DE2518066A1 - Filznadel - Google Patents

Description

PATENTAN WA₁LTE

HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL.-ING.

TORRINGTON GMBH, WÜRSELEN ir-tor-30

L/Bi. 23. April I975

Filznadel

Die Erfindung betrifft eine Filznadel der im Oberbegriff von Anspruch 1 angegebenen Gattung.

Filznadeln dienen dazu, die einzelnen Fasern eines lockeren Faservlieses durch mehrfaches Einstechen senkrecht zur Vliesebene miteinander zu verschlingen und dabei das Fasermaterial zu verdichten. Bei diesem Verfilzungsvorgang kann, je nach Wunsch, das Faservlies gleichzeitig auch auf eine Trägerschicht, z.B. ein Gewebe, aufgenadelt werden. Die Filznadeln müssen hierbei so ausgebildet sein, daß beim Verfilzen die einzelnen Fasern möglichst wenig beschädigt werden, um eine lange Lebensdauer des erzeugten Filzes zu erzielen. Außerdem soll beim Vernadeln das Trägermaterial durch die Widerhaken der Filznadeln möglichst nicht beschädigt werden. Andererseits sollen die einzelnen Fasern möglichst gut verdichtet und weitgehend durch das Trägermaterial hindurchgenadelt werden. Die Filznadeln dürfen also einerseits die Fasern nicht zerbrechen oder zerschneiden, müssen aber andererseits eine möglichst hohe Fasermitnahmekapazität haben. Schließlich sollen die Filznadeln auch selbst einen möglichst geringen Verschleiß, also eine lange Lebensdauer aufweisen.

Filznadeln der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Gattung sind bekannt. So zeigt z.B. die US-PS 3 307 238 (Foster)

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D-707 SCHWÄBISCH GMClND ' GEMEINSAME KONTEN: D-8 MÖNCHEN

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eine Filznadel, bei der zwar die mit den Fasern in Eingriff kommende Vorderkante der Innenfläche des Widerhakens abgerundet bzw. konvex gewölbt ist. Seitlich davon befinden sich jedoch ebene Flächen, die unter Bildung von Ecken bzw. scharfen Kanten in den Nadelschaft übergehen. Auch die Bodenfläche der Nut ist zwar auf der dem Widerhaken zugekehrten Seite abgerundet bzw. konvex gewölbt, aber auch diese Fläche geht über Ecken bzw. scharfe Kanten in den Nadelschaft über. An der Schnittstelle zwischen der Innenfläche des Widerhakens und der Bodenfläche der Nut ist eine ausgesprochen spitzwinklige Ecke vorgesehen. Damit wirken die scharfen Kanten bzw. Ecken der Nadel beim Eingriff mit den Fasern wie Messer und zerbrechen oder zerschneiden eine große Zahl der Fasern. Außerdem ist infolge der beschriebenen Ausbildung des Widerhakens und der Nut, die durch ein Schlagmesser erzeugt wird, mit einer erheblichen Gratbildung am Übergang zwischen Nut bzw. Widerhaken und Nadelschaft zu rechnen. Dieser Grat wirkt ebenfalls brechend oder schneidend auf die zu verarbeitenden Fasern.

Eine ähnliche Filznadel zeigt die DT-OS 2 144 058 (= US-PS 3 641 636, Foster). Auch hier ist die Innenfläche des Widerhakens nur geringfügig konvex abgerundet und hat scharfe seitliche Kanten beim Übergang in den Nadelschaft. Die Bodenfläche besteht bei dieser Nadel aus drei Abschnitten, von denen der erste, dem Widerhaken benachbarte in Längsrichtung des Schaftes konkav und quer dazu konvex gewölbt ist. Der zweite, größte Abschnitt der Bodenfläche besteht aus zwei ebenen Teilflächen, die symmetrisch zur Längsachse der Nut angeordnet sind und zum Nadelschaft hin divergieren. An der Schnittstelle dieser beiden ebenen Flächen sowie am Übergang in den Nadelschaft sind geradlinige scharfe Kanten vorgesehen. Auch wenn diese einen stumpfen Winkel bilden, wirken sie dennoch schneidend auf die

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zu verarbeitenden Fasern. Der dritte Abschnitt der Bodenfläche der Nut besteht wiederum aus einer quer zur Nadelachse konvex gewölbten Fläche, die ebenfalls unter Bildung scharfer Kanten in den Nadelschaft übergeht. Insbesondere ist aber auch bei dieser Nadel der Übergang zwischen der Bodenfläche der Nut und der Innenfläche des Widerhakens zum größten Teil durch eine scharfe Ecke gebildet, so daß insgesamt auch mit dieser Nadel Faserbruch nicht vermieden werden kann.

Eine weitere bekannte Nadel (DT-OS 2 326 909 = US-PS 3 815 186, Foster) weist an Widerhaken und Nut ebene Flächen auf. Der Widerhaken hat an seiner Stirnseite in der Mitte eine verhältnismäßig große ebene Fläche bestimmter Breite, an die sich seitlich zwei nach außen divergierende, ebenfalls ebene Flächen anschließen. Die dazwischen gebildeten Kanten sind stumpfwinklig. Die Bodenfläche der Nut besteht wieder aus zwei Abschnitten, von denen der dem Widerhaken zugekehrte durch zwei, unter einem stumpfen Winkel zueinander angeordnete ebene Flächen und der zweite durch eine konvex gewölbte Fläche gebildet ist. Sämtliche Flächen gehen über gerade Kanten unter einem Winkel in den Nadelschaft über. Auch wenn diese geraden Kanten geringfügig abgerundet sein sollten, kann hierdurch bei den üblichen hohen Arbeitsgeschwindigkeiten Faserbruch nicht vermieden werden. Im übrigen ist auch bei dieser Nadel, wie bei der zuvor beschriebenen, die Gratbildung beim Einschlagen der Nut und des Widerhakens mittels eines Schlagmessers zu berücksichtigen. Auch dieser Grat wirkt faserzerstörend.

Eine weitere bekannte Nadel (DT-OS 2 444 865 = US-PS 3 844 004, Foster) ist prinzipiell in der gleichen Weise konstruiert wie

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die zuvor beschriebenen. Auch hier bildet der Widerhaken winklig zueinander stehende ebene Innenflächen mit einer dazwischenliegenden, den zu verarbeitenden Pasern zugekehrten Rippe. Die Bodenfläche weist auch hier zwei seitlich zum Nadelschaft divergierende ebene Flächen auf. Die Übergänge sind scharfkantig. Insbesondere ist auch hier wieder eine scharfe Ecke zwischen der Innenfläche des Widerhakens und der Bodenfläche der Nut gebildet, so daß insgesamt diese Nadel genauso schneidend oder brechend auf die Fasern wirkt wie die zuvor beschriebenen.

Aus der DT-OS 2 300 900 (= US-PS 3 762 004, Torrington) ist eine Filznadel bekannt, bei der nur die Innenfläche des Widerhakens konvex gerundet, die Bodenfläche der Nut aber eben ist. Diese Ausbildung wurde zur Erzielung einer höheren Festigkeit der Nadel und zur Einsparung von Herstellungs- und Werkzeugkosten gewählt. Auf eine hohe Faseraufnahmekapazität und auf das Vermeiden von Beschädigungen des Trägermaterials zum Erzielen eines weitgehend verdichteten, gut durchgenadelten Filzes wurde hierbei weniger geachtet. An der Innenfläche des Widerhakens sind beim Übergang in den Schaft noch Kanten vorgesehen, und insbesondere sind am Übergang von der Bodenfläche in den Schaft Kanten vorgesehen, so daß mit dieser Nadel trotz Ausrundung des Übergangs zwischen der Innenfläche des Widerhakens und der Bodenfläche der Nut noch nicht allen Anforderungen an eine besonders gute Filzqualität entsprochen werden konnte.

Die bisher beschriebenen bekannten Nadeln werden dadurch hergestellt., daß ein Formmesser in die Scheitelkanten des Nadelschaftes hineingestoßen wird. Der Nadelschaft ist im Querschnitt im allgemeinen polygonal, meist in Form eines gleichseitigen Dreiecks, ausgebildet.

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Eine grundsätzlich andere Art der Nadelherstellung zeigt die DT-OS 1 7βθ 440 (= US-PS 5 464 097, Singer). Hier wird die Nut einschließlich des Widerhakens im Nadelschaft in einem Gesenkpressverfahren geformt, wobei die Gesenkform den Nadelschaft an der zu bearbeitenden Stelle vollständig umschließt. Auf diese Weise sollen wenigstens teilweise abgerundete Flächen erzielt und Gratbildung vermieden werden. Der Widerhaken weist eine konvex abgerundete Innenkante auf, an die sich seitlich gerade verlaufende Kanten anschließen. Die Bodenfläche der Nut ist im wesentlichen eben. Nur am seitlichen Übergang in den Nadelschaft sind schmale gewölbte Flächenteile vorgesehen. Aber auch hier bilden sich am Übergang Ecken oder Kanten, die noch Fasern zerbrechen oder zerschneiden können. Der Übergang zwischen der Innenfläche des Widerhakens und der Bodenfläche der Nut bildet eine ausgerundete Kehle. Durch diese Nadelausbildung soll zwar die Faserzerstörung herabgesetzt werden und gleichzeitig eine verbesserte Fasertragkapazität erreicht werden. Jedoch genügt auch diese Nadel nicht den heutigen Anforderungen schnell laufender Vernadelungsmaschinen im Hinblick auf geringe Faserzerstörung, gute Verdichtung der Fasern, gute Vernadelung mit einem Trägermaterial und Bildung einer guten Filzoberfläche. Vielmehr hat sich herausgestellt, daß bei dieser Nadel die Fasertragkapazität verhältnismäßig gering ist, wodurch zwar eine gute Lebensdauer der Nadel erzielt wird, wodurch aber andererseits für ein gutes Arbeitsergebnis eine verhältnismäßig große Zahl von Vernadelungsvorgängen nacheinander erforderlich ist. Diese bekannte Nadel ist also nicht nur wegen des besonderen Herstellungsverfahrens verhältnismäßig teuer, sondern sie arbeitet auch für die Anforderungen in modernen, schnell laufenden Nadelmaschinen zu unwirtschaftlich.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Pilznadel zu schaffen, mit der alle Anforderungen gleichzeitig erfüllt werden können, die also folgenden Forderungen genügt:

- Die Pasern dürfen beim Vernadeln nicht beschädigt (zerbrochen oder zerschnitten) werden.

- Der hergestellte Filz soll infolgedessen eine große Lebensdauer haben.

- Das Grundmaterial (Trägergewebe) darf beim Nadeln nicht beschädigt werden.

- Die Fasern müssen in möglichst wenig Arbeitsgängen möglichst gut verdichtet werden.

- Die Fasern müssen in möglichst wenig Arbeitsgängen gut durch das Trägermaterial hindurchgenadelt werden.

- Es soll eine besonders gute Pilzqualität erzeugt werden (guter Oberflächenfinish, gleichmäßige und weitgehende Durchnadelung durch das Trägermaterial).

- Dieses Ergebnis soll im Interesse einer wirtschaftlichen Fertigung mit möglichst wenig aufeinander folgenden Vernadelungsvorgangen erzielt werden.

- Die Nadel soll einen möglichst geringen Verschleiß, also eine lange Lebensdauer haben.

- Die Nadel soll sehr preisgünstig herzustellen sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Ausbildung der Nadel gemäß Anspruch 1 gelöst.

Da hiernach alle mit dem Fasermaterial in Berührung kommenden Flächen vollständig abgerundet sind, also ebene Flächen und gerade Kanten vermieden sind, ergibt sich eine so gute Verrundung der wirksamen Nadelflächen, daß eine Faserzerstörung im Gegensatz zu allen bekannten Nadeln, die irgendwo noch scharfe

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Kanten oder ebene Flächen hatten, praktisch ausgeschlossen ist. Wegen der vollständigen Ausrundung laufen die Fasern leicht in die Nadel hinein, und es steht zwischen der Bodenfläche der Nut und der Innenfläche des Widerhakens wegen der Ausrundung mehr Raum für die Faseraufnähme und für den Fasertransport zur Verfugung als bei bekannten Nadeln gleicher Größe mit gleicher Länge bzw. gleichem Vorspringen (kick-up) des Widerhakens gegenüber dem Nadelschaft. Trotzdem ist die erfindungsgemäße Nadel durch entsprechende Ausbildung der Schlagmesser mit nur einem Messerschlag pro Widerhaken und Nut ohne nennenswerte Gratbildung herstellbar. Die Gratbildung beim Schlagen wird dadurch vermieden, daß man die Arbeitsflächen des Messers und demgemäß die beim Vernadeln wirksam werdenden Arbeitsflächen der Nadel möglichst gut abrundet und weit am Nadelschaft entlang auslaufen läßt.

Eine Filznadel, die den gestellten Forderungen besonders gut gerecht wird, erhält man, wenn in Weiterbildung der Erfindung die Wölbungen der Nadelflächen gemäß Anspruch 2 ausgebildet sind.

Bei bekannten Filznadeln ragt der Widerhaken quer zur Nadelachse gesehen jeweils über den Umriß des Nadelschaftes hinaus. Damit sollte ein guter Eingriff mit dem Fasermaterial und eine gute Fasertragkapazität erreicht werden. Das Maß des Vorspringens des Widerhakens gegenüber der zugehörigen Kante des Nadelschafts wird als "kick-up" bezeichnet. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß derartige vorspringende Widerhaken schnell verschleißen und zur Zerstörung der zu verfilzenden Fasern und des Trägermaterials beitragen.

Zur Beseitigung dieser Nachteile wird gemäß einer weiteren Erfindung, für die auch selbständiger Schutz begehrt wird, vor-

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geschlagen, den Widerhaken nicht über die Kante des Nadelschaftes hinaus vorspringen zu lassen, also den "kick-up" gleich Null zu machen. Bei entsprechend breiter Ausbildung des Widerhakens kann man in Weiterbildung dieser Erfindung die Spitze des Widerhakens gegenüber dem Umriß des Nadelschaftes sogar zurückspringen lassen, den "kick-up" also negativ machen. Trotzdem ist ein guter Fasertransport möglich, da die losen Fasern sich beim Eindringen der Nadel seitlich in die Nut drängen und durch die Innenfläche des Widerhakens in Vernadelings richtung mitgenommen werden. Die Lebensdauer der Nadeln wird hierdurch, insbesondere in modernen schnell laufenden Vernadelungsmaschinen, beträchtlich erhöht.

Das Vorspringen des Widerhakens seitlich über den Umriß des Nadelschaftes hinaus wird beim Einschlagen des Formmessers infolge der Materialverdrängung erzeugt. Dabei ergibt sich an der Außenkante des Nadelschaftes eine Form des Widerhakens, die in Nadellängsrichtung zur Nadelspitze hin ansteigt, die also einen außerordentlich geringen und scharfkantigen Querschnitt hat, der einerseits faserzerstörend wirkt und der andererseits schnell verschleißt.

Gemäß einer weiteren Erfindung, für die ebenfalls selbständiger Schutz beansprucht wird, kann man diese Nachteile dadurch beseitigen, daß die an der Außenkante des Nadelschaftes liegende Außenfläche des Widerhakens in Richtung auf die Nadelspitze unter einem kleinen spitzen Winkel zur Nadelachse verläuft. Es wird also auch hierbei ein negativer "kick-up" gebildet,obwohl der Widerhaken über den Umriß des Nadelschaftes hinaus vorragen kann. In beiden beschriebenen Fällen kann der negative kick-up mit den Widerhaken in einem Arbeitsgang hergestellt werden.

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Der Winkel des negativen kick-up gegenüber der Nadelachse kann O bis 20° betragen und vorzugsweise zwischen 2 und 10° liegen. Damit ergibt sich eine ausreichende Abflachung oder Abrundung (konkav oder konvex) der Außenkante des Widerhakens, um Faserzerstörungen und Abnutzung des Widerhakens zu vermeiden und trotzdem eine breite Innenfläche des Widerhakens für einen guten Fasertransport zu erzielen, wobei im Sinne der Erfindung die seitlichen Kanten des nach innen zurückspringenden Widerhakens abgerundet sein können, um Faserzerstörungen in diesem Bereich sicher zu vermeiden.

Bei bisher bekannten Filznadeln war der öffnungswinkel des Widerhakens bzw. der Frontlinie seiner Innenfläche gegenüber der Nadelachse immer ein spitzer Winkel im Bereich zwischen etwa 45 und 8o°. Dadurch drang der Widerhaken leicht in das zu verfilzende Fasermaterial ein, arbeitete also recht aggressiv. Für bestimmte Verfilzungsvorgänge kann man gemäß einer weiteren Erfindung, für die selbständiger Schutz beansprucht wird, den öffnungswinkel größer machen, so daß er etwa 90 beträgt. In bestimmten Fällen kann man den öffnungswinkel sogar größer als 90° machen, so daß er etwa bis zu 100 beträgt. Die Grenze für die Vergrößerung des öffnungswinkels ist abhängig von der Form des Widerhakens, vom Reibungskoeffizienten des verwendeten Metalls und von der Oberflächenrauhigkeit bzw. dem Reibungskoeffizienten der zu verarbeitenden Fasern. Auch bei einem öffnungswinkel größer als 90° ergibt sich infolge der selbst-

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hemmenden Eigenschaften der zusammenarbeitenden Materialien (Metall und Fasern) noch ein Fasertransport, wobei mit der Vergrößerung des öffnungswinkels der Wirkungsgrad des Vernadelungsvorgangs abnimmt.

Ein solcher erfindungsgemäß vergrößerter öffnungswinkel kann für alle Formen und Ausbildungen des Widerhakens und der Nutflächen sowie auch bei einem kick-up gleich Null oder negativ verwendet werden.

Gemäß einer weiteren Erfindung, für die ebenfalls selbständiger Schutz beansprucht wird, können an einem Nadelschaft mindestens zwei Widerhaken angeordnet sein, die in Bezug auf die Nadellängsachse einander entgegengesetzt gerichtet sind. Mit einer solchen Nadel kann man das Fasermaterial in zueinander entgegengesetzten Richtungen vernadeln und dadurch besondere Effekte erzielen, z.B. eine bessere VernadeOnng bei gleichzeitiger Auflockerung des Materials.

Die bisher bekannten Filznadeln weisen an ihrem rückwärtigen, der Nadelspitze entgegengesetzten Ende eine Abbiegung auf, die dazu dient, die Nadeln in Vertiefungen in einem Nadelbrett gegen Bewegungen in Nadellängsrichtung und gegen Verdrehungen festzulegen. Eine solche Abbiegung ist wirtschaftlich, insbesondere kalt, nur in einer bestimmten Mindestlänge herstellbar, so daß zwischen benachbarten Nadeln im Nadelbrett Abstände vorhanden sein müssen, die mindestens so groß sind wie die Länge der Abbiegungen. Man kann also bekannte Nadeln nicht beliebig dicht anordnen.

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Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird gemäß einer weiteren Erfindung, für die selbständiger Schutz beansprucht wird, vorgeschlagen, statt einer Abbiegung als Befestigungseinrichtung am rückwärtigen Ende des Nadelschaftes eine seitliche, quer zur Nadelachse gerichtete Verformung auszubilden. Mittels einer solchen Verformung, die den ursprünglich zylindrischen Nadelquerschnitt verändert, ist es möglich, das Ende des Nadelschaftes in den Vertiefungen eines herkömmlichen Nadelbrettes festzulegen und so die Nadel gegen Längsbewegungen und Verdrehungen zu sichern. Gleichzeitig kann die Verformung eine Kennzeichnung zur Festlegung der Drehstellung der Nadel bilden. Hierdurch wird es möglich, die Nadeln im Nadelbrett dichter als bisher anzuordnen, wodurch der VemadelungsVorgang gleichmäßiger und mit besserem Wirkungsgrad gestaltet werden kann.

Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Filznadeln werden im folgenden anhand der Zeichnung beschrieben.

Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer Filznadel, die in bekannter Weise einen zylindrischen Schaft 12* und einen daran anschließenden Schaftteil 14 von polygonalem Querschnitt aufweist. Bei sämtlichen dargestellten Ausführungsbeispielen hat dieser Querschnitt die Form eines gleichseitigen Dreiecks. Der Schaftteil 14 endet in einer Nadelspitze 16. Am rückwärtigen Ende des Nadelschaftes 12 ist eine Abbiegung 18 angeordnet, mittels deren die Nadel in einem Nadelbrett festgelegt werden kann.

An den Kanten des Schaftteils 14 trägt die Filznadel mehrere, in gegenseitigen Abständen längs der Nadel angeordnete Widerhaken 18, wobei die Widerhaken an den verschiedenen Seitenkanten in

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bekannter Weise in Längsrichtung der Nadel gegeneinander versetzt sind, wie es Figur 1 zeigt. Die erfindungsgemäße Filznadel kann mit nur einem einzigen Widerhaken 18 an einer einzigen Seitenkante, mit Je einem Widerhaken an jeder Seitenkante oder mit mehreren Widerhaken an einer oder an mehreren Seitenkanten versehen sein, und zwar je nach dem vorgesehenen Verwendungszweck, wobei die Widerhaken auch untereinander unterschiedlich ausgebildet sein oder unterschiedliche Abstände gegeneinander haben oder auch entgegengesetzt zueinander gerichtet sein können.

Figur 2 zeigt in vergrößertem Maßstab eine Seitenansicht auf einen Teil des Schaftabschnittes 14, wobei ein Widerhaken 18 und eine in der entsprechenden Seitenkante des Schaftabschnitts 14 gebildete Nut 20 dargestellt sind. Die Nut 20 hat die in Figur 2 dargestellte grundsätzliche Form, wobei sowohl die Innenfläche 22 des Widerhakens 18 als auch die Bodenfläche 24 der Nut 20 derart abgerundet oder gewölbt sind, daß an diesen Flächen keine ebenen Flächenteile verbleiben. Die Innenfläche des Widerhakens 18 und die Bodenfläche 24 der Nut 20 gehen unter Abrundung in einer Kehle 26 ineinander über. Außerdem gehen die Flächen 22 und 24 ohne scharfe Kante gleichmäßig und allmählich in den Nadelschaft 14 über bzw. laufen an diesem aus. Wie Figur 2 zeigt, haben die Bodenfläche 24 der Nut 20 und die Innenfläche 22 des Widerhakens 18 in Blickrichtung quer zur Nut im wesentlichen konkave Form.

Die Figuren Ja., yo und 3c zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Filznadel. Die Figur J5a entspricht dabei der Figur 2, wobei die Nut 20 ebenso tief in den Nadelschaft 14 hineingeschlagen ist, aber flacher verläuft. Dabei kann dann auch im Bereich der Kehle 26 die am Übergang zwischen der Boden-

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fläche 24 der Nut 20 und der Innenfläche 22 des Widerhakens 18 gebildete ausgerundete oder gewölbte Fläche in Nadellängsrichtung weiter unter dem Widerhaken 18 zurücklaufen als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2.

Figur 3b zeigt eine Ansicht von rechts auf den Schaftabschnitt 14 gemäß Figur 3a, und Figur J>c ist ein Schnitt nach der Linie II1-III durch Figur 3a. Wie die Figuren 3a bis 3c gemeinsam erkennen lassen, sind alle Flächen im Bereich des Widerhakens 18 und der Nut 20 vollständig ausgerundet oder gewölbt und gehen ohne scharfe Kanten ineinander und in den Nadelschaft über. Figur 3c zeigt, daß die Seitenkante 28 des Schaftabschnitts 14 gebrochen oder abgerundet ist. Auch die vordere Spitze des Widerhakens 18 ist, wie die Figuren 3a und yo erkennen lassen, abgerundet. Im Schnitt quer zur Nadellängsachse gemäß Figur 3^C sind die Innenfläche 22 des Widerhakens 18 und die Bodenfläche der Nut 20 im wesentlichen konvex. Im Schnitt parallel zur Nadelachse in Blickrichtung quer zur Nut gemäß Figur 3a sind diese Flächen im wesentlichen konkav. Im übrigen wird, da sich die Form der Flächen von Nut und Widerhaken schlecht beschreiben läßt, für die Offenbarung dieser Formen ausdrücklich auf die Zeichnungen Bezug genommen.

Wie die Figuren 2 und 3a zeigen, ist die Frontlinie 30 der Innenfläche 22 des Widerhakens 18 ebenfalls gekrümmt, und zwar kann diese Frontlinie im wesentlichen konkav gekrümmt sein. Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem diese Frontlinie 30 in dem der Spitze des Widerhakens 18 benachbarten Bereich zunächst konvex und in dem dem Nutboden 24 zugekehrten Bereich im wesentlichen konkav gekrümmt ist.

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Figur 4 zeigt auch den als gleichseitiges Dreieck ausgebildeten Querschnitt des Schaftabschnitts 14 mit gebrochenen oder abgerundeten Seitenkanten.

Wie die Figuren 2 bis 4, insbesondere die Figuren 3a bis 3c erkennen lassen, legen sich Fasern, die verfilzt werden sollen, bei einer Abwärtsbewegung der Nadel allseitig leicht an die abgerundeten oder gewölbten Flächen von Nut und Widerhaken an. Man kann sogar sagen, daß sich die Fasern an diese Flächen anschmiegen. Da keine ebenen Flächen, keine geraden Kanten und auch keine scharfen Übergänge zwischen den einzelnen Flächen und auch kein scharfkantiger Übergang zum Schaftabschnitt 14 vorhanden sind, ist die Gefahr eines Faserbruchs oder eines Zerschneidens der Fasern vollständig beseitigt.

Wie Figur 4 zeigt, springt der Widerhaken um das Maß h gegenüber der Seitenkante 28 seitlich über den Nadelschaft 14 vor. Dieses Vorspringen wird im folgenden auch als "kick-up" bezeichnet. Ein derartiges kick-up ist bei Filznadeln bekannt. Es dient dazu, die Spitze des Widerhakens 18 außerhalb des Nadelschaftes 14 anzuordnen, damit der Widerhaken 18 bei Abwärtsbewegung die zu verfilzenden Fasern erfassen und in die Nut 20 hineindrücken kann. Es hat sich gezeigt, daß ein derartiges seitliches Vorspringen des Widerhakens 18 bei geeigneter Ausbildung der Wölbungen des Widerhakens 18 und der Nut 20 nicht erforderlich ist. Die Figuren 2 und 3a bis 3c zeigen Widerhaken 18, die nicht seitlich über die Kante 28 des Nadelschaftes 14 hinaus vorspringen. Die Außenkante des Widerhakens fluchtet hier also mit der Seitenkante 28. Trotzdem ist ein solcher Widerhaken 18 bei Abwärtsbewegung ausreichend wirksam oder aggressiv, um die zu verfilzenden Fasern in die Nut 20 hinein zu drängen. Dies

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beruht darauf, daß infolge der Wölbung oder Abrundung der Bodenfläche 24 die Pasern bei Abwärtsbewegung des Nadelschaftes 14 seitlich in die Nut 20 hineingezogen werden.

Die Figuren 5a bis 5c zeigen in entsprechender Darstellung wie die Figuren 3a bis 3c eine andere Ausführungsform, bei der die Außenkante und die Spitze des Widerhakens 18 nicht nur nicht über die Seitenkante 28 hinaus vorspringen, sondern im Gegenteil gegenüber dieser Seitenkante nach innen zurückspringen. Man spricht hier von einem negativen kick-up.

Figur 5c ist ein Schnitt nach der Linie V-V durch Figur 5a. Aus den Figuren 5b und 5c ist zu erkennen, daß infolge des negativen kick-up an der Außenseite des Widerhakens 18 eine im wesentlichen dreieckige bis trapezförmige Fläche 32 gebildet ist, unterhalb welcher eine im wesentlichen quer zur Nadelachse liegende Fläche 34 gebildet ist, wobei die Begrenzungslinie 32a auch gekrümmt (konvex oder konkav) ausgebildet sein kann. Der Widerhaken 18 hat also keine scharfe Spitze. Vorzugsweise sind alle Ecken und Kanten der Flächen 32 und 34 am Widerhaken 18 abgerundet.

Auch mit der in den Figuren 5a bis 5c dargestellten Nadel werden die Fasern bei Abwärtsbewegung der Nadel gut und in ausreichender Menge erfaßt und in die eingeschnittene, aber vollständig gewölbte oder abgerundete Nut 20 hineingezogen, so daß trotz hoher Fasertragkapazität eine Faserbeschädigung vermieden ist. Zusätzlich wird bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 2 und 3a bis 3c mit einem kick-up gleich Null und bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 5a bis 5c mit negativem kick-up erreicht, daß der Verschleiß der Spitze des Widerhakens 18 außerordentlich gering ist, so daß die Nadel eine lange Standzeit hat.

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Infolge der Abrundung der Spitze des Widerhakens 18 und infolge des kick-up gleich Null oder negativ werden außerdem die Fasern beim Verfilzen und ebenso das Grundmaterial, auf das die Pasern aufgenadelt werden, beim Durchgang der Nadeln geschont, so daß insgesamt eine sehr gute Verfilzung und Durchnadelung durch das Grundmaterial erreicht wird, wobei ein großer Teil der Fasern durch das Grundmaterial hindurchgezogen wird.

Figur 6a zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Filznadel. Figur 6b ist ein Schnitt nach der Linie VI-VI durch Figur 6a. Bei dieser Nadel hat der Widerhaken zunächst einen positiven kick-up der Höhe h. Dieser positive kick-up wird, wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 dadurch erzeugt, daß beim Einschlagen der Nut 20 und beim Ausbilden des Widerhakens 18 mittels eines Schlagmessers Material aus dem Nadelschaft seitlich verdrängt wird. Dieses Material bildet den kick-up, der teilweise, ganz oder sogar bis hinter die Seitenkante 28 wieder zurückgebildet werden kann. Dabei kann ein positiver kick-up entsprechend Figur 4, ein kick-up gleich Null (Figuren 2 und 3a) oder sogar ein negativer kick-up (Figuren 5a und 6a) gebildet werden. Die auf diese Weise an der Außenseite des Widerhakens 18 gebildeten Flächen 32 in den Figuren 5a bis 5c und 38 in den Figuren 6a und 6b verlaufen dann unter einem kleinen spitzen Winkel cK in Richtung auf die Nadelspitze 16 (Figur 1). Der Winkel c^ kann zwischen 0 und 20°, vorzugsweise zwischen 2 und 10° liegen. Während beim Ausbilden des negativen kick-up unter dem Winkel <A beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 5a bis 5c an der Vorderseite des Widerhakens 18 eine stumpfe abgerundete Fläche 34 ausgebildet wird, kann man beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 6a und 6b auf diese

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Fläche verzichten, so daß hier die geneigte Außenfläche 38 unter Abrundung unmittelbar in die Innenfläche 22 des Widerhakens übergeht, wobei die Begrenzungslinie 38a auch gekrümmt (konvex oder konkav) ausgebildet sein kann.

Bei den bisher beschriebenen Pilznadeln ist der öffnungswinkel des Widerhakens 18 bzw. der öffnungswinkel der Frontlinie 30 an der Innenfläche 22 des Widerhakens 18 unter einem spitzen Winkel gegenüber der Nadelachse in Richtung auf die Nadelspitze 16 (Figur 1) geneigt. Dieser Winkel liegt bei herkömmlichen Nadeln im wesentlichen in dem Bereich zwischen 45 und 8o°. In Figur 6a ist dieser Winkel mit/3 bezeichnet.

Figur 7 zeigt eine Nadel, bei der dieser Winkel /? etwa 90° beträgt. Der öffnungswinkel der Frontlinie 30 des Widerhakens 18 ist also etwa ein rechter Winkel. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 ist der Winkel β sogar stumpf. Der öffnungswinkel der Frontlinie 30 des Widerhakens 18 kann hier im Bereich zwischen 90 und 100° liegen.

Im übrigen sind die Filznadeln nach den Figuren 7 und 8 weitgehend gleich ausgebildet wie die zuvor beschriebenen Nadeln. Insbesondere sind alle Flächen der Nut 20, insbesondere der Nutboden 2\ und alle Flächen des Widerhakens 18, insbesondere dessen Stirnfläche 22, die die Frontlinie 30 enthält, gewölbt oder ausgerundet. Scharfkantige Übergänge oder ebene Flächen sind vermieden.

Die Widerhaken 18 und die Nuten 20 aller dargestellten Filznadeln können jeweils durch einen einzigen Schlag mit einem entsprechend geformten Schlagmesser hergestellt werden, wobei das Schlagmesser so geformt ist, daß es die gewünschten Formen der einzelnen Flächen erzeugt und gleichzeitig für einen sanften

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und gleichmäßigen Übergang dieser Flächen in den Nadelschaft 14 sorgt. Gratbildung wird dabei vermieden.

Im allgemeinen hat eine Filznadel nur Widerhaken und Nuten einer bestimmten einheitlichen Form. Für besondere Einsatζzwecke oder zur Erzielung bestimmter Arbeitsergebnisse kann man jedoch auch längs des Nadelschaftes unterschiedliche Formen von Widerhaken und Nuten vorsehen. Z.B. können an einer Nadel sog. Arbeitshaken mit verhältnismäßig großem, positivem kick-up und sog. Egalisierungshaken mit negativem kick-u.p oder kick-up gleich Null angeordnet werden.

Die Figuren 9a bis 11b zeigen verschiedene Möglichkeiten für die Ausbildung des der Nadelspitze entgegengesetzten rückwärtigen Endes des Nadelschaftes 12. Wie im Zusammenhang mit Figur 1 ausgeführt wurde, ist der Nadelschaft 12 zylindrisch. Statt der gemäß Figur 1 am rückwärtigen Ende vorgesehenen Abbiegung 18 sind gemäß den Figuren 9a bis 11b verschiedene andere Ausbildungen vorgesehen, die zur Befestigung der Nadel in einem Nadelbrett dienen.

Nach den Figuren 9a bis 9c wird das freie rückwärtige Ende des Nadelschaftes 12 an zwei diagonal einander gegenüberliegenden Stellen seitlich flachgepreßt oder -geschlagen, so daß sich seitliche Kerben 40 ergeben, zwischen denen ein Schaftabschnitt 42 stehenbleibt, der sich quer zur Richtung des Flachpressens infolge Materialverdrängung über den ursprünglich zylindrischen Umriß des Nadelschaftes 12 hinaus radial nach außen erweitert, wie es bei 44 gezeigt ist. Mit Hilfe dieses unrunden Endabschnitts 42 kann die Nadel im Nadelbrett festgelegt werden.

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Figuren lOa und lob zeigen eine Möglichkeit zur Ausbildung der Befestigungseinrichtung, wobei auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten des Nadelschafts 12 quer zu dessen Längsachse Kerben 46a und 46b paarweise eingepreßt werden. Die Kerben 46a fluchten dabei miteinander, und ebenso fluchten die Kerben 46b miteinander, so daß sich die in Figur lOb dargestellte Seitenansicht ergibt. Auch hier sind wieder radiale Aufwerfungen 44 des aus den Kerben 46a, 46b verdrängten Materials des Nadelschafts 12 zu erkennen.

Der Abstand 1 der Kerben 46a, 46b vom rückwärtigen freien Ende des Schaftes 12 kann bei der Herstellung genau eingehalten werden, so daß auch bei dieser Ausbildung die Nadelschäfte 12 einwandfrei im Nadelbrett verankert werden können.

Wenn man eine seitliche Verformung (z.B. 40 gemäß Figur 9a bis Sc oder 46a oder 46b gemäß Figur 10a und 10b) nur an einer Stelle des zylindrischen Umfangs des Nadelschaftes 12 anbringt, wobei diese einzige Verformung zu den Widerhaken 18 der Nadel eine bestimmte, für alle Nadeln einer Serie gleiche Orientierung in Umfangsrichtung hat, dann läßt sich mittels dieser Verformung beim Einsetzen der Nadeln in das Nadelbrett die Drehstellung der Nadeln in Bezug auf die Nadelachse derart festlegen, daß alle Nadeln eines Nadelbrettes z.B. die gleiche Orientierung haben.

Die Figuren 11a und 11b zeigen schließlich eine weitere Möglichkeit zur Ausbildung der Befestigungseinrichtung am rückwärtigen Ende des Nadelschafts 12. Hier ist das rückwärtige Ende in Axialrichtung der Nadel gestaucht, wodurch sich ein verbreiterter Kopf 48 bildet, der ebenfalls ein Durchrutschen des Nadelschaftes 12 durch die Löcher im Nadelbrett verhindert und der sich selbst in den z.B. prismatischen Ausnehmungen an der Rückseite des Nadelbretts festlegt.

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Claims (17)

1. - 20 - ir-tor-30

   PATENTANSPRÜCHE

   Filznadel mit einem Nadelschaft und mindestens einem daran ausgebildeten Widerhaken, der gegenüber dem Schaft unter einem Winkel zur Nadelachse (öffnungswinkel) angeordnet ist und eine Nut zwischen dem Widerhaken und dem Schaft bildet, wobei die am Nadelschaft ausgebildete Nutfläche als Bodenfläche und die dieser gegenüberliegenden Fläche als Innenfläche des Widerhakens bezeichnet werden, und wobei diese Flächen und der Übergang zwischen diesen Flächen bzw. zum Nadelschaft mindestens zum Teil abgerundet oder gewölbt sind, dadurch gekennzeichnet , daß alle genannten Flächen (22, 24, 26) von Nut (20) und Widerhaken (18) vollständig derart abgerundet und gewölbt sind, daß keine ebenen Flächen verbleiben, und daß die genannten Flächen ohne scharfe Kanten unter Abrundung ineinander und in den Nadelschaft (14) übergehen und am Nadelschaft auslaufen.
2. 2. Filznadel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbungen der Flächen (22, 24, 26) von Nut (20) und Widerhaken (18) im Schnitt quer zur Nadelachse im wesentlichen konvex und im Schnitt parallel zur Nadelachse in Blickrichtung quer zur Nut im wesentlichen konkav sind.
3. 3. Filznadel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Frontlinie (JO) der Innenfläche (22) des Widerhakens (18) gekrümmt ist.

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   - 21 - ir-tor-30
4. 4. Pilznadel nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Frontlinie (30) im wesentlichen konkav gekrümmt ist.
5. 5. Filznadel nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Frontlinie (30) in dem der Spitze des Widerhakens (18) benachbarten Bereich konvex und in dem dem Nutboden (24) zugekehrten Bereich konkav gekrümmt ist.
6. 6. Filznadel, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Widerhaken (18) quer zur Nadelachse gesehen nicht über die Kante (28) des Nadelschafts (14) hinaus vorspringt.
7. 7. Filznadel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze des Widerhakens (18) gegenüber der Kante (28) des Nadelschafts (14) zurückspringt.
8. 8. Filznadel, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die an der Außenkante (28) des Nadelschafts (14) liegende Außenfläche (32, 38) des Widerhakens (18) in Richtung auf die Nadelspitze (16) unter einem kleinen spitzen Winkel oC zur Nadelachse verläuft.
9. 9· Filznadel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der spitze Winkel cC zwischen 0° und 20°, vorzugsweise zwischen 2° und 10° liegt.
10. 10. Filznadel, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der öffnungswinkel ß des Widerhakens (18) bzw. der Frontlinie

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    - 22 - ir-tor-30

    (30) seiner Innenfläche (22) gegenüber der Nadelachse etwa 90° beträgt.
11. 11. Filznadel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der öffnungswinkel β stumpf ist und im Bereich zwischen 90° und 100° liegt.
12. 12. Filznadel, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß an einem Nadelschaft (14) mindestens zwei Widerhaken (18) angeordnet sind, die in Bezug auf die Nadellängsachse einander entgegengesetzt gerichtet sind.
13. 13· Filznadel, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Einrichtung zur Befestigung der Nadel an einem Nadelbrett, dadurch gekennzeichnet , daß die Befestigungseinrichtung durch eine seitliche, quer zur Nadelachse gerichtete Verformung (40, 46a, 46b, 48) des rückwärtigen Endes des Nadelschafts (12) gebildet ist.
14. 14. Filznadel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung durch Flachschlagen (4o) des rückwärtigen Nadelendes gebildet ist.
15. 15. Filznadel nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungseinrichtung durch Einpressen von Kerben (46a, 46b) in das rückwärtige Nadelende gebildet ist.
16. 16. Filznadel nach einem der Ansprüche I3 bis I5, dadurch gekennzeichnet , daß zur Festlegung der Drehstellung der Nadel in Bezug auf die Nadelachse die seit-

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    - 23 - ir-tor-30

    liehe Verformung (4o, 46a, 46b) nur an einer Stelle des Nadelschafts (12) angeordnet ist, wobei diese Verformung zu den Widerhaken (18) eine bestimmte, für alle Nadeln gleiche Orientierung hat.
17. 17. Filznadel nach einem der Ansprüche I3 bis 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Befestigungseinrichtung durch axiales Stauchen (48) des rückwärtigen Nadelendes gebildet ist.

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