DE2530872A1

DE2530872A1 - Verfahren und vorrichtung zum nadeln von textilgut

Info

Publication number: DE2530872A1
Application number: DE19752530872
Authority: DE
Inventors: Eugene Zoltan Fekete; Raymond J Grady
Original assignee: Huyck Corp
Current assignee: Huyck Corp
Priority date: 1974-07-11
Filing date: 1975-07-10
Publication date: 1976-01-29
Also published as: DE2530872B2; FR2277921A1; BR7504362A; ATA536875A; US3890681A; FR2277921B1; AR208090A1; JPS5132874A; GB1510376A; AT347705B; AU8249275A; DE2530872C3; CA1025190A; IT1040901B

Description

P ATE NTAN WALTE

HENKEL, KERN, FEILER &HÄNZEL

BAYERISCHE HYPOTHEKEN- UND

Telex: 05 29 802 HNKL D EDUARD-SCHMID-STRASSE 2 SS^SS^^SSS^Si'iti?^

TBT Τ3ΒΠΜ· * in SOi fts Ϊ1 07 ftfi Vi Ot . 92 ~ DRESDNER BANK MÜNCHEN 3 914 TELEFON. (089) 663197, 663091 92 D-8000 MÜNCHEN 90 POSTSCHECK: MÜNCHEN 162147 - TELEGRAMME: ELLIPSOID MÜNCHEN " ^ουυυ '»ui^ui-n

Huyck Corporation
Rensselaer, N.Y. , V_eSt*A_e ^g j ·.

Verfahren und Vorrichtung zum Nadeln-von Textilgut

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Nadeln von Textilien bzw,, Textilgut.

In der Textiltechnik ist es als möglich bekannt, ein Textil« produkt dadurch herzustellen, daß eine Pasermatte der wiederholten Durchstoßwirkung einer Vielzahl sogenannter "Filznadeln" unterworfen wird, bei denen es sich in diesem Zusammenhang um ■air"sich bekannte, lange, dünne, stabartige Gebilde handelt, die normalerweise einen runden oder eckigen Querschnitt besitzen und einen oder mehrere Haken aufweisen, welche zum größten Teil zum spitzen Ende hin weisen. In diesem Zusammenhang wird auf die US-PSen 2 322 573, 2 326 038, 2· 327 416, 2 349 086,

2 391 560, 2 678 484, 2 857 650, 2 882 585, 2 958 113, 3 224 067,

3 464 097, 3 479 708, 3 566 663, 3 727 276 und 3 23Ο 599 verwiesen. Die Pasermatte kann dabei von einem Stützgewebe (backing scrim) getragen werden, das typischerweise ein auf bei der Textilherstellung übliche Weise offenmaschig gewebtes Gewebe ist. Dies Kombination wird mit dem Nadelbrett der Nadelmaschine zugewandter Pasermatte unter das Nadelbrett eingeführt, an welchem eine Vielzahl von Nadeln angebracht ist. Bei den am verbreitetsten angewandten Maschinen dieser Art wird das Nadelbrett über angetriebene Pleuel- oder Verbindungsstangen aufwärts und

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abwärts hin- und hergehend in Bewegung versetzt, wodurch die Durchstoßwirkung hervorgebracht wird, welche infolge der Widerhakenkonfiguration der Nadeln eine ineinandergreifende Verflechtung der Fasern miteinander und mit dem Stützgewebe herbeiführt, wodurch das Textilprodukt strukturelle und mechanische Integrität bzw. Zusammenhalt und ein annehmbares Maß an Faserzurückhaltung erhält. In diesem Zusammenhang ist auch auf die derartige Maschinen offenbarenden US-PSen 2 177 6o4, Re. 21 890, 2 959 509, 1 7^2 133 und 1 745 739 zu verweisen.

Nach diesen Nadelverfahren hergestellte Textilprodukte haben sich für die Verwendung als Papiermaschinenfilze als besonders geeignet erwiesen, bei denen eine sehr große Zahl von Fasern in den Filz eingebaut werden muß, um dem Filz den für die Verwendung in der Papiermaschine erforderlichen Grad an Offenheit, Elastizität bzw. Nachgiebigkeit und strukturellemZusammenhalt zu verleihen. Die Herstellung von genadelten Textilprodukten nach den bisher angewandten Verfahren ist jedoch ziemlich zeitraubend, und außerdem sind dabei erhebliche Schwierigkeiten und Probleme bezüglich Konstruktion und Betriebsweise der zugeordneten Maschinen im Spiel, und zwar in erster Linie aus dem Grund, weil die Hin- und Herbewegung sowie das große Gewicht und die davon herrührende Trägheit eine entsprechend robuste und steife Auslegung der Vorrichtung erfordern, damit sie den beim Nadelungsvorgang auftretenden hohen Kräften zu widerstehen vermag.

Der Grund für die erforderliche Hin- und Herbewegung, d.h. geradlinige Bewegung, besteht darin, daß die Nadeln selbst sehr dünn sind, dabei aber ausreichende mechanische Festigkeit besitzen müssen, um die Belastungen und Beanspruchungen aufzunehmen, denen sie aufgrund des Vorhandenseins der Haken und der Drücke ausgesetzt sind, welche beim Auftreffen der Nadelspitzen und -haken auf die Fasern und andere Teile des herzustellenden Textilprodukts auf die Nadelschäfte ausgeübt

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werden«, Im Hinblick hierauf sowie auf die Tatsache, daß das Textilprodukt bei seiner Fertigung immer dichter wird, wurde es bis zur Erfindung als notwendig angesehen, die Nadeln praktisch auf einer linearen Bahn in das Textilprodukt einzuführen und aus ihm herauszuziehen, d.h. längs einer Bewegungsbahn, in welcher kein wesentlicher seitlicher Druck auf die Nadeln ausgeübt wird und keine Winkelauslenkung und Durchbiegung der Nadeln zwischen dem Zeitpunkt des Beginns ihres Eindringens in das Gewebe und dem Zeitpunkt ihres Austritts aus dem Gewebe auftritt, da hierbei der Werkstoff der Nadeln infolge der durch eine solche Durchbiegung bewirkten bewegungsbedingten Kalthärtung bzwo Verformungshärtung ermüden und schließlich brechen würde. Durchbiegung und Winkelauslenkung der Nadeln würde außer« dem zu einem unerwünschten Aufreißen und zu einer Vergrößerung der Stichlöcher im betreffenden Gewebe führen«,

Dieses Problem wird noch dadurch vergrößert^ daß - wie erwähnt - die auf die Nadeln auszuübenden Schubdrücke, um die angestrebten Wirkungen des Nadelungsvorgangs zu gewährleisten, bereits zu Anfang erheblich sind und mit zunehmender Verdichtung des Textilprodukts immer größer werden. Infolgedessen muß das Textilprodukt gegen eine Verlagerung unterstützt werden, um zu gewährleisten, daß die Nadeln bis zu einer vorbestimmten Tiefe in e.s eindringen. Dies wurde herkömmlicherweise mittels einer Stützplatte erreicht, nämlich einer Material« lage, etwa einer dicken Stahlblechplatte, die mit Löchern entsprechend den Positionen, der Größe und dem Verteilungsschema der am Nadelbrett vorgesehenen Nadeln versehen ist, wobei die Haken der Nadeln das herzustellende Textilprodukt und die Löcher in der Stützplatte vollständig durchstoßen können. Dieser spezielle Aufbau einer solchen Stützplatte bedeutet aber, daß die Nadeln jedesmal an genau den gleichen Stellen und im selben Schema in die Stützplatte eindringen müssen, um einen Nadelbruch aufgrund eines Auftreffens der Nadeln auf die unperforierten Bereiche der Stützplatte zu vermeiden«, Zudem bedeu-

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tet dies, daß die mögliche Nadeldichte unweigerlich beschränkt ist, weil in der Stützplatte zwischen den Löchern genügend große "massive" Bereiche zurückbleiben müssen, um der Stützplatte eine solche Festigkeit zu verleihen, daß sie den beim Nadeln auftretenden Kräften zu widerstehen vermag·

Es wurde auch schon versucht, derartige Stützplatten durch andere Konstruktionen zu ersetzen, etwa durch Bänder oder Riemen mit davon abstehenden, "abknickenden" Cknee-action") Kunststoffdrähten (vergl. z.B. US-PS 2 974 593); doch haben solche Konstruktionen bis heute noch keine verbreitete Anwendung in der Textilindustrie gefunden, was insbesondere darauf zurückzuführen ist, daß diese Fadenbänder, wie in der genannten US-PS verdeutlicht ist, in Verbindung mit den geradlinig geführten Nadelbrettern verwendet werden und lediglich einen Ersatz für die Stützplatte darstellen» Obgleich diese Konstruktionen grössere Nadeldichten zulassen als eine Stützplatte, eignen sie sich nur für das Nadeln von vergleichsweise dünnen Fasermatten, weil die "abknickenden" Drähte nur in einem begrenzten Ma# in der Lage sind, das Gewebe gegen die hohen Nadeldrücke abzustützen. Darüber hinaus sind diese Konstruktionen wegen der geradlinig geführten Uadelbretter praktisch auf die niedrigen Arbeitsgeschwindigkeiten herkömmlicher Nadelstuhle (needle looms) beschränkt, und zwar wahrscheinlich deshalb, weil alle Probleme bezüglich der auf die Nadeln einwirkenden seitlichen Drücke und der Durchbiegung nach wie vor bestehen.

Es wurde auch bereits versucht, Flächengebilde zur Behandlung oder Verarbeitung durch den Spalt zwischen einander zugeordnet ten Walzvorrichtungen zu führen, bei denenr-an mindestens einer Walze vorgesehene Vorsprünge eine Bearbeitung des zu behandelnden Guts bewirken« In diesem Zusammenhang sei auf die US-PSen 3 012 290, 232 962, 2 920 373* 3 137 611, 3 038 215* 2 847 und 3 014 263 sowie auf die GB-PS 20 645 verwiesen. Außerdem sind ähnliche Maschinen bekannt, die - praktisch zum selben

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Zweck - anstelle von einander gegenüberliegenden Walzen band- oder riemenartige Gebilde verwenden (vergl. z«B. US-PSen 3 025 585 und 2 762 433). Keine dieser genannten Veröffentlichungen bezieht sich jedoch auf Nadeln der erfindungsgemäß vorgesehenen Art, Vielmehr beziehen sich diese Veröffentlichungen auf Vorrichtungen, die zum Stanzen von Löchern bzw. Perforationen, zum Prägen oder zum anderweitigen Bearbeiten von Flächengebilden mit Hilfe von Stanz- oder Sticheinrichtungen dienen, die weder lang noch dünn sind und bei denen daher nicht die Probleme bezüglich der mechanischen Beanspruchung auftreten, die unweigerlich bei den Nadeln vorhanden sind, wie sie für das Nadeln in der Textilindustrie bekannt sind.

Verschiedentlich wurde versucht, die Textilverarbeitungsmaschinen so abzuwandeln, daß sie konstruktiv einfacher sind und schneller arbeiten als die bekannten Nadelstühle. Bestrebungen dieser Art sind in den US-PSen 3 081 50I und 2 974- 393 beschrieben, doch stützen sich diese Patentschriften nach wie vor auf geradlinig geführte Nadelbretter als Mittel zum Eintreiben der Nadeln in das Textilgut» Andere bekannte Vorrichtungen, welche eher Walzenvorrichtungen gleichen und welche zum Zweck der Beschleunigung des Nadelungsverfahrens entwickelt wurden, befaßten sich entweder nicht mit den erfindungsgemäß vorgesehenen langen, dünnen und vergleichsweise empfindlichen Nadeln, oder bei ihnen wurde die Bildung von nachteiligen, ziemlich weiten Löchern in Werkstoffen mit nicht dichtem Gefüge toleriert (vergl. hierzu US-PSen 3 325 868 und 3 255

Es kann vorausgesetzt werden, daß sich Nadelmaschinen mit einander gegenüberliegenden Walzen, von denen die eine mit den an ihr angebrachten Nadeln und die andere mit einer Gegenoder Stützfläche, ähnlich der bisher bei den h|n- und hergehend arbeitenden Nadelstühlen verwendeten perforierten Platte

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versehen ist, aufgrund der bei solchen Vorrichtungen in der Praxis auftretenden mechanischen Probleme als nicht zufriedenstellend erwiesen haben· Zum einen besteht dabei nämlich das äußerst große Problem der genauen "Deckung", d»h₀ der genauen Ausfluchtung Jeder Nadel auf eine Öffnung bei jedem einzelnen Durchgang; beim Fehlen einer solchen "Deckung" würden Nadelbrüche auftreten. Wenn man zum anderen berücksichtigt, daß sich die Nadelschäfte um einen etwa auf halber Strecke der Achse jedes Loches liegenden fiktiven Punkt herum verschwenken müssen, während die einzelnen Nadeln zuerst in das zugeordnete Loch eintreten, dieses sodann durchstoßen und sich anschließend aus ihm zurückziehen, ist ohne weiteres ersichtlich, daß die Löcher zunehmend größer ausgebildet sein müssen, wenn der Walzendurchmesser abnimmt, die Eindringtiefe der Nadeln zunimmt und die Dicke der Stützplatte ebenfalls zunimmt« Durch diese Vergrößerung der Löcher wird aber die Möglichkeit für eine effektive Unterstützung und somit für eine erhöhte Nadeldichte verringert„

Eine Veröffentlichung (GB-PS 450 775) beschreibt eine Vorrichtung, mit welcher die Geschwindigkeit des Nädelns durch Verwendung einer Reihe von Nadelbrettern erhöht werden soll, die an einem endlosen Riemen umlaufen und denen eine in einer schiefen Ebene angeordnete Stützplatte gegenüberliegt. Die Nachteile dieser Konstruktion bezüglich der dabei auf die Nadeln ausgeübten Querbeanspruchungsmomente sind aus einer Betrachtung der in dieser Veröffentlichung dargestellten Vorrichtung offensichtlich, da hierbei die durch das Zusammenwirken zwischen der schräggestellten Bettplatte und dem mit Nadeln besetzten endlosen Riemen herbeigeführte Eintritt-Zurückzieh-Folge deutlich eine Relativbewegung der Nadeln zur Folge hat, weil das zu nadelnde Textilprodukt längs der Schräge der Stützplatte angehoben und dann abwärts geführt wird, so, als ob die Nadeln üljer einen Kreisbogen um einen fiktiven Punkt herum verschwenkt werden würden, der sich längs der einzelnen

Nadelschäfte verschiebt. Hierdurch wird eine derartige Maschine in der Praxis auf lange Sicht augenscheinlich unzufriedenstellend, was sich auch aus der Tatsache ergibt, daß diese Vorrichtung in der Industrie keine verbreitete Anwendung gefunden hat. Wegen der rippen- oder rillenförraigen Konfiguration der ersatzweise angewandten Stützplatte, die durch die praktisch lineare Vorschubbewegung der Nadeln bei dieser Anordnung bedingt ist, kann darüber hinaus keine sehr hohe Nadeldichte angewandt werden,welche selbstverständlich den Wirkungsgrad des Nadeins verbessern könnte.

In Erkenntnis der Nachteile und Mängel aller vorgenannten Konstruktionen und im Hinblick auf die Vorteile, die erzielt werden könnten, wenn eine ausschließlich mit Walzen arbeitende Konstruktion geschaffen werden könnte, haben verschiedene Fachleute wiederholt versucht, Konstruktionen zu entwickeln, mit deren Hilfe zum einen das Nadeln mit dem angestrebten hohen Qualitätsgrad durchgeführt werden kann, während gleichzeitig der Maschinenaufbau vereinfacht, die Behandlungszeit verkürzt und die verschiedenen nachteiligen Auswirkungen auf die Nadeln selbst vermieden werden sollen. Diesbezüglich wird auf die US-PSen 3 208 125 und 3 572 447 verwiesen. Es ist jedoch zu beachten, daß bei allen diesen Veröffentlichungen innere Kurvensteueranordnungen erforderlich sind, welche die zugeordneten Nadeln entweder in die Walzenfläche eindringen und aus ihr austreten lassen oder sie mechanisch verkanten, um die genannten Winkelverschiebungs- bzw. -auslenkprobleme sowie die dadurch hervorgerufenen Querbiegemomente zu vermeiden, die dann.auftreten, wenn die Nadeln zunächst in das zu behandelnde Textilgut eindringen und dann aus ihm herausgezogen werden, während dieses Gut einen Kreisbogen irgendeiner Größe durchläuft. Derartige Vorrichtungen sind offensichtlich sehr kompliziert und aufwendig, und sie sind zudem einem außerordentlich großen und schnellen Verschleiß unterworfen, weshalb sie sich nicht für die Verwendung bei mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden Textilbearbeitungsmaschinen eignen.

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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine zweckmäßige und verbesserte Vorrichtung sowie ein verbessertes Verfahren zum Nadeln von Textilgut mit einer größeren Zahl von Stichen je Zeiteinheit zu schaffen, ohne dabei unzumutbar nachteilige Auswirkungen auf die Nadeln oder auf die Qualität der auf diese Weise hergestellten Textilprodukte hervorzurufen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Nadeln von Textilgut erfindungsgemäß gelöst durch ein Nadel-Tragelement, das in einer geschlossenen Bewegungsbahn umzulaufen vermag und mit einer Vielzahl von Pilznadeln besetzt ist, deren Längsachsen praktisch senkrecht zur Oberfläche des Tragelements angeordnet sind, und durch ein Stützglied, das in einer geschlossenen Be·· wegungsbahn bewegbar ist und auf dessen Oberfläche druckbestäridige, seitlich auslenkbare·, langgestreckte Gewebestützelemente angeordnet sind, die jeweils mit dem einen Ende an der Oberfläche des Stützglieds befestigt sind und deren Längsachsen praktisch senkrecht zu dessen Oberfläche angeordnet sind, sowie dadurch, daß die geschlossenen Bewegungsbahnen Jeweils über einen Gesamtwinkel von 36O⁰ verlaufen und so zueinander angeordnet sind, daß an mindestens einer Stelle längs dieser Bewegungsbahnen zumindest ein Teil der Nadeln zwischen die länglichen Stützelemente eingreift.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist also ein Nadeltragelement mit einer Vielzahl von an ihm angebrachten Filznadeln, deren Längsachsen praktisch senkrecht zur Oberfläche des Tragelements angeordnet sind, sowie ein zugeordnetes Stützglied zur Unterstützung des Textilguts gegenüber den während des Nadelvorgangs auftretenden Kräften auf, wobei dieses Stützglied eine Oberfläche aus druckbeständigen, seitlich oder quer verlagerbaren, länglichen Elementen aufweist, die mit ihrem einen Ende jeweils an der Oberfläche des Stütsglieds befestigt und mit ihren Längsachsen praktisch senkrecht zu dieser Oberfläche angeordnet sind, und wobei das NadeltBagelement und das Stützglied

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so ausgebildet, daß sie wiederholt eine geschlossene Bewegungsbahn durchlaufen, und so relativ zueinander angeordnet sind, daß die Nadeln an mindestens einer Stelle ihrer Bewegungsbahnen zwischen die länglichen Element eingreifen bzw. eindringen.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Stützmaterial gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. j5 eine schematische Darstellung der Ausführungsform gemäß Fig« 2 im Betrieb und

Fig. JK eine schematische Darstellung einer bisher angewandten Vorrichtung.

In Fig. 1 ist eine Textil-Nadelvorrichtung 10 mit Merkmalen nach der Erfindung dargestellt, die ein Nadeltragelement 12 und ein zugeordnetes Stützglied 14 aufweist. Bei derdargestellten Ausführungsform sind die Teile 12 und 14 als Walzen ausgebildet. Außerdem ist eine einem noch zu erläuternden Zweck dienende Trag- oder Stützwalze 16 vorgesehen, deren Verwendung bei der Erfindung jedoch offensichtlich wahlfrei Ist. Die Nadelwalze 12 weist einen Walzenkörper 18 mit einer typischen, bekannten Zylinderform auf, an dessen Oberfläche nach einem bekannten Verfahren, z.B_e Kleben mittels eines Klebstoffs, mechanische Befestigung, Schweißen, Hartlöten o.dgl., eine große Vielzahl von Nadeln 20 mit beliebiger, für das Nadeln von Textilgut an sich bekannter Konstruktion und Form befe-

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stigt 1st. Die zugeordnete Stützwalze 14 besteht aus einem Walzenkörper 22, an dessen Oberfläche zahlreiche längliche Elemente 32 angebracht sind, die jeweils mit dem einen Ende am Stützwalzenkörper 22 befestigt sind und die sich dadurch auszeichnen, daß sie unter den inihrer Axialrichtung auf sie ausgeübten Kräften ihre Form und Ausrichtung praktisch beizubehalten vermögen (was im folgenden als "druckbeständig" bezeichnet wird), während sie gleichzeitig seitlich ausbiegbar bzw» auslenkbar sind, d„h. um ihre als Schwenkpunkte dienenden Befestigungsenden herum nach der einen oder anderen Seite bewegbar sind_e Pur diesen Zweck eignet sich der in der Textilindustrie bekannte sogenannte "Kardendraht", der die genannten strukturellen Eigenschaften besitzt. Gemäß Fig. 2 bilden diese Elemente eine Kardendrahtanordnung 29 mit einem lagenartigen oder flächigen Glied 30 aus Textilgut, Gummi, starkem bzw. festem Kunststoff o„dgl_e, aus dessen einer Fläche zahlreiche zurechtgeschnittene Drahtstücke 32 aus einem Werkstoff, wie Bronze, Stahl, Kunststoff, einem anderen synthetischen Material Oedgl., typischerweise mit einem Durchmesser von etwa 0,8 mm und einer Länge von etwa 25 mm, herausragen. Die Außenenden der Drahtstücke liegen dabei in einer Ebene praktisch parallel zur Oberfläche des tragenden Stützglieds 3O0 Die länglichen Drahtstücke 32 vermögen sich ungehindert um Punkte 34 herum zu biegen bzw. zu verschwenken, d.h_e um die Punkte herum, an denen jedes Drahtstück aus der Oberseite des Stützglieds austritt. Beim Eindringen von Teilen einer Nadel 20 zwischen die Elemente 32 bewegen sich erstere relativ zu letzteren, wobei sich diese ungehindert zur Seite zu biegen vermögen und die eindringenden Uadelteile somit frei hindurchtreten lassen« Gleichzeitig sind die auf Länge geschnittenen Drahtstücke 32 steif genug, um die z*3* durch ein bearbeitetes Gewebe auf sie ausgeübten Drücke aufzunehmen, ohne dabei einen wesentlichen Form- oder Orientierungsverlust zu erleiden, und zwar nicht nur unter den normalen, bei dieser Vorrichtung vorgesehenen Zugspannungen und Arbeitskräften, sondern auch unter den Kräften, die bei der Bewegung des Gewebes zum Schließpunkt zwischen

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der Nadelwalze 12 und der Stützwalze 14 auftreten, wenn die Nadeln 20 der Nadelwalze 12 durch das bearbeitete Gewebe hindurchgetrieben und aus ihm herausgezogen werden. Erfindungsgemäß bewegen sich der Abschnitt der Nadel, der mit dem Filz und dem Stützmaterial in Berührung steht, sowie der Pilz zumhdest an der Stelle, an welcher Nadelwalze und Stützmaterial am dichtesten nebeneinander liegen, mit derselben Lineargeschwindigkeit, längs der in Fig. 3 mit X bezeichneten Achse gemessen.

Die vorstehend erläuterte Situation ist in Fig. 3 näher-veranschaulicht, welche schematisch eine relativ zu einem Filz 33 und zur zugeordneten Kardendrahtanordnung 29 angeordnete einzelne Nadel" zeigte Die Nadel und die Kardendrahtanordnung,bewegen sich dabei von links nach rechts, so daß die Nadel 20 in einer vorgegebenen Position A in den zu nadelnden Filz einzudringen beginnt. In Position C bewegen sich der in den Filz eingetretene Teil der Nadel 20, das Stützmaterial 29 und der Filz 33 mit der gleichen Geschwindigkeit längs der Achse X. Der Nadelungsvorgang schreitet bis zur Position E fort, in welcher die Nadel 20 vollständig aus dem Filz 33 herausgezogen wird. Während des gesamten Nadelungsvorgangs behalten die Drahtstücke 32 unter den dabei auf sie einwirkenden, axial gerichteten bzw. lotrechten Kräften ihre Form und Ausrichtung praktisch bei. Außerdem sind dabei die länglichen Elemente, d.h. die Drahtstücke 32, um ihre als Schwenkpunkte wirkenden, festgelegten Enden 3²^ herum von der einen Seite zur anderen bewegbar· In der Position A beginnt die Nadelspitze 35· z.B. in den vom Filz 33 eingenommenen Bereich einzudringen» Wenn sich die Anordnung gemäß Fig. J> weiter von links nach rechts bewegt, ist die Nadel 20 zu dem Zeitpunkt, an welchem die Anordnung die Position B erreicht hat, praktisch vollständig durch den Filz 33 hindurchgetreten„ In dieser Position kann das Drahtstüek 32 infolge seiner Beaufschlagung durch die Nadel 20 zu einer Biegung gezwungen werden. Die Nadel 20 biegt

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sich dabei unter der durch den Pilz auf sie ausgeübten Kraft, In Position B ist die Nadel 20 entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Filzes 33 in dessen Ebene verkantet· Die Größe der auf die Nadel 20 wirkenden Biege- oder Auslenkkraft ist eine Punktion des Walzendurchmessers und der Eindringtiefe der Nadel« Diese Kraft, und mithin die Nadelbiegung, kann beispielsweise durch Vergrößerung des Durchmessers der Nadelwalze oder der zugeordneten Stützwalze oder beider Walzen reduziert werden. Im weiteren Verlauf der Bewegung kann das den Pilz 33 durchdringende Ende der Nadel 20 auf andere Drahtstücke 32 auftreffen und diese verbiegen, worauf sich die Nadel zu begradigen beginnt, bis sie in der Position C in ihre Normallage zurückkehrt» Auf ähnliche Weise federn die vorher ausgelenkten Drahtstücke 32 in ihre Normallage zurück» Im weiteren Verlauf des Nadelungsvorgangs über die Position C hinaus und zur Position D beginnt sich die Nadel 20 aus dem Pilz 33 zurückzuziehen, wobei sie nunmehr relativ zur Ebene des Pilzes 33 iⁿ die gleiche Richtung ausgelenkt ist, in welcher sich der Pilz 33 bewegt. Dabei kann das den Pilz 3J5 durchdringende Ende der Nadel 20 auf andere Drahtstüoke 32 auftreffen und diese auslenken, um sich dann wieder zu begradigen, bis die Nadel in der Position E in ihre Nprmallage zurückgekehrt ist. Ebenso federn auch die •vorher ausgelenkten Drahtstücke 32 in ihre Normallage zurück.

An dieser Stele ist zu erwähnen, daß zur Überwindung der vorher geschilderten, mit der Verwendung einer perforierten Stützplatte gem&li dem Stand der Technik zusammenhängenden Schwierigkeiten die unter dem Pilz 33 befindlichen länglichen KardendrahtstUcke 32 ungehindert in der Lage sein müssen, sich zur Ermöglichung des Durchlaufs der Nadelspitzenteile seitlich zu bewegen. Die Bedeutung dieses Erfordernisses ist in Pig. 3A veranschaulicht, aus welcher hervorgeht, daß bei Verwendung einer perforierten Stützplatte, wie bei den bisher angewandten Vorrichtungen, der Winkelausschlag der Kadeln um ©inen Sehwenkpunkt 43 herum stattfinden müßte, der praktisch in der Mittel-

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ebene der Stützplatte 47 liegt; anderenfalls müßte die Öffnung 48 in der Stützplatte 47 erheblich größer sein, was zu einer entsprechenden Verringerung der Festigkeit der Stützplatte für die beim Nadeln auftretenden Druckkräfte führt. Dies bedingt nicht nur eine unerwünschte Verminderung der Wirksamkeit des Stützglieds, vielmehr werden dabei ersichtlicherweise auch die auf die Nadel einwirkenden Querkraftmomente und weiterhin auch die im Filz 33 gebildeten Nadellöcher vergrößert. Außerdem ist bei der Anordnung gemäß Fig* 3A notwendigerweise die bei der Winkelauslenkung der Nadel 20 im Filz gebildete, konische Öffnung 50 in bezug auf das verdrängte Volumen größer als bei der Erfindung, bei welcher das Problem der Übereinstimmung zwischen Nadelspitzen und Stützplattenöffnungen nicht existierte Tatsächlich kann gesagt werden, daß durch das erfindungsgemäße Stützglied 29 ein System von Löchern gewährleistet wird, die sich im Gegensatz zu den Löchern in einer Stützplatte zur Ermöglichung des Winkeldurchlaufs der Nadelspitzen bewegen.

Obgleich nicht erforderlich, können die Kardendrahtstücke ersichtlicherweise so angeordnet sein, daß sie über eine bogenförmige Bewegungsbahn laufen und sich dabei den ankommenden Nadeln annähern, indem die Drahtstücke Z₀B₀ um den Umfang einer Walze herum angeordnet werden. Bei der Ausführungsform gemäß Fig_e 1, bei welcher die Drahtstücke 32 an einer Stützwalze 14 befestigt sind, sind die Nadelwalze 12 und die Stützwalze 14 so relativ zueinander angeordnet, daß zumindest ein Teil der Nadeln 20 an der Nadelwalze 12 den allgemeinen Bereich einnimmt, der auch von den Drahtstücken bzw. länglichen Elementen 32 auf der Oberfläche der Stützwalze 1-4 eingenommen wird. Zur Ermöglichung von Änderungen der Nadelungstiefe ist die Achse einer oder beider Walzen so verschiebbar, daß die Walzen dichter gegeneinander oder weiter auseinander angeordnet werden können. Werden die Walzen dichter aneinander herangeführt, so wird ersichtlicherweise die "Nadelungszone" bzw«, die Strecke vergrößert, über welche die Nadeln zu einem vor-

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gegebenen Zeitpunkt in das Gewebe bzw. den Pilz eindringen. Beispielsweise werden auf die Außenfläche eines als endloses Band ausgebildeten Papiermaschinenfilzes 42 durch eine an sich bekannte Pasemlegevorrichtung 46, etwa eine Karde, eine Mattenformvorrichtung, eine Leger kombination oder eine Faseraufblaseinrichtung (blown fiber source), Pasern 44 aufgelegt, wobei der Papiermaschinenfilz um die Stützwalze 14 und in dem in Fig. 1 dargestellten Pail auch umiine Tragwalze 16 herumgelegt isto Die Stützwalze oder die Tragwalze bzw„ die Nadelwalze oder auch eine zugeordnete Spannwalze oder eine beliebige Kombination dieser Walzen kann dabei in Drehung versetzt werden, so daß der Pilz 42 umläuft„ Bei der dargestellten Ausführungsform wird der Pilz 42 durch den Spalt zwischen der Stützwalze 14 und der Nadelwalze 12 hindurchgeführt, so daß die Nadeln 20 der Nadelwalze 12 nacheinander in den und durch den Filz 42 hindurchgetrieben und wieder aus ihm herausgezogen werden. Auf diese Weise kann der Pilz innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne einer beträchtlichen" Zahl von Nadelungsdurchläuf en unterworfen werden, da Versuche gezeigt haben, daß der Filz mit Geschwindigkeiten von über etwa j?°0 m/min durch den Nadelungsspalt geführt werden kann»

Da zudem die Durchmesser der länglichen Elemente 32 der 'Kardendrahtanordnung 29 klein und bezüglich des Nadelungsvorgangs den "massiven" Bereichen zwischen den Löchern in der Stützplatte einer gewöhnlichen, hin- und hergehend arbeitenden Nadelmaschine äquivalent sind, können die Nadeln auf der Oberfläche der Nadelwalze wesentlich dichter angeordnet werden, als dies bei einem normalen Nadelbrett der Fall ist. Beispielsweise beträgt die in der Praxis höchstmögliche Dichte der Nadeln auf einem industriell eingesetzten Nadelbrett etwa 8303 Nadeln/m , während Versuchsvorrichtungen gemäß der Erfindung Nadeldichten von 13830 Nadeln/m verwenden, wobei angenommen werden kann, daJ diese Dichte sogar noch vergrößerbar ist. Erfindungsgemäß ist es also möglieh, einen Nadelungsvorgang siit hoher Geschwin-

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digkeit durchzuführen, wobei die Qualität der Nadelung und des dadurch erhaltenen Produkts sehr hoch ist und ohne weiteres den an komplizierte und anspruchsvolle Produkte, wie Papiermaschinenfilze, zu stellenden Forderungen genügt.

Obgleich bei der Verwirklichung der Erfindung selbstverständlich verschiedene Kombinationen von Stützwalzen- und Nadelwalzendurchmessern angewandt werden können, sollten beide Walzen vorzugsweise, Jedoch nicht notwendigerweise, einen großen Durchmesser von z.B. in der Größenordnung von 120 cm oder mehr besitzen, da offensichtlich bei einem größeren Durchmesser einer oder beider dieser Walzen die Relativbewegung zwischen einem vorgegebenen Nadelungspunkt im Bereich der Kardendrahtstüßke 52 entsprechend kleiner ist. Hierdurch wird weiterhin die Größe des "Arbeitens" der Nadeln durch Ausschaltung der Querkraftmomente verringert, obgleich zu beachten ist, daß das Arbeits- oder Bewegungsausmaß auch bei kleineren Walzendurchmessern innerhalb annehmbarer Grenzen liegt, weil dabei keine unzulässigen Ermüdungen, Biegungen oder Brüche der Nadeln auftreten. Aus diesem Grund können auch Stützwalzen-Nadelwalzen-Kombinationen kleineren Durchmessers angewandt werden« Beispielsweise haben sich derartige Kombinationen mit Durchmessern von 30 cm bzw. 120 cm für die Verwirklichung der Erfindung als geeignet erwiesen«, Vorzugsweise kann auch der Durchmesser der Stützwalze genauso groß sein wie derjenige der Nadelwalzeβ

Beispiel

Es wurde eine Vorrichtung mit einer Nadelwalze mit einem Durchmesser von 122 cm gebaut, deren Oberfläche mit Pilznadeln mit gleichseitig dreieckigem Querschnitt besetzt war, wobei die Nadeln an den Ecken des Dreiecksquerschnitts Haken aufwiesen«

Die Nadeldichte betrug dabei 15 Nadeln je 10 cm der Walzenoberfläche. Die Nadeln waren senkrecht zur'Walzenoberfläche montiert. Die zugeordneten KardendrahtWSlZen -Wurden in zwei

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verschiedenen Durchmessern hergestellt, nämlich einmal mit J>0 cm und einmal mit 122 cm Durchmesser. Die Oberflächen dieser beiden Walzen waren jeweils mit Kardendrahtstücken besetzt, deren Länge etwa 25 mm betrug. Bei dieser Vorrichtung wurde nur die Kardendrahtwalze durch eine äußere Antriebskraftquelle angetrieben. Die Eindringtiefe der Nadeln konnte durch Ändeinmg des Mittenabstands zwischen den Walzen beliebig variiert werden.

Der Pilz wurde um die Kardendrahtwalze und um eine dritte, leerlaufende Walze herumgelegt, die zur Aufnahme von FiIzdurchb;ang verschiebbar angeordnet war. Auf dieser Vorrichtung wurden unter Verwendung beider Kardendrahtwalzen mit 122 cm und JO cm Durchmesser mehrere Pilzproben genadelt.

Dabei wurde festgestellt, daß die Umlaufbewegung dieser Vorrichtung im Gegensatz zu einem üblichen, hin- und hergehend arbeitenden Nadelstuhl verhältnismäßig hohe Nadelungsgeschwindigkeiten zuließ» Bei den normalen, bei der Herstellung von Papiermaschinenfilzen angewandten Nadelungsverfahren ist es üblich, Pasern in einer Menge von 12,8 g/cm aufzubringen. Die Durchführung der Nadelung bei Filzen dieser Art auf einem herkömmlichen Nadelstuhl mit hin- und hergehenden Teilen erfordert dabei 44,5 min. Die erfindungsgemäße Vorrichtung, bei welcher pro Längeneinheit etwa die gleiche Zahl von Einstichen durchgeführt wurde wie beim genannten Nadelstuhl, konnte dagegen mit einer Geschwindigkeit von etwa 274,5 m/min betrieben werden^ so daß der Pilz in etwa 7,5 min fertiggenadelt war. Bei einer Maschinengeschwindigkeit von 274,5 ra/min 1st die 2Ja~ delungs-Produktionsleistung folglich etwa sechsmal so hoch wie bei. der bisher verwendeten Maschine.

Bei der Geschwindigkeit von 274,5 m/min waren keine besonderen Schwierigkeiten feststellbar, woraus erhellt, daß die Maschinengeschwindigkeit noch Isetrlchtlich gesteigert werden könnte.

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Tatsächlich wurde auf der gleichen Vorrichtung ein anderer Arbeitslauf mit einer Geschwindigkeit von 457*2 m/min durchgeführt.

Es zeigte sich, daß das erfindungsgemäß hergestellte Produkt im Vergleich zu den auf den herkömmlichen, hin- und hergehend arbeitenden Nadelstühlen hergestellten Produkten zahlreiche unterschiedliche Merkmale besaß. Ein Unterschied bestand z.B_Q in der scheinbaren Größe der durch das Eindringen der einzelnen Nadeln im Pilz gebildeten Löcher. Während die Nadellöcher in dem auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Pilz geringfügig größer zu sein schienen als die Nadellöcher beim auf herkömmliche Weise hergestellten Pilz - anscheinend aufgrund der sich ändernden Winkelstellung der Nadeln während des Durchstoßens -, wurde auch festgestellt, daß die scheinbare Volumendichte (bulk density) der erfindungsgemäß hergestellten Pilze etwas geringer war als bei den herkömmlichen Pilzen,, Ohne die Erfindung auf irgendeine Theorie festlegen zu wollen, scheinen die Nadeln beim Herausziehen aus dem Pilz immer noch unter einem geringfügigen seitlichen Druck zu stehen, so daß möglicherweise die Nadelspitze an der oberen Schicht entlangstreift, wenn sie von der Pilzoberfläche freikommt „ Das Ausmaß, in welchem diese Erscheinung auftritt, ist offensichtlich eine Punktion der Durchmesser der verwendeten Walζenο

Wie erwähnt, wurden Kardendrahtwalzen sowohl mit einem Durchmesser von 122 cm als auch mit einem solchen von J>0 cm benutzt, Dabei zeigte es sich, daß bei Durchmesserverkleinerung bei vorgegebener Maschinengeschwindigkeit Nadelverbiegungen und -brüche aufzutreten begannen, so daß bei der Verwendung der Walze mit 30 cm Durchmesser bei vergleichsweise hoher Maschinengeschwindigkeit das Nadeln unterbrochen werden mußte, um eine starke Beschädigung der Nadelwalze zu vermeiden.

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Im Verlauf der Erprobung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurden verschiedene empirische Messungen vorgenommen, aufgrund derer festgestellt wurde, daß die auf die Walzen an ihrer Berührungsstelle mit dem verarbeiteten Filz ausgeübte Höchstbelastung in der Größenordnung von 1,76 kg/cm (linear) lag, während der Leistungsbedarf im Bereich von O,0187 PS je 30,48 m/min pro 25 cm Flächenbreite lag.

Auf der Grundlage dieser Versuche wurde geschätzt, daß die (Betriebs-)Kosten einer erfindungsgemäßen Vorrichtung etwa 60$ der Kosten hei einem handelsüblichen, hin- und hergehenden Nadelstuhl derselben Breite betragene

Bezüglich der Betriebseigenschaften der auf der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Papiermasehinenfilzmuster zeigt die nachstehende Tabelle die gemessene lotrechte Durchflußmenge bei solchen Filzen in l/min hei verschiedenen mechanischen Belastungen für Filze unterschiedlicher Dicke, die auf einem herkömmlichen Nadelstuhl und auf der erfindungsgemäJBen Vorrichtung hergestellt wurden*

	Mechanische	Filzdicke	Lotrechte
	Belastung	(βϊώ)	Durchflußge
			schwindigkeit
			(l/min)
Herkömmlich	17,5	1*45	55,3
hergestelltes	26,3	1,30	44,3
Muster	35,0	1*17	32,1
	48,8	1,09	32,2
	52,6	1,00	28,4
Erfindungsge	17,5	1,42	58,3
mäß herge	26,3	1,24	46,2
stelltes	35,0	1,14	39,4
Muster	43,8	1,09	34,1
	52,5	1,00	29,1

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Aus den vorstehenden Ausführungen dürfte hervorgehen, daß die Erfindung, obgleich sie vorstehend in Verbindung mit Ausführungsformen mit zwei einander zugewandten Walzen oder Zylindern besehrieben ist, ebenso in einer großen Vielfalt anderer Konfigurationen verwirklicht werden kann, in denen die Fläche, an welcher die Nadeln befestigt sind, und die die Stütfcglieder tragende Fläche wiederholt geschlossene Bewegungsbahnen durchlaufen, welche die Nadeln und die Stützglieder über ihre geraden und gekrümmten Abschnitte bei jedem Umlauf über 360° laufen lassen, vorausgesetzt, daß zumindest ein Teil der Nadä.n an irgendeiner Stelle ihrer Bewegungsbahn zwischen die länglichen Elemente der Stützglieder eingreift. Derartige Abwandlungen umfassen z,B· eine Nadelwalze in Verbindung mit einer ansteigenden und abfallenden Platte, die .ein endloses Band mit Kardendrähten als Stützglied trägt, oder ein endloses Band mit Kardendrähten in Verbindung mit einem mit Nadeln besetzten endlosen Band, wobei diese Kombination an irgendeinem Punkt der Bewegungsbahnen beider Teile zusammenläuft. Ersichtlicherweise brauchen bei diesen Abwandlungen die Bewegungsbahnen keine echten Kreisbahnen, wie im Fall der Nadel- und der Stützwalze, zu sein, vielmehr können diese Bewegungsbahnen im Querschnitt eine elliptische oder anderweitig geometrisch regelmäßige geschlossene Schleife bilden. Ebenso liegt es innerhalb des Rahmens der Erfindung, mehrere hintereinandergeschaltete Nadelwalzen um eine gemeinsame Stützwalze herum anzuordnen, wobei verschiedene Kombinationen von Nadelarten und/oder Nadelungstiefen in einer einzigen Anlage der Reihe nach bei einem vorgegebenen Gewebe vorgesehen sein können«

Selbstverständlich sollen die vorstehend offenbarten Ausführungsformen der Erfindung sowie die verwendeten Ausdrücke die Erfindung lediglich erläutern und keinesfalls einschränken, da dem Fachmann selbstverständlich gewisse Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird. —

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Claims

- 20 Patentansprüche

1. Vorrichtung zum Nadeln von Textilgut, gekennzeichnet durch ein Nadel-Tragelement (12), das in einer geschlossenen Bewegungsbahn umzulaufen vermag und mit einer Vielzahl von Pilznadeln (20) besetzt ist, deren Längsachsen praktisch senkrecht zur Oberfläche des Tragelements angeordnet sind, und durch ein Stützglied (14), das in einer geschlossenen Bewegungsbahn bewegbar ist und auf dessen Oberfläche druckbeständige, seitlich auslenkbare, langgestreckte Gewebestützelemente (;52) angeordnet sind, die Jeweils mit dem einen Ende an der Oberfläche des Stützglieds befestigt sind und deren Längsachsen praktisch senkrecht zu dessen Oberfläche angeordnet sind, sowie dadurch, daß die geschlossenen Bewegungsbahnen Jeweils über einen Gesamtwinkel von 360⁰ verlaufen und so zueinander angeordnet sind, daß an mindestens einer Stelle längs dieser Bewegungsbahnen zumindest ein Teil der Nadeln zwischen die länglichen Stützelemente eingreift.

2* Vorrichtung nach Anspruch 1* dadurch gekennzeichnet,» daß die Oberfläche des Stützglieds <14) HiIt Kardendrahtstücken (32) besetzt ist,

5, Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß zumindest das "Eragelement oder das Stützglied ein Zylinder ist·

4» Vorrichtung nach Anspruch 1_? dadurch gekennzeichnet, dall das Nadeltragelement und das Stützglied Zylinder sind.

5s Vorrichtung nach Anspruch %, dadurch gekennzeichnet, ctaiS die Oberfläche des Stützglieds mit Kardendrahtstücken besetzt ist.

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Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des die Nadeln tragenden Zylinders mindestens 122 cm und der Durchmesser des Stützzylinders mindestens 30 cm beträgtβ

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5> dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des die Nadeln tragenden Zylinders dem Durchmesser des StutζZylinders entspricht«

8. Vorrichtung zum Nadeln von Textilgut nach einem der Ansprüche 1 und Y, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement relativ zum Stützglied verschiebbar ist, um den Abstand zwischen diesen beiden Teilen und dadurch die Eindringtiefe der Nadeln zwischen die länglichen Stützelemente zu steuern.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens das Tragelement oder das Stützglied ein Zylinder ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9* dadurch gekennzeichnet, daß das Nadeltragelement und das Stützglied Zylinder sind»

11. Verfahren zum Nadeln von Textilgut mit einer Vorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gewebe durch den Schließpunkt zwischen einem Nadeltragelement, das mit Nadeln besetzt ist, deren Längsachsen praktisch senkrecht zu seiner Oberfläche angeordnet sind, und einem Stützglied geführt wird, an dessen Oberfläche druckbeständige, seitlich auslenkbare, längliche Gewebestützelemente mit ihrem einen Ende befestigt sind, deren Längsachsen praktisch senkrecht zur Stützgliedoberfläche angeordnet sind, daß das Tragelement und das Stützglied in geschlossenen Be-

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wegungsbahnen geführt werden, die jeweils über einen Winkelbetrag von 360 verlaufen, und daß das Tragelement sowie das Stützglied so relativ zueinander angeordnet werden, daß an mindestens einer Stelle längs der Bewegungsbahnen zumindest ein Teil der Nadeln zwischen die länglichen Stützelemente eingreift.

12. Verfahren nach Anspruch 1,1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das Tragelement oder das Stützglied ein Zylinder ist, der sich um 360⁰ um seine Längsachse dreht.

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