EP2681356A1 - Nadelvorrichtung - Google Patents

Nadelvorrichtung

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EP2681356A1
EP2681356A1 EP12706548.0A EP12706548A EP2681356A1 EP 2681356 A1 EP2681356 A1 EP 2681356A1 EP 12706548 A EP12706548 A EP 12706548A EP 2681356 A1 EP2681356 A1 EP 2681356A1
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EP
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needle
elements
carrier
bed
needle elements
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Theodor Burckhardt
Heiner HAUSDORF
Thomas Jermann
Françis WISSON
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Burckhardt of Switzerland AG
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Burckhardt of Switzerland AG
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Definitions

  • the invention relates to a needle device according to the preamble of independent claim 1.
  • the invention further relates to a use of such a needle device and a method for producing such
  • Sheet is a stretched tape of a plastic film, e.g. out
  • a needle device of the generic type which comprises a rotatable roller, on the circumference of triangular blades are arranged, each with a cutting edge, the tips of which protrude from the roller.
  • the blades are mounted by means of connecting parts in dovetail grooves in the roller.
  • a disadvantage of this needle device is that the assembly and replacement of the individual blades in the roller grooves is complex.
  • the present invention is therefore an object of the invention to provide a needle device of the type mentioned, the needle elements are easy to install and worn needle elements easily and quickly replaced. This object of the invention is achieved by the inventive, defined in the independent claim 1 needle device.
  • a needle device comprises a needle bed on which a plurality of pointed needle elements are arranged so that the needle elements protrude from the needle bed and point away from the needle bed.
  • the needle elements are formed as flat blades, each with at least one extending from the tip of the needle elements in the direction of the needle bed extending edge. According to the invention are the
  • Needle elements used in strip-like needle carrier which in turn are attached to or in the needle bed.
  • Needle elements are easily replaced.
  • the formation of the needle elements as flat, flat blades with a cutting edge is particularly advantageous for fibrillating applications of the needle device.
  • the part of the needle elements protruding from the needle bed each has a substantially triangular shape with a base edge opposite the top and two side edges extending from the base edge to the top, wherein at least one of the side edges, preferably both side edges, is designed as a cutting edge .
  • the substantially triangular shape of the needle elements has proved to be particularly advantageous and universally applicable for various applications of the needle device.
  • both side edges are formed as cutting. This makes it possible to use the needle elements on both sides.
  • the needle elements with at least one, preferably two extending away from the base edge, leg-like mounting members for attachment to the needle bed or on the needle carrier are equipped.
  • the needle carrier assembly openings in which the leg-like mounting members of
  • the needle elements stand with their base edges on the needle carriers. This will provide good support and stabilization of the needle elements.
  • the needle elements are glued with their mounting members in the strip-like needle carrier. This is a particularly convenient and relative
  • the strip-like needle carrier are formed in cross-section substantially dovetail-like and each have two preferably inclined to each other side parts and a connecting these side parts web part. Due to the dovetail-like design, the needle carrier can be easily mounted on the needle roller.
  • Needle carriers are preferably used interchangeable in grooves in the needle bed.
  • the mounting holes are each arranged in the web part of the needle carrier, wherein the leg-like mounting members of the needle elements pass through the mounting holes and into one of the side parts and the Web portion of the needle carrier cavity formed in the needle carriers extend into, and further wherein the cavity is filled at least in the region of the mounting members with an adhesive.
  • This type of attachment of the needle elements is particularly simple and efficient and can be done, for example, per needle carrier for all fastened to him needle elements together by filling the cavity with adhesive over the entire length of the needle carrier.
  • the production of the mounting holes is relatively easy, since they can be designed as normal holes.
  • the needle elements are on the
  • Needle carriers oriented so arranged that their flat sides or center planes are at an angle of 0 ° -90 °, in particular 0 °, to a normal to a longitudinal direction of the needle carrier normal plane. Orientation at 0 ° or close to 0 ° is particularly useful for fibrillating applications
  • needle elements are oriented at an angle of 90 ° or nearly 90 °.
  • the needle bed of the needle device according to the invention is designed as a needle roller.
  • a preferred use of the inventive needle device consists in the fibrillation of particular band-shaped fabrics, especially
  • Plastic bands of e.g. Polyethylene or polypropylene.
  • Needle device is that the needle elements are machined out of a flat blade with at least one cutting edge, e.g. by punching or cutting, in particular by means of a laser, that the cutting of the
  • Needle elements are each formed by a piece of the cutting edge of the blade.
  • FIG. 1 Shows a front view of the needle roller according to the line III-III of FIG. 1, an end view analogous to FIG. 3, but without a needle carrier, a front view of the needle roller according to the invention
  • Side view of a first variant of a needle element a detail section along the line VI-VI of FIG. 5, a section through a needle carrier with needle elements along the line VII-VII of FIG. 8, a side view of a section of a needle carrier with
  • Needle elements a plan view (plan view) of the section of the needle carrier with
  • Needle elements of Fig. 8 a plan view of a section of the needle carrier with an alternative orientation of the needle elements, a side view of a second variant of a needle element, a detail section along the line XII-XII of Fig. 11 and a sketch to illustrate the production of needle elements.
  • the following definition applies to the following description: If reference signs have been given in a figure for the purpose of clarity of drawing, but are not mentioned in the directly related part of the description, reference will be made to them
  • the needle device according to the invention is equipped with a needle bed designed as a needle roller.
  • the needle device according to the invention could also be provided with a needle bed designed as a flat or curved plate. All described below in connection with a needle roller
  • Designs can be analogously transferred to a needle bed in plate form.
  • the needle device shown in the drawing consists essentially of a needle bed in the form of a needle roller designated as a whole with W (FIG. 1).
  • a plurality of needle elements 10 (FIGS. 2 and 3) each provided with a tip 11 are arranged such that the needle elements 10 protrude from the needle roller W and point their tips 11 radially away from the roller periphery 1, and ideally the same (radial) distance (height) from the circumference (Fig. 3).
  • the needle elements 10 are on or on strip-like
  • Attached needle carriers 20 which in turn are mounted on or in the circumference 1 of the needle roller W, as best seen in FIG.
  • the needle roller W is provided at its circumference 1 with a plurality of longitudinal grooves 3 parallel to the roller axis 2 or to generatrices of the needle roller and extending practically over the entire roller length, which have a substantially approximately trapezoidal, inwardly widening cross section (FIG. 4).
  • the needle carriers 20 are designed as profile strips extending substantially over the entire roll length and having an approximately dovetail-shaped cross-section which in its outer contour is substantially complementary to the cross-sectional shape of the longitudinal grooves 3.
  • the needle carriers 20 are the length after (longitudinal direction 5, Fig. 2) inserted into the longitudinal grooves 3 and secured by not shown fastening means against axial displacement. If necessary, the needle carrier 20 can be easily removed from the needle roller W and replaced or exchanged.
  • Needle rollers with arranged on needle carriers needle elements are known per se, so that the inventive needle device so far requires no further explanation for the expert.
  • the present invention is primarily concerned with the configuration of the needle elements 10 and their attachment to the needle carriers 20. These aspects of the invention will be discussed in detail in the following description.
  • the needle elements 10 are formed as flat, flat blades with a cutting edge extending away from the tip 11.
  • flat is to be understood as meaning that the needle elements in a cross-section have a pronounced elongate shape, ie have a mass which is significantly larger in cross-section than in a dimension perpendicular thereto.
  • the needle elements 10 are formed by a flat plate of e.g. Formed steel and thus have (apart from their cutting edge) has a substantially rectangular cross-sectional shape. It has been found that needle elements equipped with cutting edges are much better suited for fibrillating softer plastic films with a higher polyethylene content, in particular because of the achievable higher accuracy, than conventional round needles.
  • FIGS. 5 and 6 show a typical and preferred embodiment of a needle element 10. As you can see, the upper part of the needle element 10.
  • Needle element 10 has the shape of an equilateral triangle.
  • the side or edge length is typically around 3.5 mm.
  • the needle element 10 includes a base edge 12 opposite its tip 11 and two side edges 13 and 14 that converge from the base edge 12 to the tip 11.
  • the base edge 12 is in the mounted state of the needle elements perpendicular to the radial direction or tangential to the circumference of the needle roller.
  • the needle element 10 is a thin steel plate formed of substantially homogeneous thickness (eg, about 0.3 mm). Only a narrow edge region 14a tapers (for example, by a corresponding bevel) in the direction of the side edge 14 (FIG. 6), so that the side edge 14 forms a (relatively sharp) cutting edge.
  • the cutting angle is indicated in Fig. 6 with ⁇ .
  • the cutting edge extends from the tip 11 of the needle element 10 to the base edge 12, which in the installed state of the needle element 10 rests substantially flush on the needle carrier 20 (FIG. 7).
  • a second edge region 13a may also be provided with a cross-section that tapers towards the side edge 13, so that therefore also the other side edge 13 forms a cutting edge.
  • the two cutting edges can have the same or different cutting angles.
  • the advantages of having needle elements with two blades extending away from the tip 11 will be discussed below.
  • the needle elements 10 made of steel can also be provided with wear-reducing and thus extending the service life coatings. It is also possible to manufacture the needle elements 10 or at least their cutting edges of sintered material or ceramic. Another essential aspect of the invention relates to the attachment of the
  • Needle elements 10 on the needle carriers 20 are provided with mounting members in the form of two strip-like legs 15 which extend approximately perpendicularly from the base edge 12 of the needle elements 10 in the plane of the triangular part of the needle elements. With these mounting members or legs 15, the needle elements 10 are attached to the needle carriers 20. Fig. 7 shows this in detail.
  • the elongate profiled strips formed needle carrier 20 each comprise two side parts 21 and 22 and a web portion connecting these side parts 23.
  • the two side parts 21 and 22 extend obliquely outwardly from the web portion 23 and thus give the already mentioned dovetail profile of the needle carrier 20.
  • the two side parts 21 and 22 and the web portion 23 form between them an open cavity 25.
  • the web portion 23 has two through-mounting openings 24 on.
  • the needle elements 10 sit with their base edge 12 on the web portion 23 and the mounting members or legs 15 of the needle elements 10 extend through the mounting holes 24 into the cavity 25 inside.
  • the cavity 25 is filled almost completely (but at least in the region of the legs 15) with an adhesive 26 which encloses the legs 15 of the needle elements 10 and thus fixes the needle elements 10 permanently and securely on the needle carrier 20.
  • the adhesive 26 may be, for example, a thermosetting adhesive based on epoxy resin. Due to the fact that the needle elements 10 with their base edge 12 stand up on the needle carrier 20, a particularly stable fastening and support of the needle elements 10 is achieved. Characterized in that the leg-like mounting elements 15 extend through the web portion 23 of the needle carrier 20 into the cavity 25 of the latter, the bonding is particularly easy to carry out and can, for example per needle carrier for all fastened to him needle elements 10 together by filling the cavity 25 with adhesive 26 over the entire length of the needle carrier. Finally, the production of the mounting openings 24 is relatively simple, since they can be formed as normal holes, with their clear diameter substantially equal to the width of the leg-like mounting members 15.
  • FIGS 2, 7, 8 and 9 illustrate the arrangement of the needle elements 10 on the needle carriers 20.
  • FIG. 2 illustrate the embodiment of the needle elements 10 on the needle carriers 20.
  • the needle elements 10 are oriented with respect to the needle roller W that their center planes 16 (based on the thickness of the needle elements), ie the triangular faces, parallel to a normal plane 4 on the axis 2 of the needle roller W stand. Relative to the needle carrier 20 are the
  • Needle elements 10 oriented so that their mid-planes 16 senkreckt on the
  • FIG. 10 another embodiment of a needle carrier 20 is shown in which the needle elements 10 are oriented so that their center planes 16 at an angle ⁇ > 0 ° to said normal plane 4 on the needle roller axis or in a complementary angle 90 ° -. co stand to the longitudinal direction 5 of the needle carrier 20.
  • the angle ⁇ 90 °, so that the needle elements 10 are aligned with their flat sides in the longitudinal direction of the needle roller.
  • This orientation of the needle elements 10 is particularly suitable for perforation applications of the device according to the invention. By appropriate choice of the angle ⁇ , the device can be optimized for the particular application.
  • the needle elements 10 and in particular their tips 11 and cutting edges 14 are subject to wear.
  • the needle elements 10 By mounting the needle elements 10 on the needle carriers 20 worn needle elements 10 can be relatively easily (even partially) replaced by all or even individual needle carrier 20 can be exchanged targeted.
  • the needle elements 10 mounted in the needle carriers 20 are each provided with two cutting edges, it is also possible to remove the needle carriers 20 from the needle roller and to reinsert them rotated by 180 ° so that the needle elements 10 are also 180 ° from their original one Orientation are rotated and thus fresh cutting ready for use after this rotation. The life of the
  • Needle elements 10 doubles in this way. If the two edge regions 13a and 14a are ground differently (different cutting angles a), the cutting edges 13 and 14 have a different (more or less
  • Needle roller W in one or the other direction can then be
  • Cutting behavior can be adapted to the material quality of the fabric to be processed.
  • the needle elements 10 can be made in principle by punching or cutting out of a thin metal plate, wherein the cutting edges 14 and 13 and 14 are formed by appropriate grinding. According to another important aspect of the invention, the grinding can be omitted if as
  • Fig. 13 illustrates this.
  • a number of needle elements 10 are now worked out, for example, by punching or laser cutting, wherein the Tozu.den needle elements 10 on the Industrial blade are oriented and arranged so that the cutting edges 31 of the
  • Industrial blade 30 and respectively parts thereof form one of the cutting of the needle elements 10.
  • Figures 11 and 12 show a modification of a needle element.
  • the needle element designated here by 110 has the shape of a skewed triangle in the upper region.
  • the tip 111 again faces a base edge 112 and two side edges 113 and 114 converge from the base edge to the tip 111.
  • the side edge 114 is again formed as a cutting edge, the cutting angle ⁇ purely, for example, something duller than the needle element 10 of Figures 5 and 6.
  • This embodiment of the needle element may also be provided with two cutting edges, with analogous advantages as in the embodiment of FIGS. 5 and 6.
  • the needle elements 110 can be oriented at any angle between 0 ° and 90 ° to the longitudinal direction of the needle carrier.

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Abstract

Eine Nadelvorrichtung zur Bearbeitung eines insbesondere bandförmigen Flächengebildes umfasst eine Nadelwalze (W), an welcher eine Vielzahl von mit Spitzen (11) versehenen Nadelelementen (10) so angeordnet sind, dass die Nadelelemente (10) aus der Nadelwalze (W) herausragen und ihre Spitzen (11) von der Nadelwalze (W) weg zeigen. Die Nadelelemente (10) sind als ebene Klingen mit je mindestens einer sich von der Spitze (11) der Nadelelemente weg in Richtung auf die Nadelwalze (W) erstreckenden Schneide ausgebildet. Die Nadelelemente (10) sind über beinchenartige Montageorgane in leistenartigen Nadelträgern (20) befestigt, welche ihrerseits in Nuten der Nadelwalze (W) eingesetzt sind.

Description

Nadelvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Nadelvorrichtung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiter eine Verwendung einer solchen Nadelvorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen
Nadelvorrichtung .
Bei der unter der Bezeichnung "Fibrillierung" bekannten Bearbeitung eines
Flächengebildes wird ein gestrecktes Band einer Kunststofffolie, z.B. aus
Polypropylen, unter Parallelisierung der Molekülketten bzw. Polymerfäden in
Längsstreifen gespalten. Bisher wird für die Fibrillierung eine Nadelwalze mit radial abstehenden, im Querschnitt im Wesentlichen runden Nadeln eingesetzt. Das Kunststoffband wird gestreckt und über die sich drehende Nadelwalze geführt, wobei die Nadeln leicht in das Band einstechen und die Aufspaltung bewirken. Bei elastischeren Kunststoffmaterialien, die beispielsweise mehr Polyethylen und weniger parallele Ketten enthalten, funktionieren solche Nadelwalzen mit Rundnadeln jedoch nur schlecht oder versagen gänzlich, da die Nadeln dazu neigen, das Kunststoffband zu zerreissen, weil das elastische Material keine Spaltungseigenschaften besitzt. Vor diesem Hintergrund ist eine Nadelvorrichtung dieser Art mit Rundnadeln dahingehend zu verbessern, dass sie für die Fibrillierung auch von elastischeren Kunststoffmaterialien einsetzbar ist.
Aus der CN 2 889 653 Y ist eine Nadelvorrichtung der gattungsgemässen Art bekannt, die eine drehbare Walze umfasst, an deren Umfang dreieckige Klingen mit je einer Schneide angeordnet sind, deren Spitzen aus der Walze herausragen. Die Klingen sind mittels Verbindungsteilen in schwalbenschwanzförmigen Nuten in der Walze montiert. Ein Nachteil dieser Nadelvorrichtung ist, dass die Montage und das Ersetzen der einzelnen Klingen in den Walzennuten aufwändig ist. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Nadelvorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, deren Nadelelemente einfach montierbar und abgenutzte Nadelelemente einfach und schnell austauschbar sind. Diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die erfindungsgemässe, im unabhängigen Anspruch 1 definierte Nadelvorrichtung gelöst.
Das Wesen der Erfindung besteht in Folgendem: Eine Nadelvorrichtung umfasst ein Nadelbett, an welchem eine Vielzahl von mit Spitzen versehenen Nadelelementen so angeordnet sind, dass die Nadelelemente aus dem Nadelbett herausragen und ihre Spitzen vom Nadelbett weg zeigen. Die Nadelelemente sind als ebene Klingen mit je mindestens einer sich von der Spitze der Nadelelemente weg in Richtung auf das Nadelbett erstreckenden Schneide ausgebildet. Erfindungsgemäss sind die
Nadelelemente in leistenartige Nadelträger eingesetzt, die ihrerseits am bzw. im Nadelbett befestigt sind.
Durch die Befestigung der Nadelelemente an eigenen Nadelträgern wird die Montage der Nadelelemente am Nadelbett erleichtert. Ausserdem können abgenutzte
Nadelelemente einfach ersetzt werden. Die Ausbildung der Nadelelemente als flache, ebene Klingen mit einer Schneide ist insbesondere für Fibrillier- Anwendungen der Nadelvorrichtung vorteilhaft. Durch den Einsatz von solchen Nadelelementen können auch Folien aus weniger parallelisierten und dadurch elastischeren Kunststoffen fibrilliert werden. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform weist der aus dem Nadelbett herausragende Teil der Nadelelemente jeweils eine im Wesentlichen dreieckige Gestalt mit einer der Spitze gegenüberliegenden Basiskante und zwei von der Basiskante zur Spitze verlaufenden Seitenkanten auf, wobei wenigstens eine der Seitenkanten, vorzugsweise beide Seitenkanten als Schneide ausgebildet ist bzw. sind. Die im Wesentlichen dreieckige Gestalt der Nadelelemente hat sich als besonders vorteilhaft und universell für verschiedene Anwendungszwecke der Nadelvorrichtung einsetzbar erwiesen. Mit Vorteil sind jeweils beide Seitenkanten als Schneiden ausgebildet. Dies ermöglicht es, die Nadelelemente beidseitig zu verwenden.
Vorteilhafterweise sind die Nadelelemente mit mindestens einem, vorzugsweise zwei sich von der Basiskante weg erstreckenden, beinchenartigen Montageorganen zur Befestigung am Nadelbett bzw. am Nadelträger ausgestattet. Durch diese
Montageorgane wird eine konstruktiv einfache, wirkungsvolle und
orientierungsstabile Befestigung der Nadelelemente erreicht. Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausbildungsform weisen die Nadelträger Montageöffnungen auf, in welche die beinchenartigen Montageorgane der
Nadelelemente eingreifen. Dadurch, dass die beinchenartigen Montageorgane der Nadelelemente in Montageöffnungen der Nadelträger eingreifen, wird eine sichere und einfache Befestigung der Nadelelemente erreicht.
Vorteilhafterweise stehen dabei die Nadelelemente mit ihren Basiskanten auf den Nadelträgern auf. Dadurch wird eine gute Stützung und Stabilisierung der
Nadelelemente erreicht. Mit Vorteil sind die Nadelelemente mit ihren Montageorganen in die leistenartigen Nadelträger eingeklebt. Dies ist eine besonders zweckmässige und relativ
unaufwändige Befestigungsmethode.
Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausbildung sind die leistenartigen Nadelträger im Querschnitt im Wesentlichen schwalbenschwanzartig ausgebildet und weisen je zwei vorzugsweise zu einander geneigte Seitenteile und einen diese Seitenteile verbindenden Stegteil auf. Durch die schwalbenschwanzartige Ausbildung können die Nadelträger besonders einfach an der Nadelwalze montiert werden. Die
Nadelträger sind dazu vorzugsweise in Nuten im Nadelbett auswechselbar eingesetzt.
Vorteilhafterweise sind die Montageöffnungen jeweils im Stegteil der Nadelträger angeordnet, wobei die beinchenartigen Montageorgane der Nadelelemente die Montageöffnungen durchgreifen und sich in einen von den Seitenteilen und dem Stegteil der Nadelträger gebildeten Hohlraum in den Nadelträgern hinein erstrecken, und wobei ferner der Hohlraum mindestens im Bereich der Montageorgane mit einer Klebmasse ausgefüllt ist. Diese Art der Befestigung der Nadelelemente ist besonders einfach und effizient und kann z.B. pro Nadelträger für alle an ihm befestigten Nadelelemente gemeinsam durch Auffüllen des Hohlraums mit Klebmasse über die gesamte Länge des Nadelträgers erfolgen. Schliesslich ist die Herstellung der Montageöffnungen relativ einfach, da sie als normale Bohrungen ausgebildet sein können. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind die Nadelelemente auf den
Nadelträgern so orientiert angeordnet, dass ihre Flachseiten bzw. Mittelebenen in einem Winkel von 0°-90°, insbesondere 0°, zu einer auf eine Längsrichtung der Nadelträger senkrechten Normalebene stehen. Die Orientierung unter einem Winkel von 0° oder nahe bei 0° ist besonders für Fibrillieranwendungen der
Nadelvorrichtung geeignet. Für reine Perforationsanwendungen sind die
Nadelelemente dagegen unter einem Winkel von 90° oder nahezu 90° orientiert.
Gemäss einer besonders zweckmässigen Ausführungsform ist das Nadelbett der erfindungsgemässen Nadelvorrichtung als Nadelwalze ausgebildet.
Eine bevorzugte Verwendung der erfindungsgemässen Nadelvorrichtung besteht in der Fibrillierung von insbesondere bandförmigen Flächengebilden, speziell
Kunststoffbändern aus z.B. Polyethylen oder Polypropylen. Ein besonders vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen
Nadelvorrichtung besteht darin, dass die Nadelelemente so aus einer flachen Klinge mit mindestens einer Schneide herausgearbeitet werden, z.B. durch Stanzen oder Schneiden, insbesondere mit Hilfe eines Lasers, dass die Schneiden der
Nadelelemente je durch ein Stück der Schneide der Klinge gebildet werden.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen anhand von verschiedenen Ausführungsbeispielen detaillierter beschrieben. Es zeigen: eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Nadelvorrichtung mit einem als Nadelwalze ausgebildeten Nadelbett, eine vergrösserte Darstellung des Details II in Fig. 1, eine Stirnansicht der Nadelwalze gemäss der Linie III- III der Fig. 1, eine Stirnansicht analog Fig. 3, jedoch ohne Nadelträger, eine Seitenansicht einer ersten Variante eines Nadelelements, einen Detailschnitt gemäss der Linie VI- VI der Fig. 5, einen Schnitt durch einen Nadelträger mit Nadelelementen gemäss der Linie VII- VII der Fig. 8, eine Seitenansicht eines Ausschnitts eines Nadelträgers mit
Nadelelementen, eine Aufsicht (Grundriss) des Ausschnitts des Nadelträgers mit
Nadelelementen von Fig. 8, einen Grundriss eines Ausschnitts des Nadelträgers mit einer alternativen Orientierung der Nadelelemente, eine Seitenansicht einer zweiten Variante eines Nadelelements, einen Detailschnitt gemäss der Linie XII- XII der Fig. 11 und eine Skizze zur Erläuterung der Herstellung von Nadelelementen. Für die nachstehende Beschreibung gilt die folgende Festlegung: Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer Eindeutigkeit Bezugszeichen angegeben, aber im unmittelbar zugehörigen Beschreibungsteil nicht erwähnt, so wird auf deren
Erläuterung in vorangehenden oder nachfolgenden Beschreibungsteilen verwiesen. Umgekehrt sind zur Vermeidung zeichnerischer Überladung für das unmittelbare Verständnis weniger relevante Bezugszeichen nicht in allen Figuren eingetragen. Hierzu wird auf die jeweils übrigen Figuren verwiesen.
In dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemässe Nadelvorrichtung mit einem als Nadelwalze ausgebildeten Nadelbett ausgestattet.
Anstelle einer Nadelwalze könnte die erfindungsgemässe Nadelvorrichtung aber auch mit einem als ebene oder gekrümmte Platte ausgebildeten Nadelbett versehen sein. Alle im Folgenden im Zusammenhang mit einer Nadelwalze beschriebenen
Ausführungen lassen sich sinngemäss auf ein Nadelbett in Plattenform übertragen.
Die in der Zeichnung dargestellte Nadelvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem Nadelbett in Form einer als Ganze mit W bezeichneten Nadelwalze (Fig. 1). Am Umfang 1 der Nadelwalze W ist eine Vielzahl von jeweils mit einer Spitze 11 versehenen Nadelelementen 10 (Fig. 2 und 3) so angeordnet, dass die Nadelelemente 10 aus der Nadelwalze W herausragen und ihre Spitzen 11 radial vom Walzenumfang 1 weg zeigen und idealerweise denselben (radialen) Abstand (Höhe) vom Umfang aufweisen (Fig. 3). Die Nadelelemente 10 sind auf bzw. an leistenartigen
Nadelträgern 20 befestigt, welche ihrerseits am bzw. im Umfang 1 der Nadelwalze W montiert sind, wie dies am besten aus Fig. 3 erkennbar ist.
Die Nadelwalze W ist an ihrem Umfang 1 mit einer Vielzahl von zur Walzenachse 2 bzw. zu Mantellinien der Nadelwalze parallelen und sich praktisch über die gesamte Walzenlänge erstreckenden Längsnuten 3 versehen, die einen im Wesentlichen etwa trapezförmigen, sich nach innen erweiternden Querschnitt aufweisen (Fig. 4). Die Nadelträger 20 sind als sich im Wesentlichen über die gesamte Walzenlänge erstreckende Profilleisten mit einem etwa schwalbenschwanzförmigen Querschnitt ausgebildet, der in seiner äusseren Kontur im Wesentlichen komplementär zur Querschnittsform der Längsnuten 3 gestaltet ist. Die Nadelträger 20 sind der Länge nach (Längsrichtung 5, Fig. 2) in die Längsnuten 3 eingeschoben und durch nicht gezeigte Befestigungsmittel gegen axiale Verschiebung gesichert. Bei Bedarf können die Nadelträger 20 von der Nadelwalze W auf einfache Weise wieder entfernt und ersetzt bzw. ausgetauscht werden.
Nadelwalzen mit an Nadelträgern angeordneten Nadelelementen sind an sich bekannt, so dass die erfindungsgemässe Nadelvorrichtung so weit für den Fachmann keiner näheren Erläuterung bedarf. Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich in erster Linie mit der Ausgestaltung der Nadelelemente 10 und deren Befestigung bzw. Montage an den Nadelträgern 20. Auf diese Aspekte der Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung im Detail eingegangen.
Gemäss einem ersten wesentlichen Gedanken der Erfindung sind die Nadelelemente 10 als flache, ebene Klingen mit einer sich von der Spitze 11 weg erstreckenden Schneide ausgebildet. Unter flach ist in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die Nadelelemente in einem Querschnitt eine ausgeprägt längsgestreckte Gestalt aufweisen, im Querschnitt also in einer Dimension deutlich grössere Masse besitzen als in einer dazu senkrechten Dimension. Vorzugsweise sind die Nadelelemente 10 durch eine ein ebenes Plättchen aus z.B. Stahl gebildet und besitzen damit (abgesehen von ihre Schneide) eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsgestalt. Es hat sich gezeigt, dass mit Schneiden ausgestattete Nadelelemente für das Fibrillieren von weicheren Kunststofffolien mit höherem Polyethylengehalt insbesondere wegen der erreichbaren höheren Genauigkeit wesentlich besser geeignet sind als herkömmliche Rundnadeln.
In den Figuren 5 und 6 ist eine typische und bevorzugte Realisierungsform eines Nadelelements 10 dargestellt. Wie man erkennt, weist der obere Teil des
Nadelelements 10 die Gestalt eines gleichseitigen Dreiecks auf. Die Seiten- bzw. Kantenlänge beträgt typisch rund 3,5 mm. Das Nadelelement 10 umfasst eine seiner Spitze 11 gegenüberliegende Basiskante 12 und zwei Seitenkanten 13 und 14, die von der Basiskante 12 zur Spitze 11 zusammenlaufen. Die Basiskante 12 steht im montierten Zustand der Nadelelemente senkrecht zur Radial-Richtung bzw. tangential zum Umfang der Nadelwalze. Das Nadelelement 10 ist als dünnes Stahl-Plättchen von im Wesentlichen homogener Dicke (z.B. etwa 0,3 mm) ausgebildet. Lediglich ein schmaler Randbereich 14a verjüngt sich (z.B. durch einen entsprechenden Anschliff) in Richtung auf die Seitenkante 14 zu (Fig. 6), so dass die Seitenkante 14 eine (relativ scharfe) Schneide bildet. Der Schneidenwinkel ist in Fig. 6 mit α bezeichnet. Die Schneide erstreckt sich von der Spitze 11 des Nadelelements 10 bis zur Basiskante 12, welche im eingebauten Zustand des Nadelelements 10 im Wesentlichen bündig auf dem Nadelträger 20 aufsteht (Fig. 7).
Optional kann auch ein zweiter Randbereich 13a mit einem sich zur Seitenkante 13 hin verjüngenden Querschnitt versehen sein, so dass also auch die andere Seitenkante 13 eine Schneide bildet. Die beiden Schneiden können gleiche oder unterschiedliche Schneidenwinkel aufweisen. Auf die Vorteile von Nadelelementen mit zwei sich von der Spitze 11 weg erstreckenden Schneiden wird weiter unten noch eingegangen. Die Nadelelemente 10 aus Stahl können auch mit Verschleiss reduzierenden und damit die Standzeit verlängernden Beschichtungen versehen sein. Ebenso ist es möglich, die Nadelelemente 10 oder wenigstens ihre Schneiden aus Sintermaterial oder Keramik zu fertigen. Ein weiterer wesentlicher Aspekt der Erfindung betrifft die Befestigung der
Nadelelemente 10 auf den Nadelträgern 20. Die Nadelelemente 10 sind dazu mit Montageorganen in Form von zwei streifenartigen Beinchen 15 versehen, welche sich in der Ebene des dreieckigen Teils der Nadelelemente etwa senkrecht von der Basiskante 12 der Nadelelemente 10 weg erstrecken. Mit diesen Montageorganen bzw. Beinchen 15 sind die Nadelelemente 10 an den Nadelträgern 20 befestigt. Die Fig. 7 zeigt dies in allen Einzelheiten.
Die als langgestreckte Profilleisten ausgebildeten Nadelträger 20 umfassen jeweils zwei Seitenteile 21 und 22 und einen diese Seitenteile verbindenden Stegteil 23. Die beiden Seitenteile 21 und 22 erstrecken sich schräg auswärts vom Stegteil 23 und ergeben so das schon erwähnte schwalbenschwanzartige Profil der Nadelträger 20. Die beiden Seitenteile 21 und 22 und der Stegteil 23 bilden zwischen sich einen offenen Hohlraum 25. Der Stegteil 23 weist zwei durchgehende Montageöffnungen 24 auf. Die Nadelelemente 10 sitzen mit ihrer Basiskante 12 auf dem Stegteil 23 auf und die Montageorgane bzw. Beinchen 15 der Nadelelemente 10 erstrecken sich durch die Montageöffnungen 24 in den Hohlraum 25 hinein. Der Hohlraum 25 ist fast vollständig (mindestens aber im Bereich der Beinchen 15) mit einer Klebmasse 26 ausgefüllt, welche die Beinchen 15 der Nadelelemente 10 umschliesst und so die Nadelelemente 10 dauerhaft und sicher am Nadelträger 20 fixiert. Die Klebmasse 26 kann z.B. ein wärmeaushärtender Klebstoff auf Epoxidharzbasis sein. Dadurch, dass die Nadelelemente 10 mit ihrer Basiskante 12 auf dem Nadelträger 20 aufstehen, wird eine besonders stabile Befestigung und Abstützung der Nadelelemente 10 erreicht. Dadurch, dass sich die beinchenartigen Montageelemente 15 durch den Stegteil 23 des Nadelträgers 20 in den Hohlraum 25 des letzteren hinein erstrecken, ist die Verklebung besonders einfach durchführbar und kann z.B. pro Nadelträger für alle an ihm befestigten Nadelelemente 10 gemeinsam durch Auffüllen des Hohlraums 25 mit Klebmasse 26 über die gesamte Länge des Nadelträgers erfolgen. Schliesslich ist die Herstellung der Montageöffnungen 24 relativ einfach, da sie als normale Bohrungen ausgebildet sein können, wobei ihr lichter Durchmesser im Wesentlichen der Breite der beinchenartigen Montageorgane 15 entspricht.
Die Figuren 2, 7, 8 und 9 illustrieren die Anordnung der Nadelelemente 10 auf den Nadelträgern 20. Bei der in diesen Figuren dargestellten Ausführungsform der
Nadelwalze W bzw. der Nadelträger 20 sind die Nadelelemente 10 so bezüglich der Nadelwalze W orientiert, dass ihre Mittelebenen 16 (bezogen auf die Dicke der Nadelelemente), also die Dreiecksflächen, parallel zu einer Normalebene 4 auf die Achse 2 der Nadelwalze W stehen. Bezogen auf die Nadelträger 20 sind die
Nadelelemente 10 so orientiert, dass ihre Mittelebenen 16 senkreckt auf die
Längsrichtung 5 der Nadelträger 20 stehen. Diese Orientierung ist besonders für Fibrillieranwendungen der erfindungsgemässen Nadelvorrichtung geeignet.
In Fig. 10 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines Nadelträgers 20 dargestellt, bei dem die Nadelelemente 10 so orientiert sind, dass ihre Mittelebenen 16 in einem Winkel ω > 0° zur genannten Normalebene 4 auf die Nadelwalzenachse bzw. in einem dazu komplementären Winkel 90°-co zur Längsrichtung 5 der Nadelträger 20 stehen. Im Extremfall kann der Winkel ω = 90° betragen, so dass die Nadelelemente 10 mit ihren Flachseiten in Längsrichtung der Nadelwalze ausgerichtet sind. Diese Orientierung der Nadelelemente 10 ist besonders für Perforationsanwendungen der erfindungsgemässen Vorrichtung geeignet. Durch passende Wahl des Winkels ω kann die Vorrichtung auf den jeweiligen Einsatzzweck optimiert werden.
Im praktischen Einsatz der Vorrichtung sind die Nadelelemente 10 und insbesondere ihre Spitzen 11 und Schneiden 14 einem Verschleiss unterworfen. Durch die Montage der Nadelelemente 10 an den Nadelträgern 20 können abgenützte Nadelelemente 10 relativ einfach (auch partiell) ersetzt werden, indem alle oder auch nur einzelne Nadelträger 20 gezielt ausgetauscht werden können. Wenn die in den Nadelträgern 20 montierten Nadelelemente 10 mit jeweils zwei Schneiden ausgestattet sind, ist es auch möglich, die Nadelträger 20 aus der Nadelwalze zu entnehmen und um 180° gedreht wieder einzusetzen, so dass dann auch die Nadelelemente 10 um 180° gegenüber ihrer ursprünglichen Orientierung gedreht sind und dadurch nach dieser Drehung frische Schneiden zum Einsatz bereit stehen. Die Standzeit der
Nadelelemente 10 verdoppelt sich auf diese Weise. Falls die beiden Randbereiche 13a und 14a verschieden geschliffen sind (unterschiedliche Schneidenwinkel a), haben die Schneiden 13 und 14 ein unterschiedliches (mehr oder weniger
aggressives) Schneidverhalten. Durch Einsetzen der Nadelträger 20 in die
Nadelwalze W in der einen oder der anderen Richtung kann dann das
Schneidverhalten an die Materialqualität des zu bearbeitenden Flächengebildes angepasst werden.
Die Nadelelemente 10 können im Prinzip durch Ausstanzen oder Ausschneiden aus einer dünnen Metallplatte hergestellt werden, wobei die Schneiden 14 bzw. 13 und 14 durch entsprechendes Anschleifen gebildet werden. Gemäss einem weiteren wichtigen Aspekt der Erfindung kann das Anschleifen wegfallen, wenn als
Ausgangsmaterial eine dünne Metallplatte verwendet wird, die bereits eine Schneide aufweist. Die Fig. 13 verdeutlicht dies. Hier wird von einer Industrieklinge 30, z.B. ähnlich einer handelsüblichen Rasierklinge, geeigneter Abmessungen ausgegangen, welche mit zwei Schneiden 31 versehen ist. Aus dieser Industrieklinge 30 werden nun eine Anzahl von Nadelelementen 10 z.B. durch Stanzen oder Laser- Schneiden herausgearbeitet, wobei die herauszuarbeitenden Nadelelemente 10 auf der Industrieklinge so orientiert und angeordnet sind, dass die Schneiden 31 der
Industrieklinge 30 bzw. jeweils Teile davon eine der Schneiden der Nadelelemente 10 bilden.
Die Figuren 11 und 12 zeigen eine Abwandlung eines Nadelelements. Das hier mit 110 bezeichnete Nadelelement hat im Unterschied zum Nadelelement 10 der Figuren 5 und 6 im oberen Bereich die Gestalt eines schiefwinkligen Dreiecks. Der Spitze 111 liegt wieder eine Basiskante 112 gegenüber und zwei Seitenkanten 113 und 114 laufen von der Basiskante zur Spitze 111 zusammen. Durch einen sich kontinuierlich verjüngenden Randbereich 114a ist die Seitenkante 114 wiederum als Schneide ausgebildet, wobei der Schneidenwinkel α rein beispielsweise etwas stumpfer ist als beim Nadelelement 10 der Figuren 5 und 6. Auch bei dieser Variante erstrecken sich von der Basiskante 112 zwei im Wesentlichen streifenförmige Montageorgane bzw. - beinchen 115 weg. Durch Variation der Dreiecksform bzw. Winkelgeometrie können unterschiedliche Schneideigenschaften erzielt werden. Auch diese Ausführungsform des Nadelelements kann mit zwei Schneiden versehen sein, wobei sich analoge Vorteile wie bei der Ausführungsform der Figuren 5 und 6 ergeben. Ebenfalls können die Nadelelemente 110 in jedem Winkel zwischen 0° und 90° zur Längsrichtung der Nadelträger orientiert sein.

Claims

Patentansprüche
1. Nadelvorrichtung mit einem Nadelbett (W), an welchem eine Vielzahl von mit Spitzen (11; 111) versehenen Nadelelementen (10; 110) so angeordnet sind, dass die Nadelelemente (10; 110) aus dem Nadelbett (W) herausragen und ihre Spitzen (11; 111) vom Nadelbett (W) weg zeigen, wobei die Nadelelemente (10; 110) als ebene Klingen mit je mindestens einer sich von der Spitze (11; 111) der Nadelelemente weg in Richtung auf das Nadelbett (W) erstreckenden Schneide (14; 114) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelelemente (10; 110) in leistenartige
Nadelträger (20) eingesetzt sind, die ihrerseits am bzw. im Nadelbett (W) befestigt sind.
2. Nadelvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aus dem Nadelbett (W) herausragende Teil der Nadelelemente (10; 110) jeweils eine im Wesentlichen dreieckige Gestalt mit einer der Spitze (11; 111) gegenüberliegenden Basiskante (12; 112) und zwei von der Basiskante zur Spitze verlaufenden
Seitenkanten (13, 14; 113, 114) aufweist, wobei wenigstens eine der Seitenkanten (14; 114) als Schneide ausgebildet ist.
3. Nadelvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils beide Seitenkanten (13, 14; 113, 114) als Schneiden ausgebildet sind.
4. Nadelvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelelemente (10; 110) mit vorzugsweise zwei sich von der Basiskante (12; 112) weg erstreckenden, beinchenartigen Montageorganen (15; 115) zur Befestigung am Nadelbett (W) bzw. am Nadelträger (20) ausgestattet sind.
5. Nadelvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelträger (20) Montageöffnungen (24) aufweisen, in welche die beinchenartigen
Montageorgane (15; 115) der Nadelelemente (10; 110) eingreifen.
6. Nadelvorrichtung nach einem der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelelemente (10; 110) mit ihren Basiskanten (15; 115) auf den Nadelträgern (20) aufstehen.
7. Nadelvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelelemente (10; 110) mit ihren Montageorganen (15; 115) in die leistenartigen Nadelträger (20) eingeklebt sind.
8. Nadelvorrichtung nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass die leistenartigen Nadelträger (20) je zwei vorzugsweise zu einander geneigte
Seitenteile (21, 22) und einen diese Seitenteile verbindenden Stegteil (23) aufweisen, wobei die Montageöffnungen (24) jeweils im Stegteil (23) der Nadelträger (20) angeordnet sind, dass die beinchenartigen Montageorgane (15; 115) der
Nadelelemente (10; 110) die Montageöffnungen (24) durchgreifen und sich in einen von den Seitenteilen (21, 22) und dem Stegteil (23) der Nadelträger (20) gebildeten Hohlraum (25) in den Nadelträgern (20) hinein erstrecken, und dass der Hohlraum (25) mindestens im Bereich der Montageorgane (15; 115) mit einer Klebmasse (26) ausgefüllt ist.
9. Nadelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die leistenartigen Nadelträger (20) in Nuten (3) des Nadelbetts (W) auswechselbar eingesetzt sind.
10. Nadelvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelelemente (10; 110) auf den Nadelträgern (20) so orientiert angeordnet sind, dass ihre Flachseiten bzw. Mittelebenen (16) in einem Winkel (co) von 0°-90°, insbesondere 0°, zu einer auf eine Längsrichtung (5) der Nadelträger (20) senkrechten Normalebene (4) stehen.
11. Nadelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Nadelbett als Nadelwalze (W) ausgebildet ist.
12. Verwendung einer Nadelvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche zum Fibrillieren eines insbesondere bandförmigen Flächengebildes, insbesondere eines Kunststoffbands aus Polyethylen oder Polypropylen.
13. Verfahren zur Herstellung einer Nadelvorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadelelemente (10) so aus einer flachen Klinge (30) mit mindestens einer Schneide (31) herausgearbeitet werden, dass die Schneiden (14) der Nadelelemente (10) je durch ein Stück der Schneide (31) der Klinge (30) gebildet werden.
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