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Nadelmaschine zur Herstellung von Polvliesen Die Erfindung betrifft
eine Nadelmaschine zur Herstellung von Polvliesen (3-dimensionalen Nadelvliesstoffen
mit ausgebildeter Polschicht) aus einem oder mehreren aufeinanderliegenden Faservliesen
mit einem Nadelbett, auf dem die Faservliese vorwärts bewegbar sind und mittels
senkrecht zur Nadelbettfläche auf- und abbewegbarem Nadelbett vernadelt werden.
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Verfahren zur Herstellung von sogenanntem Nadelfilz - auch Nadelvlies
genannt - sind bekannt. Sie werden in großem Umfang angewendet, insbesondere zur
Herstellung sogenannter Nadelfilz- oder Nadelvliesteppichböden. Die Herstellung
geschieht in der Weise, daß eine oder mehrere auf Krempeln hergestellte Faservliese
durch Nadelmaschinen mechanisch verfestigt werden, wobei je nach Ausbildung der
Nadeln und entsprechend
der Intensität der Nadelung mehr oder weniger
stark mechanisch verfestigte Flächengebilde, nämlich Nadelvliesstoffe, erzeugt werden.
Sie bestehen somit aus einer größeren Zahl parallelisierter Faserbahnen (flor),
die durch die mechanische Verfestigung mittels der Vernadelung von einem anfangs
relativ großen Volumen zu einem relativ flachen Gebilde in Abhängigkeit von dem
Ausmaß der Vernadelung komprimiert werden. Man bezeichnet derartige stark vernadelte
Gebilde -soweit sie als Teppichböden zum Einsatz gelangen sollen -als 2-dimensional,
da die Fasern im wesentlichen horizontal entsprechend der ursprünglichen Anordnung
der einzelnen Faserflore liegen. Insbesondere bei der Herstellung von Teppichböden
nach diesem Verfahren erfolgt nach der mechanischen Verfestigung durch die Vernadelung
eine chemische Imprägnierung, vorzugsweise mit Latices. Derartige Nadelfilze haben
einen sehr brauchbaren Nutzungswert. Sie weisen einen textilen Charakter auf, sind
aber im allgemeinen recht flache Gebilde, die im Bereich der Teppichböden eine qualitativ
untere Stufe einnehmen.
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Bei der für derartige Nadelfilze entscheidenden Fabrikationsstufe
werden Nadelmaschinen verwendet, um die mechanische Verbindung der einzelnen Lagen
durch Verzurren der einzelnen Fäden untereinander zu erreichen. Die Nadelmaschine
verfügt daher über ein Nadelbrett, das mechanisch gegen ein Nadelbett auf- und abbewegt
wird. Zwischen Nadelbrett und Nadelbett befindet sich das zu vernadelnde Faservlies.
Das Nadelbrett ist in der Regel mit mehreren tausend Nadeln bestückt, die in regelmäßiger
Anordnung in dem Nadelbrett befestigt sind. Das Nadelbett ermöglicht durch im Nadelbett
angeordnete Löcher oder Schlitze begrenzter Länge das Durchstechen des Faservlieses
mit den Nadeln und das Eindringen derselben in das Nadelbett. Zwischen Nadelbrett
und Nadelbett ist in Form einer gelochten Platte ein Abstreifer angeordnet, um das
Mithochziehen des Faservlieses nach erfolgter Durchnadelung beim RUcklauf des Nadelbrettes
zu verhindern. Die Nadeln selbst sind für die Vernadelung mit verschieden ausgerichteten
Widerhaken
ausgerüstet, um so eine weitgehende Verzurrung des Faservlieses
zu erreichen.
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Bei der Vernadelung ist man von ursprünglich verwendeten Schlitzen
begrenzter Länge im Nadelbett zu Löchern übergegangen, um ein möglichst gleichmäßig
diffuses Bild der Vernadelung zu erreichen. Die Aufgabe der bekannten Vernadelungstechnik
bestand aber in erster Linie darin, durch Verzurren der Fasern in vertikaler und
wechselnder Richtung eine Komprimierung des Nadelvlieses zu erreichen.
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Trotz aller Vorzüge dieser Verfestigung von Nadelfilzen bestand bei
den bekannten Verfahren ein echter Nachteil gegenüber anderen Verfahren zur Herstellung
von Teppichböden aus anderem Material darin, daß kein Pol ausgebildet werden konnte,
wie er sowohl in der Webtechnik als auch in der Tufting-Technik erzielbar ist. Bei
diesen letztgenannten Technologien wird vorzugsweise unter Verwendung eines Trägergewebes
der eigentliche Pol in die dritte Dimension gestellt. Man nennt derartige Teppichböden
zum Unterschied von flachen, 2-dimensionalen Artikeln auch 3-dimensionale Teppichböden.
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Um dieses Ziel auch mit dem Nadelungsverfahren zu erreichen, sind
Nadelmaschinen entwickelt worden, die von der oben beschriebenen Anordnung sowohl
hinsichtlich der verwendeten Nadeln als auch hinsichtlich des verwendeten Nadelbettes
abweichen. Anstelle der normalerweise verwendeten Nadeln mit seitlich angeordneten,
in verschiedene Richtungen weisenden Widerhaken werden sogenannte Forkennadeln verwendet,
die am freien Ende als Forke ausgebildet sind und die Aufgabe haben, beim Durchstoßen
des Faservlieses eine Polschlaufe, bzw. einen Polfaden auszubilden. Je nach der
Einstellung der Hubtiefe können auf diese Weise Polhöhen zwischen wenigen mm bis
zu beispielsweise 15 mm erzielt werden, wobei gleichzeitig eine Verdichtung des
Vlieses in der Grundschicht eintritt. Mit Rücksicht auf die Ausbildung dieser in
die dritte Dimension
gerichteten Polfäden muß beim Nadelbett dafür
gesorgt werden, daß die einmal erzeugten Polschlingen beim Weitertransport des Vlieskörpers
erhalten bleiben, so daß sich die bisher verwendedete Anordnung von Schlitzen begrenzter
Länge oder Löchern verbietet. Deshalb wird bei der Herstellung derartiger Polvliese
ein Nadelbett verwendet, welches Lamellen oder Rippen in Warenlaufrichtung aufweist,
wobei diese Lamellen oder Rippen keine Unterbrechung über die ganze Strecke der
Nadelbrettbreite aufweisen. In der Praxis sind hierbei gewisse Grenzen hinsichtlich
der Breite des Nadelbrettes und des Nadelbettes gesetzt, weil insbesondere bei großer
Polhöhe das mechanische Hineinnadeln der Polreihen in die engen Schlitze zwischen
den Lamellen oder Rippen starke Reibungswiderstände beim Weitertransport des Nadelvlieses
über bzw. durch das Nadelbett mit sich bringt. Dennoch muß es das Bestreben sein,
mit einer bestimmten Anzahl von Nadeln bzw0 mit einer bestimmten Anzahl hintereinander
angeordneten Nadelreihen unter gleichzeitiger möglichst optimaler Anzahl der Nadeleinstiche
pro Minute eine möglichst optimale "Ausnadelungn bzw. Ausbildung des Polvlieses
zu erreichen.
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In der Praxis werden je nach Art der verwendeten Fasern und je nach
Hubhöhe relativ geringe Laufgeschwindigkeiten erreicht, die bei ca. 1 m/min. für
die zu vernadelnde Ware liegen.
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Eine Steigerung der Geschwindigkeit des Vorschubes führt zu erheblich
größeren Reibungswiderständen zwischen stillstehendem Nadelbett und Vlies und zu
einer Verringerung der Poldichte.
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Einer erhöhten Einstichzahl pro Minute sind aus rein mechanischen
Gründen sowohl bezüglich der Gefahr der Schädigung der Fasern als auch der maschinellen
Möglichkeiten Grenzen gesetzt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Nadelmaschine zur Herstellung von
Polvliesen zu schaffen, wobei davon ausgegangen wird, daß die Nadelmaschine ein
Nadelbett aufweist, auf dem das Faservlies oder die Faservliese vorwärts bewegbar
sind und
mittels senkrecht zur Nadelbettfläche auf und ab bewegbarem
Nadelbrett vernadelt werden. Es soll der Nadelungsprozeß eine Beschleunigung erfahren,
indem die Transportgeschwindigkeit erhöht wird und indem die Voraussetzungen geschaffen
werden, um vorgenadelte Faservliese einzeln oder aufeinanderliegend zu nadeln und
mit einem 3-dimensionalen Pol zu versehen oder auch in ein und derselben Maschine
das Vornadeln von Faservliesen vorzunehmen und unmittelbar in der gleichen Maschine
das Vernadeln der vorgenadelten Faservliese zur Erzielung des Pols vorzunehmen.
Es soll ferner erreicht werden, daß weder Zug noch Reibung zwischen Nadelbett und
Faser- bzw.
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Nadelvlies bei dessen Transport auftreten.
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Als Lösung sieht die Erfindung vor, daß als Nadelbett in an sich bekannter
Weise ein auf seiner Vliesstützfläche mit sich in Transportrichtung erstreckenden
Rippen oder Lamellen, zwischen welche die Nadeln des Nadelbretts zu greifen vermögen,
versehenes Transportband oder versehener Transportzylinder vorgesehen ist, welches
bzw. welcher kontinuierlich antreibbar ist und welchem in Transportrichtung mit
Abstand voneinander mehrere sich quer zur Transportrichtung erstreckende Nadelbretter
zugeordnet sind, die nacheinander gegen das Nadelbett und entgegengesetzt bewegbar
sind.
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Während bei den bekannten Maschinen das Nadelbett stillsteht und die
zu nadelnden Faservliesbahnen, zwischen vor bzw. hinter dem Nadelbett angeordneten
Transportwalzen hindurchgehen und von diesen die Transportbewegung erhalten, sieht
die Erfindung ein kontinuierlich weiterbewegtes Nadelbett vor, welches dazu als
Transportband oder Transportzylinder ausgebildet ist. Dabei ist von besonderem Vorteil,
daß das Faservlies bei seinem Transport durch seine Abstützung auf der bewegten
Stützfläche keiner nennenswerten Reibung ausgesetzt ist, wie sie im Falle einer
Relativbewegung zwischen Vlies und Nadelbett auftritt. Indem die Breite der jeweils
verwendeten Nadelbretter kleiner ist als die Breite der bekannten Nadelbretter,
sind
die jeweils beim Nadelvorgang auftretenden mechanischen Kräfte geringer. Ferner
ist von Vorteil, daß schmale Nadelbretter wegen der geringeren Masse schneller bewegbar
sind, so daß die Relativbewegung zwischen den Nadelbrettern und dem Weitertransport
des Nadelvlieses praktisch nicht ins Gewicht fällt. Indem eine Vielzahl von Nadelbrettern
Anwendung findet, kann die Einstichtiefe der Nadeln der einzelnen Nadelbretter fortschreitend
erhöht werden, so daß die Ausbildung des gewünschten Pol es langsam und schonend
im Zuge des gesamten Durchlaufs erfolgt. Während bei den bekannten Nadelbrettern
mindestens 12 Nadelreihen vorgesehen werden, kann durch die Verwendung einer Vielzahl
von einzelnen Nadelbrettern die Zahl der Nadelreihen auf 4 oder 5 gemindert werden.
Bei der vorgesehenen Aufteilung des bekannten großen Nadelbrettes in eine größere
Anzahl von kleineren Einheiten ist es außerdem möglich, zu größeren Breiten des
Nadelvlieses, wie er bei der Herstellung von Teppichen verlangt wird, beispielsweise
auf 4 oder 5 m zu gelangen, was vor allem darauf zurückzuführen ist, daß das Nadelbett
selbst in Transportrichtung des Vlieses bewegt wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Nadelmaschine nach der Erfindung kann
vorgesehen sein, daß zwischen den einzelnen Nadelbrettern unter Federkraft stehende
Niederhaltewalzen angeordnet sind, welche vermeiden, daß die Nadeln bei der Aufwärtsbewegung
des Nadelbrettes die Faservliese vom Nadelbrett abheben. Somit können die bekannten
schwerfälligen, gelochten Abstreiferplatten entfallen, deren Anordnung bei den bekannten
Maschinen wesentlich dazu beiträgt, die auf das Vlies einwirkenden Zugkräfte beim
Transpo-rt der Nadelvliese weiter zu erhöhen.
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Nach einem weiteren Merkmal gemäß der Erfindung können die Nadelbretter
in Führungen senkrecht zur Nadelbettfläche bewegbar geführt, mittels umlaufender
Exzenter gegen das Nadelbett und entgegengesetzt bewegbar und es kann die Länge
des Hubweges verstellbar sein.
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Nach einem weiteren Merkmal gemäß der Erfindung kann die Hubgeschwindigkeit
der einzelnen Nadelbretter unterschiedlich sein, womit die Voraussetzung geschaffen
ist, um die Hubgeschwindigkeit den jeweils verwendeten Nadeln anzupassen, sei es,
daß es sich um Nadeln zum Vornadeln, sei es, daß es sich um Polnadeln handelt, mit
welchen in der Endphase des Nadelvorganges die Polschlingen erzeugt werden, welche
das Faservlies 3-dimensional machen.
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Wie erwähnt, bietet die Nadelmaschine nach der Erfindung die Möglichkeit,
das Vornadeln und das Fertignadeln, bzw. Polnadeln in der Maschine zu vereinigen,
wozu gemäß weiterer Erfindung vorgesehen sein kann, daß in die Maschine eine oder
mehrere weitere Faservliese zusätzlich auf die teilweise bereits genadelten Faservliese
jeweils zwischen zwei Nadelbrettern aufbringbar und mit den bereits genadelten Faservliesen
gemeinsam vorwärts bewegbar sind. Es läßt sich also in die Nadelmaschine gemäß der
Erfindung dann, wenn beispielsweise zwei Nadelvliese eine Vor- und Vernadelung erfahren
haben, ein weiteres Faservlies, gegebenenfalls auch vorgenadelter Faservlies auflegen
und in den weiteren Nadelvorgang einbeziehen.
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In diesem Zusammenhang kann es insbesondere von Bedeutung sein, wenn
erfindungsgemäß die Nadelbretter untereinander mit unterschiedlichen Nadeln bestückt
sind, vorzugsweise die ersten Nadelbretter mit Nadeln zur Vorvernadelung und die
weiteren mit solchen Nadeln zur Polvernadelung.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Nadelmaschine mit sechs Nadelbrettern
und horizontal als Transportband ausgebildetem Nadelbett und Fig. 2 eine Nadelmaschine
wiederum mit sechs Nadelbrettern und einem als Zylinder ausgebildeten Nadelbett.
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Wie die Fig. 1 zeigt, ist das Nadelbett durch ein Transportband 1
gebildet, welches um zwei Antriebswalzen 2 und 3 umläuft, von denen mindestens die
Antriebswalze 2 angetrieben ist. Der obere Trum des Bandes 1 stützt sich auf seiner
Länge auf einer Vielzahl von Stützwalzen 4 ab. Die Oberfläche des Transportbandes
1 ist mit sich in Längsrichtung erstreckenden Rippen oder Lamellen 5 versehen, wobei
die Schlitze zwischen den Rippen oder Lamellen 5 den Nadeln der Nadelbretter 6 zugeordnet
sind, deren Nadeln 7 jeweils bei der Abwärtsbewegung der Nadelbretter 6 in die Schlitze
oder Rillen zwischen den Rippen oder Lamellen 5 zu greifen vermögen. Quer zur Transportrichtung
des Transportbandes 1 gerichtet befinden sich oberhalb des Transportbandes 1, bzw.
oberhalb der Stützwalzen 4 im Ausführungsbeispiel sechs Nadelbretter 6, die transportbandseitig
mit den Nadeln 7 bestückt sind. Die einzelnen Nadelbretter 6, die an Schiebern 8
mit rechteckigem Querschnitt auswechselbar befestigt sind, erstrecken sich über
die ganze Breite des Transportbandes 1. Ihre Schieber 8 sind in Taschen des insgesamt
mit 9 bezeichneten Rahmens auf- und abbewegbar geführt und an Kurbeln 10 angelenkt,
die mit ihrem anderen Ende exzentrisch an angetriebenen Scheiben 11 gelagert sind,
die mittels Bändern 13 von Motoren 12 angetrieben werden. Die Stellung der einzelnen
Exzenter der Scheiben 10 ist jeweils derart gewählt, daß die Nadelbretter 6 jeweils
unterschiedliche Stellungen der Höhe nach in bezug auf das Transportband 1 einnehmen,
so daß die Nadeln 7 der einzelnen Bretter 6 nicht gleichzeitig wirksam werden.
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Nach der Fig. 1 werden zunächst unterhalb der Umlenkwalze 30 zwei
Faservliese 14 und 15 aufeinanderliegend vereinigt auf das Transportband 1, also
auf das Nadelbett, aufgelegt und von diesem kontinuierlich unter den Nadelbrettern
6 weitertransportiert. Dabei kommen nacheinander zunächst drei Nadelbretter 6 mit
ihren Nadeln 7 zur Einwirkung, welche die beiden Faservliese 14 und 15 miteinander
vernadeln. Um zu vermeiden,
daß die Nadeln 7 bei ihrer Aufwärtsbewegung
das erzeugte Nadelvlies vom Nadelbett, bzw. Transportband 1 abheben, sind zwischen
den einzelnen Nadelbrettern 6 ein oder zwei Niederhaltewalzen 16 angeordnet, die
von Tragarmen 17 gehalten sind. Diese sind mit ihrem anderen Ende am Rahmen 9 angelenkt.
Dabei werden die Niederhaltewalzen 16 mittels der Federn 18 auf das Nadelvlies aufgedrückt.
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Nachdem die beiden Faservliese 14 und 15 mittels dreier Nadelbretter
6 vernadelt sind, wird nach Fig. 1 ein weiteres Faservlies 19 in die Maschine eingeleitet.
Es passiert die Umlenkwalze 20, bewegt sich lotrecht abwärts und untergreift dann
die Umlenkwalze 21, welche das Faservlies 19 auf die vorgenadelten Faservliese 14
und 15 auflegt. Der Faservlies 19 passiert dann zusammen mit den Faservliesen 14
und 15 drei weitere Nadelbretter 6, von denen vorzugsweise die beiden letzten mit
Polnadeln 7 bestückt sind, so daß in der Endphase der Nadelung Polschlingen bzw.
Polfäden erzeugt werden und somit das genadelte Faservlies, welches aus den drei
Faservliesen 14, 15 und 19 besteht, zu einem Polvlies wird, das eine 3-dimensionale
Struktur hat. Da sich das Nadelbett bewegt und das Vlies mitnimmt, tritt zwischen
beiden praktisch keine Reibung auf.
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Im Prinzip stimmt der Aufbau der Nadelmaschine nach Fig. 2 mit dem
nach der Fig. 1 überein. Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß das Nadelbett
nicht aus einem Transportband 1 besteht, vielmehr aus einem Zylinder 22, welcher
mittels des Motors 23 und des Getriebes 24 angetrieben umläuft. Auf der Zylindermantelfläche
befinden sich wie auf dem Transportband 1 nach Fig. 1 ringsum Rippen oder Lamellen
5, so daß die Nadeln 7 der Nadelbretter in die dazwischen befindlichen Rillen oder
Schlitze zu greifen vermögen.
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Während nach Fig. 1 die einzelnen Nadelbretter 6 hintereinander, in
einer Ebene liegend angeordnet sind, sind nach Firf. 2 die Nadelbretter 6 über einen
Teil des Umfanges des Zylinders
22 verteilt. Dementsprechend greift
der Rahmen 9, in dem die einzelnen Nadelbretter 6 geführt sind, teilweise um den
Zylinder 22 herum, hat also einen kreisähnlichen Querschnitt.
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Wiederum sind die einzelnen Schieber 8 der Nadelbretter 6 an Kurbeln
10 angelenkt, und erhalten über Exzenterscheiben 10 ihren Antrieb, die mittels Bändern
13 durch Motore 12 angetrieben sind. Für die Bandführung sind Umlenkrollen 26 vorgesehen.
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Es befinden sich Umlenkwalzen für die Faservliese am Ein- und Auslauf
derselben in die Maschine und unmittelbar am Zylinder 22, um das Anlegen des Faservlieses
am Zylindermantel und somit einen kontinuierlichen Transport zu gewährleisten. Es
sind die Eingangs-Umlenkwalze 30, die Endwalze 27 und unmittelbar am Zylinder 22
die Umlenkwalzen 28 und 29 angeordnet.
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Wie im Zusammenhang mit der Fig. 1 beschrieben wurde, werden beispielsweise
zwei Faservliese 14 und 15 aufeinanderliegend in die Maschine eingeleitet und, am
Zylinder 22 anliegend, von diesem kontinuierlich vorwärtstransportiert, wobei nacheinander
die Nadeln 7 der einzelnen Nadelbretter 6 zur Wirkung kommen, wobei sich die Nadelung
auf dem ege um den Zylinder 22 verdichtet und intensiviert. Wiederum besteht die
Möglichkeit, zunächst nur eine Nadelung im Sinne des Vornadelns vorzunehmen und
die zuletzt Dassierten Nadelbretter mit Polnadeln auszustatten, so daß in ein und
derselben Maschine sowohl das Vornadeln als auch das Fertig- bzw. Polnadeln erfolgt.
Wie im Falle des Ausführungsbeispieles nach der Fig. 1 sind zwischen den einzelnen
Nadelbrettern 6 federbelastete Niederhaltewalzen 16 angeordnet, die das Anliegen
der Faservliese am Zylinder 22 auch während des Nadelvorganges gewährleisten und
vermeiden, daß das Nadelvlies vom Zylindermantel, bzw. dessen Rippen oder Lamellen
5 abgehoben wird. Ferner besteht die Möglichkeit, zwischen zwei Nadelbrettern 6
jeweils weitere Vliese 19 entsprechend Fig. 1 in den Nadelvorgang einzuführen, um
so auch bei der Maschine nach der Fig. 2 ein um weitere Faservliese verstrirktes
Nadelvlies zu erzeugen und so eine Polausbildung zu erzielen, bzw. diese zu verbessern.
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Im Falle beider Maschinen besteht durch den Antrieb der Nadelbretter
mittels Exzenter die Itöglichkeit, die Hubhöhe der einzelnen Nadelbretter zu verändern.
Ebenso besteht auch die Möglichkeit, die Hubgeschwindigkeit unterschiedlich zu wählen,
z.B. durch unterschiedliche Durchmesser der Exzenterscheiben oder der Antriebsscheiben
der Motore 12. Ferner besteht auch die Möglichkeit, das Getriebe 24 zum Antrieb
des Zylinders 22 oder auch den Antrieb des Transportbandes 1 nach Fig. 1 stufenlos
regelbar zu gestalten, um so die Transportgeschwindigkeit der Faservliese in der
Maschine zu verändern und dem jeweils gewünschten Erzeugnis anzupassen. Indem Nadelbett
und Vlies sowie die Mantelfläche der Niederdrúckwalzen 16 die gleiche Geschwindigkeit
haben, entfällt praktisch jede Reibung zwischen dem Vlies und den anliegenden Stützflächen.
Die Polfäden bzw. Polschlingen, die beim Nadelvorgang zwischen die Rippen oder Lamellen
5 des Nadelbettes greifen, bleiben bei der Transportbewegung aus der Vliesebene
vorstehend erhalten, da die Rippen ihnen gegenüber keine Relativbewegung haben,
wie es bei den bekannten Nadelmaschinen mit stillstehendem Nadelbett der Fall ist.