Die textile Welt im Blick: von Forschung bis Systemdenken
Im Magazine Dezember 2015 konnten Sie mehr über die Wichtigkeit der Vorvernadelung und die richtige Nadelauswahl für diesen Fertigungsschritt erfahren. Der vorliegende Artikel widmet sich nun dem anschließenden Prozess: der Zwischen- bzw. Finish-Vernadelung. Vorgestellt wird die Twisted-Nadel, die ideale Eigenschaften für diesen Teil der Fertigung mit sich bringt.
Arten der Finish-Vernadelung
Nach der Vorvernadelung wird ein Vliesstoff in den meisten Fällen noch einer oder mehreren Zwischen- bzw. Finish-Vernadelungsmaschinen zugeführt. Mittels der Finish-Vernadelung erhält der Vliesstoff die größtmögliche Verfestigung und Verdichtung, bevor er im Anschluss veredelt wird. In diesem Produktionsschritt ist es zudem möglich, Einfluss auf die Oberflächenbeschaffenheit und andere technische Eigenschaften zu nehmen.
Die stufenweise immer stärkere Verdichtung des Vliesstoffs kann mittels unterschiedlicher Maschinenkonfigurationen erfolgen. Folgende Varianten sind möglich:
- Einseitige Vernadelung mit einem oder zwei Brettern von oben oder unten
- Zweiseitige Vernadelung von oben und unten mit einem oder mehreren Brettern je Seite
- Beidseitige Vernadelung (alternierend oder simultan) mit zwei oder mehreren Brettern
Häufig wird heutzutage bei der Gestaltung der Fertigungslinie eine Quattro-Punch-Maschine eingesetzt. Diese ermöglicht sowohl ein zweiseitiges Vernadeln von oben oder unten mittels je zwei nebeneinander liegenden Nadelaggregaten als auch das beidseitige Vernadeln sowie Nadelbalken, die einseitig entweder nur von oben oder nur von unten arbeiten.
Durch jede Weiterentwicklung der Maschinenbauer in Bezug auf die Leistungsfähigkeit der Maschinen hinsichtlich Hubfrequenz des Nadelbalkens und der Nadeldichte pro Meter Arbeitsbreite muss entsprechend die passende Nadel für das Endprodukt neu gewählt werden.
Geschieht dies nicht oder nicht korrekt, leidet in der Finish-Vernadelung häufig die Oberflächenstruktur des Endproduktes. Gerade bei Produkten, die sichtbar zum Einsatz kommen, wie z.B. im Automobilbereich als Kofferraumauskleidung, müssen auch optische Qualitätsansprüche eingehalten werden. Durch eine geeignete Nadelauswahl ist es zudem möglich, die Leistungsfähigkeit der Maschinen zu steigern.
Eine Nadeltype aus dem Hause Groz-Beckert, die sich hierbei besonders in der Industrie etabliert hat, ist die Twisted-Nadel.
Die Twisted-Nadel
Bei der Twisted-Nadel handelt es sich um eine Filznadel, die speziell mit Fokus auf die leistungsoptimierte Vernadelung für die Nonwovens-Industrie entwickelt wurde. Insbesondere bei Herstellern, für die der Vernadelungsprozess bezüglich der Kapazität einen Flaschenhals darstellt, kann die Twisted-Nadel eine Produktionssteigerung bzw. eine intensivere Produktverfestigung ermöglichen. Darüber hinaus ist die Twisted-Nadel die optimale Lösung, wenn es um eine ausgezeichnete Oberflächenbeschaffenheit und hohe Festigkeit geht. Diese Produktoptimierungen sind speziell in der Zwischen- und Finish-Vernadelung dank des Einsatzes der Twisted-Nadel möglich.
Merkmale und Besonderheiten
Arbeitsteilquerschnitt Twisted-Nadel
Die Twisted-Filznadel besitzt einen gleichseitig geformten Dreikantarbeitsteil, der definiert verdreht ist und dadurch eine verbesserte Bruch-/Biegeeigenschaft gewährleistet. Diese Eigenschaft wird benötigt, da durch die Verdrehung im Arbeitsteil und die dadurch gesteigerte Effizienz höhere Einstichkräfte im Vernadelungsprozess auf die Nadel wirken als im Vergleich zu Standardfilznadeln.
Bei genauerer Betrachtung der Twisted-Nadel im Vergleich zu einer Standardfilznadel zeigt sich, dass aufgrund des verdrehten Arbeitsteils eine veränderte Kerbenanordnung vorliegt. Dies hat zur Folge, dass die Kerben 2 und 3 des Arbeitsteils nicht mehr im „Windschatten“ der 1. Kerben liegen. Aus diesem Grund haben alle Kerben die Möglichkeit, im Vliesstoff einen größeren Anteil an Fasern aus dem Nadelkanal zu erfassen und weiter bzw. stärker mit zu transportieren als bei einer Standardfilznadel. Der daraus resultierende positive Effekt des höheren Fasertransportes ermöglicht eine stärkere Verdichtung des Vliesstoffs und damit eine Steigerung der Festigkeitswerte.
Trotz des verdrehten Arbeitsteils sind alle Kerbenabmessungen auf den Kanten der Nadel identisch. Dies garantiert eine prozessstabile Vernadelung. Um den Twisted-Effekt effektiv nutzen zu können, sollten mindestens zwei Kerben je Kante vorhanden und der Abstand von Kerbe zu Kerbe nicht zu gering sein (vorzugsweise Nadeln mit regulärem Kerbenabstand = R). Des Weiteren muss sichergestellt werden, dass im Vernadelungsprozess alle Kerben im Produkt arbeiten können. Bei relativ dünnen Produkten (3 mm oder weniger) sowie geringeren Einstichtiefen (unter 10 mm) kommen die oben genannten Vorteile bezüglich Effizienzsteigerung und Festigkeitsverbesserung mit der Twisted-Nadel nicht ausreichend zum Tragen.
Vorteile der Twisted-Nadel im Vergleich
- Während des Vernadelungsprozesses entsteht eine effizientere Vernadelung durch einen erhöhten und definierteren Fasertransport.
Mechanische Arbeit
- Es kann eine eine deutliche Verbesserung der Oberflächenqualität durch den definierteren Fasertransport erzielt werden. Eine Streifigkeit bzw. unerwünschte Markierung im Vliesstoff, die aufgrund von Vernadelungsfehlern, Maschinenparametern oder ungünstigen Nadelbrettteilungen auftreten kann, wird in vielen Fällen vollkommen kaschiert.
Fasertransport, klassischer Schwarz-Weiß-Test (links Standard / rechts Twisted)
Gute Splitteigenschaften
- Durch den Twisted-Effekt verbessert sich die Reißfestigkeit und die Isotropie des Vliesstoffs.
- Bei einem hausinternen Versuch mit einem Mustervliesstoff aus Polyproylen mit 6,7dtex Fasern, einem Gewicht von 200 g/m² und der Vernadelung von beiden Seiten mit je 80 E/cm² konnte eine Verbesserung der Festigkeitswerte um ca. 10% in Maschinenlaufrichtung (MD) und ca. 30% quer zur Maschinenlaufrichtung (CD) nachgewiesen werden. Dieser Versuch wurde im direkten Vergleich mit einer Standardfilznadel durchgeführt.
- Aufgrund der effizienteren Vernadelung können höhere Produktionsgeschwindigkeiten durch Reduzierung der Einstichdichte bei gleichen Festigkeitswerten realisiert werden. Groz-Beckert Kunden, die von der Standardnadel zur Twisted-Nadel gewechselt haben, erzielten nachweislich eine Produktionssteigerung von bis zu 40%.
- Im Vergleich zur Standardfilznadel entstehen aufgrund des verdrehten Arbeitsteils keine nachteiligen Bruch-/Biegeeigenschaften.
- Bei der Verarbeitung von Mikrofasern konnte im Vergleich zu einer Standardfilznadel ein höherer Splittgrad der Fasern erreicht werden.
Anwendungsbereiche
Die Anwendungsfelder, in denen die Twisted-Nadel eingesetzt werden kann, sind breit gefächert. Aktuell wird sie in folgenden Feldern verstärkt eingesetzt:
- Geotextilien
- Automobilindustrie
- Filtration
- Syntheselederherstellung
Vor allem im Geotextilbereich und in der Herstellung für Automobilteile hat sich die Twisted-Nadel inzwischen aufgrund ihrer vielfältigen Vorteile fest etabliert. Des Weiteren wird sie im Bereich des Splittings von Mikrofasern und zum Vernadeln von Spinnvliesstoffen eingesetzt.
Verfügbarkeit:
- Feinheiten 36-42 Gauge
- Nadellängen in 3“ und 3,5“
- Kerbenform: RF
- Weitere Arbeitsteil-Geometrien, Feinheiten, Kerbenformen und Nadellängen auf Anfrage
- Aktuell finden weitere Entwicklungen statt, um den mittleren und groben Feinheitsbereich zukünftig auch mit der Twisted-Technologie bedienen zu können.