Magazine Dezember 2015

Die textile Welt im Blick: von ITMA-Rückblick bis Innovation

Wie entsteht ein Vliesstoff?

Textile Flächen, zum Beispiel Gewebe oder Maschenwaren, werden gewöhnlich aus Garnen bzw. Zwirnen hergestellt. Bei einem Nonwoven ergibt sich jedoch der Zusammenhalt vorwiegend durch endliche Fasern, die an anderen umliegenden Fasern haften. Da für zahlreiche Produkte oftmals eine hohe Festigkeit benötigt wird, wurden thermische, chemische und mechanische Verfahren entwickelt, um die Faserlagen zu verfestigen.

Der Produktionsverlauf eines vernadelten Nonwoven umfasst häufig folgende Schritte:

  1. Faseröffnung und Mischung
  2. Vliesbildung
  3. Vliesverfestigung
  4. Ausrüstung/Veredelung

Zunächst werden die Fasern vorgelegt, über diverse Aggregate und Anlagen geöffnet und in einer Kammer durchmischt, sodass die Faserflocken der Krempel vorgelegt werden. Das mit Garnituren bezogene Walzensystem löst die Faserflocke bis zur Einzelfaser auf. Die vereinzelte Faser wird dann durch eine Walzeneinheit gestaucht, wodurch sich ein Faserflor bildet. Dieser Faserflor wird dann anschließend mehrfach übereinander zu einem Vlies gelegt. Die Vliesverfestigung wird entsprechend den späteren Anforderungen an das Produkt durchgeführt. Abschließend wird der verfestigte Nonwoven – je nach seinem späteren Anforderungsprofil – beschichtet, gesengt oder durch weitere Verfahren ausgerüstet bzw. veredelt.

Einfluss der Vorvernadelung bei der Vliesverfestigung

Generell hängt das Maß der Vliesverfestigung von den Fasereigenschaften wie zum Beispiel Fasergeometrie, Faserfestigkeit und der Faserlage im Vlies, dem Produktgewicht und dem Verfestigungsprinzip ab.

Der Prozess der Vliesverfestigung durch den Einsatz von Nadeln beginnt mit der Vorvernadelung. Das Zuführsystem der Maschine ermöglicht eine dimensionsstabile Zuführung der Ware zum eigentlichen Bereich der Vernadelung (Vernadelungszone). Dabei muss der Spalt zwischen der Stichplatte und dem Niederhalter entsprechend der Materialdicke des zugeführten Vlieses gewählt werden. Damit wird die Materialdicke des vorgelegten Vlieses bereits auf eine gewisse Dicke komprimiert.

Durch die Einstellung der Vernadelungsparameter sowie der entsprechenden Nadelauswahl wird das Vlies vorverfestigt und anschließend zu einer oder mehreren Nadelmaschinen weitertransportiert, bis der gewünschte Verfestigungsgrad erzielt ist.
Ein großer Vorteil der Vorvernadelung ist die Möglichkeit, bei zwei- und mehrlagigen Produkten entweder davor oder im Anschluss an die Vorvernadelungsmaschine die erforderlichen Lagen zuzuführen.

Mehrlagiges Produkt

Die Vorvernadelung erfolgt häufig einseitig - entweder mit einer oder zwei Nadelzonen. Durch die spezifische Einstellung der Einstichtiefe und -dichte, abhängig vom Endprodukt, findet eine erste Verdichtung statt. Dabei werden im Durchschnitt 10 bis 50 Einstiche pro Quadratzentimeter gesetzt.

Mit der Vorvernadelung wird also in einem ersten Schritt oftmals das voluminöse Vlies auf eine gewisse Dichte und ein bestimmtes Flächengewicht gebracht sowie auf die erforderliche Materialfestigkeit für nachfolgende Arbeitsprozesse vorbereitet. Zudem wird die Festigkeit und Dehnung in Maschinen- und Querrichtung bereits etwas gesteuert und die Oberflächenstruktur der Ware beeinflusst.
Die Oberflächenstruktur des Vliesstoffes ergibt sich durch die Variation der Einstichtiefe, den Vorschub pro Hub und die Nadelart und -feinheit.

Nadelauswahl für die Vorvernadelung

Groz-Beckert bietet mit seinen über 2.000 Nadeltypen, darunter Standardnadeln sowie spezielle Nadelkonstruktionen, für jede Anforderung in der Vliesverfestigung die passenden Nadeln an.
Gerade im ersten Prozessschritt der Verfestigung ist die Faserschonung besonders wichtig, die durch die entsprechende Nadelauswahl beeinflusst werden kann. Speziell in der Vorvernadelung sind die Vliese noch voluminös und es kommt vor allem in den ersten Reihen des Nadelbrettes zu Nadelbruch. Die richtige Nadelauswahl in der Vorvernadelung wirkt sich bereits auf die Oberfläche des Endproduktes und auf den Verschleiß der Nadeln aus.

Für die Vorvernadelung eignen sich daher vor allem Standard-, konische und GEBECON®-Nadeln. Durch das parallele Arbeitsteil der Standardnadel wird die bestmögliche Oberflächenqualität des Endproduktes erreicht. Jedoch ist die Standardnadel aufgrund der starken Auslenkung in der Vorvernadelung bruchanfälliger. Die konische Nadel hingegen bietet die beste Stabilität und neigt weniger zu Nadelbruch und Auslenkung. Die GEBECON®-Nadel weist die ideale Kombination aus guter Oberflächenqualität des Endproduktes sowie den bestmöglichen Bruchbiegeeigenschaften auf – die goldene Mitte.

Die GEBECON®-Nadel findet vor allem in der Vorvernadelung über alle Segmente Verwendung – Anwendungsgebiete sind zum Beispiel Automobil, Syntheseleder, Geotextilien, Filterfilze und viele weitere technische Nonwovens. Wegen ihrer abgestuften Kerbengrößen kann die GEBECON®-Nadel auch bei der Vernadelung von Fein-, Feinst-, Mikro- und Spezialfasern sowie Naturfasern eingesetzt werden.

Ihr konisches Arbeitsteil und der durchgehend konische Übergangsbereich bis zum Schaft führen zu kleineren Einstichlöchern – im Vergleich zu einer herkömmlichen konischen Standardnadel –, was wiederum zu einer verbesserten Oberflächenqualität des Endproduktes führt.

Darüber hinaus wird durch den flacheren konischen Verlauf der GEBECON® sowie die kleineren Kerben in Nähe der Nadelspitze die Maschinenbelastung reduziert und damit auch die Einstichkräfte verringert

Standard konisch (oben), GEBECON®

Aufgrund der Konstruktion der GEBECON®-Nadel besitzt sie im Vergleich zu einer Standardnadel oder konischen Nadel eine höhere Flexibilität. Durch die damit verbundene bessere Nadelführung ergibt sich eine geringere Auslenkung der Nadel und damit auch weniger Nadelbruch. Die Lebensdauer der Nadel kann zudem durch spezielle Beschichtungen, wie zum Beispiel eine GEBEDUR®-Behandlung, noch verlängert werden.

Die GEBECON®-Nadel ist in den Nadelfeinheiten 25 bis 43 Gauge sowie in den Nadellängen 3 und 3,5 Zoll erhältlich.