[0005] Das Kardieren von Faserflocken bezweckt und beinhaltet in erster Linie die Auflösung
der Flocken in Einzelfasern und das Ausrichten und Parallelisieren der Fasern. Darüber
hinaus erfüllt das Kardieren weitere Funktionen: Die weitere Reinigung der Fasern
(Staub und Schmutzausscheidung), die Auflösung (oder Reduzierung) von Nissen (was
eigentlich der Einzelfaserauflösung entspricht), die Ausscheidung von Kurzfasern und
eine Mischung (Homogenisierung) der verarbeiteten Fasern. Der Kardierprozess erfolgt
in der Karde an verschiedenen Stellen bzw. an verschiedenen Arbeitselementen der Maschine.
Das Kardieren wird an sich durch das Zusammenwirken von zwei Garnituren ermöglicht.
Man unterscheidet grundsätzlich durch die Anordnung der Garnituren zwischen zwei Stellungen:
Die Kardier- und die Abnahmestellung. Eine Kardierwirkung wird grundsätzlich durch
beide Stellungen erzielt(?). D.h. auch in der Abnahmestellung, wenn auch in viel geringerem
Masse (stimmt das?). In der Kardierstellung sind die Zähne der Garnituren gegeneinander
gerichtet (Figur 1). Diese Anordnung findet man zwischen Tambour und Deckel vor, wie
auch zwischen Tambour und Abnehmer. Damit ein Kardieren stattfindet, muss eine Relativgeschwindigkeit
v1 zwischen den Garnituren resultieren, so dass sich die Garnituren gegeneinander
bewegen. Bei dieser Relativbewegung werden die einzelnen Fasern der Flocken durch
die gegeneinander gerichteten Garnituren auseinandergezogen, gestreckt und parallelisiert.
In der Abnahmestellung (siehe Figur 2) bewegen sich die Zähne in die Richtung in die
sie zeigen. Bei dieser Relativbewegung werden die einzelnen Fasern von der langsameren
Garnitur an die schnellere Garnitur übergeben. Diese Stellung ist typischerweise zwischen
Briseur und Tambour zu finden.
In Figur 3 wird schematisch gezeigt, wie der Kardierprozess stattfindet. Die Zähne
der Garnituren 2 und 3 sind in Kardierstellung angeordnet und bewegen sich gegeneinander
(durch v1 und v2 schematisch dargestellt). Die Figur zeigt zwei Ganzstahlgarnituren,
der Vorgang funktioniert aber grundsätzlich mit beliebigen Garniturtypen, die in Kardierstellung
zueinander stehen. Anstelle der Ganzstahlgarnitur 2 könnte also auch eine Drahtgarnitur
dargestellt sein. Die Figur zeigt, wie sich eine Faser 1 am Zahn 4 der Garnitur 3
(z.B. die Garnitur des Tambours) hält und dadurch transportiert wird. Wird das freie
Ende der Faser 1 durch einen oder mehrere Zähne der gegenüberliegenden Garnitur 2
erfasst oder berührt, so erfährt die Faser 1 von der Garnitur 2 eine Zugkraft F1.
Diese Zugkraft wird von freien Ende der Faser zum am Zahn 4 anliegenden Ende übertragen
(Zugkraft F2). Diese Zugkräfte strecken und richten die Faser 1 aus. Sind mehrere
Fasern als Flocken ineinander verworren, so werden sie durch diese Zugkräfte (Kardierkräfte
genannt) zusätzlich in Einzelfasern aufgelöst. Betrachtet man die Zugkraft F2 des
am Zahn 4 haftende Ende der Faser, so lässt sich diese Zugkraft in die zwei Kraftkomponenten
A und B aufteilen. Die Kraftkomponente A drückt die Faser gegen die Garnitur und hält
sie dort fest. Sie trägt massgebend zur Kardierprozess bei. Sie ist es, welche die
Fasern an den Zähnen oder Spitzen der Garnituren hält und damit erlaubt, dass die
Garnituren die Fasern, quasi wie ein Kamm, auflösen und ausrichten. Die Kraftkomponente
B hingegen ist eine Einzugskraft, welche die Faser 1 in die Garnitur hineinzieht.
Sie sorgt dafür, dass die Fasern an den Garnituren bleiben und damit überhaupt kardiert
werden können. Von der Kraftkomponente B ist auch das Rückhaltevermögen der Garnitur
abhängig. Je grösser die Neigung der vorderen Zahnflanken 5, desto höher ist das Rückhaltevermögen
der Garnituren, um so aggressiver ist der Kardierprozess weil die Fasern eher oder
länger am einzelnen Garniturelement haften bleiben.
Betrachtet man diese Vorgänge, so wird schnell klar, der Kardierprozess davon abhängt,
wie gut das Rückhaltevermögen der Garnitur ist bzw. wie gut die Fasern von den Garnituren
"gehalten" werden. Wie in Figur 4 beispielhaft gezeigt wird, werden die Fasern 1 durch
die Zahnflanke 5 des Garniturelementes 4 gehalten und zwar sowohl von der Oberkante
6 als auch von den beiden Seitenkanten 7. Die Literatur besagt, dass vor allem durch
die Oberkante 6 kardiert wird. Gebrauchte Garnituren haben aber auch Verschleissspuren
an den Seitenkanten 7, weshalb davon auszugehen ist, dass auch die Seitenkanten 7
einen wesentlichen Beitrag zum Kardierprozess liefern. Wie gut Fasern von den Garniturelementen
gehalten werden hängt in erster Linie von der Schärfe der Kanten ab. Durch das ständige
Bearbeiten des Fasermaterials runden sich die Kanten der Garnitur (vor allen die Kante
6) mit der Zeit ab und werden somit stumpf. Das Rückhaltevermögen der Garnitur nimmt
dadurch ab und der Kardierprozess wird verschlechtert. Für den Kardierprozess und
das Rückhaltevermögen ist es daher wichtig, dass die Garnituren scharf sind und bei
Bedarf nachgeschliffen werden.
Betrachtet man die in den Figuren 1 und 3 gezeigte Beispiele, so erkennt man, dass
es bei gleichen in Kardierstellung gegenüberliegenden Garniturtypen eigentlich Zufall
wäre, an welcher Garnitur die Faser hängen bleibt und weitertransportiert wird und
welche Garnitur die Faser auskardiert. Natürlich will man den Fasertransport und die
Art und Weise der gleichzeitigen Faserbearbeitung nicht dem Zufall überlassen. Es
gibt unterschiedliche Möglichkeiten und Faktoren, um den Fluss der Fasern und das
Kardieren zu beeinflussen: Die gegenüberliegenden Garnituren weisen unterschiedliche
Graniturdichten auf, die Fasern werden von einer Garnitur ständig abtransportiert,
die Garnituren weisen unterschiedliche Geschwindigkeiten auf, die Strömungsverhältnisse
werden angepasst (z.B. durch Zwickel zwischen Tambour und Abnehmer) und besonders
fektiv: Unterschiedliche Rückhaltevermögen der Garnituren durch Garniturschärfe und
spezielle Formgebung (Einzugsvermögen, Griffigkeit) der einzelnen Elemente.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Drahtgarnituren für Karden (siehe Figuren
5 und 6). Derartige Garnituren sind vor allem in stationären Deckelstäben oder in
den Wanderdeckelstäben von Wanderdeckelaggregaten anzufinden. Die Erfindung beschränkt
sich aber nicht auf diesen Anwendungsbereich für Drahtgarnituren. Die Drahtgarnituren
stehen, wie oben beschrieben, in Kardierstellung zu den Ganzstahlgarnituren des Tambours.
Die wichtigsten Funktionen der Karde, das Einzelfaserauflösen, das Ausstrecken und
Parallelisieren der Fasern, werden durch das Zusammenspiel zwischen der Tambourgarnitur
und der Deckelgarnitur bewirkt bzw. durch deren Kardierarbeit. Das Kardieren hat auch
eine Reinigungsfunktion und zwar die Kurzfaser-, Schmutz- und Staubausscheidung. Zwischen
den einzelnen Drahtgarnituren muss daher genug Platz sein, um das Ablagern von Schmutz
zu erlauben (welches periodisch entfernt werden muss). Die Drahtgarnituren der Deckel
tragen daher massgeblich zur Kardierarbeit der Karde bei. Die Fasern sollen an der
Ganzstahlgarnitur des Tambours hängen bleiben und von der Drahtgarnitur der Deckel
ausgerichtet bzw. kardiert werden. Das Rückhaltevermögen der Ganzstahlgarnitur des
Tambours muss daher grösser sein, als das Rückhaltevermögen der Deckel-Drahtgarnituren.
Im optimalen Fall, sollen die Drahtgarnituren die Fasern nur kardieren und nicht halten,
d.h. nur soweit berühren, dass diese ausgerichtet werden. Faserflocken oder Nissen
sollen an den Drahtgarnituren nur insofern hängen bleiben, dass sie durch das erhöhte
Rückhaltevermögen der Ganzstahlgarnitur des Tambours in einzelne Fasern aufgelöst
werden, wobei die Einzelfasern dabei durch die Ganzstahlgarnitur weitertransportiert
werden. Um diese Eigenschaft zu besitzen, zu kardieren ohne den Fasern ein Rückhaltevermögen
zu bieten, müssten die Drahtgarnituren der Deckel eine geringe Angriffsfläche besitzen,
d.h. nadelförmig sein. D.h. sie sollten im optimalen Fall eine punktförmige Spitze
besitzen und einen möglichst kleinen Querschnitt ohne scharfe Kanten (wie bei der
Ganzstahlgamitur), so dass das Rückhaltevermögen möglichst limitiert ist.
Aus Gründen der Stabilität und ist es schwer eine Drahtgarnitur mit der beschriebenen
Form herzustellen. Eine zu dünne Drahtgarnitur hat die Tendenz der Belastung nicht
standhalten zu können und sich zu verformen. Vor allem beim Herstellungsprozess, können
sehr dünne Drahtgarnituren schlecht in die Gewebe- oder Plastiklagen eingebracht,
z.B. eingestochen werden. Die Verwendung von härterem, steiferem Material für die
Produktion der dünnen Drahtgarnituren erhöht zwar deren Stabilität, führt aber zu
einer erhöhten Brüchigkeit und einer unerwünschten geringeren Elastizität. Um die
Anforderungen zu erfüllen, werden Drahtgarnituren heutzutage in ihrem Arbeitsbereich
(d.h. an der Spitze) mit einem Seitenschliff versehen. Die Figur 7 zeigt eine Drahtgarnitur
14 in verschiedenen Ansichten mit einem solchen Seitenschliff 11. Sinngemäss sind
unter den geschliffen Seiten diejenigen Oberflächenbereiche der Drahtgarnitur zu verstehen,
die nicht frontal in Kardierrichtung 15 liegen, sondern in etwa normal dazu stehen.
Durch das Schleifen wird die oben angesprochene Angriffsfläche und das Rückhaltevermögen
reduziert und damit die Kardiereffizienz erhöht. Die Garniturspitze geht über in einen
scharfen Grad 17. Die einzelnen Drahtgarnituren werden zuerst in die Gewebeschicht
eingebracht und anschliessend an den Seiten der Spitze geschliffen. Die vordere Angriffsfläche
lässt sich dadurch auf ein Minimum reduzieren, man behält aber Dank dem länglichen
Querschnitt in Kardierrichtung die nötige Stabilität (siehe Figur 7). Drahtgarnituren
werden oft aus Flachdraht, Runddraht oder einem bikonvexen Draht hergestellt und haben
einen (unbearbeiteten) Durchmesser in der Breite B (d.h. quer zur Kardierrichtung,
siehe Figur 7) von 0.33 mm bis 0.255 mm. Die Figur 5 zeigt z.B. typische halbstarre
Garnituren 8. Diese sind in ein- oder mehrschichtige, weniger elastische Gewebe- oder
Plastiklagen 9 eingelassen. Diese halbstarren Garnituren 8 bestehen aus Flachdraht,
Bikonvexdraht oder Runddraht, können U-förmig gebogen sein (d.h. als Doppelhäkchen,
siehe Figur) und besitzen eine Spitze mit einem Seitenschliff 10. Bei der Verwendung
von Flachdraht besitzen die Drahtgarnituren meist kein Knie 11, bei Bikonvex- oder
Runddraht sind Ausführungen sowohl mit als auch ohne Knie üblich. Für die erfindungsgemässe
Drahtgarnitur ist die Anwesenheit eines Knies belanglos. Halbstarre Garnituren ist
wie erwähnt in weniger elastische oder tiefere Gewebe- oder Plastiklagen 9 eingelassen.
Dadurch lässt sich der Draht weniger verbiegen und kaum bewegen. Die halbstarren Garnituren
8 können daher bei Belastung weit weniger nachgeben als die im folgenden beschriebenen
elastische Garnituren. Die Garnituren sind zudem meist gehärtet. Die Figur 6 zeigt
flexible Garnituren 12. Diese flexiblen Garnituren 12 sind einzeln (nicht dargestellt)
oder als U-förmiges Doppelhäkchen in elatische, eventuell mehrschichtige Gewebelagen
13 eingestochen (elastischere Schichten als die Gewebeschichten 9). Auch die flexiblen
Garnituren 12 können aus Flachdraht, Bikonvexdraht oder Runddraht bestehen. Sie besitzen
ebenfalls eine Spitze mit oder ohne einem Seitenschliff 10 (die Figur 6 zeigt Garnituren
aus Flachdraht mit Seitenschliff). Wird wie in der Figur gezeigt Flachdraht eingesetzt,
besitzen die Drahtgarnituren meist kein Knie, bei der Verwendung von Bikonvex- oder
Runddraht sind Ausführungen auch mit Knie üblich. Die Garnituren sind oft gehärtet.
Der Erfindung lässt sich typischerweise auf Garnituren, d.h. Drahtgarnituren, gemäss
den Figuren 5 und 6 anwenden, ist aber nicht darauf beschränkt.
In dieser Anmeldung sind unter dem Begriff "Drahtgarnitur" sowohl halbstarren Garnituren
8, als auch flexible Garnituren 12 zu verstehen. Die Anwendung der Erfindungsidee
bezieht sich auf solche "Drahtgarnituren". Unter dem Begriff "Drahtgarnitur" sind
insbesondere nicht Ganzstahlgarnituren mit Sägezahndraht zu verstehen, wie sie beispielsweise
in den Figuren 1, 2, 3 und 4 gezeigt wurden. Die Erfindungsgedanke lässt sich auf
solchen Ganzstahlgarnituren nicht anwenden.
Wie vorhin angesprochen, muss bei den Drahtgarnituren ein Optimum in ihrem Zusammenspiel
mit der Ganzstahlgarnituren, beispielsweise des Tambours, gefunden werden. Die Drahtgarnituren
dürfen kein zu hohes Rückhaltevermögen aufweisen, dennoch sollen sie die Fasern kardieren.
Die Drahtgarnituren der Deckel müssen daher eine möglichst geringe Angriffsfläche
besitzen, zum Beispiel nadelförmig sein mit einer punktförmigen Spitze. Für die Effizienz
des Kardierprozesses ist es daher wichtig, dass die Spitzen der Drahtgarnituren ihre
optimale Form (geringe Angriffsfläche durch scharfe Spitze) beibehält. Durch das ständige
kardieren von Fasermaterial nützen sich die Spitzen im Arbeitsbereich der Drahtgarnituren
mit der Zeit aber ab und werden stumpf. Ein Beispiel einer solchen stumpfen Garniturspitze
zeigt die Figur 8: Man sieht wie die ursprünglich scharfe Garniturspitze (gestrichelt
angedeutet) abgestumpft ist. Da die Kardierarbeit der Drahtgarnituren (wie vorhin
angesprochen wurde) vor allem an der Spitze stattfindet, bietet eine stumpfe Spitze
16, wie in Figur 8 dargestellt, eine zu hohe Angriffsfläche und ein zu hohes Rückhaltevermögen
im Wechselspiel mit der gegenüberliegenden Garnitur. Der Kardierprozess wird dadurch
verschlechtert. Der Zustand der Garniturspitze kann man mit der Kantenfläche 16 quantifizieren.
Je grösser die Kantenfläche 16 der Garniturspitze wird, desto mehr verschlechtert
sich der Kardierprozess. Erreicht die Kantenfläche 16 eine bestimmte Grösse, so müssen
die Drahtgarnituren nachgeschliffen werden. Für das Nachschleifen können verschiedene
Verfahren und Vorrichtungen verwendet werden. Besonders einfach und schnell ist das
Nachschleifen der Drahtgarnituren mit einer Vorrichtung des Anmelders gemäss der Anmeldung
WO 00/13850. Damit müssen die Träger der Drahtgarnituren (meist Deckelstäbe) nicht
aus der Karde montiert werden, sondern können während des Betriebes der Karde nachgeschliffen
werden (beim Schleifen von Wanderdeckelstäben). Eine solche Vorrichtung erlaubt also
ein Wartung der Drahtgarnituren ohne die Maschinen abstellen zu müssen. Der Nachteil
der Drahtgarnituren gemäss dem bisher beschriebenen Stand der Technik ist, dass man
diese Drahtgarnituren auf die eine oder andere Weise dennoch warten (sprich nachschleifen)
muss. Zudem kann man die Garnituren nicht beliebig oft Nachschleifen. Mit einem manuellen
Nachschleifen (relativ hohe Schleifintensität bzw. - aggressivität) kann eine Drahtgarnitur
ohne Seitenschliff 1 oder 2 mal, mit Seitenschliff bis ca. 4 mal geschliffen werden.
Eine Vorrichtung gemäss der obengenannten patentierten Vorrichtung schleift die Drahtgarnituren
mehr als 100 Mal, aber weit weniger aggressiv. Die Lebensdauer der Garnitur wird dadurch
merklich erhöht. Die Lebensdauer der Drahtgarnituren wird daher von der Aggressivität
und der Häufigkeit des Nachschleifens beeinflusst.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Drahtgarnitur derart zu gestalten,
dass sie möglichst selten gewartet, d.h. nachgeschliffen werden muss.
[0011] Die Erfindungsidee umfasst auch das Verfahren für die Herstellung dieser Drahtgarnituren
für Textilmaschinen. Dabei werden die Spitzen der Drahtgarnitur einseitig oder beidseitig
mit einem seitlichen Schliff (Seitenschliff) versehen werden, so dass die Garnitur
zur Spitze hin zwei keilförmig aufeinander zulaufende Seitenflächen aufweist, weiter
wird der Seitenschliff so durchgeführt, dass die durch den seitliche Schliff sich
ergebende Seitenfläche oder Seitenflächen eine Höhe h (siehe z.B. Figur 9 für h) von
3 mm bis 4.5 mm, bevorzugt 3.5 mm zur Garniturspitze hin aufweisen. Vorzugsweise wird
bei diesem Verfahren nach oder vor dem Seitenschliff auch ein Hinterschliff durchgeführt.
Die geeignete Drahtgarnitur entspricht den bisherigen Ausführungen. Sie kann aus Flachdraht,
Runddraht, oder besonders bevorzugt aus Bikonvexdraht bestehen. Der Drahtdurchmesser
quer zur Kardierrichtung B (siehe Figuren) liegt bevorzugt im Bereich von 0.255 bis
0.33 mm und in Kardierrichtung von 0.355 bis 0.43 mm. Die Drahtgarnitur ist keine
Ganzstahlgarnitur (z.B. gemäss Figuren 1 oder 2). Sie ist keine Sägezahngarnitur.
Vorzugsweise weist die Drahtgarnitur ein Knie und/oder eine oder mehrere Schultern
auf.
Die erfindungsgemässe Drahtgarnitur wird bevorzugt in stationären Deckelstäben und/oder
in Wanderdeckelstäben eines Wanderdeckelaggregates einer Karde verwendet.
In einer weiteren erfindungsgemässen Ausführung gemäss Figur 10 kann der obere Teil
der Drahtgarnitur mit einer Schulter 17 ausgestattet sein. Dadurch kann die Drahtstärke
im Arbeitsbereich der Garnitur (das heisst im Bereich wo das Kardieren stattfindet)
geringer sein, ohne die Stabilität der ganzen Garnitur im Wesentlichen zu verringern.