Nadelherstellung

Nadelherstellung (Handnähnadeln, Maschinennähnadeln, Stecknadeln).

1. Herstellung der Handnähnadeln. Der zur Verwendung gelangende Stahldraht (von 0,8–1,2% Kohlenstoffgehalt) wird in Schachte oder Schafte (Stücke von doppelter Länge der Nähnadeln) zerschnitten. Hierzu dienen fast allgemein die Schachtschneidemaschinen, die auf jeden Schnitt 4–8 Schachte liefern. Sie bestehen aus 4–8 Haspeln zur Aufnahme der Drahtringe, Vorrichtungen zum Geraderichten des Drahts (s. Richten), durch Kurbelgetriebe betätigten Zangen, welche den Draht packen, bis zur gewünschten Länge vorziehen und beim Rückgang frei lassen, und durch Exzenter betätigten Hebelscheren, welche den Draht abschneiden; die Schachte fallen in einen Behälter. Die Leistungsfähigkeit einer Schachtschneidemaschine beträgt bis 100000 Schachte in der Stunde.

[554] Für das nun folgende Richten der Schachte werden bis zu 30000 Schachte zusammen in zwei eiserne, 10–20 mm breite Ringe gefleckt, welche die Schachte an den Enden etwas vorstehen und einen Zwischenraum zwischen sich lassen. Das Ganze wird in einem Glühofen auf Rotglut erhitzt und hierauf das Richten in der Weise vorgenommen, daß die einem Wiegemesser ähnliche Rollgabel (Streicheisen, Streicher), welche derart ausgeschnitten ist, daß die Ringe in den Ausschnitten Platz finden, auf die Nadeln aufgedrückt und hin und her bewegt wird, wobei die Ringe auf einer Unterlage hin und her rollen und die in ihnen befindlichen Schachte genau gerade gerichtet werden.

Das Schleifen der Schachtenden erfolgt auf der Spitzmaschine, Fig. 1 und 2; sie besitzt einen ausgekehlten Schleifstein B (Sandstein oder Schmirgelscheibe, von 200–310 mm Durchmesser, 125–210 mm Breite, und bis zu 45 m/sec. Umfangsgeschwindigkeit), über welchem eine teilweise mit Kautschuk oder Leder J belegte Scheibe I etwas schräg angeordnet ist. Die Schachte fallen auf der schrägen Fläche M in eine bogenförmige, die Scheibe I auf 75° umfallende, mit Kautschuk oder Leder belegte Bahn L und werden von der Scheibe I langsam fortgerollt, während sie an dem einen Ende, den Stein B berührend, spitz geschliffen werden. Die Scheibe I macht etwa eine Umdrehung in der Minute. Das Schleifen erfolgt zur Vermeidung der Rostbildung trocken; der entfliehende Schleifstaub wird abgesaugt. Die Schachte müssen zum Anspitzen beider Enden zweimal durch die Maschine wandern. Die Maschine spitzt in der Stunde bis zu 15 000 Schachte (30000 Nadeln) gewöhnlicher Stärke an. Fig. 3 zeigt eine Spitzmaschine von F.W. Bündgens in Aachen. Es sind auch Spitzmaschinen konstruiert worden (z.B.D.R.P. Nr. 88798), welche die Schachte bei einmaligem Durchgang an beiden Enden zugleich spitzen.

Das nun folgende Blankschleifen der Schachte in der Mitte auf etwa 1,5 cm Länge mit Hilfe der Mittenschleifmaschine hat den Zweck, die Prägestempel der Stampfmaschine zu schonen. Die Mittenschleifmaschine Fig. 4–6 (s. W. Bündgens) besitzt einen durchlaufenden Schmirgelriemen R, der die zwischen zwei Speisewalzen a a und einem Druckklotz d fortgerollten Schachte in der Mitte berührt und blank schleift. Ihre Leistungsfähigkeit beträgt bis zu 50000 Schachte in der Stunde.

Die weiteren Arbeiten haben die Ausbildung des Nadelöhrs zum Zweck. Zunächst werden auf der Stampfmaschine die beiden Oehre geprägt, wobei infolge Materialverdrängung ein Grat seitwärts und zwischen den Oehren sich bildet. Die Stampfmaschine, Fig. 7 und 8, besitzt einen Trichter H zur Aufnahme der Schachte, die von den gefurchten Scheiben J einzeln mitgenommen werden. Das von der Maschine bewegte Plättchen N flößt den Schacht gegen das feste Plättchen M, worauf der wagerecht geführte Stempel D unter Einwirkung der Feder F, die durch die Daumenscheibe A gespannt wird, durch einen kräftigen Stoß die Prägung des Schachtes auf der Matrize B vollzieht. Nach dem Zurückziehen des Stempels D wird der Schacht durch das Hebelpaar P herausgeworfen.

Das Stechen (Lochen) der Schachte an den Oehrstellen erfolgt auf der Nadelstech- oder Lochmaschine. Bei der Lochmaschine von Kaiser in Iserlohn führen zwei parallele,[555] gleichlaufende Schraubenspindeln die Schachte einem hin und her schwingenden Finger zu, wobei zwecks Einhaltung der genauen seitlichen Lage die Schachte beim Vorwärtsschieben durch eine scharfkantige Schiene geführt werden, welche von unten her in die beim Stempeln hergestellte Vertiefung zwischen den beiden Nadelöhren eingreift. Die Schiene ist etwas schräg gestellt, damit alle Schachte mit dem gleichen Oehr an der Schiene anliegen. Der Finger schiebt die Schachte genau unter die Lochstempel. Beim Rückgang wird der Finger etwas angehoben, damit er die letzten Schachte nicht zurückschiebt. Die durch den Niedergang der Lochstempel gelochten Schachte fallen in einen untergestellten Kasten. Die Leistungsfähigkeit der Lochmaschine beträgt bis zu 70000 Schachte im Tag. Fig. 9 zeigt eine Nadelstechmaschine von F.W. Bündgens in Aachen.

Das nun folgende Einreihen der Schachte (80–100 Stück) auf zwei durch ihre Oehren geschobene Drähte von etwa 100 mm Länge bezweckt die richtige Lage und leichtere Handhabung der Schachte bei den weiteren Arbeiten. Die aufgereihten Schachte werden entweder sogleich auseinander gebrochen oder zunächst beiderseits von dem beim Stempeln gebildeten seitlichen Grat durch Schleifen befreit. Die durch das Auseinanderbrechen gebildeten Nadelreihen werden in einer breitmauligen Zange gefaßt und durch Schleifen unter entsprechender Bewegung der Zange vom Grat befreit (Kopfschleifen), worauf die Nadeln von den Drähten abgenommen werden. (Es sind auch Maschinen konstruiert worden, z.B. D R.P. Nr. 90705, welche das zeitraubende Einreihen der Schachte entbehrlich machen sollen.)

Das Härten der Nadeln geschieht mit Hilfe von Eisenblechkasten (Glühpfannen) von etwa 300 mm Länge, 160 mm Breite und 80 – 100 mm Höhe, welche zwischen 10 bis 15 kg Nadeln fassen, durch Erhitzen in Glühöfen [11] (ohne Muffel) in rauchender Flamme, weil sich die Nadeln sonst verziehen und oxydieren würden, und darauffolgendes Ablöschen durch Einstreuen der Nadeln in einen durchlöcherten, in einem wassergekühlten Rüböl- oder Tranbehälter stehenden Kessel, der mit den Nadeln herausgehoben werden kann. Das Anlassen der Nadeln erfolgt in siedendem Oel oder Tran bis zur gelben oder violetten Anlauffarbe, worauf sie in Wasser oder Oel abgekühlt und mit Sägemehl oder Kleie getrocknet werden. Auch in rotierenden, über einem Feuer erhitzten Trommeln wird das Anlassen vorgenommen.

Die angelassenen Nadeln werden zum Zweck des Scheuerns (Schauerns) zunächst durch geschicktes Schütteln (Schieben) in einem flachen Kasten parallel gerichtet und dann auf mehrfacher grober, dichter Leinwand (gleichlaufend in sieben bis acht Reihen nebeneinander) in mehrfachen Schichten mit scharfem Quarzsand oder Schmirgel abwechselnd aufgelegt und mit Rüböl übergossen. Hierauf rollt man die Leinwand mit den daraufliegenden Nadeln zu einem Ballen zusammen; am einen Ende der Leinwand oder in einer besonderen Leinwand sind etwa 15 dünne Stahlstäbe eingenäht, so daß nach dem Zusammenwickeln der ganze 8–13 cm starke, 35–60 cm lange Ballen, der bis zu 200000 und mehr Nadeln enthält, von den Stahlstäben umgeben ist, welche das Zerbrechen der Nadeln verhüten sollen. Diese Ballen (zwischen 12 bis 40) gelangen auf die Rollbank (Scheuermühle), die verschiedenartige Einrichtung aufweist. Sie besteht entweder (Fig. 10, F.W. Bündgens) aus einem hin- und hergehenden Schlitten mit feingewellter Oberfläche, auf welche die in Rahmen eingespannten Ballen aufgelegt werden; die Rahmen ruhen in Lagern. Auf den Ballen kommt eine durch Gewichte oder Federn belastete Walze. Bei der durch den hin- und hergehenden Schlitten hervorgerufenen Drehung der belasteten Ballen findet ein gegenseitiges Aneinanderreiben der Nadeln statt. Eine[556] andre Einrichtung [6] der Rollbank besteht darin, daß die Ballen auf einer festen Unterlage durch einen über die Ballen gelegten hin- und herbewegten Schlitten hin- und hergerollt werden. Die Ballen legen hierbei einen Weg von 30–45 cm etwa 18 bis 20 mal in der Minute zurück. Das Scheuern, welches zwischen 10 bis 36 Stunden dauert, wird mehreremal wiederholt, nachdem jedesmal der Ballen geöffnet, die Nadeln mit Seifenlauge gewaschen und mit Sägespänen getrocknet wurden. Das dritt- und zweitletztemal wendet man als Schleifmittel einen aus Zinnasche und Oel bestehenden Brei, beim letzten Mal trockene Kleie an.

Um Spitze an Spitze zu bringen, werden die polierten Nadeln an die Kante eines Tisches gelegt und mittels eines Lineals vorsichtig so weit vorgeschoben, daß sie beinahe zur Hälfte über die Kante hinausragen. Dabei fallen die mit den Oehrenden nach vorn gerichteten Nadeln heraus, während die andern zurückbleiben. Das Auslesen der krummen und an der Spitze oder am Oehr beschädigten Nadeln erfolgt von Hand. Die an der Spitze beschädigten Nadeln – bisweilen aber auch alle Nadeln – werden nachgeschliffen; die krummen Nadeln werden mit Handhämmerchen auf einer Pockholzunterlage geradegerichtet.

Um die Oehrenden, als den schwächsten Teil der Nadeln, weniger zerbrechlich zu machen, werden bei manchen Nadeln die Oehre blau angelassen, indem man mit Hilfe einer Trommel mit Kerben zur Aufnahme der Nadeln die über die Trommel herausragenden Nadelöhre durch kleine Gasflammen hindurchführt. Die hierbei entstehende blaue Farbe des Oehrs wird durch Schmirgelscheiben wieder entfernt.

Beim Durchstoßen des Oehrs ist dieses im Innern etwas rauh geworden, wodurch der Faden abgeschnitten werden kann. Um das Oehr innen zu glätten, wird es entweder mit einer kleinen spitzen, rasch rotierenden Reibahle von beiden Seiten ausgerieben, wobei 100–200 Nadeln gleichzeitig mit Hilfe einer breiten Zange gehalten werden, oder man zieht – bei länglicher Form des Oehrs – eine größere Anzahl Nadeln auf einen rauhen Stahldraht, welcher energisch hin und her bewegt wird, so daß die Nadeln hin und her fallen; hierbei reibt sich das Oehr aus.

Die letzte Politur erhalten die Nadeln auf Lederscheiben mit feinstem Schmirgel und zwar entweder von Hand (12–18 Nadeln auf einmal) oder mit Hilfe von Poliermaschinen, die den obenerwähnten Schleifmaschinen (Fig. 4–6) ähnlich sind.

Das Sortieren der Nadeln nach der Länge erfolgt entweder in der Weise, daß man gegen die in einem Rahmen von etwa 150 mm Länge aufgeschichteten Nadeln zwei Brettchen andrückt, wobei die längsten Nadeln beim Wegziehen des einen Brettchens mit ihren Spitzen an diesem hängen bleiben; man hat aber auch Nadelsortiermaschinen [9], die aus einer feingekerbten Scheibe bestehen, welche die in den Kerben liegenden Nadeln zu acht Abstreifern von verschiedener Größe führt, so daß zunächst die längsten und hierauf die weniger langen abgestreift werden.

Zum Abzählen der Nadeln werden verschiedene Verfahren angewendet. Das Zähllineal hat 25–100 Querfurchen auf einer Seite, in deren jeder eine einzige Nadel Platz findet; man fährt mit einer Anzahl zwischen Daumen- und Zeigefinger erfaßter Nadeln über das Lineal hinweg, wobei in jeder Furche eine liegen bleibt. Ferner kann das Abtrennen durch ein vertikal gehaltenes eingeschnittenes Blech, mit dem man die Nadeln auf dem Tisch vorschiebt, erfolgen oder mit Hilfe von Zählapparaten (Einlegern), welche aus einem Scheibchen mit einer bestimmten Anzahl von Riffeln bestehen, das durch eine Handkurbel gedreht wird.

2. Herstellung der Nähmaschinennadeln (s.a. Nähmaschinen). Man unterscheidet solche ohne und mit Kolben (dickere Ansätze zum Einschrauben in die Nadelstange). Nadeln ohne Kolben werden aus Stahldraht hergestellt, der in Stücke von einer Nadellänge zerschnitten wird, die wie Schachte (s. oben) rotglühend gerichtet, auf einer mit Schmirgel bestrichenen Lederscheibe blank geschliffen, bei Nadeln geringerer Sorte vorgestampft (s. oben), durch Fräsen mit der Rille und durch Lochen mit dem Auge versehen, bei vorgestampften Nadeln vom Grat befreit, mit einem kleinen Hammer auf einem Pockholzklotz gerichtet, gehärtet und auf Bürstenscheiben bezw. Lederscheiben poliert werden. Das Oehr wird durch Aufziehen der Nadeln auf rauhe Stahldrähte und starke Bewegungen der in einem Rahmen eingespannten Drähte glatt gemacht; bei feineren Maschinennadeln erfolgt das Glätten des Oehrs mit Hilfe eines mit Schmirgel und Oel bedeckten Fadens durch Hin- und Herziehen. Die Nadeln werden weiterhin mit Seifenlauge gewaschen, mit Sägemehl getrocknet, mit der Lupe untersucht und erforderlichenfalls nachgearbeitet und gerichtet, hierauf an der Spitze nachgeschärft und fertigpoliert. Die Kolbennadeln erhalten ihre Gestaltung zunächst auf automatischen Drehbänken, Fräsmaschinen und Schmiedemaschinen; die folgenden Operationen sind die gleichen wie bei den Nadeln ohne Kolben.

3. Herstellung der Stecknadeln. Sie werden entweder aus Messingdraht oder aus hartgezogenem Stahldraht hergestellt. Die Köpfe der Stecknadeln sind entweder aus einer kleinen Drahtspirale geformt und aufgepreßt oder angestaucht oder angegossen oder aus Glas aufgeschmolzen.

a) Messingstecknadeln mit aufgepreßten Drahtspiralköpfen. Der hartgezogene Draht wird in Schäfte von zwei-, drei- oder vierfacher Nadellänge zerschnitten, die Schäfte werden zugespitzt, gerichtet, ein- oder zwei- bezw. dreimal durchschnitten und in den beiden letzten Fällen noch zugespitzt. Das Zuspitzen der Nadeln erfolgt nicht wie bei Nähnadeln auf einem Schleifsteine, sondern auf einer Fellscheibe (Spitzring) von etwa 120–150 mm Durchmesser und 40–50 mm Breite, die mehr als 1200 Umdrehungen in der Minute macht. Bei seinen Nadeln werden zwei Spitzringe auf derselben Welle, der eine mit grobem Hieb zum Vorfeilen und der andre mit seinem Hieb zum Vollenden, benutzt. Auch kann man mehr Spitzringe mit entsprechend abgestuftem Hieb nehmen. Die Köpfe werden aus etwas dünnerem Draht (Kopfdraht) hergestellt, den man auf einer Maschine um einen 600–900 mm langen Messingdraht von der Stärke der Nadelschäfte (Kopfspindel) schraubenförmig herumwindet (spinnt); man[557] erhält so eine Spirale (Spindel), die man mit der Kopfschere in Stückchen von je zwei Windungen zerschneidet. Jedes Stückchen gibt einen Nadelkopf (Fig. 11); ein Arbeiter kann, indem er 4–12 Spindeln auf einmal zerschneidet, 20000–40000 Köpfe in der Stunde schneiden. Die Köpfe werden ausgeglüht, um sie recht weich zu machen. Die Schäfte und Köpfe kommen in Behältern zur Wippe, einem kleinen Fallwerke, dessen Unter- und Oberstempel kaum 10 mm im Quadrat messen und halbkugelförmige Vertiefungen haben. Der Arbeiter spießt mit der Spitze eines Schafts einen Kopf auf, den er sogleich bis zum oberen Ende hinausschiebt und in die halbkugelförmige Vertiefung des Unterstempels der Wippe legt, wobei der Schaft in eine Kerbe zu liegen kommt. Durch wiederholtes Fallenlassen des Oberstempels (dessen Hubhöhe ungefähr 12 mm beträgt) wird der Kopf in die fertige Gestalt (Fig. 12) gebracht. Weil hierbei auf dem Schafte spiralförmige Furchen (Fig. 13) entstehen, so wird der Kopf dadurch fest an der Nadel gehalten; auch wirkt der am Kopfende der Nadel durch Abschneiden entstehende Grat mit. Ein geübter Arbeiter versieht in der Stunde 1000–1200 Nadeln mit den Köpfen. Die fertigen Stecknadeln werden in Weinsteinlösung gebeizt und, wenn sie weiße Farbe erhalten sollen, durch Kochen in Weinsteinlösung mit gekörntem Zinn weißgesotten.

b) Stahlstecknadeln. Die Stahlstecknadelstifte werden in ähnlicher Weise wie die Schafte für Nähnadeln geschnitten, angespitzt, gescheuert und in der Mitte durchgeschnitten. Damit der aufzupressende Kopf festhält, wird das Nadelende durch Hindurchführen durch eine Anzahl kleiner Gasflammen weich gemacht (abgelassen), wobei die Nadeln in die Kerben einer sich langsam drehenden Scheibe, über die sie einige Millimeter vorstehen, gelegt werden. Das Aufsetzen des Kopfes durch Wippen erfolgt in der bereits beschriebenen Weise. Da die Nadeln beim Ablassen an ihrem Schaftende blau angelaufen sind, müssen sie in verdünnter Schwefelsäure gebeizt werden, worauf man sie mit Sägemehl in einer rotierenden Trommel trocknet.

c) Messingstecknadeln mit angestauchten Köpfen. Sie sind an den flachen Köpfen kenntlich. Die Herstellung der Schäfte und das Anspitzen kann in gleicher Weise erfolgen, wie bereits unter a) angegeben; die angespitzten Schäfte kommen dann in eine Maschine, die den Kopf mittels eines Stempels auftaucht, wobei der Nadelschaft zwischen zwei Backen gehalten ist. Die Leistungsfähigkeit solcher Maschinen beträgt stündlich 7000–9000 Nadeln. Es gibt aber auch Maschinen, die vom Drahtring aus fertige Stecknadeln liefern, indem ähnlich wie bei den Drahtstiftmaschinen (s. Nagelherstellung) am Drahtende der Kopf angestaucht, der Draht um Nadellänge vorgeschoben und abgeschnitten wird, worauf sich der Vorgang wiederholt. Das Anspitzen der Nadeln geschieht dadurch, daß sie, in einer ?-förmigen unten offenen Rinne hängend, mit ihrem unteren Schaftende zwischen eine aus stählernen, mit Festhieben versehenen Ringen gebildete Walze und eine Schiene gelangen, welche die Nadeln gegen die Walze andrückt und eine seitliche Bewegung ausführt, wodurch die Nadeln an der Anspitzwalze entlang gerollt werden.

d) Messingstecknadeln mit angegossenen Köpfen. Eine größere Anzahl (etwa 100) angespitzte Schäfte, deren Kopfenden rauh gezwickt sind, werden in eine zangenförmige Gießform eingespannt und in diese flüssiges Zinn eingegossen. Der entstehende Grat muß durch Schleifen entfernt werden.

e) Stecknadeln mit Glastöpfen. Die 2–6 mm dicken und etwa 60–70 cm langen Glasstäbe werden mit Hilfe einer Stichflamme an ihrem Ende erhitzt, worauf mit dem Nadelschaft die für einen Kopf notwendige Glasmenge abgenommen wird, die durch geschickte Drehung des Schafts zu einem runden Kopfe ausgebildet wird. Die Schäfte werden in der Regel aus Eisendraht hergestellt, der nach dem Schneiden durch Glühen in höhlenden Substanzen unter Luftabschluß zementiert wird; an diesen zementierten Schäften haftet der Glaskopf besser als an Stahldraht. Das Anspitzen und Scheuern geschieht wie bei den gewöhnlichen Stecknadeln.

Literatur: [1] Ledebur, A., Lehrbuch der mechan.-metallurg. Technologie, 3. Aufl., Braunschweig 1905. – [2] Haedicke, H., Die Technologie des Eisens, Leipzig 1900, S. 198. – [3] Büttgenbach, F., Die Nadel und ihre Entstehung, Aachen 1897. – [4] Karmarsch und Heeren, Techn. Wörterbuch, 3. Aufl., bearbeitet von Kick und Gintl, Bd. 6, Prag 1883, S. 308. – [5] Karmarsch, K., Handbuch der mechanischen Technologie, 6. Aufl., bearbeitet von H. Fischer, Bd. 2, S. 466. – [6] »Stahl und Eisen«, Düsseldorf 1895, S. 609 (Erich, Die Fabrikation der Nadeln). – [7] Sitzungsberichte des Vereins zur Beförderung des Gewerbefleißes in Preußen 1886, S. 240. – [8] Dinglers Polyt. Journ., Bd. 217, S. 280 (Hauptfleisch, F., Maschinen für Nähnadelfabrikation). – [9] »Prometheus« 1900, S. 212–216 und 232–235. – [10] Weisbach-Hermann, Lehrbuch der Ingenieur- und Maschinenmechanik, 2. Aufl., Bd. 3, 3. Abt., 2. Hälfte (Nadelschleifmaschine, S. 653, 1212). – [11] »Stahl und Eisen« 1907, Nr. 22.

A. Widmaier.

Fig. 1 und 2., Fig. 3.

Fig. 4.

Fig. 5 und 6.

Fig. 7 und 8., Fig. 9.

Fig. 10.

Fig. 11., Fig. 12., Fig. 13.