DE29616418U1

DE29616418U1 - Gewellte Faserfüllstruktur

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Publication number: DE29616418U1
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Filing date: 1996-09-20
Publication date: 1996-11-21
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Description

Shinih Enterprise Co., Ltd., 15 Fl., No. 369, Fushing N. Rd., Taipei, Taiwan, R.O.C.

Gewellte Faserfüllstruktur

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine gewellte Faserfüllstruktur, wobei auch ein Verfahren zu deren Herstellung beschrieben wird. Im einzelnen bezieht sch die vorliegende Erfindung auf eine gewellte, mit Harz verklebte oder thermisch gebundene Faserfüllstruktur unterschiedlicher Dichte, wobei auch Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Faserfüllstruktur beschrieben werden.

Gemäß einem bekannten Herstellungsverfahren, das anhand Fig. 2 erläutert ist, wird nach Öffnen eines Ballens und dem Kardieren der Fasern, wobei eine Gespinst- bzw. Gewebebahn A erzeugt wird, die Bahn A in eine zickzackförmige Parallelschichtung A¹ gebracht, um eine Festigkeit sowohl in Längs- als auch in Querrichtung zu erzeugen. Dies wird durch sequenziell angeordnete Fördergurte B, C und D er-

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fernen;

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reicht, die die Bahn A in Querrichtung zu führen. Der Fördergurt E transportiert in Längsrichtung, während sich die Fördergurte C und D unabhängig voneinander in Querrichtung hin- und herbewegen. Nachdem die zickzackförmige Parallelschichtung A¹ durch Querüberlappung der Bahn ausgebildet ist, wird ein Harz auf die Parallelschichtung bzw. Laminierung A¹ aufgesprüht, wobei es diese durchdringt und die einzelnen Schichten miteinander verbindet. Bei diesem Verfahren bzw. bei dem damit hergestellten Produkt treten allerdings die folgenden Nachteile auf:

1. Die Dicke der Bahn A' ist von Anwendung zu Anwendung unterschiedlich. Da die Dicke der parallelen Schichtung bzw. des Laminats A¹ davon abhängt, wieviele einzelne Bahnen A' vorhanden sind, müssen die Herstellungsbedingungen unter Steuerung der folgenden Parameter geregelt werden: eine höhere Transportgeschwindigkeit der Fördergurte B, C und D, eine höhere Bewegungsgeschwindigkeit in Querrichtung der Fördergurte C und D und/oder eine niedrigere Geschwindigkeit des Fördergurts E.Wenn eine Anforderung von

500 g/m der verklebten bzw. gebundenen Faserfüllung eingehalten werden soll, ist der sich hieraus ergebende Kreuzungswinkel des Laminats A¹ klein oder praktisch gleich Null, wodurch zwar eine Festigkeit in Querrichtung erzielt wird, aber gleichzeitig die Festigkeit in Längsrichtung abnimmt. Demgemäß sind die Eigenschaften des fertigen Produkts im Hinblick auf die Festigkeit in Längsrichtung schlechter.

2. Wenn beispielsweise von einem kardierten Gewebe bzw.

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einer kardierten Bahn von 20 g/m ausgegangen wird, werden

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für ein fertiges Produkt mit einer Dicke entsprechend 500

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g/m 25 Schichten der kardierten Bahn benötigt, was die Produktivität senkt, die Durchdringung mit Harz verschlechtert und die gegenseitige Bindung der zickzackförmigen Parallelschichtung A¹ erschwert.

3. Herkömmliche, harzgebundene Faserfüllungen weisen lediglich Festigkeit im Hinblick auf die Quer- und Längsrichtung auf, besitzen aber kaum Festigkeit im dreidimensionalen Bereich. Die fertigen Produkte haben daher schlechte Eigenschaften im Hinblick auf ihren Widerstand gegen Zusammendrücken usw..

Weitere herkömmliche Maßnahmen, die sich auf die Herstellung gewellter Faserfüllstrukturen und die Vermeidung von deren Nachteilen beziehen, sind die folgenden:

In der US-Patentschrift 4,576,853 (Vaughn) ist ein mehrschichtiges, gefaltetes, Textilfaserprodukt beschrieben, das aus einer Anzahl von nicht haltgebenden Schichten aus textlien Fasern gebildet ist, die aufeinandergefaltet sind, wobei sich sowohl die Schichten als auch die Falten in engem Kontakt befinden. Bei bestimmten Ausführungsformen des Produkts weist wenigstens eine der Schichten unterschiedliche Eigenschaften gegenüber denen einer anderen Schicht auf.

In der US-Patentschrift 2,689,811 {Frederick et al.) besind gewellte faserige Wattierungen mit welliger Struktur beschrieben, die eine geringe Festigkeit in Längsrichtung, eine rauhe Oberfläche und einfache Dichte aufweisen. Der-

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artige Produkte haben eine Dicke von weniger als 1,5 Inch.

Die US-Patentschrift 2,428,709 (R.F. Halvaty) beschreibt Überlappungs- und Forderexnrichtungen zum Herstellen von Wellungen mittels differenzieller Geschwindigkeiten, um Wattierungen mit geringer Dicke und geringer Dichte zu erzeugen.

Die US-Patentschrift 1,988,843 (Heldenbrand) beschreibt die Verwendung einer Anzahl von Platten- bzw. Bahnmaterialien mit zelliger Struktur für Matratzen oder Kissen. Die Bahnmaterialien mit zelliger Struktur werden an ihren Kontaktstellen mit einem elastischen, flexiblen Klebstoff beschichtet und zusammengefügt.

Die US-Patentschrift 4,111,733 (G. Periers) beschreibt die Verwendung einer Reihe von horizontalen Gurten mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, um ein in Längsrichtung gewelltes oder wellenförmiges Material herzustellen. Die Dicke der Wellung ist zwischen zwei Längswänden auf im allgemeinen nicht mehr als 1,5 Inch begrenzt, da das Material durch die unterschiedlichen bzw. differentiellen Geschwindigkeiten aufgefaltet wird.

In der US-Patentschrift 2,219,737 (Tokihito) ist ein Kissen- bzw. Polstermaterial beschrieben, das dadurch hergestellt wird, daß eine Schicht von Stapelfasern mit Nadeln bearbeitet wird, um eine flache Wattierung zu bilden, und daß die Wattierung einer Faltenbildung unterworfen wird, um die Wellung auszubilden, wonach das Material zusammengenäht, miteinander verschweißt oder auf andere Weise ge-

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bunden wird.

Die europäische Patentschrift EP-350627 beschreibt eine Vorrichtung zur Umbildung einer kardierten Bahn in senkrecht gelegte, füllige Faserbahnen, indem ein Kamm, der mit Nadeln versehen ist, entweder in Dreh- oder in Schwingungsbewegung versetzt wird, um die kardierte Bahn aus einer horizontalen Richtung aufzufalten.

Die britische Patentschrift 2,077,786 beschreibt eine Matte und ähnliche Gewebe, die aus Textilfasern bestehen, die durch Kardieren, Schmirgelpolieren, Aufrauhen oder durch Behandeln zum Erzielen einer größeren Fülligkeit mechanisch bearbeitet werden, um ein verbessertes Haftvermögen für äußere Kunststoffschichten zu schaffen.

Aus keiner der obengenannten Schriften aus dem Stand der Technik geht hervor, wie eine Struktur mit einer verbesserten, glatten Oberfläche hergestellt werden kann, die aus einer Gewebe- bzw. Gespinststruktur mit dachziegelartig angeordneten oder überlappenden Wellungsscheiteln besteht und einen Dichtgradienten über die Dicke der Struktur aufweist. Aus den genannten Referenzen geht weiterhin nicht hervor, wie eine Struktur mit einer verbesserten Festigkeit in Längsrichtung und einer Dicke von bis zu 8 Inch hergestellt werden kann. Schließlich zeigen die genannten Referenzen keine andere Form der Wellungen mit einer Anzahl von dachziegelartig angeordneten oder einander überlappenden Wellenscheiteln an den Oberflächenabschnitten, die dagegen in den mittleren Abschnitten vertikal oder im wesentlichen senkrecht sind.

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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die im Stand der Technik angetroffenen Nachteile abzuschwächen oder zu vermeiden. Weiterhin ist Aufgabe der Erfindung, eine gewellte, gebundene Faserfüllung bereitzustellen, die die dreidimensionale Festigkeit und die Elastizität des fertigen Produkts verbessert. Aufgabe der Erfindung ist auch die Bereitstellung einer gewellten, gebundenen Faserfüllung, bei der eine hervorragende Einbzw. Durchdringung von Harz und heißer Luft im Falle der Harzbindung oder der Bindung durch Wärmeeinwirkung gewährleistet ist, woraus sich Produkte mit verbesserte Festigkeit ergeben.

Die Aufgabe der Erfindung besteht weiterhin darin, eine verbesserte Struktur einer mittels Harz oder durch Wärmeeinwirkung gebundenen Faserfüllung zu schaffen, die verbesserte Eigenschaften im Hinblick auf Luftdurchlässigkeit und Widerstand gegen Zusammendrücken aufweist, wobei eine Verwendung in Produkten wie etwa Decken, Kissen, gepolsterten Sitzen, Polstern, Matrazen, Schlafsäcken, Skijakken etc. sowie als Filtermaterial in Betracht kommt.

Aufgabe der Erfindung ist es weiterhin, eine verbesserte Struktur einer mittels Harz oder durch Wärmeeinwirkung gebundenen Faserfüllung zu schaffen, die durch entsprechende Steuerung der gewellten Faserbahn eine andere Dicke aufweist und dadurch ihren Widerstand gegen Zusammendrükken und die Luftdurchlässigkeit beibehält.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird weiterhin darin gesehen, ein Faserfüllprodukt mit einer glatten und

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gleichmäßigen Oberfläche bereitzustellen. Die verbesserte Faserfüllstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung soll weiterhin eine verbesserte Festigkeit in Herstellungsrichtung auf der Oberfläche der Struktur aufweisen, während die Festigkeit in senkrechter Richtung durch die Wellungen erzeugt wird. Gemäß der Erfindung soll weiterhin eine gewellte Faserfüllstruktur geschaffen werden, die eine geringe Dichte aufweist, leicht eng gepackt werden kann, bei Entlastung ihre große Fülligkeit wiedererlangt, unter Belastung ein geringes Volumen einnimmt, sich außerordentlich weich anfühlt und eine für Erzeugnisse wie Bettdekken, Schals, Schlafsäcke und Kleidungsstücke geeignete Formen aufweist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird schließlich auch darin gesehen, eine gewellte Faserfullstruktur mit einer weichen Oberfläche und einem festen Inneren zu schaffen und ein Verfahren zur Herstellung derartiger Strukturen anzugeben. Weiterhin soll die erfindungsgemäße Faserfüllstruktur zwischen den Außenflächen der Struktur eine veränderliche Dichte aufweisen, und es soll ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Struktur angegeben werden.

Diese Aufgaben werden durch die erfindungsgemäße, gewellte Faserfüllstruktur gemäß Anspruch 1 sowie durch die bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung gemäß den Unteransprüchen gelöst.

Die erfindungsgemäße, gewellte Faserfüllstruktur weist wenigstens eine (Faser-)Bahn auf, die unter Bildung einer

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Anzahl von Falten mit abwechselnden Kuppen {oberen Scheiteln der Falten) und Sohlen (unteren Scheiteln) aufgefaltet ist, wobei jede Falte ein Paar Zweige aufweist und jeder diese Zweige eine erste Zweigfläche und eine zweite Zweigfläche besitzt. Die erste Zweigfläche eines Zweiges befindet sich in innigem Kontakt mit wenigstens einem Abschnitt der ersten Zweigfläche eines benachbarten Zweiges der Falte, und wenigstens ein Abschnitt der zweiten Zweigfläche des Zweiges befindet sich in innigem Kontakt mit wenigstens einem Abschnitt der zweiten Zweigfläche eines benachbarten Zweigs einer benachbarten Falte, über einen Abschnitt eines jeden Zweigs. Zumindest einige der Kuppen der genannten Anzahl von Falten bilden eine erste strukturelle Oberfläche, und zumindest einige der Sohlen der genannten Anzahl von Falten bilden eine zweite strukturelle Oberfläche. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten strukturellen Oberfläche legt die Dicke der Struktur fest, wobei sich die Dichte der Struktur über die Dicke der Struktur ändert. Die Faserfüllstruktur gemäß der vorliegenden Erfinung kann ausgehend von einer oder von mehreren faserigen Bahn(en) hergestellt werden. Wenn mehr als eine faserige Bahn verwendet wird, wirken die Falten einer faserigen Bahn mit den Falten der anderen faserigen Bahn(en) zusammen. In einer weiteren Ausführungsform der Faserfüllstruktur mit veränderliche Dichte sind die Kuppen und Sohlen von wenigstens einigen Falten der gewellten, faserigen Bahn gebürstet, so daß sich die Fasern von jeder der gebürsteten Kuppen und Sohlen jeweils zu den benachbarten Kuppen und Sohlen erstrecken.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind

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die Falten gewölbt angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Kuppen- und Sohlenabschnitte von wenigstens einigen der Falten so gefaltet, daß sie einen jeweils entsprechenden Kuppen- oder Sohlenabschnitt, der sich in Kontakt damit befindet, wenigstens teilweise überlappen. Dies verleiht der Struktur eine gleichmäßigere oder glattere Oberfläche.

Ein Verfahren zum Herstellen einer gewellten Faserfüllstruktur mit einer ersten Oberfläche, die durch die Kuppen von wenigstens einigen der Falten gebildet wird, und mit einer zweiten Oberfläche, die durch die Sohlen von wenigstens einigen der Falten gebildet wird, besteht aus den Schritten, (a) ein faserige (Gespinst- oder Gewebe-)Bahn in abwechselnden Richtungen überlappend anzuordnen, um abwechselnd überlappende Schichten zu bilden; und (b) die faserige Bahn so zu falten, daß eine gewellte faserige Bahn gebildet wird, die Dichteunterschiede zwischen der ersten und der zweiten Oberfläche aufweist. Wenn eine durch Wärmeeinwirkung gebundene Struktur hergestellt wird, kann die verwendete faserige Bahn bzw. die Bahnen aus ersten Fasern und aus zweiten Fasern bestehen, wobei die zweiten Fasern einen niedrigeren Schmelzpunkt als die ersten Fasern aufweisen. Nachdem die noch nicht gebundene, gewellte, faserige Bahn bzw. die Bahnen ausgebildet sind, kann die Struktur erwärmt werden, um die Wellungen und die ersten Fasern miteinander zu verbinden. Wenn eine mittels Harz gebundene Struktur hergestellt werden soll, kann nach Ausbildung der noch nicht gebundenen, gewellten, faserigen Bahn ein geeignetes Harz auf die gewellte Bahn aufgebracht und erwärmt werden.

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Wenn eine gewellte Bahn hergestellt werden soll, bei der die Kuppen und Sohlen bzw. Wellungstäler von wenigstens einigen der Falten über die entsprechenden Kuppen und Sohlen von Falten, die damit in Kontakt stehen, gefaltet werden und diese dadurch überlappen, nachdem die gewellte Struktur im Ausgangszustand hergestellt ist, kann die gewellte Bahn durch eine Formgebungskammer oder einen Transportdurchgang hindurchgeschickt werden, worin die gegenüberstehenden Seiten in einen gegenseitigen Abstand gebracht werden, der kleiner ist als die Dicke der gewellten Bahn, wodurch zumindest einige der Kuppen und Sohlen der Falten über solche Kuppen und Falten hinübergefaltet werden, die sich damit in Kontakt befinden.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand von unterschiedlichen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter beschrieben, wobei:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen gewellter, mittels Harz gebundener Faserfüllungen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer bekannten Vorrichtung für Querüberlappungen zeigt;

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Herstellen von gewellten, mittels Wärme gebundenen Faserfüllungen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei wahlweise zwei weitere, äußere Bahnen an die gewellte Faserbahn angeklebt werden können;

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Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer verbesserten, mittels Harz oder durch Wärmeeinwirkung gebundenen Faserfüllung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die mit der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung hergestellt ist;

Fig. 6 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei eine Faserbahn mit eine säge&zgr;ahnartigen WeIlungsanordnung zum Einsatz kommt;

Fig. 7 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei die Faserbahn dreieckförmig gewellt ist;

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Teils einer Vorrichtung zum Ausbilden der Wellungen von mittels Harz oder Wärmeeinwirkung gebundenen Faserfüllungen entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 9A, 9B, 9C und 9D unterschiedliche Ausführungsformen der in Fig. 8 angedeuteten Bürstenvorrichtung zeigen;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht des mit der Vorrichtung gemäß Fig. 8 hergestellten Faserfüllmaterials zeigt;

Fig. 11 eine vergrößerte Ansicht des Bereichs des in Fig. 10 dargestellten Faserfüllungsprodukts an den Kuppen der Faserfüllung zeigt;

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Fig. 12 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, die benachbart zu den Oberflächen der struktur Bereiche mit geringer Dichte und dazwischen einen Bereich mit mittlerer Dichte aufweist;

Fig. 13 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, die einen Bereich niedriger Dichte benachbart zu einer Oberfläche der Faserfüllstruktur aufweist, während der übrige Teil der Struktur eine hohe Dichte aufweist;

Fig. 14 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, die einen Bereich hoher Dichte aufweist, der zwischen einem Bereich mit niedriger Dichte und einem Bereich mit mittlerer Dichte liegt;

Fig, 15 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, die ähnlich wie die nach Fig. 13 ist, wobei aber die Dicke der Struktur über ihre Länge veränderlich ist;

Fig. 16 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, ähnlich wie Fig. 15, wobei aber keine der einander gegenüberstehenden Oberflächen eben ist und wobei ein Bereich hoher Dichte zwischen zwei Bereichen mit niedriger Dichte liegt;

Fig. 17 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der er-

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findungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, die ähnlich wie die nach Fig. 12 ist, aber aus zwei miteinander zusammenwirkenden, gewellten Bahnen hergestellt ist;

Fig. 18 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemüßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, die ähnlich wie die nach Fig. 13 und 17 ist;

Fig. 19 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, die aus drei miteinander zusammenwirkenden, gewellten Bahnen hergestellt ist;

Fig. 20 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, die ähnlich wie die nach Fig. 14 und 19 ist;

Fig. 21 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, die ähnlich der nach Fig. 19 ist, aber einen Bereich mittlerer Dichte aufweist, der sich zwischen einem Bereich mit niedriger Dichte und einem Bereich mit hoher Dichte befindet;

Fig. 22a eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, die vor Abschluß des Vorgangs zur Bildung von Bereichen unterschiedlicher Dicke vorstehende Falten aufweist;

Fig. 22b eine Seitenansicht der Ausführungsform der erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur gemäß Fig. 22a

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zeigt, nachdem der Formgebungsvorgang abgeschlossen ist;

Fig. 23a eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, die ähnlich der in Fig. 22a gezeigten Ausführungsform mit vorstehenden Falten ist;

Fig. 23b eine Seitenansicht der fertiggestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, wie sie in Fig. 23a dargestellt ist, ähnlich Fig. 22b, wobei eine schuppenartige Überlappung auf einer Seite vorhanden ist;

Fig. 24a eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, die ähnlich wie die in Fig. 22a dargestellte Ausführungsform ist, aber aus zwei miteinander zusammenwirkenden, gefalteten Bahnen besteht;

Fig. 24b eine Seitenansicht der fertiggestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, wie sie in Fig. 24a dargestellt ist;

Fig. 25a eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, ähnlich wie die nach Fig. 22b, die aber aus drei miteinander zusammenwirkenden, gefalteten Bahnen besteht;

Fig. 25b eine Seitenansicht der fertiggestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, wie sie in Fig. 25a dargestellt ist;

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Fig. 26 eine Seitenansicht einer weiteren Ausfuhrungsform der erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, die im Hinblick auf den Dichteverlauf ähnlich wie Fig. 14 ist, aber eine in gewisser Weise gewölbte Anordnung der Falten aufweist;

Fig. 27 eine schematische Ansicht eines Teils einer Vorrichtung zum Herstellen einer gewellten Faserfüllstruktur mit Dichtegradienten aus einer einzelnen faserigen Bahn zeigt;

Fig. 28 eine schematische Ansicht eines Teils einer Vorrichtung zum Herstellen einer gewellten Faserfüllstruktur mit Dichtgradienten aus zwei faserigen Bahnen zeigt;

Fig. 29 eine schematische Ansicht eines Teils einer Vorrichtung zum Herstellen einer gewellten Faserfüllstruktur gemäß der Erfindung zeigt, die ähnlich wie die nach Fig. 24 ist, aber zusätzlich mit Bürstenvorrichtungen versehen ist;

Fig. 30 eine schematische Ansicht eines Teils einer Vorrichtung zum Herstellen einer gewellten Faserfüllstruktur mit Dichtegradienten ausgehend von drei faserigen Bahnen zeigt;

Fig. 31 eine schematische Ansicht eines Teils einer Vorrichtung zum Herstellen einer erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur zeigt, die ähnlich wie die nach Fig. 30 ist, aber zusätzlich mit Bürstenvorrichtungen versehen ist;

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Fig. 32 eine schematische Ansicht eines Teils einer Vorrichtung zum Herstellen einer gewellten Faserfüllstruktur mit einer übereinander gefalteten Faltenanordnung aus einer einzelnen faserigen Bahn zeigt;

Fig. 33 eine schematische Ansicht eines Teils einer Vorrichtung zum Herstellen einer gewellten Faserfüllstruktur mit einer übereinander gefalteten Faltenanordnung aus zwei faserigen Bahnen zeigt; und

Fig. 34 eine schematische Ansicht eines Teils einer Vorrichtung zum Herstellen einer erfindungsgemäßen, gewellten Faserfüllstruktur mit einer übereinander gefalteten Faltenanordnung ausgehend von drei faserigen Bahnen zeigt.

Nunmehr sei auf die Zeichnungen Bezug genommen, und zwar zunächst auf Fig. 1, die eine bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens zum Herstellen einer gewellten, mit Harz gebundenen Faserfüllung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Verfahren läuft wie folgt ab:

Es wird zunächst ein Faserballen geöffnet, kardiert und daraus eine faserige Bahn hergestellt, die mit Bezugszeichen 40 bezeichnet ist. Die faserige Bahn 40 wird einer quer überlappenden Maschine 10 zugeführt, die die Faserbahn 40 in abwechselnden Richtungen überlappend legt.

Nachdem die faserige Bahn 40 die quer überlappende Maschine 10 verlassen hat, wird die Bahn vorzugsweise mittels einer Zugvorrichtung 15 gezogen, wodurch die Festigkeit

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der Bahn in Längsrichtung zunimmt. Die faserige Bahn 40 wird dann zwischen einem Paar parallel und mit Abstand zueinander angeordneter Fördergurte oder -rollen 20 weitertransportiert. Die Fördergurte oder -rollen 20 sind um eine Achse an deren Eingangsbereich schwenkbar gehalten (d.h. die Gurte oder Rollen stellen eine schwenkbare Fördereinrichtung dar), wie mit den Pfeilen in Fig. 2 angedeutet ist, so daß die faserige Bahn 40, wenn sie aus der Förder- bzw. Transporteinrichtung 20 austritt, aufgrund der Schwenkbewegung an den Überlappungsstellen gefaltet wird, die durch die quer überlappende Maschine 10 gebildet worden waren, so daß eine gewellte Struktur gebildet wird, wenn die faserige Bahn 40 in eine Formgebungskammer oder einen Transportdurchgang 30 eintritt, der typischerweise ein oder mehrere Paare von parallel angeordneten Transporteinrichtungen, beispielsweise Fördergurte, enthält. Der Transportdurchgang 30 weist eine Höhe auf, die in vorbestimmter Weise so eingestellt ist, daß die Wellungen der faserigen Bahn 40 die gewellte"Decke ergeben. Auf diese Weise legt das Zusammenwirken des schwenkbaren Förderers 20 und der Formgebungskammer 30 die Höhe, den Abstand und die Orientierung der Wellungen fest.

An diesem Punkt kann auf die faserige Bahn 40, die nun die Form einer welligen Decke aufweist, wahlweise eine erste äußere Bahn 1 aufgebracht werden, die über eine erste Rolle 70 zugeführt wird und dann in eine Sprühvorrichtung 50 gelangt, in der auf eine Seite der ersten äußeren Bahn 1 Harz aufgesprüht wird. Anschließend wird die faserige Bahn 40 mit der darauf befindlichen, ersten äußeren Bahn 1 in einem Ofen 60 erwärmt und getrocknet. Vorzugsweise wird

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hierbei lediglich ein einziger Erwärmungsschritt eingesetzt. Nachdem die Bahn den Ofen 60 verlassen hat, wird eine zweite äußere Bahn 1, die von einer zweiten Rolle zugeführt wird, auf die faserige Bahn 40 aufgebracht, wonach diese dann in eine Sprühvorrichtung 80 gelangt, in der auf die zweite äußere Bahn 1 Harz gesprüht wird. Die faserige Bahn 40, die nun zwei äußere Bahnen 1 trägt, wird im Ofen 60 erneut erwärmt und getrocknet. Das Harz haftet hierbei an den Wellungen 21, wie in Fig. 5 dargestellt ist. Die erste und zweite äußere Bahn 1 kann wahlweise auf die faserige Bahn 40 aufgebracht werden, nachdem der Durchgang durch die Sprühvorrichtungen 50 und 80 erfolgt ist.

Alternativ können Produkte, die keinen sandwichartigen Aufbau aufweisen, wie in Fig. 4 dargestellt, dadurch hergestellt werden, daß der Schritt, die beiden äußeren Bahnen 1 auf die faserige Bahn 40 aufzubringen, weggelassen wird.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Produkts, das keinen sandwichartigen Aufbau aufweist. Die faserige Bahn 40 besitzt eine Festigkeit entlang aller drei Raumrichtungen, wodurch die Festigkeit und Elastizität der Gesamtstruktur erheblich erhöht wird. Weiterhin ermöglichen die Zwischenräume zwischen den Berührungsstellen 41 und 42 der Wellungen, daß das Harz gleichmäßig verteilt wird und die ganze Struktur durchdringen kann, wodurch die anschließenden Trocknungs- und Aushärtevorgänge erleichtert werden.

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Bei einer anderen bevorzugten Ausfuhrungsform wird kein Harz verwendet. Wenn kein Harz zugesetzt wird, werden entsprechend dem schematisch in Fig. 3 erläuterten Verfahren Fasern mit niedrigem Schmelzpunkt (zweite Fasern) mit normalen Fasern {erste Fasern) gemischt, bevor das Verfahren anläuft. Die geschmolzenen Fasern binden die Wellungen und die normalen Fasern aneinander. Beim Abkühlen der gewellten Decke verfestigen sich die geschmolzenen Fasern und binden die höher schmelzenden Fasern ebenso wie einander benachbarte, in gegenseitigem Kontakt stehende Wellungen fest aneinander. Bevor die gewellte faserige Bahn 40 in den Ofen 60 eintritt, kann sie wahlweise sandwichartig mit einem Paar quer dazu angeordneter, äußerer Bahnen 1 beschichtet werden, die jeweils von einer Rolle 70 ablaufen. Die sandwichartige Struktur gelangt dann in den Ofen 60, wobei die äußeren Bahnen 1 mit der faserigen Bahn 40 verbunden werden.

Die Ursprungsfaser, die in der praktischen Anwendung dieser bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung eingesetzt wird, ist eine Kombination aus niedrig schmelzenden Fasern und hoch schmelzenden Fasern. Die niedrig schmelzenden Fasern sollten bei einer Temperatur von wenigstens 20⁰C, vorzugsweise wenigstens 30⁰C unterhalb der Schmelztemperatur der hoch schmelzenden Fasern schmelzen.

Für die niedrig schmelzenden und die hoch schmelzenden Fasern können Fasern aus dem gleichen oder einem ähnlichen Material verwendet werden, was von dem speziell beabsichtigten Einsatzzweck und der Kombination mit anderen Fasern abhängt. Beispielsweise kann eine Polyamidfaser mit einem

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Schmelzpunkt von etwa 250⁰C als niedrig schmelzende Faser verwendet werden, wenn sie in Kombination mit Aramidfasern, die einen Schmelzpunkt von mehr als 280⁰C aufweisen (wenn sie überhaupt schmelzen), eingesetzt werden. Umgekehrt kann die gleiche Polyamidfaser die hoch schmelzende Faser sein, wenn sie in der praktischen Anwendung der Erfindung eingesetzt wird. Nachfolgend seien beispielhaft einige Materialien genannt, aus denen die Fasern hergestellt sein können: Polyester, beispielsweise Polyethylenterephtalat (Schmelzpunkt 250⁰C); Copolyester, beispielsweise ein Copolyester mit 60 bis 80 Mol-% Ethylenterephtalat und 20 bis 40 Mol-% Ethylenisophtalat (Schmelzpunkt 110 bis 170⁰C); Polypropylen (Schmelzpunkt etwa 16O⁰C); Polyamide, beispielsweise Nylon 6 (Schmelzpunkt 220⁰C) und Nylon 66 (Schmelzpunkt 254°C); und Aramide, wie etwa PoIymethaphenylenisophtalamid (zerfällt) und Polyparaphenylenterephtalamid (zerfällt).

Die niedrig schmelzenden Fasern können eine Kern- und eine Mantelkomponente aufweisen, wobei sich um die Kernkomponente herum eine niedriger schmelzende Mantelkomponente befindet. Die niedriger schmelzende Mantelkomponente nimmt für die Zwecke dieser Erfindung die Rolle des relativ niedrig schmelzenden Polymers ein.

Die Kombination der Fasern weist im allgemeinen 10 bis 40 Gew.-% niedrig schmelzende Fasern auf. Es hat sich herausgestellt, daß eine Konzentration der niedrig schmelzenden Fasern von weniger als 5 Gew.-% keine fest gebundene Struktur ergibt, während eine Konzentration mit mehr als 50 Gew.-% zu einer steifen Struktur führt, die sich hart

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anfühlt.

Wie Fig. 5 zeigt, werden die Wellungen 21 der faserigen Bahn 40 vorzugsweise zieharmonikaartig angeordnet, wobei die oberen und unteren Enden der Wellungen abgerundet verlaufen und jeweils ein innerer und äußerer Zwischenraum 22 zwischen den Wellungen 21 und den äußeren Bahnen 1 ausgebildet ist. Die Wellungen 21 der faserigen Bahn 40 können erfindungsgemäß auch sägezahnförmig oder dreiecksförmig verlaufen, wie dies in Fig. 6 und 7 dargestellt ist.

Weitere Ausführungen der vorliegenden Erfindung sind in Fig. 8 bis 11 erläutert. Diese Ausfuhrungsformen betreffen Abwandlungen der mittels Harz bzw. mittels Wärmeeinwirkung gebundenen, gewellten Strukturen sowie Verfahren zum Herstellen solcher Strukturen. Bei jeder dieser modifizierten Ausfuhrungsformen werden die Kuppen 23 der Wellungen 21 gebürstet, wodurch die Fasern 45 an oder benachbart zu den Kuppen 23 der Wellungen aus der faserigen Bahn 40 herausgezogen oder gelockert werden, was dazu führt, daß sie sich quer zu den Zwischenräumen 22 zwischen den Kuppen 23 der einander berührenden Wellungen ausrichten und gegebenenfalls mit den Fasern 45 einer benachbarten Kuppe 23 der faserigen Bahn 40 verschlungen werden. Der erfindungsgemäße Bürstvorgang wird ausgeführt, nachdem die abwechselnd überlappend gelegte, faserige Bahn unter Ausbildung einer gewellten faserigen Bahn gefaltet worden ist und bevor entweder bei der Herstellung einer mittels Harz gebundenen, gewellten faserigen Bahn ein Harz auf die gewellte Bahn aufgebracht wird oder bei der Herstellung einer thermisch gebundenden, gewellten faserigen Bahn die Erwärmung

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erfolgt.

Um die erfindungsgemäßen, gewellten faserigen Bahnen, bei denen die Wellungen gleichsam überbrückt sind, zu erhalten, werden die Kuppen 23 nach der Ausbildung der gewellten Struktur gebürstet. Dies wird durch Anordnung einer oder mehrerer Bürstvorrichtungen bzw. Bürsten 90 innerhalb des Transportdurchgangs bzw. der Formgebungskammer 30 erzielt. Die Formgebungskammer 3 0 beinhaltet wenigstens ein Paar parallel und mit gegenseitigem Abstand angeordneter Förderer 31, an deren Auslaufende eine oder mehrere Bürstenvorrichtungen 90 angeordnet ist.

Vorzugsweise werden bei dem erfindungsgemäßen System wenigstens zwei Paar parallel und mit Abstand angeordneter Förderer verwendet, wie aus Fig, 8 hervorgeht, wo die Förderer mit 31 und 31', 32 und 32', 33 und 33' bezeichnet sind und im Transportdurchgang 30 hintereinander angeordnet sind. Die Bürstenvorrichtung 90 befindet sich vorzugsweise zwischen dem ersten und zweiten Paar der parallel angeordneten Förderer. Wahlweise können weitere Bürstenvorrichtungen zwischen aufeinanderfolgenden Paaren der parallel und mit Abstand angeordneten Förderer angebracht sein. Während jeder einzelne Förderer in einem Paar parallel und mit Abstand angeordneter Förderer wie etwa 31 und 31', 32 und 32' oder 33 und 33' die gleiche Länge haben kann, gemessen in Bewegungsrichtung der faserigen Bahn 40, ist die Länge eines jeden Förderers vorzugsweise unterschiedlich. Dies ermöglicht eine versetzte Anordnung einer jeden Bürstenvorrichtung 90, wie aus Fig. 8 hervorgeht. Bei einer derartigen Anordnung stützt der Gurt des

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Förderers die gegenüberliegende Seite der vorwärts bewegten, gewellten faserigen Bahn ab, während eine Bürstenvorrichtung 90 auf eine Kuppe 21 auf der einen Seite der gewellten Faserstruktur eine Kraft ausübt.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung können unterschiedliche Bauarten von Bürstenvorrichtungen verwendet werden. Beispiele für solche Bürstenvorrichtungen sind in Fig. 9A bis 9D erläutert. Die Auswahl einer speziellen Bauart einer Bürstenvorrichtung und die Anordnung hinsichtlich der Kuppen 23 der Wellungen der faserigen Bahn 40 basiert letztlich wenigstens teilsweise auf Kenngrößen wie etwa dem Material, aus dem die faserige Bahn hergestellt ist, der Länge der Fasern, der Dichte der faserigen Bahn, dem gegenseitigen Abstand der Wellungen etc.. Ein Beispiel für die Bürstenbauarten, die in den Bürstenvorrichtungen 90 verwendet werden können, sind rotierende Bürsten 91 der in Fig. 9A dargestellten Art, wobei radial ausgerichtete Borsten um eine Drehachse rotieren.

Eine alternative Ausführungsform ist in der Laufbandbürste 92 gemäß Fig. 9B dargestellt. In der Laufbandbürste 92 ist ein umlaufender Gurt mit nach außen vorstehenden Borsten versehen. Der Fördergurt ist gehalten bzw. verläuft zwischen einem rotierenden Antriebsrad oder Antriebsrolle und einem angetriebenen Rad bzw. einer Rolle. Obwohl die rotierende Bürste 91 oder die Laufbandbürste 92 so angeordnet sein kann, daß sie in Bewegungsrichtung der gewellten faserigen Bahn 40 dreht, ist es im allgemeinen bevorzugt so, daß die Drehung in entgegengesetzter Richtung zur Bewegungsrichtung der gewellten faserigen Bahn 40 verläuft,

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wie mit den in Fig. 9A und 9B dargestellten Pfeilen angegeben ist.

Weitere beispielhafte Bauarten von Bürsten, die zur Verwendung im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindun geeignet sind, beinhalten die feststehende Bürste 93, die in Fig. 9C dargestellt ist, sowie die in Fig. 9D erläuterte "Luftbürste" 94. Die letztgenannte Bauart der Bürstenvorrichtung weist eine oder eine Mehrzahl von Düsen auf, die auf die Oberfläche der Kuppen 23 der Wellungen gerichtet sind. Ebenso wie die rotierenden Bürsten sind die Düsen der Luftbürste 94 vorzugweise entgegen der Bewegungsrichtung der faserigen Bahn 40 ausgerichtet. Luft wird unter einem geeigneten Druck durch die Düsen geleitet, so daß die Enden der Fasern 45 von der Oberfläche der faserigen Bahm 40 ab- bzw. angehoben werden, so daß eine ähnliche Wirkung erzielt wird, wie dies bei den Burstenvorrichtungen 91 bis 93 der Fall ist. Der einzige Unterschied zwischen der Luftbürste 94 und den Bürstenvorrichtungen 91 bis 93 besteht zusätzlich dazu, daß die Luftbürste zwischen benachbarten Förderern wie etwa 31 und 32 angeordnet ist, darin, daß die Luftbürste in dem Falle, daß ein Förderer vorhanden ist, der die Form eines durchbrochenen Gitters bzw. Geflechts aufweist, innerhalb des Bereichs angeordnet sein kann, der durch die endlose Schleife des Fördergurts festgelegt ist. In einem solchen Fall geht die Luft durch die Düse(n) der Luftbürste 94 hindurch und kommt mit den Fasern 95 in Kontakt, nachdem sie durch das offene Gitter des Fördergurts hindurchgegangen ist.

Aus den Darstellungen in Fig. 9A bis 9D, die die unter-

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schiedlichen Bürstenvorrichtungen in einer Ausführungsform des Herstellungsvorgangs der vorliegenden Erfindung zeigen, und aus Fig. 10 und 11, die die erfindungsgemäßen, gewellten faserigen Bahnen mit brückenartig anliegenden Fasern darstellen, geht hervor, daß Teile der Fasern 45 von den Kuppen 23 oder von einem Gebiet der gewellten faserigen Bahn 40 benachbart zu den Kuppen zu benachbart liegenden Kuppen 23 verlaufen, wobei sie die Zwischenräume 22 zwischen benachbarten Wellungen brückenartig abdecken.

Der Vorgang des Bürstens legt Endabschnitte von Fasern 45 aus der faserigen Bahn frei und bringt die freien Endabschnitte der Fasern in eine den benachbarten Kuppen der gewählten Bahn zugekehrte Stellung, Während jeweils ein Endabschnitt der Fasern freigelegt wird, um den Zwischenraum 22 zwischen den Wellungen 21 brückenartig abzudecken, verbleiben die übrigen Abschnitte der Fasern 45 an der Oberseite der Kuppe 23 oder an dem hierzu benachbarten Bereich der faserigen Bahm 40 verankert. Sobald ein Harz auf die gefaltete faserige Bahn aufgebracht und ausgehärtet wird oder im Fall der thermisch gebundenen Bahn Wärme auf die gewählte faserige Bahn aufgebracht wird, damit sich die unterschiedlichen Fasern miteinander verbinden, dienen die überbrückenden Fasern 45 als äußere Bahn bzw. Bahnen, zwischen denen die gewellte faserige Bahn 40 sandwichartig gehalten ist. Es ist daher in vielen Fällen nicht nötig, zusätzliche quer angeordnete äußere Bahnen 1 auf die äußere Oberfläche der überbrückenden Fasern 45 aufzubringen, da diese Fasern nach dem Aushärten des Harzes oder in der thermisch gebundenen Ausführungsform nach dem Schmelzen und der anschließenden Verfestigung und Bin-

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dung der Fasern unter anderem zahlreiche Aufgaben der oben beschriebenen Ausführungsformen mit quer angeordneten äußeren Bahnen 1 lösen, ohne daß der zusätzliche Schritt ausgeführt werden muß, die quer angeordneten äußeren Bahnen aufzubringen, oder daß die entsprechende Komplexität einer eigenen Vorrichtung zum Aufbringen dieser Bahnen in Kauf genommen werden muß. Dennoch kann es in manchen Fällen vorteilhaft sein, nicht nur die brückenartig angeordneten Fasern auf der gewellten faserigen Bahn, sondern zusätzlich einen sandwichartigen Aufbau zwischen einem Paar quer angeordneter äußerer Bahnen 1 vorzusehen oder eine solche quer angeordnete äußere Bahn 1 lediglich auf einer Seite der brückenartigen Fasern 45 anzubringen.

Insgesamt weist die erfindungsgemäße Struktur einen hohen Grad an Luftdurchlässigkeit, Widerstand gegen Zusammendrücken und Bauschfähigkeit auf und eignet sich beispielsweise für Steppdecken, Kissen, Polstersessel, Polsterungen, Matratzen, Schlafsäcke, Winterbekleidung sowie als Filtermaterial.

Besonders vorteilhaft ist, daß die mit brückenartig gelegten Fasern versehenen, gewellten faserigen Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung eine glatte und gleichmäßige Oberfläche aufweisen, was daran liegt, daß die Zwischenräume zwischen benachbarten Falten der Struktur wenigstens teilweise ausgefüllt sind. Die mit brückenartigen Fasern versehenen Strukturen haben weiterhin eine verbesserte Festigkeit in Herstellungsrichtung im Vergleich mit herkömmlichen Strukturen, was aus der verbesserten Bindung von einander benachbarten Falten resultiert, während die

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Festigkeit und die strukturellen Eigenschaften in Bezug auf die senkrechten Abschnitte einer jeden Falte weiterhin vorhanden sind.

Bei mittels Harz gebundenden Strukturen ist es notwendig, daß das Harz lediglich auf die Oberflächenabschnitte der mit den brückenartigen Fasern versehenen, gefalteten Strukturen aufgebracht wird, um der gewellten Struktur einen zusätzlichen tragenden Halt bzw. Festigkeit zu verleihen. Dadurch daß das Harz auf diese Weise nur auf die Oberflächen aufgebracht wird, kann eine Struktur mit geringer Dichte hergestellt werden, die ein gutes Füllvermögen aufweist, sich auf ein kleines Volumen zusammendrücken läßt und im unbelasteten Zustand ihre große Fülligkeit wiedergewinnt, und die dazu außerordentlich weich ist. Ein solches Material ist für Produkte wie Schals, Schlafsäcke und Kleidungsstücke geeignet, wobei ein gutes Isolationsvermögen und ein angenehmer Griff vorhanden sind. Dies ist mit herkömmlichen gewellten Produkten zu vergleichen, die mit Harz getränkt werden müssen, um eine geeignete strukturelle Festigkeit zu erreichen. Solche mit Harz getränkte Produkte weisen eine große Dichte auf und können zur Herstellung von Matratzen verwendet werden, aber nicht für die Arten von Produkten mit geringen Dichten, für die eine Ausführungsform der mittels Harz gebundenen, mit brückenartigen Fasern ausgebildeten, gewellten Strukturen gemäß dieser Erfindung eingesetzt werden kann.

Bei den mit überbrückenden Fasern versehenen, thermisch gebundenen gewellten Faserstrukturen nach der vorliegenden Erfindung erhöhen die überbrückenden Fasern die Festigkeit

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in Herstellungsrichtung und dienen darüber hinaus als Rahmen, der die Wellungen an Ort und Stelle hält. Als Ergebnis hiervon brauchen bei dieser Struktur die Wellungen nicht in einer eng benachbarten Anordnung vorhanden sein, wie dies bei herkömmlichen gewellten Strukturen der Fall ist. Dies führt zu einem weicheren Material mit geringerer Dichte, das sich für Schlafsäcke und Kleidungsstücke eignet.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf gewellte bzw. gefaltete Faserfüllstrukturen, bei denen ein Dichtegradient über die Dicke der gewellten Bahn vorhanden ist. Solche Strukturen werden aus wenigstens einer faserigen Bahn hergestellt, die gefaltet wird, um eine Anzahl von Falten mit abwechselnden Kuppen und Sohlen herzustellen. Die Kuppen von wenigstens einzigen der Falten legen einer erste Oberfläche fest, und die Sohlen von wenigstens einigen der Falten legen eine zweite Oberfläche fest. Bei diesem Aspekt der vorliegenden Erfindung bestehen Dichtegradienten über die Dicke hinweg, die durch die beiden Oberflächen festgelegt wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 12 bis 25 werden nachfolgend unterschiedliche Ausführungsformen dieses Aspekts der Erfindung erläutert.

Fig. 12 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der ein oberer Bereich der gewellten Struktur benachbart zu den Spitzen oder Kuppen 123a, die die Oberseite der gewellten Faserfüllstruktur bilden, eine Zone niedriger Dichte 150a bildet. In ähnlicher Weise legen die Sohlen oder Mulden 125a eine Unterseite der gewellten Faserfüllstruktur gemäß der Erfindung fest, wobei die Sohlen 125a

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der Falten 140a ebenfalls eine Zone 150b mit niedriger Dichte bilden. Zwischen den Zonen niedriger Dichte benachbart zur Ober- und Unterseite der gewellten Struktur befindet sich eine Zone mit mittlerer Dichte 150c. Demgemäß befindet sich in der Ausführungsform nach Fig. 12 die Zone 150c mit mittlerer Dichte entfernt von beiden Oberflächen der Struktur und ungefähr in der Mitte der Dicke oder des Querschnitts der gewellten struktur zwischen den beiden Zonen 150a und 150b mit niedriger Dichte. Die in der Zeichnung dargestellte Verteilung der unterschiedlichen Dichten bedeutet unterschiedliche Härte- bzw. Weichheitsgrade und Abstützungsvermögen. Der Grad an Weichheit einer bestimmten gewellten Struktur oder eines Abschnitts davon verändert sich umgekehrt mit der Dichte, während der Härtegrad oder das Abstützungsvermögen sich direkt mit der Dichte der Struktur oder der Zone der Struktur verändert. Mit anderen Worten ist das Gefühl von Weichheit um so größer, je niedriger die Dichte der Struktur ist, und umgekehrt. Entsprechend ist das Gefühl der Härte bzw. des Abstützungsvermögens umso größer, je größer die Dichte eines Mediums oder einer Zone davon ist.

In der in Fig. 12 dargestellten Ausführungsform sind Falten 140a vorhanden, die sich zwischen der Ober- und Unterseite erstrecken, welche durch die Kuppen 123a und Sohlen 125a festgelegt werden, sowie Falten 140b mit Kuppen 123b und Sohlen 125b. Man erkennt, daß sich diese Kuppen 123b und Sohlen 125b nicht bis zu den Außenseiten der Faserfüllstruktur erstrecken. Man erkennt ebenfalls, daß jede der Falten aus zwei Zweigen unterschiedlicher Länge gebildet wird, nämlich 1701 (lang) und 170s (kurz), deren In-

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nenseiten in Berührung miteinander stehen und deren Außenseiten jeweils wenigstens einen Abschnitt des Zweigs einer benachbarten Falte berühren. Wenigstens gedanklich kann jede durch die Zweige 1701 und 170s gebildete Falte als durch einen kürzeren Verbindungszweig, der mit 17Oj bezeichnet ist, verbunden angesehen werden, wobei dieser Zweig kürzer ist als 1701 und 170s, zwischen diesen beiden liegt und sie verbindet.

Die in Fig. 13 dargestellte Ausführungsform der Erfindung enthält eine einzelne Zone 150a mit niedriger Dichte benachbart zu einer Seite der gewellten Struktur. Der übrige Teil der gewellten Struktur, der sich von der Zone mit niedriger Dichte bis zur gegenüberliegenden Seite der Struktur erstreckt, ist eine zweite Zone 15Od mit hoher Dichte.

Fig. 14 erläutert eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der sich eine Zone 150a mit niedriger Dichte benachbart zu einer Seite der gewellten Struktur befindet, eine Zone 150c mit mittlerer Dichte benachbart der gegenüberliegenden Seite der gewellten Struktur und eine Zone 15Od hoher Dichte, die sich mit Abstand von beiden Seiten der Struktur zwischen den Zonen mit niedriger und mittlerer Dichte befindet.

Fig. 15 ist dahingehend ähnlich wie Fig. 13, daß sowohl eine Zone 150a mit niedriger Dichte als auch eine Zone 150b mit hoher Dichte vorhanden sind. Die Ausführungsform gemäß Fig. 15 weist allerdings im Gegensatz zu den Ausführungsformen der Fig. 12 bis 14, die im wesentlichen ebene

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Außenseiten haben, eine nicht ebene Außenseite benachbart zur Zone mit niedriger Dichte auf, die zur Außenseite benachbart der Zone mit hoher Dichte nicht parallel ist.

Fig. 16 zeigt eine Ausführungsform mit einer Zone 15Od hoher Dichte, die sich zwischen zwei Zonen 150a und 150b mit niedriger Dichte befindet, die an den gegenüberliegenden Seiten der gewellten Struktur angeordnet sind. Beide Außenseiten sind nicht eben und nicht parallel zueinander.

In jeder der Ausführungsformen nach Fig. 12 bis 16 wird eine einzelne faserige Bahn zur Herstellung der Strukturen verwendet. Die gewellten Strukturen nach der vorliegenden Erfindung, die Dichtegradienten oder Zonen veränderlicher Dichte zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Struktur aufweisen, können allerdings aus einer Mehrzahl von faserigen Matten oder Bahnen hergestellt sein. Beispiele für Ausführungsformen, die aus zwei getrennten faserigen Matten hergestellt sind, zeigen die Fig. 17 und 18. Demgemäß wird eine erste faserige Bahn 147 so gewellt, daß deren Falten die Falten einer zweiten faserigen Bahn 146 erfassen oder einschließen. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von zwei faserigen Bahnen können so aufgebaut sein, daß unterschiedliche Kombinationen von Zonen mit niedriger Dichte, mittlerer Dichte und hoher Dichte vorhanden sind. Die Ausführungsform nach Fig. 17 ist beispielhaft für eine solche Kombination, die ähnlich wie die nach Fig. 12 ist, da sie eine Zone 150c mit mittlerer Dichte aufweist, die mit Abstand von den beiden Außenflächen der Struktur angeordnet ist und zwischen den Zonen 150a und 150b mit niedriger Dichte liegt. In ähnli-

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eher Weise ist die Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 18 erläutert ist und zwei unterschiedliche faserige Bahnen aufweist, die einander in einer gefalteten Struktur erfassen bzw. miteinander verschränkt sind, ähnlich wie die Ausführungsform nach Fig. 13 mit einer einzelnen Bahn, ebenfalls mit einer Zone 150a mit niedriger Dichte und einer Zone 15Od mit hoher Dichte versehen, die mit Abstand von beiden Außenseiten der Struktur angeordnet sind.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung von zwei getrennten faserigen Bahnen beschränkt. Wie Fig. 19, 20 und 21 zeigen, sind drei getrennte faserige Bahnen 146, 147 und 148 unter Ausbildung einer gewellten faserigen Struktur in Wellungen zusammengefügt, wobei Zonen unterschiedlicher Dichte zwischen den Außenseiten der gewellten Struktur vorhanden sind. Ähnlich wie bei den Ausführungsformen nach Fig. 17 und 18 können sich die unterschiedlichen faserigen Bahnen ineinander verschränken bzw. ineinander eingreifen. Bei den dargestellten Ausführungsformen ist eine zwischenliegende faserige Bahn 146 sandwichartig zwischen den äußeren faserigen Bahnen 147 und 148 angeordnet und greift in diese ein. Fig. 19 bis 21 erläutern weiterhin, daß die Zonen mit niedriger, mittlerer und hoher Dichte über die Dicke der gewellten Struktur verschiedenartig angeordnet werden können, um sich für eine spezielle Anwendung zu eignen. Im allgemeinen wird wenigstens eine Zone mit niedriger Dichte benachbart zu einer Außenseite der Struktur angeordnet.

Die gewellten Faserfüllstrukturen nach der vorliegenden Erfindung können mit Oberflächen bzw. Außenseiten versehen

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sein, die eben sind und die parallel zueinander sein können, oder solchen, die von einer ebenen Anordnung abweichen. Dies ist in Fig. 12 bis 14, 17 und 18 anhand von Strukturen erläutert, die ebene Außenseiten aufweisen. Bei den Ausführungsformen nach Fig. 15 und 16 weicht indessen wenigstens eine Oberfläche bzw. Außenseite von einer ebenen Anordnung ab. Die Gesamtform der Oberflächen der gewellten Struktur kann dadurch vorgegeben werden, daß die Hin- und Herbewegung der Antriebseinrichtung eingestellt wird. Wenn jeder einzelne Hub der Hin- und Herbewegung identisch ist, hat die Gesamtform der Struktur parallele, ebene Außenseiten. Wenn dagegegen der Hub bzw. die Länge der Hin- und Herbewegung so eingestellt wird, daß sie zu- oder abnimmt, bekommt die Oberfläche eine Überhöhung oder Vertiefung statt eines ebenen Verlaufs.

Der vorgenannte Aspekt der vorliegenden Erfindung, d.h. diejenigen gewellten Strukturen, die durch die in den Fig. 12 bis 21 dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert sind, können mittels Vorrichtungen hergestellt werden, wie sie in Fig. 8 und 27 bis 31 dargestellt sind. Die einfachsten Bauarten solcher Vorrichtungen, die zur Herstellung gewellter Strukturen verwendet werden, wie sie in Fig. 1 bis 16 dargestellt sind, zeigen Fig. 8 und 27. Hierbei wird ein einzelnes Paar paralleler, beabstandeter Fördergurte oder -rollen 20 verwendet, wie oben beschrieben. Die faserige Bahn 40 wird den Fördergurten oder -rollen 20 zugeführt, die dann mittels einer nicht dargestellten Antriebs- oder Schwenkvorrichtung in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt bzw. geschwenkt werden. Dies veranlaßt die faserige Bahn 40 dazu, beim Verlassen der

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schwenkenden Fördereinrichtung 20 eine gewellte Struktur auszubilden, wenn die Bahn in die Formgebungskaitimer bzw. den Transportdurchgang 30 eintritt. Im Transportdurchgang 30 können Bürstenvorrichtungen 91 bis 93 (wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 8 erläutert) angeordnet sein, um über die Kuppen 23 der Wellungen 21 zu bürsten und so die Fasern 45 an oder benachbart zu den Kuppen 23 der Wellungen zu veranlassen, gelockert zu werden bzw. teilweise aus der faserigen Bahn 40 herausgezogen zu werden, wobei sie sich quer zu den Zwischenräumen orientieren, die sich zwischen den Kuppen 23 der Wellungen befinden und somit die Fasern 45 von benachbarten Kuppen 23 der faserigen Bahn berühren und möglicherweise damit verschlungen werden.

Durch entsprechendes Vorprogrammieren einer nicht dargestellten Steuervorrichtung, die bewirkt, daß die Hin- und Herbewegung in einem vorbestimmten Muster erfolgt, kann jegliche gewünschte Dichteverteilung erhalten werden. Das tatsächliche Schwenken bzw. die Bewegung der schwenkenden Fördereinrichtung 20 wird durch eine Antriebseinrichtung ausgeführt, wie sie in Fig. 28 bis 31 mit Bezugszeichen 180 bezeichnet ist und die Form einer Steuerkurve oder eines Servomotors haben kann. Die Antriebsvorrichtung und das Programm, das dieser zugeordnet ist (wie beispielsweise die Form der Steuerkurve bzw. des Steuernockens) sowie die Geschwindigkeit, mit der der Antriebsnocken betätigt wird, bestimmt die Position der Falten und daher auch die Dichteverteilung zwischen den einander gegenüberliegenden Oberflächen der gewellten Struktur, die durch die Kuppen bzw. Spitzen und Sohlen bzw. Unterseiten von wenigstens einem Teil der Falten festgelegt werden.

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Das Programm, über das die Antriebsvorrichtung oder die die Hin- und Herbewegung ausführende Vorrichtung betrieben wird, bestimmt den Grad an Überlappung je Längeneinheit der zugeführten faserigen Bahn. Je größer die Hin- und Herbewegung der Fördereinrichtung innerhalb eines bestimmten Bereichs der Dicke der gewellten Struktur in einer bestimmten Periode bzw. einem Zyklus ist, um so größer ist der Grad an Überlappung, der dadurch erhalten wird. Im Ergebnis ist es so, daß die Dichte einer bestimmten Zone in der gewellten struktur um so größer ist, je größer die auftretende Überlappung innerhalb dieser bestimmten Zone ist. Die in Fig. 12 gezeigte Ausführungsform hat beispielsweise eine Zone niedriger Dichte, die den Abschnitten der gewellten Struktur benachbart zu den einander gegenüberstehenden Außenseiten der Struktur zugeordnet sind, wobei dazwischen eine Zone mittlerer Dichte angeordnet ist. Dies wird dadurch erreicht, daß die Antriebsvorrichtung so programmiert wird, daß die Anzahl der Hin- und Herbewegungen in der Mitte ihres Bewegungsbereichs erhöht wird. Im Gegensatz dazu erfordert die in Fig. 14 dargestellte Ausführungsform die größte Anzahl von Hin- und Herbewegungen, was demnach auch die größte Dichte zur Folge hat, in der Nähe der Mitte des Bewegungsbereichs der Antriebsvorrichtung, wobei die·geringere Anzahl an Hin- und Herbewegungen an einem Ende des Bereichs der Vorrichtung auftritt, was demnach auch der Zone mit niedriger Dichte entspricht.

In den in Fig. 17 bis 21 erläuterten Ausführungsformen kann die Dichteverteilung der Struktur nicht nur durch eine geeignete Wahl des Grads an Überlappung der Falten

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vorbestimmt werden, sondern kann weiterhin dadurch gesteuert werden, daß unterschiedliche Arten von Fasern und bestimmte Durchmesser oder Gewichte von Fasern gewählt werden. Bei vielen Anwendungen kann es nämlich vorteilhaft sein, mehr als eine faserige Bahn zur Herstellung der gewellten Struktur gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwenden, wobei sich die physikalischen Eigenschaften der Fasern und/oder der Bahnen, wie beispielsweise der Faserdurchmesser oder die Faserdichte, voneinander unterscheiden. Andere Eigenschaften der gewellten Struktur können ebenfalls variiert werden, damit sich das Produkt für eine bestimmte Anwendung eignet, indem eine Mehrzahl von faserigen Bahnen eingesetzt wird.

Die Anzahl der faserigen Bahnen, die bei den gewellten Strukturen nach der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, wird durch die Anzahl der verwendeten Fördervorrichtungen festgelegt. In Fig. 28 und 29 sind Anlagen erläutert, bei denen zwei Fördereinrichtungen 12Oa und 120b vorgesehen sind. Die in Fig. 29 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 28 gezeigten darin, daß sie eine Bürstenvorrichtung 90 beinhaltet, die der weiter oben beschriebenen und in Fig. 8 dargestellten entspricht. Dadurch daß zwei faserige Bahnen, nämlich die faserige Bahn A, 148, sowie die faserige Bahn B, 149, verwendet werden, kann der Dichteverlauf in Querschnitt bzw. die Dichtegradienten zwischen den Außenseiten der gewellten Faserfüllstruktur nach der vorliegenden Erfindung auf zwei Weisen verändert werden. Zunächst einmal können die Strukturen durch Abändern des Wellungsmusters, d.h. der Verteilung der Falten in der Struktur, verändert werden, um Zo-

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nen mit höherer oder niedrigerer Dichte zu erzeugen, wie dies bei den Ausführungsformen nach Fig. 12 bis 16 der Fall ist. Weiterhin können faserige Bahnen A und B, die sich in ihrer Dichte voneinander unterscheiden, verwendet werden und dadurch weitere Dichteunterschiede über die Dicke der gewellten Struktur hinweg erzielt werden.

Die in Fig. 28 und 29 erläuterten Vorrichtungen sind zwar ähnlich wie die nach Fig. 8 und 27, es werden aber anstelle einer einzelnen Fördereinrichtung zwei Fördereinrichtungen 12Oa, 120b verwendet, die jeweils einen Satz von Fördergurten bzw. -rollen beinhalten. Bei dieser Ausführungsform werden die faserigen Bahnen 148 und 149 jeweils den Fördereinrichtungen 120a und 120b zugeführt. Jede der beiden Fördereinrichtungen weist vorzugsweise einen Satz Rollen bzw. Fördergurte auf sowie Führungsplatten 147, um die faserige Bahn in Kontakt mit den Rollen und/oder Fördergurten zu halten, wodurch eine ununterbrochene und gleichmäßige Zuführung zur Formgebungskammer 130 gewährleistet wird, die in ihrem Aufbau ähnlich ist wie die oben beschriebene Formgebungskammer 30.

Zusätzlich zur Verwendung der beiden Fördereinrichtungen 120a und 120b unterscheiden sich die in Fig. 28 und 29 erläuterten Vorrichtungen von denen nach Fig. 8 und 27 dadurch, daß sie jeweils einzelne Antriebsvorrichtungen 180a und 180b aufweisen. Jede dieser Antriebsvorrichtungen weist eine Einrichtung bzw. ein Mittel zum Ausführen einer Hin- und Herbewegung auf, wie etwa eine Steuerkurve, einen Steuernocken oder einen Servomotor, der die Fördereinrichtung 120a und 120b getrennt voneinander antreibt. Diese

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Antriebsvorrichtungen können programmiert werden, um die relative Hin- und Herbewegung jeder einzelnen Antriebsvorrichtung zu steuern und dadurch Strukturen zu bilden, die ein beliebiges gewünschtes Wellungsmuster aufweisen können. Die Parameter, die verändert werden können, um die unterschiedlichen Dichten zu erzielen, sind (a) der Abstand zwischen den Antriebsvorrichtungen zum Zeitpunkt Null {der Zeitpunkt, in dem die Vorrichtung in Betrieb gesetzt wird) oder die relativen Positionen der Ablaufpunkte der Fördereinrichtungen 120a und 120b, und (b) die horizontale Bewegungsgeschwindigkeit der Fördereinrichtungen. Der Verlauf der Dichte über der Dicke der gewellten Struktur kann durch Einstellen dieser Parameter verändert werden. Somit kann die Länge bzw. Breite der Zone mittlerer Dichte dadurch gesteuert werden, daß der Abstand zwischen den Fördereinrichtungen 120a und 120b oder der Antriebsvorrichtungen 180a, 180b, die die Hin- und Herbewegung der Fördereinrichtungen bewirken, zum Zeitpunkt Null eingestellt wird. Die Länge bzw. Breite der Zone mit Abschnitten niedriger Dichte, die sich typischerweise benachbart zu einer Außenfläche der gewellten Struktur befindet, kann dadurch gesteuert werden, daß die horizontale Bewegungsgeschwindigkeit der Antriebsvorrichtungen 180a und 180b eingestellt wird. Um beispielsweise die gewellten Strukturen herzustellen, die in Fig. 17 erläutert sind, werden die Bewegungsgeschwindigkeiten der Antriebsvorrichtungen 180a und 180b so eingestellt, daß sie im wesentlichen miteinander übereinstimmen, so daß die Abmessungen der Zonen mit niedriger Dichte im wesentlichen miteinander übereinstimmen. Im Vergleich dazu kann die gewellte Faserfüllstruktur nach Fig. 18 dadurch erhalten werden, daß

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die Antriebsvorrichtung 180b so eingestellt wird, daß sie sich schneller bewegt als die Antriebsvorrichtung 180a. Durch solche Einstellungen kann erreicht werden, daß nur eine einzige Zone mit niedriger Dichte erzeugt wird.

In Fig. 18 ist eine gewellte Struktur dargestellt, die eine dünne Zone mit Material niedriger Dichte und eine dicke Zone mit Material hoher Dichte enthält. Um diese Dichteverteilung zu erhalten, veranlaßt die Antriebsvorrichtung 180a die Fördereinrichtung 120a zu einer schnelleren Hin- und Herbewegung als dies bei der Antriebsvorrichtung 180b für die Fördereinrichtung 120b der Fall ist. Als Ergebnis erreicht die Fördereinrichtung 120a das eine Ende ihres Bewegungsbereichs, bevor die Fördereinrichtung 120b, angetrieben durch die Antriebsvorrichtungen 180b, ihrerseits das Ende ihres Bewegungsbereichs erreicht. Dies führt dazu, daß aus der faserigen Bahn A, 148, eine Zone mit niedriger Dichte gebildet wird, ohne daß sich in diesem Bereich des Materials ein Teil der faserigen Bahn B, 149, befindet. Wenn sich die Fördereinrichtung 120a in der entgegengesetzten Richtung bewegt, erreicht sie den gegenüberliegenden Bewegungsanschlag bzw. das Ende des Bereichs zum gleichen Zeitpunkt, in dem die Fördereinrichtung 120b den entsprechenden Anschlag erreicht. Dies führt zu einer Zone mit hoher Dichte, in der beide faserigen Bahnen 148 und 149 enthalten sind. In erster Näherung gilt, daß die Länge bzw. Dicke eines Bereichs mit einer bestimmten Dichte um so größer ist, je schneller eine Antriebsvorrichtung die ihr zugeordnete Fördereinrichtung bewegt. Die Abmessungen der Zonen mit unterschiedlicher Dichte werden daher auch teilweise durch die Wegstrecke bestimmt, über die

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eine jeweilige Antriebsvorrichtung die entsprechende Fördereinrichtung bewegt.

Die Anzahl der unterschiedlichen faserigen Bahnen, die miteinander kombiniert werden können, um die gewellten Strukturen gemäß der vorliegenden Erfindung auszubilden, ist lediglich dadurch begrenzt, wieviele Bahnen dem Transportdurchgang oder der Formgebungskammer 130 zugeführt werden können. In Fig. 19 bis 21 sind gewellte faserige Strukturen dargestellt, bei denen drei faserige Bahnen miteinander kombiniert sind und ineinander verschränkt sind bzw. einander umgreifen. Derartige gewellte Strukturen können mit Vorrichtungen hergestellt werden, wie sie beispielsweise in Fig. 30 und 31 erläutert sind, und die sich voneinander lediglich durch die zusätzliche Anordnung einer Bürstenvorrichtung 90 unterscheiden. Bei den in Fig. 30 und 31 gezeigten Vorrichtungen werden drei faserige Bahnen, nämlich die faserige Bahn A 148, die Bahn B 149 und die Bahn C 151 über drei getrennte Fördereinrichtungen 120a, 120b und 120c einer Formgebungskammer 130 zugeführt. Für die Antriebsvorrichtungen bzw. die die Hin- und Herbewegung der Fördereinrichtungen 120a, 120b und 120c bewirkenden Vorrichtungen gelten die gleichen Überlegungen, wie sie in Bezug auf die Programmierung der Bewegung der die Hin- und Herbewegung ausführenden Vorrichtungen 180a und 180 im Zusammenhang mit den in Fig. 28 und 29 erläuterten Ausführungsformen dargelegt sind. Demnach wird das Programm zur Festlegung der Dichtezonen in der gewellten Struktur für jede einzelne Antriebsvorrichtung im allgemeinen so eingerichtet, daß die relativen Positionen der Ablaufenden der Fördereinrichtugen 120a, 120b und 120c zum

BOEHMERT & BOEHME^T/

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Zeitpunkt Null, die Geschwindigkeit der jeweiligen Hin- und Herbewegungen sowie die Wegstrecke bzw. der Hub der Bewegung der Auslaßenden oder Zuführungsenden der Fördereinrichtungen festgelegt sind.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft gewellte Strukturen, wie sie in Fig. 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a und 25b erläutert sind. Diese Ausführungsformen haben dahingehend ein gemeinsames Merkmal, daß wenigstens einige der Kuppen der Falten und/oder der Sohlen der Falten benachbart zu einer Oberfläche der gewellten Faserfüllstruktur über die Kuppen und/oder über die Unterteile von benachbarten Falten überstehen und über einen Abschnitt der Falte, die der vorstehenden Kuppe oder der vorstehenden Sohle der Falte, mit der sich diese in Kontakt befindet, benachbart ist, hinübergelegt sind oder diese überlappen. Somit ist, wie aus Fig. 22b hervorgeht, ein Kuppen- bzw. Kuppenabschnitt 123a einer Falte über einen anderen Spitzenabschnitt einer benachbarten Falte, in diesem Fall einer kürzeren, benachbarten Falte, aufgelegt bzw. überlappt diesen. In entsprechender Weise ist ein Abschnitt 125a eines unteren Bereichs einer Falte über einen anderen Bereich der Unterseite einer benachbarten Falte hinübergefaltet und steht mit diesem in Berührung. In jedem Falle ergeben die übereinandergelegten Kuppen- und Sohlenbereiche im kleinen gesehen bzw. bei vergrößerter Darstellung das Erscheinungsbild einer schuppen- oder dachziegelartigen Anordnung, wobei jeweils ein Bereich einer Falte einen Bereich einer benachbarten Falte überlappt, der seinerseits wiederum einen entsprechenden Bereich einer benachbarten Falte überlappt usw.. Hierbei

BOEHMERT & BOEHJNiBCT" "" ***««"

I I III

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wird bevorzugt, wenn diese Anordnung auch nicht unbedingt erforderlich ist, daß die überlappenden Kuppen- und/oder Sohlenabschnitte diejenigen sind, die sich auf abwechselnden Falten befinden, wobei sie durch zurückgezogene Falten voneinander getrennt sind, die an der ubereinandergelegten Anordnung nicht teilnehmen und sich sandwichartig zwischen zwei Falten befinden, die ihrerseits an der übereinander gelegten Anordnung teilnehmen.

Dieser Aspekt der Erfindung kann mit einer gewellten Struktur realisiert werden, die eine im wesentlichen konstante Dichte über ihre Dicke bis zu den Zonen an der Außenseite bzw. an den Außenseiten aufweist, an der bzw. an denen die vorstehenden Falten übereinander gefaltet sind. Alternativ können bei diesem Aspekt der Erfindung, ähnlich wie bei den weiter oben beschriebenen Strukturen, auch solche Strukturen vorhanden sein, bei denen die Dichte quer über die Struktur variiert, indem der Grad der Überlappung und/oder die Anzahl der verwendeten, unterschiedlichen Bahnen verändert wird. Demnach können diese Strukturen zusätzlich zu den ubereinandergelegten Falten unterschiedliche Kombinationen von Bereichen mit niedriger, mittlerer und hoher Dichte aufweisen, die zwischen den übereinander gefalteten Außenseiten des gefalteten Mediums angeordnet sind.

Die in Fig. 22a, 22b, 23a, 23b, 24a, 24b, 25a, 25b und 26 erläuterten Ausführungsformen ergeben einen hohen Grad an Weichheit in der Nähe der Außenseiten der gewellten Struktur mit einer steifen, in hohem Maße tragfähigen inneren Zone. Die Ausführungsformen gemäß diesem Aspekt der Erfin-

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dung ergeben auch eine erheblich verbesserte Gleichmäßigkeit bzw. Glattheit der Oberfläche der gewellten Struktur und verbessern die mechanische Festigkeit. Es treten zwar ähnliche Verbesserungen in der Glattheit der Oberfläche und Steigerung der Festigkeit in Herstellungsrichtung auf, wenn die Kuppen bzw. Spitzen einem Bürstvorgang unterworfen werden, aber die Ausführungsform gemäß diesem Aspekt, bei der vorstehende Falten über in der Nähe liegende Falten aufgefaltet werden, ergibt eine erheblich größere Verbesserung dieser Eigenschaften.

Um die übereinander gelegten oder aufgefalteten Kuppen- und Sohlenabschnitte der Falten bzw. den "Dachziegeleffekt" zu erzielen, wird die weiter oben erläutete Vorrichtung zusätzlich zu den ebenfalls oben diskutierten Parametern weiterhin so modifiziert, daß die Breite der Formgebungskammer 30 oder 130 so eingerichtet wird, daß sie schmaler ist als bei der Vorrichtung, die die einander nicht überlappenden Kuppen- und Sohlenabschnitte erzeugt. Dies ist in den in Fig. 32, 33 und 34 gezeigten Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, von denen jede wahlweise mit einer Bürstenvorrichtung versehen sein kann.

Um die vergrößerte Festigkeit zu veranschaulichen, die aus der Überlappung der Kuppen und/oder der Sohlen der Falten resultiert, wurden mehrere Muster in der nachstehend beschriebenen Weise hergestellt und getestet.

Dieses Beispiel bezieht sich auf die Ausführungsform eines vertikal gefalteten Mattenerzeugnisses (Wattierung), wie unmittelbar vorangehend beschrieben, wobei einige der ver-

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tikalen Falten so ausgebildet sind, daß sie sich über die obere und untere Außenseite der Matte hinauserstrecken, und wobei dann die Matte in und durch einen Durchlaß bzw. eine Formgebungskammer gezwängt wird, damit sich die vertikal überstehenden Falten auf die Oberfläche der Matte zurückfalten. Als Ergebnis wird eine Matte erhalten, deren Außenseiten sowohl im großen als auch im kleinen gesehen ein glattes, ebenes Erscheinungsbild aufweisen (im Gegensatz zu einer konturierten Fläche), und die einen erhöhten Modul in Lauf- bzw. Herstellungsrichtung (MD) sowie eine erhöhte Zugfestigkeit aufweisen.

Als Vergleichstest wurden einerseits gewellte Matten bzw. Wattierungen mit dem überlappenden bzw. zurückfaltenden Verfahren gemäß dieser Erfindung und andererseits mit dem weiter oben beschriebenen thermisch formenden Verfahren hergestellt, bei dem die gewellten Falten der Matten, die ähnliche Abmessungen aufweisen und nicht übereinander gefaltet sind, von außen sichtbar bleiben. Diese Matten wurden 1) unter Verwendung der gleichen Materialien, 2) in gleichen Gewichten und Abmessungen und 3) in vergleichbarer Qualität hergestellt.

Es wurde somit in beiden Fällen eine Standard- oder höher schmelzende Faser mit einer niedriger schmelzenden, thermisch bindenden Faser gemischt. Die letztgenannte Faser bestand aus einem Kern aus Polyethylenterephthalat und einer Hülle aus Copolyethylenterephthalat/Isophthalat mit einer Schmelztemperatur von 110⁰C. Der Anteil des Hüllenmaterials betrug bei den bei einer niedrigen Temperatur schmelzenden Bindungsfasern etwa 50 Gew.-%.

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Muster Nr. 1 und Nr. 2 wurden unter Verwendung von 80 % DACRON®-Polyester, Typ 808, 6,5 Denier hergestellt, was mit 20 % thermisch bindender Polymerfaser innig gemischt wurde, und ein zweiter Satz, entsprechend den Mustern Nr. 3 und Nr. 4, wurde unter Verwendung von 80 % DACRON®-Polyester, Typ 76, 15,0 Denier hergestellt, das ebenfalls mit 20 % der gleichen thermisch bindenden Polyesterfaser innig gemischt wurde. Die Muster hatten eine Dicke von etwa 2,0 Inch. Die Muster gemäß dieser Erfindung wurden unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 33 hergestellt, wobei die Vergleichsmuster mit der Vorrichtung nach Fig. hergestellt wurden.

Die Prüfversuche, die mit diesen Mustern durchgeführt wurden, beinhalteten den Modul in Maschinenrichtung, Zugfestigkeit und Bruchdehnung.

Es wurden streifenförmige Muster mit einer Breite von 1 Inch und einer Standardlänge von 8 Inch in Maschinenrichtung geschnitten. Die Muster wurden anschließend auf einer Zugfestigkeits-Prüfmaschine (Instron) mit gummiausgekleideten Klemmbacken einer Zugbelastung mit einer Dehnungsrate von 40 % je Minute unterworfen. Die Ergebnisse wurden in Spannungs/Dehnungskurven dargestellt.

Der Modul bei einer Dehnung bzw. Verlängerung von 10 % wird dadurch ermittelt, daß eine Tangente an die Spannungs /Dehnungs kurve an dem Punkt angelegt wird, der einer Dehnung von 10 % entspricht, d.h.

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Modul =

Belastung bei 10 % Dehnung

Dicke &khgr; Breite des Musters &khgr; 0,10 (Dehnung)

Die Zugfestigkeit ist die Belastung, die auf ein Muster an dem Punkt wirkt, an dem die Spannung der Spannungs/Dehnungskurve
ihr Maximum erreicht, dividiert durch die Breite des Musters zu Beginn des Tests.

Die Bruchdehnung (% Dehnung) ist die prozentuale Verlängerung eines Musters von Beginn des Tests bis zum Bruch bzw. Reißen, d.h.

% Dehnung = 100 &khgr; [(Länge beim Bruch) - (Länge zu Beginn)
]/(Länge zu Beginn)

Alle beschriebenen Tests wurden fünfmal für jedes Muster
ausgeführt. Die Ergebnisse sind nachstehend in Form einer Tabelle als Durchschnittswerte für alle Läufe aufgelistet:

TABELLE

Mus ter	Dicke (Inch)	Dichte &ogr; (lbs/fr)	Modul (MPa)	Zugfestig keit (N/cm)	% Dehnung
Nr. 1 Falten übereinander geleert	1,95	0,95	0,39	1,79	21,87
Nr. 2 gleich mäßige Falten	1,95	1,08	0,007	1,17	93,36
Nr. 3 Falten übereinander gelegt	2,11	1,5	0,054	2,77	22,01
Nr. 4 gleich mäßige Falten	1,92	1,5	0,013	1,48	46,38

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Die in der vorangehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

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S 4205 Bezuciszeichsnliste

A faserige Bahn

A' Parallelschichtung

B Fördergurt

E "

1 äußere Bahn

10 quer überlappende Maschine

15 Zugvorrichtung

20 schwenkbarer Förderer

21 Wellung

22 (innerer und äußerer) Zwischenraum

23 Kuppe (von 21)

30 Formgebungskammer

31, 31¹ Förderer

32, 32' Förderer

33, 33* Förderer

40 faserige Bahn

41 Berührungsstelle der Wellungen 42

45 brückenartig gelegte Fasern

50 Sprühvorrichtung

60 Ofen

70 Rolle

80 Sprühvorrichtung

90 Bürstenvorrichtung

91 rotierende Burstenvorrichtung

92 Laufbandbürste

93 feststehende Bürste

94 Luftbürste

95 gebürstete Fasern 120 Fördereinrichtung

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12Ob	Il	Kuppe	Il
120c	II	Il	Il
123a	Sohle	Zone mit niedriger Dichte
123b	Il	II
125a	Formgebungskammer	Zone mit mittlerer Dichte
125b	Falte	Zone mit hoher Dichte
130	Il	kurzer Zweig
140a	faserige Bahn	langer Zweig
140b	Il	Verbindungszweig
146	Il	Antriebsvorrichtung
147	Il
148	11
149
151
150a
150b
150c
15Od
170s
1701
17Oj
180
180a
180b

Claims

Shinih Enterprise Co., Ltd., 15 Fl., No. 369, Fushing N. Rd., Taipei, Taiwan, R.O.C. Gewellte Faserfüllstruktur Ansprüche

1. Gewellte Faserfüllstruktur mit wenigstens einer faserigen Bahn (40), die unter Bildung einer Anzahl von Falten (21, 14Oa) mit abwechselnden Kuppen (23, 123a) und Sohlen (125a) gefaltet ist, wobei

jede der Falten ein Paar Zweige aufweist, von denen jeder einer erste Zweigfläche und eine zweite Zweigfläche aufweist;

2527

die erste Zweigfläche eines Zweiges in engem Kontakt mit der ersten Zweigfläche des daran angrenzenden Zweiges der Falte ist und die zweite Zweigfläche dieses einen Zweigs in engem Kontakt mit der zweiten Zweigfläche eines daran angrenzenden Zweigs einer benachbarten Falte steht, im Bereich eines Abschnitts eines jeden Zweigs;

Bremen:

Hollerallcc 32, D-28209 Bremen P.O.B, 10 71 27, D-28071 Bremen

Telephon (04 21) 3 40 90 TctetBX (04 21) 3 49 17 Telex 244 958 bopat d

München:

' Franz-Joseph-Straße 0-80801 München

Telephon (0 89) 34 70 Telefax (0 89) 34 70 Telex 524 282 forbo d

Berlin-Brandenburg:

Helene-Lange-Straße D-14469 Potsdam Telephon (03 31)27 54 Telefax (03 31)2 75 43

Düsseldorf:

NeßlerstraSe 5
D-40593 Düsseldorf

Telephon (02 11) 71 89 83
Telefax (02 11)7 1827 50

Leipzig:

Philipp-Rosenthal-Straße 21 D-04103 Leipzig

Telephon (03 41) 9 60 29 77 Telefax (03 41)3103 25

Kiel:

Niemannsweg D-24105 Kiel

Telephon (04 31) 8 40 Telefax (04 31)8 40

Alicante:

Plaza Cairo Sotelo 1-2 ES-03001 Alicante (Spanien)

Telephon +34-6-598 0038 Telefax +34-6-598 0182

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wobei wenigstens einige Kuppen eine erste Strukturoberfläche und wenigstens einige Sohlen eine zweite Strukturoberfläche festlegen, wobei der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Strukturoberfläche die Dicke der Struktur festlegt;

die Falten der Struktur über die Dicke so angeordnet sind, daß sich die Dichte der Struktur zwischen der ersten und der zweiten Strukturoberfläche verändert.

2. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte (150a) benachbart zu wenigstens einer Strukturoberfläche am geringsten ist.

3. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte (15Od) in einem von einer Strukturoberfläche entfernt liegenden Bereich der Struktur am höchsten ist.

4. Gewellte Faserfüllstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte in der Nähe der Mitte der Struktur am höchsten (15Od) ist und benachbart zu wenigstens einer der genannten Strukturoberflächen am niedrigsten (150a, 150b) ist.

5. Gewellte Faserfüllstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Zweige von aneinanderstoßenden Falten ungleich ist.

6. Gewellte Faserfüllstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zwei-

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te Strukturoberfläche parallel zueinander sind.

7. Gewellte Faserfüllstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige faserige Bahn vorhanden ist.

8. Gewellte Faserfüllstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei faserige Bahnen (146, 147) vorhanden sind.

9. Gewellte Faserfüllstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß drei faserige Bahnen (146, 147, 148) vorhanden sind.

10. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Falten der einen faserigen Bahn die Falten der anderen faserigen Bahn erfassen.

11. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Falten einer ersten faserigen Bahn sandwichartig zwischen den Falten der anderen faserigen Bahnen liegen und diese erfassen.

12. Gewellte Faserfüllstruktur nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Falten gewölbt ausgebildet sind.

13. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Kuppenabschnitte und Sohlenabschnitte von wenigstens einigen der genannten Falten so gefaltet sind, daß sie wenigstens teilweise die benachbarten Kup-

BOEHMERT & BOEHMEET. ,'% ·*% · % ;,.

pen- und Sohlenabschnitte weiterer Falten überlappen, die sich in Kontakt mit diesen befinden.

14. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kuppenabschnitte und Sohlenabschnitte von wenigstens einigen der genannten Falten so gefaltet sind, daß sie wenigstens teilweise die benachbarten Kuppen- und Sohlenabschnitte weiterer Falten überlappen, die sich in Kontakt mit diesen befinden.

15. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Kuppenabschnitte und Sohlenabschnitte von wenigstens einigen der genannten Falten so gefaltet sind, daß sie wenigstens teilweise die benachbarten Kuppen- und Sohlenabschnitte weiterer Falten überlappen, die sich in Kontakt mit diesen befinden.

16. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Kuppenabschnitte und Sohlenabschnitte von wenigstens einigen der genannten Falten so gefaltet sind, daß sie wenigstens teilweise die benachbarten Kuppen- und Sohlenabschnitte weiterer Falten überlappen, die sich in Kontakt mit diesen befinden.

17. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Kuppenabschnitte und Sohlenabschnitte von wenigstens einigen der genannten Falten so gefaltet sind, daß sie wenigstens teilweise die benachbarten Kuppen- und Sohlenabschnitte weiterer Falten überlappen, die sich in Kontakt mit diesen befinden.

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18. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Kuppenabschnitte und Sohlenabschnitte von wenigstens einigen der genannten Falten so gefaltet sind, daß sie wenigstens teilweise die benachbarten Kuppen- und Sohlenabschnitte weiterer Falten überlappen, die sich in Kontakt mit diesen befinden.

19. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Kuppenabschnitte und Sohlenabschnitte von wenigstens einigen der genannten Falten so gefaltet sind, daß sie wenigstens teilweise die benachbarten Kuppen- und Sohlenabschnitte weiterer Falten überlappen, die sich in Kontakt mit diesen befinden.

20. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Kuppenabschnitte und Sohlenabschnitte von wenigstens einigen der genannten Falten so gefaltet sind, daß sie wenigstens teilweise die benachbarten Kuppen- und Sohlenabschnitte weiterer Falten überlappen, die sich in Kontakt mit diesen befinden.

21. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Kuppenabschnitte und Sohlenabschnitte von wenigstens einigen der genannten Falten so gefaltet sind, daß sie wenigstens teilweise die benachbarten Kuppen- und Sohlenabschnitte weiterer Falten überlappen, die sich in Kontakt mit diesen befinden.

22. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Fasern (45) von jeder der besagten, wenigstens einigen Kuppen und von jeder der besag-

BOEHMERT & BOEHNiEKF. **% &diams; **· ;***

ten, wenigstens einigen Sohlen sich zu benachbarten Kuppen und Sohlen erstrecken, wobei sie die Zwischenräume (22) zwischen den genannten, wenigstens einigen Kuppen und den genannten, wenigstens einigen Sohlen brückenartig überdecken und die erste und zweite Strukturoberfläche bilden.

23. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Faserfüllmaterial eine faserige Bahn aufweist, die unter Bildung einer Anzahl von Falten mit abwechselnden Kuppen und Sohlen gefaltet ist, wobei

wenigstens einige Kuppen eine erste Strukturoberfläche und wenigstens einige Sohlen eine zweite Strukturoberfläche festlegen, wobei der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Strukturoberfläche die Dicke der Struktur festlegt.

24. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Schicht aus faserigen Bahnen, die auf die erste und auf die zweite

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strukturelle Oberfläche aufgeklebt sind, so daß die erste und zweite Schicht der faserigen Bahnen in engem Kontakt mit den genannten Kuppen und Sohlen stehen.

25. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß über die Länge eines jeden Zweiges die erste Zweigfläche eines Zweiges von der ersten Zweigfläche eines benachbarten Zweiges derselben Falte entfernt liegt, und die zweite Zweigfläche des genannten Zweigs von der zweiten Zweigfläche eines benachbarten Zweigs einer benachbarten Falte entfernt liegt.

26. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 25, dadurch· gekennzeichnet, daß die gefaltete, faserige Bahn eine schuppenartige, gewellte Anordnung aufweist.

27. Gewellte Faserfüllstruktur nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die gefaltete faserige Bahn dreieckförmig gewellt ist.