DE3003081C2 - Mehrschichtiges, genadeltes, filzartiges Polstermaterial und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Mehrschichtiges, genadeltes, filzartiges Polstermaterial und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein mehrschichtiges, genadeltes, filzartiges Polstermaterial mit einem Grundkörper aus abwechselnden Trägerlagen und Faserlagen, wobei die Trägerlagen sich kreuzende Kettgarne und Schußgarne aufweisen, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen, genadelten, filzartigen Polstermaterials, bei welchem abwechselnde Trägerlagen und Faserlagen übereinanderliegend durch Nadeln zu einem Grundkörper miteinander verbunden werden, welcher einer abschließenden Wärmebehandlung unterworfen wird.
- Bei der Herstellung und Formgebung von Dekorplatten, Schichtholz- oder Sperrholzplatten mittels einer Heißpresse wird zwischen eine Heizplatte und eine Preß- oder Formplatte ein Polstermaterial eingelegt, um gegebenenfalls vorhandene Unebenheiten der Heizplatte auszugleichen, so daß auf die Oberfläche des warm zu verpressenden Erzeugnisses Druck und Wärme gleichmäßig aufgebracht werden.
- Für ein solches Polstermaterial wurden genadelte Filze verwendet, welche gegebenenfalls mit einem Gummi oder Harz imprägniert sind. Ein solcher herkömmlicher genadelter Filz besteht gewöhnlich aus einer einzigen Faserlage, welche gegebenenfalls mit einer Trägerplatte verbunden ist, und weist zumeist eine ungenügende Dichte und Elastizität auf. Die herkömmlichen genadelten Filze können ihre ursprüngliche Dicke kaum jemals beibehalten und verlieren ihre Form sowie schließlich auch ihre Elastizität unter dem Einfluß der beim Heißpressen angewendeten hohen Temperaturen und Drücke von beispielsweise 120 bis 250°C bzw. 5 bis 200 kp/cm2 . Wenn ein solcher herkömmlicher Filz mit einem Gummi oder Harz imprägniert ist, verliert er seine Elastizität noch schneller, da der Gummi oder das Harz eine noch geringere Wärmebeständigkeit haben als die Fasern selbst, so daß im Gebrauch eine schnelle Verhärtung eintritt.
- Ein Polstermaterial und ein Verfahren zur Herstellung eines Polstermaterials der eingangs genannten Gattung ist durch die US-PS 23 41 620 bekannt. Das bekannte Material ist für billige Bodenbeläge bzw. für billige Unterlagen für wertvolle Teppiche bestimmt, wobei das Material pflanzliche und/oder tierische Fasern aufweist, welche auf einer Vielzahl von Fasersträngen aus Jute aufgebracht sind. Jeder dieser Faserstränge liegt in einer gemeinsamen Ebene und erstreckt sich in einer Richtung quer über eine Seite des nächsten Satzes von Strängen, wobei die Lagen miteinander durch Nadeln verbunden sind. Die Herstellung des bekannten Materials erfolgt dadurch, daß zunächst eine Trägerlage gefertigt und diese sodann mit einer Faserschicht bedeckt wird. Die Faserschicht und die Trägerschicht werden zusammengenadelt, worauf das Erzeugnis mit weiteren Faserschichten versehen und weiteren Nadelungsvorgängen unterworfen wird. Bei dem bekannten Material kann die Anzahl von übereinander anzuordnenden Lagen nur verhältnismäßig gering sein und das Material eine nur geringe Dichte aufweisen. Wegen der pflanzlichen und/oder tierischen Herkunft der verwendeten Fasern sind die Wärmebeständigkeit und die Belastbarkeit durch mechanischen Angriff nur gering.
- Durch die US-PS 17 03 636 sind Bodenbeläge, insbesondere kleine Matten, bekannt, wobei Juteschichten und Faserschichten abwechselnd übereinander angeordnet und durch Nadeln miteinander verbunden werden. Hierbei ist die Schichtanzahl je Lage lediglich zwei, was bedeutet, daß die Dichte des Fertigerzeugnisses sehr gering ist.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, gattungsgemäße Polstermaterialien so auszubilden, daß sie wiederholten Beanspruchungen bei Formgebungsarbeiten, wie dem Herstellen von Dekorplatten, Schichtholz-, Sperrholzplatten u. dgl., gewachsen sind und die erforderlichen Eigenschaften hinsichtlich hoher Dichte, Kompressionsbeständigkeit, Wärmebeständigkeit und Glattheit jederzeit gewährleisten. Ferner ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen Polstermaterials der angegebenen Gattung aufzuzeigen, mit dem Polstermaterialien mit den für diese angestrebten Eigenschaften zuverlässig erhalten werden.
- Diese Aufgaben werden für das gattungsgemäße Polstermaterial und für das gattungsgemäße Verfahren mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. 6 angegebenen Maßnahmen gelöst, wobei bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des Polstermaterials bzw. des Verfahrens zu dessen Herstellung Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 5 bzw. 7 und 8 sind.
- Die Trägerlagen sind gebundene Flächenerzeugnisse, die dadurch hergestellt sind, daß abwechselnd Kettgarne und Schußgarne übereinandergelegt und diese Garne in ihren Kreuzungspunkten stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Das ist von besonderer Bedeutung, um die angestrebte glatte Oberfläche der Trägerlagen zu gewährleisten, da eine solche gleichmäßige Oberflächenbeschaffenheit erforderlich ist, um im fertigen Polstermaterial eine gleichmäßige Dicke zu gewährleisten. Das Polstermaterial bzw. dessen einzelne Lagen werden durch Nadelungsvorgänge zu einem einheitlichen Körper verfestigt, so daß sowohl eine hohe Dichte als auch ein hinreichender Grad an Elastizität erreicht werden.
- Angesichts des Umstandes, daß der Umfangsabschnitt einer Heißpresse im allgemeinen eine stärkere Preßkraft auf den zu verformenden Werkstoff überträgt als der mittlere Abschnitt, ist das Polstermaterial so aufgebaut, daß es in wenigstens einem Randbereich eine geringere Dichte aufweist als in den übrigen Bereichen.
- Geeignete Fasern sind im wesentlichen Kunstfasern mit hinreichender Wärmebeständigkeit, hinreichendem Polsterungsvermögen sowie langer Lebensdauer. In Fällen, in welchem eine besonders hohe Wärmebeständigkeit gefordert wird, sind aromatische Polyamidfasern und dgl. von Vorteil, weil diese einen hohen Schmelzpunkt und eine gute Verschleißfestigkeit aufweisen. Um die Dichte des Polstermaterials zu erhöhen, empfehlen sich wärmeschrumpfende Kunstfasern, da diese nach einer entsprechenden Wärmebehandlung eine gesteigerte Dichte aufweisen.
- Für das erfindungsgemäße Polstermaterial ist ein abwechselnder Schichtaufbau im Grundkörper und ein nicht abwechselnder Schichtaufbau (nämlich nur wenigstens eine Faserlage) auf den beiden Oberflächen des Grundkörpers typisch. Ein derartiges Material läßt auch nach einer sehr großen Anzahl von sich wiederholenden Preßvorgängen gleichmäßige Druckverteilungen erreichen.
- Durch das Verfahren gemäß der Erfindung kann der typische Schichtaufbau des Polstermaterials auf sehr einfache Weise erlangt werden. Ausgehend von einem aus einer Trägerlage und einer Faserlage durch Nadeln hergestellten Doppelschicht wird eine beliebige Vielzahl von abwechselnden Träger- und Faserschichten dadurch erreicht, daß das durch Nadeln hergestellte zusammenhängende Material jeweils unter Bahnen noch nicht genadelter Träger- und Faserlagen geführt und damit zusammengenadelt wird. So entstehen in Form eines endlosen Bandmaterials mehrschichtige Gebilde aus abwechselnden Faserlagen und Trägerlagen. Nach Erreichen der angestrebten Anzahl von abwechselnden Schichten wird auf das endlose Bandmaterial auf beiden Außenoberflächen wenigstens eine Faserschicht, jedoch keine weitere Trägerschicht aufgebracht. Nach Abschluß der bereits aus der US-PS 23 41 620 bekannten Wärmebehandlung wird das endlose Bandmaterial durch Aufschneiden zu Polstermaterial umgebildet, das sodann in Flächenabschnitte von gewünschter Größe zugeschnitten werden kann.
- Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt
- Fig. 1 eine Schrägansicht eines mehrschichtigen Polstermaterials in einer Ausführungsform gemäß der Erfindung,
- Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene Schrägansicht eines Polstermaterials mit einer gegenüber Fig. 1 größeren Anzahl von Schichten.
- Das in der Zeichnung dargestellte Polstermaterial weist jeweils mehrere Trägerlagen 1 und Faserlagen 2 auf, welche zur Bildung eines Grundkörpers zusammengenadelt und anschließend einer Wärmebehandlung unterworfen werden. Das Polstermaterial hat eine hohe Dichte und weist eine hohe Elastizität mit hervorragenden Polsterungseigenschaften auf.
- Die Trägerlagen 1 können ein Gewebe oder eine Wirkware sein. Bei den Trägerlagen 1 handelt es sich um eine stoffschlüssig gebundene Ware, welche in der Weise hergestellt wird, daß jeweils mehrere von Kettgarnen und Schußgarnen übereinandergelegt und an Kreuzungspunkten stoffschlüssig miteinander verbunden werden. Bei einer derartigen Trägerlage bilden die Kett- und Schußgarne keine Schlingen. Werden derartige Trägerlagen unmittelbar oder abwechselnd mit den Faserlagen 2 übereinandergelegt, so erhält das fertige Polstermaterial eine sehr hohe Dichte, große Steifigkeit, Widerstandsfähigkeit gegen Kompression, Formbeständigkeit und sehr gute Polsterungseigenschaften ohne eine nennenswerte Vergrößerung der Materialstärke.
- Die Trägerlagen 1 und Faserlagen 2 können aus Polyamid-, Polyester- und/oder Polyacrylfasern gebildet sein. Zur Erzielung einer hohen Hitzebeständigkeit sind die Lagen vorzugsweise aus einem aromatischen Polyamid, sie bestehen z. B. vollständig aus Polymethaphenylen-isophthalamid- oder Polyparaphenylen-tetraphthalamidfasern, denen gegebenenfalls Fasern aus einem fluorhaltigen Kunstharz, Glasfasern, Metallfasern und/oder Kohlenstoffasern zugesetzt sein können.
- Werden den Kunststoffasern der vorstehend genannten Art beispielsweise Metallfasern aus rostfreiem Stahl beigemischt, so verbessert sich die Wärmeleitfähigkeit des fertigen Polstermaterials. Die Beimischung von Metall und/oder Kohlenstoffasern verhindert außerdem eine statische Aufladung, wie sie sonst bei Heißpressen häufig auftritt. Zur Erzielung von besonders guten Polsterungseigenschaften verwendet man wärmeschrumpfbare Fasern, welche allein oder überwiegend aus einem der vorstehend genannten Kunststoffe sein können, wobei das Polstermaterial dann einer Wärmebehandlung mit der Schrumpftemperatur des jeweiligen Kunststoffs oder einer höheren Temperatur unterworfen wird, so daß man ein Material von hoher Dichte und Elastizität erhält.
- Der von der Heizplatte einer Heißpresse ausgeübte Druck ist gewöhnlich ungleichmäßig verteilt. In den Randbereichen, insbesondere den Endbereichen, ist der Druck gewöhnlich höher als im mittleren Bereich. Aus diesem Grund weist das Polstermaterial in den Endbereichen 3 eine geringere Dichte auf als in den übrigen Bereichen. Die Dichte an den Endbereichen ist vorzugsweise um etwa 5 bis 20% geringer als in den anderen Berichen. Dies ist mit dem mehrschichtigen Aufbau des erfindungsgemäßen Polstermaterials auf einfache Weise erzielbar, indem beispielsweise in den Endbereichen 3 jeweils eine kleinere Anzahl von Träger- und/oder Faserlagen 1 bzw. 2 übereinandergelegt wird. Andernfalls kann auch wenigstens eine Faserlage 2 in den Endbereichen eine verringerte Dicke aufweisen oder in geringerem Maße verdichtet sein. Ferner kann die Dicke wenigstens einer Faserlage 2 an den Endbereichen durch Beschneiden verringert sein.
- Zum Übereinanderlegen und Zusammennadeln mehrerer miteinander abwechselnder Träger- und Faserlagen 1 bzw. 2 können zunächst eine Faserlage und eine Trägerlage übereinandergelegt und in einem Nadelstuhl zusammengenadelt werden. Das dadurch entstehende Verbundmaterial wird in einer Schlaufe unter eine noch nicht zusammengenadelte Faser- und Trägerschicht geführt, worauf alle Schichten zusammengenadelt werden. Dieser Verfahrensschritt wird wiederholt, bis die gewünschte Materialstärke erreicht ist, d. h., bis der Grundkörper als endloses Bandmaterial mit der gewünschten Anzahl abwechselnder Träger- und Faserschichten vorliegt. Das Material wird vorzugsweise sehr eng und dicht genadelt, um die Fasern der Faserlagen unter sich sowie mit den Trägerlagen stark zusammenzuwirren und damit einen festen Grundkörper zu erzielen. Die Wärmebehandlung erfolgt dann bei einer Temperatur von etwa 200 bis 300°C unter Verwendung von Heißluft oder durch Heißpressen des dabei unter Zugspannung gehaltenen Materials, so daß die Fasern durch Wärmeeinwirkung verfestigt werden. Eine solche Wärmebehandlung bewirkt das Schrumpfen und Verfestigen der wärmeschrumpfbaren Fasern und dadurch die Stabilisierung der Abmessungen des Materials sowie seiner Polstereigenschaften. Das so behandelte Polstermaterial hat ein Ausgangsgewicht von etwa 250 bis 5000 g/cm2 bei einer effektiven Dichte von 0,25 bis 0,50 g/cm3 und weist eine hohe Elastizität auf.
- Das in der beschriebenen Weise hergestellte Polstermaterial stellt ein Verbundmaterial aus miteinander vernadelten Faser- und Trägerschichten dar. Es hat eine hohe Dichte und Elastizität und weist hervorragende Polsterungseigenschaften auf. Seine Abmessungen sind nur geringfügigen Änderungen unterworfen und seine Stärke bleibt unter den beim Heißpressen auftretenden Einflüssen von Druck und Hitze gleichmäßig erhalten. Das Material ist weitgehend hitzebeständig, so daß es lange Zeit kontinuierlich verwendbar ist. Dadurch verbessert sich die Wirtschaftlichkeit des Heißpressens sowie die Qualität der heißgepreßten Produkte. Die an der oberen und unteren Oberfläche aufgenadelten Faserlagen verringern die abträglichen Einflüsse der im Vergleich zu den Faserlagen weniger gleichmäßigen Trägerlagen.
- Nachstehend werden einige praktische Ausführungsbeispiele gegeben.
- Die Kett- und Schußgarne der Trägerlagen 1 sind jeweils aus zwei gesponnenen Garnen zusammengezwirnt. Die Garne sind aus einem unter der Bezeichnung CONEX von der Firma Teijin Ltd. hergestellten aromatischen Polyamidharz und haben die Garnzahl 20. Das Basisgewicht der Trägerlagen beträgt 100 g/m2. Die Faserlagen 2 sind aus CONEX-Fasern von 2 bis 5 Denier und haben ein Basisgewicht von 125 g/cm2. Eine fortlaufende Faserlage 2 wird mit einer fortlaufenden Trägerlage 1 zusammengeführt und -genadelt, so daß die Fasern der beiden Lagen zusammengwirrt werden.
- Die zusammengenadelten Lagen werden in einer Schlaufe zurückgeführt und erneut mit dem nachlaufenden Material zusammengenadelt. Auf die Außenseite des auf diese Weise erhaltenen endlosen Bandmaterials werden nacheinander fünf weitere Faserlagen aus dem gleichen Material aufgebracht und damit zusammengenadelt. Anschließend wird das endlose Bandmaterial mit der Innenseite nach außen gewendet, worauf weitere fünf Faserlagen auf die nunmehrige Außenseite aufgebracht und genadelt werden. Der fertiggestellte Körper hat ein Basisgewicht von 2200 g/m2 bei einer Dicke von 7,0 mm. Der Körper wird unter Zugspannung einer Wärmebehandlung mit einer Temperatur von 280°C unterworfen, worauf das endlose Bandmaterial aufgeschnitten wird. Das fertiggestellte flächige Polstermaterial hat eine Härte von 40° (gemäß Japanese Industrial Standard), eine Dicke von 7,0 mm und eine Dichte von 0,31 g/cm3. Das Polstermaterial wird während 40 min unter den beim Heißpressen herrschenden Bedingungen von 180°C mit einem Druck von 100 kp/cm2 gepreßt und anschließend während 20 min abgekühlt. Dabei verringert sich seine Dicke auf 53,5 % der ursprünglichen Dicke. Dieses Maß liegt um 10% höher als bei einem herkömmlichen Polstermaterial gleichen Basisgewichts mit einer einzigen Trägerlage.
- Bei Verwendung der gleichen Trägerlagen wie im Beispiel 1 werden für die Faserlagen wärmeschrumpfbare CONEX-Fasern verwendet. Ein unter Anwendung des gleichen Verfahrens wie im Beispiel 1 hergestellter Körper mit fünf Trägerlagen hat ein Basisgewicht von 2200 g/cm2 und eine Dicke von 7,0 mm. Der Körper wird unter Zugspannung einer Wärmebehandlung bei 280°C unterworfen. Das erhaltene fertige Polstermaterial hat eine Dicke von 5,2 mm, eine Dichte von 0,429 g/cm3 und eine Härte von 50°.
- Dieses Polstermaterial wird unter den gleichen Bedingungen erprobt wie im Beispiel 1. Nach dem Pressen behält es eine Dicke von ca. 66,0% der ursprünglichen Dicke bei. Dieses Maß liegt um 36% höher als bei dem in Beispiel 1 zum Vergleich herangezogenen bekannten Polstermaterial und um 24% höher als bei dem Material gemäß Beispiel 1.
- Als Trägerlagen wurde eine Ware aus stoffschlüssig miteinander verbundenen Kett- und Schußgarnen in Form von Polyester- Fasersträngen verwendet. Die Faserlagen sind aus Polyesterfasern. Unter Anwendung des in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens wird ein Körper mit sechs Trägerlagen hergestellt, welcher ein Basisgewicht von 4200 g/m2 und eine Dicke von 9,5 mm aufweist. Der Körper wird unter Zugspannung einer Wärmebehandlung bei 230°C unterworfen. Das fertiggestellte mehrschichtige, filzartige Polstermaterial hat eine Härte von 60°, eine Dicke von 9,5 mm und eine Dichte von 0,44 g/cm3. Es weist eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Kompression, große Steifigkeit, Maßhaltigkeit und hervorragende Polsterungseigenschaften auf.
- Unter Verwendung der gleichen Träger- und Faserlagen sowie Anwendung des gleichen Verfahrens wie im Beispiel 1 wurde ein Körper mit acht Trägerlagen hergestellt, welcher bei einem Basisgewicht von 4500 g/m2 eine Dicke von 10,0 mm aufweist. Die oberste Trägerlage wird in den beiden Endbereiche 3 um 50 mm eingekürzt (Fig. 2). Der auf die vorstehend beschriebene Weise hergestellte Körper wird unter Zugspannung einer Wärmebehandlung bei 280°C unterworfen. Damit erhält man ein mehrschichtiges, genadeltes, filzartiges Polstermaterial. In den beiden Endbereichen des Polstermaterials ist seine Dichte gegenüber derjenigen des mittleren Bereichs um ca. 8% verringert.
- Dieses Material wurde unter den beim Heißpressen herrschenden Bedingungen von 180°C und 150 kg/cm2 erprobt. Dabei trat selbst nach zweihundertmaliger Wiederholung des Preßvorgangs keine ungleichmäßige Druckverteilung auf, wie dies bei einem herkömmlichen Polstermaterial bereits nach vier bis zehn Preßvorgängen insbesondere an den Endbereichen der Heizplatte der Fall ist.
Claims (8)
1. Mehrschichtiges, genadeltes, filzartiges Polstermaterial mit einem Grundkörper aus abwechselnden Trägerlagen (1) und Faserlagen (2), wobei die Trägerlagen (1) sich kreuzende Kettgarne und Schußgarne aufweisen, dadurch gekennzeichnet,
daß auf der oberen und auf der unteren Oberfläche des Grundkörpers wenigstens eine mit dem Grundkörper durch Nadeln verbundene äußere Faserlage vorgesehen ist,
daß die Trägerlagengarne in ihren Kreuzungspunkten stoffschlüssig miteinander verbunden sind, und
daß das Polstermaterial in wenigstens einem Randbereich eine geringere Dichte aufweist als in den übrigen Bereichen.
daß auf der oberen und auf der unteren Oberfläche des Grundkörpers wenigstens eine mit dem Grundkörper durch Nadeln verbundene äußere Faserlage vorgesehen ist,
daß die Trägerlagengarne in ihren Kreuzungspunkten stoffschlüssig miteinander verbunden sind, und
daß das Polstermaterial in wenigstens einem Randbereich eine geringere Dichte aufweist als in den übrigen Bereichen.
2. Polstermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserlagen (2) wärmeschrumpfbare Fasern enthalten.
3. Polstermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerlagen (1) und Faserlagen (2) aus Polyamid-, Polyester- und/oder Polyacrylfasern bestehen.
4. Polstermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen (1, 2) Zusätze an Fasern aus einem fluorhaltigen Kunstharz, Glas, Metall und/oder Kohlenstoff aufweisen.
5. Polstermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichte des wenigstens einen Randbereichs 5 bis 20% geringer ist als die der übrigen Bereiche.
6. Verfahren zum Herstellen eines mehrschichtigen, genadelten, filzartigen Polstermaterials, bei welchem abwechselnde Trägerlagen und Faserlagen übereinanderliegend durch Nadeln zu einem Grundkörper miteinander verbunden werden, welcher einer abschließenden Wärmebehandlung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet,
- daß eine genadelte Träger- und Faserlage in einer Schlaufe unter eine noch nicht zusammengenadelte Träger- und Faserschicht geführt wird und alle Schichten zusammengenadelt werden und daß dieser Schritt wiederholt wird, bis der Grundkörper als endloses Bandmaterial mit der gewünschten Anzahl abwechselnder Träger- und Faserschichten vorliegt,
- daß wenigstens eine Faserlage auf die obere und auf die untere Oberfläche des Grundkörpers aufgebracht und damit zusammengenadelt wird,
- daß das entstandene endlose Bandmaterial nach der Wärmebehandlung zu Polstermaterial auf die gewünschte Größe zugeschnitten wird und
- daß in wenigstens einem Randbereich die Anzahl der Faserlagen und/oder Trägerlagen geringer ist als in den übrigen Bereichen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserlagen wärmeschrumpfbare Fasern enthalten und daß das Verbundmaterial einer Wärmebehandlung mit der Schrumpftemperatur der wärmeschrumpfenden Fasern oder einer höheren Temperatur unterworfen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen der Faserlage auf die untere Oberfläche des Grundkörpers das endlose Bandmaterial mit seiner Innenseite nach außen gewendet wird und daß auf die so entstandene Oberseite die Faserlage aufgebracht und mit den darunterliegenden Lagen zusammengenadelt wird.
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