Die Erfindung betrifft ein Fasern enthaltendes Material.
Fasern enthaltende Materialien werden z.B. als Füllgut für Decken oder Kissen, als Polstermaterial oder als Filter benutzt. Dabei handelt es sich in der Regel um Faservliese. Diese können durch einen Nadelvliesprozess verfestigt sein, wobei Vernadelungsnadeln einzelne Fasern zum Teil greifen und in dem Vlies ausrichten.
Solche Faservliese werden in der Regel dadurch hergestellt, dass Stapel-Fasern mittels einer Faserkrempel zu einer Bahn abgelegt werden. Dabei kann man zwar mittels verschiedenener nacheinander angeordneter Krempel Bahnen mit über die Dicke derselben verschiedenen Fasern anordnen, es ist auch möglich, auf einer Krempel verschiedene Fasern gleichzeitig abzulegen.
Das bahnförmige Produkt hat jedoch durch die Art der Herstellung eine gleichmässige Dicke, die höchstens dadurch variiert werden kann, dass teilflächig verschieden viele Bahnen übereinander gelegt werden. Das Produkt muss deshalb im wesentlichen als zweidimensional angesehen werden, wenngleich es eine bestimmte Dicke aufweist.
Ein bekanntes, Fasern enthaltendes Material kann somit nicht zu einem beliebigen dreidimensionalen Körper ausgebildet werden. Auch können verschiedene Fasern nicht beliebig dreidimensional gemischt angeordnet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemässes Material zu schaffen, in dem die Fasern in einer gewünschten Art und Weise dreidimensional angeordnet und verteilt sind und auch - solange dies gewünscht wird - bleiben und welches insbesondere als Füllmaterial bessere Eigenschaften aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 beschriebene Erfindung gelöst. Das Material besteht aus Faserkugeln, die selbst aus sphärisch verwickelten Fasern beste hen, wobei die einzelnen Faserkugeln miteinander verbunden sind. Die Faserkugeln werden somit im Gegensatz zu bekannten flächigen Faservliesen, die auch schon als Material für Decken, Kissen oder Polsterungen benutzt wurden, aus Fasern als individualisierte Faseraggregate einzeln hergestellt und dann z.B. in einer Fläche - ein- oder mehrlagig - oder zu einem beliebigen Raumgebilde z.B. in einer Form abgelegt und miteinander zu einem vorzugsweise einstückigen Flächen- oder Raumgebilde verbunden.
Solche Faserkugeln sind z.B. aus der EP-A 0 203 469 bekannt. Diese von dort bekannten Faserkugeln können z.B. als loses Füll- und Polstermaterial verwendet werden. Diese Faserkugeln bestehen aus spiralgekräuselten miteinander verwickelten Polyesterfasern mit einer Länge von etwa 10 bis 60 mm und weisen einen Durchmesser zwischen 1 und 15 mm auf. Die Faserkugeln besitzen eine Elastizität, durch die sich die Kugeln nach einem Zusammendrücken - auch über längere Zeit - wieder wesentlich (Erholungsgrad von 80%) erholen. Die Faserkugeln besitzen untereinander eine Kohäsion von weniger als 6 Newton, vorzugsweise 4,5 Newton oder weniger (gemäss einem dort beschriebenen Messverfahren).
Durch diese geringen Kohäsionswerte verschieben sich die Faserkugeln innerhalb einer Füllung sehr leicht, insbesondere, wenn diese Füllung für ein Kopfkissen oder eine Bettdecke benutzt wird. Liegt der Schläfer mit dem Kopf mittig auf einem mit solchen Faserkugeln gefüllten Kissen, drückt sich dieses Kissen im Auflagebereich sehr leicht durch. Wird eine mit solchen Faserkugeln gefüllte Bettdecke aufgeschüttelt, so verschieben sich die Faserkugeln - ähnlich wie auch Daunen - und sammeln sich in einer Ecke oder an einer Kante an. Um dies zumindest zum Teil zu verhindern, müssen die Faserkugeln in dem Kissen eine relativ hohe Dichte aufweisen, weshalb die Kissen selbst sehr schwer werden. Dadurch verliert das Kissen wiederum seine "Weichheit", was manche Menschen als unangenehm empfinden.
Eine Bettdecke muss entsprechend mit mehr Faserkugeln gefüllt oder - besser - abgesteppt werden.
Auch aus der EP-A 0 013 427 sind sphärische Faseraggregate bekannt, in denen Fasern zu Faserkugeln verwickelt sind. Diese Faserkugeln weisen einen Durchmesser von mindestens 3 mm auf. Die Kugeln können einen Durchmesser bis zu 50 mm aufweisen. Die dort verwendeten Fasern haben eine Länge von mindestens 15 mm, vorzugsweise zwischen 40 und 120 mm. Diese Faserkugeln weisen eine Dichte zwischen 0,01 und 0,1 g/cm<3> auf. Die Fasern dieser Faserkugeln können natürliche Fasern, z.B. Baumwoll- oder Wollfasern, Tierhaare oder dgl. oder Synthesefasern, z.B. Polyamid-, Polyester-, Polypropylenfasern oder dgl. oder ein Gemisch aus diesen sein. Insbesondere können diese Faserkugeln gekräuselte Fasern, z.B. gekräuselte Synthesefasern sein.
Solche Faserkugeln wurden bisher im wesentlichen für textile Flächengebilde, insbesondere für die Teppichherstellung, für Bekleidungsstoffe, Schlafdecken, Dekorationsstoffe oder textile Bezugsstoffe benutzt. Dabei werden die Faserkugeln als Flächengebilde untereinander und/oder mit einer Trägerschicht vernadelt. Dabei werden sie jedoch sehr stark zusammengepresst, so dass ein solches Flächengebilde sehr hart ist und sich z.B. nicht als Kopfkissen benutzen lässt. Als Füllmaterial sind diese Faserkugeln, wie sie in der EP-A 0 013 427 beschrieben sind, dann geeignet, wenn die einzelnen Faserkugeln mit einem Bindemittel gebunden sind, das dafür sorgt, dass sich die einzelnen Kugeln nicht auflösen.
Beide Arten von bekannten Faserkugeln lassen sich im Vergleich zu einem Faservlies nur sehr schwierig gleichmässig verteilen, wenn sie z.B. in eine Deckenhülle eingebracht werden sollen oder wenn sie als elastisches Polstermaterial mit gleicher Dicke über eine grössere Fläche verteilt werden sollen.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform sind die Faserkugeln erfindungsgemäss mittels verbindenden Fasern mit einander verbunden. Dies können Fasern der einzelnen Faserkugeln sein, die jeweils mit Fasern einer anderen Faserkugel verbunden sind. Diese Verbindung zwischen zwei Fasern kann durch Verkleben der beiden Fasern an Schnittpunkten erfolgen.
Bevorzugt sind diese verbindenden Fasern sogenannte Bindefasern. Diese Bindefasern können zusätzlich zu den Faserkugeln in dem Material vorliegen, gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen jedoch die einzelnen Faserkugeln selbst sowohl Bindefasern als auch andere Fasern auf. Es können jedoch auch alle Fasern der einzelnen Faserkugeln Bindefasern sein.
Diese Bindefasern sind bevorzugt schmelzende Fasern, die eine Anschmelztemperatur aufweisen, die kleiner ist, als die Anschmelztemperatur von anderen Fasern des Füllgutes. Diese Schmelzfasern können dann mittels Hitzezufuhr zum Anschmelzen gebracht werden, woraufhin diese mit anliegenden Fasern, seien es auch Schmelzfasern oder seien es andere Fasern, verkleben.
Die Bindefasern können auch thermoplastische Fasern, insbesondere wasserlösliche Fasern, z.B. Polyvinylalkoholfasern, sein, die durch Anlösen aktiviert werden und eine Verbindung mit anderen Fasern des Gesamt-Materials eingehen. Die Bindefasern können auch klebende Fasern sein.
Gemäss einer Ausführungsform sind die Bindefasern steifer und/oder gröber ausgebildet als die anderen Fasern. Die Bindefasern, insbesondere, wenn sie Bestandteil der Faserkugeln sind, liegen dann nicht parallel zu den anderen Fasern der Faserkugeln, sondern sie können sogar aus den Faserkugeln herausstacheln. Es ist insbesondere dann möglich, die Faserkugeln nur über die herausstehenden Faserenden der Bindefasern miteinander zu verbinden, wodurch das aus den Faserkugeln gebildete Flächengebilde sehr anschmiegsam und drapierfähig wird. Bei der Verwendung des Materials als Füllmaterial für Bettdecken passt sich dieses sehr gut der Körperform des darunter bedeckten Menschen an.
Sind die Bindefasern thermoplastische Fasern, insbesondere wasserlösliche Fasern, z.B. Polyvinylalkoholfasern, so können die Verbindungen z.B. nach dem Absteppen einer Bettdecke durch Waschen der fertigen Bettdecke wieder gelöst werden.
Sind dabei die Verbindungen zwischen Faserkugeln jeweils einer Ebene anders ausgebildet als die Verbindungen zwischen Faserkugeln zweier übereinanderliegender Ebenen, so kann z.B. die Verbindung zwischen den Ebenen gelöst werden, während die Verbindung zwischen den Faserkugeln einer Ebene bestehen bleibt. Der Benutzer hat es damit auch in der Hand, das Material dünner auszubilden, als es ihm im Ursprungszustand geliefert wurde. Analoges gilt auch für räumlich verschieden ausgebildete Verbindungen zwischen den einzelnen Faserkugeln eines Materials.
Dies wird z.B. dadurch möglich, dass die Faserkugeln eines Flächengebildes mit einer oder mehreren übereinanderliegenden Ebenen durch Bindefasern miteinander verbunden sind, die in den Faserkugeln selbst angeordnet sind, sei es, dass die Enden dieser Bindefasern aus den Faserkugeln herausstacheln, oder sei es, dass die Faserkugeln eine Hülle aus anschmelzbaren Bindefasern aufweisen.
Darüber kann nun ein ähnlich ausgebildetes Flächengebilde angeordnet sein, wobei zwischen beiden eine Lage aus einzelnen anschmelzbaren Bindefasern angeordnet ist, durch die beide Flächengebilde miteinander verbunden werden. Sind dann nur diese einzelnen Bindefasern z.B. wasserlöslich, so kann durch Waschen des Materials das eine Flächengebilde wieder von dem anderen getrennt werden, ohne dass sich die Flächengebilde als solche auflösen.
Die einzelnen Faserkugeln können aber auch überhaupt nur durch einzelne zusätzliche Bindefasern miteinander verbunden sein, die z.B. netzartig über und/oder unter eine Lage von Faserkugeln gelegt wurde und an dieser nach dem Anschmelzen ankleben.
Die Verbindungen zwischen den einzelnen Fasern verschiedener Faserkugeln können aber auch so locker ausge bildet werden, dass sich diese Verbindungen z.B. durch Klopfen einer Decke oder eines Kissens mit einem Klopfbesen lösen.
Es können auch Mischungen von Faserkugeln mit und ohne Binde-, d.h. schmelzenden, löslichen oder klebenden Fasern vorliegen, so dass bestimmte Faserkugeln nur passiv angebunden werden.
Durch das Verbinden der vorher einzeln hergestellten Faserkugeln ist das die Faserkugeln enthaltende Material roll-, bieg- und faltbar sowie stauch- und zusammenschiebbar. Ein solches Material kann auch ohne Umhüllung vielfältig gehandhabt werden. Insbesondere bietet sich eine solche Ausbildung für den Transport von Faserkugeln an. Auch kann innerhalb einer nicht abgesteppten Bettdecke das Material durch Zusammenrollen oder Umfalten eines Endes dicker ausgebildet werden, so dass z.B. im empfindlichen Fussbereich gewollt mehr Faserkugeln angeordnet sind, als in dem dem Kopf zugewandten Bereich. Dies kann vom Benutzer selbst vorgenommen werden. Wird dabei das eingerollte oder umgefaltete Ende noch festgeheftet, so bleibt dies auch nach dem Schütteln der Decke so. Mit Daunen oder den bekannten Faserkugeln ist dies vom Benutzer auf einfache Art und Weise nicht zu vollbringen.
Wie schon angedeutet kann das Material in einer Hülle angeordnet sein. Dies kann z.B. eine Stoffhülle sein, wie sie für Bettdecken oder Kissen benutzt wird. Durch das vorherige Erstellen der Einlage, nämlich des erfindungsgemässen Materials, kann dieses jede gewünschte Form und Dicke aufweisen und beibehalten. So kann eine solche Einlage am Fussende andere Fasern aufweisen und/oder dicker sein, als am Kopfende. Bisher hat man diese Dickenunterschiede durch Absteppen des Inlets erreicht, dabei jedoch Wärmebrücken im Bereich der Absteppungen erhalten. Mit dem erfindungsgemässen Material treten solche Nachteile nicht mehr auf. Eine solche Einlage kann auch mit der Innenseite der Hülle verbunden sein. Eine solche Verbindung kann mit tels der Verbindungsfasern der Faserkugeln erhalten werden.
Die Faserkugeln können auch auf einem Träger angeordnet und mit diesem verbunden sein. Bei dem Bodenbelag gemäss der obengenannten EP-A 0 013 427 werden die Faserkugeln durch den angewandten Vernadelungsvorgang sehr stark zusammengepresst. Dies ist bei einem erfindungsgemässen an einen Träger geklebten Material nicht mehr der Fall.
Eine solche Hülle bzw. der Träger kann aus einem Gewebe oder aus einer Perforationen aufweisenden, vorzugsweise aus einem Kunststoff bestehenden Folie bestehen. Eine solche Folie kann z.B. eine geschlitzte und zu einem Netz geschrumpfte Kunststoffolie sein, wie sie unter der Marke "XIRONET" von der Firma XIRO AG, CH-3185 Schmitten vertrieben wird. Ein solches Netz wird bei Hitzeeinwirkung klebrig, so dass die Faserkugeln an diesem Netz durch Hitzeeinwirkung verklebt werden können. Die Faserkugeln brauchen dann selbst nicht klebfähig oder anschmelzbar zu sein bzw. sie brauchen nicht angeschmolzen zu werden. Ein solches Netz kann auch unter Einwirkung von Druck aktiviert werden.
Gemäss einer Ausführungsform sind die der Hülle bzw. dem Träger benachbarten Faserkugeln nur mit dieser über Bindefasern verbunden.
Die Faserkugeln sind z.B. an der Hülle bzw. dem Träger angeklebt, angenäht, angenadelt oder angesteppt.
Durch die erfindungsgemässe Ausbildung kann das Material selbst eine Hülle bilden. In diese Hülle können lose Faserkugeln, Einzelfasern, Faservliese, vorzugsweise aber ein nichtfaserhaltiges Material gefüllt sein. Bei letzterem kann es sich um Daunen oder Federn oder auch um feste Partikel, wie Aktivkohlepartikel oder -pulver, Ionentauscher, Sand, Samenkörner, Dünger oder dgl. handeln.
Das erfindungsgemässe Material besteht mindestens aus einer Lage von Faserkugeln. Diese Faserkugeln müssen einander berühren, um miteinander verbunden zu werden. Diese Lage muss also relativ geschlossen sein.
Es können Faserkugeln unterschiedlichen Durchmessers, unterschiedlicher Farbe oder mit unterschiedlichen Fasern verwendet werden. Somit lässt sich eine grosse Gestaltungsvielfalt des gewünschten Materials erreichen. Eine so grosse Gestaltungsvielfalt ist mit den bekannten Faservliesen oder dgl. nicht erreichbar.
Die Faserkugeln des Materials können nun auch selbst mit einem insbesondere körnigen Material gefüllt sein. Es kann aber auch zwischen den Faserkugeln weiteres, insbesondere körniges Material angeordnet sein. Dabei kann es sich um die gleichen Materialien handeln, die oben schon im Rahmen des Füllens der durch die Faserkugeln gebildeten Hülle genannt wurden. Bei diesem Material kann es sich aber auch um in bzw. zwischen den Faserkugeln enthaltenes Material, wie Moor, Lehm, Kräuterpulver, Kaolin, Mandelkleie, Creme oder dgl. handeln.
Ein Verfahren zum Herstellen von Materialien aus Faserkugeln besteht darin, eine Ansammlung von nach den bekannten Verfahren aus sphärisch verwickelten Fasern und/oder Fäden hergestellte und bestehende Faserkugeln in einer gewünschten Form anzuordnen und diese Faserkugeln miteinander zu verbinden.
Vorteilhafterweise werden dabei die Faserkugeln mittels Verbindungsfasern, bei denen es sich bevorzugt um Bindefasern handelt, die nach dem Informbringen aktiviert werden, verbunden. Es können Bindefasern enthaltende Faserkugeln oder auch gesonderte, zwischen die Faserkugeln eingebrachte Bindefasern verwendet werden.
Als Bindefasern können Schmelzfasern verwendet werden, wobei die in der gewünschten Form angeordneten Faserkugeln einer erhöhten Temperatur, vorzugsweise mindestens der Schmelztemperatur der Bindefasern unterworfen werden.
Vor dem Anordnen der Kugeln zu einer gewünschten Form können weitere Materialien in die Faserkugeln eingebracht werden. Es ist aber auch möglich, während des Anordnens der Faserkugeln in einer gewünschten Form zwischen den Fa serkugeln noch weitere, insbesondere körnige Materialien anzuordnen. Darüber hinaus oder alternativ können nach den Aktivieren der Bindefasern noch weitere Materialien in den bzw. zwischen den Faserkugeln angeordnet werden.
Während z.B. mit Faservliesen nur dann bestimmte Flächenformen erreicht werden können, wenn nach der Vliesherstellung nicht gewünschte Vliesflächenabschnitte aus- oder abgeschnitten werden, können nun die Faserkugeln vor dem Aktivieren der Bindefasern in eine gewünschte Form gebracht werden. Gemäss dem neuen Verfahren lassen sich auch Fasern in jeder gewünschten Raumform herstellen. So können Formen mit den Faserkugeln gefüllt werden, woraufhin die Bindefasern aktiviert und ein der Form entsprechendes Raumgebilde der Form entnommen werden kann.
Es lassen sich auch Filter herstellen, wobei entsprechend der Filterform z.B. eine Lage grosser Faserkugeln abgelegt werden, auf die als eigentlicher Filter kleinere Faserkugeln oder auch z.B. Aktivkohle als Filtermaterial gegeben wird, woraufhin diese zweite Schicht wiederum mit grösseren Faserkugeln abgedeckt wird. Dabei kann am Rand der eigentlichen Filterschicht ein Ring aus Faserkugeln gelegt werden, der ein seitliches Herausfallen der Aktivkohleteilchen oder dgl. verhindert. Solche Filter können jegliche Form annehmen, ohne dass dabei - wie bei solchen aus Faservliesen hergestellten Filtern - ein Verschnitt übrigbleibt.
Je nach Druck, der auf die Faserkugeln vor dem Aktivieren der Bindefasern gegeben wird, kann auch die Dichte und damit auch die Härte eines solchen Materials eingestellt werden.
Insbesondere können Faserkugeln verschiedener Farbe, Grösse, Härte, Dichte und/oder mit verschiedenen Fasern in einem solchen Material gemischt werden. Durch insbesondere zusätzliche Hitzeeinwirkung nur auf die Aussenbereiche des Materials kann eine Aussenschicht geschaffen werden, in der im wesentlichen alle Fasern innig miteinander verbun den sind, wodurch sich eine härtere und dichtere Schale des Materials ergibt, die gegebenenfalls bedruckt wird. Insbesondere hierbei reicht es auch aus, nur die im Bereich der Schale angeordneten Faserkugeln miteinander zu verbinden, da die im Kern befindlichen Faserkugeln durch die Schale gehalten werden.
Dadurch, dass bei dem Verfahren nicht einzelne Fasern, sondern Faserkugeln miteinander verbunden werden, enthält ein solches Material einen sehr grossen Luftanteil. Ein solches Material ist dadurch auch sehr elastisch. Die Elastizität kann noch dadurch erhöht werden, dass Faserkugeln verwendet werden, in denen die einzelnen Fasern der Faserkugel untereinander verbunden sind, so dass schon die verwendeten Faserkugeln eine höhere Elastizität aufweisen.