DE10102111A1 - Verfahren zur kostengünstigen Herstellung von räumlichen Bauteilen unterschiedlicher Dicke (Bauhöhe) oder Krümmung aus Fasern, Fäden oder Garnen mittels Abstandsgestricken oder Abstandsgewirken - Google Patents

Abstract

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein preiswertes Verfahren zur Herstellung von räumlichen Bauteilen mit wahlweise einheitlicher (s. Fig. 1) oder variabler Höhe (s. Fig. 2) und/oder Krümmung vorgestellt. Dieser Effekt wird durch den Einsatz von Abstandsgewirken oder -gestricken in Verbindung mit speziellen Garnen, die unter Wärmeeinwirkung schrumpfen, erreicht. DOLLAR A Durch das partielle oder vollständige Aufbringen von Bezugsmaterialien vor dem Schrumpfen kann erfindungsgemäß erreicht werden, daß auch Fertigprodukte, die eine komplizierte Form aufweisen, mit den entsprechenden Überzügen versehen werden können. Dies gelingt z. B. durch Beschichten oder Bekleben der ebenen Rohlinge. Nach dem Schrumpfen ist das Fertigprodukt ohne zusätzliche Arbeitsschritte mit dem Bezug verkleidet. DOLLAR A Wegen des Aufbaues aus einzelnen miteinander verschlungenen Fasern oder Fäden kann ein Bauteil der genannten Art mit den herkömmlichen Verfahren der Textilindustrie (schneiden, nähen) weiterverarbeitet oder verbunden werden.

Description

Bauteile, die als räumliche Gebilde mit Ober- und. Unterfläche und speziellen Abstandhal­ tern ausgeführt sind, sind z. B. in Form von Sandwich-Konstruktionen bekannt. Bei diesen handelt es sich üblicherweise um einen Kern aus gitterförmig angeordneten Stegen (im allgemeinen Waben aus Papier oder Metallfolien), der mit einer unteren und einer oberen Abdeckung (im allgemeinen Metallbleche oder -folien, Matten aus Glas- oder Kohlefaser) verklebt wird.

Zur Herstellung von Sandwich-Konstruktionen der genannten Art sind stets mehrere Ar­ beitsgänge erforderlich, sie sind also nur sehr kostenintensiv zu produzieren. Die Einstel­ lung ortsbezogen variierender Eigenschaften bei Ober- und Unterfläche ist zwar möglich, aber mit hohem Aufwand verbunden; bei dem Kern scheidet eine solche Maßnahme aus technischen und wirtschaftlichen Gründen aus. Der Kern ist als Einzelteil vor seiner festen Verbindung mit den Abdeckungen, bedingt durch den Aufbau aus dünnwandigen laben oder Gittern, sehr labil und bei Krafteinwirkungen, wie sie prinzipbedingt von einem Be­ arbeitungswerkzeug ausgehen, nicht formstabil. Er läßt sich daher auch mit herkömmli­ chen Verfahren nicht partiell bearbeiten, insbesonders nicht in der Bauhöhe verändern (Fräsen, Sägen, Schneiden, Schleifen o. ä.), ohne an den Kanten so beschädigt zu werden, daß er sich für die Weiterverarbeitung nicht mehr eignet.

Gleichermaßen ist es aufwendig, gekrümmte Bauteile auf der Basis von Sandwich-Kon­ struktionen herzustellen. Für derartige Produkte ist üblicherweise eine Schablone (Form) notwendig, um die Teile vor bzw. während der Verklebung in der gewünschten Position zu fixieren. Das Endprodukt nimmt dann diese Form an, in der es dann schließlich starr verharrt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diese Nachteile zu umgehen, und nach einem kostengünstigen Verfahren Bauteile herzustellen, bei denen die Distanz zwischen Ober- und Unterfläche durch Abstandhalter definiert und eingehalten wird. Dabei sollen die Ab­ stände zwischen Ober- und Unterfläche wahlweise auch Unterschiede aufweisen können, und diese sollen ortsbezogen entweder konstant sein oder variieren. Es soll auch ermöglichen, gekrümmte Strukturen herzustellen, die nach ihrer Fertigstellung nicht starr sind, sondern flexibel. Vor allem den Herstellkosten kommt eine besondere Bedeutung zu.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die Erzeugung und den Einsatz von Ab­ standsgewirken oder -gestricken. Abstaudsgestricke (s. Fig. 1) oder Abstandsgewirke (s. Fig. 1) bestehen aus den drei. Elementen Oberfläche (s. Ziff. 1), Unterfläche (s. Ziff. 2) und den fest eingebundenen Verbindungsfäden (s. Ziff. 3), die die beiden erstgenannten auf Abstand halten. Bei diesen ist die Herstellung von Bauteilen mit nicht einheitlicher Dicke (Bauhöhe) auch heute im Prinzip möglich. Je nach Erfordernis des Einsatzgebietes bzw. des Endproduktes kann ein entsprechender Abstand durch die Maschineneinstellung vorbestimmt werden. Allerdings ist dies in industriellem Maßstab aus maschinentechni­ schen. Gründen derzeit nicht möglich.

Diese Einschränkung wird erfindungsgemäß durch den Einsatz von speziellen Garnen für die den Abstand definierenden Fäden beseitigt. Zum Einsatz kommen erfindungsgemäß hierfür Garne, die unter Wärmeeinwirkung schrumpfen. Gekrümmte Bauteile werden da­ durch erzeugt, daß diese speziellen Garne in der Ober- und Unterfläche zum Einsatz kom­ men. Die so erzeugten Produkte verlassen die Strick- oder Wirkmaschine als Rohlinge in flachen (ebenen) Bahnen bzw. als Schlauch mit konstanten Abmessungen (Breite und Dicke, s, Fig. 1). Erst nach dem Aufbringen der für das Schrumpfen der speziellen Garne erforderlichen Temperatur tritt die gewünschte Formänderung ein: die Rohlinge verändern ihre Dicke (s. Fig. 2) oder wölben sich. Dadurch lassen sich Verpackungs- und Transport­ kosten sparen, da nur ein flacher, roll- oder faltbarer Rohling zu handhaben ist, obwohl das Endprodukt eine komplizierte Geometrie hat. Außerdem ist zur Erzeugung der endgül­ tigen Form aus dem Rohling keine aufwändige Bearbeitung erforderlich, es genügt ein Heizofen.

Bei den Verfahren zur Herstellung von Abstandsgewirken oder -gestricken ist es bekannt­ lich möglich, in einigen Bereichen Garne einzusetzen, die sich in ihren Eigenschaften vom übrigen verwendeten Material unterscheiden. Die hierfür ausgewählten Bereiche können groß- oder kleinformatig sein, sie können die Form von kontinuierlich verlaufenden Bah­ nen in Längs- oder Querrichtung haben oder durch Verwendung einer Jacquard-Einrich­ tung mustermäßig frei einteilbar sein. Diese Möglichkeit, verschiedene Materialien zu mi­ schen, macht sich die vorliegende Erfindung zu eigen.

Durch Verwendung von Schrumpfgarnen für die den Abstand definierenden Fäden in vor­ gegebenen kleinen Bereichen können, wegen der mittels Temperatureinwirkung erzielba­ ren Dicken- bzw. Bauhöhenreduzierung, z. B. Bauteile mit Vertiefungen (Rinnen oder Mulden) erzeugt werden. Durch den Einsatz in großen Bereichen entstehen aus den in der ursprünglichen Höhe verbleibenden Teilen. Erhöhungen (Wülste, Hügel oder Noppen) des Endproduktes. Insbesondere ist es ohne besonderen Aufwand möglich, hierdurch Rinnen oder Wülste zu erzeugen, die kontinuierlich über die gesamte Länge verlaufen oder die ab­ schnittsweise quer zur Längsrichtung des Produktes verlaufen.

Beim teilweisen oder vollständigen Einsatz von Schrumpfgarnen als Material der Ober- und/oder der Unterfläche wird beim Schrumpfen, durch die einseitige Längenreduzierung in diesen Flächen, eine Krümmung des Bauteiles bewirkt. Dieser Effekt läßt sich auch mit der bereits oben genannten Veränderung des Abstandes kombinieren.

Ein weiterer positiver Effekt ergibt sich infolge des Aufbaues aus miteinander ver­ maschten Fäden durch die Möglichkeit, mit den aus der Textilindustrie bekannten einfa­ chen Verfahren weitere Werkstücke an den Seiten oder auf den Ober- und Unterflächen des Bauteiles anzubringen.

Bauteile der genannten Art dienen häufig als Unterkonstruktion, die abschließend mit ei­ nem Überzug verkleidet wird. Dieses ist typischerweise der Fall bei Polstermöbeln oder sonstigen Sitzen. Dabei kommen üblicherweise textile Bezüge, Leder oder Kunstleder zum Einsatz, die entsprechend der endgültigen Form aufwändig zugeschnitten und vernäht werden. Hier bietet sich beim Einsatz der erfindungsgemäßen Produkte ein weiterer Vor­ teil an.

Vor dem Schrumpfen werden die zu dieser Zeit noch planen Oberflächen der Rohlinge an den gewünschten Stellen mit dem abschließenden Bezugsmaterial verkleidet, wobei dieses auf der gesamte Fläche erfolgen kann, oder nur partiell. Nach dem Aufbringen der für das Schrumpfen der Garne erforderlichen. Temperatur ist das Endprodukt ohne zusätzlichen Arbeitsgang formschlüssig mil dem Bezugsstoff ummantelt bzw. teilweise verkleidet.

Mögliche Anwendungen dieses Verfahrens sind ergonomisch geformte Sitz- und Liegeflä­ chen, Rückenteile von Sitzen oder von Rucksäcken. Gegenüber einem Werkstoff mit ge­ schlossener Oberfläche und massivem Kern bietet dabei der Aufbau des Produktes aus Garnen zusätzliche Vorteile. Diese liegen hauptsächlich in der Gewichtsersparnis, in den geringen Herstellkosten, in der Porosität und damit Atmungsaktivität der Oberfläche und in der permanenten Flexibilität des Endproduktes.

Ein Anwendungsbeispiel dieser Eigenschaften ist ein Verfahren zum Erzeugen von Bau­ teilen mit in Längs- oder Querrichtung verlaufenden Streifen, die in ihrer Dicke (Bauhö­ he) vom umgebenden Material abweichen, wie dies z. B. bei Luftmatratzen üblich ist. Bei dem hier beschriebenen Verfahren entsteht diese Kontur aus einem Rohling konstanter Dicke durch Schrumpfen der Abstände zwischen Ober- und Unterschicht, so daß nur je ein seitlicher Streifen in der ursprünglichen Dicke (Bauhöhe) als Wulst erhalten bleibt, während der gesamte übrige (innenliegende) Bereich nach entsprechender Wärmebehand­ lung eine reduzierte Dicke (Bauhöhe) aufweist. Besonders kostensparend ist es dabei, daß ein abschließender Bezugsstoff nun nicht mehr, wie bei herkömmlichen Verfahren üblich, mittels Zuschnitt und Nähverfahren an den Verlauf der endgültigen Kontur angepaßt und vorgearbeitet werden muß. Vielmehr ist es mit diesem Verfahren möglich, den Bezugs­ stoff vor dem Schrumpfen auf das ebene Ausgangsmaterial zu kleben oder zu nähen. Beim Schrumpfen infolge Temeperatureinwirkung folgt diese Deckschicht der Formänderung des Grundmateriales und umschließt es auch in Kanten und Vertiefungen nahtlos.

Ein weiteres typisches Anwendungsbeispiel dieser Eigenschaften ist die einfache Herstellung eines Rucksackes. Das Rückenteil kann in einem Arbeitsgang als zweischichtiges Element hergestellt werden, das auf der dem Körper anliegenden Seite anatomisch günstig geformt ist und wegen der gewählten Materiellen atmungsaktiv ist. Der Abstand zwischen Ober- und Unterschicht sorgt dabei automatisch für gute Klimatisierung. Die dem Körper abgewandte Seite des Rückenteiles kann unabhängig von den sonstigen Materialeigen­ schaften flüssigkeitsdicht ausgeführt werden. Dein Rückenteil können Hohlräume ange­ formt werden, um ein Gestänge aufzunehmen, oder es können Laschen angebracht sein, um weitere Stoffbahnen anzunähen bzw. anderweitig zu befestigen, so daß ein typischer Sack entsteht.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel dieser Eigenschaften ist die Herstellung von Kleidungs­ stücken. Dabei kann es sich um Sport- oder Schutzkleidung zum Abmildern von mechani­ schen Kräften oder thermischen Einflüssen (Torwartkleidung oder -handschulte, Kugel­ schutzwesten, Feuerwehrkleidung) oder um Winterkleidung handeln. Diesen Beispielen ist gemeinsam, daß die Produkte preiswert herstellbar sind, daß sie in ausgewählten Berei­ chen besondere Eigenschaften der genannten Art aufweisen, daß sie anatomisch geformt und körperfreundlich aufgebaut sind und daß sie nicht starr, sondern flexibel sind.

Claims (13)

1. Verfahren zur Erzeugung eines Bauteiles auf der Basis von Abstandsgestricken oder Ab­ standsgewirken, dadurch gekennzeichnet, daß in einigen Bereichen spezielle Garne ein­ gesetzt werden, die unter Wärmeeinwirkung schrumpfen.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zur Erzeugung eines Bauteiles mit unterschiedlicher Dicke (Abstand zwischen Ober- und Unterschicht), dadurch gekennzeichnet, daß die genann­ ten spezielle Garne bei dem Element eingesetzt werden, das den Abstand definiert und daß der so erzeugte Rohling einer anschließenden Wärmebehandlung unterzogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 zum Erzeugen von gekrümmten (sphärischen) Bauteilen, da­ durch gekennzeichnet, daß die genannten spezielle Garne bei den Elementen Ober- und/­ oder Unterschicht eingesetzt werden und daß der so erzeugte Rohling einer anschlie­ ßenden Wärmebehandlung unterzogen wird.

4. Verfahren nach wenigstens einem der oben genannten Ansprüche zum Erzeugen von Bauteilen mit mindestens einem in Längs- oder Querrichtung verlaufenden Streifen oder mit isolierten Stellen (Inseln), die in ihrer Dicke (Bauhöhe) vom umgebenden Ma­ terial abweichen, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kontur aus einem Rohling kon­ stanter Dicke durch Schrumpfen der Abstände zwischen Ober- und Unterschicht infolge Wärmeeinwirkung entsteht.

5. Verfahren nach wenigstens einem der oben genannten Ansprüche zum Erzeugen von Bauteilen mit gekrümmter (sphärischer) Kontur, dadurch gekennzeichnet, daß nach ent­ sprechender Wärmebehandlung eines ebenen Rohlings diese Formänderung durch Schrumpfen der Ober- oder/und Unterschicht infolge Wärmeeinwirkung entsteht.

6. Bauteil auf der Basis von Abstandsgewirken oder -gestricken, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsfäden unterschiedliche Länger haben.

7. Bauteil Abstandsgewirken oder -gestricken, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober- und Unterschicht eine Krümmung oder Wölbung haben.

8. Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese unterschiedlichen Längen durch thermisch bedingtes Schrumpfen der Abstandsfäden entstehen.

9. Bauteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß diese Krümmung oder Wölbung durch thermisch bedingtes Schrumpfen von in diesen Flächen eingearbeiteten Fäden entstehen.

10. Bauteil, das nach wenigstens einem der oben genannten Ansprüche verarbeitet wird und der menschlichen Körpergeometrie im Rückenbereich angepaßt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß es zur Verwendung als Rückenteil für einen Rucksack dient.

11. Bauteil, das nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche verarbeitet wird und der menschlichen Körpergeometrie im Sitz- oder Rückenbereich angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß es als Sitzmöbel oder Fahrzeugsitz dient.

12. Bauteil, das nach wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche verarbeitet wird und der menschlichen Körpergeometrie angepaßt ist, dadurch gekennzeichnet, daß es als Liege oder Matratze dient.

13. Kleidungsstück, das ganz oder teilweise unter Anwendung von wenigstens einem der vorgenannten Ansprüche hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß es die von au­ ßen einwirkende mechanische Kräfte oder Temperatureinflüsse dämpft oder gänzlich abhält.