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Die
Erfindung betrifft einen nachgiebigen geschichteten Aufbau für
eine Matratze, Matte oder Polster oder Kissen oder dergleichen.
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Nach
einem älteren Vorschlag besteht der nachgiebige Aufbau
ganz oder teilweise aus Abstandsgewirke bzw. Distanzgewirke. Die
Gewirke können auch Gestricke oder Gewebe sein. Auch Kombinationen
mit anderen Materialien, z. B. mit Schaum kommen vor.
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Solche
Gewirke sind in der Fertigung sehr aufwendig.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine wirtschaftlich
günstigere Lösung zu schaffen.
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Nach
der Erfindung wird das dadurch erreicht,
- a)
daß anstelle der Abstandsgewirke bzw. Distanzgewirke oder
zusammen mit Matten aus Abstandsgewirke oder Distanzgewirke andere
Matten aus einem dreidimensionalen Kunststoff-Gelege von Fasern
oder Fäden oder Filamenten verwendet werden und/oder
- b) daß Fasern oder Fäden oder Filamente verwendet
werden, die einen Kern aus Glas und einem Mantel aus Kunststoff
und/oder
- c) die Fasern, Fäden oder Filamente an den vorgesehenen
Verbindungsstellen mit einer Verbindung aus separatem Material versehen
sind.
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Die
erfindungsgemäßen Gewirke bzw. Matten können
sind für unterschiedliche Anwendungen geeignet. Je nach
Anforderung und Auslegung, Durchmesser und Länge der Fasern,
Fäden und Filamente ergeben sich größere
oder geringere Federkräfte.
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Der
Durchmesser bezieht sich auf einen kreisförmigen Querschnitte.
Der Begriff des Durchmessers umfaßt nach der Erfindung
auch andere Querschnittsformen.
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Es
kommen eckige und/oder runde Querschnittsformen in Betracht.
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Die
Fasern, Fäden und Filamente können auch einen
Querschnitt aufweisen, der einen offenen oder einen geschlossenen
Querschnitt bilden. Dabei kann ein Hohlraum entstehen. Es können
auch mehrere Hohlräume entstehen. Es kann sich um rohrförmige
Querschnitte handeln, wobei abweichend von dem kreisförmigen
Querschnitt auch ellipsenförmige Querschnitte oder ovale
Querschnitte vorkommen; desgleichen dreickige, viereckige, fünfeckige
oder sechseckige oder n-eckige Querschnitte.
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Die
Querschnitte können auch U-förmig, S-förmig,
Z-förmig, T-förmig oder Doppel-T-förmig sein.
Hohlquerschnitte besitzen vorzugsweise eine Manteldicke, die mindestens
0,4 D und noch weiter bevorzugt maximal 0,1 D und höchst
bevorzugs 0,2 bis 0,3 D ist, wobei D der Außendurchmesser
eines Materials mit kreisförmigem Durchmesser ist und D bei
anderem Querschnitt der mittlere Außendurchmesser ist.
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Dabei
verlaufen die Hohlräume der Fasern, Fäden und
Filamente vorzugsweise in deren Längsrichtung und parallel
zueinander, wenn mehrere, z. B. 2 bis 4, gleiche oder unterschiedliche
Hohlräume vorgesehen sind. Es können auch geschlossene
Hohlräume in Längsrichtung hintereinander mit
anderem Biegeverhalten entstehen.
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Mit
der Querschnittsform wird das Verformungsverhalten bzw. das Biegeverhalten
der Fasern, Fäden und Filamente verändert.
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Das
Nachgiebigkeitsverhalten ändert sich auch mit anderer Materialbeschaffenheit.
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Es
kann für das Kernmaterial organisches oder anorganisches
Material oder Mischungen davon zur Anwendung kommen.
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Die
Fasern und Filamente können Monofaser oder als Multifasern
oder als Monofilamente oder als Multifilamente Anwendung finden.
Die Vielfachanwendung kann umfaßt wahlweise auch eine Verzwirbelung/Verdrehung/Verflechtung.
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Es
können auch Fasern, Fäden und Filamente mit unterschiedlichem
Nachgiebigkeitsverhalten miteinander kombiniert werden, so daß Matratzen
in dem Bereich der Hauptkörperteile/Hüfte/Schultern zum
Beispiel die größte Nachgiebigkeit besitzen und stärker
nachgeben als in anderen Bereichen. Dadurch ist im Verhältnis
zu anderen Matratzen mit einheitlicher Nachgiebigkeit eine geraderes
Liegen und eine Entlastung der Wirbelsäule möglich.
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Die
Matten werden je nach Auslegung härter oder weicher. Je
nach Auslegung können auch Konstruktionsteile mit einer
tragenden Funktion, zumindest mit einer selbsttragenden Funktion
entstehen.
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Die
erfindungsgemäßen können in Matratzen
anstelle Federkern, anstelle von Schaum, anstelle von Kautschuk
und anstelle andere herkömmlicher Schicht treten.
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Wahlweise
können die erfindungsgemäßen Matten auch
mit anderen Matten und Materialien kombiniert werden.
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Bereits
nach einem älteren Vorschlag sind ummantelte Fasern, Fäden
oder Filamente mit einem höher schmelzenden Kunststoffkern
und einem niedrig schmelzenden Mantel aus Kunststoff vorgesehen. Aufgrund
der Unterschiede in der Schmelztemperatur können der Mantel
aufgeschmolzen werden, ohne zugleich den Kern aufzuschmelzen.
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Gleichwohl
kann die Erwärmung negative Auswirkungen auf den Kunststoffkern
haben. Nach der Erfindung ist wahlweise Glas als Material für
den Kern der Fasern, Fäden oder Filamente vorgesehen, das
bei den vergleichsweise geringen Temperaturen, die für
das Aufschmelzen üblichen Kunststoffes erforderlich sind,
nicht nennenswert beeinflusst. Zugleich ermöglicht ein
solcher Materialkern die Verwendung von besonders wirtschaftlich
günstigen oder technisch vorteilhaften Kunststoffen für
den Mantel.
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Die
Kunststoffe werden durch Aufschmelzen in eine Form gebracht, bei
der schon eine Berührung verschiedener Fasern, Filamente
oder Fäden zu einer Verbindung führen. Vorzugsweise
wird das Aufschmelzen durch Beaufschlagung mit Heißluft
erreicht. Die Heißluft läßt sich mit
einem elektrisch betriebenen Heißlufterzeuger genau kontrollieren.
Temperaturänderungen lassen sich auf dem Wege schnell durchführen.
Für die Temperaturmessung der Heißluft stehen
schnell und genau reagierende Temperaturfühler zur Verfügung.
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Das
Aufschmelzen kann auch durch Ultraschall, andere Hochfrequenzbeaufschlagung
wie auch mit Lasern erfolgen.
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Günstig
ist, beim Aufschmelzen die Wärme zu nutzen, welche die
Fasern, Fäden und Filamente nach dem Ummanteln noch besitzen.
Vorteilhafterweise ist der höher schmelzende Kern der Fasern, Fäden
und Filamente dadurch nicht beeinträchtigt.
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Die
notwendige Erwärmung kann auch in einem oder mehreren Verfahrensschritten
zugeführt werden.
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Alternativ
kommen je nach Beschaffenheit des Kunststoffes auch Lösungsmittel
zur Plastifizierung der Oberfläche der Fasern, Fäden
und Filamente an deren Oberfläche in Betracht. Mit dem
Lösungsmittel ist eine kalte Verschweißung möglich.
Die kalte Verschweißung ist zur Erhaltung der Gefügestruktur von
Vorteil
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Die
Verbindung kann auch durch Schweißdruck verstärkt
werden. Durch den Schweißdruck entsteht eine hoch belastbare
Schweißverbindung. Je geringer der Druck ist, mit dem die
Fasern, Fäden oder Filamente gegeneinander gedrückt
werden, desto geringer wird die Belastbarkeit der Verbindung. Extreme
Verhältnisse ergeben sich, wenn die am Mantel angeschmolzenen
Fasern, Fäden oder Filamente lediglich aufeinander gelegt
werden und mit ihrem geringen Gewicht auf die darunter liegenden
Fasern, Fäden oder Filamente drückt. Das andere
Extrem bilden die Fasern, Fäden oder Filamente, die mit einem
Schweißdruck gegeneinander gedrückt werden.
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Die
Anwendung der erfindungsgemäßen Fasern, Fäden
oder Filamente erfolgt wahlweise mit oder ohne Verformung und/oder
Verspannung. Bei der Verformung und Vorspannung wird den Fasern, Fäden
oder Filamenten ein anderes Lastverhalten als ohne Vorspannung gegeben.
Durch die Vorspannung wird eine Matte, Matratze oder Polster aus
den erfindungsgemäßen Fasern, Fäden oder
Filamenten härter. Eine solche Vorspannung kann zum Beispiel durch
eine ringförmige Verlegung der Fasern, Fäden oder
Filamente erreicht werden, wobei sich ein Ring an den anderen schließt
und vorzugsweise jeder Ring von dem vorhergehenden Ring einen Mittenabstand
besitzt, der größer als die Dicke der verwendeten
Faser, Faden oder Filament ist. Wahlweise können auch zunächst
zwei oder mehr Faserringe, Fadenringe oder Filamentringe übereinander
gelegt werden, bevor ein weiterer Ring mit Versatz zu dem vorhergehenden
Ring gelegt wird. Die Zahl der mittig übereinander gelegten
Ringe kann jeweils gleich sein oder sich verändern. Desgleichen
können mehrere Ringe mit Mittenabstand verlegt werden,
bevor es wieder zu einer mittigen Verlegung von Ringen kommt. Die
Zahl der außermittig verlegten Ringe kann gleich bleibend
sein oder verändert werden. Die Variation der mittig übereinander
liegenden Ringe und/oder der versetzt gelegten Ringe kann genutzt werden,
um der Matte, Matratze oder Polster an gewünschten Stellen
eine unterschiedliche Nachgiebigkeit zu geben.
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Die
in einer Lage liegenden Ringe werden dadurch miteinander verschweißt,
daß sie am Außenmantel plastifiziert und gegeneinander
gedrückt werden. Der Druck kann dadurch erfolgen, daß kontinuierlich
oder schrittweise mitlaufend zur Ringverlegung auf die Ringe gedrückt
wird. Dabei findet an den Berührungsstellen der Ringe die
Verschweißung und gegebenenfalls bei geringem Druck bzw.
schon beim Aneinanderlegen der plastifizierten Flächen
eine Verbindung statt.
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Der
Druck kann mit einer Andruckrolle kontinuierlich erzeugt werden,
die Fest mit der Verlegeinreichung verbunden ist. Vorzugsweise ist
die Andruckrolle federbelastet und durch einen Anschlag gehindert,
eine bestimmte Andruckstelle zu überschreiten. Die Einstellung
des Anschlages kann dadurch erfolgen, daß zunächst
das Maß der übereinanderliegenden Ringe festgestellt
und der Anschlag der Andruckrolle zum Beispiel um das Dickenmaß der
Mantelschicht einer Faser, Fadens oder Filamentes enger eingestellt
wird, so daß die Andruckrolle eine aus Ringen bestehende
Lage maximal um dieses Dickenmaß zusammendrücken
kann.
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Anstelle
der Andruckrolle können auch Andruckplatten verwendet werden,
die schrittweise nachgeführt werden.
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Mit
geringer maximaler Zusammendrückung der Lage werden nur
punktförmige Verbindungsstellen geschaffen und eine maximale
Durchgängigkeit und eine maximale Nachgiebigkeit der Lage
gewährleistet. Umgekehrt kann anstelle der punktförmigen Verbindung
auch größerflächige Verbindungen der Ringe
erzeugt werden. Ferner kann jeder Ring auch mit mehreren anderen
Ringen Berührung haben und an den Berührungsstellen
verschweißt sein. Dabei wird die Durchgängigkeit
der Lage verringert und die Steifigkeit erhöht.
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Nach
der Fertigstellung einer Lage von Ringen beginnt die Herstellung
der nächsten Lage, so daß sich eine Lage an die
andere anschließt. Dadurch entsteht die Matte, Matratze
oder Polster.
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Die
Ringe können rund und/oder eckig sein. Bei runden Ringen
ergibt sich eine Oberfläche an der Matte, Matratze oder
Polster, die Vertiefungen und Erhebungen besitzt. Je nach Durchmesser
der Ringe und Versatz der Ringe liegen die Vertiefungen und Erhebungen
bei kleiner/gleich 1 mm.
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Bei
Verwendung eckiger Ringe ergeben sich extrem ebene Oberflächen
bei rechteckigen oder quadratischen oder trapezförmigen
oder wabenförmigen Ringen, von denen zwei parallele Seiten
mit den korrespondierenden Oberflächen der Matten, Matratzen
oder Polster fluchten. Das Nachgiebigkeitsverhalten der Matten,
Matratzen und Polster ist auch von der Dicke abhängig.
Je größer die Dicke ist, desto länger
werden quer zu den Matten, Matratzen und Polstern verlaufenden Fasern,
Fäden und Filamenten. Bei gleichem Durchmesser nimmt der
Widerstand gegen Ausbeulen an diesen Fasern, Fäden und
Filamenten ab. Die Folge ist eine größere Nachgiebigkeit.
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Anstelle
der Ringe und/oder abwechselnd mit den Ringen können zick-zackförmig
oder mäanderförmig verlaufende Strukturen erzeugt
werden.
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Die
erfindungsgemäßen Fasern, Fäden und Filamente
besitzen je nach Anwendung andere Abmessungen. Für Matratzen
ist vorzugsweise eine Dicke bis 1 mm, noch weiter bevorzugt eine
Dicke bis 0,75 mm und höchst bevorzugt eine Dicke bis 0,5
mm vorgesehen. Der zum Verschweißen vorgesehene Kunststoffmantel
hat vorzugsweise eine von der Gesamtdicke abgeleitete Dicke, Das
basiert auf der Erkenntnis, daß die Manteldicke den dort
angreifenden Kräften angemessen sein soll. Je geringer
die Dicke der Fasern, Fäden oder Filamente ist, desto geringer kann
die Manteldicke sein, Je größer die Dicke der Fasern,
Fäden oder Filmante ist, desto größer
soll die Manteldicke sein.
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Nach
der Erfindung wird das dadurch erreicht, daß die Manteldicke
vorzugsweise 5 bis 50% von der Gesamtdicke ausmacht, noch weiter
bevorzugt 10 bis 20% von der Gesamtdicke beträgt.
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Als
Kunststoff kann ein Polyolefin verwendet werden.
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Günstig
sind Kunststoffe mit einer Elastomeranteil, die eine gute Verformungsfähigkeit
bei ausreichender Alterungsbeständigkeit besitzen.
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Es
hat verschiedene Vorteile, Lagen von Ringen mit bestimmter Steifigkeit
herzustellen und zur Erlangung der gewünschten Matratzendicke,
Mattendicke und Polsterdicke mehrere Lagen übereinander anzuordnen.
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Das
Aufeinanderlegen kann sowohl für die mit anderem Material
ummantelten und angeschmolzenen Fasern, Fäden und Filamente
als auch für sowohl im Mantel als auch für die
im Kern aus gleichem Material verwendet werden. Das wird im weiteren
als Gelege bezeichnet.
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Die
erfindungsgemäß verwendeten dreidimensionalen
Matten aus Kunststoff-Gelegen haben je nach Anwendung eine unterschiedliche
Dicke. Für Matratzen ist mindestens eine Dicke von mindestens 10
mm, vorzugsweise eine Dicke von mindestens 20 mm und noch weiter
bevorzugt eine Dicke von mindestens 30 mm.
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Das
schließt auch wesentlich größere Dicken
von zum Beispiel 60 mm ein. Solche Dicken können zum 120
mm oder auch 150 mm sein.
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Vorzugsweise
werden die Matten in der Kombination mit anderen Matten nach der
Stauchhärte gestuft. Die geringste Stauchhärte
ist an oben in der Mattenschichtung vorgesehen. Dort wird die Stauchhärte
dem jeweiligen Wunsch des Benutzers angepasst. Das heißt,
gewünschte weiche Matratzen zeigen eine geringe Stauchhärte.
Harte Matratzen dagegen eine hohe Stauchhärte. Bei den
an der Oberseite der Mattenschichtung vorkommenden unterschiedlichen
Stauchhärten ist nach der Erfindung gleichwohl eine ähnliche
Erhöhung der Stauchhärte nach unten hin vorgesehen.
Die Stauchhärte erhöht sich nach unten hin mindestens
um 100%, vorzugsweise um mindestens 150% und noch weiter bevorzugt
um mindestens 200%.
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Außerdem
ist es von Vorteil, die Erhöhung der Stauchhärte
möglichst gleichmäßig vorzunehmen. Das
erhöht das Komfortgefühl.
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Die
dreidimensionalen Kunststoff-Gelege entstehen dadurch, daß Filamente
oder Fasern oder Fäden, die entweder bei ihrer Herstellung
mit schmelzflüssiger Oberfläche aneinander gelegt
werden oder nach ihrer Hersteller durch Erwärmung an der
Oberfläche wieder plastifiziert und anschließend aneinandergelegt
werden. Die anschließende Erwärmung macht die
Herstellung von der nachfolgenden Verarbeitung unabhängig.
Zwar geht dabei die Wärme aus dem Herstellungsvorgang verloren.
Das kann jedoch durch die Verarbeitungsvorteile überkompensiert
werden.
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Während
bei der Herstellung des dreidimensionalen Geleges nur ein sehr kleines
Temperaturfenster zur Verfügung steht, um unter der Nutzung der
Herstellungswärme die Fasern, Fäden und Filamente
zur Erzeugung eines entsprechenden Geleges durch bloße
Berührung ausreichend miteinander zu verbinden.
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Der übliche
Herstellungsvorgang für Fäden, Fasern und Filamente
ist die Extrusion. Dabei wird der Kunststoff in Granulatform mit
Zuschlägen in den Extruder aufgegeben, plastifiziert, homogenisiert
und als Schmelze durch eine Düse aus dem Extruder ausgetragen.
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Die
jeweilige Düse gibt der austretenden Schmelze die gewünschte
Strangform, nämlich die eines Fadens, einer Faser oder
eines Filamentes. Üblicherweise sind mehrere Düsen
in einer Düsenplatte nebeneinander angeordnet, um gleichzeitig mehrere
Fäden, Fasern und Filamente zu erzeugen.
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Dagegen
ist das Temperaturfenster ungleich größer, wenn
das Gelege nach erneuter Erwärmung der Fäden,
Fasern und Filamente in das gewünschte Gelege gebracht
wird. Dabei werden die Fäden, Fasern und Filamente an der
Oberfläche erwärmt, während der Kern
weitgehend fest bleibt und für die Herstellung großvolumiger
Gelege eine vorteilhafte Biegefestigkeit zeigt. Dabei kann die Oberfläche
bis zur Schmelzflüssigkeit plastifiziert werden, um günstige Voraussetzungen
für die Verbindung der Fäden, Fasern und Filamente
an deren Berührungsflächen zu erreichen, ohne
die günstige Biegefestigkeit wesentlich zu beeinträchtigen.
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Die
an der Oberfläche plastischen Fäden, Fasern und
Filamente können schon bei geringer Berührung
miteinander eine für Matratzen oder dergleichen ausreichende
Verbindung eingehen.
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Wahlweise
werden die Fäden, Fasern und Filamente an den plastifizierten
Flächen darüber hinaus gegeneinander gedrückt,
so daß eine besonders belastbare Verschweißung
entsteht. Zur erfindungsgemäßen Verbindung der
Fasern und Filamentekann die Extrusionshitze der Materialstränge
genutzt werden. Vorzugsweise werden einfachere und geringpreisige
Kunststoffe auf dem Wege miteinander verschweißt.
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Für
höherwertige und höherpreisige Kunststoffe kann
es von Vorteil sein, die aus dem Extruder austretenden Materialstränge
zunächst abzukühlen und in die gewünschte
Beschaffenheit zu bringen. Die gewünschte Bearbeitung kann
auch ein Recken oder andere Behandlungen einschließen.
Anschließend können die Materialstränge
einer kurzen Wärmebelastung ausgesetzt werden, um eine
möglichst dünne Schicht an der Oberfläche
zu plastifizieren. Das verursacht aufgrund der üblicherweise
geringen Wärmeleitfähigkeit der Kunststoffe nur
eine geringe Beeinträchtigung der Fäden, Fasern
und Filamente.
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Bei
höheren Anforderungen, insbesondere bei empfindlichen Kunststoffen
ist eine Beschichtung der Materialstränge an der Oberfläche
von Vorteil.
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Die
Beschichtung kann durch COextrusion bei der Extrusion der Fäden,
Fasern und Filamenten entstehen. Bei der COextrusion ist die ursprüngliche Extrusionsdüse
von einer Ringdüse umgeben, so daß der aus der
mittigen Düse austretende Materialstrang mit einem anderen
Kunststoffmaterial ummantelt wird.
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Die
Beschichtung kann auch durch Nachextrusion erfolgen.
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Die
Nachextrusion erfolgt in einer Ringdüse. Dabei wird der
zuvor extrudierte Faden, Faser oder Filament in die Ringdüse
geführt. Die aus der Ringdüse austretende Schmelze
legt sich auf den Faden, Faser oder Filament.
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Die
Beschichtung kann auch dadurch erfolgen, daß die Fäden,
Fasern und Filamente durch ein Schmelzebad anderen Materials durchgezogen
wird. In dem Schmelzebad werden die Fäden, Fasern und Filamente
an der Oberfläche durch die Schmelze benetzt.
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Vorzugsweise
besitzt die Beschichtung einen deutlich geringeren Schmelzpunkt.
Dies wird nach Verfestigung und Verformung bzw. Verformung und Verfestigung
der Fäden, Fasern und Filamente genutzt, um anschließend
die Fäden, Fasern und Filamente gut miteinander verschweißen
zu können. Die Beschichtung schmilzt je nach Wahl des Materials
gegenüber dem ummantelten Kunststoffkern schnell an, ohne
den Kunststoffkern zu belasten.
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Das
kann so weit gehen, daß der Materialkern eine Wärmebehandlung
und/oder eine mechanische Behandlung erfahren hat, die zu vorteilhaften Eigenschaften
des Materialkerns führt, welche durch das Anschmelzen des
Mantels nicht wesentlich beeinträchtigt werden
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Außerdem
kann die nachträgliche Erwärmung der Fäden,
Fasern und Filamente erfolgen, wenn diese von einer Rolle abgezogen
und in eine quer zur Längsrichtung verlaufende horizontal
hin und hergehende und/oder vertikal hin und hergehende Bewegung
gebracht worden sind.
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Wahlweise
können die Fäden, Fasern und Filamente auch so
geführt werden, daß sie in unterschiedlich großen
Schlaufen und Schlingen und/oder in unterschiedlich zueinander stehenden
Schlaufen und Schlingen und/oder in Schlaufen und Schlingen abgelegt
werden, die in sich gekrümmt und/oder geknickt sind. Während
eine normal ausgebildete Schlaufe oder Schlinge einem in einer Ebene
liegenden Reifen oder Ring ähnlich ist, ähnelt
eine in sich gekrümmte oder in sich geknickte Schlaufe
oder Schlinge einem Reifen oder Ring, der durch Krümmung
oder Knickung in eine weitere Ebene ragt.
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Vorzugsweise
durchlaufen die Fäden, Fasern und Filamente für
eine nachträgliche Plastifizierung ihrer Oberfläche
eine Heizstrecke. Die Heizstrecke kann durch seitlich angeordnete
Heißgasgebläse und/oder durch umgebende Heizstrahler
gebildet werden.
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Günstig
sind elektrisch betriebene Heißgasgebläse und
Heizstrahler, weil deren Temperatur durch Regelung des Stromes sehr
leicht geregelt werden kann. Heißgasgebläse besitzen
beispielsweise eine Heizspirale und ein Gebläse, das Umgebungsluft
durch die Heizspirale drückt. Dabei erwärmt sich
die Umgebungsluft in gewünschtem Umfang. Die für
thermoplastischen Kunststoffe erforderlichen Temperaturen lassen
sich mit solche Vorrichtungen leicht erreichen.
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Wahlweise
können die Oberflächen auch in oben beschriebener
anderer Weise plastifiziert werden.
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Die
nachträgliche Plastifizierung entfällt, wenn für
den Mantel ein Material ausgewählt wird, das nach dem Auftragen
noch solange plastisch bleibt, bis die Verbindung der Fasern, Fäden
und Filamente erreicht worden ist. Das Material kann ein üblicher
Kunststoff sein, der nach seiner Plastifizierung bis zur Abkühlung
in Funktion gebracht werden muß. Es kann auch ein Kunststoff
ausgewählt werden, der in anderen Bereichen als Kleber
Anwendung findet.
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Solche
Kunststoffe lassen sich so einstellen, daß sie auch nach
der Abkühlung noch klebefähig sind. Es kann sich
auch um reaktive Kunststoffe handeln, die bei geringer Temperatur
oder bei Umgebungstemperatur reagieren und die Verbindung herstellen.
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Es
kommen auch Kunststoffe als Kleber in Betracht, die bei niedriger
Temperatur bzw. Umgebungstemperatur auf die Fasern, Fäden
und Filamente aufgetragen werden können.
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Das
reduziert die Belastung der Fasern, Fäden und Filamente
noch mehr.
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Die
Fäden, Fasern und Filamente werden wahlweise auf einem
Band abgelegt.
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Die
Fäden, Fasern und Filamente können auch in einen
vertikalen oder geneigten Schacht abgelegt werden, so daß in
dem Schacht ein Stapel entsteht. Der Stapel kann endlos produziert
und anschließend in gewünschte Längen
aufgeteilt werden.
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Dabei
ist es möglich, den Schacht mit verstellbaren Wänden
zu versehen, so daß der Schachtquerschnitt verstellbar
ist. Wenn dann die Verlegung der Filamente, Fasen und Fäden
dem Querschnitt angepasst wird, entstehen entsprechende Strangquerschnitte.
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Wahlweise
lassen sich mehrere Stapel gemeinsam in einem vertikalen Schacht
erzeugen. Dabei ist es möglich, die Schichten sofort miteinander zu
verbinden oder mit einer InnenwandZwischenwand zu trennen. Die Innenwand/Zwischenwand kann
durch Greifer oder Rechen gebildet werden, die ganz oder teilweise
zwischen die verschiedenen Lagen greifen
und
als Trennmittel
wirken und solange eine Berührung mit anderen Lagen verhindern,
bis eine ausreichende Abkühlung eingetreten ist
oder
als
Hilfe dienen, mit der die hinterfaßte Lage von Schlaufen
und Schlingen gegen eine andere Lage gedrückt wird.
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Vorzugsweise
werden die erfindungsgemäß bewegten und erwärmten
Fäden, Fasern und Filamente auf einem fortlaufenden Band
abgelegt, so daß sie sich dort zu einer dreidimensionalen
Matte verbinden. Das Band ist so lang ausgelegt, daß die Matte
eine ausreichende Abkühlung erfährt und anschließend
aufgewickelt werden kann, ohne daß die Lagen in dem Wickel
sich miteinander verbinden.
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Vorzugsweise
kommt beim Ablegen der aus dem Extruder austretenden noch weichen
Materialstränge wie auch beim Ablegen von erwärmten
Fäden, Fasern und Filamenten ein Band zum Einsatz, das
wahlweise Erhebungen und Vertiefungen aufweist, so daß die
austretenden und noch weichen Materialstränge sich den
Erhebungen und Vertiefungen anpassen.
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Dabei
können die Materialstränge in verschiedener Form
abgelegt werden.
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Ziel
ist, über das bloße Stapeln der Materialstränge
hinaus eine Verformung zu erzeugen, die einen optimalen Hohlraum
umschließt.
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Ziel
ist auch eine Verlegung, bei der die entstehenden Lagen eine gewünschte
Stabilität quer zur Lagenebene erreichen. Nach der Erfindung
werden die Materialstränge dazu so verlegt, daß sie
abschnittsweise auch schräg zur Lagenebene verlaufen. Zugleich
kann eine Krümmung und/oder Knickung der Materialstränge
von Vorteil sein, die über einen gewissen Materialbereich
eine komfortable Nachgiebigkeit erzeugt.
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Wahlweise
ist auch eine zonenweise anders gestaltete Nachgiebigkeit vorgesehen.
Ideal ist, wenn die Körperform des Benutzers sich in der
Nachgiebigkeit der Matratze abbildet, so daß das Rückgrat des
Benutzers beim Liegen im wesentlichen eine gerade Form einnimmt.
Das bedingt eine größere Nachgiebigkeit der Matratze/Federung
im Bereich der Hüfte und im Bereich der Schulter.
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Nach
der Erfindung kann die unterschiedliche Nachgiebigkeit auch durch
die Verlegung von mehr oder weniger Materialsträngen erreicht
werden.
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Die
unterschiedliche Nachgiebigkeit kann auch durch Änderung
der Verlegung und/oder Änderung der Schweißstellen
erreicht werden.
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Die
oben vorgesehenen Erhebungen und Vertiefungen haben wahlweise symmetrische
oder asymmetrische Formen. Diese Formen der Erhebungen und Vertiefungen
sind der gewünschten Form der Fäden, Fasern und
Filamente nachgebildet. Die weichen Materialstränge, die
auf den Erhebungen und in den Vertiefungen abgelegt werden, passen sich
deren Form genau an. Bei der Abkühlung der Materialstränge
auf den Bändern versteifen sich die Materialstränge
in der jeweils eingenommenen Form.
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Die
Abkühlung der Materialstränge kann durch Kühlung
der Bänder und/oder zusätzliche Beaufschlagung
der Materialstränge mit Kühlmittel beschleunigt
werden. Als Kühlmittel eignet sich auch Luft. Mit der Luft
werden die abgelegten Materialstränge angeblasen. Der dazu
erforderliche Aufwand ist gering. Außerdem kann die Luft
genutzt werden, um das Anlegen an die formgebenden Erhebungen und
Vertiefungen zu unterstützen.
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Zusätzlich
Einflussmöglichkeiten auf die Beschaffenheit der Lagen
aus Fäden, Fasern und Filamenten ergeben sich durch Bewegung
der Bänder und/oder der Extruder und/oder von deren Düsen und/oder
durch bewegte Führungsmittel und/oder Werkzeug für
die aus dem Extruder austretenden Materialstränge. Die
Führungsmittel können zum Beispiel bewegte Hülsen
oder Ringe oder bewegte Bleche oder bewegte Stangen oder Rechen
sein, mit denen die aus dem Extruder austretenden Materialstränge
in eine gewünschte Richtung aus der Austrittsrichtung abgelenkt
werden. Es können auch Zahnräder mit ausreichend
großen Spalt zwischen den Zähnen Anwendung finden,
so daß zwischen den Zähmen eine gewünschte
hin- und hergehende Verformung der Materialstränge stattfindet.
Es können auch zum Beispiel zwei Zahnradpaare in Förderrichtung
der Materialstränge so hintereinander angeordnet sein,
daß jedes Zahnradpaar eine Verformung in einer anderen
Ebene verursacht.
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Dabei
haben Ringe und Hülsen und Zahnräder den Vorteil
der einfachen Ablenkungsmöglichkeit in jeder Richtung.
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Vorteilhafterweise
kann die Ablenkungbewegung allein in der Ebene der Bänder
oder auch zusätzlich in einer anderen Ebene, wahlweise
auch allein in einer anderen Ebene erzeugt werden.
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Die
vorstehenden Mittel können zumindest teilweise noch eine
andere Funktion erfüllen oder anstelle der oben beschriebenen
Funktion allein folgend Funktion besitzen: Sie werden nach Legen
einer ersten Lage über die erste Lage gebracht, um für eine
auf der ersten Lage vorgesehene weitere Lage eine andere Auflagefläche
zu bilden.
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Auch
mit der Luft kann in Grenzen eine Auslenkung des austretenden Materialstranges
aus seiner Austrittsrichtung bewirkt werden. Auch mit der Luft läßt
sich eine Ablenkung/Auslenkung allein in der Ebene der Bänder
und/oder zusätzlich in einer anderen Ebene erzeugen.
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Mit
der daraus resultierenden Einzelbewegung oder kombinierten Bewegung
lassen sich die Materialstränge in vielfältiger
Form verlegen. Die Materialstränge können in jeder
gekrümmten und/oder geraden und/oder geknickten Form verlegen.
Dazu gehören z. B. eine 8er-Form, eine Kreisform, eine Spiralform
und eine Zick-Zack-Form. Von Vorteil kann zugleich eine überlappende
Verlegung der Formen sein, bei der an der Überlappungsstelle
eine Verschweißung stattfindet. Die so entstandenen Materiallagen
haben entweder bereits ausreichende Dicken oder werden mit anderen
Materiallagen zur Vervielfachung der Dicke kombiniert. Im einfachsten
Fall werden zwei gleiche Lagen aufeinander gelegt und an den Berührungsstellen
miteinander verbunden. Wahlweise können auch unterschiedliche
Lagen miteinander verbunden werden.
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Zum
Beispiel kann eine dreidimensional geformte Lage mit einer nur zweidimensional
geformten Lage kombiniert werden.
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Es
kann von zwei aufeinander liegenden, unterschiedlichen Lagen die
eine Lage auch eine spiegelbildliche Abbildung der anderen Lage
beinhalten.
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Günstig
ist, wenn die Berührungsflächen der aufeinander
liegenden Lagen gezielt angelegt sind und nicht dem Zufall überlassen
werden.
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Soweit
eine Verschweißung vorgesehen ist und die Berührung
der verschiedenen Lagen für die Verschweißung
nicht als ausreichend angesehen wird, karre der notwendige Schweißdruck
mit Hilfe der oben beschriebenen Führungsmittel erzeugt
werden. Insbesondere mit Ringen, Stangen und Zähnen läßt
sich ein gewünschter und gezielter Schweißdruck
erreichen.
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Wahlweise
kann auch mit einem Schweißhilfsmittel gearbeitet werden,
indem zum Beispiel das Schweißhilfsmittel als Materialstück über
die Berührungsstelle von Faser, Fäden und Filamenten
gelegt wird oder als Materialstrang über eine Lage gelegt wird.
Wenn dann die nächsten Fasern, Fäden oder Filamente
darüber gelegt werden entsteht bei entsprechenden Temperaturverhältnissen
der beteiligen Materialien sofort eine Verbindung. Oder es entsteht eine
Verbindung nach anschließender Erwärmung der Materialstücke
oder Materialstränge.
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Wenn
ein zunächst zu Fäden, Fasern oder Filamenten
abgekühlter Materialstrang zu einer erfindungsgemäßen
Federung verarbeitet werden soll, so ist die Verarbeitung einfach,
wenn der Materialstrang bereits in der oben beschriebenen Form in
eine Lage gebracht wird. Eine kurzzeitige Erwärmung und
Anschmelzung des Außenmantels am Materialstrang läßt
dessen Kern im wesentlichen unberührt. Es ist möglich,
die Lage lediglich an den Schweißstellen mit Wärmestrahlung
oder mit Heißluft zu beaufschlagen, um die Schweißflächen
am Außenmantel zu plastifizieren. Der Kern kann seine Form
dabei wahren. Vorzugsweise so daß ein Aufsetzen der einen
Lage auf die andere schon ausreichen kann, um eine ausreichende
Verbindung zu bewirken. Bei Bedarf kann zusätzlich ein
Druck zur Herstellung der Schweißverbindung ausgeübt
werden.
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Wem
die Fäden, Fasern oder Filamente aus einem kalten Zustand,
ohne vorhergehende Formgebung und ohne durchgehende Erweichung in
eine Lage gebracht werden sollen, so kann auch dabei eine gewisse
Formgebung mit einigen oben beschriebenen Führungsmitteln,
insbesondere mit Rechen und/oder Stangen und/oder Zahnrädern und/oder
Zahnstangen bewirkt werden und durch Verschweißung in der
erlangten Form konserviert werden.
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Im
vorstehenden Fall sind die Fäden, Fasern oder Filamente
zu steif, um sich von sich aus an eine Form anzulegen. Dann wird
die Form mit den genannten Führungsmitteln erzwungen. Wegen
der Formgleichheit zu den zuvor beschriebenen Gelegen wird das hier
gleichwohl noch als Gelege bezeichnet.
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Der
vorstehende Fall tritt ein, wenn zum Beispiel handelsübliche
Fäden, Fasern und Filament bezogen und ohne durchgehende
Erwärmung zu einem Gelege verformt werden. Der vorstehende
Fall tritt auch ein, wenn die Fäden, Fasern und Filamente
aus eigener Herstellung zunächst eine Abkühlung
erfahren haben.
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Wenn
die verformten Fäden, Fasern oder Filamente ohne durchgehende
Erweichung miteinander verbunden werden, entstehen Matten, Matratzen und
Polster mit einer Vorspannung. Die Matratzen, Matten und Polster
geben erst nach, wenn der Benutzer sie mit einem Gewicht belastet,
welches größer als die Vorspannung ist. Das vermittelt
dem Benutzer ein Gefühl größerer Steifigkeit.
Dies kann ein Bedürfnis der Benutzer sein.
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Es
gibt kein einheitliches Komfortgefühl bei den Benutzern.
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Die
einen wollen weiche Matten, Matratzen und weiche Polster.
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Andere
wollen harte Matten, Matratzen und harte Polster.
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Die
Ansprüche weiterer Benutzer liegen dazwischen.
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Es
kommt deshalb darauf an, die Matratzen, Matten und Polster auf das
Bedürfnis der Benutzer abzustellen.
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Im
Rahmen der Erfindung ist eine Einstellung von Matten, Matratzen
und Polstern, die weitgehend aus Kunststoff bestehen, auf die Bedürfnisse
eines Benutzers auch durch unterschiedliche Wärmebehandlung
möglich, wenn die verwendeten Fasern, Fäden und
Filamente unter Vorspannung stehen.
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Dies
geht von der Erkenntnis aus, daß unterschiedliche Erwärmung
eine unterschiedliche Erweichung zur Folge hat und eine Erweichung
die Vorspannung nach Bedarf mehr oder weniger reduziert.
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Wahlweise
kann die Reduzierung der Vorspannung an Fasern, Fäden und
Filamente auch genutzt werden, um örtlich an einer Matratze
die Nachgiebigkeit zur Anpassung an besondere Bedürfnisse eines
Benutzers zu verändern, zum Beispiel, um im Beckenbereich
oder im Schulterbereich eine höhere Nachgiebigkeit zu erzeugen,
damit der Benutzer in der Seitenlage gerade liegt.
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Vorzugsweise
wird obige Einstellungsmöglichkeit unmittelbar beim Verschweißen
der Fasern, Fäden und Filamente zu einer Lage genutzt,
um einen bestimmten Härtegrad/Nachgiebigkeit zu erzeugen.
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Mit
der oben beschriebenen Formgebung können gekrümmte
und/oder gerade und/oder geknickte Formen der Fäden, Fasern
und Filamente entstehen, die zu einer optimalen Hohlraumbildung und
zu einem optimalen Nachgiebigkeitsverhalten führen.
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Das
oben beschrieben Band, welches die verformten Fasern, Fäden
oder Filamente aufnimmt, kann horizontal angeordnet sein.
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Es
kann auch geneigt angeordnet sein. Es kann auch vertikal angeordnet
sein.
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Dabei
ergibt sich in der Nähe der Vertikalen ein zu geringer
Halt der Fäden, Fasern und Filamente. In dem Fall ist ein
weiteres Band vorgesehen, das mit dem ersten Band einen Schacht
bildet.
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Anstelle
der Bänder können insbesondere bei senkrecht angeförderten,
weichen Materialstrang auch dreidimensionale Verformungen allein
mit den oben beschriebenen Führungsmitteln erzeugt werden.
Das gilt auch für Luft als Führungsmittel.
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Bei
der Verwendung von Luft als Führungsmittel ist die Luft
wahlweise so temperiert, daß sich die Wirkung der Luft
auf die Ablenkung/Auslenkung beschränkt.
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Beim
Einsatz der Luft als Kühlmittel wird die Luft vorzugsweise
gleichfalls temperaturgesteuert.
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Vorzugsweise
sind die mit dem plastischen Kunststoffmaterial in Berührung
kommenden Teile mit einem Trennmittel beschichtet, damit die Materialstränge
nicht anbacken und sich nach der Abkühlung leicht ablösen
lassen. Ein geeignetes Trennmittel ist zum Beispiel Teflon.
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Die
vorgesehenen Fäden, Fasern und Filamente können
diverse Querschnitte aufweisen, zum Beispiel mit Ecken und/oder
Rundungen und/oder geraden Fläche. Es kommen auch Hohlprofile
in Betracht. Die Profile können beliebig miteinander kombiniert
werden.
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Wahlweise
können die endlose Stränge in der erfindungsgemäßen
Form hergestellt werden und je nach Dicke zur Lagerung und aufgewickelt oder
in langen Strängen gelagert werden. Zur Verarbeitung für
eine Matratze, Polster oder Matten wird von dem Wickel ein Stück
abgezogen und abgelängt. Bei langen gelagerten Strängen
findet vorzugsweise eine gleiche Ablängung statt.
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Alternativ
können die Matten, Matratzen und Polster unmittelbar mit
den gewünschten Maßen hergestellt werden. Das
verringert die Vorratshaltung.
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Wahlweise
werden in der erfindungsgemäßen Form Schichten
erzeugt und die Schichten zu mehreren übereinander gelegt
und miteinander oder mit anderen Schichten verbunden.
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Die
anderen Schichten können zum Beispiel
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Kunststoffschaumschichten
oder ungeschäumte Kunststoffschichten oder Abstandsgewirke oder
Abstandsgestricke oder Abstandsgehäkel oder Abstandsgewebe
oder dergleichen Schichten sein.
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Die
bekannten Abstands-Materialien sind einteilig. Das heißt,
aus den beabstandeten Gewebeschichten werden die Filamente, Fäden
oder Fasern aus der einen Gewebeschicht in die andere geführt und
dort verwirkt. Ähnliches gilt für Gewirke, Gestricke
oder Gehäkel oder dergleichen.
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Die
bekannten Abstands-Materialien bestehen aus Polyester oder Polyamid
oder Polypropylen oder Elasthan oder Glasfasern oder Polyethylen
oder Cellulose.
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An
Kraftfahrzeugen haben sich solche Abstandsgewebe bereits durchgesetzt.
Beispielhaft wird auf die
US-PS
6629724 verwiesen.
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Die
Abstandsgewebe sollen die Sitzfläche hinterlüften,
so dass durch Schwitzen anfallende Feuchtigkeit verdampfen und der
Dampf abgezogen werden kann. Die Abstände können
dabei bis 15 mm betragen.
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Abstandsgewebe
sind auch bei Textilien bekannt. Dort sollen sie wasserdichte Schichten
hinterlüften. Beispielhaft wird auf die
US-PS 6716778 verwiesen.
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Die
Abstandsgewebe werden auch für Matratzen seit einiger Zeit
bekannt.
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Dabei
bilden die Abstandsgewebe zum Teil Kanäle, durch die der
Wasserdampf abgezogen werden, der durch Schwitzen des liegenden
Menschen entsteht.
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Zum
Teil sind Abstandsgewebe als durchgehende Schichten vorgesehen.
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Abstands-Materialien
können auch dadurch entstehen, daß zwei separate
Gewebeschichten durch Fäden, Fasen oder Filamente miteinander
verbunden werden. Dabei können die Fäden, Fasern oder
Filamente auch durch sogenanntes Nadeln von einer Gewebeschicht
in die andere gezogen werden.
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Auf
dem Wege können auch Abstandsmaterialien unter Verwendung
erfindungsgemäß hergestellter Schichten entstehen.
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Andere
Materialschichten können auch Kunststoffschaumschichten
sein. Günstig sind viskoelastische Schichten aus Polyurethan.
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In
der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt.
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1 zeigt
einen Extruder 1 mit einem Düsenkopf 2.
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Aus
dem Düsenkopf 2 treten Schmelzestränge 3 eines
thermoplastischen Kunststoffes aus. Die Schmelzestränge
werden auf einem Bandförderer 4 mit einem umlaufenden
Teflonband abgelegt. Der Bandförderer 4 ist auf
einer Schwingvorrichtung montiert. Die Schwingvorrichtung besteht
aus einer fest angeordneten unteren Platte 6 und einer
beweglichen oberen Platte 5. Die Platten 5 und 6 sind
durch Federn 7 miteinander verbunden. An der oberen Platte 5 greifen
Kraftkolben 8 an, welche in der Ebene des Förderers 4 quer
zum Förderer 4 wie auch längs zum Förderer 4 in
Grenzen jede beliebige hin- und hergehende Bewegung erzeugen können.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel sind die Kraftkolben 8 alle
oder einzeln geneigt zur Förderebene des Förderers 4 angeordnet.
Dann kann mit den Kraftkolben auch quer zur Förderebene
eine Bewegung der Schwingvorrichtung erzeugt werden.
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Mit
der dargestellten Vorrichtung wird ein Gelege aus den verschiedenen
Schmelzesträngen 3 erzeugt. In dem Gelege sind
die Schmelzestränge in wirren Schlingen und Schlaufen geführt,
so daß die Schmelzestränge an diversen Berührungsstellen
miteinander verbunden sind und sehr stark luftdurchgängig
sind.
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Das
Gelege wird nach ausreichender Abkühlung auf Matratzenmaße
abgelängt. Danach bilden die Gelegestücke den
Kern für sehr vorteilhaft belüftete Matratzen.
Dabei lassen sich die Maße und die Eigenschaften der Matratzen
mit den Schmelzesträngen und den Schlaufen und Schlingen
in weiten Grenzen den Wünschen der Verbraucher anpassen.
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2 zeigt
ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Dabei
werden mit einem Extruder 15 und einem Düsenkopf 16 verschiedene
Schmelzestränge 17 erzeugt und in einem rohrförmigen
und senkrecht stehenden Gehäuse 18 in wirren Schlaufen
und Schlingen abgelegt, so daß ein senkrechter Stapel 21 entsteht.
Die Schlaufen und Schlingen werden durch eine Bewegung des Gehäuses 18 erzeugt.
Das Gehäuse 18 ist dazu mit Federn 19 beweglich
gehalten und mit Kraftkolben 20 als Bewegungsantrieben
versehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 6629724 [0126]
- - US 6716778 [0128]
- - US 6687937 [0130]
- - US 6687935 [0130]
- - US 6668408 [0130]
- - US 6499157 [0130]
- - US 6460209 [0130]
- - US 6447874 [0130]
- - US 6115861 [0130]