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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Faserformteils mit einer pneumatischen Faserzuführeinrichtung mit einer zugeordneten Heizeinrichtung mit zumindest einem Wärmetauscher zur Erwärmung der Heizluft und einer Form, die an zumindest einer Seite Durchströmlöcher für die Transportluft aufweist. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Faserformteil aus einem thermisch vernetzbaren Fasermaterial, das in einer entsprechenden Form unter Zufuhr thermischer Energie vernetzt wurde, wobei das Faserformteil eine Oberseite aufweist, die senkrecht zu der Hauptbelastungsrichtung des Faserformteils ausgerichtet ist. Die Vorrichtung, das Verfahren und das Faserformteil selbst sind insbesondere zur Herstellung von dreidimensionalen Polsterkörpern oder Bauteilen geeignet, die neben einer ausreichenden Stabilität in einer Hauptbelastungsrichtung auch eine hinreichende Formstabilität aufweisen.
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Faserformteile können auf unterschiedliche Arten und Weisen hergestellt werden. Ein Verfahren sieht vor, dass die miteinander zu verbindenden Fasern, die aus einem thermisch vernetzbaren Material bestehen, in eine Form eingelegt und erwärmt werden. Thermisch vernetzbare Materialien sind beispielsweise Naturfasern, die mit einer Thermoplastschicht beschichtet sind. Als Naturfasern können beispielsweise Hanf, Flachs, Sisal oder Bambus eingesetzt werden. Ebenfalls können beispielsweise eine Polyesterfaser oder eine Polyester-Bikomponenten-Faser eingesetzt werden. Über eine Wärmequelle, insbesondere ein Heizluftgebläse, wird das Fasermaterial erwärmt, bis eine Verbindung der Fasern untereinander stattgefunden hat. Anschließend wird das fertige Faserformteil der Form entnommen.
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Problematisch ist die Fertigung von Faserformteilen, die eine Federwirkung senkrecht zur Hauptbelastungsrichtung aufweisen sollen, insbesondere bei relativ flachen 3D-Formteilen wie Sitzpolster oder Sitzlehnen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Faserformteiles bereitzustellen, mit denen möglichst effektiv ein verbessertes Produkt hergestellt werden kann.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruches, ein Verfahren mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Faserformteils mit einer pneumatischen Zufuhreinrichtung mit einer zugeordneten Heizeinrichtung mit zumindest einem Wärmetauscher zur Erwärmung von Heizluft und einer Form, die an zumindest einer Seite Durchströmlöcher für die Transportluft aufweist, sieht vor, dass die Form eine auf der Seite der Durchströmlöcher angeordnete Auslasssteuerung aufweist, die mehrere, in Zufuhrrichtung der Fasern hintereinander angeordnete, verschließbare Auslassöffnungen aufweist. Durch die Anordnung der Auslasssteuerung ist es möglich, eine Ausrichtung der Fasern innerhalb der Form zu erreichen. Die Durchströmlöcher sind vorzugsweise über die gesamte Länge der Form angeordnet, also längs der Zufuhrrichtung der Fasern, so dass die Fasern sukzessive aufgeschichtet werden können. Die Durchströmlöcher sind dabei dergestalt angeordnet, dass eine Umleitung des Transportluftstromes erfolgt, also, dass eine vorzugsweise senkrechte Umlenkung der Transportluft zu der Zufuhrrichtung vorliegt. Durch die verschließbaren Auslassöffnungen ist es möglich, Bereiche in der Form von einer Durchströmung abzukoppeln, indem die Auslassöffnungen geschlossen werden oder bleiben. Aufgrund des Strömungsverlaufes der Transportluft wird derjenige Bereich der Form bevorzugt mit Fasern befüllt, der im Bereich der geöffneten Auslassöffnungen liegt. Dadurch ist es möglich, eine gesteuerte Befüllung der Form und eine gerichtete Orientierung der Fasern innerhalb der Form zu erreichen. Die Erfindung sieht vor, dass die Form geteilt und die Formteile verlagerbar zueinander gelagert sind. Durch das Teilen und das Öffnen der Form ist es möglich, dass das Einfüllvolumen wesentlich vergrößert werden kann. Über das Öffnen und das Einfüllen der Fasern kann die Komprimierungsstärke der Fasern geregelt werden, so dass die Dichte des Endproduktes unter anderem über den Verfahrgrad der Formteile zueinander beeinflusst werden kann. Darüber hinaus findet eine Beeinflussung durch die zugeführte Fasermenge statt, also über die in die Form eingebrachte Fasermenge. Die Formenteile sind verlagerbar zueinander gelagert und ineinander schiebbar ausgebildet, so dass die Form auch dann wirkungsvoll betreibbar ist, wenn die Formteile zur leichteren Befüllung auseinander gefahren sind. An dem Umfang der Formteile können Führungen, Rahmen oder Nuten eingearbeitet sein, die so ausgebildet sind, dass eine umfängliche Abdichtung der Formteile zueinander erfolgt, so dass die vorgesehene Luftströmung nur durch die Zuführöffnung ein- und die Auslassöffnungen austreten kann. Die Seitenwände eines Formteiles können in Richtung auf das andere Formteil überstehen, so dass nach Art eines Schuhkartons eine Übergreifung des einen Formteils durch den anderen Formteil erfolgt.
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Es ist vorgesehen, dass die Formteile so ausgebildet sind, dass die Form bis auf eine Einfuhröffnung und die Auslassöffnungen geschlossen ist, wenn die Formteile ineinander geschoben sind.
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In Strömungsrichtung der Transportluft hinter der Auslasssteuerung ist bevorzugt ein Saugluftanschluss angeordnet, über den die Transportluft aus der Form abgesaugt werden kann. Dadurch kann eine beschleunigte Befüllung der Form erreicht werden.
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Die Auslasssteuerung kann Klappen oder Schieber als Verschlusseinrichtungen für die Auslassöffnungen aufweisen, um eine einfache, schnell zu bedienende und zuverlässige Öffnung oder Sperrung der Auslassöffnungen zu erreichen.
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Die Vorrichtung kann ein Gebläse, das dem Wärmetauscher zugeordnet ist, aufweisen, das die Form über einen mit der Druckseite des Gebläses verbundenen Druckluftanschluss mit Fasern befüllt. Der Saugluftanschluss der Form kann mit der Saugseite des Gebläses verbunden sein, so dass es möglich ist, die Transport- und Heizluft in einem Umlaufverfahren zu führen, so dass die das Formteil durchströmte Gebläseluft mit der Restwärme erneut dem Wärmetauscher zugeführt und zur Erwärmung der Faserform bzw. des Fasermaterials innerhalb der Form verwendet werden kann.
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Die Form weist bevorzugt auf einander gegenüberliegenden Seiten Durchströmlöcher auf, wobei auch die Saugluftanschlüsse auf einander gegenüberliegenden Seiten der Form angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, dass die Form mit einer umgelenkten Luftströmung gleichmäßig befüllt wird. Die Heizluft kann entweder wie die Transportluft in der Form geführt sein oder separat geführt werden, beispielsweise indem ein Saugluftanschluss an die Druckseite eines Gebläses angeschlossen wird, so dass eine vollständige Durchströmung der Form ohne Umlenkung des Luftstromes erfolgen kann. Durch die Anordnung der Durchströmlöcher und der Druck- und Saugluftanschlüsse auf diese Art und Weise ist es möglich, die Luftführung zu beeinflussen, so dass eine möglichst gleichmäßige und gleichförmige Erwärmung des Fasermaterials erfolgen kann. Gleiches gilt für eine Kühlung der Form und der Formkörpers nach dem Heizen.
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An oder in der Form können Siebplatten mit Durchströmlöchern angeordnet sein, um einerseits die Fasern des Fasermaterials in der Form zurückzuhalten und andererseits eine Durchströmung mit der Gebläseluft zu ermöglichen.
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Um zu erreichen, dass auch bei komplexen Formen eines Faserformteils eine möglichst rasche und gleichmäßige Erwärmung stattfindet, ist vorgesehen, dass in der Form Bereiche mit unterschiedlichen Faserdichten oder Faserdicken vorhanden sind und dass der freie Strömungsquerschnitt der Durchströmlöcher in Bereichen großer Faserdichte oder Faserdicke größer als in Bereichen geringer Faserdichte oder Faserdicke ausgebildet ist. Anders ausgedrückt sind sehr große oder sehr viele Durchströmlöcher in denjenigen Bereichen der Form angeordnet, die besonders dicke Faserformteilbereiche ausbilden oder in denen eine hohe Kompression des Fasermaterials vorhanden ist. In Bereichen der Form, in denen nur wenige Fasern oder Fasern mit einer geringen Kompression und damit einer geringen Faserdichte vorhanden sind, können kleinere Durchströmlöcher oder weniger Durchströmlöcher pro Flächeneinheit vorhanden sein. Die Faserdicke bzw. Faserformteildicke ist dabei hinsichtlich der Strömungsrichtung des Heißluftstroms zu beurteilen. Je länger der zu durchströmende Weg in der Form ist, desto größer ist die Faserdicke.
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Vorzugsweise ist die Form dergestalt angeordnet, dass die Zufuhrrichtung der Fasern im Wesentlichen der Schwerkraftrichtung entspricht. In der üblichen Orientierung heißt dies, dass bei flachen Faserformteilen die großraumartigen Oberflächen der Hauptbelastungsrichtungen, beispielsweise die Oberflächen von Sitzkissen oder Sitzlehnen, im Wesentlichen senkrecht angeordnet sind.
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Um eine bessere Zuordnung der Auslassöffnungen zu den Verschlusseinrichtungen zu gewährleisten, sind Luftleiteinrichtungen zwischen der Form und der Auslasssteuerung angeordnet, wobei die Luftleiteinrichtungen die Auslassöffnungen voneinander trennen. Das Trennen der Auslassöffnungen voneinander kann dabei strömungstechnisch vollständig erfolgen, also so, dass keine strömungstechnische Kommunikation zwischen den einzelnen Auslassöffnungen vorhanden ist, oder durch eine überwiegende Verminderung der Überströmung von den Luftleiteinrichtungen zu anderen Auslassöffnungen. Es muss also keine hermetische Abschottung zwischen den einzelnen Auslassöffnungen vorhanden sein. Über die Luftleiteinrichtungen werden Lüftungsschächte oder Lüftungskanäle innerhalb der Form bereitgestellt, die die Transportluft oder die Heizluft von dem Formkörper durch die Auslassöffnungen zu den Saugluftanschlüssen leiten.
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Bevorzugt ist ein Faserbunker mit dem Gebläse gekoppelt, so dass die Fasern über eine Fasertransportleitung aus dem Faserbunker in die Form eingeblasen oder eingesaugt werden. Dazu kann es vorgesehen sein, dass der Heizluftkreislauf von dem Gebläse abgekoppelt wird, so dass das Ansaugen und Einblasen der Fasern in die Form nicht mit Heißluft erfolgt, sondern über normale Umgebungsluft. Die Abkopplung kann über Schieber erfolgen.
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Um eine schnellere Entnahme der fertigen Faserformteile ermöglichen zu können, ist ein Kühlluftkanal mit dem Gebläse gekoppelt, der von dem Wärmetauscher getrennt angeordnet und mit der Form verbunden ist. Durch eine getrennte Ausbildung von Heißluftkanal und Kühlluftkanal ist es möglich, beispielsweise durch Umlegen eines Schiebers oder einer Luftführungsklappe, statt Heißluft Kühlluft durch die Form zu leiten, so dass eine schnelle Abkühlung des Faserformteils erfolgen kann. Dadurch können kurze Taktzeiten erreicht werden, was die Produktivität der Anlage insgesamt erhöht. Die Form kann gesonderte, verschließbare Ausströmöffnungen für die Kühlluft aufweisen, die unabhängig von den Durchströmöffnungen für die Heißluft sind, so dass es möglich ist, dass Kühlluft sowohl durch die druckseitigen als auch durch die saugseitigen Durchströmöffnungen für die Heißluft in die Form eingeblasen werden kann. Die Ausströmöffnungen werden dann separat geöffnet, so dass die Kühlluft in die Umgebung strömt oder abgeführt wird, so dass kein Kreislauf für die Kühlluft vorhanden ist. Ansonsten kann die Gebläseluft in einem Kreislauf geführt werden, um energetische Verluste gering zu halten und die Ressource Luft nicht unnötig zu verbrauchen.
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Bevorzugt ist die Form längs der Zuführrichtung der Fasern geteilt ausgebildet. Gerade bei der Herstellung großer und flächiger Teile ist es im Stand der Technik vorgesehen, dass diese flach in Formen eingelegt werden, um sie anschließend durch einen Heißluftofen zu erwärmen. Insbesondere bei Sitzauflagen oder Matratzen konnte dabei kein gutes Ergebnis erzielt werden, da die Herstellungszeiten zu lang waren und die Fasern nicht in der richtigen Richtung orientiert waren. Die Heißluft hat den Weg des geringsten Widerstandes genommen, so dass die Fasern nicht gleichmäßig angeschmolzen worden. Dadurch wurden dünne Stellen der Form schneller erwärmt als die dickeren Stellen des Faserformteils, was zu einer ungleichmäßigen Verbindung der Fasern führte. Wenn die Form jedoch in der Zuführrichtung der Fasern längsgeteilt ist, ist es möglich, die Fasern in einer stehenden Orientierung des fertigen Faserformteils zu orientieren. Eine stehende Faser kann einer Druckbelastung besser standhalten als eine liegende Faser und verhält sich ähnlich einer Bürste, wodurch eine verbesserte Elastizität und ein gewisser Memoryeffekt bereitgestellt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Faserformteils aus einem thermisch vernetzbaren Fasermaterial, bei dem die Fasern in eine Form über einen Luftstrom transportiert werden, sieht vor, dass die Form geteilt ausgebildet ist und vor dem Füllen auseinander gefahren wird, nach dem Befüllen das Fasermaterial durch Schließen der Form komprimiert und anschließend das Fasermaterial durch Heißluft erwärmt wird, bis sich die Fasern miteinander verbunden haben, wobei die Fasern in der Form vor dem Komprimieren senkrecht zu der Zufuhrrichtung und in Richtung der aus der Form ausströmenden Luft orientiert werden. Durch das Öffnen der Form kann das Einfüllvolumen wesentlich vergrößert werden, eine mechanische Komprimierung durch das Schließen der Form ermöglicht einen hohen Kompressionsgrad, der wesentlich größer als derjenige ist, der durch ein Sauggebläse in wirtschaftlich vertretbarer Form erreicht werden kann.
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Die Heißluft wird bevorzugt durch die Form durchgeleitet und kann in einem Kreislauf geführt werden, der durch das Gebläse, den Wärmetauscher und die Form hindurchfährt.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass der Form in Zufuhrrichtung der Fasern hintereinander angeordnete Luftleiteinrichtungen zugeordnet sind, die Verschlusseinrichtungen aufweisen und die Verschlusseinrichtungen zum Befüllen der Form von der Zuführöffnung für die Fasern entfernt beginnen in Richtung auf die Zuführöffnung geöffnet werden. Durch das Öffnen der Verschlusseinrichtung, die der Zuführöffnung am entferntesten liegt, wird die Form langsam aufgefüllt, ohne dass es zu Stauungen oder Verstopfungen kommt. Vorteilhafterweise ist die Form stehend angeordnet, so dass zunächst die unterste Verschlusseinrichtung geöffnet wird, anschließend werden die näher der Zuführöffnung gelegenen Verschlusseinrichtungen ganz oder teilweise geöffnet, um die Form vollständig mit dem Fasermaterial zu füllen. Vorteilhafterweise werden die Verschlusseinrichtungen nacheinander geöffnet werden, wobei nach dem Öffnen während des Befüllvorganges auch Verschlusseinrichtungen wieder geschlossen werden können, um eine Steuerung des Befüllvorganges und eine Beeinflussung der Orientierung und der Befülldichte vornehmen zu können. Durch die gesteuerte Öffnung und das gesteuerte Schließen der Verschlusseinrichtungen können unterschiedliche Dichtezonen und damit unterschiedliche Härtezonen des Faserformteils realisiert werden.
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Das Öffnen und Schließen der der Verschlusseinrichtungen erfolgt dabei dergestalt, dass der Form in Zufuhrrichtung der Fasern hintereinander angeordnete Luftleiteinrichtungen zugeordnet sind, die Verschlusseinrichtungen aufweisen und die Verschlusseinrichtungen zum Befüllen der Form von der Zuführöffnung für die Fasern entfernt beginnend in Richtung auf die Zuführöffnungen geöffnet werden, wobei zur Orientierung der Fasern eine Durchsaugung durch eine Schicht in der Form befindlicher Fasern erfolgt. Die Befüllung in der Form vor dem Komprimieren der Fasern erfolgt dabei in dem Zustand, in dem die beiden Formteile einen vergrößerten Abstand zueinander haben. Die der Zuführöffnung entfernteste Verschlusseinrichtung wird geöffnet, während die übrigen, in Strömungsrichtung der vorliegenden Verschlusseinrichtungen verschlossen bleiben. Das Sauggebläse bzw. die Sauggebläse saugen die Fasern in die Kavität der Form, wobei durch eine Querströmung die Fasern bereits orientiert in der Form abgelegt werden. Allerdings wird aufgrund der Strömungsrichtung ein Teil der Fasern sich an die Wand der Formteile legen. Daher ist es vorteilhaft, wenn die entferntesten Luftleiteinrichtungen sehr Dicht bei dem Formende angeordnet ist, so dass nur ein kleiner Teil der Fasern an die Formteilwandung gesaugt werden. Sobald die Fasern das Niveau der nachfolgenden Verschlusseinrichtung erreicht haben, also die Form vollständig mit Fasern bis zur Höhe der ersten Verschlusseinrichtung gefüllt ist, wird weiter durch die bereits vorhandene Faserlage durchgesaugt, wobei die der Zuführöffnung entfernteste Verschlusseinrichtung weiterhin geöffnet bleibt, die unmittelbar sich daran anschließende Verschlusseinrichtung jedoch noch geschlossen bleibt, so dass die Saugluft durch eine Faserlage hindurchgesaugt wird. Dadurch wird verhindert, dass das Fasermaterial zunächst an eine Formwand gesaugt wird und sich erst dann in der Mitte der Form anlagert. Vielmehr wird durch die Durchsaugung erreicht, dass eine gleichmäßige Verteilung der Fasern innerhalb der Form auf dem jeweiligen Niveau erreicht wird.
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Es ist vorgesehen, dass die Verschlusseinrichtung auf dem Niveau, das gerade befüllt wird, geschlossen bleibt oder nur leicht geöffnet wird, so dass stets der Hauptteil der Saugluft durch die Faserlage auf dem Niveau der jeweils Endströmungsrichtung dahinter liegenden Verschlusseinrichtung durchgesaugt wird. Als Niveau einer Verschlusseinrichtung wird die Höhe der Verschlusseinrichtung entgegen der Strömungsrichtung von dem Ende der Form her gesehen, das der Zuführöffnung am entferntesten ist. Werden beispielsweise die Verschlusseinrichtungen als Klappen ausgebildet und sind fünf Klappen vorhanden, wird zur Befüllung des Niveaus der dritten Klappe die vorletzte Klappe geöffnet, während die letzte oder entfernteste Klappe geschlossen bleibt. Gegebenfalls kann ab Erreichen eines bestimmten Füllgrades die dritte Klappe bereits leicht geöffnet werden.
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Die Verschlusseinrichtung, die in Strömungsrichtung hinter dem Niveau liegt, auf dem die Befüllung gerade stattfindet, wird somit geöffnet oder bleibt geöffnet, während die Verschlusseinrichtung auf dem Niveau der Befüllung geschlossen bleibt oder nur teilweise geöffnet wird.
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Nach dem Verbinden der Fasern miteinander durch Zufuhr von thermischer Energie, insbesondere von Heißluft, können die Formteile der Form auf das Endmaß des Faserformteils verfahren und dort zum Abkühlen gehalten werden. Das Verfahren der Formteile auf das Endmaß erfolgt bevorzugt im erwärmten Zustand der Fasern, in dem noch eine Nachformbarkeit oder Verformbarkeit der Fasern möglich ist.
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Das erfindungsgemäße Faserformteil aus einem thermisch vernetzbaren Fasermaterial, das in einer Form unter Zufuhr thermischer Energie vernetzt wurde, wobei das Faserformteil eine Oberseite aufweist, die senkrecht zu der Hauptbelastungsrichtung des Faserformteils ausgerichtet ist, sieht vor, dass das Faserformteil in Richtung der Hauptbelastungsrichtung elastisch ausgebildet ist und eine Faserhauptorientierung aufweist, die in Richtung der Hauptbelastungsrichtung ausgerichtet ist. Dadurch ist es möglich, eine erhöhte Formstabilität bei gleichzeitiger Elastizität für das Faserformteil bereitzustellen, so dass es insbesondere für Einsätze in Polstermöbeln und Fahrzeugsitzen besonders gut geeignet ist.
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Vorzugsweise sind mindestens 50% der Fasern längs zu der Hauptbelastungsrichtung orientiert, also senkrecht zu der Oberseite der Oberfläche eines flächigen Faserformteils.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Grundaufbau der Vorrichtung in Schnittdarstellung;
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2 eine Schnittdarstellung des Formteils;
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3 eine Schnittdarstellung der zueinander verlagerbaren Formteile in einer zusammengeschobenen Position; sowie
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4 eine Schnittdarstellung der zueinander verlagerbaren Formteile in einer auseinandergeschobenen Position.
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In der 1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines Faserformteils 10 in einer schematischen Schnittdarstellung gezeigt. Die Vorrichtung weist eine Faserzufuhreinrichtung 2 in Gestalt eines Füllstutzens auf, dem eine Heizeinrichtung und ein Wärmetauscher 6 zugeordnet sind. In dem Füllstutzen der Faserzufuhreinrichtung 2 werden die in die Form 12 einzuführenden Fasern bereitgestellt und pneumatisch in die Form 12 durch die schematisch im Bereich der Trennfuge der Form 12 angedeutete Einführöffnung 8 eingeführt. Die Form 12 besteht aus zwei Formteilen 121, 122, die an Werkzeugaufnahmen angeordnet sind. Es können auch mehr als zwei Formteile vorhanden sein. Das linke Formteil 121 und die dazugehörige Werkzeugaufnahme sind verschiebbar an einem Rahmen 40 auf einem Schlitten 30 gelagert. Über den Schlitten 30 kann eine Druckkraft P aufgebracht werden, um das linke Formteil 121 in Richtung auf das rechte Formteil 122 zu verlagern. Ebenfalls ist es möglich, die Formteile 121, 122 von einander weg zu bewegen, um eine Volumenvergrößerung des Hohlraums innerhalb der Form 12 zu erreichen, so dass leichter das Fasermaterial eingeführt werden kann. Anschließend kann durch Verfahren des Schlittens 30 in Richtung auf den feststehenden Teil der Form 12 eine mechanische Komprimierung erreicht werden.
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Innerhalb der Form 12 und der Formteile 121, 122 sind Durchströmlöcher 14 angeordnet, die nur schematisch andeutet sind. Die Durchströmlöcher 14 erstrecken sich über die gesamte Höhe der Form 12 und ermöglichen ein Ausströmen der Transportluft oder der Heizluft seitlich aus der Form 12. In der Form 12 oder an der Form 12 können Lochbleche 16 angeordnet sein, die verhindern, dass Fasermaterial aus der Form 12 ausgetragen wird.
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Der 1 ist zu entnehmen, dass die Längserstreckung der Kavität der Form 12 im Wesentlichen der Schwerkraftrichtung folgt, also dass die Form 12 stehend ausgerichtet ist. Dementsprechend ist die Zufuhrrichtung S sowohl der Fasern als auch der Transportluft senkrecht von oben entlang der Schwerkraftrichtung. Seitlich von den Formteilen 121, 122 gehen Luftleiteinrichtungen 28 ab, die unmittelbar an die Form 12 anschließen. Die Luftleiteinrichtungen 28 bilden Schächte oder Kanäle, die in strömungstechnischer Verbindung zu den Durchtrittsöffnungen 14 stehen. Wie der 1 zu entnehmen ist, sind die Luftleiteinrichtungen 28 in Gestalt von Blechen oder Trennwänden ausgebildet. Die durch die Luftleiteinrichtungen 28 gebildeten Schächte oder Kanäle sind im Wesentlichen voneinander getrennt, so dass keine Transportluft oder Heizluft aus den jeweiligen Kanälen zugeordneten Durchtrittsöffnungen 14 durch andere Kanäle ausströmen kann. Die Kanäle münden in Auslassöffnungen 22, die durch Verschlusseinrichtungen 24 in Gestalt von Klappen oder Schiebern verschließbar sind. Die Auslassöffnungen 22 münden in Saugluftanschlüsse 26, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel beiderseits der Längserstreckung der Form 12 und beiderseits der Trennfuge angeordnet sind. Dadurch zweigt sich der zunächst von oben nach unten orientierte Transportluftstrom in zwei Saugluftströme auf, die seitlich und im Wesentlichen rechtwinklig zu der Zufuhrrichtung der Fasern und damit im Wesentlichen waagerecht abgeführt werden.
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Die Saugluftanschlüsse 26 können an einem gemeinsamen Gebläse angeordnet sein, das druckseitig mit der Faserzufuhreinrichtung 2 gekoppelt sein kann, so dass eine Kreislaufführung der Arbeitsluft möglich ist.
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In der Vorrichtung ist eine Auslasssteuerung 20 für jede Seite der Verschlusseinrichtungen 24 vorgesehen, so dass die einander gegenüberliegenden Verschlusseinrichtungen 24 individuell geöffnet und geschlossen werden können. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die unteren Verschlusseinrichtungen geöffnet, so dass die Bereiche, die von den unteren beiden Luftleiteinrichtungen 28 abgetrennt werden, von der Transportluft oder der Heizluft durchströmt werden können. Fasern aus dem Faserbunker werden dann über die Transportluft senkrecht nach unten geführt und stapeln sich übereinander auf, da die Fasern nach unten gesogen werden. Aufgrund der Umlenkung der Strömung um 90° in einander entgegengesetzte Richtungen richten sich die Fasern mit ihrer Längserstreckung im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung aus, um einen möglichst geringen Luftwiderstand der Saugströmung entgegenzusetzen. Dadurch kommt es zu einer Stapelung und Orientierung der Luftfasern dergestalt, dass sie senkrecht zu der Trennebene der beiden Formteile 121, 122 orientiert sind. Ein Großteil der Fasern steht also im Wesentlichen senkrecht zu der Trennebene und damit im Wesentlichen senkrecht zu den großflächigen Oberflächen des Faserformteils 10.
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Zur weiteren Beschickung werden nacheinander weitere Verschlusseinrichtungen 24 geöffnet, so dass von der entferntesten Luftleiteinrichtung 28 bis zu der Luftleiteinrichtung 28, die der Einführöffnung 8 am nächsten ist, die Verschlusseinrichtungen 24 nacheinander geöffnet werden. Es besteht auch die Möglichkeit, einzelne Verschlusseinrichtungen 24 im Verlauf des Befüllens zu schließen, um unterschiedliche Dichteprofil innerhalb des Faserformbauteils realisieren zu können.
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Nach dem Befüllen der Form 12 ist es möglich und vorgesehen, durch die Einführöffnung 8 auch Heißluft durch die Form 12 zu leiten. Alternativ kann ein Saugluftanschluss 26 an ein Heißluftgebläse druckseitig angeschlossen werden, so dass eine im Wesentlichen waagerechte Heißluftströmung durch das vorkomprimierte Faserformteil hindurch geleitet werden kann, um den Klebstoff zu aktivieren oder eine kraft- oder stoffschlüssige Vernetzung der Fasern zu bewirken. Eine solche Luftführung hat den Vorteil, dass eine gleichmäßige Durchströmung der Form mit der Heißluft realisiert wird, gleichzeitig wird eine gleichmäßige Verbindung der Fasern untereinander gewährleistet. Die Heißluft durchströmt die Form 12 auf einem sehr kurzen Weg, so dass sehr schnell eine gleichmäßige Erwärmung der Fasern und des Faserformteils erreicht wird.
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In der 2 ist eine schematische Schnittansicht eines Faserformteils 10 in Gestalt einer Sitzpolsterung gezeigt. Das Faserformteil 10 ist als dreidimensionales, flaches Bauteil ausgebildet und weist eine Oberfläche 51 auf, die im Wesentlichen senkrecht zur Hauptbelastungsrichtung H orientiert ist. Aufgrund der senkrecht zur Oberfläche 51 und im Wesentlichen parallel zur Hauptbelastungsrichtung H ausgerichteten Faserorientierung ist das Faserformteil 10 elastisch und verfügt darüber hinaus über einen hohen Rückstellfaktor, so dass eine hohe Formstabilität gewährleistet ist.
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Das Faserformteil 10 besteht im Wesentlichen aus einem thermisch vernetzbaren Fasermaterial 55, das in eine Form eingeführt und so orientiert worden ist, dass das Fasermaterial 55 im Wesentlichen parallel zur Hauptbelastungsrichtung H und damit im Wesentlichen senkrecht zu der Oberseite 51 des Faserformteils 10 orientiert ist. Nicht alle Fasern des Fasermaterials 55 sind dabei parallel zueinander orientiert, vielmehr kommt es bei einem durch thermische Vernetzung hergestellten Faserformteil 10, das unter Zufuhr von Druck und Wärme in einer Form verpresst wird, zu unterschiedlichsten Faserorientierungen, die auch gewollt sind, da durch die unterschiedlichen Orientierungen die Gesamtstabilität, Gesamtfestigkeit sowie Formbeständigkeit des Faserformteils 10 gewährleistet wird. Um jedoch gezielte Elastizitäten in dem Faserformteil 10 bereitzustellen, wobei die Elastizitäten im Wesentlichen in der Hauptbelastungsrichtung H wirken sollen, ist ein Großteil der Fasermaterialien 55 so orientiert, dass die Längserstreckung der Fasern im Wesentlichen parallel zu der Hauptbelastungsrichtung H orientiert ist. Über Dichteunterschiede können unterschiedliche Festigkeiten in einzelnen Bereichen des Faserformteils 10 erreicht werden. Auch durch unterschiedliche Orientierungen in einzelnen Bereichen des Faserbauteils 10 ist es möglich, unterschiedliche Festigkeiten oder Elastizitäten zu erreichen.
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Die Faserformteile 10 können beispielsweise als Polstermaterialien, Innenverkleidungsteile für Kraftfahrzeuge, Bodenbeläge, Isolationsmaterialien oder Auflagen für Stühle oder Sitze eingesetzt werden.
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In der 3 sind die Formteile 121, 122 in einer zusammengeschobenen Position gezeigt. Die in die Kavität bzw. Form 12 eingeführten Fasern befinden sich zwischen den beiden Formteilen 121, 122, wobei die Formteile 121, 122 in zumindest einem, wie in 3 gezeigten, Überlappungsbereich 125 aneinander anliegen. Dadurch ist die Form 12 auch dann wirkungsvoll betreibbar, wenn die Formteile 121, 122 relativ zueinander bewegt werden oder sich in einer anderen als der in 3 gezeigten Position befinden. Die Seitenwände des Formteils 121 stehen dabei in Richtung auf das Formteil 122 dem Formteil 122 über. Daher erfolgt eine Übergreifung des Formteils 122 durch das Formteil 121 nach Art der Übergreifung eines Schuhkartons durch seinen Deckel. Dadurch können die in der Kavität bzw. Form 12 befindlichen Fasern durch ein Ineinanderschieben bzw. zueinander Verlagern der Formteile 121, 122 zusammengeschoben und verdichtet werden, ohne dass es in dem Überlappungsbereich 125 zwischen den Formteilen 121, 122 zu einem Leckageluftstrom oder einer sonstigen Beeinflussung der Luftströmung bzw. der Faserablage in der Form 12 kommen kann.
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Für das Befüllen der Form 12 sind die Formteile 121, 122 voneinander beabstandet angeordnet, so dass eine entsprechend große Einlassöffnung ausgebildet ist. Diese Situation ist in 4 dargestellt. Bei oder nach dem Befüllen der Form 12 mit Fasern können die Formteile 121, 122 aufeinander zu verlagert werden, so dass die Fasern, wie in der 3 gezeigten Stellung der Formteile 121, 122, von den Formenteilen 121, 122 verdichtet werden. Die Verlagerung der Formteile 121, 122 ist sowohl bei geöffneten als auch bei geschlossenen Auslassöffnungen 22 (nicht dargestellt) möglich.
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In der 4 sind die Formteile 121, 122 in einer für das Befüllen der Form 12 mit Fasern voneinander entfernten Stellung gezeigt. Der Absatdn kann dabei vorzugsweise stufenlos eingestellt werden und ist insbesondere von der gewünschten Fasermengen, der zu erreichenden Verdichtung und den Abmessungen des zu fertigenden Faserformteiles abhängig. Durch das Auseinanderschieben der Formenteile 121, 122 ist der Umfang sowie das Volumen der Form 12 vergrößert, wobei die Formenteile 121, 122 zur Vermeidung einer Leckageöffnung auch in einer maximal auseinander geschobenen Stellung in dem Bereich 125 überlappend angeordnet sind. Dadurch wird ermöglicht, dass zum Befüllen der Form 12 die Luftströmung in der Form 12 lediglich durch die in 4 nicht dargestellten Luftleiteinrichtungen 28 beziehungsweise den an den entsprechenden Auslassöffnungen 22 angeordneten Verschlusseinrichtungen 24 beeinflusst wird, nicht jedoch durch Leckageströmungen.
