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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen isolierten Gegenstand, der seine Füllkraft durch Einstellung der Verschiebung verändert, und insbesondere einen isolierten Gegenstand, der Luftzirkulation, Wärmeleitung und Wärmestrahlung mit einer hohen Füllkraft und einer Struktur mit niedriger Dichte hemmt.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Um zu ermöglichen, dass Schlafsäcke, Quilts und Schneeanzüge und andere Produkte Eigenschaften thermischer Isolierung und leichten Gewichts, aber nicht beschränkt hierauf, zeigen, ist es für ihre inneren Faserstrukturen notwendig, eine niedrige Dichte aufzuweisen, aber hohe Flaumigkeit zu zeigen, ähnlich zu den Daunenfedern unter den härteren äußeren Federn eines Vogels. Wenn ein Vogel seine Flügel ausstreckt, werden die Daunenfedern mit niedriger Dichte zu einem lockeren und flaumigen Zustand geöffnet, um Luft einzufangen und zu helfen, den Vogel zu isolieren.
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Ein herkömmlicher isolierter Gegenstand, wie etwa die Struktur, die in 1 dargestellt ist, verwendet typischerweise ein Kreuzlaminierungsformverfahren, um ein laminiertes Gewebe (1a) herzustellen. Die Dicke (h) des laminierten Gewebes (1a) repräsentiert die Füllkraft (Flaumigkeit) des laminierten Gewebes (1a), und die Dicke (h) des isolierten Gegenstandes vor Kompression liegt bei seiner optimalen Füllkraft. Wenn der Isolationsgegenstand für Lagerung komprimiert wird, wird seine Dicke (h) komprimiert und kann dann bis zu der Dicke, oder dem Volumen, von kondensiertem Endlosfaserfilz verringert werden. Der isolierte Gegenstand ist vor der Verwendung unkomprimiert. Wenn jedoch keine äußere Kraft ausgeübt wird, um die Fasern zu trennen, kehrt das laminierte Gewebe (1a) aufgrund von Kohäsion und Friktion zwischen den Fasern auf weniger als 85% seiner ursprünglichen Dicke (h), oder Füllkraft, vor Kompression zurück.
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Herkömmlich isolierte Gegenstände können die ursprüngliche hohe Flaumigkeit nicht beibehalten, während sie die niedrige Dichte aufrechterhalten, und können somit nicht eine Leichtgewichtsstruktur bereitstellen, die gute verlängerte thermische Isolierungseigenschaften aufweist.
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In
DE 42 20 338 A1 wird ein großvolumiger Vliesstoff mit beiderseitig verfestigten Oberflächen offenbart. Gemäß dieser Anmeldung wird vorgeschlagen, dass die Fasern eines längsorientierten Vlieses mäanderförmig zwischen beiden Vliesoberflächen zu einem Mäandervlies ausgeformt sind. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Scheitel einander nahe benachbarter Mäanderbögen an beiden Oberflächen miteinander verbunden sind. Die Verbindung der Scheitel soll hierbei beidseitig entweder mittels Fasermaschen, mit quer ausgelenkten, verschlungenen Fasern oder mittels zusätzlicher aufgeklebter Schichten erfolgen.
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In
EP 0 741 827 B1 wird eine Mineralfaserplatte beschrieben, die Lamellen umfasst, die quer zu einander angeordnete Mineralfasern enthalten. Die Lamellen stammen von einer Mineralfaservliesbahn. Die beschriebene Mineralfaserplatte zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Fasern alleine durch gehärtetes Bindemittel in einem einzigen Härtungsprozess zu einem integralen Aufbau miteinander verbunden werden.
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Beiden Flächengebilden des Stands der Technik ist der Nachteil inhärent, dass diese lediglich unter Verwendung eines Bindemittels, etwa eines Harzes, gefertigt werden können. Auf diese Weise können lediglich sehr feste und kompakte Fasergewebe erhalten werden. Diese weisen auf Grund ihrer hohen Dichte schlechte Isoliereigenschaften auf. Insbesondere erlauben die beschriebenen Flächengebilde auf Grund ihrer strukturellen Gegebenheiten keine Verbesserung ihrer Isoliereigenschaften.
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Aus dem Obigen wird der Nachteil des Standes der Technik deutlich. Es besteht ein Bedürfnis in der Industrie für ein neuartiges Design, das das Problem der Füllkraftwiederherstellung löst.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Dieses sich aus dem Stand der Technik ergebene Problem wird erfindungsgemäß gelöst durch einen isolierten Gegenstand gemäß dem unabhängigen Anspruch. Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Insbesondere wird die erfindungsgemäße Aufgabe gelöst durch einen isolierten Gegenstand, der seine Füllkraft durch Einstellung der Verschiebung verändert, umfassend ein schräges gefaltetes Endlosgewebe, einen Außenhüllenstoff und einen Futterstoff an den oberen bzw. unteren Oberflächen des Endlosgewebes, die eine Sandwichstruktur bilden, wobei jede Falte des gefalteten Gewebes gekennzeichnet ist durch Breite und Länge und gebildeten Winkel in Bezug auf den Außenhüllenstoff oder den Futterstoff und die Abschnitte jeder Falte, die am Außenhüllenstoff bzw. am Futterstoff befestigt sind, Befestigungsflächen sind und jede Falte einen vorderen kurzen Faltenabschnitt und einen hinteren langen Faltenabschnitt entsprechend der Richtung, in der sie geneigt ist, einschließt, wobei der kurze Faltenabschnitt eine verbundene Brücke mit dem Außenhüllenstoff und dem Futterstoff bildet und sich zusammen mit den Befestigungsflächen bewegt, während der hintere lange Faltenabschnitt lose und flaumig ist.
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Angesichts der Nachteile des Standes der Technik und um die Bedürfnisse der Industrie zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung demnach einen isolierten Gegenstand bereit, der seine Füllkraft durch Einstellung der horizontalen Verschiebung von zwei parallelen Stoffen, die an einem gefalteten Gewebe befestigt sind, verändert. Er wurde auf der Basis von Federanordnungen, die bei Vögeln gefunden wurden, entwickelt. Ausgebreitetes Endlosfaserband wird in einem vorbestimmten Winkel geschwungen, um ein gefaltetes Gewebe zu bilden, und ein Außenhüllenstoff und ein Futterstoff werden mit den oberen und unteren Oberflächen des geneigten gefalteten Gewebes durch Presswalzen und Klebstoff verbunden, um die Sandwichstruktur der vorliegenden Erfindung zu bilden.
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Das gefaltete Gewebe bewegt sich in Verbindung mit den oberen und unteren Stoffen. Wenn Druck auf den isolierten Gegenstand ausgeübt wird, komprimieren die Außen- und die Futterstoffe das schräg gelegte gefaltete Gewebe zu Füllkraft auf die Dicke, oder das Volumen, von kondensiertem Endlosfaserfilz. Die horizontale Verschiebung zwischen den Außen- und den Futterstoffen wird verringert, um den isolierten Gegenstand zu öffnen. Als ein Ergebnis spiegelt eine brückenähnliche Struktur, die durch die Verbindung eines angeklebten kurzen Faltenabschnittes und den Außen- und Futterstoffen die Verschiebung wider, so dass ein nicht-verklebter langer Faltenabschnitt von einem komprimierten Zustand zu einem expandierten Zustand bewegt wird. Die flaumigen Fasern werden dann die in dem gefalteten Gewebe aufgrund der Veränderungen der horizontalen Verschiebung gebildeten Spalten ausfüllen, wodurch Bereiche mit niedriger Dichte in der Struktur gebildet werden. Als solcher kann der isolierte Gegenstand seine ursprüngliche Dicke (oder Füllkraft) des gefalteten Gewebes wiederherstellen, und durch Einstellung der Stoffe auf horizontale Verschiebungen kann die Füllkraft sogar ihre ursprüngliche Füllkraft übersteigen, wodurch die Eigenschaften der niedrigen Dichte und hohen Füllkraft erreicht werden, die von den Erfindern erwartet wurden.
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Daher stellt die vorliegende Erfindung im Wesentlichen die horizontale Verschiebung zwischen den Außen- und den Futterstoffen so ein, dass das gefaltete Gewebe nicht nur seine ursprüngliche Dicke (oder Füllkraft) wieder erreicht, sondern seine ursprüngliche Füllkraft übersteigt. Die Spalten, die gebildet werden, nachdem das gefaltete Gewebe zu seiner ursprünglichen Höhe zurückgekehrt ist, können durch die flaumigen langen Faltenabschnitte aufgefüllt werden, was Bereiche mit niedriger Dichte des gefalteten Gewebes bildet. Die vorliegende Erfindung stellt somit einen isolierten Gegenstand bereit, der in hohem Maße thermisch isoliert ist, leichtes Gewicht zeigt und leicht zu lagern ist, was verschiedene existierende Probleme des Standes der Technik löst.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Erfindung kann vollständiger durch Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen verstanden werden, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
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1 eine perspektivische Ansicht der Struktur eines herkömmlichen laminierten Gewebes ist.
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2 ein Diagramm ist, das die Herstellung eines isolierten Gegenstandes gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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3 eine Draufsicht auf den isolierten Gegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung ist.
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4 ein Diagramm ist, das den isolierten Gegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung unter Kompression veranschaulicht.
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5 ein weiteres Diagramm ist, das den isolierten Gegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung unter Kompression veranschaulicht.
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6 eine Draufsicht ist, die den isolierten Gegenstand gemäß der vorliegenden Erfindung nach Wiederherstellung seiner Füllkraft veranschaulicht.
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7 ein Diagramm ist, das eine Abfolge von Zuständen des isolierten Gegenstandes gemäß der vorliegenden Erfindung zwischen Kompression und Wiederherstellung veranschaulicht.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen isolierten Gegenstand, der seine Füllkraft durch Einstellung in der horizontalen Verschiebung zwischen zwei Stoffen, die an einem gefalteten Gewebe befestigt sind, verändert. Die äußeren und inneren Oberflächen eines gefalteten Gewebes, hergestellt mit einem Pendelfaltverfahren, werden an einem Außenhüllenstoff bzw. einem Futterstoff befestigt und diese drei Elemente bilden eine Sandwichstruktur. Durch Einstellung der horizontalen Verschiebung zwischen den Außen- und Futterstoffen kann das gefaltete Gewebe seine ursprüngliche Dicke zurückgewinnen und sogar übersteigen und höhere Füllkraft als die ursprüngliche Füllkraft des gefalteten Gewebes erreichen. Zusätzlich füllen, während des Wiederherstellungsprozesses, die langen Faltenabschnitte, die nicht an den Stoffen angeklebt sind, Spalten, die im gefalteten Gewebe gebildet werden, wodurch Bereiche mit niedriger Dichte in der Struktur gebildet werden. Nicht nur besitzt der resultierende Gegenstand hervorragende thermische Isolationseigenschaften, er kann auch eine niedrige Dichte, aber hohe Füllkraftstruktur bereitstellen. Dieser isolierte Gegenstand kann in der tatsächlichen Verwendung leicht komprimiert oder wiederhergestellt werden und ist somit geeignet für Produkte wie etwa Schlafsäcke, Bettdecken, Schneeanzüge und Schneeschuhe, aber nicht hierauf beschränkt. Zusätzlich kann er auch in schallschluckenden und wärmeisolierenden Produkten, die gute thermische Isolierung erfordern, verwendet werden, die leicht gelagert werden können.
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Um die Struktur und die Anordnung der vorliegenden Erfindung vollständig zu verstehen, sind detaillierte Strukturen und ihre Zusammensetzungen in den folgenden Beschreibungen angegeben. Die Implementierungen der vorliegenden Erfindung sind nicht auf spezifische Details beschränkt, die den Fachleuten bekannt sind. Andererseits werden gut bekannte Zusammensetzungen oder Verfahren hierin weggelassen, um unnötige Beschränkungen der vorliegenden Erfindung zu vermeiden. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail beschrieben. Zusätzlich zu diesen Beschreibungen kann die vorliegende Erfindung in breitem Umfang auf andere Ausführungsformen angewendet werden und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist nicht durch solche beschränkt, sondern vielmehr durch den Schutzumfang der folgenden Ansprüche.
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Bezugnehmend auf 2, ist ein Diagramm gezeigt, das die Herstellung eines isolierten Gegenstandes gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, der seine Füllkraft durch Einstellung der horizontalen Verschiebung verändert. Es setzt im Wesentlichen eine Vliesherstellungstechnik durch Schwingen und Übereinanderlegen eines ausgebreiteten Endlosfaserbandes (1) zwischen einem Paar von parallelen Begrenzern (2) ein. Die Begrenzer (2) können in einer Neigung angeordnet sein, so dass das Endlosfaserband (1) ein kontinuierliches schräges gefaltetes Gewebe (3) bilden wird, wobei der vorbestimmte Winkel zwischen jeder Falte und der Neigungsoberfläche geringer ist als 90°. Dann wird das gefaltete Gewebe (3), das aus schrägen Falten gebildet ist, von den Begrenzern (2) über ein Paar aus oberen und unteren Presswalzen (4) zu einem flachen Förderband (5) geführt. Gleichzeitig werden ein Außenhüllenstoff (6) und ein Futterstoff (7) zu den oberen bzw. unteren Oberflächen des gefalteten Gewebes (3) über die oberen bzw. unteren Presswalzen (4) zugeführt. Ein Klebstoff (8) (wie etwa Hotmeltkleber, etc.) wird auf die Befestigungsoberflächen des Außenhüllenstoffes (6) und Futterstoffes (7) durch Sprühdüsen aufgesprüht, bevor der Außenhüllenstoff (6) und Futterstoff (7) zum gefalteten Gewebe (3) zugeführt werden. Dann wird Druck auf den Außenhüllenstoff (6) und Futterstoff (7) ausgeübt, um sie an die oberen bzw. unteren Oberflächen des gefalteten Gewebes (3) anzukleben, wodurch eine Sandwichstruktur gebildet wird. Diese resultierende Struktur wird dann vom flachen Förderband (5) zur nächsten Stufe der Weiterverarbeitung überführt, wie etwa Trocknen, Ausformen, Kantenschneiden und Aufrollen.
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Nunmehr bezugnehmend auf 3, ist die Sandwichstruktur des isolierten Gegenstandes, der mit dem obigen Verfahren hergestellt ist, dargestellt, der das schräge gefaltete Gewebe (3), den Außenhüllenstoff (6) und den Futterstoff (7) auf den oberen bzw. unteren Oberflächen des gefalteten Gewebes einschließt. Jede Falte des gefalteten Gewebes (3) ist gekennzeichnet durch Breite (a) und Länge (b) und bildet einen Winkel (θ) in Bezug auf den Außenhüllenstoff (6) oder den Futterstoff (7). Der Abschnitt jeder Falte, der an dem Außenhüllenstoff (6) befestigt ist, ist die Befestigungsfläche (31), und der Abschnitt jeder Falte, der am Futterstoff (7) befestigt ist, ist die Befestigungsfläche (32). Jede Falte schließt einen vorderen kurzen Faltenabschnitt (33) und einen hinteren langen Faltenabschnitt (34) entsprechend ihrer Schrägrichtung ein. Der vordere kurze Faltenabschnitt (33) bildet eine verbundene, brückenähnliche Struktur mit dem Außenhüllenstoff (6), unter Verwendung der Befestigungsfläche (31), und dem Futterstoff (7), unter Verwendung der Befestigungsfläche (32), wobei sich alle Elemente zusammen bewegen. Andererseits ist der nicht-befestigte hintere lange Faltenabschnitt (34) lose und flaumig.
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Gemäß dem Obigen ist eine Sandwichstruktur des isolierten Gegenstandes gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt, die das schräge gefaltete Gewebe (3), den Außenhüllenstoff (6) und den Futterstoff (7) an den oberen bzw. unteren Oberflächen des gefalteten Gewebes einschließt. Diese drei Elemente stellen die Dicke (H) der Struktur dar, die die Füllkraft des isolierten Gegenstandes der vorliegenden Erfindung repräsentiert.
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Die Veränderung des horizontalen Abstandes, gebildet durch einen bestimmten Punkt auf dem Außenhüllenstoff (6) und einen bestimmten Punkt auf dem Futterstoff (7), repräsentiert die horizontale Verschiebung (c) zwischen dem Außenhüllenstoff (6) und dem Futterstoff (7). Durch Einstellen dieser horizontalen Verschiebung (c) wird auch die Dicke (H) (d. h. die Füllkraft) des gefalteten Gewebes (3) verändert. Wenn man zum Beispiel den ursprünglichen horizontalen Abstand zwischen dem Außenhüllenstoff (6) und dem Futterstoff (7) auf nahezu Null einstellt, ist der Winkel (θ), der zwischen der Falte und dem Außenhüllenstoff (6) oder dem Futterstoff (7) gebildet ist, nahezu 90°, wie dargestellt in 6. Einige Abschnitte des gefalteten Gewebes (3) bilden die Befestigungsflächen (31)(32), während andere, nicht-verklebte Abschnitte alternierend den kurzen Faltenabschnitt (33) und den langen Faltenabschnitt (34) bilden. Der kurze Faltenabschnitt (33) bildet eine verbundene, brückenähnliche Struktur mit dem Außenhüllenstoff (6) und dem Futterstoff (7) und bewegt sich zusammen mit den Befestigungsflächen (31)(32), während der hintere lange Faltenabschnitt (34) lose und flaumig ist. Wenn der Winkel (θ) des gefalteten Gewebes (3) auf 90° oder mehr eingestellt ist, werden Spalten (9) aufgrund der Positionseinstellung gebildet. Die flaumigen Fasern im Bereich des alternierenden kurzen Faltenabschnitts (33) und des losen langen Faltenabschnitts (34) im gefalteten Gewebe (3), die nicht an den Außenhüllenstoff (6) und den Futterstoff (7) geklebt sind, werden dann die Spalten (9) ausfüllen, wie man in 6 sehen kann, um Bereiche mit niedriger Dichte in der Struktur des gefalteten Gewebes (3) der vorliegenden Erfindung zu bilden.
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Bezugnehmend auf 3 bis 6 zusammen, veranschaulichen die Diagramme den isolierten Gegenstand, in dem das gefaltete Gewebe (3) sich als ein Ergebnis der Bewegung zusammen mit dem oberen Außenhüllenstoff (6) und dem unteren Futterstoff (7) in verschiedenen Schrägwinkeln (wenn zusammengepresst oder freigegeben) befindet. Wie dargestellt in 3, hat das schräge geschichtete gefaltete Gewebe (3), wenn der isolierte Gegenstand nicht unter Kompression steht, schräge Falten, die einander überlappen; seine Dicke (H) (Füllkraft) ist die ursprüngliche Dicke (H) des geschichteten gefalteten Gewebes (3). Wenn der isolierte Gegenstand gelagert wird, das heißt, wenn Druck auf den isolierten Gegenstand ausgeübt wird, findet eine relative Verschiebung zwischen dem Außenhüllenstoff (6) und dem Futterstoff (7) statt. Diese relative Verschiebung (c) wird mit dem Anstieg des Drucks erhöht (wie dargestellt in 4 und 5), wobei 4 zeigt, dass das gefaltete Gewebe (3) auf 50% seiner Höhe komprimiert ist, und 5 zeigt, dass das gefaltete Gewebe (3) bei maximaler Kompression ist, wo seine Füllkraft der Dicke, oder dem Volumen, eines kondensierten Endlosfaserfilzes nahekommt. Wenn der isolierte Gegenstand ausgebreitet wird und wiederverwendet werden soll, wird Druck weggenommen, und die relative Verschiebung (c) zwischen dem Außenhüllenstoff (6) und dem Futterstoff (7) wird nahezu Null, oder in anderen Worten, der Winkel des Außenfaltenabschnitts (33) in Bezug auf den Außenhüllenstoff (6) und den Futterstoff (7) ist nahezu oder größer als 90°, so dass die Struktur dann in einem Zustand ist, wie dargestellt in 6. Der lose oder nicht-verklebte lange Faltenabschnitt (34) verändert sich von komprimiert zu expandiert, und seine flaumigen Fasern füllen den hohlen Spalt (9) im gefalteten Gewebe (3), der als ein Ergebnis von Veränderungen des Winkels gebildet wird, wodurch der Bereich mit niedriger Dichte des gefalteten Gewebes (3) der vorliegenden Erfindung gebildet wird. Das gefaltete Gewebe (3) der vorliegenden Erfindung gewinnt daher seine ursprüngliche Dicke (oder Füllkraft) zurück oder übersteigt sogar seine ursprüngliche Dicke (oder Füllkraft), was die Eigenschaften niedriger Dichte und hoher Füllkraft zeigt, die von den Erfindern angenommen worden sind.
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Zusätzlich zeigt 7 eine Abfolge der Zustände von 3 bis 6, die die Veränderung in der Höhe des isolierten Gegenstandes zwischen maximaler und minimaler Kompression (Verschiebung ist angepasst) angibt.
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In den oben bevorzugten Ausführungsformen wird eine Formel zur Berechnung des Winkels (θ) des kurzen Faltenabschnitts (33) des gefalteten Gewebes (3) in Bezug auf den Außenhüllenstoff (6) und den Futterstoff (7) und die horizontale Verschiebung (c) zwischen dem Außenhüllenstoff (6) und dem Futterstoff (7) in Zusammenhang mit 3 diskutiert. Der Winkel (θ) des kurzen Faltenabschnitts (33) des gefalteten Gewebes (3) in Bezug auf den Außenhüllenstoff (6) und den Futterstoff (7) hängt von der vertikalen Dicke (H) des gefalteten Gewebes (3) und der Länge (b) der Falte ab. Wenn zum Beispiel die Dicke (H) des gefalteten Gewebes (3) 30 mm beträgt und die Länge (b) der Falte 70 mm beträgt, dann wird der Winkel (θ) des kurzen Faltenabschnitts (33) des gefalteten Gewebes (3) in Bezug auf den Außenhüllenstoff (6) und den Futterstoff (7) sinθ = 30/70 = 25,38° sein. Mit diesem Winkel beträgt die horizontale Verschiebung (c) zwischen dem Außenhüllenstoff (6) und dem Futterstoff (7) etwa 63,24 mm (da 702 mm – 302 mm = 63,242 mm).
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Daher stellt die vorliegende Erfindung im Wesentlichen die horizontale Verschiebung zwischen den Außen- und den Futterstoffen (6)(7) ein, so dass das gefaltete Gewebe (3) nicht nur seine ursprüngliche Dicke (H) (oder Füllkraft) zurückerhalten kann, sondern seine ursprüngliche Dicke (H) (oder Füllkraft) sogar übersteigen kann. Der Hohlspalt (9), der gebildet wird, nachdem das gefaltete Gewebe (3) zu seiner ursprünglichen Höhe zurückgekehrt ist, kann durch den flaumigen langen Faltenabschnitt (34) aufgefüllt werden, wodurch der Bereich mit niedriger Dichte des gefalteten Gewebes (3) gebildet wird. Die vorliegende Erfindung stellt somit einen isolierten Gegenstand mit hervorragender thermischer Isolation und leichtem Gewicht bereit, der leicht zu lagern ist, was verschiedene existierende Probleme des Standes der Technik löst.
