DE102013018151B4

DE102013018151B4 - Kompensationsschicht und Verfahren zur Herstellung einer solchen

Info

Publication number: DE102013018151B4
Application number: DE102013018151.8A
Authority: DE
Inventors: Christian Schlemmer
Original assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Current assignee: Lisa Draexlmaier GmbH
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2017-02-09
Anticipated expiration: 2033-12-05
Also published as: US10156032B2; DE102013018151A1; US20150152580A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Kompensationsschicht (K) umfassend einen voluminösen Polfaser-Vlieswirkstoff, insbesondere Multiknit, mit einer ersten (1) und einer zweiten (2) Fasermaschenlage und dazwischen liegenden, die Fasermaschenlagen (1, 2) verbindenden Polfaserbündel (3) aus Polfasern (6) mit den Verfahrensschritten – Bereitstellen des Polfaser-Vlieswirkstoffes; – im Wesentlichen translatorisches Verschieben der Fasermaschenlagen (1, 2) relativ zueinander, wobei die Verschiebung im Wesentlichen parallel und senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Fasermaschenlagen (1, 2) verläuft, so dass die Polfaserbündel (3) verformt werden und der Abstand (8) der ersten und zweiten Fasermaschenlagen (1, 2) zueinander reduziert wird; und – Fixieren der Polfaserbündel (3) in ihrem verformten Zustand.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kompensationsschicht, umfassend einen voluminösen Polfaser-Vlieswirkstoff, insbesondere Multiknit, mit einer ersten und einer zweiten Fasermaschenlage und dazwischen liegende, die Fasermaschenlagen verbindenden Polfaserbündel aus Polfasern.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Kompensationsschicht, die nach dem Verfahren hergestellt ist.
Technisches Gebiet
Insbesondere in Kraftfahrzeugen der gehobenen Mittelklasse oder oberen Klasse, wie auch beispielsweise im Bereich der Aviation, wird besonders Wert darauf gelegt, dass die optische und haptische Beschaffenheit einer Oberfläche besonders edel und damit hochwertig ist.
Kompensationsschichten werden deshalb unter anderem innerhalb von Kraftfahrzeugen im Bereich Instrumententafel, Türverkleidung, Passagiersitz oder Dachhimmel verwendet. In Verbindung mit einem Dekorelement sorgen die Kompensationsschichten für eine ansprechende Optik und angenehme Haptik und führen so zu einer deutlichen Aufwertung des Interieurbereichs.
Stand der Technik
Kompensationsschichten, insbesondere Polfaser-Vlieswirkstoffe, und deren Herstellung sind beispielsweise aus DD 39 819 A1 bekannt. Polfaser-Vlieswirkstoffe umfassen in der Regel eine erste und eine zweite Lage, wobei die beiden Lagen durch dazwischen liegende Polfaserbündel miteinander verbunden sind. Derartige Polfaser-Vlieswirkstoffe sind auch als Multiknit oder Kunit bekannt. Ein Polfaser-Vlieswirkstoff ist ein voluminöser Vliesstoff, dessen erste und/oder zweite Seite aus Fasermaschen bestehen. Diese Vlieswirkstoffe werden in aufwändigen Verfahren hergestellt. Mit bisherigen Herstellungsverfahren kann bei vorgegebenem Material die Länge der Polfaserbündel beeinflusst werden, die wiederum den Abstand zwischen den beiden Fasermaschenlagen bestimmen. Ferner ist mit zunehmender Länge der Polfaserbündel die Stauchhärte der Kompensationsschicht stark beeinflusst. Mit zunehmender Länge der Polfaserbündel wird die Stauchhärte der Kompensationsschicht reduziert, da längere Bündel leichter einknicken als kürzere. Polfaser-Vlieswirkstoffe mit langen Polfaserbündeln weisen somit auch eine geringere Druckstabilität als solche mit kurzen Polfaserbündeln auf.
Die DE 10 2004 022 464 B4 beschreibt ein selbsttragendes, durch Wärmepressumformung aus einem Polfaservliesstoff oder aus einem mechanischen Verbund von zwei oder mehr Polfaservliesstoffen hergestelltes Formteil für die Ausstattung von Fahrzeugen, wobei vertikal bis diagonal ausgerichtete Polfasern in einer oder zwei außenliegenden Maschenschichten eingebunden sind und der Anteil von räumlich vertikal bis diagonal angeordneten Fasern mindestens 50 Masseprozent beträgt. Nach der Wärmepressumformung und Verdichten des Materials bilden die Ausrichtung der Polfasern und die flächige Anordnung der ein oder zwei außenliegenden Maschenschichten eine im Formteil erhalten bleibende Hohlraumstruktur.
Die DE 195 34 252 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer mehrlagigen Bahn aus einem außenliegenden Bezug und einem darunter liegenden Vliesstoff mit einem erhöhten stehenden Faseranteil, wobei die Lagen unter Verwendung eines dazwischen angebrachten Klebemittels aufeinander kaschiert werden.
Die DE 201 02 637 U1 beschreibt einen ausschließlich aus unversponnenen Fasern bestehenden Vliesstoff, der an beiden gegenüberliegenden Flachseiten durch eine Vermaschung der oberflächennahen Fasern mechanisch verfestigt ist, wobei die Dicke des Vliesstoffes geringer ist als die in Dickenrichtung gemessene, gemeinsame Größe der Maschen der einen und der anderen Seite und dass Fasern für die Maschen der einen Flachseite und Fasern für die Maschen der anderen Flachseite in einer gemeinsamen, etwa mittig im Vliesstoff liegenden Ebene liegen. Die Fasern dieser mittigen Ebene sind besonders stark gegenseitig eingebunden.
Weiterhin beschreibt die DE 44 28 622 A1 einen formbaren Polsterstoff, bestehend aus unversponnenem Fasermaterial mit ein oder mehrschichtigem Aufbau und spezieller Faseranordnung zwischen den einzelnen Schichten. Zwischen jeweils zwei Maschenschichten, deren Maschen aus einer Anzahl Fasern gebildet sind, sind senkrecht bzw. nahezu senkrecht angeordnete Fasern bzw. Faserabschnitte vorhanden, die jeweils die beiden Maschenschichten miteinander verbinden.
Beschreibung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung einer Kompensationsschicht anzugeben, das eine Erhöhung der Stauchhärte, eine höhere Festigkeit, eine erhöhte Druckstabilität, eine bessere Rückstellung, ein verbessertes Anschmiegeverhalten an Erhöhungen und Vertiefungen, sowie eine erhöhte Dauerelastizität mit sich bringt. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine entsprechende Kompensationsschicht anzugeben, die die vorgenannten Eigenschaften aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch den Gegenstand das Anspruchs 1 gelöst. Hinsichtlich der Kompensationsschicht wird diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 9 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie den Figuren zu entnehmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Kompensationsschicht weist die folgenden Verfahrensschritte auf. Dabei umfasst die Kompensationsschicht einen voluminösen Polfaser-Vlieswirkstoff, insbesondere Multiknit, mit einer ersten und/oder einer zweiten Fasermaschenlage. Zwischen den Fasermaschenlagen liegen Polfaserbündel aus Polfasern, die die Fasermaschenlagen verbinden. Die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte lauten:

– Bereitstellen der des Polfaser-Vlieswirkstoffes;
– im Wesentlichen translatorisches Verschieben der Fasermaschenlagen relativ zueinander, wobei die Verschiebung im Wesentlichen parallel und senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Fasermaschenlagen (1, 2) verläuft, so dass die Polfaserbündel verformt werden und der Abstand der ersten und zweiten Fasermaschenlage zueinander reduziert wird; und
– Fixieren der Polfaserbündel in ihrem verformten Zustand.

Wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung ist somit, dass die erste und die zweite Lage der Kompensationsschicht relativ zueinander translatorisch bewegt werden. Mit anderen Worten werden die Lagen aus ihrer ursprünglichen Position verschoben. Idealer Weise ist damit der Abstand zwischen den beiden Fasermaschenlagen an jeder Stelle dieser Lagen gleich groß. Damit bewirkt die translatorische Bewegung der Fasermaschenlagen eine Verformung der Polfaserbündel, wobei die Fasermaschenlagen im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet bleiben. Die Polfaserbündel erstrecken sich über die gesamte Fläche der Kompensationsschicht, so dass diese Polfaserwände bilden. Die Polfaserbündel erstrecken sich von der ersten Fasermaschenlage zur zweiten Fasermaschenlage, so dass die Verschiebung der beiden Fasermaschenlagen zueinander zu einer Verformung der Polfaserbündel führt. Die Polfaserbündel oder Polfaserwände bestehen aus Polfasern, so dass eine Verformung der Polfaserbündel auch zu einer Verformung der Polfasern selbst führt. Die Verformung der Polfaserbündel bzw. der einzelnen Polfasern führt dazu, dass diese aus ihrer ursprünglichen Form herausgebogen werden. Durch dieses Herausbiegen wird auf die Polfaserbündel eine Dauerbelastung ausgeübt, die zu einer mechanischen Eigenspannung der Polfaserbündel oder Polfaserwände bzw. Polfasern führt. Durch die anschließende Fixierung der Polfaserbündel wird diese Eigenspannung dauerhaft aufrecht erhalten und führt so zu einer Verbesserung der Stauchhärte, der Druckstabilität und der Dauerelastizität. Durch die Verschiebung der beiden Fasermaschenlagen zueinander wird ferner eine Verdichtung der Polfaserbündel oder Polfaserwände bzw. der Polfasern erzeugt. Dies führt dazu, dass Freiräume zwischen den einzelnen Polfaserbündeln verkleinert werden, was ebenfalls zur Verbesserung der genannten mechanischen Eigenschaften führt.
Vorzugsweise wird die translatorische Verschiebung der Fasermaschenlagen zueinander als Ganzes ausgeführt. D.h. dass die gesamte Lage verschoben wird und dadurch die Polfaserbündel bzw. die Polfasern verformt werden. Möglich ist jedoch auch die Bewegung eines vordefinierten Bereichs der Fasermaschenlagen, so dass allein dieser ausgewählte Bereich verformt wird. Dies führt dazu, dass ein bestimmter, vordefinierter Bereich der Kompensationsschicht bzw. Fasermaschenlage partiell dickenreduziert ist und somit das Kompensationsmaterial an verschieden Stellen unterschiedliche Dicken und Stauchhärten aufweisen kann. Das kann beispielsweise bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Kompensationsschicht innerhalb des Interieurs von Vorteil sein. Insbesondere kann dadurch eine Anpassung an einen unebenen Untergrund vorgenommen werden, auf dem die erfindungsgemäße Kompensationsschicht aufgetragen oder aufkaschiert werden soll. Dadurch wird die nach außen sichtbare Oberfläche als eben und gerade wahrgenommen.
Die Verschiebung der Fasermaschenlagen verläuft im Wesentlichen parallel und senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Fasermaschenlagen. Im Fall, dass die Verschiebung nur parallel erfolgt, werden die Polfaserbündel gestreckt, wobei die Parallelverschiebung der Fasermaschenlagen zueinander zu einer Stapelung der Polfaserbündel führt. Eine Stapelung der Polfaserbündel im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass die Polfaserbündel aus ihrer ursprünglichen Position geneigt werden und ein Ende eines ersten Polfaserbündels über einem anderen Ende eines anderen Polfaserbündels angeordnet ist. Abhängig von der Größe der Verschiebung der Fasermaschenlagen kann das andere Polfaserbündel ein unmittelbar benachbartes Polfaserbündel sein. Bei einer größeren Verschiebung kann das andere Polfaserbündel auch nicht unmittelbar benachbart sein, sondern weiter entfernt liegen. D.h., dass sich ein verformtes Polfaserbündel über mehrere Polfaserbündel erstrecken kann.
Im Folgenden wird der Begriff "Neigung der Polfaserbündel" näher erläutert.
Wie bereits oben erläutert, erstrecken sich die Polfaserbündel von der ersten Fasermaschenlage zur zweiten Fasermaschenlage. Dabei weisen die Polfasern ein erstes und ein zweites Ende auf. Das erste Ende mündet in der ersten Fasermaschenlage. Das zweite Ende der Polfaserbündel mündet in der zweiten Fasermaschenlage. Werden nun das erste Ende und das zweite Ende der Polfaserbündel durch eine gedachte Verbindungsgerade miteinander verbunden, so beschreibt diese Verbindungsgerade die ursprüngliche Position und Orientierung des Polfaserbündels. Die Verschiebung der Fasermaschenlagen parallel zueinander bzw. parallel zur Erstreckungsrichtung der Fasermaschenlagen führt nunmehr dazu, dass die Polfaserbündel aus ihrer ursprünglichen Position geneigt werden. Das heißt, dass die Verbindungsgerade der ersten und zweiten Enden der Polfaserbündel aus ihrer ursprünglichen Position in eine zweite, von der ersten Position abweichenden Position bewegt/geneigt werden. Die Verschiebung der Fasermaschenlagen parallel zueinander führt nunmehr dazu, dass die Verbindungsgeraden sich überlappen, so dass es zu einer Stapelung der Polfaserbündel kommt.
Erfolgt die Verschiebung der Fasermaschenlagen im Wesentlichen senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Fasermaschenlagen, erfahren die Polfaserbündel eine Stauchung, so dass diese dicker werden. Mit der Dicke eines Polfaserbündels im Sinne der vorliegenden Erfindung ist die räumliche Ausdehnung des Polfaserbündels quer zu seiner Erstreckungsrichtung gemeint. Die Polfasern der Polfaserbündel werden dadurch bauschiger und ragen weiter in die Freiräume zwischen den einzelnen Polfasern hinein.
Erfindungsgemäß erfolgt die Verschiebung parallel und senkrecht. Das heißt also, dass eine vektorielle Überlagerung der beiden Verschiebungsrichtungen möglich ist. Diese kann sowohl zeitgleich als auch zeitversetzt erfolgen. Dabei erfolgt die Verschiebung ebenfalls translatorisch. Auf diese Weise wird eine Verdichtung erzeugt, die die oben genannten Vorteile der beiden einzelnen Verschiebungsrichtungen miteinander vereint.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Polfasern der Polfaserbündel durch die Verschiebung gekrümmt und/oder gestaucht werden, so dass sie vorgespannt sind. Durch die anschließende Fixierung der Polfaserbündel in ihrem verformten Zustand wird diese Vorspannung weiter aufrechterhalten. Dadurch entsteht eine Erhöhung der Gegenkraft, welche sich in Form einer Stauchhärte bzw. höheren Festigkeit bemerkbar macht. Ferner werden dadurch die Druckstabilität und die Dauerelastizität weiter verbessert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass der Abstand der Polfaserbündel zueinander durch die Verschiebung reduziert wird. Der Abstand der Polfaserbündel zueinander wird im Wesentlichen durch den Abstand zweier vorgenannter Verbindungsgeraden zueinander definiert. Dabei ist der Abstand durch eine Gerade gebildet, die senkrecht zu zumindest einer Verbindungslinie gedacht ist und sich etwa mittig zwischen den beiden Fasermaschenlagen befindet. Je kürzer die Senkrechte ist, umso kleiner ist auch der Abstand der Polfaserbündel zueinander. Insbesondere eine Neigung der Polfaserbündel führt dazu, dass die Verbindungsgeraden zueinander abstandsreduziert sind. Die Verschiebung der Fasermaschenlagen zueinander kann daher auch mit einem Parallelogramm verglichen werden, bei dem die jeweils parallel zueinander liegenden Geraden durch eine Verschiebung des Parallelogramms im Abstand verkürzt werden. Durch die Verschiebung und die damit verbundene Reduzierung des Abstands der Polfaserbündel zueinander erfolgt eine Verkleinerung der Freiräume zwischen den Polfaserbündeln, so dass die Dichte der Kompensationsschicht insgesamt deutlich erhöht wird. Die Verdichtung der Kompensationsschicht geht dabei mit einer Erhöhung der Stauchhärte, Festigkeit, Druckstabilität und Dauerelastizität einher.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahren ist vorgesehen, dass sich die Polfasern benachbarter Polfaserbündel durch die Verschiebung zumindest teilweise berühren. Mit anderen Worten wird die translatorische Verschiebung der Fasermaschenlagen zueinander so weit durchgeführt, dass sich zumindest die benachbarten Polfaserbündel berühren. Durch die Berührung der Polfaserbündel untereinander werden diese in ihrer Bewegungsfreiheit eingeschränkt. Erfolgt nun eine äußere Belastung können sich die Polfaserbündel nicht mehr in die Freiräume ausdehnen. Durch diese Einschränkung wird somit die Eigenspannung der Polfaserbündel erhöht, was sich wie oben erläutert vorteilhaft auswirkt.
Durch die größere Verschiebung der beiden Fasermaschenlagen zueinander werden die Polfaserbündel so stark verformt, dass das Mittelstück eines der Polfasern eines Polfaserbündels in ein benachbartes Polfaserbündel hineinragen kann und die Fasern des benachbarten Polfaserbündels kreuzen und/oder zumindest berühren. Dabei befinden sich die mit den Fasermaschenlagen befestigten Enden der Polfasern eines Polfaserbündels außerhalb des benachbarten Polfaserbündels. Das Mittelstück, d.h. also der Bereich der Polfasern, der sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ende der Polfaser befindet, erstreckt sich jedoch in das benachbarte Polfaserbündel hinein.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens zur Herstellung der Kompensationsschicht ist vorgesehen, dass sich berührende Polfasern miteinander fixiert werden. Durch die Fixierung der sich berührenden Polfasern wird eine effektive Länge der Polfasern reduziert. Mit effektiver Länge der Polfasern ist in diesem Zusammenhang gemeint, dass die für die Stauchung und die elastische Wirkung relevante Länge der Polfasern verkürzt ist. Dabei ist die relevante Länge der Polfasern eine für die Krümmung der Polfasern wesentliche Länge. Die Krümmung bzw. der Hebelarm, der durch die Krafteinwirkung auf die Polfaser wirkt, greift mit einem kürzeren Hebelarm an die Polfaser an. Im Vergleich dazu würde bei gleicher Krafteinwirkung eine relativ lange Polfaser einem relativ hohen Kraftmoment ausgesetzt sein. In Kombination mit der erhöhten Eigenspannung der Polfasern führt dies nunmehr dazu, dass die Polfasern eine stark erhöhte Gegenkraft erzeugen. Diese Gegenkraft wirkt sich sodann in der Stauchhärte bzw. Festigkeit der Kompensationsschicht aus. Dabei ist unerheblich, ob es sich bei Polfasern, um Polfasern benachbarter Polfaserbündel handelt oder um Polfasern desselben Bündels. Vorliegend geht es lediglich darum, dass sich berührende Polfasern, bzw. sich kreuzende Polfasern miteinander fixiert werden, so dass die effektive Länge reduziert wird. Über die Reduzierung der effektiven Länge der Polfaserbündel wird, wie bereits beschrieben, die Eigenschaft der Kompensationsschicht stark verbessert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass sich berührende Polfasern durch thermisches Anschmelzen und/oder Kleben miteinander fixiert werden. Dabei können als Kleber beispielsweise Hotmeltkleber, Hotmeltpulver, Klebefilme, Dispersionskleber, niedrigschmelzende Partikel, Pulver und Fasern oder eine Kombination verwendet werden. Der bevorzugte Temperaturbereich beim Kleben beträgt hierbei etwa 130°C bis 200°C.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Polfasern zumindest zum Teil aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus Bi-Komponenten-Material, gebildet sind. Der thermoplastische Kunststoff kann beispielsweise als niedrigschmelzender Kunststoff gebildet sein. Das Bi-Komponenten-Material kann beispielsweise als Polyester- oder Polyester/Polypropylen-Bindefaser gebildet sein, deren Schmelztemperatur bei ca. 160 °C liegt. Das Bi-Komponenten-Material kann auch als Kräuselfaser gebildet sein. Dadurch werden die elastischen Eigenschaften zusätzlich verbessert. Dieses Material ist für nachfolgende Prozesse, wie Klebebeschichtungen, Dekorbeschichtungen, Dekorpresskaschierungen besser geeignet. D.h. es wird ein sichtbarer Dekormaterialeinfall durch Instabilitäten des Kompressionsmaterials vermieden. Ferner werden auch Inhomogenitäten von Dekormaterialien besser kompensiert.
In einem nebengeordneten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer Kompensationsschicht offenbart. Dabei umfasst die Kompensationsschicht einen voluminösen Polfaser-Vlieswirkstoff, insbesondere Multiknit, mit einer ersten und einer zweiten Fasermaschenlage und dazwischen liegenden, die Fasermaschenlagen verbindenden Polfaserbündel aus Polfasern. Die einzelnen Verfahrensschritte dieses nebengeordneten Aspekts sind:

– Einlegen des Polfaser-Vlieswirktstoffesin eine Pressmaschine mit einem ersten und einem zweiten Presselement;
– Erzeugen einer kraftschlüssigen Verbindung zwischen dem ersten sowie zweiten Presselement und der ersten sowie zweiten Fasermaschenlagen;
– im Wesentlichen translatorisches Verschieben der Presselemente relativ zueinander, so dass die mit den Presselementen kraftschlüssig verbundenen Fasermaschenlagen verschoben werden und die mit den Fasermaschenlagen verbundenen Polfaserbündel verformt werden und der Abstand der ersten und zweiten Fasermaschenlagen reduziert wird; und
– Fixieren der Polfaserbündel in ihrem verformten Zustand.

In einem weiteren nebengeordneten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Kompensationsschicht, die nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, offenbart, die die zuvor genannten Eigenschaften der herkömmlichen Kompensationsschicht verbessert. Die erfindungsgemäße Kompensationsschicht umfasst einen voluminösen Polfaser-Vlieswirkstoff, insbesondere Multiknit, mit einer ersten und zweiten Fasermaschenlage und dazwischen liegende, die Fasermaschenlagen verbindende Polfaserbündel aus Polfasern. Dabei sind die Polfaserbündel relativ zu der ersten und zweiten Fasermaschenlage geneigt angeordnet. Mit anderen Worten sind die Polfaserbündel nicht lotrecht in den Fasermaschenlagen angeordnet. Vielmehr weisen die Polfaserbündel einen Winkel auf, der ungleich 90° zu den beiden Fasermaschenlagen ausgebildet ist. Bezüglich des "Winkels der Polfaserbündel" wird auf die Ausführungen in Bezug auf die "Neigung der Polfaserbündel" verwiesen. Durch diese Ausgestaltung der Polfaserbündel ist eine bereits zuvor erläuterte Stapelung der Polfaserbündel, Polfaserwände möglich. Die Stapelung der Polfaserbündel bringt wiederum eine erhöhte Dichtigkeit der Kompensationsschicht mit sich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Kompensationsschicht ist vorgesehen, dass sich die Polfasern eines Polfaserbündels in ein benachbartes Polfaserbündel erstrecken. Dadurch wird die Kompensationsschicht weiter homogenisiert, da zum einen die Freiräume zwischen den Polfaserbündeln durch die Polfasern erschlossen werden und zum anderen die Polfasern der jeweils benachbarten Polfaserbündel ineinander ragen. Dadurch wird die Dichte der Kompensationsschicht insgesamt weiter erhöht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kompensationsschicht ist vorgesehen, dass sich Polfasern eines Polfaserbündels und Polfasern eines benachbarten Polfaserbündels zumindest teilweise berühren.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kompensationsschicht ist vorgesehen, dass sich berührende Polfasern zumindest teilweise miteinander fixiert sind. Durch die Fixierung der sich berührenden Polfasern entsteht eine Verkürzung der effektiven Länge der Polfasern. Eine äußere Krafteinwirkung auf die Kompensationsschicht führt daher dazu, dass die Kraftmomente, die durch die Krafteinwirkung entstehen, geringer sind, als die Kraftmomente bei einer größeren effektiven Länge. In der Folge wird die Stauchhärte bzw. die Festigkeit der Kompensationsschicht erhöht, sowie die Druckstabilität und Dauerelastizität verbessert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass sich die Enden der Polfasern senkrecht in die ersten und zweiten Fasermaschenlagen erstrecken. Mit anderen Worten sind das erste und das zweite Ende der Polfasern in den Fasermaschenlagen derart, dass diese senkrecht zur Oberfläche bzw. der Fasermaschenlagen verlaufen. Dadurch, dass die Polfaserbündel senkrecht in die Fasermaschenlagen hineinragen, ist eine hohe Eigenspannung der Polfaserbündel erzeugt. Die Polfaserbündel weisen dabei eine S-Form auf. Dadurch, dass sich die Polfaserbündel senkrecht in die Fasermaschenlage erstrecken, ist die Fasermaschenlage selbst eben ausgestaltet. Das bedeutet, dass die Fasermaschenlage im unbelasteten Zustand durch die Krümmung der Polfaserbündel keinen Einfluss erfahren, insbesondere nicht verbeult werden. Dies ermöglicht eine besonders ebene Oberfläche bzw. Haptikschicht, wie es vor allem zur Sichtseite besonders bevorzugt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die Polfasern zumindest zum Teil aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere Bi-Komponenten-Material, gebildet sind. Durch die partielle, stoffschlüssige Faserverbindung wird aus einem nicht homogenen Material ein homogenes druckelastisches Material gebildet, das durch mindestens eine Maschenlage begrenzt wird.
Kurze Figurenbeschreibung
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit Zeichnungen beschrieben.
Es zeigen:
1 eine Kompensationsschicht, insbesondere Polfaser-Vlieswirkstoff, gemäß dem Stand der Technik;
2 einen erfindungsgemäßen Polfaser-Vlieswirkstoff nach senkrechter Verschiebung;
3 einen erfindungsgemäßen Polfaser-Vlieswirkstoff bei gegenüber dem Ausführungsbeispiel aus 2 erhöhter Krafteinwirkung;
4 einen erfindungsgemäßen Polfaser-Vlieswirkstoff nach paralleler Krafteinwirkung;
5 einen erfindungsgemäßen Polfaser-Vlieswirkstoff nach parallel in Erstreckungsrichtung der Fasermaschenlagen wirkende Krafteinwirkung, wobei die Krafteinwirkung gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 erhöht ist; und
6 einen erfindungsgemäßen Polfaser-Vlieswirkstoff.
1 zeigt einen Polfaser-Vlieswirkstoff, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist. Gezeigt sind die erste Fasermaschenlage 1 und die zweite Fasermaschenlage 2 und dazwischen befindliche Polfaserbündel 3. Die Polfaserbündel 3 bestehen aus Polfasern 6. Zwischen den Polfaserbündeln 3 befindet sich ein Freiraum 4. Der Freiraum 4 wird im Wesentlichen durch den Abstand 11 zwischen den Polfaserbündeln 3 bestimmt. Je dichter die Polfaserbündel 3 zusammenstehen, d.h. je geringer der Abstand 11 zwischen den Polfaserbündeln ist, umso kleiner ist der Freiraum zwischen den Polfaserbündeln 3. Der Abstand 11 zwischen den Polfaserbündeln bzw. den Polfaserwänden wird definiert durch die Verbindungsgerade 7. Die Verbindungsgerade 7 verläuft durch das erste Ende 9 und das zweite Ende 10 eines Polfaserbündels. Dabei befindet sich ein Ende 9, 10 eines Polfaserbündels 3 an der Stelle eines Polfaserbündels 3, an dem es sich in die Fasermaschenlage 1, 2 erstreckt.
2 zeigt einen Polfaser-Vlieswirkstoff, bei dem die erste und die zweite Fasermaschenlage 1, 2 relativ zueinander verschoben wurden. Dabei wurde die Verschiebung in Pfeilrichtung 5 vorgenommen, so dass eine Kompression des Vlieswirkstoffes erfolgte. Der Abstand 8 der ersten und zweiten Fasermaschenlagen 1, 2 ist durch die Kompression, d.h. durch die Verschiebung der beiden Fasermaschenlagen 1, 2 zueinander, reduziert. Es erfolgt somit eine Verdichtung der Kompensationsschicht durch die Verschiebung der beiden Fasermaschenlagen 1, 2. Die Krafteinwirkung bzw. die Verschiebungsrichtung 5 erfolgt beim Ausführungsbeispiel gemäß 2 senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Fasermaschenlagen 1, 2. Der Abstand 11 der Polfaserbündel 3 zueinander ist durch diese Verschiebung nicht betroffen. Der Abstand 11 zwischen den Polfaserbündeln ist daher konstant.
3 zeigt einen Polfaser-Vlieswirkstoff, bei dem die erste und zweite Fasermaschenlage 1, 2 relativ zueinander verschoben wurden, wobei die Verschiebung 5 senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Fasermaschenlagen erfolgte. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel aus 2 ist dieses Ausführungsbeispiel stärker zusammengedrückt. Das bedeutet, dass der Abstand 8 der Fasermaschenlagen zueinander geringer ist, als der Abstand gemäß 2. Durch die stärkere Verschiebung 5, werden die Polfaserbündel 3 stärker komprimiert. Diese Komprimierung hat zur Folge, dass die Polfasern 6 stärker gebeult und gekrümmt werden, so dass die Polfaserbündel dicker werden. Die Enden 9, 10 der Polfaserbündel bleiben daher in ihrer relativen Position zueinander konstant. Sie unterscheiden sich lediglich darin, dass der Abstand zueinander verkürzt wurde. Die starke Krümmung der Polfasern 6 bewirkt, dass die Polfaserbündel 3 weiter in den Freiraum 4 ragen. Die senkrechte Verschiebung 5 der Fasermaschenlagen zueinander kann soweit gesteuert werden, dass sich die Polfaserbündel 3 in benachbarte Polfaserbündel 3 erstrecken. Insbesondere erstrecken sich dabei die Polfasern 6 selbst in die benachbarten Polfaserbündel 3. Es erfolgt dadurch eine Homogenisierung der Kompensationsschicht, so dass diese entlang ihrer Erstreckungsrichtung eine konstante Haptik erzeugt.
4 zeigt eine Kompensationsschicht, insbesondere Polfaser-Vlieswirkstoff, bei dem die erste und zweite Fasermaschenlage 1, 2 parallel und relativ zur Erstreckungsrichtung der Fasermaschenlagen 1, 2 verschoben wurden. Gezeigt ist ferner, dass die Verbindungsgerade 7, gegenüber der ursprünglichen Position aus 1 geneigt ist. Die Verbindungsgerade 7 schließt daher einen Winkel zur ersten und zweiten Fasermaschenlage 1, 2 ein, der ungleich 90° ist. Durch die Verschiebung 5 der ersten und zweiten Fasermaschenlagen 1, 2 relativ zueinander und in eine Richtung 5 parallel zur Erstreckungsrichtung der Fasermaschenlagen 1, 2 wird der Abstand 11 zwischen den Verbindungsgeraden 7 reduziert. Mit anderen Worten wird der Abstand 11 zwischen den Polfaserbündeln 3 selbst verkürzt.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Fasermaschenlagen 1, 2 weiter relativ zueinander und parallel zur Erstreckungsrichtung der Fasermaschenlagen 1, 2 verschoben wurden. Gegenüber dem Ausführungsbeispiel aus 4 sind die Fasermaschenlagen 1, 2 soweit relativ zueinander verschoben, dass die Polfaserbündel 3 aufgrund der Verschiebung den Freiraum 4 nahezu vollständig ausfüllen. Sie können soweit verschoben werden, dass die Polfasern 6 einzelner Polfaserbündel 3 in die benachbarten Polfaserbündel 3 hineinragen.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kompensationsschicht, bei dem die Verschiebung 5 der Fasermaschenlagen 1 und 2 zueinander sowohl parallel in Erstreckungsrichtung der Fasermaschenlagen erfolgt, als auch senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der Fasermaschenlagen 1, 2. Durch diese Verschiebung 5 erfolgt eine Verdichtung der Kompensationsschicht K. Der Abstand der Polfaserbündel 3 wird durch die parallele Verschiebung der Fasermaschenlagen 1, 2 deutlich reduziert, wobei gleichzeitig die Stauchung, d.h. die Verschiebung der Fasermaschenlagen 1, 2 senkrecht zur Fasermaschenlagen-Erstreckung zu einer Stauchung der Polfaserbündel 3 führt. Die Polfasern 6 der einzelnen Polfaserbündel erstrecken sich in die benachbarten Polfaserbündel und kreuzen diese somit. Zum Teil berühren sie sich auch nur, wobei ein anschließendes Fixierverfahren, d.h. beispielsweise thermisches und/oder plastisches Fixieren der Polfaserbündel, Polfaserwände und Verbinden der Polfasern miteinander, dazu führt, dass eine effektive Länge der Polfasern 6 reduziert wird. Anschließende Krafteinwirkung auf die Kompensationsschicht führt daher dazu, dass die Eigenspannung der Polfasern 6 und insbesondere der Polfaserbündel 3 zu einer erhöhten Gegenkraft führt. Wird daher die Kompensationsschicht nur um wenige Millimeter zusammengedrückt, bewirkt die Kompensationsschicht eine deutlich höhere Gegenkraft als bei bisher bekannten Polfaser-Vlieswirkstoffen.
Bei einem Flächengewicht von 300 bis 450 g/dm³ wird die Dicke bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens von ca. 8 mm auf ca. 3,5 mm reduziert, wobei gleichzeitig die Stauchhärte und Festigkeit verbessert wird. Die Verschiebung 5 der beiden Fasermaschenlagen 1 und 2 zueinander kann dabei durch einen Wärmedruckprozess, einer Vibration, Rüttelverfahren eines Presstisches weiter verbessert werden. Insbesondere durch eine Rüttelbewegung der oberen und unteren Polfasermaschenlagen 1, 2 ist eine deutliche Homogenisierung des Polfaser-Vlieswirkstoffs gegeben. Durch die Rüttelbewegung der Fasermaschenlagen zueinander können die Polfasern der einzelnen Polfaserbündel in die benachbarten Polfaserbündel hineinragen.
Die in den 1 bis 6 dargestellten Polfaser-Vlieswirkstoffe zeigen Polfaserbündel 6, deren Enden 9 und 10 senkrecht in die Fasermaschenlagen 1, 2 hineinragen. In weiter nicht dargestellten Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Polfaserbündel vorgesehen, die nicht senkrecht in die Fasermaschenlage 1, 2 hineinragen. Diese Polfaserbündel können S-förmig, bogenförmig oder schräg, d.h. diagonal angeordnet sein.
Bezugszeichenliste

1: erste Fasermaschenlage
2: zweite Fasermaschenlage
3: Polfaserbündel, Polfaserwände
4: Freiraum
5: Verschiebungsrichtung
6: Polfasern
7: Verbindungsgerade
8: Abstand der Fasermaschenlagen
9: erstes Ende eines Polfaserbündels
10: zweites Ende eines Polfaserbündels
11: Abstand zwischen Polfaserbündel
K: Kompensationsschicht

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Kompensationsschicht (K) umfassend einen voluminösen Polfaser-Vlieswirkstoff, insbesondere Multiknit, mit einer ersten (1) und einer zweiten (2) Fasermaschenlage und dazwischen liegenden, die Fasermaschenlagen (1, 2) verbindenden Polfaserbündel (3) aus Polfasern (6) mit den Verfahrensschritten – Bereitstellen des Polfaser-Vlieswirkstoffes; – im Wesentlichen translatorisches Verschieben der Fasermaschenlagen (1, 2) relativ zueinander, wobei die Verschiebung im Wesentlichen parallel und senkrecht zur Erstreckungsrichtung der Fasermaschenlagen (1, 2) verläuft, so dass die Polfaserbündel (3) verformt werden und der Abstand (8) der ersten und zweiten Fasermaschenlagen (1, 2) zueinander reduziert wird; und – Fixieren der Polfaserbündel (3) in ihrem verformten Zustand.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Polfasern (6) der Polfaserbündel (3) durch die Verschiebung gekrümmt und/oder gestaucht werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abstand (11) der Polfaserbündel (3) zueinander durch die Verschiebung reduziert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Polfasern (6) benachbarter Polfaserbündel (3) durch die Verschiebung zumindest teilweise berühren.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich berührende Polfasern (6) miteinander fixiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich berührende Polfasern (6) durch thermisches Anschmelzen und/oder Kleben miteinander fixiert werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Polfasern (6) zumindest zum Teil aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus Bi-Komponenten-Material, gebildet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Polfaser-Vlieswirkstoff in eine Pressmaschine mit einem ersten und einem zweiten Presselement eingelegt wird und eine Verbindung zwischen dem ersten sowie zweiten Presselement und der ersten sowie zweiten Fasermaschenlagen erzeugt wird, wobei sich die Presselemente im Wesentlichen translatorisch zueinander verschieben, so dass die mit den Presselementen verbundenen Fasermaschenlagen (1, 2) verschoben werden.
Kompensationsschicht (K), hergestellt gemäß einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend einen voluminösen Polfaser-Vlieswirkstoff, insbesondere Multiknit, mit einer ersten (1) und zweiten (2) Fasermaschenlage und dazwischen liegende, die Fasermaschenlagen (1, 2) verbindende Polfaserbündel (3) aus Polfasern (6), wobei die Polfaserbündel (3) relativ zu der ersten und zweiten Fasermaschenlage (1, 2) geneigt und in S-Form angeordnet sind.
Kompensationsschicht (K) nach Anspruch 9, wobei sich Polfasern (6) eines Polfaserbündels (3) in ein benachbartes Polfaserbündel (3) erstrecken.
Kompensationsschicht (K) nach Anspruch 9 oder 10, wobei sich Polfasern (6) eines Polfaserbündels (3) und Polfasern (6) eines benachbarten Polfaserbündels (3) zumindest teilweise berühren.
Kompensationsschicht (K) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei sich berührende Polfasern (6) zumindest teilweise miteinander fixiert sind.
Kompensationsschicht (K) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei sich die Enden der Polfasern (6) senkrecht in die erste und/oder zweite Fasermaschenlage (1, 2) erstrecken.
Kompensationsschicht (K) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Polfasern (6) zumindest zum Teil aus thermoplastischem Kunststoff, insbesondere aus Bi-Komponenten-Material, gebildet sind.