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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen das Verfilzen. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren zum
Verfilzen von dreidimensionalen Gegenständen.
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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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Die
Wollmatte bzw. -lage, die vom Schaf geschorene flauschige Schicht,
hat in Kombination mit einer alkalischen Lösung, Wärme und Rühren die einzigartige Fähigkeit,
zu einem dichten Material zusammengedrückt zu werden und ineinanderzugreifen,
das als Filz bezeichnet wird. Das Verfahren zum Verfilzen von Wolle
ist 2000 Jahre alt, es stammt aus dem Hochland Nordasiens; seitdem
ist es auf der ganzen Welt von in kalten Regionen lebenden Kulturen übernommen
worden. Durch das Verfilzen sind traditionell flache Gegenstände, wie
Teppiche, Wandbehänge
und Tuch für
Bekleidung erzeugt worden.
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Verfilzte
Wolle hat viele Qualitäten. Ästhetisch
zeigt sie ein gutes Griffgefühl,
hält die
Farbe sehr gut und ist warm und bequem. Physikalisch hat sie einen
beständigen
Flor, läßt sich
ohne Ausfasern zerschneiden, ist haltbar und schützend, isoliert gegenüber der
Temperatur, Schallwellen und Schwingungen, saugt Feuchtigkeit auf
und behält
sogar im feuchten Zustand ihr Isolationsvermögen bei. In Abhängigkeit
von der Dicke des Filzes kann sie die Weichheit und die Leichtigkeit
von Seide oder die Dicke und Starrheit von Leder aufweisen. All
dies sind erwünschte
Eigenschaften, mit denen sie sich für Haushaltszwecke, kommerzielle
und industrielle Zwecke eignet.
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Verfilzte
Gegenstände
können
bei einer Vielzahl von Methoden, wie bei der Bekleidungsherstellung,
verwendet werden, wobei das Verfahren zur Herstellung von Bekleidung
und Accessoires aus verfilzter Wolle auf gestanzte musterförmige Stücke aus
flachen Filz begrenzt war, die gekerbt, gefaltet und zusammengeklebt
oder -genäht
wurden, so daß eine
Form entstand. Die Industrie erzeugt Filzkomponenten, wie Kegel
für Stereolautsprecher,
indem Fasern mit Harz in eine Form eingespritzt und diese gepreßt werden,
so daß sie
die Form dieser gewünschten
Form einnehmen. Ein weiteres Verfahren beinhaltet, das Drehen von
dicken Stücken
von flachem Filz auf einer Drehbank, so daß Schläuche bzw. Röhren erzeugt werden, die geschnitten
und zu Kreisen gebogen werden, die Enden werden miteinander vernäht, so daß "O"-Ringe erzeugt werden.
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Vor
dem Verfilzen mußte
die Wollfaser vorgewaschen oder gewaschen und gereinigt werden, um
irgendwelches Fremdmaterial aus den Fasern zu entfernen, so daß die Faser
für weitere
Prozesse (Spinnen, Färben,
Weben, Verfilzen) zugänglich
und empfänglich
ist. Wolle kann auch carbonisiert werden, ein Verfahren, daß das Eintauchen
in verdünnte Schwefelsäure beinhaltet,
um Kletten aus den Fasern zu entfernen. Jegliche natürlichen
Wachse, Öle und
Fette, die auf den Rohfasern enthalten sind, sowie auch jegliche Öle, die
für die
Walkmaschine zum Schmieren verwendet werden, werden abgebaut und in
einer Lösung
gelöst
und durch Verwendung einer Seife in Suspension gehalten (emulgiert),
bis sie ausgespült
werden. Dieses Verfahren erfolgt getrennt vom Verfahren zum Verfilzen.
Die Wollfasern werden in einen ausgerichteten Zustand kardiert (gekämmt) und
zu Lagen bzw. Wattierungen (nachfolgend als Lage bezeichnet) verpackt.
Dann wird die Wollage beim Verfahren zum Verfilzen verwendet. Das
Verfilzen wird erreicht, indem die Oberfläche der Wollfasern einer alkalischen
Lösung,
Wärme und
einer Bewegung (der wiederholten Anwendung von Druck) ausgesetzt
werden. Der Einfluß von
Feuchtigkeit und Wärme
bewirkt, daß die
Wollfasern quellen und ge glättet
werden und sich die Schuppen öffnen,
womit sie für
die Bewegung, einem Schlüsselfaktor
beim Verfahren zum Verfilzen, empfänglich werden.
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Man
ist sich allgemein einig, daß es
nicht ein Faktor ist, der zum Verfilzen der Wolle führt, sondern statt
dessen eine Kombination einer Anzahl von Faktoren, wie es in "Washing Wool Fibre
and Textiles" von
Tom Beaudet© 1998
aufgeführt
ist. Quelle: www.fibrearts.org. Der erste und üblichste Faktor beim Verfilzen
ist das Ineinandergreifen der epidermalen Schuppen auf der Oberfläche der
Wollfasern. Wenn die Fasern aneinander bewegt werden, verschränken sich
die Schuppen ineinander. Der zweite Faktor ist das Kriechen. Unter äußeren Belastungen neigt
die Faser zum Wandern oder Bewegen in Richtung ihrer Wurzelenden,
wobei sie benachbarte Fasern mit sich zieht. Der dritte Faktor besteht
darin, daß die
Wollfaser in einer schwach alkalischen Lösung hervorragende Eigenschaften
in bezug auf die Dehnung und Rückstellung
bzw. Erholung aufweist. Die Theorie sagt, daß sich die Faser unter bestimmten
Bedingungen und bei einer Anzahl von Fasern in gleichen Raum dehnt
und rückstellt,
wobei sie mit ihren Nachbarn eine immer dichtere Masse bildet. Der vierte
Faktor ist die natürliche
Drehung der Faser. Wenn sie in Wasser oder eine gesättigte Atmosphäre gegeben
wird, neigt die Faser ziemlich schnell zum Drehen und Rotieren,
bis sie den Ruhezustand erreicht hat. Wenn die gleiche Faser in
eine trockene Atmosphäre
gegeben wird, möchte
sie in ihre ursprüngliche
trockene Form zurückkehren
und wird sich zurückdrehen
und zurück
rotieren. Der fünfte Faktor
ist dem vierten ähnlich,
betrifft jedoch den Unterschied, wie die Kutikula und der Kortex
der Faser unter feuchten Bedingungen reagieren. Die Theorie besagt,
daß der
Kortex unter feuchten Bedingungen stärker zur Kontraktion neigt
als das Kutikula und folglich zu einer Kräuselung der Faser führt, die
beim Trocknen aufgegeben wird.
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Es
wird angenommen, daß alle
vorstehend genannten Faktoren bis zu einem gewissen Grad zur Verfilzungsqualität der Wollfasern
beitragen. Der erste Faktor ist z.B. nicht allein für das Verfilzen
verantwortlich, da eine Wollfaserprobe unter geregelten Bedingungen
entschuppt worden war und noch immer gute Verfilzungseigenschaften
aufwies. Man ist sich allgemein einig, daß die Anwendung von Wärme und Bewegung
in Gegenwart einer alkalischen Lösung (pH
= 7 bis 9) zu optimalen Verfilzungsbedingungen führt. Stark alkalische Chemikalien
sind für
Wolle ätzend
und sollten allgemein vermieden werden. "Washing Wool Fibre and Textiles" von Tom Beaudet© 1998.
Quelle: www.fibrearts.org.
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Eine
annehmbare alkalische Lösung
für die Verwendung
beim Verfilzen läßt sich
herstellen, indem einfach eine milde Seife oder ein mildes Waschmittel
in Wasser gegeben wird. Ein solche Lösung wirkt als oberflächenaktives
bzw. grenzflächenaktives
Mittel, womit das Wasser in die Fasern eindringen kann, und sorgt
auch für
eine Schmierung, womit Faserschäden
verringert werden und eine dichtere Fasermasse möglich wird.
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ERZEUGUNG
VON DREIDIMENSIONALEN FILZFORMEN
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Die
Technik des heutigen dreidimensionalen Verfilzens bleibt auf zwei
grundsätzliche
Faktoren beschränkt:
das Verfilzen von flachen Stücken
und deren Verwendung für
die Herstellung einer Form und das Verfilzen von Hand. Gegenwärtige dreidimensionale
Formen können
nur durch indirekte Verfahren erzeugt werden, die zwischen den Ausgangsmaterialien
und dem Endprodukt eine Anzahl von manuellen Schritten beinhalten.
Die Ausbildung von dreidimensionalen Filzformen wurde im allgemeinen
durch indirekte Verfahren aus Stanzen von Musterstücken aus flachem
Filz, die gekerbt, gefaltet und miteinander verklebt oder vernäht wurden,
so daß eine
Form erzeugt wurde, oder das Gießen von Wolle über einen Gegenstand
erreicht. Nachfolgend sind verschiedene Verfahren zur Ausbildung
von dreidimensionalen Filzformen und zur Ausbildung von flachem
Filz (der geschnitten und zu einer dreidimensionalen Form genäht werden
kann) beschrieben.
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VERWENDUNG
EINES MUSTERS: Die Wollage wird flach verfilzt, entweder von Hand
oder mit mechanischen Methoden, und wird unter Verwendung eines
Musters zu Stücken
geschnitten, die dann miteinander vernäht werden, wodurch eine dreidimensionale
Form erzeugt wird.
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VERWENDUNG
EINER FLACHEN SCHABLONE: Die Wollage wird von Hand oder mit mechanischen
Mitteln flach auf einer wasserbeständigen flachen Schablone, wie
einem Stück
aus geripptem Kunststoff, verfilzt. Eine Schicht der Lage wird auf jede
Seite der Schablone und über
die Kanten aufgebracht. Die Wolle wird in der gleichen Weise behandelt,
wie sie beim Verfilzen von flachen Stücken angewendet wird: Anwendung
von heißem
Wasser, Seife und Bewegung bei allen Oberflächen. Nach dem Verfilzen wird
die Schablone entfernt, was zu einer Form mit einem hohlen Innenraum
führt,
die drapiert oder geformt werden muß, so daß ein Volumen entsteht.
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VERWENDUNG
EINER DREIDIMENSIONALEN SCHABLONE ODER EINES DREIDIMENSIONALEN GEGENSTANDES:
die Wollage wird um oder über
eine dreidimensionale Form gewickelt und verfilzt, wobei Handwerkzeuge
verwendet werden. Der Gegenstand kann rückseitig offen sein, womit eine
leichte Entnahme möglich
ist, oder muß aufgeschnitten
werden, um den Gegenstand im Inneren freizulegen.
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VERWENDUNG
VON HANDWERKZEUGEN: Gegenwärtig
haben Werkzeuge zum Verfilzen viele Formen. Nordeuropäische Länder mit
einer historischen Tradition beim Verfilzen gestalten, fertigen und
exportieren eine Vielzahl von hölzernen
Handwerkzeugen, die den größten Teil
der handelsüblichen
Werkzeuge darstellen. Die heutigen Handverfilzer, die von Interesse
sind, um das Verfahren weniger mühsam
zu machen, nutzen übliche
Haushaltsgegenstände
bei unkonventionellen Anwendungszwecken, um den gleichen Zweck zu
erreichen.
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Beispiele
davon sind:
HAND- UND FUSSMASSAGEGERÄTE aus Kunststoff oder Holz
mit einem rotierenden Rad, das mit Noppen überzogen ist. Wenn das Gerät in der
Hand gehalten und über
die Oberfläche
von Wolle gerollt wird, ist es für
kleine flache Bereiche geeignet (etwa 20,32 × 20,32 cm (8 × 8 inch)).
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GLÄTTENDE WASCHHANDSCHUHE
aus abschleifenden Nylonfasern. Auf der Hand getragen und über die
Oberfläche
von Wolle gerieben ist dieses Werkzeug für dreidimensionale Gegenstände, die
in der Hand gehalten werden können,
oder unregelmäßige Formen
geeignet.
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ALTERTÜMLICHS WASCHBRETT – Die gerippte
Oberfläche
des Bretts ist zum Verfilzen von dreidimensionalen Gegenständen geeignet,
die in einer oder beiden Händen
gehalten werden können (höchstens
20,32 × 20,32 × 20,32
cm (8 × 8 × 8 inch)) und
auf der Oberfläche
des Bretts gerieben werden können.
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FENSTERNETZE
AUS NYLON – Flache Schichten
einer Wollage werden zwischen zwei Netzschichten angeordnet; die
Ränder
werden durch eine Reihe von lockeren Handstichen gesichert. Das
Netz stabilisiert die Fasern und ist für große flache Stücke geeignet.
Dies wird in Kombination mit Fensterjalousien aus Bambus verwendet.
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FENSTERJALOUSIE
AUS BAMBUS – Die Bambusstücke und
die Räume
dazwischen sorgen für
eine gerippte Oberfläche,
die für
das Verfilzen großer
flacher Stücke
geeignet ist, die dann zu dreidimensionalen Formen vernäht werden
können.
Die Kleinteile werden von der Oberseite und der Unterseite der Jalousie
entfernt und sie wird flach ausgelegt, wodurch eine Matte entsteht.
Die im Fensternetz enthaltene Wollage wird auf die Matte gelegt.
Dann wird die Matte an einer Kante beginnend aufgerollt und an jedem
Ende befestigt, wobei die Wollschicht im Inneren festgehalten wird.
Auf einer flachen Oberfläche
hin und her gerollt, entweder von Hand oder mit dem Fuß, wird
die Oberfläche
der Wolle durch die Umdrehungen und diese Einwirkung massiert.
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NOPPENFOLIE
(bubble wrap) – Bahnen
einer Folie mit kleinen Noppen können
in das vorstehend genannte Verfahren eingebracht werden, wenn die
Wolle den Zustand von weichem Filz erreicht hat und die Fasern begonnen
haben, sich als ein Stück zu
verfilzen und zu stabilisieren. Die Bambusrolle wird geöffnet und
das Wollstück
zwischen den Schichten des Nylonnetzes wird entnommen. Ein Lage
Noppenfolie wird auf die Oberseite der Bambusmatte gelegt, darauf
folgen das flache Wollstück und
eine zweite Schicht Noppenfolie. Die Bambusmatte wird wieder aufgerollt,
wobei alle Schichten im Inneren festgehalten werden, und gesichert.
Diese Packung wird dann wieder auf einer flachen Oberfläche hin
und her gerollt, entweder von Hand oder mit dem Fuß. Dieses
Verfahren unterstützt
die Beseitigung der gerippten Struktur, die durch die Bambusmatte
in die Oberfläche
der Wolle gedrückt
worden ist, womit ein gleichmäßigeres,
geglättetes
Aussehen verliehen wird.
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VERWENDUNG
EINER MECHANISCHEN VORRICHTUNG ZUM BEWEGEN
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Zu
Beispielen gehören:
WASCHMASCHINE – Die aufrechte
Rührschaufel bei
Topladermodellen oder die Rotation der Trommel bei Frontladermodellen
sorgt für
das grundsätzliche Mittel
zum mechanischen Bewegen und die feuchte Umgebung, die für das Verfilzen
von einfachen dreidimensionalen Formen geeignet ist. Das wird am häufigsten
zum "Walken" eines Gegenstandes
mit hohem Wollgehalt verwendet. Ein aus Wollmaterial aufgebauter
Gegenstand, der unter Verwendung von Wollgarn miteinander vernäht oder
gewirkt ist, wird in die Waschmaschine gegeben und mit dem üblichen Wasch/Schleuder-Zyklus,
idealerweise eine Wäsche mit
heißem
Wasser, gefolgt vom Spülen
mit kaltem Wasser, behandelt. Das Verfilzen und Ineinandergreifen
der Wollfasern ist geringer als wenn eine Wollage verfilzt wird,
da die Struktur des Textilproduktes durch das Weben oder Wirken
erhalten bleibt. Es kommt zu einem gewissen Schrumpfen, das grundsätzliche
Ergebnis ist jedoch das Weichwerden der Oberfläche. Dieses Verfahren ist vollkommen
auf kleine Gegenstände,
Durchmesser etwa 15,24 cm (6 inch) begrenzt, die zwischen die Rührschaufel
und die Wand der Trommel passen.
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Zu
Nachteilen bei der Verwendung einer Waschmaschine zum Verfilzen
gehören
die übermäßige Wassermenge,
die in der Trommel enthalten ist, und das indirekte Bewegen der
Rührschaufel
(bei einem Topladermodell) oder die Rotation der Trommel (bei einem
Frontladermodell), die das Verfilzungsverfahren stören, indem
das Verfilzen der Fasern erschwert wird. Bei einer wiederholten
Behandlung in einer dieser Maschinen kann die Wollage den gleichen
Zustand von weichem Filz erreichen, wie er beim Verfilzen von Hand
erzielt wird. Aus diesen Gründen
ist die Waschmaschine für
die Verwendung bei Hobbyhandwerkern geeignet, jedoch für die Verwendung
durch den Techniker oder die Industrie ungeeignet und ineffizient,
wenn ein vorhersagbares Fertigungsverfahren gefordert ist, das zu
beständigen
Qualitätsprodukten
führt.
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MANUELLER
HANDFLÄCHENSCHMIRGLER – Für das flache
Verfilzen verwendet, der resultierende Filz kann geschnitten und
zu einer dreidimensionalen Form vernäht werden. Auf die Oberseite
der Wolle wird eine Plastikfolie gelegt, und die Oberfläche wird
dem Schmirgler ausgesetzt. Die resultierenden Schwingungen und der
Druck massieren die Wolloberfläche,
wodurch ein Filz gebildet wird.
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NADELFILZEN.
Die grundsätzliche
Methode, die in der Industrie für
die Herstellung von flachem Filz angewendet wird. Dies ist ein trockenes Verfahren,
das das wiederholte Einführen
und Herausziehen von Hakennadeln in Schichten einer Wollage beinhaltet.
Das führt
dazu, daß sich
die Fasern untereinander verwickeln und verknoten. Dieses Verfahren
erzeugt Filz mit geringer Qualität
und einer schwachen Fasermatrix. Es wird grundsätzlich für die Isolation und den Wärmeschutz
von Stiefeln verwendet.
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DAMPFFILZEN.
Ein zweites Verfahren, das von der Industrie angewendet wird, um
Schichten von hart verfilzter Wolle durch ein Verfahren der Dampfbehandlung
und Bewegung von Schichten von Wollagen zu erzeugen. Das Ergebnis
ist eine steife konsistente Filzschicht mit einer starken Fasermatrix. Diese
Filzqualität
wird primär
für die
Papierherstellung und den Druck verwendet. Zu dickeren Platten verfilzt
wird es in Stücke
geschnitten, so breit wie der Filz dick ist, die volle Länge der
Filzbahn. Dieses lange Stück
wird auf eine Drehbank gegeben und zu einer Schlauchform gedreht.
Der Schlauch wird gemessen und in Längen schnitten, die Enden werden umgebogen
und am Verwendungsort vernäht und/oder
verklebt, so daß ein
Ring entsteht. Diese werden als Dichtungen in Motoren verwendet.
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Es
ist folglich erwünscht,
das Verfilzungsverfahren zu automatisieren. Für die Herstellung von flachem
Filz existieren verschiedene automatisierte Vorrichtungen zum Verfilzen.
US-Patent 4,070,738 beschreibt z.B.
eine Maschine zum flachen Verfilzen mit einer oberen und einer unteren
Reihe von Antriebswalzen und Kompressionsbalken.
US 5,732,858 und
US 6,021,931 beschreiben eine Hutformungsmaschine,
die unter Verwendung einer Außen-
und einer Innenform Hutformen herstellt. Ein Wollrohling wird der
Dampfbehandlung unterzogen und über
die Formen gezogen, um die geforderte Hutform und -größe zu erhalten.
Das Verfahren, durch das die Hutformen erzeugt werden, entspricht eher
herkömmlichen
Putzmacherverfahren zur Dampfbehandlung von Filzlagen zu einfachen
offenen zylindrischen Formen, statt der Erzeugung von Formen aus
einer Wollage.
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Der
Stand der Technik beschreibt keine Vorrichtung, die dazu verwendet
werden kann, das Verfahren zum Verfilzen von dreidimensionalen Gegenständen zu
automatisieren, noch beschreibt der Stand der Technik eine Vorrichtung
zum Bewegen, die für
die Verwendung beim Verfilzen von dreidimensionalen Gegenständen geeignet
ist.
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Vorrichtungen
zum Bewegen sind auf verschiedenen Gebieten allgemein bekannt.
US 4,021,971 beschreibt
z.B. einen Trommeltrockner mit mehreren Trommeln für Edelsteine,
der eine langsam rotierende verschlossene Trommel aufweist.
US 4,045,918 beschreibt
eine waagerechte, strombetriebene umwälzende verschlossene Trommel
zum Abschleifen und Polieren.
US
4,214,518 beschreibt einen Trommeltrockner für Fleisch,
der den Inhalt einer rotierenden, verschlossenen Trommel röstet bzw. aufschließt.
US-Gebrauchsmuster D254,619 beschreibt
einen umlaufenden Drahttrommeltrockner zum Entfernen von Graten
von Kunststofformteilen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer dreidimensionalen
Filzform angegeben, das die folgenden Schritte aufweist:
- a) Umhüllen
eines dreidimensionalen Gegenstandes mit Wolle;
- b) Befestigen der Wolle am Gegenstand;
- c) Bewegen des umhüllten
Gegenstandes in einer Trommel in Gegenwart einer erwärmten alkalischen
Lösung;
und
- d) Wiederholen von irgendeinem der Schritte a) bis c), bis die
Wolle um den Gegenstand zu einer dreidimensionalen Form verfilzt
ist.
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Das
Verfahren kann ferner die folgenden Schritte aufweisen: Abkühlen und
Trocknen der Filzform und Aufschneiden der Filzform, um den dreidimensionalen
Gegenstand daraus zu entfernen.
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Nach
einer Ausführungsform
wird die Wolle mit einem wasserdurchlässigen Gehäuse, das Nylon sein kann, am
Gegenstand befestigt. Nach einer anderen Ausführungsform kann die Wolle mit
einem Klebemittel, wie einem flüssigen
Klebemittel oder einem Sprühkleber,
befestigt werden.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
wird der Trommel im Schritt c) eine Granulatmenge zugesetzt, um
das Bewegen des Gegenstandes im Inneren der Trommel zu fördern. Nach
einer bevorzugten Ausführungsform
schließt
das Granulat eine Vielzahl von Polyedern ein, die aus einem dichten,
elastischen Material, wie Gummi, hergestellt sind.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist die Trommel zylindrisch und schließt eine
Vielzahl von inneren Prallblechen ein, um die Bewegung des Gegenstandes
im Inneren der Trommel zu fördern.
Nach einer anderen Ausführungsform kann
die Trommel eine Prismenform haben.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
wird die erwärmte
alkalische Lösung
der Trommel vor dem Bewegen im Schritt c) zugesetzt, und die Trommel
weist einen verschließbaren
Deckel auf, um das Austreten der erwärmten alkalischen Lösung während des
Bewegens zu verhindern. Nach einer anderen Ausführungsform wird die erwärmte alkalische Lösung als
Sprühnebel
oder Dampf angewendet.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
ist die Trommel ein Käfig
oder auf anderer Weise perforiert, damit die alkalische Lösung in
den Käfig
gelangen und diesen verlassen kann, und die erwärmte alkalische Lösung wird
während
des Bewegens von einer Stelle außerhalb der Trommel auf den
Gegenstand aufgebracht.
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Die
Wolle für
die Verwendung bei verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung
ist vorzugsweise eine Wollage, kann jedoch irgendeine geeignete
Faser sein, die verfilzt. Obwohl eine Lage aus 100 % Wolle bevorzugt
ist, wären
z.B. auch andere Lagen geeignet, bei denen die Wolle die hauptsächliche
Faser darstellt.
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Die
auf dem Gegenstand aufgebrachte Wolle kann zudem flach verfilzte
Wolle sein, die zu einer dreidimensionalen Form vernäht worden
ist, damit sie auf den Gegenstand paßt.
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Nach
einem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Vorrichtung
für die
Verwendung beim Verfilzen eines dreidimensionalen Gegenstandes bereitgestellt,
wobei die Vorrichtung folgendes aufweist:
- – eine Trommel
für die
Aufnahme eines zu verfilzenden, mit Wolle umhüllten dreidimensionalen Gegenstandes;
- – ein
System zum Bewegen der Trommel, um die Trommel so zu beeinflussen,
daß der
umhüllte Gegenstand
im Inneren der Trommel bewegt wird; und
- – ein
System zum Anwenden einer erwärmten
alkalischen Lösung,
um bei diesem Gegenstand vor oder während des Bewegens eine erwärme alkalische
Lösung
anzuwenden.
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Nach
einer Ausführungsform
ist die Trommel verschließbar,
um das Austreten der alkalischen Lösung während des Bewegens zu verhindern.
Nach einer anderen Ausführungsform
ist die Trommel ein Käfig
oder auf andere Weise perforiert. Die Trommel kann zylindrisch oder
prismenförmig
sein oder irgendeine andere geeignete Form haben und kann innere
Prallbleche aufweisen, um die Bewegung des Gegenstandes in der Trommel
zu fördern.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung umfaßt
das System zum Bewegen der Trommel ein Rollensystem oder ein Fördersystem zum
Halten der Trommel und ein Antriebssystem zum Rotieren von zumindest
einer Rolle in diesem Rollensystem oder zum Antreiben einer Fördereinrichtung
innerhalb des Fördersystems,
so daß die Trommel
rotiert oder sich bewegt.
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Das
System zum Bewegen der Trommel kann ferner ein axiales Haltesystem
aufweisen, um die Trommel während
der Rotation oder Bewegung der Trommel entlang einer Achse zu halten.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
weist das System zum Bewegen der Trommel eine Trommelhalterung,
ein System zum Befestigen der Trommel an der Halterung und einen
Motor für
die Antriebsbewegung der Trommel auf.
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Nach
einer Ausführungsform
der Erfindung umfaßt
das System zum Anwenden einer erwärmten alkalischen Lösung eine
zu öffnende
und wiederverschließbare Öffnung bzw.
Luke (nachfolgend als Öffnung
bezeichnet) in der Trommel, die geöffnet werden kann, um die Trommel
mit erwärmter
alkalischer Lösung
zu füllen.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
umfaßt
das System zum Anwenden einer erwärmten alkalischen Lösung eine Öffnung in
der Trommel, durch die erwärmte
alkalische Lösung
zugesetzt werden kann.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
umfaßt
das System zum Anwenden einer erwärmten alkalischen Lösung eine
Fülleitung,
die in die Trommel führt,
und eine Ablaufleitung, die aus der Trommel führt, um der Trommel Lösung zuzuführen und
diese aus der Trommel abzulassen.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform
ist die Trommel perforiert, und das System zum Anwenden der erwärmten alkalischen
Lösung
umfaßt
Düsen über der
Trommel, um der Trommel und dem Inhalt erwärmte alkalische Lösung oder
alkalischen Dampf zuzuführen.
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Die
Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung führt zu einer
verfilzten Form, die mit einem Wirkungsgrad und einer Qualität erzeugt
wird, die Standards übertrifft,
die sowohl unter Anwendung des Verfilzens von Hand als auch industrieller
Verfahren zum flachen Verfilzen erreicht werden.
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Nach
einem dritten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine dreidimensionale
Filzform bereitgestellt, die eine beständige Dichte, Elastizität und Struktur
entlang der gesamten sichtbaren verfilzten Oberfläche der
Form aufweist.
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Nach
einem vierten Gesichtspunkt der Erfindung wird eine dreidimensionale
Filzform bereitgestellt, die nach irgendeinem der hier beschriebenen Verfahren
hergestellt ist.
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Nach
einer Ausführungsform
kann der Rohling, auf dem der Filz erzeugt wird, entfernt und durch einen
anderen Gegenstand ersetzt wer den, wodurch der andere Gegenstand
in das abschließende
verfilzte Produkt eingebracht wird.
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Die
erfindungsgemäßen Filzformen
können kombiniert,
vereinigt oder verbunden werden, so daß verschiedene nützliche
und für
den Handel geeignete Produkte erzeugt werden.
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Im
Vergleich mit vorhandenen industriellen Verfahren zum Verfilzen
können
das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung dazu verwendet
werden, einen dichteren, glatteren und elastischeren Filz als beim
Nadelfilzverfahren herzustellen. Verfilzte Wolle, die gegenwärtig unter
Anwendung von industriellen Verfahren erzeugt wird (Dampfverfahren
und Nadelfilzen), ist aufgrund der groben Struktur, der Instabilität des Filzes
und der fehlenden ästhetischen
Eignung (wie beim Nadelfilzen) oder wegen der Steifheit des Filzes
(wie beim Dampfverfahren) für
die Verwendung auf dem Gebiet der Mode ungeeignet. Im Verhältnis zu
vorhandenen Naßfilzverfahren,
die flache Filzlagen erzeugen, gehört zu den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens
eine Qualität,
die irgendeinem von Hand oder durch ein industrielles Verfahrens
erzeugten Filz vergleichbar oder besser, aber vollkommen ist. Die
Herstellung von dreidimensionalen Formen ist mit den erfindungsgemäßen Verfahren
folglich direkter und effizienter, wobei das erforderliche Stanzen,
Kerben, Falten und Verkleben oder Vernähen von Filzstücken zur
gewünschten
Form entfällt.
Das erfindungsgemäße Verfahren
erzeugt Filzformen direkt aus Wolle, indem die natürliche Fähigkeit
der Wollfasern ausgenutzt wird, zu einer einzigen zusammenhängenden Substanz
ineinanderzugreifen und zu verfilzen, die ihre Form beibehalten
kann, ohne daß Versteifungsmittel
erforderlich sind.
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Im
Vergleich mit vorhandenen Verfahren zum Verfilzen von Hand entfällt bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
die Abhängigkeit
des Verfahrens von Menschen, der die primäre Energiequelle für die Ent stehung
der Bewegung liefert, und sie automatisiert diese Arbeit. Es wird
vollkommen ein dreidimensionaler Gegenstand erzeugt, der ein beständiges Aussehen
der Oberflächenstruktur,
eine beständige Wanddicke
und Dichte aufweist. Die Forschung und Tests haben gezeigt, daß diese
Eigenschaften mit herkömmlichen
Verfahren zum Verfilzen von Hand kaum versucht oder erreicht wurden.
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Der
Qualität
des gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Filzes zeigt sich durch eine bemerkenswert glatte
Oberflächenstruktur,
wodurch er für
Produkte ästhetisch
geeignet ist, die für
den Verbraucher sichtbar sind. Er hat auch eine beständige Fasermatrix,
die für
strukturelle Integrität,
hervorragende Verschleißfestigkeit
der Oberfläche
und Beständigkeit
gegenüber
dem weiteren Schrumpfen sorgt, und er kann geformt werden, so daß er die
Form irgendeiner konkaven oder konvexen Form annimmt.
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Zu
den möglichen
Vorteilen für
den Verbraucher gehören
ein ästhetisch
angenehmes Material, das Wärme
vermittelt, Bequemlichkeit und einfaches Tragen, die mit Wolle verbunden
sind. Das verfilzte Wollprodukt, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugt
worden ist, hat eine beispielhafte strukturelle Integrität, womit
für Stabilität und Verschleißfestigkeit der
Oberfläche
gesorgt wird, wobei diese vom Verbraucher gewünschten ästhetischen Qualitäten erhalten
bleiben. Zu weiteren Vorteilen gehören die Wiederherstellbarkeit
bzw. mögliche
Aufbereitung der Wolle als natürliche
Ressource, die nicht toxisch und ökologisch ist.
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Die
Anwendung der Technologie bei der Herstellung von vorhandenen Produkten,
die unter Anwendung existierender Verfahren erzeugt worden sind,
führt zu
deutlichen Verbesserungen bei der Qualität und der Gestaltung. Ein Wärmeschutz
aus Wolle in Skischuhen kann z.B. nahtlos hergestellt werden, womit
der Komfort verbessert wird. Au ßerdem
eignet sich die Technologie für
Massenproduktionsverfahren, wobei vorhandene Verfahren und die von
den Herstellern verwendete maschinelle Ausrüstung ergänzt werden und die Integration
in vorhandene Systeme erleichtert wird.
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Unter
Verwendung des Verfahrens und der Vorrichtung dieser Erfindung können allein
aus 100 % Wolle Formen konstruiert werden, wobei keine Klebemittel
oder Bindemittel erforderlich sind, wodurch das Gebiet Anwendungszwecken
eröffnet
wird, die strenge Reinheitsvorschriften haben und natürliche,
nicht toxische, hypoallergene oder umweltfreundliche Materialien
erfordern. Als ein Beispiel können
schalldichte Wandverkleidungen für
Wohnzwecke, kommerzielle und industrielle Zwecke, sowie auch Bekleidung
oder auf dem Körper
getragene Accessoires genannt werden.
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Zu
anderen Produkten, die unter Anwendung der vorliegenden Erfindung
erzeugt werden können, gehören:
Die
Herstellung von Modeaccessoires, wie Hüte, Stiefel, Schuhe, Handtaschen;
isolierende
Verkleidungen in Kraftfahrzeugen: befinden sich im Armaturenbrett,
den Seitentüren,
dem Himmel, unter den Sitzen, und Säulenverkleidungen; sind aus
flachen Filzstücken
gestanzt; schützen
gegenüber
Schall, Schwingungen und Temperaturen;
Luft-, Öl- und Wasserfilter,
Dochte und Dichtungen in Kraftfahrzeugen: die Bauteile werden gegenwärtig aus
dickem Filz aufgebaut, auf einer Drehbank gedreht, die resultierende
Schlauchform wird auf Länge geschnitten,
zu einem Kreis gebogen, wobei die Enden zusammengenäht werden,
wodurch ein "O"-Ring erzeugt wird;
die Herstellung von orthopädischen Einlegesohlen,
wobei das Herstellungsverfahren das Schneiden und Zusammennähen von
flachem Filz erfordert, um dreidimensionale Formen herzustellen; die
Herstellung von geformten Gepäckstücken, Computergehäusen und
Aufbewahrungsbehältern
für Archive;
unauffällige und
technisch ästhetisch
gestaltete, stoßabsorbierende
Polster (d.h. Ellebogen, Knie) für den
Schutz beim Sport, der Physiotherapie und die Gestaltung von Prothesen;
eine
leichte, maßgeformte
Verpackung, in die elektronische Geräte, Computer und digitale Geräte passen;
stoßdämpfende
Anwendungszwecke bei einer Computerausrüstung;
und
wiederverwertete
Wolle (gewirkt, gewebt oder verfilzt), zu Fasern mazeriert, in einem
flüssigen
Medium rückgebildet
und in Formen oder zu Platten aus Wolle gegossen (für eine Isolation,
Verpackung, Bauteile).
-
Weitere
Gesichtspunkte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden dem
Fachmann anhand der folgenden Beschreibung bestimmter Ausführungsformen
der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
Nunmehr
werden nur als Beispiel Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert,
wobei:
-
1 eine
schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung ist;
-
2 eine
Perspektivansicht einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform
dieser Erfindung von vorn ist, die mit einer Trommel und einer Motorabdeckung
dargestellt ist;
-
3 eine
Perspektivansicht der in 1 gezeigten Vorrichtung von
vorn ist, die ohne die Trommel und die Motorabdeckung dargestellt
ist;
-
4 eine
Perspektivansicht der in 3 gezeigten Vorrichtung von
hinten ist;
-
5 eine
auseinandergezogene Darstellung einer Trommel gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung ist, die den Deckel, die Trommel, Prallbleche und den
Boden zeigt;
-
6 eine
Perspektivansicht von polyedrischem Gummigranulat gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist;
-
7 eine
schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung ist; und
-
8A-8C Aufnahmen
von Filzformen, die gemäß bestimmter
Ausführungsformen
der Erfindung hergestellt sind, und zugehöriger Produkte sind, die unter
deren Anwendung hergestellt werden können.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG
-
Die
vorliegende Erfindung stellt im allgemeinen eine Vorrichtung, ein
System und ein Verfahren zur Verwendung bei der Erzeugung von dreidimensionalen
Filzformen bereit.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
beinhaltet im allgemeinen die Schritte des Umhüllens eines Gegenstandes mit
Wolle, das Befestigen der Wolle am Gegenstand, das Anordnen des
umhüllten
Gegenstandes in einer Trommel und das Einwirken von erwärmter alkalischer
Lösung
und Bewegung auf den Gegenstand. Die Zeit für das Bewegen und den Einfluß der erwärmten alkalischen
Lösung
kann geändert
werden, um die gewünschte
Filzqualität
zu erreichen. Wenn das Verfilzen beendet ist, kann die dreidimensionale
Filzform aufgeschnitten werden, um den vom Filz umgebenen Gegenstand
zu lösen
oder zu ersetzen. Nach einer anderen Ausführungsform kann der Gegenstand
im Filz im Endprodukt eingeschlossen bleiben.
-
BEISPIEL 1: VERFAHREN
ZUM VERFILZEN
-
Siehe 1;
es wird ein Verfahren zum Verfilzen eines dreidimensionalen Gegenstandes
angegeben, wobei auch die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet wird.
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UMHÜLLEN MIT
WOLLE
-
Gemäß dem in 1 dargestellten
Verfahren wird der Gegenstand oder der Rohling, der verfilzt werden
soll, im Schritt A zuerst mit Wolle umhüllt. Um den Gegenstand werden
mehrere Schichten einer Wollage aufgebaut, wobei jede nachfolgende Schicht
der Wollage so auf der vorhergehenden Schicht angeordnet wird, daß die Wollfasern
zwischen jeder Schicht vorzugsweise nicht ausgerichtet sind. Der
Gegenstand sollte mit ausreichend Lagen umhüllt sein, so daß sich die
gewünschte
Filzdicke ergibt (etwa 3,81 bis 5,08 cm (1,5 bis 2 inch) einer Lage
werden bis zu einem 0,64 bis 0,95 cm (1/4 bis 3/8 inch) dicken harten
Filz zusammengedrückt).
Der Gegenstand, der verfilzt werden soll, kann ein fester Gegenstand,
wie eine Kugel sein, oder kann ein aufgeblasener Rohling mit einer
für das
Verfilzen geeigneten Größe und Form
sein.
-
SCHUTZGEHÄUSE
-
Dann
wird auf den umhüllten
Gegenstand ein Schutzgehäuse
aufgebracht B, um die Wolle an Ort und Stelle zu halten, womit das
Ausfasern verhindert wird. Außerdem
hält das
Gehäuse
die Fasern an den Wänden
der Form, so daß die
Fasern, wenn sie zu schrumpfen beginnen, zu den Wänden der
Form schrumpfen und deren Form annehmen. Das Gehäuse erhält auch die Konsistenz der
Oberfläche
der verfilzten Form innerhalb der verschiedenen Stufen des Verfilzens
aufrecht und verleiht der verfilzten Form eine glatte Oberflächenstruktur.
Das Schutzgehäuse kann
irgendein wasserdurchlässiges
Material sein, das geeignet ist, die Wolle über einen Zeitraum in ihrer
Position zu halten. Das Gehäuse
ist vorzugsweise etwas elastisch, so daß es je nach Bedarf leicht
aufgebracht und entfernt werden kann. Für die Verwendung als Schutzgehäuse ist
ein Nylonmaterial (60 bis 80 Denier) besonders geeignet. Es wird
auch in Betracht gezogen, ein durchlässiges, wasserlösliches Gehäuse über die
Wolle zu ziehen oder ein Klebemittel auf die Wolle aufzubringen
oder zu sprühen,
das während
des Zeitraums stabil bleiben würde,
der erforderlich ist, um das Verfilzen bis zu dem Zustand zu sichern,
in dem der Wollkörper
sicher ist, das sich jedoch allmählich
lösen kann,
so daß es
im Endprodukt nicht vorhanden ist. Das Schutzgehäuse kann auch auf die Form
aufgebracht und während
der gesamten Verfilzungszyklen belassen werden, womit es im Filz integriert
wird, falls dies erwünscht
ist.
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ERWÄRMTE ALKALISCHE
LÖSUNG
-
Der
umhüllte
Gegenstand wird dann einer erwärmten
alkalischen Lösung
ausgesetzt C. Der Einfluß von
Feuchtigkeit und Wärme
führt dazu,
daß die Wollfasern
quellen und glatt werden und sich die Schuppen öffnen, womit sie für das Bewegen
empfänglich
werden. Die Anwendung von Wärme
und Bewegung mit einer alkalischen Lösung in einem pH-Bereich von
7 bis 9 schafft optimale Bedingungen für das Verfilzen der Wolle.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist die alkalische Lösung
heißes Wasser,
das mit Flüssigseife
gemischt ist. Es kann jedoch irgendeine äquivalente alkalische Lösung verwendet
werden, die das effektive Verfilzen fördert.
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BEWEGEN
-
Der
Gegenstand wird in der erwärmten
alkalischen Lösung
bewegt D. Obwohl das Bewegen durch verschiedene Verfahren erreicht
werden kann, hat der Erfinder festgestellt, daß das Anordnen des umhüllten Gegenstandes
in einer Trommel mit erwärmter
alkalischer Lösung
zusammen mit Gummigranulat und das Rotieren oder Schütteln der
Trommel für
die geeignete Bewegung sorgt, um die Wolle zu verfilzen. In sich
bewegenden Trommeln aus anderen technischen Gebiete wird typischerweise
hartes Kunststoff- oder Metallgranulat verwendet, um das Bewegen
zu fördern.
Für die
vorliegende Anwendung ist ein weicheres, elastischeres Material
bevorzugt, um das Gehäuse
und die Wollfasern nicht zu beschädigen. Gummi ist geeignet,
da er eine ausreichende Dichte hat, um für das Gewicht zum Aufprallen
auf dem Gegenstand zu sorgen, und elastisch ist, um eine Beschädigung der
Wollfasern zu verhindern, während
dem Verfahren zusätzliche
kinetische Energie zugeführt
wird.
-
Wie
in 6 gezeigt, wird das Gummigranulat 20 vorzugsweise
zu einer komplexen geometrischen Form/Polyeder geschnitten, wodurch
an jedem Stück
einige Kanten erzeugt werden – mit
einer minimalen Oberfläche
auf jeder Seite des Stücks.
Die polyedrische Form sorgt dafür,
daß es
zwischen dem Granulat und den Trommelwänden und dem Granulat und der
Seiten der Form, die verfilzt wird, zu einem ausreichenden Rückstoß kommt.
Die Größe und Form
des Granulats ermöglicht
es, daß es
in die Unterhöhlungen
und konkaven Oberflächen
gelangt, die größere, stärker symmetrische
Formen nicht erreichen können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
hat das polygo nale Granulat die ungefähren Abmessungen 3,81 × 3,18 × 1,91 cm
(1,5 × 1,25 × 0,75 inch).
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Bei
der Auswahl der in der Trommel enthaltenen Granulatmenge sollte
das Gewicht des Gummigranulats im Verhältnis zum verfilzenden Gegenstand
anhand der Größe des Gegenstandes
und anhand des Raums bestimmt werden, den er in der Trommel einnimmt.
Kleinere Gegenstände
erzielen einen Vorteil aus mehr Granulat in der Trommel, womit für eine gleichmäßige Bedeckung
des Gegenstandes gesorgt wird, die Verfilzungszeit verkürzt wird
und ermöglicht
wird, daß der
Filz schneller den Zustand von hartem Filz erreicht.
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Bei
größeren Gegenständen mit
weniger Abstand zu den Seiten der Trommel ist es von Vorteil, wenn
die Hälfte
des Granulats auf den Boden der Trommel und die andere Hälfte auf
die Oberseite des Gegenstandes gegeben wird, bevor der Deckel verschlossen
wird. Der Gegenstand kann längere
Verarbeitungszeiten erfordern, da er gedreht werden muß, damit
er auf allen Seiten Kontakt mit dem Granulat hat.
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Kleinere
Gegenstände
haben den Vorteil, daß mehr
als ein Gegenstand gleichzeitig verfilzen kann. Zusätzlich zum
Granulat erleichtern das Gewicht und der Zusammenstoß mit anderen
Gegenständen
in der Trommel das Verfilzungsverfahren. Es ist jedoch effektiver,
mehr Granulat und weniger Gegenstände zu verwenden, damit die
Gegenstände ungehindert
zirkulieren können,
wobei sie auf die Seiten der Trommel, die Prallbleche, das Granulat
und die anderen Gegenstände
prallen.
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Der
Inhalt der Trommel kann bewegt werden D, indem die Trommel so lange
auf eine Vorrichtung zum Verfilzen gegeben wird (eine Ausführungsform davon
ist in 2 gezeigt), wie es erforderlich ist, um die Wolle
bis zum gewünschten
Grad zu verfilzen.
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Bei
bestimmten Ausführungsformen
des Verfahrens kann die Betriebszeit in eine Anzahl von Zyklen aufgeteilt
werden, damit das Schutzgehäuse
periodisch abgenommen und wieder aufgesetzt werden kann, womit verhindert
wird, daß die
Wollfasern mit dem Schutzgehäuse
verfilzen und dieses umhüllen. Wenn
Nylon als Schutzgehäuse
verwendet wird, wird die Vorrichtung vorzugsweise fünf Minuten
betrieben, danach wird der Gegenstand aus der Trommel genommen E,
um das Schutzgehäuse
abzunehmen und wieder auf den mit Wolle umhüllten Gegenstand aufzusetzen
F. Nach diesem ersten Zyklus haben die Fasern begonnen ineinanderzugreifen,
die Wolle liegt jedoch noch locker um den Gegenstand und ist sehr
weich. Die Trommel wird erneut mit heißer alkalischer Lösung und
Gummigranulat gefüllt,
und die Trommel wird für
weitere fünf
Minuten auf die Vorrichtung zum Verfilzen gegeben. Nach diesem zweiten Zyklus
hat die Wolle den Zustand von weichem Filz mit einer Dichte erreicht,
die der äquivalent
ist, die durch das Verfilzen von Hand erreicht wird.
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Ein
dritter Zyklus ermöglicht
es, daß die
Wolle den Zustand von hartem Filz erreicht. Dieser Filz kann beträchtlich
dicker als harter Filz sein, der durch das Verfilzen von Hand erzeugt
wird. Ein vierter Zyklus führt
zu einem sehr harten Filz mit einer glatten Oberfläche, die
durch das Verfilzen von Hand nicht erreicht werden kann.
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Nach
jeden Zyklus kann der Wollgegenstand in kaltes Wasser getaucht werden,
um die Faser abzuschrecken G. Die plötzliche Temperaturänderung unterstützt das
Festwerden der Verschränkung
zwischen den Fasern, womit ein dichterer Filz erzeugt wird. Wenn
der verfilzte Gegenstand einen zusätzlichen Zyklus durchlaufen
soll, wird er vorzugsweise zuerst erwärmt H, z.B. durch Eintauchen
in heißes Wasser,
damit die Fasern wieder auf die geeignete Temperatur gebracht werden
und gesichert wird, daß die
Fasern sofort reagieren, wenn sie zu Beginn des neuen Zyklus in
die frische erwärmte
alkalische Lösung getaucht
werden. Obwohl dieser Schritt des Abschreckens wahlfrei ist, trägt er zur
Ausbildung eines dichteren Filzes bei.
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Nachdem
der gewünschte
Verfilzungsgrad erreicht ist, wird der Gegenstand aus der Vorrichtung genommen.
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ENTFERNEN
DES GEGENSTANDES AUS DER VERFILZTEN FORM
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Um
den Gegenstand, der in der Wolle enthalten ist, zu entfernen I,
kann der Filz wie folgt geschnitten werden:
Falls eine zusammenklappbare
bzw. entleerbare (nachfolgend als entleerbar bezeichnet) innere Form/ein
derartiger Rohling verwendet wird:
Es wird eine kleine Öffnung geschnitten,
die ausreichend groß ist,
damit die innere Form, wenn sie entleert ist, entnommen werden kann.
-
Die
Größe der Öffnung bleibt
relativ gleich, unabhängig
von der maßstäblichen
Vergrößerung der
Form.
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Die
innere Form wird abgelassen oder entleert und sie wird durch die Öffnung herausgezogen.
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Dieses
Verfahren wird angewendet, wenn eine verfilzte Form mit einer Krümmung, z.B.
eine Kugelform, erwünscht
ist.
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Falls
eine feste Form/ein fester Rohling verwendet wird:
- a) Entlang des breitesten Teils der Form kann ein Schnitt vorgenommen
werden, um die Form im Inneren herauszulösen, oder
- b) wenn die Form symmetrisch ist, erzeugt ein Schnitt, der die
Form zweiteilt, zwei offene Formen. Eine Kugel kann z.B. so geschnitten
werden, daß zwei
offene becherförmige
Formen entstehen.
- c) Die beiden Hälften
werden getrennt, wobei die innere Form zutage tritt.
- d) Die innere Form wird herausgezogen.
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ANDERE VERFAHREN
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GEGENSTÄNDE, DIE
FÜR DIE
VERWENDUNG ALS ROHLINGE GEEIGNET SIND
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Die
Verwendung eines beschwerten Rohlings oder einer beschwerten Form
kann das Verfilzungsverfahren unterstützen, indem zum Bewegen der
Wolle beigetragen wird. Das Gewicht des Gegenstandes, der im Inneren
der Wolle eingehüllt
ist, erzeugt einen stärkeren
Aufprall an den Wänden
der Trommel und mit dem Granulat, wodurch der Druck auf den Gegenstand
und die Bewegung des Gegenstandes verstärkt werden und das Verfilzungsverfahren
beschleunigt wird.
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Rohlinge
für die
Verwendung bei der Herstellung von dreidimensional verfilzten Gegenständen können aus
irgendeinem Material hergestellt sein, um das Wolle gemäß dem hier
offenbarten Verfahren gewickelt werden kann. Der Rohling kann im
Inneren des verfilzten Produktes verbleiben; es können Schichten
des verfilzten Produktes abgeschnitten und entfernt werden, wodurch
die Filzschichten darunter sichtbar werden; es können Öffnungen in das verfilzte Produkt
geschnitten werden, um einen Teil des Rohling sichtbar zu machen;
oder das verfilzte Produkt kann aufgeschnitten werden, um den Rohling
vollständig
zu entnehmen oder zu ersetzen.
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Rohlinge
für die
Verwendung in dieser Erfindung sollten der anspruchsvollen Behandlung
widerstehen können
und können
mit einem geeigneten Material, wie Wasser, gefüllt sein, so daß für ein Gewicht
gesorgt wird und der Aufprall bei der Bewegung absorbiert wird.
Falls die Formen hohl und aus zerbrechlichen Materialien sind, ist
es bevorzugt, den inneren Hohlraum dieser Formen mit einem geeigneten
Material zu füllen,
um sie vor dem Zerbrechen zu schützen.
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Es
wird in Betracht gezogen, daß die
inneren Formen/Rohlinge verschiedene Formen haben können und
nicht rund oder symmetrisch sein müssen. Entleerbare oder zusammenklappbare
Rohlinge, z.B. Kunststoffrohlinge, die aus verschiedenen, an den Rändern verschweißten Stücken aufgebaut
sind, mit einer luftdichten Öffnung,
damit das Aufblasen/Entleeren der Form möglich ist, stellen z.B. eine
Möglichkeit
dar. Solche Rohlinge können
mit Luft oder Wasser gefüllt
werden und können
leicht abgelassen oder entleert werden, um den Rohling aus der verfilzten Form
zu entnehmen.
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WEITERE GEEIGNETE
FASERN
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Es
wird betont, daß sowohl
Natur- als auch Kunstfasern in das Verfilzungsverfahren eingebracht werden
können,
wobei das gleiche Verfahren und die gleiche Vorrichtung benutzt
werden, obwohl es bevorzugt ist, daß Wolle den größten Teil
der Fasern darstellt. Unter Ausnutzung der natürlichen Fähigkeit der Wollfasern zum
Verfilzen wird eine Matrix gebildet, die die Wolle und gemischte
Fasern integriert, womit ein neues Material geschaffen wird, das
die Qualitäten
von reinem Wollfilz beibehält,
wobei es neue Eigenschaften zeigt. Naturfasern werden wahrscheinlich
von der Wollfaser besser "akzeptiert", wobei die Naturfaser
in das Verfilzungsverfahren integriert wird, wenn die Wollfasern
beginnen ineinanderzugreifen. Bei Kunstfasern kann es erforderlich
sein, die geeignete Form für
die einzuführende
Faser auszuwählen.
Zu Beispielen von üblichen
Materialarten gehören lockere
Stränge,
Spinnfasern, gekämmte, gewirkte,
gewebte, geflockte Fasern, und die Eigenschafen, die innerhalb jeder
dieser Kategorien zur Verfügung
stehen. Einige Faser, sowohl Natur- als auch Kunstfasern, zeigen
gegensätzliche
Reaktionen, wenn sie in Verbindung mit einer Wollage als gewirktes
oder gewebtes Material verwendet werden. Bei einer gewirkten Schicht
kann man z.B. feststellen, daß die
Wolle in die Schicht eindringt und sie zu einer Filzmatrix befestigt,
wenn ein vorangegangener Versuch mit der gleichen Faser in lockeren
Strängen nicht
erfolgreich war oder umgekehrt. Das Verfahren ermöglicht die
Integration von wiederaufbereiteten Textilresten in einer mazerierten
oder gehäckselten Form
zwischen Schichten einer Wollage.
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Unterschiedliche
Arten von Wollfasern oder Wolle in Kombination mit anderen Materialien
können in
Schichten auf einen einzigen Rohling aufgebracht werden. Jede Schicht
würde die
vorhergehende Schicht als Grundlage oder Rohling für die folgende Schicht
verwenden. Eine Schicht aus Wolle kann z.B. gemäß diesem Verfahren bis zu einer
Konsistenz zwischen weichem und hartem Filz verfilzt werden, zu
diesem Zeitpunkt würde
auf die erste Schicht eine neue Schicht aufgebracht. Die Schichten
können
aus der gleichen Wolle oder einer Kombination von unterschiedlichen
Typen, Arten oder Farben von Wolle oder anderen Materialien bestehen.
Sollte die Basisschicht des Filzes den Zustand von hartem Filz erreichen,
bevor eine weitere Schicht aufgebracht ist, kann es erforderlich
sein, den Filz oder mit einem physikalischen Gerät, wie einer Bürste, aufzurauhen oder
zu lockern. Die abschließende
verfilzte Form kann aufgeschnitten werden, um den innersten Rohling
zu entfernen, so daß Bereiche
des Inneren des verfilzten Produktes sichtbar werden, die verschiedenen
Schichten des auf dem Gegenstand erzeugten Filzes deutlich werden
oder Bereiche des inneren Rohling sichtbar werden, wenn beabsichtigt
ist, daß der
Rohling ein bleibender Teil des Endproduktes ist.
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Zudem
kann ein Wollfaserband (Wolle, die vorgewaschen, kardiert und zu
einem durchgängigen unverdrehten
Strang geformt worden ist), Wolle/Kammzeug (ein kontinuierlicher
unverdrehter Strang nur aus langen, vorgewaschenen Wollfasern, aus
dem die kurzen Fasern entfernt worden sind) oder Wollvorgarn (eine
kardierte Lage oder ein Wollfaserband, das zu einem langen durchgängigen Streifen
ausgezogen und leicht verdreht worden ist) allein, in Kombination
oder in Schichten mit anderen Materialien verwendet werden, um die
Rohlinge für die
Verarbeitung gemäß diesem
Verfahren zu umhüllen.
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WEITERE ANWENDUNGEN
DES VERFAHRENS
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
und die erfindungsgemäße Vorrichtung
können
auch für
das "Walken" verwendet werden,
das allgemein für
ein Verfahren steht, mit dem das Gewicht und die Masse von Wolltuch
durch Schrumpfen oder Schlagen erhöht wird (Quelle: The American
Heritage® Dictionary of
the English Language 4. Aufl. Copyright © 2000 von Houghton Mifflin
Company). Tuch mit einem hohen Prozentsatz Wolle und einer stabilisierten
Fasermatrix, wie ein gewirktes, gewebtes oder ungewebtes Tuch, kann
auf eine Form aufgebracht und dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen werden, wodurch
bewirkt wird, daß das
Tuch schrumpft und die Form der Form annimmt. Die resultierende
Oberflächenstruktur ähnelt verfilzter
Wolle, aufgrund ihrer Natur der vorher erstellten Fasermatrix ist
sie jedoch gewalkt.
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Bei
einer weiteren damit in Zusammenhang stehenden Anwendung des Verfahrens
kann Wolle mit geschnittenen Rändern
oder Säumen
anstelle der Lage auf einen Rohling gegeben und gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
behandelt werden, um die geschnittenen oder genähten Ränder zu verschließen oder
zu verfilzen. Wenn die geschnittene oder genähte Wolle einmal auf den Rohling
gegeben worden ist, können
ferner vor oder während
der erfindungsgemäßen Behandlung zusätzliche
Schichten einer Lage auf die geschnittene oder vernähte Wolle aufgebracht
werden, um auf der geschnittenen oder vernähten Wolle weitere Filzschichten
hinzuzufügen.
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Es
ist festgestellt worden, daß die
Reihenfolge bestimmter Schritte in diesem Verfahren geändert werden
kann und daß bestimmte
Schritte des vorstehend genannten Verfahrens unter bestimmten Umständen nicht
erforderlich sein können.
Wenn z.B. das Schutzgehäuse
nicht abgenommen werden muß,
können
geeignet Maßnahmen
ergriffen werden, um die Trommel und den Inhalt kontinuierlich zu
erwärmen,
wodurch vermieden wird, die Betriebszeit in Zyklen aufzuteilen,
um nach jedem Zyklus das Gehäuse
abzunehmen und die alkalische Lösung
auszutauschen. Die alkalische Lösung
kann außerdem durch
Sprühen
oder Einspritzen von Dampf in die Trommel bereitgestellt werden,
in diesem Fall kann die Trommel Öffnungen
zum Einspritzen von erwärmter
alkalischer Lösung,
für das
Ablassen von überschüssiger Feuchtigkeit
und Kondensationsprodukten und das Ablassen von Dampfdruck aufweisen.
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BEISPIEL 2: VORRICHTUNG
-
In
den 2 bis 5 ist eine Ausführungsform
der Vorrichtung für
die Verwendung beim vorstehend genannten Verfahren dargestellt.
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MOTOR
-
Der
Motor 1 treibt den Keilriemen 5 an, der wiederum
die Riemenscheibe 6 antreibt, die an der aktiven Rolle 7a angebracht
ist, wodurch sich die Trommel 15 dreht, da sie waagerecht
auf den Rollen 7a, 7b liegt. Der Motor 1 sollte
so ausgewählt
werden, daß er
die extensive Leistung für
die Größe der Vorrichtung
liefert, damit die Vorrichtung funktionieren kann und nicht unter
dem Gewicht der Trommel und ihres Inhalts leidet. Ein schwacher
Motor kann sich überhitzen
und nicht für
die Summe des Gewichts von Trommel + Gummigranulat + Wasser + Gegenstand
ausgelegt sein. Dies wird dazu führen, daß die Trommel
eher zwischen den Rollen schwingt statt sich zu drehen.
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Für eine Flexibilität kann der
Motor verschiedene Geschwindigkeitseinstellungen aufweisen, womit
unterschiedliche Konfigurationen oder unterschiedliche Größen der
Trommel verwendet werden können.
Versuche haben gezeigt, daß eine
Motorgeschwindigkeit von 875 U/min für kleine Gegenstände ausreicht,
die in einer zylindrischen Trommel mit einem Durchmesser von 58,06
cm (12 inch) verfilzt werden, was zu einer Trommelgeschwindigkeit
von etwa 33 U/min führt.
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Ein
gestufter Ring 4 kann in Verbindung mit dem Motor 1,
dem Motorschlitten 2 und einer Regelung der Länge des
Keilriemens verwendet werden, so daß eine Flexibilität bei der
Einstellung der Bewegung der Trommel auf der Basis der Motorgeschwindigkeit
möglich
ist. Diese Möglichkeit
der Einstellung ist bei einem stärkeren
Motor besonders nützlich,
um ihn dem zusätzlichen
Gewicht eines größeren Gegenstandes
anzupassen oder wenn eine Trommel 15 mit kleinerem oder
größerem Durchmesser
zum Verfilzen von längeren,
größeren oder
kürzeren
Gegenständen
verwendet wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Einstellung
des Durchmessers von 6,67 cm (2,63 inch) verwendet.
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MOTORSCHLITTEN
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Der
Motorschlitten 2 ermöglicht
es, den Motor entlang von Schlittenführungsbahnen 3 zu
bewegen, womit der Abstand zwischen dem Motor 1 und der
aktiven Rolle 7a verkürzt
oder verlängert
wird. Dies ermöglicht
den Einbau eines kürzeren
oder längeren
Keilriemens 5, um die Umdrehungen/Minute der aktiven Rolle 7a zu
erhöhen
oder zu verringern oder eine Anpassung an eine Trommel 15 mit
einem kleineren oder größeren Durchmesser
vorzunehmen. Durch das Einstellen des Zusammenhangs zwischen der
Länge des
Keilriemens 5, der Größe der Riemenscheibe 6 und
der Größe der Trommel 5 kann
der Anwender die ideale Einstellung der Umdrehungen/Minute dieser
grundlegenden Ausführungsform
beibehalten und größere, längere oder
mehr Gegenstände verfilzen.
Das Erkennen und Einstellen der Verhältnisse dieser drei Elemente
sichert, daß es
zum Verfilzen kommt – mit
der gleichen Beständigkeit
und Wirksamkeit, die Standardeinstellungen erreichen.
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Die
Schlittenführungsbahnen 3 sind
in der Basis 12 der Vorrichtung vorgesehen, entlang der
der Motorschlitten 2 gleitet, wenn Einstellungen vorgenommen
werden oder ein Keilriemen 5 installiert wird.
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KEILRIEMEN 5 UND
RIEMENSCHEIBE 6
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Der
Keilriemen erstreckt sich vom gestuften Ring 4, der an
der Motorwelle angebracht ist, zur Riemenscheibe 6, damit
sich die aktive Rolle 7a dreht, wodurch sich die Trommel 15 und
die passive Rolle 7b drehen. Die Riemenscheibe 6 verringert
die hohen Umdrehungen/Minute des Motors 1, so daß die Umdrehungen/Minute
der Trommel 15 für
das beständige
Zirkulieren des Granulats und des Gegenstandes entlang des Trommelinneren
förderlich
sind, wodurch die von einer Wollage umhüllten Form das Ausmaß und die
Stärke
der Bewegung erhält,
die erforderlich sind, um das Verfilzen zu fördern.
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Wenn
der Motor zu schnell eingestellt ist, hält die Zentrifugalkraft das
Granulat 20 und die Form an der Wand der Trommel 15 fest,
womit die Bewegung der Form gestört
und das Verfilzungsverfahren gehemmt werden. Der Erfinder hat festgestellt,
daß ein Keilriemen 5 mit
127 cm (50 inch) dem Durchmesser einer üblichen Trommel mit 18,93 dm3 (5 gallon) und einem Durchmesser von 30,48
cm (12 inch) angepaßt
ist und in Kombination mit einer Riemenscheibe 6 mit 22,86
cm (9 inch) eine bevorzugte Rotation der Trommel erzeugt, wenn der
Motor zwischen 875 und 1130 U/min eingestellt wird.
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ROLLEN 7a, 7b
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Die
aktive Rolle 7a mit der angebrachten Riemenscheibe 6 wird
vom Keilriemen 5 angetrieben, der vom Motor 1 angetrieben
wird. Die passive Rolle 7b wird durch Drehen der Trommel 15 angetrieben,
die durch Drehen der aktiven Rolle 7a und der Riemenscheibe 6 angetrieben
wird.
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Die
Rollen 7a/7b schließen vorzugsweise eine aufgerauhte
oder verformbare Oberfläche
ein, um zu verhindern, daß die
Trommel 15 rutscht, wenn die Vorrichtung läuft und
sich die Rollen drehen. Es kann z.B. ein geschlossenzelliger Schaumstoff
verwendet werden, so daß eine
nachgiebige Oberfläche bereitgestellt
wird, in die die Kanten des Trommeldeckels 16 und des Bodens 19 der
Trommel einsinken, womit für
eine Traktion gesorgt wird.
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Die
vordere Rollenhalterung 9 hält das vordere Ende der Rollen 7a/7b an
Ort und Stelle, wobei sie die Rollen auf ein Niveau über der
Basis 12 der Vorrichtung bringt. Die hintere Rollenhalterung 10 hält das hintere
Ende der Rollen 7a/7b an Ort und Stelle, wobei
sie die Rollen über
das Niveau der Basis 12 der Vorrichtung hebt.
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TROMMEL 15
-
Die
Trommel 15 weist einen Trommeldeckel 16, die Trommel 15 und
den Boden 19 der Trommel auf. Die Trommel sollte, wenn
sie verschlossen ist, wasserdicht sein und weist vorzugsweise Prallbleche 18 auf,
damit die Beweglichkeit des Granulats und des Gegenstandes auf rechterhalten
wird, womit das Bewegung weiter erleichtert wird. Der Trommeldeckel 16 ist
wasserdicht und festsitzend, um sicherzugehen, daß er an
der Trommel 15 befestigt bleibt, wenn sich die Vorrichtung
bewegt, so daß verhindert wird,
daß der
Inhalt der Trommel austritt. Die Trommel kann ein oder mehrere Entlüftungslöcher 17 für Dampf
aufweisen. Das Entlüftungsloch 17 für Dampf erlaubt
es, daß der
Druck, der sich durch die Wärme, Feuchtigkeit
und Bewegung des Inhalts in der Trommel aufbaut, abgelassen wird,
um zu verhindern, daß die
Abdichtung am Trommeldeckel 16 aufs Spiel gesetzt wird
und undicht wird. Zusätzliche
Dampföffnungen
oder Entlüftungslöcher können bei
Bedarf hinzugefügt
werden, um das Einsprühen
oder Einspritzen von Dampf zu erleichtern.
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Der
Erfinder hat festgestellt, daß eine
Trommel mit einem Durchmesser von 30,48 cm (12 inch) zum Verfilzen
von Gegenständen
mit 22,86 × 22,86 × 22,86
cm (8 × 8 × 8 inch)
und einem Gewicht von bis zu 2,27 kg (5 1bs) geeignet ist.
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Bei
der in den Figuren dargestellten Ausführungsform ist an die Unterseite
der Trommel ein Trommelboden 19 angebracht, damit der Umfang
der Unterseite der Trommel 15 gleich dem Umfang des Trommeldeckels
wird. Das ist von Vorteil, um zu sichern, daß die Trommel waagerecht ist,
wenn sie horizontal auf den Rollen 7a/7b angeordnet
ist, womit für
eine gleichmäßige Verteilung
des Granulats 20 und für
eine beständige
Bewegung entlang der waagerechten Achse der Trommel gesorgt wird.
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Die
Prallbleche 18 der Trommel, die bei der dargestellten Ausführungsform
entlang der Innenseite der Trommel 15 und senkrecht zur
Wand angeordnet sind, sind enthalten, damit gesichert ist, daß der Inhalt
kontinuierlich im Inneren der Trommel 15 zirkuliert. Die
Prallbleche schnipsen das Granulat 20 von den Seiten der
Trommel und in den Gegenstand, womit es durch wiederholten Kontakt
zu einer Bewegung kommt und das Verfilzungsverfahren unterstützt wird.
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WEITERE KOMPONENTEN
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Die
hintere Platte 11 verhindert, daß die Trommel 15 hinten
von den Rollen 7a/7b wandert, wenn die Vorrichtung
läuft.
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Die
Basis 12 der Vorrichtung ist eine Plattform, an der die
stationären
Teile der Vorrichtung angebracht sind. Die Basis stabilisiert die
Vorrichtung, wenn die Vorrichtung arbeitet.
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Die
Füße 13 sind
entlang des Umfangs an der Unterseite der Basis 12 der
Vorrichtung verteilt. Die Füße sind
kurz und breit, so daß für Halt und
Stabilität
gesorgt wird, wenn die Vorrichtung arbeitet. Die Füße übertragen
die Schwingungen auf die Oberfläche,
auf der die Vorrichtung sitzt, und verhindern, daß die Vorrichtung
entlang des Arbeitsplatzes wandert, wenn die Vorrichtung arbeitet.
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Die
Motorabdeckung 14 schützt
den Motor vor dem Kontakt mit Wasser und schützt den Anwender davor, daß er mit
elektrischen Drähten
in Kontakt kommt.
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Nach
einer Ausführungsform
hat die Vorrichtung die folgenden Merkmale: einen Motor mit zwei Geschwindigkeiten
und 124,3 Watt (1/6 HP) und 1,7 Ampere (1130/875 U/min) 60 s–1 (60
Hz) PH 1 mit einem Kondensator; eine dreistufige Riemenscheibe: 4,45
cm (1,75 inch), 6,67 cm (2,63 inch), 8,57 cm (3,38 inch); (2) Rollen
mit 4,13 cm (1,63 inch) Durchmesser × 55,25 cm (21,75 inch) Länge; eine
Riemenscheibe mit 1,27 cm (0,5 inch) × 22,86 cm (9 inch) Durchmesser;
einen Keilriemen mit 127 cm (50 inch); einen wasserdichten, gummiüberzogenen
Boden mit 60,96 cm (24 inch) × 91,44
cm (36 inch); eine Kunststofftrommel mit 18,93 dm3 (5
gallon) und 30,48 cm (12 inch) Durchmesser und mit Prallblechen;
1,13 kg (2,5 pound) Gummigranulat, das zu komplexen Winkeln geschnitten
ist, um den Rückstoß zu erleichtern und
bei komplexen Formen in Innenwinkel zu gelangen.
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Um
die Kapazität
der Vorrichtung für
das Verfilzen größerer Gegenstände zu erhöhen, läßt sich die
Kapazität
der Vorrichtung regeln, indem der Motorschlitten entlang der Schlittenführungsbahnen
bewegt wird, so daß eine
Anpassung an einen längeren Keilriemen
erfolgen kann, wodurch der Abstand zwischen der Motorwelle und der
aktiven Rolle größer wird,
womit Raum für
eine Trommel mit einem größerem Durchmesser
geschaffen wird. Wenn die Länge des
Riemens gegenüber
dem gegenwärtigen
Standardwert erhöht
wird, sollte die Größe der Riemenscheibe
verringert werden, so daß die
Rotationsgeschwindigkeit der Trommel optimiert wird. Ein kleinere
Riemenscheibe erhöht
die U/min der aktiven Rolle, verringert außerdem die U/min der Trommel
mit größerem Durchmesser,
wodurch es zu einer Annäherung
an die U/min kommt, die das Verfilzen wirksam erleichtern. In Abhängigkeit
von der Größe der Trommel
und des Gegenstandes kann eine Erhöhung der Kapazität des Motors
erforderlich sein, um eine größere Trommel,
zusätzliches
Gewicht von weiterem Granulat, Wasser, eines größeren Gegenstandes oder weiterer
Gegenstände
unterzubringen.
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Um
der Kapazität
der Vorrichtung zum Verfilzen längerer
Gegenstände
zu erhöhen,
können
die vorhandenen vorderen und hinteren Schienen entfernt werden und
die Rollen an Lagerbüchsen
mit wenig Profil aufgehängt
werden. Auf diese Weise kann auf der gleichen Basis der Vorrichtung
eine längere Trommel
verwendet werden, vorausgesetzt, daß ein vorderer und ein hinterer
Anschlag installiert worden sind, um das Wandern der Trommel zu
verhindern und sie an Ort und Stelle zu halten. Diese längere Trommel
kann das Verfilzen von längeren
Formen ermöglichen.
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BEISPIEL 3: VORRICHTUNG
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In 7 ist
eine weitere Ausführungsform der
Vorrichtung dargestellt, bei der die Trommel 25 eine prismenförmige Trommel
mit sechs Seiten ohne innere Prallbleche ist, wobei die Trommel
aus einem starren und perforierten Material, wie perforiertem rostfreiem
Stahl, einem Metallgitter oder -sieb hergestellt ist. Es ist eine
Tür oder Öffnung 26 vorhanden, um
für den
Zutritt zum Trommelinneren zu sorgen, so daß der umhüllte Gegenstand zusammen mit
dem Gummigranulat 20 hineingegeben und entnommen werden
kann. Es ist ein Sprühsystem 30 vorhanden, um
erwärmte
alkalische Lösung
oder Dampf aus einem Sammelgefäß 35 aufzunehmen
und die Lösung über die
Trommel 25 und deren Inhalt zu sprühen. Die erwärmte alkalische
Lösung
oder der Dampf dringen in die Trommel und den umhüllten Gegenstand im
Inneren der Trommel ein, so daß das
Verfilzen beim Bewegen erleichtert wird. Da die erwärmte Lösung oder
Kondensationsprodukte, die durch die Anwendung von Dampf entstehen,
während
des Bewegens aus der Trommel tropfen, ist ein untere Schale 36 vorhanden,
um den Überschuß aufzunehmen,
der weggegossen oder erwärmt
und zurück
zum Sammelgefäß 35 geleitet
werden kann.
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Die
Trommel 25 kann direkt vom Motor angetrieben werden oder
kann auf einer aktiven Rolle sitzen, die direkt vom Motor angetrieben
wird. Nach einer anderen Ausführungsform
und wie in 7 gezeigt kann ein Zahnkettenantriebssystem 40 verwendet
werden, um die Trommel zu drehen, so daß der Inhalt der Trommel bewegt
wird.
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Die
Trommel 25 und das Sprühsystem 30 können in
einer Kammer 37 enthalten sein, um Feuchtigkeit, Nässe und
Wärme darin
einzuschließen.
Die Kammer kann innerhalb der Schale angeordnet sein, so daß sie die
Kondensationsprodukte auffängt,
die sich auf den Wänden
bilden. Die Kammer weist eine Tür
oder Öffnung 38 auf,
damit der Zugriff zum Inneren, der Trommel 25 und ihrem
Inhalt, und der Schale 36 möglich wird. Eine solche Kammer minimiert
die Energiezufuhr, die erforderlich ist, um die Temperatur des Inhalts
aufrechtzuerhalten, und schützt äußere Teile,
wie den Motor, vor einer Beschädigung
durch Feuchtigkeit.
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Diese
Vorrichtung ermöglicht
ein kontinuierliches Verfahren zum Verfilzen, wobei das Kühlen vermieden
wird, das sonst den Austausch der alkalischen Lösung und eine Unterbrechung
des Verfilzungsverfahrens erfordern würde. Das ist bei Anwendungszwecken
besonders erwünscht,
bei denen das Schutzgehäuse
nicht abgenommen oder erneut aufgesetzt werden muß.
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BEISPIEL 4: ENDPRODUKT
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Die 8A, 8B und 8C zeigen
Beispiele von Filzformen, die unter Anwendung der Verfahren und
Vorrichtung gemäß dieser
Erfindung hergestellt werden können.
In 8A ist eine Schale 50 aus rostfreiem
Stahl gezeigt, die in einer angepaßten Filzform 51 sitzt.
Eine solche Form 51 kann gemäß dieser Erfindung hergestellt
werden, indem ein sphärischer
bzw. kugelförmiger
Rohling verwendet wird, dessen Durchmesser dem der Schale 50 aus
rostfreiem Stahl identisch ist. Die erzeugte Kugelform würde auf
die geeignete Größe geschnitten,
und der Rohling würde
dann durch die Schale 51 ersetzt.
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8B zeigt
in ähnlicher
Weise ein mit Filz versehenes Glasgefäß 60, wobei ein Teil
der Filzform entfernt wurde, so daß ein Fenster 61 entsteht,
durch das Gegenstände
im Glasgefäß betrachtet
werden können. 8C zeigt
eine Filzform, bei der zwei Farben von Filz nach dem erfindungsgemäßen Verfahren über einem
Rohling geschichtet sind.
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Weitere
Produkte, die gemäß der Erfindung hergestellt
werden können,
kann der Fachmann leicht erkennen.
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ZUBEHÖR
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Bei
dieser Erfindung können
wahlfreie Vorrichtungen und Verfahren verwendet werden. Es kann
z.B. eine Vorrichtung zum Umhüllen
mit Wollagen verwendet werden, um das Umhüllen der Form mit Wolle zu
unterstützen;
es stehen auch andere mechanische Vorrichtungen zur Verfügung, um
diesen Vorgang zu unterstützen.
Z.B. kann eine Vorrichtung mit einer rotierenden, schwingenden Wirkung und
untereinander austauschbaren Gummibechern hilfreich sein, die die
Bewegung der Schnittkante mit unterschiedlichem Durchmesser ermöglichen,
so daß das
Verfilzen der Schnittkanten unterstützt wird, statt daß es von
Hand durchgeführt
werden muß.
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MODIFIKATIONEN
DER VORRICHTUNG
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Um
das Verfilzen weiter zu fördern
und das Verfahren zu beschleunigen, können die Wände der Trommel strukturiert
sein, so daß die
Bewegung der Wollfasern verstärkt
wird.
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Die
vorstehend beschriebene Vorrichtung zum Verfilzen kann auch bei
anderen, nicht mit Textilerzeugnissen in Zusammenhang stehenden
Anwendungszwecken, z.B. als Poliervorrichtung oder als Drehtrommel
zum Entfernen von Graten von Kunststofformprodukten, verwendet werden.
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Die
vorstehend beschriebenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sollen nur als Beispiele dienen. Der
Fachmann kann bei diesen bestimmten Ausführungsformen Abänderungen,
Modifizierungen und Veränderungen
vornehmen, ohne daß vom
Umfang der Erfindung abgewichen wird, der allein durch die zugehörigen Ansprüche definiert
wird.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Es
werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verfilzen dreidimensionaler
Gegenstände offenbart.
Das Verfahren beinhaltet das Umhüllen
eines dreidimensionalen Gegenstandes mit Wolle und das Bewegen des
eingeschlossenen Gegenstandes im Inneren einer Trommel in Gegenwart
einer erwärmten
alkalischen Lösung.
Das Verfahren kann wiederholt werden, um die erwünschte Konsistenz des Filzes
zu erreichen. Es wird eine Vorrichtung zur Verwendung bei diesem
Verfahren bereitgestellt. Die gemäß der Erfindung hergestellten
Produkte haben durchweg eine beständige Struktur, Elastizität und Dichte,
ohne sichtbare Nähte
oder rauhe Kanten.