DE1925692B2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines polstoffes - Google Patents

Description

sich fest mit der Unterlage verschmolzen ist; er hat Umwandlerelements verbunden und hat die Aufgabe, eine hohe Zugfestigkeit, und das Unterlagenteil wird den Ausschlag der durch diesen longitudinal übertragut abgedeckt. _genen Schwingungen zu verstärken.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs- Beim Schmelzverbinden von zwei oder mehreren

gemäßen Verfahrens ist mit ersten Vorrichtungen zum 5 thermoplastischen Elementen unter Anwendung eines Zuführen eines Unterlagenmaterials und zweiten Vor- Schallgerätes vom vorgenannten Typ schwingt der richtungen zum Zuführen von U-förmigen Noppen- nasenförmige Stößel rechtwinklig zu einer ihm gegenreihen aus Polgarnen zur Oberfläche des Unterlagen- über angebrachten Auflagefläche und gegen die damaterials in der Verbindungszone ausgestattet. Erfin- zwischen angeordneten thermoplastischen Elemente dungsgemäß ist diese Vorrichtung dadurch gekenn- io eines Werkstückes, um abwechselnd Kompression zeichnet, daß in der Verbindungszone eine Schallquelle und Entspannung des thermoplastischen Materials zur Zuführung von Schallenergie an die Berührungs- bei der bezeichneten Schallfrequenz zu bewirken, punkte von Garn und Unterlagenmaterial vorgesehen Diese Behandlung des thermoplastischen Materials ist, die einen mit einem der zu verschweißenden Ma- erzeugt Wärme an den Berührungspunkten zwischen terialien in Berührung bringbaren, Schallenergie zu- i_£, den thermoplastischen Elementen, die ausreicht, um führenden schneidenförmigen metallischen Stößel diese zu schmelzen, ohne die Temperatur der thermoaufweist, der eine solche Wärmekapazität hat, daß er plastischen Elemente an den Bereichen zu erhöhen, während des Betriebes normalerweise kalt bleibt, und die nicht direkt zwischen dem nasenförmigen Stößel daß eine Gegenhaltevorrichtung gegenüber dem Stö- und dem Gegenzapfen liegen. Das Maß, in dem die ßel angeordnet ist und mit dem Unterlagenmaterial ao Temperatur einer gegebenen Masse an thermoplastiin Berührung steht, wobei der Abstand zwischen Stö- sehen Elementen erhöht wird, und das Niveau, auf ßel und Gegenhaltevorrichtung zyklisch veränder- das sie erhöht wird, werden umgekehrt bestimmt bar ist. durch die Gegenkräfte des nasenförmigen Stößels und

Durch die spezielle Ausbildung des Stößels wird die Geometrie der Stößelspitze, ferner durch die erreicht, daß eine Erwärmung tatsächlich nur in der 25 Eigenschaften der thermoplastischen Elemente, wie Berührungszone zwischen dem Unterlagenteil und den ihre Wärmeleitfähigkeit, ihren Elastizitätsmodul und Polgarnen stattfindet. Der Stößel selbst bleibt kalt; ihren Reibungskoeffizienten, und durch die Schallwenn er relativ frei ist, d. h. nicht in direktem Druck- energie, die den thermoplastischen Elementen erkontakt mit Polgarnen und Unterlagenteil steht, kann teilt wird, wie sie durch die Kraft, den Ausschlag und die von ihm akustisch abgestrahlte Ultraschallener- 30 die Geschwindigkeit, mit der die Stößelspitze angetriegie die Polgarne nicht negativ beeinflussen. ben wird, ausgedrückt werden kann.

Wenn hier und nachfolgend der Ausdruck In den F i g. 1 bis 3 der Zeichnungen ist der pe-

»Schmelzverbindung« verwendet wird, dann bedeutet genstand der Erfindung an Hand eines bevorzugten dies, daß das Garn und die Unterlage an den Beruh- Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt. Es zeigt rungspunkten durch Verschmelzung miteinander ver- 35 F i g. 1 eine schematische, perspektivische Darstelbunden sind. Die Bildung kann jedoch sowohl durch lung, teilweise aufgeschnitten, einer Ausführungsform Verschmelzung als auch durch mechanische Ver- der Erfindung,

knüpfung zustande gekommen sein, wobei die Teile F i g. 2 eine perspektivische Teilansicht eines Polder Bindung, die die intensivste Schallerregung er- stoffes, der durch die in F i g. 1 dargestellte Vorrichfahren haben, tatsächlich verschmolzen werden, wäh- 40 tung hergestellt ist, und

rend die schwächer erregten Teile teilweise erweicht Fig. 3 eine Ansicht, ähnlich der in Fig. 1, einer

und plastisch verformt werden. Wenn die beiden zu weiteren Ausführungsform der Erfindung, die besonverbindenden Komponenten, d. h. das Garn und die ders für die Bearbeitung von selbsttragenden UnterUnterlage, sehr verschiedene Schmelzpunkte haben, lagen geeignet ist.

kann der Bindevorgang gesteuert werden, um einen 45 F i g. 1 zeigt einen Schallerzeuger 10, der aus einem hohen Anteil an mechanischer Verknüpfung zu schaf- Gehäuse 12 besteht, welches einen (nicht dargestellten, wobei ein weichgemachter oder geschmolzener ten) Schallumwandler und einen Schallverstärker 13 Teil der niedriger schmelzenden Komponente, die mit einem Schallkopf bzw. einem nasenförmigen Stövorzugsweise die Unterlage ist, etwas deformiert wird ßel 14 umschließt. Da die Einzelheiten des Umwand- und sich so mit der Komponente höherer Schmelz- 50 lers zum Verständnis der vorliegenden Erfindung temperatur verknüpft. Dies kann beispielsweise dann nicht wesentlich sind und an und für sich gut bekannt nützlich sein, wenn das Garn ein Mischfadengarn ist. sind, wird an dieser Stelle auf eine detaillierte Dar-

Ultraschallschweißgeräte bestehen gewöhnlich aus stellung des Umwandlers verzichtet, einem Wechselstromgenerator mit einer Ausgangs- Die Schallquelle 10 wird von einer Haltevorrich-

frequenz im Ultraschallbereich (beispielsweise etwa 55 tung getragen, die aus einem auf einer Traverse 18 20 000 Hz), aus einer Umwandleranordnung oder angebrachten Bügel besteht, wobei in ihrer Längseinem Schallkonverter und einem Schallverstärker richtung die Traverse 18 bewegbar ist, um die Schalloder einem nasenförmigen Stößel. Die Umwandler- quelle 10 in Arbeitsstellung und aus dieser heraus zu anordnung besteht aus einem Umwandlerelement, das heben und zu senken. Die Antriebsmittel für die vorzugsweise ein piezoelektrischer Kristall oder eine ^co Schallquelle 10 bestehen z. B. aus (nicht dargestellmagnetostriktive Vorrichtung ist, in der die elek- ten) Trägervorrichtungen, die die Traverse 18 für trische Leistung des Generators durch die in Langs- längsgerichtete Bewegungen festhalten, und aus einem richtung verlaufende Expansion und Kontraktion des doppeltwirkenden pneumatischen Zylinder 19. Der Umwandlerelements entsprechend den darüber ver- Zylinder 19 wird vorzugsweise durch einen (nicht teilten Spannungsschwankungen in mechanische 65 dargestellten) periodisch arbeitenden Mechanismus Schwingungen mit derselben Frequenz wie die elck- angetrieben, der eine einstellbare Verweilzeit der Tratrische Leistung des Generators umgewandelt wird. verse 18 an beiden Enden ihres Anschlages schafft Der Schallverstärker ist mit dem Auslaßende des und der auch den Schallumwandler in zeitlicher Be-

Ziehung zu der Bewegung der Schallquelle 10 be- Platte 27 zugeführt und durch diese hindurchgeführt, treibt. Beim Betrieb kann beispielsweise der nasen- Beim Anfangspunkt des schlingenbildenden Maschiförmige Stößel 14 in Berührung mit dem Werkstück nenprozesses wird jeder Polfaden 30 entlang der Vergebracht und für einen kurzen Augenblick in Schall- bindungslinie 35, die bei dem unmittelbar vorherschwingungen versetzt werden, um eine Bindung der 5 gehenden Bindevorgang gebildet worden ist, an dem Werkstücke zu bewirken. Danach ist eine kurze Ver- Unterlagenteil 26 befestigt, und die Platte 27 wird weilzeit vorgesehen, um die Bindung teilweise ab- in ihre Verbindungsstellung gebracht, d. h. Stellung A kühlen zu lassen, bevor der nasenförmige Stößel wie- in F i g. 1, wobei die aus den Röhren 28 austretenden der zurückbewegt wird. Enden an die Verbindungslinie 31 herangebracht

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform io werden. Die Platte 27 wird dann in bezug auf die der Erfindung besteht das Unterlagenteil 26 des Verbindungslinie 31 zurückgezogen, d. h. in Stel-Werkstückes aus einem gedehnten thermoplastischen lung B in F i g. 1 gebracht, so daß die Fäden durch vliesartigen Stück mit unbestimmter Länge und einer die Röhren 28 gezogen werden, wobei die Fäden 30 Breite, die der gewünschten Breite des Polgewebes an der Verbindungslinie 35 an dem Unterlagenteil 26 entspricht. Das Unterlagenteil 26 wird gestützt und 15 befestigt sind.

in Längsrichtung gefördert durch eine Vorrichtung, Sofort nach Vollendung des noppenbildenden Madie aus einem endlosen Band 24, vorzugsweise in schinenprozesses, wenn die Platte zurückgezogen ist, Form eines Siebes, besteht, welches von einer An- wird der nasenförmige Stößel 14 aus der Stellung B, triebswalze 22 getrieben wird, die unterhalb des die seine Verbindungsstellung ist, auf Stellung A ernasenförmigen Stößels 14 angeordnet ist. Die An- 20 höht, und die Walze 22 bewegt das Unterlagenmatetriebswalze 22 kann gewünschtenfalls erwärmt wer- rial in Längsrichtung um den gewünschten Noppenden, um die zu verbindenden Elemente des Werk- abstand weiter. Die Platte 27 wird dann aus Stelstückes vorzuwärmen und so die Arbeitsgeschwmdig- lung B gegen die Verbindungslinie 31 in Stellung A keit zu erhöhen. Das Band 24 dient zusammen mit bewegt, wobei durch die Reibung zwischen den Röhder Antriebswalze 22, die das Band 24 abstützt, nicht 25 ren 28 und den Fäden 30 die Fäden 30 mit der nur zur Beförderung des Unterlagenteils 26 zu der Platte 27 mitbefördert werden. So werden die Faden-Linie, auf der die Elemente des Werkstückes mitein- abschnitte zwischen der letzten, der Platte zugewandander verbunden werden, d. h. dem Bereich oder der ten Verbindungslinie 35 und den Bohrungsöffnungen Linie 31 auf der Auflagefläche, welche der Arbeits- in der Platte 27 in deren Stellung B während der Befläche 20 des nasenförmigen Stößels 14 zugekehrt 30 wegung dieser Platte in Stellung .4 über dem Unterist, sondern auch als Auflage, gegen welche das Werk- lagenteil 26 zur Bildung von Garnnoppen aufgebostück durch den nasenförmigen Stößel 14 während gen. Dabei hat jede dieser Garnnoppen die Form des Bindevorganges gepreßt wird. eines umgekehrten U, dessen einer Schenkel an sei-

Ein Noppensetzmechanismus zur Ausbildung von nem Ende an dem Unterlagenteil 26 an der gerade Noppen bei einem Polgarn 30 ist oberhalb des Bandes 35 gebildeten Verbindungslinie 35 befestigt ist, während 24 angeordnet und, in Bewegungsrichtung des Ban- das andere Ende von der Platte 27 nahe an dem Undes 24 gesehen, vor dem nasenförmigen Stößel 14. terlagenteil 26 an der Verbindungslinie 31 von den Dieser Mechanismus besteht aus einer Platte 27 mit jeweiligen Röhren gehalten wird. In der Annahme, einer Vielzahl von Bohrungen, die einzelne Garn- daß die Garne 30 unter weitgehend zugfreien Beröhren 28 bilden, durch welche die einzelnen Pol- 4° dingungen oder unter einem solchen Zug, der so niedfäden 30 gefädelt werden. Der Abstand zwischen den rig ist, daß die Garne 30 in den Röhren 28 keinen Röhren 28 bestimmt den Titer oder den Abstand Schlupf haben, zugeführt werden, bestimmt die Länge zwischen den Polfäden in dem Gewebe. Die Bohrun- des Rücklaufweges der Platte 27 die Garnlänge, die gen 28 sind den jeweiligen Garnen 30 angemessen, durch die Röhren 28 hindurchgezogen wird, und soum einen Reibungswiderstand auf die Garne auszu- 45 mit die Höhe der zu bildenden Noppen, üben, die durch sie hindurchlaufen. Die Garnfäden Bei der letzten Stufe des Noppenbildungsprozesses

werden durch die Röhren 28 gezogen, wenn die Platte wird der nasenförmige Stößel 14 aus der Stellung A 27 von der Verbindungslinie 31 fortbewegt wird, weil in Stellung B gesenkt, um die Garne auf der Linie 31 die Fäden dann in dem Unterlagenteil durch die ge- zu berühren und diese unter dem vorbestimmten Verrade ausgeführte Verbindung verankert sind. Wird 50 bindungsdruck gegen das Unterlageteil zu drücken, die Platte 27 jedoch in Richtung auf die Verbindungs- um dann zur Bildung einer neuen Verbindungslinie linie 31 bewegt, so werden sie so erfaßt, daß sie mit 35 in Schallschwingungen versetzt zu werden, der Platte 27 vorwärts bewegt werden, wenn sie nicht Der Kreislaufmechanismus für den nasenförmigen

durch einen den Reibungswiderstand überschreiten- Stößel 14 ist auf die Zeit, in der der Schallumwandler den Zug zurückgehalten werden. Die Platte 27 wird 55 erregt wird, einstellbar. Die Erregung des Umwandvon einem Bügel 32 gehalten, welcher seinerseits lers wird ausgelöst, sobald der nasenförmige Stößel durch (nicht dargestellte) Haltevorrichtungen getra- 14 in seine Verbindungsstellung gebracht ist, d. h. in gen wird zur Hin- und Herbewegung der Platte 27 StellungB in Fig. 1. Die Erregung kann beispielsin einer Richtung, um die aus den Röhren 28 aus- weise durch eine Schaltung ausgelöst werden, die auf tretenden Garnenden an die Verbindungslinie 31 60 die der Bewegung des nasenförmigen Stößels 14 anheran- und von dieser hinwegzuführen. spricht. Mit einem Stößel, der in der Verbindungs-

Nachdem der Polstoff das Band 24 verläßt, wird stellung vorgespannt wird, beispielsweise mittels pneuer in Längsrichtung über Führungseinrichtungen, wie matischer Vorrichtungen, wird auch eine Vorspandie Leitwalze 34, zu einem (nicht dargestellten) Auf- nung auf das Werkstück ausgeübt, die einen Bindenehmer befördert. 65 druck liefert, der durch Einstellung des Liniendruckes Während des Betriebs werden die Polfäden 30 von reguliert werden kann. Bei einem gegebenen Bindeeiner (nicht dargestellten) geeigneten Quelle zugeführt druck wird die Zeitdauer, für die der Umwandler zur und in blattartiger Anordnung den Röhren 28 der Bewirkung der gewünschten Bindung erregt werden

muß, im wesentlichen bestimmt durch die Energie- zur Verfestigung der Bindung erforderliche Herabaufnahme und die physikalischen Eigenschaften des setzung der Temperatur verlorengeht, auf ein Mini-Garnes und des Unterlagenteils. Das Garn unterhalb mum herab. Abkühlung und Festigung der Bindung der Arbeitsfläche 20 des nasenförmigen Stößels 14 werden schneller durch die Wärmestreuungswirkung kann vollständig an das Unterlagenteil 26 ange- 5 des nasenförmigen Stößels 14 herbeigeführt, welcher schmolzen werden, so daß es im Grunde seine Garn- nicht erhitzt ist. Auf diese Weise verbleibt dieser Identität verliert, wie an der Verbindungslinie 35 in während des Bindevorganges kühl, so daß er Wärme F i g. 2 gezeigt, oder es kann oberflächlich verbunden absorbieren und somit von der Bindestelle ableiten werden. Gleichzeitig ist der unterhalb der Arbeits- kann. Die Wärmesenkkapazität des Stößels 14 reicht fläche 20 des nasenförmigen Stößels 14 befindliche io aus, um innerhalb einer sehr kurzen Verweilperiode Teil des Unterlagenteils 26 ebenfalls erhitzt und nach dem Bindevorgang die Bindestelle auf die Verdurch die Arbeitsfläche 20 veranlaßt worden, eine festigungstemperatur abzukühlen. Während dieser Höhlung 36 zu bilden. Zeit verbleibt der Stößel 14 in seiner Verbindungs-

Nach dem vorstehend Beschriebenen besteht das stellung, um die Garne 30 in Stellung zu halten und gebildete Polgewebt aus einer Vielzahl von Polgarnen 15 so zu gewährleisten, daß sie genau fixiert werden. 30, die in regelmäßigen Abständen parallel zur Längs- Die Krone oder Arbeitsfläche 20 des Stößels 14 richtung des Unterlagenteils angeordnet und an den ist so schmal wie möglich, beispielsweise im Bereich Verbindungslinien 35, die quer zu dem Unterlagen- von etwa 0,25 bis etwa 0,6 mm Breite, um die Schallteil 26 verlaufen, in abstandsregelmäßiger paralleler energie, die zur Herstellung der gewünschten Bindung Anordnung mit diesem schmelzverbunden sind. Um »0 und der Breite der Verbindungslinie 35 erforderlich ein einheitliches Aussehen und einen einheitlichen ist, auf einem Minimum zu halten. Bei dem mit dem Arbeitsablauf zu erreichen, haben sowohl die Pol- Unterlagenteil 26 verbundenen Polgarnen 30 ist die garne 30 als auch die Verbindungslinien 35 Vorzugs- Festigkeit der Verbindung an sich keine Funktion weise den gleichen Abstand. Wenn die Polgarne 30 der Breite der Verbindungslinie 35. Das Aussehen in dieser Weise angeordnet sind, ergeben sie Noppen- 25 und der Herstellungsablauf des Gewebes werden reihen 37, die in Längsrichtung des Stoffes verlaufen aber durch eine Verbindungslinie 35 mit minimaler und die aus aufeinanderfolgenden Noppen bestehen, Breite verbessert. Weil eine bestimmte Länge an die aus den einzelnen Polgarnen zwischen aufeinan- Polgarn 30 für die Bildung der Verbindungslinie 35 derfolgenden Verbindungslinien 35 bei aufeinander- verbraucht wird, stellt eine Verbindungslinie mit folgenden Noppenbildungskreisläufen gebildet wor- 3° minimaler Breite einen minimalen Verlust an PoI-den sind. Außerdem ergeben sich Noppenreihen, die garn und somit eine maximale Abdeckung mit einer quer zu dem Stoff verlaufen und aus den Noppen gegebenen Garnmenge dar. Damit verringert sich bestehen, die aus den einzelnen Garnen während auch die Neigung der Verbindungslinie 35, von der eines Noppenbildungsprozesses gebildet worden sind. Oberfläche des Gewebes aus sichtbar zu werden. Das

Wie in F i g. 2 dargestellt ist, steht jede Noppe 37 35 ist besonders wichtig bei solchen Polgeweben, die aufrecht auf dem Unterlagenteil 26, wobei ihre auf gebogenen Flächen, z. B. auf den Böden von Schenkel in Längsrichtung des Unterlagenieils 26 Kraftfahrzeugen, ausgelegt werden sollen, den Abstand voneinander haben, um den das Unter- Der Stößel 14 ist vorzugsweise verlängert, um eine lagenteil bei jedem Arbeitsschritt weiterbefördert Arbeitsfläche 20 vorzusehen, die während einer mögworden ist. Dieser Abstand wird fortan als Noppen- 40 liehst langen Betriebszeit einheitliche Ergebnisse erabstand bezeichnet. laubt. Bei dem gegenwärtigen Stand der Ultraschall-

An jeder Verbindungslinie 35 wird die Dicke des technik erscheint eine Länge von etwa 30 cm als an-

Unterlagenteils 26 durch die Höhlungen 36 vermin- gemessen.

dert. Weil die Höhlungen 36 das Unterlagenteil 26 Natürlich können Bahnen hergestellt werden, die

schwächen und im extremen Fall so tief sein können, 45 breiter sind als die Arbeitsfläche eines einzelnen Stö-

daß sie das Unterlagenteil 26 brechen oder im we- ßels, indem mehrere von Stößeln eingesetzt werden,

sentlichen trennen, sind diese Höhlungen zweck- die seitlich aneinander anschließen, oder anders, wie

mäßigerweise nicht größer ausgestaltet, als es für die z. B. gegeneinander versetzt oder stufenweise ange-

Verbindung der Garne 30 gerade erforderlich ist. ordnet sein können, um Lücken zwischen benach-

Bei der dargestellten Ausführungsform ist der 50 harten Stößeln weitgehend auszuschließen. Kreislaufmechanismus für den nasenförmigen Stö- Wie vorstehend erläutert, ist es angebracht, wenn ßel 14 auch so eingerichtet, daß eine einstellbare Garn und Unterlage so ausgewählt werden, daß sicli Verweilzeit des Stößels 14 in dessen Stellung B vor- ein minimaler Unterschied zwischen ihren Schmelzgesehen ist, nachdem die Erregung des Schall- punkten ergibt, beispielsweise weniger als etwa 20° C umwandlers beendet ist, damit die Bindungen zwi- 55 um eine wechselseitige Verschmelzung zwischen den sehen den Garnen und dem Unterlagenteil abkühlen Unterlagenteil und dem Garn zu gewährleisten, st und sich festigen können. daß eine optimale Bindung bei hoher Produktions

Eines der hervorstehenden Merkmale der Erfin- rate gebildet wird. Wenn der Unterschied zwischei

dung ist darin zu sehen, daß die Erhitzung des Werk- den Schmelzpunkten verhältnismäßig hoch ist, kön

Stückes lokalisiert ist und im wesentlichen lediglich 60 nen ein unvollständiger Schmelzfluß der höherschmel

an den Berührungsflächen der thermoplastischen zenden Komponente und ein überschüssiger Schmelz

Werkstückselemente auftritt. Sie ist mit anderen Wor- fluß der niedrigerschmelzenden Komponente auf

ten genau auf die Fläche, an welcher die Bindung treten.

zustande kommt, beschränkt. Dies setzt nicht nur F i g. 3 erläutert eine abgeänderte Ausführungs

die erforderliche Energie auf ein Minimum herab, 65 form der Erfindung, die besonders für die Bearbei

sondern ermöglicht es auch, daß die Materialien sehr tung von selbsttragenden Unterlagen, wie Filmen, ge

schnell auf ihre Bindungstemperaturen gebracht wer- eignet ist, im Gegensatz zu nicht selbsttragendei

den können und setzt die Wärmemenge, die für die Unterlagen, wie unverbundenen nichtgewebten Tex

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tilstoffen. An Stelle des in F i g. 1 dargestellten konti- Bandes und des darübergelegten Unterlagenmaterials nuierlichen Bandes wird das Unterlagenteil 26 a, das angepaßt. Die Spitzen der Blätter des Bandes wirken aus einem selbsttragenden Film besteht, der Ver- als Gegenhalteflächen, und der Stößel 14 arbeitet di Schmelzungslinie direkt mittels einer Zuführungs- rekt gegen die Unterlage des Werkstückes, walze 40 her zugeführt. Bei dieser Ausführungsform 5 Der Ausdruck »thermoplastisch« zur Kennzeichder Erfindung ist ein separates Auflagenteil 23 vor- nung der erfindungsgemäßen Polgewebekomponengesehen, das so angeordnet ist, daß es zwischen sei- ten bezieht sich selbstverständlich auch auf gcner Verbindungsstellung A und seiner zurückgezoge- mischte Komponenten, die nur teilweise thermoplanen Stellung B vertikal hin- und herbewegt werden stisch sein können. Das Polgarn kann beispielsweise kann, während das Schallgerät 10 stationär angeord- io ein Mischgarn sein, das sich sowohl aus thermonet ist. Die schlingenbildende Platte 27 ist so ange- plastischen als auch aus nichtthermoplastischen Beordnet, daß sie zwischen einer zurückgezogenen Stel- standteilen zusammensetzt. Das einzige Kriterium ist, lungß und einer Verbindungsstellung A horizontal daß sowohl das Garn als auch die Unterlage des hin- und herbewegt werden kann und weist die ge- Werkstücks vorzugsweise zu einem größeren Anteil wünschte Anzahl an Garnbohrungen oder Röhren 15 thermoplastische Bestandteile enthalten, die im we-28 auf. Mit Ausnahme der Tatsache, daß es das Auf- sentlichen den gleichen Schmelzpunkt haben, und daß lagenteil 23 und nicht der Stößel 14 ist, was sich in die nichtthermoplastischen Bestandteile durch den bezug auf das Werkstück zu und von di«. -cm bewegt, Bindevorgang nicht in Mitleidenschaft gezogen werarbeitet die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform den. Polypropylen ist als thermoplastisches Material ebenso wie die in F i g. 1 dargestellte. so besonders geeignet.

Muster oder Oberflächeneffekte bei dem Polgewebe Die Unterlage des Werkstücks kann in Abhängigkönnen hervorgerufen werden, indem die Noppen 27 keit von dem jeweiligen vorgesehenen Verwendungsbeschnitten, z. B. geschoren werden, um einen Schur- zweck zahlreiche Ausführungsformen haben. Einige effekt oder ein 1 gemischten Schurpol- und Schiin- typische Ausführungsformen für Unterlagen sind genpoleffekt zu bewirken. Der hier verwendete Aus- 25 Filme, einschließlich faserverstärkten Filmen, Netze, druck »Noppe« bezeichnet allgemein Pole, wie die nichtgewebte Textilstoffe und aus fibrillierten oder Schlingen 37, ebenso wie Pole, die ursprünglich als aufgesplitterten Filmen gewebte Unterlagen sowie Schlingen ausgebildet sind, jedoch entweder gleich- Schichtstoffe aus einer oder mehreren dieser Ausfühzeitig oder anschließend beschnitten oder geschoren rungsformen. Außerdem kann im Falle einer nichtsind, um Schurpole oder eine Mischung aus Schur- 30 gewebten Unterlage diese vor der Aufbringung des polen und Schlingenpolen zu erzeugen. Polgarns gebunden oder auf andere Weise zu einer

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungs- stabilen oder zusammenhängenden Bahn verarbeitet

formen der Erfindung wird die Schallquelle 10 nur werden, oder es können lose oder nichtzusammen-

erregt, wenn sich der Stößel 14 in seiner Arbeite- oder hängende Fäden oder Fasern eingesetzt werden, die

Verbindungsstellung befindet, d. h., er wird erregt, 35 gleichzeitig mit dem Verbinden mit dem Polgarn zu

nachdem der Stößel 14 in seine Arbeitsstellung be- einem zusammenhängenden Gewebe verbunden wer-

wegt worden ist, und die Erregung wird beendet, be- den. Die geometrische Anordnung der Fadenschicht

vor er aus seiner Arbeitsstellung herausbewegt wird, kann in einem weiten Bereich variiert werden. Aller-

so daß der jeweilige Schmelzverbindungsschritt dings sollten zur Erzielung der günstigsten Ergebnisse

durch das Erregungsintervall des Geräts bestimmt 40 die Fäden in der Schicht in regelloser Weise angeord-

wird. Es ist jedoch offensichtlich, daß die Schall- net sein, wie es z. B. durch Ablagern von Stapelfaser

quelle 10 kontinuierlich erregt und die Bindezeit mittels eines sogenannten »Rando-Webers« erreicht

durch das Intervall bestimmt werden kann, in dem wird. Anders geeignete Schichten können durch

der Stößel 14 in seiner Arbeits- oder Verbindungs- kreuzweises Überlappen oder Überschichten von in

Stellung in bezug auf das Werkstück gehalten wird. 45 einer Richtung ausgerichteten Fadenschichten gebil-

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungs- det werden.

formen der Erfindung befindet sich der Stößel 14 Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erauf der Poloberfläche des Unterlagenteils, und die Ge- läuterung der Erfindung und ihrer praktischen Angenhaltevorrichtungen, wie die Anlagefläche 23, sind wendung, jedoch bedeuten die Beispiele keinerlei an der entgegengesetzten Oberfläche angeordnet. 50 Einschränkung des Erfindungsbereiches. Der verwen-Diese Anordnung ist für die Erfindung nicht wesent- dete Schallumwandler war handelsüblich mit einer Hch. Der Stößel 14 kann an der Unterlagenoberflächt Eingangsfrequenz von 20 kHz, wobei der Umwandangeordnet sein, während die Gegenhaltevorrichtun- ler ein piezoelektrisches Bleizirkonat-Titanat-Elegen sich an der Poloberfläche befinden können. In ment war. Bei der Anwendung enthält dieses Gerät diesem Fall kann die Anlagefläche (und vorzugsweise 55 eine Steuerschaltung, mit deren Hilfe die Zeitdauer ist sie es) mit einer verhältnismäßig scharfen Arbeits- einer Erregungsperiode des Umwandlers gesteuert fläche, verglichen mit der Fläche 20 des Stößels 14. werden kann. Die verwendeten nasenförmigen Stößel versehen sein. 14 sind gekennzeichnet durch ein aus einer Titan-

Die dargestellten Ausführungsformen sind nur Bei- legierung hergestelltes Halb-Wellenresonanzteil, das

spiele, an denen weitere Abänderungen vorgenom- 60 einmal wegen seines Festigkeits-Gewichts-Verhältnis-

men werden können. Beispielsweise können die ge- ses gewählt wurde, damit es den innerhalb des Stößels

wünschten Polkonfigurationen durch Verwendung 14 auftretenden intensiven inneren Beanspruchungen

eines endlosen Bandes gebildet werden, wobei das widersteht, und zum anderen wegen seiner ausge-

Band eine geriffelte Oberfläche hat, die beispielsweise zeichneten Schalleitfähigkeit. Es wurde ein konven-

durch den Noppenabmessungen entsprechende, in 65 tioneller Zeitverzögerungsmechanismus verwendet,

Abständen voneinander angeordnete Blätter gebildet um die Verweilzeit des Stößels am Werkstück für eine

wird, die aus dem Band herausstehen. So wird eine vorbestimmte Zeitdauer nach der Erregungsperiode

Gruppe von Garnen der geriffelten Oberfläche des des Umwandlers zu steuern, um zumindest eine teil-

weise Verfestigung der Verbindungspunkte zu erlau- für den Noppenabstand innerhalb einer gegebenen ben. Die Kraft, mit der der Stößel 14 gegen das Werk- Noppenquerreihe). Die Verweilzeit bezeichnet die stück gehalten wird, wird von einem Paar doppelt- Zeitperiode zwischen Ende der Erregung des Umwirkender Luftzylinder mit 19 mm Innendurchmesser wandlers und dem Abheben des Stößels vom Werkaufgebracht, die über ein variables Reduzierventil 5 stück. Die Noppenzugfestigkeit als ein Maß für die mit einer Preßluftquelle in Verbindung stehen. Die Bindungsfestigkeit wurde mittels eines mit einem angegebenen Luftzylinderdrücke bezeichnen die re- Haken versehenen und mit der Hand gehaltenen lativen Werte des Stößeldruckes auf das Werkstück. Zugprüfers bestimmt, der in eine einzelne Noppe ein-Die Spitze oder Arbeitsfläche 20 des Stößels 14 ist für gehakt worden ist. Es wurde besonders auf die Vereine jeweils herzustellende Schiingenkonfiguration io bindung zwischen Faden und Unterlage geachtet,
ausgelegt, d. h., sie ist im allgemeinen gekennzeich- Bei der Anwendung für Teppiche ist eine Noppennet durch eine lange, enge und gerade Arbeits- ziehfestigkeit von 3,6 kp im allgemeinen als annehmfläche 20. Die bei den folgenden Beispielen verwen- bar anzusehen, und es ist offensichtlich, daß die erdeten Stößel 14 hatten Kantenlängen von 76 und findungsgemäßen, schallgeschweißten Verbindungen 190 mm, wobei die Spitze eine Breite von 5,1 bis 15 dieser Forderung vollauf genügen. Besonders wichtig 6,4 mm hatte und die Seitenflächen unter einem Win- ist die Tatsache, daß die Verbindung schnell und kel von 60° zur Oberfläche des Werkstückes züge- ohne bemerkenswerte Erhitzung der umliegenden spitzt waren. Bereiche zustande gekommen ist, so daß die ursprünglichen Orientierungsniveaus der Polgarne und ao der Unterlage erhalten bleiben.
Beispiel 1

Unter Verwendung der in Fig. 1 dargestellten Beispiel 2

Vorrichtung wurde eine nichtverbundene, nichtge- as

webte Schicht mit einem Gewicht von 0,137 kp/m², Unter Verwendung der in Fig. 3 dargestellten

die aus kontinuierlichen, ungekräuselten (6 d. p. f.), Vorrichtung wurde ein Polstoff hergestellt, wobei durch Recken orientierten isotaktischen Polypropy- ein geschleuderter, isotaktischer Polypropylenfilm lenfäden bestand, auf einem endlosen Siebband 24 mit einer Dicke von 10 Mil verwendet wurde. Das gesammelt und befördert. Obwohl das Verfahren zur 30 Polgarn war ein 2600/120-zähliges gebauschtes PolyAusbildung der Schicht nicht erfindungswesentlich propylengarn aus zusammenhängenden Fäden mit ist, sei darauf hingewiesen, daß das vorliegende Vlies einer Drehung pro 2,54 cm. Der Stößel hatte eine in diesem Fall durch Luftschichten von 210/35-Garn Arbeitsfläche mit einer Länge von 190,5 mm. Die mit Hilfe von Sprühdüsen gebildet wurde, die in Ab- Gegenfläche 23 hatte anstatt des siebartigen Bandes ständen von 2,54cm voneinander angeordnet sind 35 24 eine glatte Oberfläche. Das Verfahren wurde und mit ungefähr 0,7 atü arbeiten, um eine gleich- durchgeführt, wie im Beispiel 1 beschrieben, wobei förmig regellose Anordnung auf ein 16-Maschen- Werte erhalten wurden, die in der Tabelle im AnGitter aufzubringen, das mit einer Geschwindigkeit schluß an Beispiel 3 zusammengestellt sind,
von 5,6 cm/sec an diesen Düsen vorbeiläuft und ein Der erhaltene Stoff hatte ein einheitliches und verVlies mit einem spezifischen Gewicht von 40 hältnismäßig dichtes Aussehen, und es ist wichtig zu 0,137 kp/m² aufnimmt. Natürlich kann das spezi- bemerken, daß dieses Aussehen unter Verwendung fische Vlies-Gewicht leicht variiert werden, z.B. von etwa 29⁰Zo weniger Polgarn erzielt werden durch Variation der Bandgeschwindigkeit und bzw. konnte, als bei einer konventionellen Bauform mit oder des Düsendmckes. vergleichbarer Noppendichte und -höhe der Fall ist.

Ein stauchkammergekräuseltes, durch Recken 45
orientiertes Polypropylengarn aus fortlaufenden Fäden mit einem Titer und einer Fadenzahl von „ . . . 3750/210 und 0,295 Drehungen pro Zentimeter Beispiel 0
wurde zum Umwandeln zu einer Schlingenkonfigu-

ration auf dem zuvor gebildeten Vlies der Stelle zu- 50 Zur Bildung eines luftgelegten, nichigewebten Vliegeführt, an der sie miteinander verbunden werden. ses aus gemischter Polypropylenstapelfaser (6 d. p. f.) Sowohl das Polgarn als auch Vliesgarn waren durch mit einem Schmelzpunkt von 167,2° C, wobei 65 °/o einen Schmelzpunkt von 167,2° C und eine Schrumpf- ungekräuselte Stapelfaser mit 31,8 mm Länge und beginntemperatur von 129,4° C gekennzeichnet. 35 °/o gekräuselte Stapelfaser mit 38,1 mm Länge und

Es wurde ein Stößel, wie es vorstehend beschrie- 55 10 Kräuselungen pro 2,54 cm waren, wurde ein soben ist, mit einer Kantenlänge von 76 mm verwen- genannter »Rando-Weber« verwendet. Dieses Vlies det, um gleichzeitig die Fäden des nichtgewebten wurde dann durch Wärme und Druck verbunden, Vlieses miteinander und das Polgarn mit dem Vlies indem es durch ein Paar erhitzter Druckwalzen zu zu verbinden. Es wurden Durchgänge mit unter- einem geschleuderten Polypropylenfilm mit einer schiedlichen Stö3eldrücken und Verbindungsperioden 60 Dicke von 1 Mil und einem Schmelzpunkt von durchgeführt, wobei das Vlies schubweise befördert 167,2° C geführt wurde, wodurch ein faserverstärkwurde, um die gewünschten Noppen pro Zentimeter ter Unterlagenfilm mit einem Gewicht von Vlieslänge zu erhalten. In jedem Fall wurden 2,75 0,1455 kp/m² gebildet wurde. Entsprechend dem im Reihen pro Zentimeter gebildet. Eine Vielzahl von Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde das im Polgarnen wurde durch eine Schlingenplatte, wie sie 65 Beispiel 2 beschriebene Polgarn mit dieser Unterlage in Fig. 1 dargestellt wird, zugeführt, die in Abstand verbunden. Die Bindungsbedingungen und die Erzueinander gehaltene Garnröhren 28 aufwies, um gebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammenden gewünschten Noppentiter zu schaffen (das Maß gestellt.

Verbin	Verweil-	Luft	Zugfestig	Noppen-	Pol
dungszeit	zeit	zylinder	keit	titer	höbe
		druck
(sec)	(sec)	(atü)	(kp)	(cm)	(cm)

Beispiel 1	0,4	0,1	1,34	5,02	0,397	0,635
	0,3	0,1	1,34	4,4	0,397	0,635
	0,2	0,1	1,675	4,2	0,397	0,635
Beispiel 2	0,4	0,1	2,69	6,8	0,3175	0,635
	0,4	0,1	2,95	5,61	0,3175	0,635
	0,3	0,1	3,01	5,25	0,3175	0,635
Beispiel 3	0,4	0,1	2,35	4,53	0,3175	0,635
	0,3	0,1	3,01	4,8	0,3175	0,635
	0,3	0,1	2,35	4,44	0,3175	0,635
		Hierzu	2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Schichtungsvorgang unterzogen werden muß und daß Patentansprüche: eine innige Verbindung zwischen den Polgarnen und dem Unterlagenteil nicht zustande kommt Da außer-

1. Verfahren zur Herstellung eines Polstoffs dem das elektrische Feld zwischen der Hochfrequenzaus einer parallelen Schar von Polgarnen, die mit 5 elektrode, die die Polgarne auf das Unterlagenteil einer "getrennt zugeführten Unterlage an quer zur drückt, und der Gegenelektrode nicht beliebig scharf Tränsportrichtung verlaufenden Reihen von Ver- gebündelt werden kann, sondern sich Streufelder ausbindungsstellen jeweils gleichzeitig verbunden bilden, besteht die Gefahr, daß die Polgarne nachwerden, wobei sich durch entsprechenden dis- teilig beeinflußt werden.

kontinuierlichen Vorschub des Polgarns nach je- io Aus der US-PS 3142 604 ist ein Verfahren zur der einzelnen Reihe von Verbindungsstellen Pol- Herstellung eines Polstoffes bekannt, bei dem die schlingen bilden, dadurch gekennzeich- Polgarne über eine Reihe von parallelen Stegen genet, daß orientierte Garne aus thermoplastischem legt werden, zwischen denen sie frei durchhängen. Material und als Unterlagenteil ein Film oder Fa- Über die Köpfe der Polgarne wird dann die Unterservlies ebenfalls aus thermoplastischem Mate- 15 lagenschicht als heißes, noch zähflüssiges Fell aufrial verwendet werden und die Garne unter An- getragen und in das Gammaterial eingewalzt, wobei wendung von Ultraschall nur an den Berührungs- sich durch Anschmelzen der Polgarnköpfe das Unpunkten mit dem Unterlagenteil mit diesem direkt terlagenteil und die Polgarne innig miteinander ververschweißt werden, binden. Dieses Verfahren ist jedoch sehr aufwendig

2. Vorrichtung zur Herstellung von Polstoffen ao und kompliziert und läßt eine rationelle Fertigung nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 mit er- nicht zu. Darüber hinaus besteht wegen der relativ sten Vorrichtungen zum Zuführen eines Unter- großen, in der Unterlagenpaste gespeicherten Wärme lagenmaterials und zweiten Vorrichtungen zum die Gefahr, daß die Polgarne auch in solchen Berei-Zuführen von U-förmigen Noppenreihen aus Pol- chen, die den Verbindungsstellen mit dem Untergarn zur Oberfläche des Unterlagenmaterials in 25 lagenteil nahe benachbart sind, geschädigt werden, der Verbindungszone, dadurch gekennzeichnet, Speziell bei der Verwendung von orientiertem Matedaß in der Verbindungszone eine Schallquelle rial als Polgarn besteht die Gefahr, daß hierdurch die (10) zur Zuführung von Schallenergie an die Be- Orientierung verlorengeht.

rührungspunkte von Garn (30) und Unterlagen- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-

material (26, 26 a) \orgesehen ist, die einen mit 30 gründe, ein Verfahren der eingangs genannten Art einem der zu verschweißenden Materialien in Be- derart auszugestalten, daß die Herstellung von Polrührung bringbaren, Scballenergie zuführenden stoffen vereinfacht ist und sich Produkte ergeben, schneidenförmigen metallischen Stößel (14) auf- deren Haltbarkeit und Gebrauchstüchtigkeit gegenweist, der eine solche Wärmekapazität hat, daß über den bekannten Polstoffen noch verbessert ist.
er während des Betriebs normalerweise kalt bleibt, 35 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- und daß eine Gegenhaltevorrichtung (22, 23) ge- löst, daß orientierte Garne aus thermoplastischem genüber dem Stößel angeordnet ist und mit dem Material verwendet werden und als Unterlagenteil Unterlagenmaterial (26, 26a) in Berührung steht, ein Film oder Faservlies ebenfalls aus thermoplastiwobei der Abstand zwischen Stößel (14) und Ge- schem Material verwendet wird und die Garne unter genhaltevorrichtung (22, 23) zyklisch veränder- 40 Anwendung von Ultraschall nur an den Berührungsbar ist. punkten mit dem Unterlagenteil mit diesem direkt

verschweißt werden.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine

echte Schmelzverbindung zwischen dem Unterlagen-

45 teil und den Polgarnen geschaffen bei einem geringstmöglichen Verlust an Orientierung oder Kräuselung sowohl bei den Polgarnen als auch beim Unterlagen-

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Ver- teil. Außerdem werden, da die Berührungspunkte zwifahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines sehen den Polgarnen und dem Unterlagenteil sehr Polstoffes aus einer parallelen Schar von Polgarnen, 50 klein gehalten werden können, nur geringere Matedie mit einer getrennt zugeführten Unterlage an quer rialmengen an Polgarn zur Herstellung eines PoI-zur Transportrichtung verlaufenden Reihen von Ver- stoffes benötigt, als dies bisher der Fall war.
bindungsstellen jeweils gleichzeitig verbunden wer- Diese Vorteile ergeben sich dadurch, daß durch

den, wobei sich durch entsprechenden diskontinuicr- schallinduzierte Verschmelzung nur an den Verbinlichen Vorschub des Polgarns nach jeder einzelnen 55 dungspunkten zwischen den Polgarnen und dem UnReihe von Verbindungsstellen Polschlingen bilden. terlagenteil ein merklicher Temperaturanstieg statt-Ein derartiges Verfahren und eine zu seiner Durch- findet, wodurch jegliches Absinken der Orientierungsführung geeignete Vorrichtung ist aus der US-PS niveaus zwischen den Verbindungspunkten in dem 38 959 bekannt. Dabei wird ein mit einem Schmelz- Garn und in der Unterlage unterbunden wird. Weil kleber beschichtetes Unterlagenteil verwendet, und 60 die Orientierungsniveaus auf diese Weise erhalten die Polschlingen werden unter Anwendung elektri- bleiben, weist der Polstoff verbesserte Eigenschaften, scher Hochfrequenzenergie mit dem Unterlagenteil wie Rückprallelastizität und Zugfestigkeit, auf, und verklebt. Der Schmelzkleber ist so gewählt, daß seine jegliche vorher hervorgerufene Bauschung oder Kräudielektrischen Verluste größer sind als die von Pol- seiung und die resultierenden Deckeigenschaften bleigarn und Unterlagenteil, so daß er vornehmlich 65 ben erhalten. Die Verwendung von Klebern oder durch das Hochfrequenzfeld erwärmt wird und Lösungsmitteln ist überflüssig, eine Bindung entlang schmilzt. Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß das einer Schnittkante ist nicht erforderlich, der Polstoff Unterlagenmaterial erst einem gesonderten Be- ist laufbeständig, weil jede Schlinge oder Noppe für