DE1925692C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Polstoffes - Google Patents

Description

rührung bringbaren, Schallenergie zuführenden schneidenförmigen metallischen Stößel (14) aufweist, der eine solche Wärmekapazität hat, daß er während des Betriebs normalerweise kalt bleibt, 35 und daß eine Gegenhaltevorrichtung (22, 23) gegenüber dem Stößel angeordnet ist und mit dem Unterlagenmaterial (26, 26«) in Berührung steht, wobei der Abstand zwischen Stößel (14) und Gestoffen vereinfacht ist und sich Produkte ergeben, deren Haltbarkeit und Gebrauchstüchtigkeit gegenüber den bekannten Polstoffen noch verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß orientierte Garne aus thermoplastischem Material verwendet werden und als Unterlagenteil ein Film oder Faservlies ebenfalls aus thermoplastischem Material verwendet wird und die Garne unter

genhalte vorrichtung (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 Polgamen geschaffen bei einem geringstmöglichen Verlust an Orientierung oder Kräuselung sowohl bei den Polgamen als auch beim Unterlagen-

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

den., wobei sich durch entsprechenden diskontinuier- schallinduzierte Verschmelzung nur an den Verbinlichen Vorschub des ^Dolgarns nach jeder einzelnen 55 dungspunkten zwischen den Polgamen 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 elcktri- bleiben, weist der Polstoff verbesserte Eigenschaften, scher Hochfrequenzenergie mit dem Unterlagenteil Rk
verklebt. Der Schmelzkleber ist so gewählt, daß seine
dielektrischen Verluste größer sind als die von Pol-

wie Rückprallelastizität und Zugfestigkeit, auf, und jegliche vorher hervorgerufene Bauschung oder Krauseiung und die resultierenden Deckeigenschaften bleihl

garn und Untcrlagenteil, 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 n'.cht erforderlich, der Polstoff Unterlagerimaterial erst einem gesonderten Be- ist laufbeständig, weil jede Schlinge oder Noppe für

sich fest mit der Unterlage verschmolzen ist; er hat •ine hohe Zugfestigkeit, und das Unterlagenteil wird "pH abgedeckt.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsäß Vfh it it t Vh

Umwandlerelements verbunden und hat die Aufgabe, den Ausschlag der durch diesen longitudinal übertragenen Schwingungen zu verstärken. Beim Schmelzverbinden von zwei oder mehreren

bei der bezeichneten Schallfrequenz zu bewirken. Diese Behandlung des thermoplastischen Materials erzeugt Wärme an den Berührungspunkten zwischen

remäßen Verfahrens ist mit ersten Vorrichtungen zum 5 thermoplastischen Elementes unter Anwendung eines Zuführen eines Unterlagenmaterials und zweiten Vor- Schallgerätes vom vorgenannten Typ schwingt der richtungen zum Zuführen von U- {örmigen 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- 10 eines Werkstückes, um abwechselnd Kompression zeichnet, daß in der Verbindungszone eine Schallquelle und Entspannung des tnermoplastischen Materials zur Zuführung von Schallenergie an die Berührungspunkte von Garn und Unterlagenmaterial vorgesehen

ist, die einen mit einem der zu verschweißenden Ma- _o. _o-_r-

teriaüen in Berührung bringbaren, Schallenergie zu- 15 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 20 Temperatur einer gegebenen Masse an thermopiastiin Berührung steht, wobei der Abstand zwischen Stö- sehen Elementen erhöht wird, und das Niveau, auf ßel und Gegenhaltevorrichtung zyklisch veränderbar ist.

Durch die spezielle Ausbildung des Stößels wird .._...,.....

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 ka'.t; 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.

Wenn hier und nachfolgend der Ausdruck »Schmelzverbindung« verwendet wird, dann bedeutet dies, daß das Garn und die Unterlage an den Berührungspunkten durch Verschmelzung miteinander verbunden sind. Die Bildung kann jedoch sowohl durch Verschmelzung als auch durch mechanische Verknüpfung zustande gekommen sein, wobei die Teile der Bindung, die die intensivste Schallerregung er-

das sie erhöht wird, werden umgekehrt bestimmt durch die Gegenkräfte des nasenförmigen Stößels und die Geometrie der Stößelspitze, ferner durch die

fahren haben, tatsächlich verschmolzen werden, wäh- 40 tung hergestellt ist, und

ben wird, ausgedrückt werden kann.

In den F i g. 1 bis 3 der Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels schematisch dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung, teilweise aufgeschnitten, einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 eine perspektivische Teilansicht eines PoI-stoffes, der durch die in F i g. 1 dargestellte Vorrich-

rend die schwächer erregten Teile teilweise erweicht und plastisch verformt werden. Wenn die beiden zu verbindenden Komponenten, d. h. das Garn und die Unterlage, sehr verschiedene Schmelzpunkte haben, kann der Bindevorgang gesteuert werden, um einen hohen Anteil an mechanischer Verknüpfung zu schaffen, wobei ein weichgemachter oder geschmolzener Teil der niedriger schmelzenden Komponente, die vorzugsweise die Unterlage ist, etwas deformiert wird

Fig. 3 eine Ansicht, ähnlich der in Fig. 1, einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die besonders für die Bearbeitung von selbsttragenden Unterlagen geeignet ist.

F i g. 1 zeigt einen Schallerzeuger 10, der aus einem Gehäuse 12 besteht, welches einen (nicht dargestellten) Schallumwandler und einen Schallverstärker 13 mit einem Schallkopf bzw. einem nasenförmigen Stößel 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 nützlich sein, wenn das Garn ein Mischtadengarn ist. Ultraschallschweißgeräte bestehen gewöhnlich aus einem Wechselstromgenerator mit einer Ausgangsi Ulhllbih (bili

nicht wesentlich sind und an und für sich gut bekannt sind, wird an dieser Stelle auf eine detaillierte Darstellung des Umwandlers verzichtet.

Die Schallquelle 10 wird von einer Haltevorrich-

frequenz im Ultraschallbereich (beispielsweise etwa 55 lung 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
oder einem nasenförmigen Stößel. Die Umwandler

anordnung besteht aus einem Umwandlerelement, das

richtung die Traverse 18 bewegbar ist, um die Schallquelle 10 in Arbeitsstellung und aus dieser heraus zu heben und zu senken. Die Antriebsmittel für die

vorzugsweise ein piezoelektrischer Kristall oder eine 60 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 Lungsrichtung verlaufende Expansion und Kontraktion des
Umwandlerelements entsprechend den darüber verteilten Spannungsschwankungen in mechanische 65 dargestellten) periodisch arbeitenden Mechanismus Schwingungen mit derselben Frequenz wie die elek- angetrieben, der eine einstellbare Verweilzeit der Tratrische Leistung des Generators umgewandelt wird.
Der Schallverstärker ist mit dem Auslaßende des

längsgerichtele Bewegungen festhalten, und aus einem doppeltwirkenden pneumatischen Zylinder 19. Der Zylinder 19 wird vorzugsweise durch einen (nicht

verse 18 an beiden Enden ihres Anschlages schafft und der auch den Schallumwandler in zeitlicher Be-

ziehung zu der Bewegung der Schallquelle 10 betreibt. Beim Betrieb kann beispielsweise der nasenförmige Stößel 14 in Berührung mit dem Werkstück gebracht und für einen kurzen Augenblick in Schallschwingungen versetzt werden, um eine Bindung der Werkstücke zu bewirken. Danach ist eine kurze Verweilzeit vorgesehen, um die Bindung teilweise abkühlen zu lassen, bevor der nasenförmige Stößel wieder zurückbewegt wird.

Platte 27 zugeführt und durch diese hindurchgeführt. Beim Anfangspunkt des schlingenbildenden Maschinenprozesses wird jeder Polfaden 30 entlang der Verbindungslinie 35, die bei dem unmittelbar vorher-5 gehenden Bindevorgang gebildet worden ist, an dem Unterlagenteil 26 befestigt, und die Platte 27 wird in ihre Verbindungsstellung gebracht, d. h. Stellung A in F i g. 1, wobei die aus den Röhren 28 austretenden 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 Unterlagenmatetriebs >valze 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 Arbeitsgeschwindig- 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 A 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 sci-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. terlagentei! 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- 40 dingungen oder unter einem solchen Zug, der so nicdfäden 30 gefädelt werden. Der Abstand zwischen den rig ist, daß die Garne 30 in den Röhren 28 keiner Röhren 28 bestimmt den Titer oder den Abstand Schlupf haben, zugeführt werden, bestimmt die Längt 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 Noppenbildungsprozesse! 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 Ver rade 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 Verbindungslinii 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 nasenförmigei durch einen den Reibungswiderstand überschreiten- Stößel 14 ist auf die Zeit, in der der Schallumwandle den Zug zurückgehalten werden. Die Platte 27 wird 55 erregt wird, einstellbar. Die Erregung des Umwand von einem Bügel 32 gehalten, welcher seinerseits lers wird ausgelöst, sobald der nasenförmige Stöße durch (nicht dargestellte) Haltevorrichtungen getra- 14 in seine Verbindungsstellung gebracht ist, d. h. ii gen wird zur Hin- und Herbewegung der Platte 27 StellungB in Fig. 1. Die Erregung kann beispiels in einer Richtung, um die aus den Röhren 28 aus- weise durch eine Schaltung ausgelöst werden, die au tretenden Garnenden an die Verbindungslinie 31 60 die der Bewegung des nasenförmigen Stößels 14 an heran- und von dieser hinwegzuführen. spricht. Mit einem Stößel, der in der Verbindungs

Nachdem der Polstoff das Band 24 verläßt, wird er in Längsrichtung über Führungseinrichtungen, wie die Leitwalze 34, zu einem (nicht dargestellten) Aufnehmer befördert.

Während des Betriebs werden die Polfäden 30 von einer (nicht dargestellten) geeigneten Quelle zugeführt und in blattartiger Anordnung den Röhren 28 der

stellung vorgespannt wird, beispielsweise mittels pneu matischer Vorrichtungen, wird auch eine Vorspan nung auf das Werkstück ausgeübt, die einen Binde 65 druck liefert, der durch Einstellung des Liniendrucke reguliert werden kann. Bei einem gegebenen Binde druck wird die Zeitdauer, für die der Umwandler zv Bewirkung der gewünschten Bindung erregt werde

(ο

muß, im wesentlichen bestimmt durch die Energieaufnahme und die physikalischen Eigenschaften des Garnes und des Unterlagenteils. Das Garn unterhalb der Arbeitsfläche 20 des nasenförmigen Stößels 14 kann vollständig an das Unterlagenteil 26 angeschmolzen werden, so daß es im Grunde seine Garnidentität verliert, wie an der Verbindungslinie 35 in F i g. 2 gezeigt, oder es kann oberflächlich verbunden werden. Gleichzeitig ist der unterhalb der Arbeitsfläche 20 des nasenförmigen Stößels 14 befindliche Teil des Unterlagenteils 26 ebenfalls erhitzt und durch die Arbeitsfläche 20 veranlaßt worden, eine Höhlung 36 zu bilden.

Nach dem vorstehend Beschriebenen besteht das gebildete Polgewebe aus einer Vielzahl von Polgarnen 30, die in regelmäßigen Abständen parallel zur Längsrichtung des Unterlagenteils angeordnet und an den Verbindungslinien 35, die quer zu dem Unterlagenteil 26 verlaufen, in abstandsregelmäßigcr paralleler Anordnung mit diesem schmelzverbunden sind. Um ein einheitliches Aussehen und einen einheitlichen Arbeitsablauf zu erreichen, haben sowohl die Polgarne 30 als auch die Verbindungslinien 35 vorzugsweise den gleichen Abstand. Wenn die Polgarne 30 in dieser Weise angeordnet sind, ergeben sie Noppenreihen 37, die in Längsrichtung des Stoffes verlaufen und die aus aufeinanderfolgenden Noppen bestehen, die aus den einzelnen Polgarnen zwischen aufeinanderfolgenden Verbindungslinien 35 bei aufeinanderfolgenden Noppcnbildungskreisläufen gebildet worden sind. Außerdem ergeben sich Noppenreihen, die quer zu dem Stoff verlaufen und aus den Noppen bestehen, die aus den einzelnen Garnen während eines Noppenbildungsprozesses gebildet worden sind.

Wie in F i g. 2 dargestellt ist, steht jede Noppe 37 aufrecht auf dem Unterlagenteil 26, wobei ihre Schenkel in Längsrichtung des Unterlagenteils 26 den Abstand voneinander haben, um den das Untcrlagcnteil bei jedem Arbeitsschritt weiterbefördert worden ist. Dieser Abstand wird fortan als Noppenabstand bezeichnet.

An jeder Verbindungslinie 35 wird die Dicke des Unterlagenteils 26 durch die Höhlungen 36 vermindert. Weil die Höhlungen 36 das Unterlagentcil 26 schwächen und im extremen Fall so tief sein können, daß sie das Unterlagenteil 26 brechen oder im wesentlichen trennen, sind diese Höhlungen zweckmäßigerweise nicht größer ausgestaltet, als es für die Verbindung der Garne 30 gerade erforderlich ist.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Kreislaufmechanismus für den nasenförmigen Stößel 14 auch so eingerichtet, daß eine einstellbare Verweilzeit des Stößels 14 in dessen Stellung B vorgesehen ist, nachdem die Erregung des Schallumwandlers beendet ist, damit die Bindungen zwischen den Garnen und dem Unterlagenteil abkühlen und sich festigen können.

Eines der hervorstehenden Merkmale der Erfindung ist darin zu sehen, daß die Erhitzung des Werkstückes lokalisiert ist und im wesentlichen lediglich an den Berührungsflächen der thermoplastischen Werkstückselemente auftritt. Sie ist mit anderen Worten genau auf die Fläche, an welcher die Bindung zustande kommt, beschränkt. Dies setzt nicht nur die erforderliche Energie auf ein Minimum herab, sondern ermöglicht es auch, daß die Materialien sehr schnell auf ihre Bindungstemperaturen gebracht werden können und setzt dnc Wärmemenge, die für die zur Verfestigung der Bindung erforderliche Herabsetzung der Temperatur verlorengeht, auf ein Minimum herab. Abkühlung und Festigung der Bindung werden schneller durch die Wärmestreuungswirkung des nasenförmigen Stößels 14 herbeigeführt, welcher nicht erhitzt ist. Auf diese Weise verbleibt dieser während des Bindevorganges kühl, so daß er Wärme absorbieren und somit von der Bindestelle ableiten kann. Die Wärmesenkkapazität des Stößels 14 reicht

ίο aus, um innerhalb einer sehr kurzen Verweilperiode nach dem Bindevorgang die Bindestelle auf die Verfestigungstemperatur abzukühlen. Während dieser Zeit verbleibt der Stößel 14 in seiner Verbindungsstellung, um die Garne 30 in Stellung zu halten und so zu gewährleisten, daß sie genau fixiert werden.

Die Krone oder Arbeitsfläche 20 des Stößels 14 ist so schmal wie möglich, beispielsweise im Bereich von etwa 0,25 bis etwa 0,6 mm Breite, um die Schallenergie, die zur Herstellung der gewünschten Bindung und der Breite der Verbindungslinie 35 erforderlich ist, auf einem Minimum zu halten. Bei dem mit dem Unterlagenteil 26 verbundenen Polgarnen 30 ist die Festigkeit der Verbindung an sich keine Funktion der Breite der Verbindungslinie 35. Das Aussehen und der Herstellungsablauf des Gewebes werden aber durch eine Verbindungslinie 35 mit minimaler Breite verbessert. Weil eine bestimmte Länge an Polgarn 30 für die Bildung der Verbindungslinie 35 verbraucht wird, stellt eine Verbindungslinie mit minimaler Breite einen minimalen Verlust an Polgarn und somit eine maximale Abdeckung mit einer gegebenen Garnmenge dar. Damit verringert sich auch die Neigung der Verbindungslinie 35, von der Oberfläche des Gewebes aus sichtbar zu werden. Das ist besonders wichtig bei solchen Polgeweben, die auf gebogenen Flächen, z. B. auf den Böden von Kraftfahrzeugen, ausgelegt werden sollen.

Der Stößel 14 ist vorzugsweise verlängert, um eine Arbeitsfläche 20 vorzusehen, die während einer mögliehst langen Betriebszeit einheitliche Ergebnisse erlaubt. Bei dem gegenwärtigen Stand der Ultraschalltechnik erscheint eine Länge von etwa 30 cm als angemessen.

Natürlich können Bahnen hergestellt werden, die breiter sind als die Arbeitsfläche eines einzelnen Stößels, indem mehrere von Stößeln eingesetzt werden, die seitlich aneinander anschließen, oder anders, wie z. B. gegeneinander versetzt oder stufenweise angeordnet sein können, um Lücken zwischen benachharten Stößeln weitgehend auszuschließen.

Wie vorstehend erläutert, ist es angebracht, wenr Garn und Unterlage so ausgewählt werden, daß siel ein minimaler Unterschied zwischen ihren Schmelzpunkten ergibt, beispielsweise weniger als etwa 20° C um eine wechselseitige Verschmelzung zwischen den Unterlagenteil und dem Garn zu gewährleisten, s< daß eine optimale Bindung bei hoher Produktions rate gebildet wird. Wenn der Unterschied zwischei den Schmelzpunkten verhältnismäßig hoch ist, kön nen ein urvollständiger Schmelzfluß der höherschmel zenden Komponente und ein überschüssiger Schmelz fluß der niedrigerschmelzenden Komponente auf treten.

F i g. 3 erläutert eine abgeänderte Ausführungs

form der Erfindung, die besonders für die Bearbei tung von selbsttragenden Unterlagen, wie Filmen, ge eignet ist. im Gegensatz zn nicht selbsttragende! Unterlagen, wie unverbundenen nichtgewebten Tex

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ίο

ülstoffen. An Stelle des in F i g. 1 dargestellten kontinuierlichen Bandes wird das Unteriagenteil 26 a, das aus einem selbsttragenden Film besteht, der Verschmelzungslinie direkt mittels einer Zuführungswalze 40 her zugeführt. Bei dieser Ausführungsform der Eirfindung ist ein separates Auflagenteil 23 vorgesehen, das so angeordnet ist, daß es zwischen seiner Verbindungsstellung A und seiner zurückgezogenen Süellung B vertikal hin- und herbewegt werden kann, während das Schallgerät 10 stationär angeordnet ist. Die schlingenbildende Platte 27 ist so angeordnet, daß sie zwischen einer zurückgezogenen Stellung E und einer Verbindungsstellung A horizontal hin- und herbewegt werden kann und weist die gewünschte Anzahl an Garnbohrungen oder Röhren 2:8 auf. Mit Ausnahme der Tatsache, daß es das Auflagenteil 23 und nicht der Stößel 14 ist, was sich in bezug auf das Werkstück zu und von diesem bewegt, arbeitet die in F i g. 3 dargestellte Ausführungsform ebenso wie die in F i g. 1 dargestellte.

Muster oder Oberflächeneffekte bei dem Polgewebe können hervorgerufen werden, indem die Noppen 27 beschnitten, z. B. geschoren werden, um einen Schureffekt oder einen gemischten Schurpol- und Schlingenpoleffekt zu bewirken. Der hier verwendete Ausdruck »Noppe« bezeichnet allgemein Pole, wie die Schlingen 37, ebenso wie Pole, die ursprünglich als Schlingen ausgebildet sind, jedoch entweder gleichzeitig oder anschließend beschnitten oder geschoren sind, um Schurpole oder eine Mischung aus Schurpolen und Schlingenpolen zu erzeugen.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wird die Schallquelle 10 nur erregt, wenn sich der Stößel 14 in seiner Arbeits- oder Verbindungsstellung befindet, d. h., er wird erregt, nachdem der Stößel 14 in seine Arbeitsstellung bewegt worden ist, und die Erregung wird beendet, bevor er aus seiner Arbeitsstellung herausbewegt wird, so daß der jeweilige Schmelzvcrbindungsschritt durch das Erregungsintcrvall des Geräts bestimmt wird. Es ist jedoch offensichtlich, daß die Schallquelle 10 kontinuierlich erregt und die Bindezeit durch das Intervall bestimmt werden kann, in dem der Stößel 14 in seiner Arbeits- oder Verbindungsstellung in bezug auf das Werkstück gehalten wird.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung befindet sich der Stößel 14 auf der Poloberfläche des Untcrlagenteils, und die Gegenhaltevorrichtungen, wie die Anlagefläche 23. sind an der entgegengesetzten Oberfläche angeordnet. Diese Anordnung ist für die Erfindung nicht wesentlich. Der Stößel 14 kann an der Unterlagenoberfläche angeordnet sein, während die Gegenhaltevorrichtungen sich an der Poloberfläche befinden können. In diesem Fall kann die Anlagefläche (und vorzugsweise ist sie es) mit einer verhältnismäßig scharfen Arbeitsfläche, verglichen mit der Fläche 20 des Stößels 14. versehen sein.

Die dargestellten Ausführungsformen sind nur Beispiele, an denen weitere Abänderungen vorgenommen werden können. Beispielsweise können die gewünschten Polkonfigurationen durch Verwendung eines endlosen Bandes gebildet werden, wobei das Band eine geriffelte Oberfläche hat, die beispielsweise durch den Noppenabmessungen entsprechende, in Abständen voneinander angeordnete Blätter gebildet wird, die aus dem Band herausstellen. So wird eine Gruppe von Garnen der geriffelten Oberfläche des Bandes und des darübcrgelegten Unterlagenmaterials angepaßt. Die Spitzen der Blätter des Bandes wirken als Gegenhalteflächen, und der Stößel 14 arbeitet direkt gegen die Unterlage des Werkstückes. Der Ausdruck »thermoplastisch« zur Kennzeichnung der erfindungsgemäßen Polgewebekompoiwnten bezieht sich selbstverständlich auch auf gemischte Komponenten, die nur teilweise thermoplastisch sein können. Das Polgarn kann beispielsweise ίο ein Mischgarn sein, das sich sowohl aus thermoplastischen als auch aus nichtthermoplastischen Bestandteilen zusammensetzt. Das einzige Kriterium ist, daß sowohl das Garn als auch die Unterlage des Werkstücks vorzugsweise zu einem größeren Anteil thermoplastische Bestandteile enthalten, die im wesentlichen den gleichen Schmelzpunkt haben, und daß die nichtthermoplastischcn Bestandteile durch den Bindevorgang nicht in Mitleidenschaft gezogen werden. Polypropylen ist als thermoplastisches Material ao besonders geeignet.

Die Unterlage des Werkstücks kann in Abhängigkeit von dem jeweiligen vorgesehenen Verwendungszweck zahlreiche Ausführungsformen haben. Einige typische Ausführungsformen für Unterlagen sind Filme, einschließlich faserverstärkten Filmen. Netze, nichtgewebte Textilstoffe und aus fibrilliertcn oder aufgesplitterten Filmen gewebte Unterlagen sowie Schichtstoffe aus einer oder mehreren dieser Ausführungsformen. Außerdem kann im Falle einer nichtgewebten Unterlage diese vor der Aufbringung des Polgarns gebunden oder auf andere Weise"zu "einer stabilen oder zusammenhängenden Bahn verarbeitet werden, oder es können lose oder nichtzusammenhängende Fäden oder Fasern eingesetzt werden, die gleichzeitig mit dem Verbinden mit dem Polgarn zu einem zusammenhängenden Gewebe verbunden werden. Die geometrische Anordnung der Fadenschicht kann in einem weiten Bereich variiert werden. Allerdings sollten zur Erzielung der günstigsten Ergebnisse die Fäden in der Schicht Γη regelloser Weise angeordnet sein, wie es z. B. durch Ablagern von Stapelfaser mittels eines sogenannten »Rando-Webers« erreicht wird. Anders geeignete Schichten können durch kreuzweises Überlappen oder Oberschichten von in einer Richtung ausgerichteten Fadenschichten gebildet werden.

Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung und ihrer praktischen Anwendung, jedoch bedeuten die Beispiele keinerlei Einschränkung des Erfindungsbereiches. Der verwendete Schallumwandler war handelsüblich mit einer Eingangsfrequenz von 20 kHz, wobei der Umwandler ein piezoelektrisches Bleizirkonat-Titanat-Elcment war. Bei der Anwendung enthält dieses Gerät eine Steuerschaltung, mit deren Hilfe die Zeitdauer einer Erregungsperiode des Umwandlers gesteuert werden kann. Die verwendeten nasenförmigen Stößel 14 sind gekennzeichnet durch ein aus einer Titanlegierung hergestelltes Halb-Wellenresonanzteil. da? einmal wegen seines Festigkeits-Gewichts-Verhältnis ses gewählt wurde, damit es den innerhalb des Stößelf 14 auftretenden intensiven inneren Beanspruchungen widersteht, und zum anderen wegen seiner ausge zeichneten Schalleitfähigkeit. Es wurde ein konventioneller Zeitverzögerungsmechanismus verwendet um die Verweilzeit des Stößels am Werkstück für eine vorbestimmte Zeitdaue- nach der Erregungsperiode des Umwandlers zu steuern, um zumindest eine teil-

weise Verfestigung der Verbindungspunkte zu erlauben. Die Kraft, mit der der Stößel 14 gegen das Werkstück gehalten wird, wird von einem Paar doppeltwirkender Luftzylinder mit 19 mm Innendurchmesser aufgebracht, die über ein variables Reduzierventil mit einer Preßluftquelle in Verbindung stehen. Die angegebenen Luftzylinderdrücke bezeichnen die relativen Werte des Stößeldruckes auf das Werkstück. Die Spitze oder Arbeitsfläche 20 des Stößels 14 ist für eine jeweils herzustellende Schiingenkonfiguration ausgelegt, d. h., sie ist im allgemeinen gekennzeichnet durch eine lange, enge und gerade Arbeitsfläche 20. Die bei den folgenden Beispielen verwendeten Stößel 14 hatten Kantenlängen von 76 und 190 mm, wobei die Spitze eine Breite von 5,1 bis 6,4 mm halte und die Seitenflächen unter einem Winkel von 60° zur Oberfläche des Werkstückes zugespitzt waren.

Beispiel 1

für den Noppenabstand innerhalb einer gegebenen Noppenquerreihe). Die Verweilzeit bezeichnet die Zeitperiode zwischen Ende der Erregung des Umwandlcrs und dem Abheben des Stößels vom Werkstück. Die Noppenzugfestigkeit als ein Maß für die Bindungsfestigkeit wurde mittels eines mit einem Haken versehenen und mit der Hand gehaltenen Zugprüfers bestimmt, der in eine einzelne Noppe eingehakt worden ist. Es wurde besonders auf die Verbindung zwischen Faden und Unterlage geachtet.

Bei der Anwendung für Teppiche ist eine Noppenziehftstigkeit von 3,6 kp im allgemeinen als annehmbar anzusehen, und es ist offensichtlich, daß die erfindungsgemäßen, schallgeschweiGten Verbindungen dieser Forderung vollauf genügen. Besonders wichtig ist die Tatsache, daß die Verbindung schnell und ohne bemerkenswerte Erhitzung der umliegenden Bereiche zustande gekommen ist, so daß die ursprünglichen Orientierungsniveaus der Polgarne und der Unterlage erhalten bleiben.

Unter Verwendung der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung wurde eine nichtverbundenc, nichtge- »5 webte Schicht mit einem Gewicht von 0,137 kp/m'-', die aus kontinuierlichen, ungekräuselten (6d.p. f.), durch Recken orientierten isotaktischen Polypropylenfäden bestand, auf einem endlosen Siebband 24 gesammelt und befördert. Obwohl das Verfahren zur Ausbildung der Schicht nicht erfindungswesentlich ist, sei darauf hingewiesen, daß das vorliegende Vlies in diesem Fall durch Luftschichten von 210/35-Garn mit Hilfe von Sprühdüsen gebildet wurde, die in Abständen von 2,54 cm voneinander angeordnet sind und mit ungefähr 0,7 atü arbeiten, um eine gleichförmig regellose Anordnung auf ein 16-Maschen-Gittcr aufzubringen, das mit einer Geschwindigkeit von 5,6 cm/scc an diesen Düsen vorbeiläuft und ein Vlies mit einem spezifischen Gewicht von 0,137 kp/m² aufnimmt. Natürlich kann das spezifische Vlies-Gewicht leicht variiert werden, z. B. durch Variation der Bandgeschwindigkeit und bzw. oder des Düsendruckes.

Ein stauchkammergekräuseltes. durch Recken orientiertes Polypropylengarn aus fortlaufenden Fäden mit einem Titer und einer Fadenzahl von 3750/210 und 0,295 Drehungen pro Zentimeter wurde zum Umwandeln zu einer Schlingcnkonfiguration auf dem zuvor gebildeten Vlies der Stelle zugeführt, an der sie miteinander verbunden werden. Sowohl das Polgarn als auch Vliesgarn waren durch einen Schmelzpunkt von 167,2° C und eine Schrumpfbeginntemperatur von 129,4 ^ C gekennzeichnet.

Es wurde ein Stößel, wie es vorstehend beschrieben ist, mit einer Kantenlänge von 76 mm verwendet, um gleichzeitig die Fäden des nichtgewebten Vlieses miteinander und das Polgarn mit dem Vlies zu verbinden. Es wurden Durchgänge mit unterschiedlichen Stößeldrücken und Verbindungsperioden durchgeführt, wobei das Vlies schubweise befördert wurde, um die gewünschten Noppen pro Zentimeter Vlieslänge zu erhalten. In jedem Fall wurden 2,75 Reihen pro Zentimeter gebildet. Eine Vielzahl von Polgarnen wurde durch eine Schlingenplatte, wie sie in F i g. 1 dargestellt wird, zugeführt, die in Abstand zueinander gehaltene Garnröhren 28 aufwies, um den gewünschten Noppentitei zu schaffen (das Maß

Beispiel 2

Unter Verwendung der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung wurde ein Polstoff hergestellt, wobei ein geschleuderter, isotaktischer Polypropylenfilm mit einer Dicke von 10MiI verwendet wurde. Das Polgarn war ein 2600/120-zähliges gebauschtes Polypropylengarn aus zusammenhängenden Fäden mit einer Drehung pro 2,54 cm. Der Stößel hatte eine Arbeitsfläche mit einer Länge von 190,5 mm. Die Gegenfläche 23 hatte anstatt des siebartigen Bandes 24 eine glatte Oberfläche. Das Verfahren wurde durchgeführt, wie im Beispiel 1 beschrieben, wobei Werte erhalten wurden, die in der Tabelle im Anschluß an Beispiel 3 zusammengestellt sind.

Der erhaltene Stoff hatte ein einheitliches und verhältnismäßig dichtes Aussehen, und es ist wichtig zu bemerken, daß dieses Aussehen unter Verwendung von etwa 29⁰Zo weniger Polgarn erzielt werden konnte, als bei einer konventionellen Bauform mit vergleichbarer Noppendichte und -höhe der Fall is·.

Beispiel 3

Zur Bildung eines hingelegten, nichtgewebten Vlieses aus gemischter Polyprcpylenstapelfaser (6 d. p. f.) mit einem Schmelzpunkt von 167,2° C, wobei 65 °o ur.gekräuselte Stapelfaser mit 31,8 mm Länge und 35 "Ό gekräuselte Stapelfaser mit 38,1 mm Länge und 10 Kräuselungen pro 2,54 cm waren, wurde ein sogenannter »Rando-Weber« verwendet. Dieses Vlies wurde dann durch Wärme und Druck verbunden indem es durch ein Paar erhitzter Druckwalzen zi einem geschleuderten Polypropylenfilm mit einei Dicke von 1 Mil und einem Schmelzpunkt voi 167,2^CC geführt wurde, wodurch ein fasenerstärk ter Untcrlagenfilm mit einem Gewicht voi 0,1455 kp'm² gebildet wurde. Entsprechend dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren wurde das in Beispiel 2 beschriebene Polgarn mit dieser Unterlag verbunden. Die Bindungsbedingungen und die Fi gebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammen eestellt.

13

Verbindungszeit

(sec)

Verweil-

zeit

(sec)

Luftzylinder druck: (atü)

Zugfestigkeit

(kp)

Noppenliter

(cm)

Polhöhe

(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)

Patentansprüche: Schichtungsvorgang unterzogen werden muß und daß eine innige Verbindung zwischen den Polgamen und dem Unterlagenteil nicht zustande kommt. Da außerdem das elektrische Feld zwischen der Hochfrequenz-S elektrode, die die Polgarne auf das Unterlagenteil drückt, und der Gegenelektrode nicht beliebig scharf gebündelt werden kann, sondern sich Streufelder ausbilden, besteht die Gefahr, daß die Polgarne nachteilig beeinflußt werden. Aus der US-PS 3142 604 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Polstoffes bekannt, bei dem die Polgarne über eine Reihe von parallelen Stegen gelegt werden, zwischen denen sie frei durchhängen. Über die Köpfe der Polgarne wird dann die Unter-

1. Verfahren zur Herstellung eines Polstoffs
aus einer parallelen Schar von Polgamen, die mit
einer getrennt zugeführten Unterlage an quer zur
Transportrichtung verlaufenden Reihen von Verbindungsstellen jeweils gleichzeitig verbunden
werden, wobei sich durch entsprechenden diskontinuierlichen Vorschub des Polgarns nach je- io
der einzelnen Reihe von Verbindungsstellen Polschlingen bilden, dadurch gekennzeichnet, daß orientierte Game aus thermoplastischem
Material und als Unterlagenteil ein Film oder Faservlies ebenfalls aus thermoplastischem Mate- 15 lagenschicht als heißes, noch zähflüssiges Fell aufrial verwendet werden und die Game 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 ynd die Polgame innig miteinander ververschweißt werden, binden. Dieses Verfahren ist jedoch sehr aufwendig

2. Vorrichtung zur Herstellung von Polstoffen 20 und kompliziert und läßt eine rationelle Fertigung nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 mit er- nicht zu. Darüber hinaus besteht wegen der relativsten 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, Speziill 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-

materiial (26, 26 a) vorgesehen ist, die einen mit 30 gründe, ein Verfahren der eingangs genannten Art einem der zu verschweißenden Materialien in Be- duait auszugestalten, daß die Herstellung von Pol