DE2218231A1 - Mehrschichtige Watte und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

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München, 13. April 1972 Μ/11929, Μ/11930

FILATURA ISMAELE ORLANDI DI FRATELLI ORLANDI & C.

Mehrschichtige Watte und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrschichtige Watte, bestehend aus einer unzusammenhängenden und einer zusammenhängenden Watteschicht. Die einzelnen Schichten sind aufeinander in ihren Eigenschaften so abgestimmt, daß sie sich in den Werkstoffen und in der Struktur ergänzen; sie liegen übereinander und sind miteinander verbunden.

Der neue watteartige Verbundkörper ist geeignet als einziger Bestandteil die Polsterung oder Füllung von Kissen, Kopfkissen, Polstersitzen und ähnliches zu bilden; die mit der neuen Verbundwatte ausgeführten Polsterungen zeichnen sich vor allem dadurch aus, daß sie besonders weich und bequem sind.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf das Herstellungsverfahren für diese neue Watte.

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Zum Stand der Technik sei ausgeführt, daß zur Bildung der Füllung für Kissen, Kopfkissen usw., die im folgenden in ihrer Gesamtheit kurz Kissen bezeichnet werden, vielfach Federn (verschiedener Geflügelarten, Daunen) verwendet werden. Diese animalischen Federn sind in jeder Hinsicht bestens zur Füllung von Kissen und dergleichen Gebrauchsgegenständen geeignet, jedoch muß das Kissen nach dem Gebrauch stets "aufgeschüttelt" werden, damit es wieder so weich und füllig wird wie es ursprünglich war. Das ideale Kissen wäre also ein Kissen mit einer Füllung, die alle Eigenschaften der besten Federfüllungen aufweist, aber das nach dem Gebrauch ohne es aufschütteln zu müssen wieder so weich und füllig wird wie vor dem Gebrauch.

Wird das Verhalten eines Kissens unter Belastung in einem kartesischen Diagramm dargestellt, worin die Abszissen dem Wert der Druckkräfte entsprechen die auf das Kissen einwirken und die Ordinaten für die Fülligkeitswerte des Kissens stehen, ergibt sich eine Kurve, aus der hervorgeht, wie sich in Abhängigkeit vom Druck die Fülligkeit des Kissens ändert. Diese Kurve geht von einem Punkt der Ordinatenachse aus, der die maximale Fülligkeit des Kissens darstellt, also des aufgeschüttelten und unbelasteten Kissens, und verläuft dann abfallend und mit nach oben gerichteter Konkavität, bis sie schließlich, bei maximalen Druck auf das Kissen, asymptotisch im Vergleich zur Abszissenachse wird.

Im allgemeinen wird als maximaler Druck, dem der geringste Fülligkeitswert des Kissens entspricht, 72 g/cm angenommen/ dieser Druck entspricht einem auf der Kissenoberfläche lastenden Gewicht einer Person normalen Körperbaues, die sich auf das Kissen setzt.

Bei Kissen mit Federfüllung verläuft die Rückgewinnung der ursprünglichen Fülligkeit wie gesagt langsam und in unvollständiger Weise.

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Beim Aufkommen der Kunstha-rzschauinstoFfe bot es sich an, mit diesen Stoffen einen idealen Ersatzstoff für die Kissenfederfüllung auf der Grundlage animalischer Federn gefunden zu haben. Dies war aber nicht der Fall, denn obwohl man ein mit Schaumstoffen gefülltes Kissen nicht aufschütteln mußte, es zeitlich keiner wesentlichen Ermüdung unterliegt und unverzüglich jene Konsistenz wiedergewinnt die es vor der Belastung hatte, unabhängig von der Häufigkeit der ausgeübten Druckbelastungen, hat es verschiedene Nachteile:

Latex-Schaumstoffe sind teuer und stark wärmehaltend. Schaumstoffe aus Kunstharzen, Polyurethanharzen und ähnlichen sind zwar billiger.aber spröde und kalt. Sie haben oft einen unangenehmen Geruch, sind unhygienisch, denn sie erschweren die Ausdünstung und einige dieser Stoffe enthalten sogar Bestandteile die als krebsfördernd angesehen werden und demnach für die Personen gefährlich sind die dieses Material herstellen, behandeln und verarbeiten, sowie für den Benutzer selbst. Auch technisch gesehen, d.h. bei Betrachtung der Verhaltensmerkmale bei Belastung, weichen die Kunstharzschaumstoffkissen beachtlich von den idealen Merkmalen ab die an Daunenkissen erkannt worden waren. Bei Kissen aus synthetischem Latex, also dem edelsten Material unter den Kunstharzschaumstoffen, ergibt sich nämlich eine Kurve wesentlich halbgaus¹scher Form, mit einem Knick, d.h. mit je einer Strecke hoher Druckwiderstandsfähigkeit vor und nach einer Strecke plötzlicher Absackung.

Es wurde nun somit erkannt, daß der treffendste Weg zwar der sei, synthetische Erzeugnisse zu verwenden, jedoch damit diese einen gleichwertigen Ersatz für Federn bilden könnten, sollten sie auch in der Struktur den Federn ähnlich sein. Diese Betrachtungen fielen mit dem Aufkommen synthetischer Fasern zusammen, die in verschiedener Weise gewellt, unterschiedlich wie Watte ange-

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häuft und in mannigfaltiger Weise festgelegt werden konnten, z.B. durch Autogenschweißung oder durch Leime, Klebstoffe, Lösungsmittel und ähnliches. Man ist somit vom zweidimensionalen Wellen auf dreidimensionale Wellen übergegangen: von der Watte, die durch einfache Übereinanderlagerungen hergestellt wurde, zur Watte mit durchgearbeiteter Anlegung, zur Harzwatte, zur vernadelten Watte. In den aus synthetischen Fasern bestehenden Wattearten erkannte man also die Möglichkeit einer Lösung des Problems, jedoch gelang es nicht Verarbeitungen, Strukturen, Verbindungen zu finden, die alle Ansprüche erfüllten, die zur Erzielung der gewünschten Merkmale der Polsterungen und der Verfahrenstechniken zu stellen sind.

Die Merkmale, welche Polsterungen und/oder Wattetypen, die hierfür geeignet sind, aufweisen sollten, lassen sich wie folgt zusammenfassen:

A) Bezüglich des Verhaltens beim Gebrauch

ai) äußerste Weichheit;

a«) mittlere Schlagzähigkeit bzw. Tragfähigkeit;

Oq) Dauerfestigkeit (Formbeständigkeit).

B) Bezüglich deren Verwendung

b]) Möglichkeit Polsterungen vollständig aus Watte herzustellen;

bn) Konsistenz wenigstens einer der Watteflächen;

bo) eventuelle Oberflächen-Elastizität zur besseren Wahrung der Form, vor allem aus ästhetischen Gründen, wenigstens einer konsistenten Fläche;

bi) Herstellungsmöglichkeit mit nur einer Fertigungsstraße in kontinuierlicher Fertigungsweise, also mit geringen Kosten.

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Bisher hat man Wattetypen hergestellt, mit denen man zwar beachtliche technische Ergebnisse erzielen konnte, die aber nur einem oder einigen der genannten Ansprüche genügen. Diese Wattetypen können wie folgt zusammengefaßt werden:

1. Unzusammenhängende Watte auf Gaze-Unterlage

Dieses war der erste, einigermaßen erfolgreiche Versuch. Auf einer Gaze-Unterlage werden mehrere Vliese gelegt, bestehend aus zweidimensionalen, gekreuzten Fasern, die dann auf Gaze aufgeheftet wurden.

Zur Ausführung der Polsterung war es nötig, daß die Gaze die Watte überragte; im allgemeinen wurde nämlich die Polsterung so ausgeführt, daß das mit der Gaze-Unterlage versehene Watteband um eine aus Kunstharzschaumstoff bestehende Seele gewickelt wird; die Seitenflächen der Polsterung werden z.B. durch Nähen der überstehenden Gaze geschlossen und der Verschluß der dritten Seite erfolgt nach Entfernung der Watte an den entsprechenden Kanten, wodurch die darunterliegende Gaze frei wird und dann genäht werden kann.

Dadurch, daß die Gaze von der Watte vorstehen soll, ergaben sich beachtliche Schwierigkeiten in der Watteherstellung, die allen Technikern der Branche wohlbekannt sind.

Diese Wattetype entsprach der unter a*) aufgeführten Bedingung, d.h. äußerste Weichheit, jedoch nur zum Teil der Bedingung a«). Wie nämlich bereits angeführt, war es zur Bildung der Polsterung eines Kissens und zur Einhaltung der Bedingung nach a«) (mittlere Schlagzähigkeit bzw. mittlere Tragfähigkeit) notwendig, die Polsterung mit einer Schaum-

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stoffseele aus Kunstharz zu versehen.

Auch auf diese Weise entsprach das Kissen jedoch nicht den Bedingungen nach bi), b~), b,).

2. Dünne Schicht genadelter Watte

Im wesentlichen gebrauchsgleichwertig dem Erzeugnis nach 1) ist eine dünne Schicht genadelter Watte, kurz genadelte Watte genannt, die durch Nadelung einer unzusammenhängenden Watteschicht, welche dadurch zusammenhängend und verformbar wird, zustande kommt.

Diese genadelte Watte wird im allgemeinen bei der Fertigung in der Polsterung eingesetzt, nämlich zur Umwicklung der aus unzusammenhängenden gefalteten Watteschichten bestehenden Polsterungen.

Genadelte Watte weist eindeutig keinerlei Merkmal gemäß A) auf, sondern genügt nur den Bedingungen unter D2), b~) und zum Teil denen unter bi).

3. Einschichtige, verharzte Watte

Diese Wattetype, die erst nach den Erzeugnissen l) und 2) bekannt wurde, besteht aus einer ungeordneten Ubereinanderlagerung von Vliesen, wobei das Ganze mit Klebeharz übersprüht ist, um das Gefüge der dreidimensionalen Fasern zu binden. Solche Erzeugnisse entsprechen der Bedingung a^), und ganz besonders der Bedingung 02)· Ferner, was die unter B) angeführten Merkmale betrifft, erfüllte es die unter bj), b₂), bi) aufgeführten.

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Um der Bedingung b*) zu entsprechen, fertigt man mehrere parallele Wickel dieser Watte, die dann in einen Mantel aus genadelter Watte gemäß Punkt 2) gehüllt werden.

Auf diese Weise kann man auf die Harzschaumstoffseele verzichten, jedoch haben solcher Art gefertigte Kissen ähnliche Nachteile wie jene aus Harzschaumstoff, nämlich eine Übermäßige Tragfähigkeit.

3¹) Mehrschichtige, verharzte Watte

Diese entspricht im wesentlichen derjenigen wie unter 3) geschildert, jedoch hat sie eine größere Stärke und ist mit ein oder mehreren Zwischenverharzungen versehen. Diese Wattetype weist im wesentlichen die gleichen Nachteile und Merkmale auf wie unter 3), jedoch ist oft zur Bildung des Pdsters das Einhüllen der Wickel unnötig.

Aufbauend auf diesen Stand der Technik erkannte der Erfinder, daß es durch entsprechende Kombination und Auslese der verschiedenen Faktoren, die sich oft widersprechen und das Verhalten der Polsterung bestimmen, möglich ist, ein optimales Erzeugnis zu schaffen, mit optimalen Werten der bereits genannten Merkmale. Hierbei ist hervorzuheben, daß sich diese Merkmale nicht nur auf diejenigen beziehen, die beim Gebrauch von Bedeutung sind, sondern auch auf jene die für den Herstellungsprozess Bedeutung haben.

Gegenstand der Erfindung ist eine mehrschichtige Watte,, bestehend aus einer unzusammenhängenden Watteschicht, die durch verschiedene übereinanderliegende Vliese gebildet wird und aus einer zusammenhängenden Watteschicht, wobei die Schichten übereinanderliegen und miteinander verbunden sind.

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Die Vliese sind gekreuzt Übereinander liegend angeordnet und bestehen vorzugsweise aus zweidimensionalen Fasern. Hierbei besteht die zusammenhängende Watteschicht aus einer gewissen Anzahl übereinanderliegender und genadelter Vliese, ähnlich wie unter 2) bereits beschrieben.

Die zusammenhängende Watteschicht kann auch aus verharzter ein- oder mehrschichtiger Watte bestehen.

Die Verbindung zwischen den Schichten wird durch Heften oder auch durch regelrechtes Nähen ausgeführt. Es ist nämlich festgestellt, daß man besonders beständige Polsterungen durch Nahtverbindungen der verschiedenen Schichten erzielen kann, weil dadurch eine Faserwanderung unterbunden wird.

Gegenstand der Erfindung ist weiter eine Watte bestehend aus zwei der vorgenannten Schichten und aus einer dritten Lage genadelter Watte, die Über der unzusammenhängenden Schicht liegt. Diese dritte Lage ihrerseits kann hierbei aus verharzter, einschichtiger oder mehrschichtiger Watte bestehen.

Es ist denkbar auch mehrschichtige Wattetypen für die Polsterung einzusetzen, bestehend aus einer entsprechenden Kombination genadelter, unzusammenhängender und verharzter Schichten, wobei diese Wattetypen alle im Rahmen der Erfindung liegen.

Bevor die Erfindung mit einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben wird, soll hervorgehoben werden, daß außer den bereits genannten Vorzügen, die erfindungsgemäße Watte und insbesondere jene bestehend aus einer unzusammenhängenden Schicht und aus einer oder zwei genadelten Schichten, gegenüber der bekannten Wattetype 1) den wichtigen und unerwarteten Vorzug aufweist, eine erheblich höhere Toleranz der Zusammensetzung und des Watte-

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bandgewichtes zu gestatten und somit Polsterungen mit sorgfältig vorausbestimmten Merkmalen zu erzielen.

Die neue Watte besteht im allgemeinen aus Chemiefaserbüecheln, insbesondere aus Polyesterfasern, wie sie z.B. von der Firma Du Pont unter der Markenbezeichnung DAERON TYPE 888 im Verkehr sich befindet,
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Die Faserfeinheit liegt im allgemeinen zwischen 3 und 10 Denier und beträgt vorzugsweise 5 Denier, die Faserlänge ist im allgemeinen 3 bis 15 cm und beträgt vorzugsweise 5 cm. Die üblicherweise verwendete Faser ist die zweidimensional gewellte, doch falls z.B. aus ästhetischen GrUnden oder durch andere Ansprüche bedingt der Einsatz einer besonders formstabilen Polsterung ratsam wäre, verwendet man Wattetypen bestehend aus dreidimensional gewellten Fasern, insbesondere schraubenfederförmig gewellten Fasern.

Das Gewicht der erfindungsgemäßen Watte kann innerhalb weiter Grenzen schwanken, jedoch haben praktische Erfahrungen gezeigt, daß zweidimensionale Watte, bestehend aus einer genadelten und aus einer unzusammenhängenden Schicht, die miteinander verheftet sind und insgesamt eine Stärke von 4 bis 9 cm und die zwei Gewichte von 400 und 670 g/m haben, sich vorzüglich für den größten Teil der Einsatzzwecke eignet.

In solcher Watte ist die optimale Gewichtsverteilung der einzelnen Schichten wie folgt: genadelte Schicht 90 g/m , unzusammenhängende Schicht 360 g/m ; diese Verteilung kann jedoch innerhalb weiter Grenzen schwanken:

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genadelte Schicht 30 bis 150 g/m , vorzugsweise 70 bis 100 g/m unzusammenhängende Schicht 50 bis 650 g/m , vorzugsweise

310 bis 580 g/m²

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etwa	80	g/m
etwa	370	g/m
etwa	150	g/m

Bei einer dreischichtigen Watte, bestehend aus zwei äußeren Lagen, wovon die eine genadelt und die andere einschichtig verharzt ist, und aus der unzusammenhängenden mittleren Lage,

mit einem Gesamtgewicht von 650 g/m , erzielt man optimale Ergebnisse mit etwa folgender Gewichtsverteilung:

genadelte Schicht

unzusammenhängende Schicht

verharzte, einschichtige Lage

Harz etwa 50 g/m

Es können verschiedene Kunstharztypen zur Anwendung kommen, jedoch sind im allgemeinen in mannigfacher Hinsicht besonders Polyacrylharze verschiedener Modifizierung vorteilhaft, mit einer Viskosität die deren Versprühen und Thermopolymerisierbarkeit gestatten. Weitere vorteilhafte Gewichtsverteilungen der Schichten sind beispielsweise:

genadelte Schicht etwa 30 bis 100 g/m

unzusammenhängende Schicht etwa 50 bis 550 g/m

verharzte, einschichtige Lage etwa 20 bis 480 g/m

Harz etwa 30 bis 80 g/m²

Auf der beiliegenden Zeichnung werden einige Gesichtspunkte der Erfindung rein beispielsweise und ohne einschränkende Wirkung beschrieben und dargestellt; in der Zeichnung bedeuten:

Fig· 1 eine Belastungskurve einer Daunenfüllung Fig. 2 eine Belastungskurve einer Kunstharzschaumstoffpolsterung

Fig. 3 eine Belastungskurve einer dreischichtigen, erfindungsgemäßen Polsterung,

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Fig. 4 einen Schnitt einer dreischichtigen Wotte, in Ausführung wie für die Ausarbeitung des Schaubildes nach Fig» 3 verwendet,

Fig. 5 eine schematische Ansicht der Verarbeitung der dreischichtigen Watte; aus dieser schematischen übersichtlichen Darstellung ist ohne weiteres das Verarbeitungsschema der besonderen zweischichtigen Watte zu entnehmen, die aus zwei übereinanderliegenden Schichten besteht, wovon die eine unzusammenhängend und die andere genadelt ist, und die den bevorzugten Gegenstand der Erfindung darstellt.

In den Diagrammen 1,2 und 3, ist mit S_T die ursprüngliche Fülligkeit der aufgeschüttelten und unbelasteten Füllung bezeichnet, Sp bedeutet die Endfülligkeit bei der maximalen angenommenen Belastung; die Punkte S,. und S,- sind auf allen drei Diagrammen durch ausgezogene Kurven C verbunden.

Die Kurve nach Fig. 2, die sich auf Kunstharzschaumstoff bezieht, weist einen Knick auf; aus diesem Knick geht das besondere Verhalten dieses Materials hervor, das erst dann plötzlich nachgibt, wenn die Belastung einen gewissen Wert erreicht hat.

Die gestrichelten Kurven D, welche die Punkte S. und Sp verbinden, entsprechen der Änderung der Fülligkeit der verschiedenen Polsterungen in Abhängigkeit der Belastung, nachdem diese Polsterungen ein oder mehrere male zusammengedrückt wurden. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist die Dauerfestigkeit der Daunenfüllung gering.

Fig. 5 zeigt das Verarbeitungsschema, das zur Fertigung der im Querschnitt in Fig. 4 dargestellten Watte befolgt wurde. In der letztgenannten Figur, ist mit ITl die genadelte Schicht bezeich-

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net, 222 ist die unzusammenhängende Schicht; die zweidimensional gewellten Fasern sind mit 2 bezeichnet, 444 und 444¹ bezeichnen das gespritzte Kunstharz, 333 ist die verharzte Watteschicht, 3 entspricht den dreidimensional gewellten Fasern.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, werden die dreidimensionalen Fasern, die in dem Behälter 3 eingeführt werden, über den Krempel 30 geführt, wo sie in Vliese wesentlich gleicher Stärke umgewandelt werden; die Vliese werden durch die Wickelwalze 31 auf ein darunter laufendes, in der Figur nicht angegebenes Förderband abgelegt, übereinanderliegend und mit gekreuzten Fasern.

Die Schicht wird mit Kunstharz durch die Spritzvorrichtung 40, die vom Behälter mit Kunstharz 4 versorgt wird, bespritzt.

Diese Verfahrenstechnik ist der einschlägigen Technik bekannt.

Auf der in dieser Weise benetzten Schicht legt die Wickelwalze 21 die Vliese, bestehend aus den zweidimensional gewellten Fasern, die im Behälter 2 enthalten sind und durch den Krempel 20 verarbeitet werden. Die unteren Lagen der Schicht 222 kommen mit den oberen, mit Kunstharz bespritzten Lagen der Schicht 333 in Berührung, die sich so mit der Schicht 222 verbindet.

Gleichzeitig bereitet ein weiterer Krempel 10, dem ebenfalls die Faserbüechel zugeführt werden, die über eine Nadelmaschine 12 laufenden Vliese vor, wodurch eine zusammenhängende und verformbare Watteschicht 111 hergestellt wird. Diese genadelte Schicht wird bei 11 auf die Schicht 222 aufgetragen. Die drei übereinanderliegenden Schichten werden in einem Tunnelofen 5 befördert, in welchem die Polymerisation des Harzes 4 in 50 stattfindet. Bei 51 tritt die dreischichtige Watte als endloses Band großer Stärke aus dem Ofen heraus; die Unterseite der Schicht 333 wird durch die

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Spritzvorrichtung 40 mit Kunstharz 4 bespritzt und das Band wird erneut in den Ofen 52 eingeführt, in welchem dann die Polymerisation des gerade aufgetragenen Kunstharzes stattfindet. Am Ofenausgang 5 wird das Band durch die Vorrichtung 6 beschnitten und durch den Wickler 60 in gebrauchsfertige Wickel 1234 aufgerollt.

Aus obigen Ausführungen geht hervor, daß erfindungsgemäß vorzügliche Polsterungen gefertigt werden können, wobei im wesentlichen als Rohmaterial Chemiefasern zur Anwendung kommen. Verwendet man als weiteren Rohstoff zusätzlich ein FlUssigharz, ist es möglich eine Vielzahl von Erzeugnissen herzustellen, womit Polsterungen mit den verschiedenartigsten Kennwerten erzielbar sind.

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Claims (14)

7218231 - u - Patentansprüche

1. Mehrschichtige Watte, die auch als einziger Bestandteil geeignet ist Polsterungen oder Füllungen für Polster, Kopfkissen, Polstersitze und ähnliches, mit vorzüglichen Gebrauchsmerkmalen zu bilden, bestehend aus einer unzusammenhängenden und einer zusammenhängenden Watteschicht, wobei diese Schichten ubereinanderliegen und miteinander verbunden sind.

2. Watte nach Anspruch 1, deren unzusammenhängende Watteschicht aus verschiedenen übereinanderliegenden und gekreuzten Vliesen besteht.

3. Watte nach Anspruch 1 oder 2, deren zusammenhängende Watteschicht aus übereinanderliegenden und genadelten Vliesen besteht,

4. Watte nach Anspruch 1, deren zusammenhängende Schicht aus verharzter ein- oder mehrlagigen Watte besteht.

5. Watte nach Anspruch 1, die zusätzlich aus einer zusammenhängenden Schicht besteht, wobei die zusammenhängenden Schichten sandwichförmig die unzusammenhängende Schicht umschließen,

6. Watte nach Anspruch 5, deren zwei zusammenhängende Schichten aus genadelter Watte bestehen.

7. Watte nach Anspruch 5, deren zwei zusammenhängende Schichten aus einer genadelten Schicht und aus einer ein- oder mehrlagigen verharzten Schicht bestehen»

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8. Watte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Verbindung der Schichten durch Heften oder Nähen erfolgt.

9. Watte nach den Ansprüchen 1 bis 6, bei der die Verbindung durch Kunstharz erfolgt.

10. Watte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung durch gespritztes Kunstharz erzielt wird.

11. Watte nach Anspruch 1, mit einem Gewicht von 650 g/m und

einer Stärke von 6 bis 10 cm.

12. Watte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus Polyesterharz-Faserbüecheln.

13. Verfahren zur Herstellung mehrschichtiger Watte nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitsschritte die Ablage übereinanderliegemder und gekreuzter Vliese auf einem Förderband erfolgt, die Nadelung der gebildeten Schicht, die Ablage von übereinanderliegenden und gekreuzten Vliesen auf die genadelte Schicht und die Verbindung durch Heften oder Nähen der auf diese Weise erzielten unzusammenhängenden Schicht mit der darunterliegenden, genadelten Schicht, bewerkstelligt wird.

14. Ausbildung des Verfahrens nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vliese zunächst auf einem endlosen Band gelagert und hierbei mit Kunstharz bespritzt werden.

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