DE2230323A1 - Geformte flordecke und verfahren zur herstellung von flormaterial und zum aufbau von formen zu dessen herstellung - Google Patents

Description

Patentanwalt·

Drying. HANS RUSCHKE

DipWng, HEINZ AOULAR ? ? ο η q 9 ο

Brunswick Corporation, Skokie/lll« (V,St.A.)

G-eformte Flordecke und Verfahren zur Herstellung von Flormaterial und zum Aufbau von Formen zu dessen Herstellung

Die Erfindung "bezieht sich auf Flormaterial und betrifft ein geformtes Flormaterial, welches das Aussehen und die Textur oder den Griff von gewehten, gezogenen oder ähnlichen Erzeugnissen hat und gleichzeitig wenigstens gleichwertige physikalische Eigenschaften aufweist.

Sin Verfahren zum Herstellen von Flormaterial durch Herstellen einer Form durch Zusammenfügen einer Vielzahl von längselementen. in einer Matrix ist eingeschlossen· Die Verwendung einer solchen Form ermöglicht die Auswahl einer breiteren Skala von Faserdurchmessern, Faserlängenverhältnissen und Faserdichten, als sie mit bekannten Verfahren zur Herstellung von Hohlräumen in einer Formfläche erreichbar ist. Das Flormaterial, das nach diesem Verfahren hergestellt ist, ist ebenfalls beschrieben.

Bin Verfahren zum Aufbau einer Form zur Florherstellung durch Verbinden einer .Vielzahl von Rohren oder Nadeln in einer Matrix, ebenso wie die Form selbst, sind eingeschlossen. Die Verwendung von Rohren zur Herstellung einer Form ermöglicht die Auswahl aus einer weiteren Variation von Form- und der Florabmessungen, als sie mit bekannten Verfahren zum Herstellen von Hohlräumen in einer Formfläche erreicht werden können· Ein Flormaterial, das nach diesem Verfahren hergestellt ist, ist ebenfalls beschrieben·

Bin verbessertes geformtes Flormaterial, welches die Textur und das Aussehen von üblichen Teppichen hat, ist eingeschlossen. Das geformte Flormaterial besteht aus einer Kunststoff unterlage, mit welcher einstückig aufrechte Fasern verbunden sind, weüae haben«

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0,012 - 0,3 mm (1/2 Ms 12 mils) Durchmesser an der Basis, 5:1 oder mehr Längenverhältnis,
10 "bis 25 ^Dichte an der lauffläche.

Durch Auswahl unterschiedlicher Faserquerschnitte können verschiedene Muster und Texturen dem Griff und dem Auge geboten werden.

Die Erfindung "beinhaltet ein Verfahren zum Aufbau einer Form für die Herstellung von Flormaterial und "betrifft insbesondere ein Verfahren, hei welchem eine neuartige Form hergestellt ist, welche zur Erzeugung von sehr vorteilhaften geformten Floren verwendet werden, die eine Textur und ein Aussehen von Flormaterial, das nach Üblichen Textilverfahren hergestellt jgfc, haben. Die Erfindung schließt ferner die neue Form ein, die durch ein neuartiges Verfahren hergestellt ist, sowie ein Verfahren zum Herstellen von Kunststofflormaterial.

Da gewobene, ausgezogene oder ähnliche Florgewebe kostspielige Maschinen, Materialien und Arbeitsplätze für die Herstellung erfordern, bestand ein ständiges Bemühen in der Fachwelt, Alternatiwerfahren zur Herstellung von Florflächen zu schaffen, welche ein vergleichbares Aussehen und Textur, jedoch _ge_ ringere Kosten haben. Eines der vielversprechensten Verfahren zum Ausbilden von Flor ist das Formen, bei welchem Polymere

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in eine Form gepresst werden, welche eine große Anzahl von feinen Hohlräumen zur direkten Ausbildung von Florfasern ohne Zwischenschritte enthalten.

Eine umfassende Beschreibung der grundsätzlichen Technologie zusammen mit einigen der wesentlichen Änderungen ist in den folgenden US-PS enthalten, die nach der Bedeutung geordnet sind:

US-PS 3,027,595 3,141,051 3,317,644 3,600,260 3,517,094 3,098,262 3,235,436 3,533,895 3,190,947 3,196,490 3,399,425

von Takai et al Takai Takai Watanabe Forrest Wisotzky . Wisotzky Norcross Norcross Erb Lemelson

vom 3· Apr· 62

14. Juli 64

2. Mai 67 17. Aug. 71 23. Juni 70 23. Juli 63

15. Feb. 66 13. Okt. 70 22. Juni 65 27. Juli 65

3. Sep. 68

Der Hauptnachteil von geformten Florflächen, die bisher hergestellt wurden, liegt darin, daß ihnen das Aussehen und die Textur oder der Griff der üblicherweise verwendeten Gewebe fehlt, insbesondere in Anwendungsgebieten z.B. als Bodenbelag,

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wo längere Florfasern erforderlich sind.

Bisherige Bemühungen, geformten Flor herzustellen, der dem · subjektiven Urteil des Verbrauches entspricht, führte nicht zum Ziel und zwar aus folgenden Gründeni

Bin unzulänglicher Versuch wurde macht, um die von den Verbrauchern gewünschten Qualitäten genau zu charakterisieren, und die Aufmerksamkeit wurde auf die Anhebung der Grenzen gerichtet, die durch bestehende Formen gesetzt wurden, statt neue Arten von Formen und Verfahren zu entwickeln.

In anderen Worten, keines der Merkmale der gewünschten Erzeugnisse noch die Verfahren, durch welche sie hergestellt werden können, wurden erkannt. Wenn der Verbraucher geformten Flor wünschte, war seine Wahl durch die Begrenzung der Herstellung der Form und der bestehenden Verfahrenstechnologie eingeschränkt.

Wenn bisher verfügbare geformte Florerzeugnisse geprüft wurden, wurde festgestellt, daß ihnen eine oder mehrere von drei Qualitätseigenschaften fehlen, nämlich:

der richtige Faserdurchmesser,

die richtige Fäserhöhe, oder

die richtige Faserdichte.

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Ein geformtes Florteppichmaterial, welches z.B. einen akzeptablen Durchmesser und Höhe der Faser aufweist, hat nicht die gewünschte Dichte und sieht etwas dünn aus. Wo die Dichte und.der Durchmesser gut sind, ist die Faserhöhe zu gering um ein Floraussehen oder -gefühl zu erzeugen. Und wo die Höhe und die Dichte entsprechend ausgewählt sind, muß der Faserdurchmesser so groß sein, daß das Material keine Plüschlläche mehr hat, sondern nach einer Fußmatte aussieht· Ungeachtet dieser Nachteile sind geformte Flore, die mit Komprom'ißdimensionen hergestellt sind, im allgemeinen besser als Erzeugnisse, die durch Alternativverfahren hergestellt sind, z.B. durch Auspressen» gemäß

US-PS 3,288,633 von Webb, et al vom 29.November 1966 US-PS 3,179,550 von Frieämann vom 20. April 1965, US-PS 3,230,134- von Studer'■ vom 28· Januar 1966 bzw.

Bündeln oder Plombieren, gemäß

US-PS 3,330,708 von Paerse vom 11. Juli 1967.

Entsprechend ist es eine grundsätzliche Aufgabe der Erfindung, die Merkmale von besonders wünschenswertem geformtem Flor "zu erzielen und diesen als ausgeählte Spezifikationen herzustellen.

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Ferner ist es eine weitere grundsätzliche Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Flor zu schaffen, welche ein neuartiges Verfahren zum Aufbau einer Form schafft, welche Plüsch, bzw. textilähnliehe Materialien, wie sie oben beschrieben sind, erzeugt.

Ferner ist es eine weitere der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, die Einengungen zu beseitigen, die den Verfahren durch die Drahtzi eht echnilc und Schweißverfahren gesetzt sind und ein verbessertes Verfahren zum Aufbau großer Florfonaen zu schaffen, welche ihrerseits Plüsch bzw. textilartige Materialien, wie sie oben beschrieben sind, erzeugen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert·

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Schrägansicht auf eine Art eines geformten Flors gemäß der Erfindung;

Fig. 2a einen vergrößerten Querschnitt durch einen Flor gemäß Fig. 1;

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Fig. 2b eine Ansicht ähnlich Fig. 2a auf einen abgewandelten Flor;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Abänderung des geformten Flors gemäß Fig. 1, bei welchem die Florfasern unterschiedliche Querschnitte haben, die so zusammengestellt sind, daß sie ein Muster bilden;

Fig. 4 einen Abschnitt einer Nadelform, wie sie zur Ausbildung eines geformten Flors verwendet wird?

Fig. 5 eine Stirnansicht des Abschnittes der Nadelform gemäß Fig. 4 J

Fig. 6 ein Blockdiagramm der wesentlichen Schritte des Verfahrens zur Herstellung der Nadelform gemäß Fig. 4 und 5» und

Fig. 7 eine Schrägansicht auf eine Form für einen geformten Florautomobilteppich.

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Eine Beschreibung der Einschränkung, der die "bekannten geformten Flore und die Verfahren zur Herstellung von Floren unterlagen, erscheint in der Patentanmeldung von Tomkins & Moore, welche den gleichen Inhaber und den Titel "geformter Flor" hat (USSN 155 O83). Der grundsätzliche Mangel, der hei der "bekannten Technik festgestellt wurde, ist, daß die Merkmale des Erzeugnisses durch die Begrenzung des Herstellungsverfahrens und nicht durch den Geschmack des Verbrauchers diktiert sind.

Unter Berücksichtigung der Einschränkungen der Praktiken, wie sie z.B. durch die US-PS 3 027 595, 3 141 051 und 3 317 644 (Takai et al) "bekanntgeworden sind, wurde von Roberts & Acciavatti ein neues Verfahren zur Herstellung von geformtem Flor entwickelt, welches in der oben erwähnten Anmeldung beschrieben ist und welches dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Form geschaffen wird, die durch Zusammenfügen einer Vielzahl von Längs element en in einer Matrix hergestellt wird, statt der Herstellung einer Form, die durch Eindrücken oder Bohren von Öffnungen in einer Metallfläche hergestellt wird, wobei Roberts & Acciavatti ihre erste Form durch Bündeln einer Vielzahl von mit Bohren beschichteten Stangen in einem Behälter herstellten und dann den Behälter durch eine Reihe von DrahtZiehdüsen zogen, bis die Stange einen geringen Durchmesser erreichte und die

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Rohre in eine gleichförmige mechanische Struktur eingeordnet waren. Die Stangen wurden dann chemisch aufgelöst und die sich ergebende Formmatrix ergab eine feste Konatruktion mit einer großen Anzahl von gleichlaufenden Öffnungen oder Hohlräumen. Derartige Konstruktionen mit gleichlaufenden öffnungen sind von der Art, wie sie von Brundswick Corp. aus Skokie/lll. unter dem Warenzeichen OHS vertrieben wird. Diese Konstruktionen mit gleichlaufenden öffnungen und Verfahren zu deren Herstellung sind allgemein durch dte folgenden US-Patentschriften von Roberts et al beschriebent

US-PS 3 482 703 vom 9. Dezember 1969» US-PS 3 506 885 vom 14. April 1971.

Wenn die spezifischen Roberts-Acciavatti-Pormen auch in Einzelfällen zweckmäßig sind, so. ist ihre praktische Anwendung doch in Bezug auf die Größe auf wenige Quadrat-^Inch beschränkt, infolge der Begrenzung der Drahtziehtechnik, wie maximale Ziehdüsengröße und Ziehkraft. Wenn auch einzelne Konstruktionen mit gleichlaufenden öffnungen miteinander zu größeren Stücken verbunden werden können, so warden die Kosten doch hindernd, wenn große Formen z.B. für Toppiche '< ι Baumgröße aus Segmenten von der Größe eines Halb-Dollarsbiiokes hergesbellt werden sollen. Darüberhinaus bewirken <lu> Nahtstellen zwischen jedem dieser münz engroß en Segmente

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entsprechende linien in dem geformten Flor und können das Aussehen beeinträchtigen·.

Bekannte Druckschriften, wie die oben erwähnte Anmeldung von Tomkins & Moore beschreiben Verfahren, bei welchen die Form oder die Matrize, die zur Ausbildung des Flors verwendet wird, eine Fläche aufweist, die eine große Anzahl von Hohlräumen hat, welche durch Arbeitsschritte wie Bohren, Stoßen, Punktieren, Pressen, Ätzen, Gravieren, Bastern oder Brennen ausgebildet sind· Wenn auch die Ergebnisse sich unterscheiden, so ist doch kein Zweifel, daß sie eine endgültige Begrenzung in Bezug auf die Auflösung haben, welche durch Verwendung eines dieser Verfahren zur Herstellung relativ tiefer öffnungen oder Hohlräume in einer Formfläche aus Stahl oder dergl· erreicht werden kann. Wie Tomkins & Moore zeigen, liegen sowohl die Auflösung (Dichte) der Fasern, der Diichmesser der Hohlräume und das längenverhältnis (Höhe/Durchmesser) des geformten Flors wesentlich unter den Werten, die zur Herstellung eines wünschenswerten Erzeugnisses erforderlich sind.

Das beste Beispiel für die Begrenzung der bekannten Technik zeigt sich in den folgenden US-Patenten von Takai et al US-PS 3 027 595 vom 3· April 1962

3 141 051 vom 14. Juli 1964 3 317 633 vom 2· Mai 1967«

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In Pig. 6 seiner US-PS 3 141 053 zeigt Takai, wie er eine Form (genannt Rasterwalze 27) durch wiederholt es ISinsteehen der Oberfläche einer Trommel aus einer Bleilegierung mit angeschärften Klaviersaitendrähten herstellt*

Wenn er auch sagt, daß er 15.000 bie 25.000 Punkturen je Quadrat-Inoh durch dieses Verfahren herstellen kann, so hal·en doüh die Florprodukte, die er als Beispiele beschreibt, nicht die Kombination von Eigenschaften, die durch Tomkins & Moore festgestellt wurden und die die wünschenswertesten sind um architektonische Flächen. z.B. Fußböden oder- Wände, abzukleiden, d.h. Flor mit Fasern, die aufweisen«

0,012 - 0,3 mm (l/2 bis 12 nrUs) DurchraeßßGr an der Basis 5 ί 1 oder mehr Längenverliältnis und 10 bis 25 # Dichte an der laulTläche.

Die Gründe, «arum Tekai diese Ergebnisse nicht erreichen kann, scheinen in einer Begrenzung des Verfahrens 2ur HeJ'stellung Cm-T Γοιτη ?.u liogeiij. nänüich, daß riaviersaii endraht dos erio2'der3icliGii I>urolim.ensers nich"^' £·'·ϊί Vrav-lio el anlangen entspricht Ή ν eri or do rl ich rrjnd, um ihn Thor tine- rc· fjorr .Ii (;]■(■ Liin^f-. in d π r I iη 1 a 31 ei ηru d iii ckem

7 0 Π if Γ- ?■ ■ Π r

BAD

Ein geformter Flor gemäß der Erfindung ist in Fig. 1-3 der Zeichnungen dargestellt. 7/ie dabei gezeigt, "besteht er aus einer Kunststoffunberläge iü, an dem einstückig aufrechte Fasern 12 liegen, welche folgende Abmessungen haben:

0,012 - 0,3 mm (1/2 bis 12 ηιϋβ) Durchmesser an der Basis, 5 ! 1 oder mehr Längenverhälfcnis (Höhe/Durchmesser) 10 bis 25 1° Dichte an der Lauffläche.

Diese Abmessungen weist der geformte Flor gemäß der Erfindung auf, welche bei geringen Kosten ein sehr wünschenswertes Aussehen und Texturen, insbesondere für das Abdecken von architektonischen Flächen, wie Wänden oder Fußböden schafft. Wenn auch Andere Materialien herstellen konnten, die ein oder zwei dieser Dimensionen haben, wie dies bei den oben aufgeführten Patenten der Fall ist, so wurde bisher doch nicht erkannt, wie diese drei grundsätzlichen-Dimensionseigenschaften für geformten Flor zusammenwirkend erreicht wer-den konnten, um ein hervorragendes Erzeugnis mit optimalem Aussehen, Textur und Kostenstellung zu.erzeugen.

Die Beschreibung des Verfahrens und des Formens gemäß der Erfindung muß eingeleitet werden mit der Beschreibung eines speziellen Erzeugnisses, welches hergestellt wird. Ein geformter Flor gemäß dem Verfahren der Erfindung ist in Fig. 1

?onBn:woiun _ßAD

bis 3 der Zeichnungen dargestellt. Wie da gezeigt, besteht der geformte Flor aus einer Unterlage 10 mit einstückig angeformten aufrechten Fasern 12. Wie in Fig. 2a gezeigt, besteht der hier beschriebene Flor aus Fasern, die im wesentlichen zylindrische einstückige Vorsprünge sind, die von der Unterlage wegragen, jedoch können sie auch konisch sein. .Die Fasern können rechtwinklig liegen (Fig. 2a) oder in einem Winkel zur Unterlage, wie in Fig. 2b gezeigt.

Bei den beschriebenen Abmessungen ist der an der Basis der Faser gemessene Durchmesser durch (D) bezeichnet, welcher an der Faserbasis, etwa da wo die Faser ein einstückiger Teil mit der Unterlage wird, gemssen ist. Die Faserhöhe ist gemessen von der Faserbasis zu der Faserspibse, wie durch die Abmessung (H) gezeigt. Das Längenverhäifcnis ist durch (H/D) gegeben. Die Dichte an der Lauffläche 1st durch Berechnung der Prozentzahl des Oberflächenbereiches in einer Ebene 20 bei zwischen 80 - 100 i> der mitfeieren Faserhöhe (H), welcher durch die Faserquerschnitte eingenommen wird, bestimmt. Die Merkmale eines geformten Flors an seiner Lauffläche sind besonders bedeutungsvoll, da sie ausschlaggebend das Aussehen und die Textur des Erzeugnisses beeinflussen.

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Wie in Fig. 2a gezeigt, sind die Fasern im -wesentlichen zylindrische einstückige Yorsprünge, die von der Unterlage wegragen, jedoch können sie auch konisch oder stumpfkegelig sein» Der oben erwähnte Durchmesser ist die Abmessung (D), welche an der Faserbasis etwa da gemessen ist, wo die Paser ein Stück mit der Unterlage wird. Die Höhe wird von der Faserbasis zur Faserspitze wie durch die Abmessung (H) gezeigt, gemssen« Das Längenverhältnis ist durch (H/D) gegeben. Die Dichte an der lauffläche wird durch Berechnung der Prozentzahl des Oberflächenbereiches in einer Ebene 20 bei etwa 60 - 100 f> der mittleren Florhöhe (H) bestimmt, welche durch die Faserquerschnitte eingenommen wird»

Wenn die Fasern alle zylindrisch sind un alle die gleiche Höhe haben, liegt die Lauffläche an den Faserspitzen. Im allgemeinen sind gewisse Unterschiede in der Hohe und im Durchmesser im Bereich der Spitzen infolge geringer Unterschiede des Grades, mit welchem die Kunststoffunterlage in die Form eindringt, gegeben. Darüberhinaus bedingt die Oberflächenspannung, daß der Durchmesser im Bereich der Spitzen etwas verringert wird und die Spitzen, wie dargestellt, abgerundet sind. Dadurch wird die Lauffläche im-Mit!el von BO bis 100 $ der mittleren Faserhöhe gemessen, etwa d£x, wo die Abschrägung stärker wird.

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Wenn auch das Kunststoffmaterial, das für die Unterlage und die damit einstückig verbundenen Fasern verwendet wird, jedes Material sein kann, welches geformt werden kann oder in einer Form aufgenommen wird, so sind doch Polymere, wie Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polypropylen und Polyurethan in Bezug auf Kosten, Aussehen und Textur bevorzugt. Die Unterlage kann homogen sein, jedoeh kann in einigen Anwendungsfällen eine mehrschichtige Unterlage erforderlich sein, z.B. besteht die in Fig. 1 dargestellte Unterlage aus einem Metallgitter 14, welches eingebettet ist, um dem Flor eine permanente Kontur zu geben und einer zweiten Absortionsschicht 16, welche aus einem noch anderen Material bestehen kann.

Weitere Maßangaben, die zur Bestimmung der Eigenschaften eines geformten Flors verwendet werden, ist die volometrische Faserdichte, das ist die Prozentzahl des Faservolumens (a.b.H. wie in Fig. 1 gezeigt), welches tatsächlich von den Fasern, anstatt der Luft, eingenommen wird. Eine größere volumetrische Faserdichte besagt, daß mehr Material an bzw. im Bereich der Lauffläche liegt, wo sie erforderlich ist, um das Aussehen, die Textur und die Vorschleißmerkmale zu verbessern.

- IT -

Die aufrecht stehenden Fasern 12 gemäß Fig. 2a. sind als im wesentlichen rechtwinklig zur unterlage liegend dargestellt« Xn einigen Anwendungsfallen kann es wünschenswert sein_r die lasern in einem Winkel,, z.B.. 45° gegen die Unterlage zu neigen und auch Fasern mit diesen Merkmalen gelten als aufrecht«

Bei der Prüfung, der Merkmale der Erfindung wurde, festgestellt, daß besonders zweckmäßige Materialien für Fußboden— abdeckungen zusatzlich anhand ihrer Faserabmessungen, durch die folgende Gleichung bestimmt werden können

Q 5 ^z. ——— BEB· 5S 25 4

wobei (B) und (H)_r wie oben beschrieben und in inch gemessen sind und (Ll) die Anzahl dar Fasern Je Qmadratinch ist. Im allgemeinen sollen Fuflboclenabilackimgen Florfasern mit einem. Mindea■tfaa&rdur-chcLa^a.-ar· van «öiiigsfesns: Ο,,Οδ mm (2 1/2 ULiIs),, vorzugsweise edln-m EILadeafedircchineasar O_r125 mr& (5 mils) und einen DlclifceheraLch; ψοη IC) — 25- ~A an. der· Eauffiäche haben« !Dies kann auoh tlitr-ch, di® G-leichung· beschrieben werden?

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Dadurch hat ein typisches Beispiel einer geformten Florfußbodenabdeckung gemäß der Erfindung eine Eolyfinylchloridunterlage mit einstückig daran ausgebildeten Fasern, die die folgende Spezifizierung haftenε

Faserdurchmesser (D) Faserhöhe (H)

Faserlängenverhältnia (E/3) Pasern je ineh² (F)

Faserdiclite an der lauffläche Faserdichte^ volometriach

0,20	mm	3 SQO	Co	,008	inch)
4,00	mm	18 f*	(o	,160	inch)
20 s	1	20 φ ch Bi
*rec'
hnu	rtff der Pro

zenfczahl des Faser\Falumens Ca "' "b * h gemäS Fig. 1) "bestimnit, das tatsächlich \ron den Fasern anstelle eier Euft eingenommen wird« For eine gegebene Unterlagedicke ist,.je geringer die volumetrische Fasardiehte ist, timso geringer da3 erfordierliche Polymer ual damit umso geringer die Kosten.

Wie in Fig. 3 dargestellfe,, k&nm&ui. die florfasern. einen kreisförmigen Querschnitt, wL& bei 30 d'argaatrellt, sinen ungleichmäßigen Qaerschnitfejp me hai 32 clarges¹·teilt oäev

wie bsi 34 wnä. 36 iargsäfeusiLfe, iiaban»

Der Bereich für Flor, welcher nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt wird, ist sehr breit, da die einzige Einschränkung die ist, daß Nadeln oder Bohre vorgesehen werden müssen, die den gewünschten Innen- und " Außendurchmesser -aufweisen. Es gibt jedoch eine große Anzahl von Nadeln oder Rohren zur Auswahl aus einem weiten Bereich von Metallen, Glas oder dagl·. Daher ist es möglich, eine Form dadurch zu schaffen, daß Nadeln mit Hohlräumen mit Innendurchmessern von 0,012 - 0,3 ram (l/2 bis 12 mils) und Längen von wenigstens dem fünffachen des Innendurchmessers in einer Matrix oder Form zusammengestellt werden, deren Fläche mit IO bis 25 $ porös ist, in welche ein Eunst stoff material einfließt, derart, daß ein Flor entsprechend der Beschreibung von Tomkins & Moore entfallen kann.

Für andere Anwendungen können Flore mit Eigenschaften sowohl innerhalb als außerhalb des von Tomkins & Moore bestimmten Bereiches gewünscht werden. Dies kann leicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch Auswahl von Nadeln unterschiedlicher Größe bewirkt werden. Wie in Fig. 3 gezeigt, können Formen mit Nadeln unterschiedlicher Innen- und Außendurchmesser, Iiängenverhältnissen, Querschnitten, Abschrägungen und Flächenausbildungen Flore mit skulpturähnlichen Oberflächen erzeugen, die Abmessungen hinzufügen, um ausgewählte und

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interessierende Muster herzustellen. Wo nichtkreisförmige Nadeln verwendet werden, meint die Bezeichnung "Durchmesser" den Durchmesser eines Kreises, der effektiv den gleichen Quersclmittsbereich wie der nicht gleichförmige Querschnitt der Nadel hat.

Durch die genaue Auswahl von Polymeren können geformte Flore für Fahrzeuge mit ausgezeichneten flammenverzögernden und flammenwiderstandsfähigen Eigenschaften hergestellt werden. Das "National Highway Safety Burealis Motor Vehicele Safety Standard" Nr. 320 in der Fassung vom 29. Dezember schreibt vor, daß Gewebe, die nach dem 1. September 1972 im Inneren eingebaut werden, dem "4-inch-per-minuten horizontal Brenntest" entsprechen. Gemäß dem "acting director toms¹ statement", welches mit den Ausführungsbestimmungen veröffentlich wurde, würden strengere Standards verlangt, wenn entsprechende Materialien verfügbar wären. Geformte Flormaterialien sind ausgezeichnete Anwärter, um diese Bestimmungen zu erfüllen, da die Florfasern vergleichsweise geringe Oberflächenbereiche und große'Massen haben, welche schwerer entzündbar sind und Wärme in die Unterlage ableiten. Im Gegensatz dazu enthalten gewobene, gezogene oder ähnliche Materialien Florfasern, die aus einer Anzahl von gesponnenen feinen Fasern hergestellt sind und die eine relativ große freiliegende Fläche und geringe Massen haben, die leichter entzündbar sind· Durch Änderung der

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Querschnitte können unterschiedliche Muster dem Auge angeboten werden. Wo nichtkreisförmige Querschnitte verwendet werden, "bezeichnet das Wort "Durchmesser" den Durchmesser eines Kreises, der effektiv den gleichen Querschnittsbereich hat, wie der nicht kreisförmige Querschnitt.

Bin wesentlicher Faktor für den Erfolg hei der Herstellung von geformten Floren gemäß der Erfindung ist der genaue Aufbau und die Verwendung der richtigen Form. Bisher wurden mit sich ergebendem schlechten Flor Formen verwendet, deren Hohlräume durch Nadeleindrücke, chemische Behandlung oder dergl. ausgebildet waren. Wenn auch eine große Anzahl von Herstellungsverfahren verwendet werden, so ergaben doch die Verfahren der Roberts und Acciavatti Patentanmeldung USSN 215 757, eingereich am Prioritätstag dieser Anmeldung und die verbesserte Nadelform, wie sie von Oonklin in der am Prioritätstag angemeldeten Patentanmeldung USSN 215 beschrieben ist, die besten und wirtschaftlichsten Ergebnisse.

Der Schlüssel zur erfolgreichen Herstellung fön geformtem Flormaterial ist die Verwendung des Verfahrens und der Formen gemäß der Erfindung. Im einzelnen besteht das Verfahren im Aufbau einer Form in der Abmessung und der Größe der abzudeckenden Oberfläche au3 einer Vielzahl von hohlen Nadeln

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oder Rohren. Durch Verwendung von Nadeln mit ausgewählten Innen— und Außendurchmessern, ebenso wie Längen kann der Aufbau einer großen Form mit Ausnehmungen mit dem entsprechenden Durchmesser, Höhe oder Tiefe, und Dichte leicht einreicht werden, ohne die Notwendigkeit schwierige und kostspielige Flächenöffnungstechniken zu verwenden, wie dies bei dem bisherigen Stand der Technik notwendig war oder die Drahtzieh- oder Verbindungseinschränkungen in Kauf zu nehmen, welche gelegentlich bei Verwendung des Roberts-Acciavatti-Verfahrens auftreten. Darüberhinaus kann leicht ein periodisches Muster erreicht werden, welches in vielen Fällen eine bessere Textur und Aussehen schafft, als es durch eine willkürliche Verteilung der Formhohlräume, wie sie bisher erfolgte, möglich ist. Wenn auch eine große Anzahl von Verfahren verwendet werden können, so ergeben doch Nadelformen (von der Abschnitte in Fig. 4 und 5 gezeigt sind) und Konstruktionen mit gleichgerichteten Ausnehmungen, wie sie unter dem Warenzeichen CHS durch die Brunswick Corp. vertrieben werden, hervorragende Ergebnisse.

Der erste Schritt bei dem Verfahren zur Herstellung einer Form ist es, eine große Anzahl von Nadeln 40, z.B. Kanülen aus korrosionsbeständigem Stahl, wie sie für medizinische Spritzen verwendet werden, und die festen Kerne eines Mattrial« z.B. Kuper enthalten, in einer gewünschten Länge etwa gleich

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der der erforderlichen Florhöhe zn. schneiden. Im allgemeinen ist es am leichtesten, alle Nadeln in der gleichen L^nge zu schneiden. Vorzugswelse sollen die Nadeln hohle zylindrische Körper aus korrosionsbeständigem Stahl oder einem anderen Korrosionsbeständigen Material sein. Die Nadeln können entfernbare Kerne enthalten, d.h. die Nadelhohlräume können mit einem Material gefüllt sein, das leicht entfernt oder herausgenommen werden kann, um das Innere der Rohre zur Bildung von Formhohlräumen zu öffnen. Ein Beispiel, welches, wie festgestellt wurde, hervorragende Ergebnisse zeigt, ist die Verwendung von Injektionsnadeln aus korrosionsbeständigem Stahl mit Kupferkernen, die durch einen Elektrolyt, wie Salpetersäure, entfernt werden können. Die entfernbaren Kerne können such aus einem Metall hergestellt sein, das ein Metallelement enthält, das aus der Gruppe I-III des periodischen Systems der Elemente gewählt ist. Die Kerne können auch entweder duch Leiten eines elekträr sehen Stroms von den Kernen durch den Elektrolyt in eine elektrochemische Elektrode durch Auflegen des Kernmaterials auf die Elektrode oder durch Schmelzen des Kernmaterials entfernt werden.

Der zweite Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Form ist es, die Nadeln, ggf. mit den entfernbaren Kernen, in eine Form zu packen, die die gewünschte Kontur und Perimeter

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oder Form hat« Die Kontur soll vorzugsweise mit der Fläche übereinstimmen, auf der der Flor verwendet wird. Wenn Flor für Autoteppiche hergestellt wird, kann die Form den Konturen und Profilen des Bodens eines Automobils entsprechen. Die Form kann auch zylindrisch sein, wenn ein kontinuierliches Formen des Flors in der von üakai beschriebenen Weise gewünscht wird.

Der dritte Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Form ist es, die Nadeln in einer Matrix einzubinden. Dies kann durch Ausfüllen der Zwischenräume zwischen den Nadeln mit Metallpulver und Sintern der ganzen Masse in eine einheitliche, integrale mechanische Struktur sein, von der Abschnitte in Fig. 4 und 5 dargestellt sind, in welcher die Nadeln 40 Hohlräume 42 enthalten, die mit entsprechenden Kernen gefüllt sind. .

Endlich werden, wenn die Nadeln Kerne enthalten, diese Kerne aus den Nadeln 40 entfernt, um die Formhohlräume 42 zu bilden. Wenn die Nadeln aus korrosionsbeständigem Stahl und die Kerne aus Kupfer bestehen, können die Kerne durch Eintauchen der Matrix in Salpetersäure entfernt werden.

Das Ergebnis ist eine Nadelform, die Hohlräume in der speziellen Abmessung enthält, welche für eine spezielle Anwendung

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bemessen sind, wie die Nadelform 50 gemäß Fig. 7. Diese Nadelform hat die Kontur des Frontbodens eines Automobils. Sie ermöglicht das Formen eines Florautomobilteppichs, der "bestimmte Merkmale einschließt, wie z.B. das Warenzeichen 52 des Fahrzeugs, weichesaus Fasern mit unterschiedlichem Querschnitt hergestellt ist, sowie Ausnehmungen 54 für die Pedale. Mit Ausnahme des Entfernens von Graten und Lappen ist keine weitere Arbeit an einem Bodenteppich, der mit dieser Form hergestellt ist, erforderlich, um ihn für das Auslegen vorzubereiten.

Ein anderes Verfahren zum Zusammenstellen einer Form, die durch Verbinden eine'r Vielzahl von länglichen !lementen in einer Matrix (in diesem Falle Rohre) hergestellt ist, ist durch die folgenden US-Patente von Roberts et al bekanntgeworden, welche Konstruktionen beschreibt, die gleichgerichtete Öffnungen aufweisen, wie sie durch die Brunswickm Corp. aus Skokie/Ill. unter dem Warenzeichen CHS vertrieben werden,

US-PS 3 462 703 vom 9. Dezemb.er 1969 US-PS 3 506 885 vom 14. April 1971.

Die Bsraiclie von Abmessungen, die mit Formmatrlces gemäß diesem Verfahren erreicht werden können, sind sehr breit. Z.B. könnaa Konstruktionen mit gleichgariuhtetaa Ausnehmungen j

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die aus Stangen und Rohren hergestellt sind, mit folgenden Abmessungen gefertigt Werdens

Innendurchmesser der Matrixhohlräume 0,012 - 1,200 ram

(1/2 - 50 mils)

Tiefe des Matrixhohlraumes 0,12 - 12,00 mm

(5-50 mils)

Oberflächenporosität 1 - 90 $>

Anzahl der Hohlräume je hT 1-1 000 000

Einige Beispiele von .Formraab rioes und den sich daraus ergebenden Produkten üiiid im folgenden angeführt:

Beispiel I

lOrmmerkmale

Außendurchmesser der ganzen Form 44 mm (1,75 inch)

Innendurchmesser (D) das Form—

hohlraumes 0,23 mm (0,009 inch)

Tiefe (H) des Fonnhohlrauiues 2,50 mm (0,100 inch)

Oberflächenporosität 50 $

Anzahl der Hohlräume (N) 14 500 Merkmale des geformten Produkts

Paserdurchmesser (D) 0,23 mm (0,009 inch)

I¹ as erhöhe (H) - 2,50 mm (0,100 inch)

FaaarliUigenverhältnia (H/D) 11 i 1

Anzahl Ί-iV Paoei-n je i/ioh" (H) 7 700

2 o a η 3'i / α β h ß

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Material des geformten Flors Formlö semi ti; el

Silikorikauts chuk
Seifenlösung

Beispiel II Formmerkmale

Außendur chme s s er der ganzen Form. Innendurchmesser (D) des Formhohlraumes

Tiefe (H) des Formhohlraumes OTaerflächenporosität Anzahl der Hohlräume (N)

15,9 mm (0,625 inch)

0,12 mm (0,005 inch) 2,30 mm (0,090 inch) 50 fo
5 500

Eigenschaften des geformten Florerzeugnisses

Faserdurchmesser (D) Faserhöhe (H)

Faserlängenverhältnis (H/D) Anzahl der Fasern je inch (N) Material des geformten Flors Formlösemittel

0,12 mm (0,005 inch) 2,30 mm (0,090 inch)

18 ! 1

19 600

Silikonkaut s chuk
Seifenlösung

In diesen "beiden Fällen sind die Fasern im wesentlichen säulenförmig mit im wesentlichen gleichförmigem Querschnitt üfcer ihre länge. Daher ist die Faserdichte an der Lauffläche und die volumetrische Faserdiclie etwa die gleiche und "bei diesen Beispielen etwa.50 ^.

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Außer .Automobilteppichen haben geformte Flore gemäß der Erfindung eine große Anzahl von Anwendungsgebieten, wies

!Teppiche und Matten für andere Anwendungszwöbke, !Deppichfliesen,

WandAbdeckungen,.

Möbeloberflächen,

Verschleißpolster,

Handgriffe,

Polsterwaren,

Bürsten,

Gemälde- und Farbunterlagen,

akustische Absorber,
> Filter.

Die Formen gemäß der. Erfindung können zur Herstellung einer großen Vielzahl von Erzeugnissen außer Teppichen oder Bodenabdeckungen verwendet werden. Wie in Fig. 2 b dargestellt, kann eine einheitliche Auebildung mit Fasern erzeugt werden, die in einem Winkel zur Unterlagefläche liegen. Ein solches Erzeugnis verhindert die Anisotropität in der Oberflächenreibung, und zeigt eine niedere Reibung in Richtung der Faserlage und eine hohe Reibung in umgekehrter Richtung, wie es bei der Anwendung von Kupplungsplatten erforderlieh sein kann.

3?lormaterial kann auch erzeugt werden mit Pasern, die gleichförmige geometrische Querschnitte haben. Repräsentative Formen sind Hechtecke, Kreuze, T oder trilobale Figuren, die anisotrope Beibungs eigenschaften und ungewöhnliche lichtreflektioBseigenschaf ten haben. Nadelformen und das Verfahren zum Herstellen der Nadelformen für die Verwendung bei der Herstellung von anderen Produkten können auch gemäß der Erfindung ausgeführt werden.

Diese und andere Anwendungen können die Verwendung von Ausführungsformen gemäß dem hier beschriebenen Konzept notwendig machen, ohne daß dadurch der Schutzbereich der Erfindung verlassen wird.

2 0 9 fi8 3 / rRL

Claims (27)

Patentansprüche

1. Geformter 71or, gekennzeichnet durch eine Kunststoff unterlage mit einstückig darauf angeformten auf rechten Pasern, welche haben«

0,012 - 0,3 mm (l/2 "bis 12 mils) Durchmesser an der Basis, 5 « 1 oder mehr Längenverhältnis, 10 "bis 25 i> Dichte an der lauffläche.

2. Flor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pasern

0,06 - 0,3 mm (2 l/2 feis 12 mils) Durchmesser an der Basis und

10 TDis 20 i> Dichte an der lauffläche haben.

3. Plor nach Anspruch 2» dadurch gekennzeichnet, daß die Pasern

0,12 - 0,3 mm (5 his 12 mils) Durchmesser haben.

4. Plor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Faserdurchmesser in inch (D), der Paserhöhe in inch (H) und der Anzahl der Pasern je inch (N) bestimmt ist durch

0,5 α- ™ DHH ^ 2'i.

I 2 0 9 B 3 3 / 0 fU B

5. !lor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen Faserdurchmesser, Höhe, Anzahl bestimmt ist durch

0,5 ^s. — DHN ^- 20

6. Flor nach Ansprach 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern irreguläre Qaerschnittsperimeter haben«

T* Flor ca eh Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern einen Querschnitt in Form eines Polygons haben.

8. Flor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern eine volumetrische Dichte ζ Väschen 10 und 25 haben.

9· Flor, gekennzeichnet durch eine Kunst stoff unterlage mit einstückig daran angeformten aufrechten Fasern, welche 0,012 - 0,3 mm (l/2 bis 12 mils) Durchmesser an ihren Basen,

5 t 1 oder mehr Xängenverhältnis und 10 - 80 # Dichte an der lauffläche haben.

10. Verfahren zum Herstellen einer Form mit Hohlräumen mit dem Schritt des Verbindens einer Vielzahl von langgestreckten Elementen einer Matrix, gekennzeichnet- durch

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Zusammenpacken von Nadeln in einer Form, die die gewünschte Gestalt hat.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln Hohlräume nahen, die O„012 - 0,3 mm

(l/2 Ms 12 mils) Durchmesser haben,

12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln Hohlräume haben, die ein Längenverhältnis von 5 ί 1 oder mehr haben.

13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt der Formfläche eine Porosität von 10 bis 80 fo aufweist.

14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln Hohlräume mit 0,012 - 0,3 mm (l/2 bis 12 mils) Durchmesser und 5 ' 1 oder mehr Längenverhältnis haben.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt der Formflache 10 bis 80 $ porös ist.

16. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelhohlräunie auflösbare Kerne aufweisen.

2 η 9 s η 3 / η ρ u o

17. Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch den Schritt, daß die Nadelkerne aufgelöst werden.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kerne aus einem Metall bestehen, das ein metallisches Element der Gruppe I - III des periodischen Systems der Elemente enthält und die Kerne durch Eintauchen der Rohre in einen Elektrolyt aufgelöst werden.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrkerne durch leiten eines elektrischen Stromes von den Kernen durch den-Elektrolyt in eine elektrochemische Elektrode aufgelöst werden.

20. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln in eine ein.Ganzes "bildende Konstruktion eingebettet werden.

21. Verfahren zum Herstellen von Flor durch Einfließen von Kunststoffmaterial in die Formhohlräume und Abziehen des Flors, gekennzeichnet durch die Verwendung einer form, welche durch Verbinden einer Vielzahl von langgestreckten Elementen in einer Matrix hergestellt ist.

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22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Form Hohlräume aufweist, die 0,012 - 1,2 mm (l/2 "bis 50 mils) Durchmesser haben.

23. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Form Hohlräume aufweist, die ein Längenverhältnis von 5 ί 1 oder mehr haben.

24. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Formoberfläche 10 bis'90 # porös ist.

25· Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Form Hohlräume aufweist, die 0,012 -1,2 mm-(l/2 bis 50 mils) IHirchmesser und ein Längenverhältnis von 5*1 oder mehr haben.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt der Formoberfläche 1 - 90 fo porös ist.

27. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckten in einer Matrix eingefügten Elemente durch Einpacken von einen lösbaren Kern enthaltenden Rohren in eine Form mit den gewünschten Konturen und Perimeter, Einschließen der Rohre in eine ein Ganzes bildende Konstruktion und Auflösen der Rohrkerne, hergestellt wird.