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Verfahren und Einrichtung zur Herstellung eines Verbundstoffes Die
Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen ur Herstellung eines Verbundstoff
es mit wenigstens zwei Lagen aus einem hydrophilen und hygroskopischen Faserstcff
und mindestens einer sich hydrophob verhaltender. Lage.
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Das Verfahren besteht erfindungsgemäß darin, laß Einzel-und/oder gebüschelte
Fasern aus wenigstens seiner Faserstofflage herausgezogen und mindestens in eine
weitere Faserstofflage eingeführt, insbesondere in sie eingebettet werden. Das Verfahren
wird zwecl.zäßig mit der Maßgabe durchgeführt, daß die Fasern darch eine zwischen
dem Faserstoff liegende Schichtlage us dem hydrophoben Stoff völlig durch- und auf
wenigstens einem Teil ihrer Länge in die andere Faserstofflage eingeführt werden.
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Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn die Fasern einer
Faserstofflage vor dem Herausziehen von Einzelfasern oder Faserbüschsln zu einem
Vlies vereinigt werden.
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Wenn von hydrophilen unJ hygroskopischen, also feuchtigkeitsanziehenden
und -sufnehmenden Faserstoffen gesprochen worden ist, dann werden unter diesen entsprechend
der Tatsache, daß hauptsächlich Wolle die in Betracht kommenden Eigenschaften in
besonders hohem Ausmaß aufweist, im weiteren Sinne die Haare von Schafen, Ziegen,
Kamelen, Kaninchen usw. deshalb verstanden, weil sie sich wegen ihrer Länge, Kräuselung,
Feinheit, Dehnbarkeit, Warmhaltungsvermögens, Feuchtigkeitsaufnahme- und -abgabe-
sowie Wärme-und Feuchtigkeitsleitvermögensnicht nur zur Bekleidung des
menschlichen
Körpers, sondern auch dazu eignen, an ihm in der liegenden und sitzenden Ruhelage
zur Anlage gebracht zu werden. Im engeren Sinne, der hier ebenfalls in den Kreis
der Betrachtungen gezogen ist, wird unter Wolle schlechthin das Haar des Schafes
oder allenfalls des Lammes verstanden, wobei Echtheit und Reinheit als gewährleistet
betrachtet werden, wenn es sich um Schafschurwolle handelt, die als Lageschicht
das bereits erwähnte Vlies bildet. In diesem Rahmen ist bemerkenswert, daß die Schafschurwolle
in der Lage ist, 17 - 18 v. Hundert ihres Trockengewichtes an Feuchtigkeit aufzunehmen,
während die Zahlen II - 12 bei Zellwolle, 8 bei Baumwolle und kleiner als 1 bei
synthetischen Fasern an die Stelle des genannten Gewichtsverhältnisses mit entsprechenden
Rückwirkungen treten, wenn aus derartigen synthetischen Fasern Füll- und Bettwaren
sowie Bezugstoffe gefertigt sind.
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Als hydrophobe Stoffe kommenlauptsächlich wegen ihrer elastischen
Eigenschaften und ihres geringen Gewichtes Schaumstoffschichten in Betracht, wobei
insbesondere mindestens teilweise offenzellige Polyurethanweichschäume die Eigenschaften
entwickeln, auf die es erfindungsgemäß ankommt. Liegt bei einem erfindungsgemäß
ausgebildeten Verbundstoff je eine derartige Schaumstoffschichtenlage zwischen zwei
Faserstofflagen, so führt das vorgeschlagene Verfahren dazu, daß aus den angrenzenden
Faserstoffschichtlagen herausgezogene Fasern oder Faserbüschel den Schaumstoff aus
seiner gesamten Stärke durchsetzen und ihn auf diese Weise im Verhältnis zu den
Faserstofflagen festlegen. Diese Festlegung kann aber noch dadurch begünstigt werden,
daß zu den Faserverbindungsbrücken zusätzliche Verbindungen, etwa in Form von Näh-,
Kleb- undloder Schweißnähten undloder über gegenseitige Berührungsflächen der Lage
schichten verteilte Haftzonen verwirklicht werden, wobei insoweit auf das Vorpatent
1 913 209
zu verweisen ist, das sich auf eine Hochfrequenzschweiß
ein- oder -auflage zur Herstellung eines Verbundstoff es aus hochfrequenzverschweißbaren
Einzelschichten mit einem blattartig dünnen Träger für ein aus Kunststoff bestehendes
Schweißhilfsmittel, insbesondere aus einem Polyamid bezieht, das in Form diskreter
und ihrer Lage nach geordnet auftretender Partikel auf einem Träger angeordnet ist,
wobei es als kennzeichnend angesehen wird, daß der Träger aus Schaumstoff besteht.
Das Verfahren ist im Rahmen vorliegender Erfindung mit der Erweiterung anwendbar,
daß auch eine der Faserstofflagen, die an einer aus Schaumstoff bestehende Schichtenlage
angre-nzen, als Träger der Partikel benutzt werden kann, wenn nicht beide aus Faserstoffen
bestehende Schichtenlagen zum Tragen der Partikel herangezogen werden, soweit hierzu
nicht beide Begrenzungsflächen je einer Scliaumstoffschichtenlage herangezogen werden.
Auf diese Weise entstehen also Haftzonen aus im Hochfrequenzfeld niedergeschmolanen,
ursprünglich festen, pulverförmigen Partikeln, so daß die Haftzonen an der Flexibilität
des Verbundstoffes nichts ändern, wenn man die Abstände zwischen den einzelnen Partikeln
entsprechend groß bemisst, womit der weitere Vorteil entsteht, daß derartige Haftzonen
die Durchlässigkeit des Verbundstoffes für Wärme, Gase, insbesondere Luft, Dampf,
Feuchtigkeit und selbst Flüssigkeiten dann nicht beeinträchtigen, wenn die Verbindungsfestigkeit
zwischen den einzelnen Lageschichten jeweils den Wert erreicht, der entsprechend
der tatsächlichen Verwendung des Verbundstoffes erforderlich ist, um den im Einzelfalle
auftretenden Beanspruchungen zu genügen. Die durch die Maßnahmen des Vorpatentes
1 913 209 erreichbare Festigkeit führt in der Vereinigung mit der Trägerwirkung
der die Partikel aufnehmenden Lageschicht oder Lageschichten deshalb zu einer überraschenden
Ver- und Aussteifung des Verbundstoff es, weil eine aus dem Flugzeugleichtbau bekannte
Sandwichwirkung dahin auftritt, daß sich infolge der beiderseitigen Abkleidung der
aus hydrophoben Stoffen bestehenden Mittelschicht durch die beiden Außenlageschichten
und infolge der
vorhandenen Schweißhaftzonen die Scheerkräfte nicht
mehr auswirken können, die sich ohne die erfindungsgemäß getroffene Konstruktion
des Verbundstoffes bei Formänderung desselben frei auswirken und zu einer Relativverschiebung
zwischen den Schichten führen würden. Durch die infolge der Haftzone eintretende
Verriegelung der gegenseitigen Lageverschiebungsmöglichkeiten entsteht der weitere
Vorteil, mit einer zunächst unvorhersehbar geringen Stärke der einzelnen Lageschichten
auskommen zu können, ohne daß die Schichten ihren gegenseitigen Zusammenhang verlieren,
wobei es weiterhin überraschend ist, daß die noch zu schildernde Funktionsverschmelzung
der Einzelschichten in vollem Ausmaß auch dann erhalten bleibt, wenn beispielsweise
das Gewicht der aus Schafschurwolle bestehenden Außenlage je Quadratmeter auf einen
Wert von 200 - 250 g/m2 bei einem handelsüblichen Feuchtigkeitsgehalt der Wolle
von 18 % reduziert wird, so daß das Quadratmetergewicht des gesamten Verbundstoff
es nur den Wert von etwa 300 g/m2 erreicht.
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Der dargestellte Zusammenhang führt zu dem weiteren Vorteil, daß Verbundstoffe
mit einer ungeraden Zahl von Einzellageschichten jeweils mit den äußeren Begrenzungsflächen
von Faserstoffschichtlagen abschließen können, wenn die Gesamtanordnung so getroffen
ist, daß stets eine Lageschicht aus hydrophoben Stoffen zwischen zwei Faserstoffschichtlagen
auftritt. Die angegebenen Möglichkeiten schließen jedoch nicht aus, einen derartigen,
erfindungsgemäß ausgebildeten Verbundstoff durch weitere Stoffe oder Beschichtungen
abzuschließen, insbesondere dann, wenn die Art der Beanspruchung es mit sich bringt,
daß an den äußeren Begrenzungsflächen der Faserstoffaußenlagen Kräfte auftreten,
die Einzelfasern aus dem Verband herauszulösen im Stande sind.
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Weitere Stofflagen dieser Art werden allgemein als Bezugsstoff e bezeichnet.
Soweit es sich um Schichten handelt, kommen Sprühbehandlungen mit faserbindenden
Miteln in Betracht, wie sie unter der Fachbezeichnung der Faserbindemittel bekannt
sind. Als Faserbindemittel kommen alle Stoffe in Betracht, die als Kleber Verwendung
zu finden vermögen, wobei Dispersionen aus Stoffen im Vordergrund
stehen,
die als Kaltleimer vielfach bekannt sind.
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In einem erfindungsgemäß ausgebildeten Verbundstoff treten folgende
Wirkungen und Wechselwirkungen auf.
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Findet der erfindungsgemäß vorgeschlagene Verbundstoff beipielsweise
Verwendung als an dem Körper eines Schlafenden anliegender Stoff, so ist die hautnächste
Lagenschicht diejenige, die hydrophil und hygroskopisch ist und beispielsweise aus
dem erwähnten Schafschurwollvlies besteht.
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Das bedeutet, daß beispielsweise im Winter und in den Übergangszeiten
die wärmehaltende Wirkung der Wolle in vollem Ausmaß zur Wirkung kommt. Trotzdem
die Schicht aus de.l vorerwähnten Gründen eine äußerst geringe Stärke erhalten kann,
so daß das Quadratmetergewicht bei etwa 2 125 g/m2 liegen kann, tritt in Verbindung
mit der hydrophoben, nach den vorherigen Vorschlägen beispielsweise aus einem mindestens
teilweise offenzelligen Polyurethanwei chs chaum/ bee1nstnensd1ne eine f5/ Körpers
in den Verbund stoff ein, insbesondere dann, wenn auf die erste Dreilagenschicht
eine weitere Dreilagenschicht folgt. Damit ist ein anfänglicher Wärmestau verbunden,
der dem Schläger das Gefühl vermittelt, er liege auf einem vorgewärmten Polster.
Dieser Wärmestau bleibt aber nicht bestehen, die Faserverbindungsbrücken wirken
sich in einer Ableitung der Wärme dahin aus, daß diese über die leitenden Faserbrücken
in die nächste Faserstoffschicht gelangt, weil die Faserbrücken die hydrophobe Lageschicht
voll durchsetzen, so daß allenfalls eine geringe Ableitung der Wärme an der Oberfläche
der die hydrophobe Schicht durchsetzenden Fasern eintritt. Demgemäß nimmt nach einer
kurzen, das Einschlafen begünstigenden Zeitspanne die Anstauung der Wärme ab, der
Körper wird vielmehr gleichmäßig temperiert, ohne daß eine lästige Aufheizung des
Körpers zu entstehen vermag; sie entsteht schon deshalb nicht, weil die körperabgewandte
Faserstoffschicht dadurch, daß derartige Verbundstofflagen während des Tages üblicherweise
gelüftet, aber mindestens gewendet werden, im Zeitpunkt der ersten Benutzung verhältnismäßig
kühl ist, so daß die hautabgewandte Faserstoffschicht
ein erhöhtes
Wärmeaufnahmevermögen mit einem Temperatursprung gegenüber der körperzugewandten
Faserstoffschicht mit der Wirkung besitzt, daß. ein entsprechend hohes Wärmeableitvermögen
herrscht. Erst anschließend stellt sich ein Gleichgewichtszustand zwischen der Wärmeeraugung
durch den Körper und die Wärmeableitung her, der zu der erwähnten gleichmäßigen
Temperierung während des Schlafes führt.
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Von derselben Wichtigkeit sind die Feuchtigkeitsverhältnisse.
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Die winterlichen und Übergangszeiten ändern nichts daran, daß bei
Beginnhes Schlafes der durch Aufnahme von Speisen und/oder Getränken, auch durch
Körperbewegungen wie Tanzen, Freiübungen usw. erhitzte Körper stärker transpiriert
als im Schlafe selbst, so daß es bei der ersten Berührung des Körpers mit dem erwähnten
Verbundstoff erforderlich ist, die dadurch vorhandene Feuchtigkeit aufzunehmen und
abzuleiten. Beide Eigenschaften sind der dem Körper zugewandten Faserstoffschicht
zu eigen, so daß das bereits erwähnte Schlafgefühl verstärkt auftritt. Die Faserverbindungsbrücken
leiten die aufgenommene Feuchtigkeit unmittelbar in die körperabgewandte Faserstoffschicht
ab, da diese aus den vorerwähnten Gründen trocken ist und daher auch für Feuchtigkeit
ein erhebliches Speichervermögen aufweist. Wegen des hydrophoben Charakters der
Zwischenschicht zwischen den beiden Faserstoffschichten ändert sich an diesen Verhältnissen
nichts durch diese Zwischenschicht. Das Speichervermögen der körperabgewandten Faserstoffschicht
ist durch deren Volumen bestimmbar und bei Verwirklichung der angegebenen Gewichtsverhältnisse
so einzustellen, daß die Feuchtigkeitsausscheidung des Körpers, die während der
Nacht ohnehin geringer ist als am Tage, vollständig zur Aufnahme gelangen kann.
Da davon ausgegangen werden kann, daß der Verbundstoff am nächsten Tage wieder gelüftet,
mindestens aber gewendet wird, liegen die für die erste Nacht geschilderten Verhältnisse
auch in der Folgezeit vor.
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In der sommerlichen Jahreszeit treten andere, aber ebenso vorteilhafte
Wirkungen des neuen Verbundstoff es auf.
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Auch im Sommer ist davon auszugehen, daß die Temperatur der körperzugewandten
Faserstoffschicht infolge der durchweg kühl gehaltenen Schlafräume dahin bestimmt
ist, daß sich die Kühle der erwähnten Schicht auf den Körper des Schlafenden auszuwirken
vermag. Da gleichzeitig die Wirkung der Wärmeableitung in die zunächst kühl bleibende,
körperabgewandte Faserstoffschicht eintritt, wird von der Speicherwirkung der zuletzt
erwähnten Schicht dahin Gebrauch gemacht, daß die während der Nacht entwickelte
Körperwärme wieder im wesentlichen zur Ableitung gelangt, da die Faserstoffbrücken
vorhanden sind.
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Das Gleiche gilt sinnentsprechend für die Feuchtigkeitsverhältnisse.
Die körperzugewandte Faserstoff schicht ist trocken und daher auch für eine erhöhte
Transpiration aufnahmefähig, von der in der wärmeren Jahreszeit ausgegangen werden
muss. Die Feuchtigkeit gelangt also in der gleichen Weise zur Ableitung in die körperabgewandte
Faserstoffschicht, wie es oben für die Wärmeableitung bereits geschildert worden
ist. Störungen durch die mittlere Lageschicht im Bezug auf den Feuchtigkeitsaustausch
liegen infolge deren hydrophoben Verhaltens auch im Sommer nicht vor, aber sie vermeidet-
durch-ihre Anv ordnung einen unerwünschten Wärme- und F'euchtigkeitsaustausch, indem
sie die aktive, körpernahe Faserstoffschicht so gegenüber der nächsten Faserstoffschicht
abtrennt und so isoliert, so daß dadurch nicht während des Tages der während der
Nacht erstrebte Gleichgewichtszustand nach Wärme und Feuchtigkeit eintritt, demzufolge
also auch bei aufgeschlagenem Bett die körperabgewandte Faserstoffschicht kühler
und trockener bleibt als die der Luftbewegung stärker ausgesetzte körperzugewandte
Faserstoffschicht, diedadurch die Neigung besitzt, wärmer und feuchter zu werden
als die andere Faserstoffschicht.
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Unberührt von diesen Eigenschaften tritt das Formänderungsvermögen
der Mittelschicht auf, der mit einem Gewichtsanteil von etwa 50 g/m2 bei Verwendung
von Schaumstoffen genügenc in Volumen und ein Formänderungswiderstand erteilt
werden
können, so daß es ermöglicht wird, die beiden Faserstoffschichten auf einen Gewichtsanteil
von je 2 125 g/m2 zu bringen, womit das Gewicht eines Dreilagenverbundstoff es den
eingangs angegebenen Wert von etwa 300 g/m2 erreicht.
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Für den neuen Verbundstoff ergeben sich eine große Anzahl von Verwendungsmöglichkeiten,
unter denen die Wohn-, Bekleidungs- und Kraftfahrzeugtechnik hervorgehoben werden
soll. Verwendet man den Verbundstoff als Überzug für Sitz- und Liegemöbel, weiter
von Matratzen, wenigstens an der Oberseite derselben, als von der Matratze getrennte
Auflage, als Abkleidungen von Kissen, vorzugsweise Kopf-und Sofakissen sowie von
Polsterstücken, womit die Möglichkeit entsteht, deren Füllungsgrad zu reduzieren,
so gelangen die dem neuen Verbundstoff zugeschriebenen Eigenschaften mehr oder weniger
zur Verwirklichung. Das gilt entsprechend für die Innenausstattung von Kraftfahrzeugen,
insbesondere für Kraftfahrzeugsitze und -liegesitze. Im Rahmen der Bekleidungstechnik
bietet sich die Verwendung für extreme Belastungsfälle nach beiden Richtungen hin
an, so daß an militärische Einsätze, Ausübung des hochalpinen Sportes, Gletscherwanderungen,
Daueraufenthalte in der Arktis einerseits, in tropischen, subtropischen und Urwaldbereichen
andererseits nur beispielsweise zu erinnern ist.
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Es dient der Vervollständigung des Vorgebrachten, daß es im Wesen
des neuen Verbundstoff es liegt, daß die äußeren Begrenzungsflächen den Verbundstoff
außen abkleidender Faserstoffschichtlagen unmittelbar an die Atmosphäre angrenzen
können, da selbst Schafschurwollvliesa?aufgrund des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Aufbaues des Verbundstoffes stets die Festigkeit erteilt werden kann, die in den
meisten Beanspruchungsfällen genügt. Das bedeutet beispielsweise für den bereits
erwähnten Fall einer Matratzenauflage, daß diese keinen Uberzug aufzuweisen braucht;
liegt ein Bettuch zwischen dem Schläfer und der körperzugewandten Faserstoffschicht,
so reicht das zur Vermeidung von Hautreizungen durch unmittelbare Berührung von
Wollfasern aus,
die in Abhängigkeit von individuellen Anlagen auch
verwirklichbar wäre. Jedoch schließt die insoweit grundsätzlich vorhandene Möglichkeit
des Fortfalles eines Überzuges oder zusätzlicher Bezugstoffe in keiner Weise aus,
diese gegebenenfalls zur Anwendung bringen zu können.
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Insoweit ist es erwähnenswert, für die oben aufgeführten extremen
Beanspruchungsfälle auch Hochglanzfolien zur Abdeckung des Verbundstoffes in den
Fällen heranziehen zu können, in denen es auf die mehr oder weniger vollständige
Reflexion einfallender Wärmestrahlung wie bei Aufenthalten außerhalb der irdischen
Atmosphäre oder weitestgehende Isolierung gegen Witterungseinflüsse ankommt.
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Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß es mit Hilfe eines erfindungsgemäß
ausgebildeten Verbundstoffes gelingt, an Bandscheibenschäden Erkrankten die Vorteile
einer Unterlage mit gerade noch zu ertragendem hohem Formänderungswiderstandsvermögen
einerseits, andererseits die Vorteile einer hautnah anzuordnenden, weichen und elastisch
nachgiebigen Polsterschicht zu verschaffen, wobei es von Bedeutung ist, daß man
es durch Bemessung der Stärken der einzelnen Lageschichten und/oder der Zahl der
Dreilagenschichten in der Hand hat, das elastische Verhalten des Polsters auf das
Formänderungswiderstandsvermögen der Unterlage individuell abzustimmen.
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Eine zur Durchführung des Verfahrens bestimmte Einrichtung kennzeichnet
sich dadurch, daß beidseitig einer zur Herstellung des Verbundstoffes dienenden
Mehrschichtenlage in Richtung senkrecht zu deren Begrenzungsebenen und auf letztere
hin sowie von ihnen weg bewegliche Fasermitnehmernadeln und Antriebsgetriebe für
diese angeordnet sind.
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Ist der Nadelhub der Größe nach veränderlich einstellbar, so ergibt
sich die Möglichkeit, in Anpassung an die Anzahl der zu einem Verbundstoff zu vereinigenden
Schichtenlagen sowie der Anzahl der aus hydrophoben Stoffen bestehenden, völlig
mit Fasern zu durchsetzenden Schichtenlagen die jeweils erforderliche Ausbildung
des Verbundstoffes zu verwirklichen.
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Die Zeichnung gibt in schematischer Darstellung beispielsweise in
Betracht kommende Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung wieder.
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Fig. 1 läßt die erfindungsgemäß getroffene Ausbildung des Verbundstoffes
selbst erkennen, Fig. 2 veranschaulicht eine zur Herstellung des Verbundstoffes
nach Fig. 1 geeignete Einrichtung.
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Figur 1 der Zeichnung läßt in fünf in der Längsrichtung nebeneinander
auftretenden Abschnitten die in Betracht kommenden Einzelheiten dahin erkennen,
daß ein erfindunsgemäß ausgebildeter Verbundstoff 1, in der Richtung von oben nach
unten gesehen, drei Lagescnichten 11, 12 und 13 aufweist, wobei die Lageschichten
11 und 13 aus einem Faserstoff, beispielsweise aus einem Schafschurwollvlies bestehen.
Beide Lagenschichten grenzen an die mittlere Lageschicht 12 an, die im Falle des
Ausführungsbeispieles offene Zellen 121 an der Grenzfläche 122 zwischen den Lageschichten
11 und 12 sowie 123 an der Grenzfläche 124 zwischen den Lageschichten 12 und 13
aufweist. Vorhanden sind weiter in der Schaumstoffschicht 12 völlig geschlossene
Zellen 125. Faserverbindungsbrücken 14 sind mittels der in Figur 2 erkennbaren Nadelungsmaschine
erzeugt worden.
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Dadurch, daß deren Nadeln in der Richtung von unten nach oben mit
widerhakenförmigen Spitzen in die Lageschicht 11 eingestochen und dann in umgekenrter
Richtung herausgezogen worden waren, sind aus der genannten Faserstoffschicht 11
Einzelfasern und/oder Faserbündel 14 herausgerissen und in die Schaumstoffschicht
12 hineingezogen worden, so daß sie in dieser Schicht 12 eingebettet sind.
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In entsprechender Weise sind die Faserverbindungsbrücken 15 durch
Nadeln mit umgekehrter Bewegungsrichtung entstanden.
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Da die Faserverbindungabrücken 14 jeweils den Abstand 16 von der Begrenzungsfläche
124 und die Faserverbindungsbrücken 15 jeweils den Abstand 17 von der Begrenzungsfläche
12C aufweisen, üben die Faserbrücken innerhalb des Verbundstoffabschnittes 1 nur
ihre verbindende, keine weiteren Funktionen aus, so daß zu deren Verwirklichung
die im Verbundstoffabschnitt
2 veranschaulichten Faserverbindungsbrücken
21, 22 verwirklicht werden müssen. Es bedarf hierzu lediglich einer Vergrößerung
des- Nadelbubes in der Nadelmaschine, ohne daß weitere Verfahrensmaßnahmen durchzuführen
sind.
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Man erkennt, daß im Gegensatz zum Abschnitt 1 im Abschnitt 2 des Verbundstoffes
die Faserverbindungsbrücken 21, 22 eine Länge aufweisen, bei der sie nicht nur die
Schaumstoffschicht 12 durchdringen, sondern, soweit sie aus der körperzugewandten
Faserstoffschicht 11 herausgezogen worden sind, in der Faserstoffschicht 13 liegen
und, soweit sie aus der Faserstoffschicht 13 in der Richtung von unten nach oben
herausgezogen wurden, in die Faserstoffschicht 11 eingebettet sind. Im Abschnitt
1 üben daher die Faserverbindungsbrücken nicht nur die zur Verbindungsfestigkeit
der Lageschichten führende Funktion aus, sondern sie leiten auch Wärme und Feuchtigkeit
aus der einen Faserstoffschicht in die andere hinein, wobei die bereits erwähnten,
fortschrittlichenWirkungen entstehen.
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Die Faserverbindungsbrücken 31, 32 im Abschnitt 3 des Verbundstoffes
haben eine noch größere Länge, so daß sie die Faserstoffschichtlagen 11 und 13 nahezu
auf deren gesamter Stärke durchdringen.
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Im Abschnitt 4 schneiden die Faserverbindungsbrücken mit den äußeren
Begrenzungsflächen 43, 44 des Verbundstoffes im Bereiche 4 bündig ab. Das ist entweder
durch entsprechenden Hub der Nadeln in der Nadelmaschine zu verwirklichen oder dadurch,
daß der Verbundstoff 4 geschoren wird, soweit nicht andere Maßnahmen zur Beseitigung
der Faserüberstände über die Begrenzungsflächen 43, 44 hinaus verwirklicht werden.
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Im Abschnitt 5 des Verbundstoff es schließlich treten Faserverbindungsbrücken
nach den Abschnitten 1 bis 4 in geregelter oder ungeregelter Mischung dadurch auf,
daß die Hub einstellung der Nadelmaschine periodisch oder aperiodisch geändert wurde
oder die Nadelmaschine mit einer Steuerung ausgerüstet ist, die den Hub vorprogrammiert
ändert.
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Abschnitt 1 ist deshalb veranschaulicht worden, um zu zeigen, daß
bei nicht ausreichender Verbindungsfestigkeit der Lage schichten untereinander zu
Maßnahmen gegriffen werden kann, deren Verwirklichung zu einer erhöhten Zahl verbindender
Faserbrücken gemäß Abschnitt 1 führt.
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In Figur 1 nicht veranschaulicht sind die Enden einer Verbundstoffbahn
an deren Stirnflächen schließende Nähte, beispielsweise durch Hochfrequenzverschwißung
erzeugte Schweißnähte. Nicht veranschaulicht sind auch innerhalb der Grenzflächen
122 und 124 einer Verbundstoffbahn verwirklichte Haftzonen, die auch in Form eines
Musters, wie es beispielsweise bei Steppdecken als diagonal gekreuzte und reihenweise
aufeinanderfolgende Rhomben bekannt ist, auftreten können. Eine Maschine, die zur
Schweißpartikelanordnung unter Musterbildung führt, ist z.B. im Patent 1 913 209
gezeigt und beschriben, so daß es sich insoweit um bekannte Maßnahmen handelt.
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Wenn im Vorhergehenden erklärt wurde, die Erfindung führe zu der Möglichkeit,
nach vorliegender Erfindung ausgeführten Verbundstoff mit den äußeren Begrenzungsflächen
der Faserstoffschichtlagen abschließen und über diese Flächen an die Atmosphäre
angrenzen zu lassen, so dient das, wie dargelegt, der Erfüllung der Aufgabe, hygroskopische
und hydrophile Faserstoffschichten so nahe wie möglich an den menschlichen Körper
heranbringen zu können, wobei insoweit optimale Verhältnisse durch gänzlichen Fortfall
weiterer Bekleidung oder etwa eines Bettuches zu schaffen wären, wenn die hierzu
erforderlichen individuellen Voraussetzungen vorliegen. Wenn letztere aber so liegen,
daß beispielsweise die Benutzung der gleichen Matratze oder einer Auflage für diese
durch eine der Zusammensetzung nach auch noch wechselnde Personenmehrheit (Hotels,
Pensionen usw.) das aufgrund hygienischer Überlegungen nicht zulässt, dann schließen
dies, wie bereits oben in einem anderen Zusammenhang ausgeführt, es nicht aus, einen
erfindungsgemäß ausgebildeten Verbundstoff mit einem Überzug zu versehen, in einer
aus beliebigen
Stoffen gebildeten Umhüllung unterzubringen, insbesondere
dann, wenn eine derartige, entweder völlig geschlossene oder wahlweise zu öffnende
Umhüllung die Aufgabe hat, ein Bettuch zu ersetzen oder noch andere Schichten, Stoffe,
Folien oder dergl. mehr zu verwirklichen. Im übrigen liegt es im Wesen der Erfindung,
daß ein erfindungsgemäß ausgebildeter Verbundstoff auch als Zu-, Einziehdecken-,
Oberbett-, Polsterfüllung, weiterhin als Wand- und Deckenbekleidung sowie als Tapete
oder zwischen letzterer und Wandung benutzbar ist.
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Figur 2 zeigt eine als Ganzes mit 6 bezeichnete, nur nach ihren wesentlichsten
Teilen dargestellte Einrichtung zur Durchführung des Nadelungsverfahrens für einen
Verbundstoff, der wieder aus den beiden Faserstofflagen 11 und 13 sowie aus der
Schichtenlage 12 aus einem hydrophoben Stoff, wie beispielsweise aus einem mindestens
teilweise offenzelligen Polyurethanweichschaumstoff besteht. Da das aus den Schichtenlagen
11, 12 und 13 bestehende Lagenbündel während der Nadelung gehaltert sein muss, sind
Führungen veränderlicher Schlitzhöhe für das Lagenbündel vorgesehen, veränderlich
deshalb, weil die Anzahl der Lagenschichten des Bündels wechseln kann. Daher sind
die den Führungsschlitz oben begrenzenden Blöcke 61 mittels eines Schneckengetriebes
62 der Höhenlage nach, veränderlich, während die unteren Blöcke 63 ortsfest angeordnet
sind. In den einander zugekehrten Begrenzungsflächen der Blöcke 63 sind schwalbenschwanzförmige
Nuten en 64 zur Führung der Fasermitnahmenadeln 65 tragenden Nadelschlitten 66 vorgesehen,
die unter dem Einfluß eines die Schlitten anhebenden oder absenkenden Getriebes
veränderlichen Hubes entstehen, das als Ganzes mit 7 bezeichnet ist. Im Falle des
Ausführungsbeispieles ist das Getriebe 7 als Schrägnockenantrieb ausgeführt. Man
erkenntleaslden Schrägnocken 71 tragende, umlaufende Verstellglied 72 4ae auf der
Mehrkantwelle 73 in deren Längsrichtung mittels der Schleifringe 74 und des zwischen
diesen aufgenommenen Kopfstückes der als Ganzes mit 75 bezeichneten Betätigungsvorrichtung
so ver- und einstellbar ist, daß dem Nadelschlitten 66 über den Rollen- und Stößelantrieb
67 der
jeweils erforderliche Hub erteilt werden kann. Die Vierkantwelle
73 geht an ihren beiden Enden in Lagerzapfen 76 über, so daß über den Stirnradantrieb
77 und den Motor 78 die Umlaufbewegung der Vierkantwelle und damit die Hubbewegungen
des Nadelsschlittens 66 erzeugt werden können, wobei die Rückholfedern 69 den Nadelschlitten
66 nach einem über den Schrägnocken 71 erzeugten, anhebenden Hub in die Ausgangslage
zurückführen. An die Betätigungsvorrichtung 75 mgelenkt ist die Verstellstange 79,
die entweder von Hand oder mechanisch betätigt ist, wobei im Falle der zweiten Alternative
eine Programmsteuerung dafür sorgt, daß entsprechend der Darstellung der Fig. 1
jeweils die Faserbrücken erzeugt werden, deren Länge jeweils den Anforderungen entspricht,
die durch die jeweils vorgesehene Anwendung des Verbundstoff es vorgegeben sind.
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Die Nadeln sind in an sich bekannter Weise an ihrer Spitze mit einem
Widerhaken oder mit mehreren derselben versehen.
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Die Widerhaken können auch durch bewegliche und gesteuerte Nadelzungen
gebildet sein, wie sie für Wirkmaschinen bekannt sind. Jedoch reichen für die Zwecke
der Verwirklichung der Erfindung Nadeln mit starren Widerhaken aus.
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Es liegt im Wesen des Ausführungsbeispieles nach Fig. 2, daß dieses
nicht annähernd die Möglichkeiten zu erschöpfen vermag, die zur Erzeugung von Faserbrücken
nach Fig. 1 zur Verfügung stehen. Beispielsweise könnten anstelle der Widerhakennadeln
65 Hohlnadeln benutzt werden, die über eine Steuerung mit unter Vakuum stehenden
Saugbehältern in Verbindung stehen. Nach dem Einstechen der Hohlnadeln in eine Faserstoffschicht
sigt das zugelassene Vakuum Fasern an und nimmt diese beim Rückhub der Saughohlnadeln
mit, so daß sie in die nächste Faserstoffschichtenlage eingeführt und in letztere
eingebettet werden, sobald der Hohlraum der Nadel mittels der zugelassenen Atmosphäre
geflutet wird. Zur Einstellung des Hubes der Hohlnadeln könnte wieder die Einrichtung
7 der Fig. 2 benutzt werden, ohne daß das erfindungswesentlich ist.
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Gleichartige Hohlnadeln können, unabhängig davon, ob ihre äußere Begrenzungsfläche
mit Widerhaken besetzt ist oder nicht, dazu benutzt werden, Stoffe mit hoher Wärmeleitfähigkeit
in den Verbundstoff bzw. in dessen Schichtenlagen einzutragen, wobei als Feststoff
beispielsweise WOODsches Metall in Betracht kommt, das bekanntlich schon bei Heißwassertemperaturen
schmelzflüssig wird, wobei es zweckmäßig wäre, die Hohlnadeln mit einem Doppelmantel
zu versehen, durch dessen Zwischenraum heißes Wasser zirkuliert. Als wärmeleitende
Feststoffe kommen auch in Betracht pulverförmiges Metall, neutrale, austrocknende
oder erstarrendegmetallpulverhal-Flüssigkeiten wie Wasserglas oder gleiche Eigenschaften
tige aufweisende Pasten aus metallpulverhaltigen Kunstharzen, Metallamalgamen, die
gegebenenfalls durch neutrale Stoffe abgedeckt werden können. Diese Stoffe ersetzen
die Faserbrücken oder treten zusätzlich zu ihnen auf. In der gleichen Weise kommen
die Feuclitigkeitsleitung begünstigende Stoffe wie Asbest in Betracht, wobei wieder
Flüssigkeiten oder Pasten benutzt werden können, um die Asbestteilchen so in den
Verbundstoff einzutragen, daß das erforderliche Leitungsvermögen für Feuchtigkeiten
bzw. Flüssigkeiten entsteht. Da die Hohlraumquerschnitte der Nadeln auf Werten gehalten
werden, bei denen die aus Feststoffen bestehenden Faserbrücken unter Belastung ihre
Flexibilität behalten, ändert die Anordnung derartiger zu den Faserstoffbrücken
zusätzlicher und/oder an deren Stelle tretender, guter Wärmeleiter das gesamtelastische
Verhalten des Verbundstoffes nur unwesentlich, zumal in der modernen Kunstharztechnik
faserförmige Kohlenstoffverbindungen entwickelt worden sind, die ein ausgezeichnetes
Wärmeleitvermögen mit hochelastischen Eigenschaften vereinigen.
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Da es bei einer Einrichtung nach Fig. 2 der Zeichnung ausreicht, daß
die Nadeln nur einmal in den Verbundstoff ein-und wieder aus ihm herauszuführen
sind, liegt im Stirnradantrieb 77 eine intermittierend wirksame Kupplung, die mit
einem in der Zeichnung nicht veranschaulichten Vorschubgetriebe
für
den Verbundstoff einerseits, mit der Einrichtung 7 andererseits so gekoppelt ist,
daß nach jedem Vorschubschritt ein Nadelungsvorgang selbsttätig unterbrochen und
die Kupplung, nach Neueinstellung des Nadelhubes über die Verstellstange 79, wieder
eingerückt wird, so daß es auf diese Weise zur Verwirklichung der im Abschnitt 5
der Fig. 1 gezeigten Faserbrückenanordnung kommt, ohne daß der intermittierendkontinuierliche
Herstellungsvorgang eines als endlose Bahn ausgebildeten Verbundstoffes hierdurch
beeinträchtigt würde.
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Wenn Fig. 2 in Vorschubrichtung des Verbundstoffes einander gegenüber
versetzte Nadelschlitten zeigt, so ist das nur eine mehrerer Ausführungsmöglichkeiten.
So könnten die Madelschlitten auch unmittelbar einandergegenüber angeordnet sein,
und zwar so, daß beim Faserziehen von oben nach unten bewegte Nadeln jeweils zwischen
von unten nach oben bewegten Nadeln liegen, womit sich die Nadeln bei ihrer Betätigung
nicht gegenseitig stören würden.
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Wieder wäre durch schrittweisen Vorschub des Verbundstoffes dafür
zu sorgen, daß die Faserbrücken gleichmäßig über die jeweils mit den Arbeitsflächen
der Nadelschlitten korrespondierenden Lageschichtenberührungsbreitflächen verteilt
auftreten. In üblicher Weise ist dabeis/E:inhaltung des erforderlichen Rapportes
an den Randbereichen der genannten Flächen gesorgt.
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Eine endlose Verbundstoffbahn könnte auch in Längenabschnitte, wie
sie etwa bei der Herstellung von Matratzenauflagen auftreten, aufgeteilt werden.
Das geschieht dadurch, daß in den Auftrennungszeitpunkten der Bahn in Abschnitte
selbsttätig Hochfrequenzfelder erzeugende Generatoren in Betrieb gesetzt werden,
so daß bereits nach den obigen Ausführungen in Lageschichten des Verbundstoffes
eingelagerte, unter dem Einfluß eines HF - Feldes niederschmelzende Partikel zur
Randverschweißung der Auflagen führen und/oder Haftzonen erzeugen, die, etwa in
Form eines Musters, die Verbindungsfestigkeit der Lageschichten im Verhältnis untereinander
erhöhen.
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Die Erfindung erstreckt sich sowohl auf jedes einzelne ihrer angegebenen
Merkmale, auch wenn es nur im Zusammen hang mit weiteren Merkmalen erwähnt worden
ist, als auch auf jede realisierbare Teilkombination aus den Merkmalen als schließlich
auch auf die Gesamtkombination aller Merkmale, soweit Einzelmerkmale, Teilkombinationen
und/oder Gesamtkombination technisch sinnvoll, ausführbar sowie brauchbar sind,
auch wenn jeweils erzielbare, neue technische Wirkungen nicht genannt und im einzelnen
beschrieben sind. Sämtliche erkennbaren, in der Beschreibung und/ oder in den Ansprüchen
benannten und/oder in der Zeichnung dargestellten Einzelheiten und beliebige Zusammenstellungen
dieser werden als solche, mit ihrer Funktion oder mit ihren Funktionen sowie mit
dem funktionellen Zusammenhang oder den funktionellen Zusammenhängen als beschrieben
und beansprucht vorausgesetzt, die bei Teilkombinationen oder bei der Gesamtkombination
auftreten.