DE60036120T2

DE60036120T2 - Direkte formung von nicht-textile gewebenelementen aus thermoplastischen pellets oder dergleichen

Info

Publication number: DE60036120T2
Application number: DE2000636120
Authority: DE
Inventors: Gregory W. Littleton O'CONNOR; James S. Aurora GREGG
Original assignee: Samsonite Corp
Current assignee: Samsonite IP Holdings SARL
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2020-10-27
Also published as: EP1224070A2; US20030180540A1; EA003816B1; JP2003531024A; AR034104A1; US20120073736A1; US7972549B2; KR20020047309A; CA2387765A1; AU781515B2; BR0015273A; MXPA02004245A; TW476701B; CN1861361A; MY146955A; WO2001032404A3; HK1048088B; MY130261A; BR0015273B1; KR100767140B1

Description

SACHGEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich auf die Kombination eines Polymerverarbeitungs- und Gegenstand-Herstellungsverfahrens, und bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren und einen Vorgang, um einzigartig geformte Polymerelemente in einer miteinander verbundenen Struktur herzustellen.
HINTERGRUND
Die Verwendung von Kunststoffen ist in Produkten von heute aller möglichen Typen gegeben. Die Verfahren, mit denen Kunststoffe zu spezifischen Elementen gebildet werden oder diese mit Produkten integriert werden, sind sorgfältig entwickelt worden, um allgemein den Produkt-Volumen-Durchsatz und die Funktions-Charakteristika der erhaltenen Kunststoff-Produkte zu maximieren. Typischerweise wird das Polymerverfahren dazu verwendet, individuelle Produkte oder Elemente, wie beispielsweise eine Verpackungsstruktur (Kunststoffflasche) oder ein individuelles Element eines größeren Gegenstands (Zahnradelement für einen Antriebszug mit niedriger Leistung, oder ein Filament aus einem Thermoplast zum Einbinden in ein Gam oder synthetische Textilien), zu bilden.
Die traditionellen und ausreichend bekannten Kunststoff-Formungsverfahren umfassen, unter anderem, Spritzgießen, Blasformen und Extrusion. Jedes dieser Formungsverfahren besitzt verschiedene dazu in Bezug stehende Unterverarbeitungstechniken, allerdings beruhen letztendlich alle auf mindestens einer gemeinsamen Charakteristik: das Kunststoff-Ausgangsmaterial muss in einen geschmolzenen Zustand für das Verfahren umgeformt werden, um es so durchzuführen, wie dies erwünscht ist. Der geschmolzene, thermoplastische Strom wird durch Bilden von Kunststoff-Pellets (und vielleicht ein gewisses „Nachschleifen" bzw. „Nachmalen" des Abfalls vorheriger Formungsvorgänge), um die erhaltene Masse auf Schmelztemperaturen mittels Wärme zu bringen, erzeugt. Dieses Schmelzerfordernis fordert die Verwendung einer relativ komplexen Gerätschaft, und die Verarbeitungs-Parameter müssen präzise für eine erfolgreiche Verarbeitung kontrolliert werden. Diese Formungsvorgänge sind in gewisser Weise dadurch beschränkt, dass Einschränkungen in Bezug auf den Typ der Produkte, die hergestellt werden können, vorhanden sind. Die Material-Parameter der Endprodukte, die hergestellt werden, unter Verwendung dieser Formungsvorgänge, wie beispielsweise Oberflächen-Eigenschaften, chemische Beständigkeit, elektrische Eigenschaften, optische Eigenschaften, Schmelzeigenschaften, Zugfestigkeit, Scherfestigkeit, Elastizität und Steifigkeit, können als Folge dieser traditionellen Kunststoff-Formungsverfahren beeinträchtigt werden. Einige dieser Formungsverfahren erzeugen auch wesentliches Abfallmaterial, das später zu geschmolzenem Kunststoff vor einer weiterführenden Verarbeitung recycelt werden kann.
Diese Beschränkungen werden noch wichtiger dann, wenn von dem erwünschten Produkt, das aus Kunststoff hergestellt werden soll, gefordert wird, dass es flexibel, haltbar, fest und einfach zusammenzusetzen ist, wie beispielsweise ein nichttextiler Stoff. Ein nichttextiler Stoff bedeutet hier allgemein eine flexible Bahn, die aus einzelnen, miteinander verbundenen Elementen gebildet ist, wobei die Bahn viele der Charakteristika eines textilen Stoffes besitzt, aber nicht auf Fasern oder auf zu Fasern in Bezug stehenden Prozessen für diese Charakteristika beruht. Ein Kettenhemd ist ein Beispiel eines nichttextilen Stoffes. Stoffe vom nichttextilen Typ sind in der US-A-5 906 873 und der US-A-5 853 863 offenbart.
Ein anderes Verfahren zum Bilden von Kunststoff ist ein Festphasenformen, auch bezeichnet als superplastisches Formen, von Shell Development Company und „Scrapless Forming of Plastic Articles" von der Dow Chemical Company. Dieser Festphasenformungsvorgang wird dazu verwendet, Kunststoff-Gegenstände, die hohe Wärmeverformungs-Temperaturen haben, expandierte oder poröse Schichten mit einer integral gebildeten Außenhaut, unter Verwendung von Polymeren mit ultrahohem Molekulargewicht, und Mischungen oder geschichtete Strukturen aus zwei oder mehr Materialien zu erzeu gen. Ein entsprechendes Verfahren wird auch bei der Bildung von Metallen, insbesondere Aluminium, verwendet, um geschmiedete Aluminiumformen mit präzise geformten Kernen aus Metall zu bilden. Während ein Festphasenformen dazu verwendet werden kann, Kunststoff-Produkte zu erzeugen, die allgemein die Nachteile der zuvor beschriebenen Formungsvorgänge beseitigen, ist ein Festphasenformen selbst nicht verwendet worden, um direkt eine miteinander verbundene Struktur zu bilden.
Ein anderer Nachteil dieser Kunststoff-Formungsverfahren ist derjenige, dass die nachfolgenden Herstellungsschritte zum Integrieren des geformten Produkts in die End-Ausführungsform ein weiteres Handhaben des geformten Produkts umfassen. Diese weitere Handhabung, um das End-Produkt zusammenzusetzen, ist kostspielig, sowohl in Bezug auf die Arbeitskosten als auch die Geschwindigkeit der Herstellung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung, wie sie hier beschrieben ist, beseitigt die Nachteile der vorstehend angegebenen Polymer-Formungsverfahren, und umfasst das Formen, anstelle davon, von miteinander verbundenen Elementen zu einem Stoff eines nichttextilen Typs, unter Verwendung von Festphasenformungs-Techniken, vorzugsweise aus konventionell hergestellten Polymer-Pellets. Diese Kombination wird als ein direktes Formen bezeichnet. Die miteinander verbundenen Elemente werden direkt in deren zusammengesetzten Positionen in einer fortlaufenden Bahn, oder anderen Formen, des erhaltenen Stoffs geformt. Das Formen der Elemente zu deren zusammengesetzten End-Struktur, die mit anderen Elementen verbunden ist, beseitigt das Erfordernis, weiterhin die Elemente in einem Montagevorgang zu handhaben, wie beispielsweise die Elemente zu sammeln und dann die gesammelten Elemente anzuordnen, um die Anordnung miteinander zu verbinden. Demzufolge werden Arbeits- und Abfallkosten wesentlich verringert und die Effektivität wird wesentlich erhöht. Wiederum bedeutet ein nichttextiler Stoff, wie er hier verwendet wird, eine allgemein flexible Bahn, die aus einzelnen, miteinander verbundenen Elementen gebildet ist, wobei die Bahn viele der Charakteristika von textilem Stoff besitzt, allerdings nicht von Fasern oder von sich auf Fasern beziehenden Prozessen für diese Charakteristika abhängt.
Der erfindungsgemäße Festphasenformungsvorgang verwendet herkömmliche, pelletierte, thermoplastische Zusammensetzungen, um die Elemente eines nichttextilen Stoffs zu bilden, indem ein einzelnes Pellet oder ein Brikett aus Polymer in ein einzelnes Element in einem einzelnen Formungsschritt geprägt wird. Die Elemente, die verwendet werden, um einen bestimmten, nichttextilen Stoff zu bilden, können stark variieren, allerdings umfassen, für die Zwecke eines Beispiels, wie es im Detail nachfolgend erläutert wird, die Elemente Platten und Nieten, die miteinander verbunden werden.
Die Schritte des Verfahrens umfassen allgemein: a) Positionieren eines Pellets in einem oder benachbart zu einem Formhohlraum, und b) Drücken des Pellets in Kontakt mit den Formflächen des Formhohlraums, um plastisch das Pellet zu deformieren, um zu bewirken, dass das Pellet die Form des Formhohlraums anpasst. Der Formhohlraum besitzt eine Form, um das erwünschte Element zu bilden, und sein Volumen ist im Wesentlichen dasselbe wie das Volumen des Pellets. Der Schritt des Drückens oder der Vorgang verwendet vorzugsweise eine Energie und eine Geschwindigkeit, bei denen sich das Pellet superplastisch deformiert, um im Wesentlichen das Volumen des Formhohlraums zu füllen. Dieser Vorgang wird mit dem bestimmten Element, das gebildet werden soll, in der geeigneten Reihenfolge wiederholt, um miteinander verbundene Platten und Nieten, als ein Beispiel, zu bilden, mit dem Endergebnis, dass dies ein nichttextiler Stoff ist.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Feld aus Formhohlräumen vorgesehen, und jeder Formhohlraum für jedes Stoffelement besitzt eine ein Pellet aufnehmende Vertiefung oder Kammer in einer Seite, die sich normal in den Formhohlraum öffnet. Eine Wand dieser Vertiefung ist durch eine Endfläche einer Ramme oder eines Stampfers definiert. Die Ramme oder der Stampfer kann sich in einer zurückgezogenen Position befinden, um die Vertiefung zum Aufnehmen des Pellets freizugeben, oder die Ramme kann nahe zu der Vertiefung angeordnet sein oder diese füllen, um so ein Pellet aufzunehmen. Demzufolge können, durch Umpositionieren der Ramme, nur solche Vertiefungen, die sich gegenüberliegend zu den Formhohlräumen befinden, wo Pellets oder Nieten benötigt werden, ein Pellet aufnehmen, und werden demzufolge eine Platte oder eine Niete bilden. Der Formhohlraum bildet die erwünschte Form des geformten Elements. Wenn einmal das Pellet in der die Pellet aufnehmenden Vertiefung positioniert ist und die Vertiefung zu dem Formhohlraum ausgerichtet ist, wird die Ramme betätigt, um das Pellet in den Formhohlraum zu drücken. Die Ramme wird mit einer ausreichenden Kraft betätigt, um zu bewirken, dass sich das Pellet plastisch deformiert und im Wesentlichen mit der Form des Formhohlraums übereinstimmt. Es kann erforderlich sein, das Pellet auf einen erweichten Zustand in Abhängigkeit von dem Typ des Pellets, der verwendet wird, vorzuwärmen. Der Typ des Pellets, und insbesondere seine chemische Zusammensetzung, wird durch die erwünschten, physikalischen Charakteristika des End-Produkts bestimmt. Wie vorstehend angegeben ist, ist das Element, das hier beschrieben ist, entweder eine Platte oder ein Nietenelement, um einen nichttextilen Stoff zu erzeugen.
Dieser Vorgang kann dann in einer Art und Weise wiederholt werden, in der Bereiche des zuerst gebildeten Elements als ein Teil des Formhohlraums für den nächsten Formungsschritt wiederholt werden.
Dieser Vorgang wird am besten mit einer Reihe (vorzugsweise zwei oder drei, allerdings am bevorzugtesten vier) gegenseitig ineinander eingreifender Rollen ausgeführt. Die äußere, zylindrische Fläche einer Rolle bildet eine Seite oder die andere von Feldern der die Platte bildenden Formhohlräume. Diese Felder aus Formhohlraumseiten gelangen an dem Spalt zwischen den Rollen miteinander in Kontakt (Tangentenlinien zwischen einem Paar Rollen, die parallel zueinander ausgerichtet sind). Die Innenräume der Rollen umfassen die Kammern, die zu den Seiten jedes Formhohlraums auf der äußeren Fläche des Zylinders ausgerichtet sind. Diese Kammern nehmen die Pellets und die Rammen und die Rammen-Antriebsvorrichtungen (vorzugsweise elektromagnetische Solenoide, oder dergleichen) auf. Die erste und die zweite dieser drei Rollenformen bzw. Spritzgießfelder aus Platten werden dazu benötigt, eine erste Schicht aus Platten zum Bilden des nichttextilen Stoffs zu bilden. Die zweite und die dritte Rolle formen die Felder aus Platten, die benötigt werden, um die zweite Schicht von sich überlappenden Platten zu bilden, die sich vorzugsweise teilweise übereinander überlappen und funktionsmäßig mit den Platten der ersten Schicht in Eingriff gebracht werden. Die dritte und die vierte Rolle formen die Felder von mit Kopf versehenen Nieten direkt auf den und durch die so überlappenden ersten und zweiten Schichten der Platten. Diese montierten Felder können zu diesem Zeitpunkt fertig gestellt sein. Das bedeutet, dass die mit Kopf versehenen Nieten eingesetzt werden können, d. h. das zweite Ende der ersten Niete kann im Wesentlichen gleichzeitig dabei mit Kopf versehen werden, wenn es durch die Schichten der Platten eingesetzt wird. Al ternativ können die nichttextilen Stoff-Formen behandelt werden und nur später müssen die Nieten eingesetzt werden, und zwar aufgrund der natürlichen Tendenz der nichttextilen Stoffelemente, dass sie zusammenhalten, wenn sie gebildet sind. Eine weitere Alternative weist einen vereinfachten Plattenaufbau auf, der das erste und das zweite Feld aus Platten besitzt, die miteinander direkt verbunden sind, um nichttextile Stoffbahnen und -formen zu bilden.
Das erste Formungsverfahren wird, wenn es in einer Art und Weise automatisiert ist, wie dies detailliert beschrieben werden wird, zu verschiedenen Vorteilen führen. Das erfindungsgemäße Direkt-Formungsverfahren schafft eine optimale Prozess-Historik für den Polymer-Verbund, aus dem die Elemente gebildet worden sind. Jedes Pellet besitzt eine minimale oder nicht existierende thermische Verformung von seiner Verarbeitung, da nur eine sehr geringe Erwärmung im Vergleich zu herkömmlichen Polymer-Formungsverfahren vorhanden ist, wie zum Beispiel Spritzgießen oder Extrusion. Während dabei möglicherweise eine bestimmte Erwärmung vorhanden ist, um das Pellet oberhalb seines Erweichungspunkts einzustellen, allerdings unterhalb seines Schmelzpunkts, oder nur unterhalb des kristallinen Schmelzpunkts für halbkristalline Polymere, ist diese Erwärmung kurz und findet bei Temperaturen wesentlich unterhalb derjenigen statt, die zum Schmelzen und für eine Fusion erforderlich ist, die bei diesen und anderen Prozessen typisch ist. Folglich wird angenommen, dass dieses Erwärmen keinen nachteiligen Einfluss auf die Funktions-Charakteristika der direkt geformten Elemente hat. Natürlich würde dabei eine momentane Erwärmung vorhanden sein, die aus der festen Phase oder einem superplastischen Deformieren zum Zeitpunkt des Formens resultiert. Allerdings würde dabei keine Mastikation bzw. Zerkleinerung, kein Mischen oder Konsolidierung der geschmolzenen Masse des Thermo-Kunststoffes vorhanden sein, was üblicherweise beim herkömmlichen Spritzgießen oder bei der Extrusion auftreten würde, und auch würden diese Polymer-Pellets keine erhöhten Temperaturen für lange Zeitperioden erfahren, die den Spritzgieß- oder Extrusions-Prozessen zugeordnet sind.
Zusätzlich sollte, da das Pellet-Volumen so ausgelegt ist, um im Wesentlichen gleich zu dem Volumen des Formhohlraums zu sein, kein wesentlicher Abfall oder ein Trimmen, was aus einem Direkt-Formungsvorgang resultieren würde, vorhanden sein. Das Ergebnis des Direkt-Formungsvorgangs sind nur die nichttextilen Stoffelemente, die vorpositioniert werden und zu der gewünschten Endform verarbeitet werden, und die miteinander verbundene Orientierung. Wenn irgendwelche Pellets oder irgendwelche Elemente, die gebildet sind, nicht für die Stoff-Formen verwendet werden können, könnten diese als "jungfräuliches" Material angesehen werden, und zwar ohne dass sie eine thermische oder mechanische Verschlechterung zeigen. Demzufolge können diese einfach zu dem Vorrat von anderen, herkömmlichen Spritzformungs-Prozessen hinzu gegeben werden oder zu Pellets für eine weitere, direkte Formverarbeitung umgeformt werden.
Zusätzlich führt das direkte Formungsverfahren zu äußerst schnellen Produktionszykluszeiten. Da das direkte Formungsverfahren weder viel Wärmeenergie erfordert noch diese erzeugt (z.B. nur die Wärme, die durch die Kunststoff-Deformation der Pellets erzeugt wird plus irgendeines Vorerwärmungsrests), und die direkt geformten Elemente in der Größe sehr klein sind, so dass sie nur eine geringe Wärmeträgheit aufgrund der Masse erzeugen, können Form-Kühlzyklen äußerst kurz sein. Auch vereinfacht das direkte Formen der Elemente in miteinander verbundenen Beziehungen die Endmontage des nichttextilen Stoffes. Die Elemente können so zusammengestellt werden, um sich miteinander zu verbinden, und zwar im Wesentlichen gleichzeitig dann, wenn sie gebildet werden, was demzufolge eine Zwischenlagerung, ein Aufnehmen und Positionieren der Elemente, um die nichttextile Stoffstruktur zu bilden, beseitigt. Auch erfordert in einigen Fallen die fertig gestellte, nichttextile Stoffplatte keine Nachbehandlungsformung, wie beispielsweise Schneiden oder Abscheren, und zwar vor einer weiteren Zusammenstellung, da nur die Elemente, die benötigt werden, zu jedem Zeitpunkt eines Formens spritzgegossen und verbunden werden müssen.
Weiterhin kann die Passung von benachbarten und miteinander verbundenen Elemente nahezu perfekt vorgenommen werden, da Bereiche der benachbarten Elemente einen Teil des Formhohlraums für die überlegenden Platten und die teilweise oder vollständig eingesetzten Nieten bilden.
Genauer gesagt umfasst, in Bezug auf das Verfahren zum Herstellen eines nichttextilen Stoffs, ein Aspekt der vorliegenden Erfindung die Vorgänge eines Formens eines ersten Elements und eines Formens eines zweiten Elements in einer funktionsmäßigen Verbindung mit dem ersten Element. Genauer gesagt umfasst das Formen des ersten Elements den Vorgang eines Festphasenformens des ersten Elements, und das Formen des zweiten Elements umfasst den Vorgang eines Festphasenformens des zweiten Elements.
In Bezug auf ein anderes Merkmal der vorliegenden Erfindung, das sich auf die Herstellung eines nichttextilen Stoffs bezieht, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Vorgänge eines Formens eines ersten Elements, eines Formens eines zweiten Elements und eines Formens eines dritten Elements so, dass das erste, das zweite und das dritte Element funktional miteinander verbunden sind. In einem weiteren Detail umfasst jeder dieser Formungsvorgänge ein Festphasenformen.
In Bezug auf einen anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, der sich insbesondere auf einen Drei-Rollen-Vorgang bezieht, umfasst die vorliegende Erfindung die Vorgänge eines Bereitstellens einer ersten Rolle, einer zweiten Rolle, einer dritten Rolle und eines ersten Klemmspaltbereichs zwischen der ersten und der zweiten Klemmspaltrolle, und eines zweiten Klemmspaltbereichs zwischen der zweiten und der dritten Klemmspaltrolle. Ein erstes Element wird an dem ersten Spaltbereich gebildet und ein zweites Element wird an dem zweiten Spaltbereich gebildet, wobei das zweite Element in einer Art und Weise, verbunden mit dem ersten Element, gebildet wird.
In Bezug auf einen anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, der sich spezifisch auf einen Vier-Rollen-Vorgang bezieht, umfasst die vorliegende Erfindung die Vorgänge eines Bereitstellens einer ersten Rolle, einer zweiten Rolle, einer dritten Rolle und einer vierten Rolle, und eines ersten Klemmspaltbereichs zwischen der ersten und der zweiten Klemmspaltrolle, eines zweiten Klemmspaltbereichs zwischen der zweiten und der dritten Klemmspaltrolle und einen dritten Klemmspaltbereich zwischen der dritten und der vierten Rolle. Ein erstes Element wird dann an dem ersten Klemmspaltbereich gebildet, ein zweites Element wird an dem zweiten Klemmspaltbereich gebildet, das dritte Element wird in einer mit dem ersten Element eingreifenden Art und Weise gebildet, und ein drittes Element wird an dem dritten Klemmspaltbereich gebildet. Das dritte Element wird so gebildet, um die ineinander eingreifenden ersten und zweiten Elemente miteinander zu verbinden.
In Bezug auf einen anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein nichttextiler Stoff aus einzelnen Elementen aus solchen Elementen gebildet, die durch ein Festphasenfor men hergestellt sind. In einem bestimmten Detail ist jedes Element so dimensioniert, dass es aus einem einzelnen Polymer-Pellet gebildet werden kann.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Bildung eines nichttextilen Stoffs aus einzelnen Elementen, die ein Typ eines ersten Elements und einen Typ eines zweiten Elements umfassen, wobei die Typen des ersten und des zweiten Elements miteinander verbunden werden, um eine relative Bewegung jedes Elements in Bezug auf das andere zuzulassen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung, der sich auf die Struktur einer Basiseinheit zur Verwendung beim Herstellen eines nichttextilen Stoffes bezieht, umfasst die Basiseinheit, die ein erstes Element, ein zweites Element und ein Befestigungselement zum Befestigen des ersten Elements an dem zweiten Element so, dass sich das erste, das zweite und das Befestigungselement in Bezug zueinander bewegen können, aufweist.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, der sich auf die Struktur einer Basiseinheit zur Verwendung beim Herstellen eines nichttextilen Stoffes bezieht, umfasst die Basiseinheit, die ein erstes Element und ein zweites Element, das ein integral gebildetes Befestigungselement umfasst, wobei das Befestigungselement das erste Element und das zweite Element miteinander verbindet und zulässt, dass sich das erste und das zweite Element in Bezug zueinander bewegen.
Allgemein sind die Vorteile eines Festphasenformens für die Vorteile eines direkten Formens der miteinander verbundenen Elemente kumulativ. Der Vorgang des Festphasenformens kann Artikel aus thermoplastischen Vorräten verwenden, indem vorteilhaft von dem erhöhten elastischen Modul, der letztendlichen Zugfestigkeitsstärke und den Beständigkeiten gegen niedrige und hohe Temperatureinflüsse, die sich aus einem Festphasenformen ergeben, Gebrauch gemacht wird. Diese vorteilhaften Charakteristika helfen dabei, den nichttextilen Stoff noch haltbarer mit erhöhten Funktions-Qualitäten zu machen.
Zusätzlich kann das Direkt-Formungsverfahren auch vorteilhaft von technischen, thermoplastischen Verbindungen Gebrauch machen. Solche Thermoplaste mit höherer Funktionsweise sind praktisch nicht für eine breite Verwendung in Verbraucher-Produkten, ähnlich Gepäckstücken, in erster Linie aufgrund der höheren Kosten solcher Materialien pro Einheit, praktikabel gewesen. Allerdings können aufgrund der sehr hohen Effektivitäten (niedriger Abfallrate, kurze Zykluszeiten, usw.), die von dieser Erfindung erwartet werden, solche kostspieligeren Materialien in Betracht kommen. Auch würde die Verarbeitung von Additiven, um eine Verschlechterung des Extruders zu verhindern, nicht benötigt werden. Diese Kosteneinsparungen könnten dazu verwendet werden, die kostspieligeren, technischen Polymer-Vorräte auszugleichen.
Das Direkt-Formungsverfahren ist auch vorteilhaft, da es die Verwendung von Kunststoffen mit höherer, praktischer Temperatur zulässt. In einigen Produkten, wie beispielsweise herkömmlich spritzgegossene Gepäckhüllen, wird ein Teil der Wanddicke nicht nur dadurch vorgegeben, um der routinemäßigen Beanspruchung der Reise standzuhalten. Die Wände werden dicker gemacht, um so auch zu ermöglichen, dass geschmolzenes Thermoplast in diese Bereiche während des Formens fließt. Auch werden bestimmte Wände oder Abschnitte besonders dick gemacht, um eine nicht akzeptierbare Verformung zu verhindern, wenn der Gegenstand einer ungewöhnlichen, allerdings vorhersagbaren, Erwärmung, wie beispielsweise in dem geschlossenen Kofferraum eines Fahrzeugs in der Sonne, unterworfen wird. Diese dickeren Abschnitte dienen dazu, einige Bereiche des spritzgegossenen Kunststoff-Gegenstands davor zu isolieren, dass er Wärme-Reversions-Temperaturen erreicht, ebenso wie den Gegenstand in einer relativ unverformten Position zu halten, bis die Situation der ungewöhnlich hohen Temperatur vorüber ist. Das erfindungsgemäße Verfahren beseitigt diese Schmelztemperatur-Falle. Die Verarbeitungstemperatur kann sehr niedrig sein, wenn sie mit einem herkömmlichen Spritzgießen dieser Verbindungen verglichen wird, da das Pellet-Ausgangsmaterial nicht den gesamten Weg bis zu Schmelztemperaturen zur Verarbeitung in die Endform gebracht werden muss. Demzufolge kann, indem eine einfache Benutzung von Polymeren mit hohem Schmelzpunkt zugelassen wird, das erfindungsgemäße Verfahren leichtere, stärkere Gepäck- und andere ähnliche Produkte herstellen.
Das Pellet-Ausgangsmaterial kann sehr viskos während der abschließenden Formung in dem erfindungsgemäßen Verfahren sein. Die Stoff-Elemente, relativ zu einer typischen Gepäckhülle, zum Beispiel, haben keine „dünnen" Abschnitte, durch die der Thermoplast fließen muss, um den Formhohlraum zu füllen. Der Direkt-Formungsvorgang ermöglicht die Verwendung vieler Thermoplast-Verbindungen, die die kleinen Elemente, die Formen bilden, füllen werden, allerdings nicht fließen würden, um die Formen für spritzgegossene Hüllen zu füllen.
Andere Aspekte, Merkmale und Details der vorliegenden Erfindung können vollständiger unter Bezugnahme auf die nachfolgende, detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die in Verbindung mit den Zeichnungen vorgenommen wird, und anhand der beigefügten Ansprüche verstanden werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A zeigt eine perspektivische Vorderansicht eines Plattenelements, das einen Teil eines nichttextilen Stoffes, hergestellt durch die vorliegende Erfindung, bildet.
1B zeigt einen repräsentativen Schnitt einer Niete, die dazu verwendet wird, funktional mit den Plattenelementen verbunden zu werden, um den nichttextilen Stoff, hergestellt durch die vorliegende Erfindung, zu bilden.
2A zeigt eine Draufsicht eines Bereichs des nichttextilen Stoffs, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildet ist, die ein Plattenelement mit Schenkeln nach oben, ein Plattenelement mit Schenkeln nach unten und eine Niete darstellt.
2B zeigt einen Schnitt, der entlang der Linie 2B-2B in 2A vorgenommen ist.
2C zeigt eine repräsentative Schnittansicht ähnlich zu derjenigen in 2B, wobei die Plattenelemente seitlich relativ zu der Niete verlängert sind.
3 zeigt eine Draufsicht in einem größeren Maßstab eines Bereichs des nichttextilen Stoffes, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildet ist.
4A-C zeigen repräsentative Schnittansichten, die die Festphasenformungsschritte darstellen, die dazu verwendet werden, das mit den Schenkeln nach oben gerichtete Element des nichttextilen Stoffes zu bilden, wobei diese Schritte einen Teil des Verfahrens der vorliegenden Erfindung darstellen.
5 zeigt eine schematische Ansicht einer Ausführungsform des Geräts, das dazu verwendet wird, das Verfahren der vorliegenden Erfindung durchzuführen, einschließlich der Darstellung einer Vielzahl von Arbeitsflächen, die an den äußeren Flächen von Rollen gebildet sind, und verschiedener Verarbeitungsschritte, sowohl auf der Innenseite der Rollen als auch auf den äußeren Flächen.
5A stellt einen Bereich der Oberfläche der zweiten Rolle dar, die zuvor mit den Schenkeln nach oben gerichteten Platten und die Vertiefungen zum Halten von Polymer-Pellets, die dazu verwendet werden, die mit den Schenkeln nach unten gerichteten Platten zu bilden, darstellt.
5B stellt einen Bereich der Oberfläche der dritten Rolle dar, die die zuvor gebildeten mit den Schenkeln nach oben und den Schenkeln nach unten weisenden Platten, vor dem Vorgang eines Bildens der Niete, um die Platten in einer funktionalen Anordnung zu halten, darstellt.
5C zeigt einen Bereich des nichttextilen Stoffs, der durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung gebildet ist.
6 stellt einen Bereich der Arbeitsfläche der ersten Rolle, einschließlich der Hohlräume für die mit den Schenkeln nach oben gerichtete Form und der Vertiefungen zum Halten der Pellets, dar.
7A und B zeigen repräsentative Schnittansichten, die die Festphasenformungsschritte zum Formen der mit den Schenkeln nach unten gerichteten Elemente des nichttextilen Stoffes darstellen, wobei diese Schritte einen Teil des Verfahrens der vorliegenden Erfindung bilden.
8A und B zeigen repräsentative Schnittansichten, die die Festphasenformungsschritte zum Formen des Niet-Elements des nichttextilen Stoffes darstellen, wobei diese Schritte einen Teil des Verfahrens der vorliegenden Erfindung bilden.
9 stellt eine obere Draufsicht und einen typischen Schnitt einer alternativen Ausführungsform eines Plattenelements, das mit Stacheln versehene Kanten, verwendet zum Bilden des nichttextilen Stoffes der vorliegenden Erfindung, besitzt.
10 stellt eine Draufsicht und einen typischen Schnitt einer alternativen Ausführungsform eines Plattenelements, das vertiefte Kanten besitzt, verwendet beim Bilden des nichttextilen Stoffes der vorliegenden Erfindung, dar.
10A zeigt einen repräsentativen Schnitt, der den Eingriff der Platte darstellt, die mit Stacheln versehene Kanten besitzt, und die Platte, die die vertieften Kanten der alternativen Ausführungsform, dargestellt in 9 und 10, besitzt, zeigt.
11 stellt einen Bereich des nichttextilen Stoffes dar, der aus den Plattenelementen der alternativen Ausführungsform der 9 und 10 gebildet ist.
12 stellt einen größeren Bereich des nichttextilen Stoffes dar, der aus den Plattenelementen der alternativen Ausführungsform der 9 und 10 gebildet ist.
13 zeigt einen repräsentativen Schnitt, der den Festphasenformungsschritt zum Formen des Plattenelements der 10 darstellt, das ausgenommene Kanten besitzt, unter Verwendung des Plattenelements, das die mit Stacheln versehenen Kanten besitzt, und zwar als einen Bereich des Formhohlraums.
14A und B stellen eine andere, alternative Ausführungsform der Plattenstruktur zum Bilden des nichttextilen Stoffes der vorliegenden Erfindung dar, die eine integral gebildete Nieten-Struktur einsetzt.
15 stellt einen Schnitt des nichttextilen Stoffes, gebildet durch die Platte einer alternativen Ausführungsform der 14, bevor die Nieten-Köpfe an der Nieten-Struktur gebildet werden, dar.
16 stellt einen Schnitt des nichttextilen Stoffes, gebildet durch die Platten der alternativen Ausführungsform der 14, dar, nachdem die Nieten-Köpfe an der Nieten-Struktur gebildet sind.
17A, B und C stellen eine alternative Ausführungsform der Platten-Struktur zum Bilden des nichttextilen Stoffes der vorliegenden Erfindung dar, die eine integral gebildete Nieten-Struktur einsetzt, die ein geteiltes Halteteil und eine separate Kappe verwendet.
18 stellt eine alternative Ausführungsform des nichttextilen Stoffes, gebildet durch das miteinander Verschmelzen von getrennt gebildeten Elementen entlang deren jeweiligen Kanten, dar, wobei der Vorgang in dem Direkt-Formungsvorgang der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird.
19 zeigt ein Blockdiagramm, das die primären Schritte in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung darstellt.
20 stellt eine perspektivische Ansicht eines Gepäckgehäuses dar, wobei ein Teil seiner äußeren Fläche aus einem nichttextilen Stoff, hergestellt gemäß der vorliegenden Erfindung, gefertigt ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung verwendet die Prinzipien der Festphasenformung. Die Verwendung von Festphasenformungs-Techniken wurde 1972 durch Plastics Technical Evaluation Center, Picatinny Arsenal, Dover, New Jersey, In Report No R42 mit dem Titel „Solid-Phase Forming (Cold Forming) of Plastics" zusammengefasst. Die vorliegende Erfindung, wie sie hier beschrieben ist, umfasst das Formen an Ort und Stelle jedes der miteinander verbundenen Elemente in einem nichttextilen Typ eines Stoffs, wie dies in dem US-Patent 5,906,873 und dem US-Patent 5,853,863 offenbart ist, unter Verwendung solcher Festphasenformungs-Techniken. Während die bestimmte Form des nichttextilen Stoffes, offenbart in diesen Patenten, das bevorzugte Material ist, um durch diese Erfindung verarbeitet zu werden, ist vorgesehen, dass irgendein anderes Feld aus miteinander verbundenen Kunststoff-Miniatureinheiten, um einen flexiblen, nichttextilen (nicht auf Faser basierenden) Stoff zu bilden, von den offenbarten Innovationen profitieren würde.
Das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird hier in Bezug auf die Anordnung eines nichttextilen Stoffes (non-textile fabric-NTF) beschrieben. Eine der beabsichtigten Verwendungen des nichttextilen Stoffes ist diejenige als äußere Fläche für ein Gepäckstück oder für andere ähnliche Gegenstände, bei denen eine haltbare, flexible äußere Fläche erwünscht ist, um verschiedenen Typen einer physikalischen Abnutzung standzuhalten. Andere verschiedene Verwendungen für den nichttextilen Stoff sind möglich und vorgesehen.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren und das sich daraus ergebende Produkt werden nachfolgend beschrieben. Ein Beispiel des Produkts wird zuerst beschrieben, um ein Verständnis des Verfahrens, mit dem hergestellt wird, zu erleichtern. Der nichttextile Stoff in der beispielhaften Struktur ist aus separaten Platten-Elementen und Nieten-Elementen, die miteinander in einer bestimmten Orientierung verbunden sind, aufgebaut. Ein Beispiel eines Platten-Elements 40 ist in 1A dargestellt und ein Beispiel eines Nieten-Elements 42 ist in 1B dargestellt. Ein Beispiel des nichttextilen Stoffes 44, wenn er aus diesen separaten Elementen 40 und 42 während des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wird, ist in 2 dargestellt.
Das Platten-Element 40 in 1A ist in einer Position mit „den Schenkeln nach oben" dargestellt. Die nachfolgende Platten-Struktur ist eine von vielen, von denen angenommen wird, dass sie beim Bilden des nichttextilen Stoffes arbeitet, und wird als ein Beispiel beschrieben. Das Platten-Element 40 umfasst einen allgemein quadratischen Hauptkörper 46, der vier Seiten, wobei jede eine Kante 48 definiert, besitzt. Jede Kante 48 erstreckt sich über den Hauptteil der Länge der Seite. Ein gebogener Ausschnitt 50 ist zwischen angrenzenden Seiten des Platten-Elements 40, grundsätzlich an den Ecken des Hauptkörpers, gebildet. Der Hauptkörper 40 besitzt eine obere Fläche 52 und eine untere Fläche 54. Jede Kante 48 krümmt sich von der oberen Fläche 52 so weg, um sich unter ungefähr 90 Grad relativ zu der Bodenfläche 54 zu erstrecken. Jede gebogene Kante 48 bildet einen Schenkel 56 und jeder Schenkel definiert eine Eingriffs-Struktur daran.
Die Eingriffs-Struktur umfasst einen oberen Steg 58, der eine flache, obere Wand und Seitenwände senkrecht zu dem Hauptkörper 46 des Platten-Elements besitzt. Der Steg 58 erstreckt sich übereinstimmend mit der Kante 48. Eine schräg verlaufende Nockenfläche 60 erstreckt sich nach unten zu der Bodenfläche 54 des Hauptkörpers 46. Eine Nut 62 ist in dem Hauptkörper gebildet und erstreckt sich parallel zu dem Steg 58. Die Nut 62 ist so dimensioniert, um einen entsprechenden Steg 58 eines angrenzenden Platten-Elements darin aufzunehmen, wie dies nachfolgend in Bezug auf den Eingriff der angrenzenden Platten-Elemente beschrieben ist. Diese Eingriffs-Struktur könnte auf viele Arten und Weisen modifiziert werden, und dennoch so arbeiten, wie dies erwünscht ist. Eine solche nicht einschränkende Modifikation umfasst, dass sich der Steg länger oder kürzer als die Kante erstrecken könnte, dass der Steg ein unterschiedliches Profil haben könnte, dass die schräg verlaufende Nockenfläche gekrümmt oder gradlinig sein kann und dass die Nut von einer unterschiedlichen Größe sein könnte oder abgeschrägte Seitenwände haben könnte.
Ein repräsentativer Schnitt der Niete 42 ist in 1B dargestellt. Allgemein besitzt die Niete 42 einen scheibenförmigen oberen und unteren Kopf 64, 66 und einen Schaft 68, der sich dazwischen erstreckt. Die Köpfe sind an dem Schaft befestigt.
Ein Schnitt der zusammengefügten Struktur des nichttextilen Stoffes 44 ist in den 2A-C dargestellt. 2A zeigt eine Draufsicht des nichttextilen Stoffes 44, wobei drei Platten 40 in ihrer Position durch zwei Nieten 42 gehalten sind. Die zwei äußeren Platten befinden sich in einer Orientierung „mit den Schenkeln nach oben", und die schraffierte mittlere Platte befindet sich in der Position „mit den Schenkeln nach unten". Jede Niete ist so positioniert, dass sich deren Schaft 58 durch die ausgerichteten Ausschnitte 50 jeder angrenzenden Platte erstreckt. Die gegenüberliegenden Köpfe 64 und 66 der Niete definieren die Grenzen der vertikalen (in Bezug auf 2B) Bewegung der Platten 40. In dieser Position sind die aneinander angrenzenden Platten 40 miteinander, mit deren jeweiligen Eingriffs-Strukturen in Eingriff, verriegelt. Siehe 2B. Kurz gesagt ist, in der eingegriffenen Position, der Steg 58 der oberen („mit den Schenkeln nach unten gerichteten") Platte in der Nut 62 der Bodenplatte („mit den Schenkeln nach oben") aufgenommen. Die Nockenflächen 60 jeder Platte 40 liegen aufeinander auf, und der Steg 58 der Bodenplatte ist in der Nut 62, die in der oberen Platte gebildet ist, positioniert. Wie nachfolgend beschrieben werden wird, ist diese Position diejenige, in der die Platten gehalten werden, wenn die Platte „mit den Schenkeln nach unten" in dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildet wird. Mehrere Platten können miteinander auf diese Art und Weise befestigt werden, wobei die Eingriffs-Struktur an allen vier Seiten in eine entsprechende Eingriffs-Struktur an einer benachbarten Platte eingreift. Die Nieten 42 werden durch die Ausschnitte 50 an den Ecken der Platten 40 positioniert, um sicherzustellen, dass die Eingriffs-Strukturen in Eingriff verbleiben und die Platten davor zurückhalten, dass sie sich trennen. Siehe 3.
Die Eingriffs-Struktur lässt zu, dass sich die Platten in einem bestimmten Umfang in Bezug auf eine andere bewegen, und ermöglicht, dass sich der nichttextile Stoff biegt. Je mehr Platten 40 sich in Bezug auf eine andere bewegen können, umso stärker kann sich der nichttextile Stoff biegen (z.B. einen kleineren Krümmungsradius haben), verbiegen und verdrehen. Wie gesehen werden kann, sind die Vorteile eines nichttextilen Stoffes, so wie dieser, wesentlich. Eine harte, haltbare, äußere Oberfläche wird geschaffen, die die darunter liegende Oberfläche 70 (wie beispielsweise ein Stoff in einem Teil eines Gepäckstücks) gegen eine Beschädigung aufgrund von scharfen Aufschlägen schützt und solche Aufschläge über einen größeren Oberflächenbereich verteilt. Zusätzlich ist diese feste, armierungsähnliche Oberfläche auch flexibel und leichtgewichtig.
2C stellt eine Ausführungsform des nichttextilen Stoffes 44 der 2A und B dar. Hierbei ist der Schaft 68 der Niete 42 etwas verlängerbar und elastisch. Mit einem verlängerbaren Schaft laufen, bei einem seitlichen Dehnen des nichttextilen Stoffes, wie beispielsweise dann, wenn er gebogen, verdreht oder direkt in eine seitliche Richtung gezogen wird, die gegenseitig eingreifende Nockenflächen 60 oder Rampen aufeinander. Dies ruft eine Zugkraft an dem Schaft 68 der Nieten, die diese gegenseitig zueinander gleitenden Platten zusammenhalten, hervor und dehnt den Schaft leicht. Die Platten 40 befinden sich demzufolge unter einer voneinander beabstandeten Position, wie dies in 2C dargestellt ist. Die Schäfte der Nieten bringen wiederum eine Druckkraft auf die Platten auf und tendieren, aufgrund der Geometrien der Nockenflächen 60, dazu, die Platten zueinander hin zu ziehen, was folglich die Platten zu deren nicht gedehnten Positionen bewegt. Dieser Druck/Zug-Kraft-Balance-Effekt lässt den nichttextilen Stoff elastisch (seitlich dehnbar) ebenso wie flexibel erscheinen. Folglich ist es wahrscheinlich, dass er ähnlich einem Textil aussieht, sich anfühlt und arbeitet, und gleichzeitig eine äußerst harte und haltbare Oberfläche bereitstellt.
Andere Platten-Strukturen sind vorgesehen, wobei sie entsprechend beim Bilden des nichttextilen Stoffes arbeiten. Beispiele dieser alternativen Platten-Strukturen sind in den 9-18 dargestellt. Diese alternativen Platten-Strukturen sind in einer Art und Weise ähnlich zu derjenigen, die nachfolgend für die Platten-Strukturen beschrieben sind, die in den 1A-B, 2A-C, und 3 dargestellt sind, hergestellt und zusammengesetzt (direkt gebildet).
Jede Platte und Niete sind aus einem Polymer-Material gebildet, das einem Festphasenformungsvorgang unterworfen wird. Herkömmliche Kunststoff-Pellets sind gegenüber anderen Formen von Ausgangsmaterialien bevorzugt, wobei alle anderen Punkte gleich sind.
Der Verwendung von herkömmlichen Kunststoff-Pellets kann das erfindungsgemäße Verfahren eine große Vielseitigkeit und Ökonomie geben, vereinfacht die Materialhandhabung und stellt auch eine minimale thermische Verschlechterung des Vorratsmaterials sicher. Natürlich ist, wenn das bestimmte Thermoplast, das ausgewählt ist, sich selbst nicht für ein Pelletieren anbietet, wie beispielsweise Polyethylen mit ultra hohem Molekulargewicht (UHDPE), eine Brikettbildung auch ein akzeptierbarer Ausgangsvorrat.
Das Material für die obere und die untere Platte könnte identisch sein, obwohl es erwünscht ist, ein unterschiedliches Kunststoff-Material für die Platte zu verwenden, die auf der Außenseite des End-Produkts angeordnet wird. Dies kann wichtig sein, da die äußere Platte unterschiedlichen physikalischen Bedingungen und Beanspruchungen (z.B. Abrasion, usw.) im Gegensatz zu der inneren Platte unterworfen werden kann. Das Material für die Außenplatte sollte geeignet so ausgewählt sein, um zumindest ein gegenüber Kratzern beständiges Polymer nur für diese Platten bereitzustellen. Farbe und Textur können, unter anderen Charakteristika, auch bei der Auswahl des Polymers zum Bilden der Außenplatten berücksichtigt werden. Auch sollte, um dabei zu helfen, irgendein unbeabsichtigtes oder unerwünschtes Verschweißen der Platten mit den Schenkeln nach unten an den Platten mit den Schenkeln nach oben während der Verarbeitung, wenn die nach oben gerichteten Schenkel als ein Bereich des Formhohlraums zum Bilden der Platten mit den Schenkeln nach unten verwendet wird, zu verhindern, die Platten mit den Schenkeln nach unten aus einem Polymer gebildet werden, das einen höheren Schmelzpunkt besitzt, oder ein solches, das mit dem Polymer der Platten mit den Schenkeln nach oben nicht kompatibel ist. Dies wird in weiterem Detail nachfolgend beschrieben.
Die Nieten-Materialien könnten wiederum ähnliche Polymere zu solchen der Platten, ein anderes Polymer mit Charakteristika, die für die Verarbeitung und die funktionalen Einzelheiten der Nieten bestimmt sind, sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird am besten unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Vorrichtung für die Herstellung erläutert, die mindestens zwei Montagerollen umfasst, die eine Spaltlinie (Kontaktlinie) zwischen den mindestens zwei Rollen besitzen. Allgemein ist die äußere Fläche jeder Rolle eine Arbeitsfläche und nimmt an ausgewählten Stellen dieser Arbeitsfläche die Kunststoff-Pellets auf. Die Kunststoff-Pellets werden allgemein von der Arbeitsfläche jeder Rolle aufgenommen, gehalten, transportiert, gebildet und davon freigegeben. Die Bewegung der Rollen wird vorzugsweise mittels Computer für eine präzise Bewegung in Bezug zueinander und der anderen Gerätschaft gesteuert. Jede Rolle ist im Wesentlichen hohl und enthält eine innere Vorrichtung zum Aufnehmen, Halten, Bilden und Handhaben der Polymer-Pellets, wie dies nachfolgend beschrieben ist.
Der Festphasenformungsvorgang, der in dem erfindungsgemäßen Direkt-Formungsverfahren verwendet wird, ist in den 4A, B und C beschrieben. Die grundsätzlichen Direkt-Formungsschritte werden hier beschrieben, um die Beschreibung des gesamten Verfahrens nachfolgend zu erleichtern. Der Grund-Verarbeitungsschritt tritt an dem Spalt zwischen benachbarten Rollen auf. Jede Rollenfläche bildet einen Bereich eines Formhohlraums 72, 74 so, dass dann, wenn sie in Ausrichtung zueinander entlang des Spalts zwischen den Rollen positioniert sind, einen vollständigen Formhohlraum bilden. (Siehe 4A.) Eine Vertiefung 76 ist angrenzend an die Hohlraumform, allgemein radial nach innen von der Hohlraumform, gebildet, um ein Polymer-Pellet 78 von einem früheren Schritt in dem Direkt-Formungsvorgang aufzunehmen. Das Volumen des Polymer-Pellets 78 und des Formhohlraums sind im Wesentlichen dasselbe. Ein Bolzen 80, der durch einen Aktuator 82 gesteuert ist, ist angrenzend an die Vertiefung 76 positioniert, um auf das Pellet 78 aufzuschlagen und es in den Formhohlraum hinein zu drücken, damit es die Form des Formhohlraums annimmt.
In 4A sind die Bereiche des Formhohlraums an den Rollen A und B entlang des Spalts ausgerichtet, um einen vollständigen Formhohlraum zu bilden. Der Formhohlraum ist so geformt, um eine Platte 40 ähnlich zu derjenigen, die in 1 dargestellt ist, zu bilden. Das Pellet 78 ist in der Vertiefung 76 positioniert, wobei der Kopf 84 des Bolzens in das Pellet 78 eingreift. Nahezu unmittelbar zu der Ausrichtung der zwei Hohlräume 72 und 74 wird der Aktuator 82 dazu gebracht, auf das Pellet 78 aufzuschlagen und es in den Formhohlraum hinein zu drücken. Siehe 4B. Die Geschwindigkeit des Aufschlags durch den Bolzen 80, zusammen mit den physikalischen Charakteristika des Pellets 78, und der möglicherweise erwärmte Zustand des Pellets, bewirken, dass das Pellet 78 in den Formhohlraum eintritt, sich deformiert und die Form des Formhohlraums annimmt. Die Bewegung des Bolzens 80 endet an der Seitenwand des Formhohlraums in diesem Beispiel, um einen Teil des Formhohlraums zu bilden. Dieser Schritt ist die Festphasenfor mung des Pellets 78 zu dem Element 40, was in größerem Detail nachfolgend diskutiert wird.
Wenn die Rollen A und B fortfahren, sich in Bezug zueinander zu drehen, und in diesem Beispiel in entgegengesetzten Richtungen, wird das Element 40 in dem Formhohlraumbereich der Rolle B durch bestimmte Einrichtungen, wie beispielsweise eine mechanische Befestigung oder einen Vakuumdruck, gehalten. Siehe 4C. Der Bolzen 80 kann dazu verwendet werden, das Element von dem Bereich des Formhohlraums an der Rolle A auszustoßen, falls dies erforderlich ist. Der Bolzen 80 zieht sich dann in die Vertiefung 76, in Vorbereitung zum Aufnehmen eines anderen Pellets 78, zurück. Das Element 40 wird entlang der Rolle B der nächsten Formungsposition getragen.
In diesem Basisbeispiel des Verfahrens ist deutlich, dass der Festphasenformungsvorgang in Kombination mit der fortlaufenden Bewegung der Rollen ein sehr vorteilhaftes Verfahren zum Bilden und Transportieren des gebildeten Teils ergibt. Da die Verwendung von Rollen in Hochgeschwindigkeitsproduktions- und Herstellungsvorgängen sehr gut entwickelt ist, sind die Steuersysteme, die für den präzise zeitabgestimmten Formungsschritt erforderlich sind, im Stand der Technik bekannt. Dieses Verfahren erzeugt sehr geringen Abfall und besitzt eine hohe Produktionsrate.
Insbesondere umfasst die Ausführungsform, die hier zuerst beschrieben ist, wie sie in 5 dargestellt ist, zwei ziemlich große und eine relativ kleine, seriell ineinander greifende Rolle 1, 2, 3 und 4 jeweils. Jede Rolle dreht sich unter derselben Geschwindigkeit, allerdings in einer entgegengesetzten Richtung zu derjenigen der benachbarten Rolle. Ein Spaltbereich ist entlang der tangentialen Kontaktlinie zwischen den benachbarten Rollen gebildet. Der Direkt-Formungsvorgang wird in diesem Spaltbereich zwischen jeder Rolle durchgeführt, um eine Linie oder eine Reihe aus Elementen in Formhohlräumen, die entlang des Spaltbereichs gebildet sind, zu bilden. In 5 ist ein Spaltbereich zwischen Rollen 1 und 2, zwischen Rollen 2 und 3 und zwischen Rollen 3 und 4 vorhanden.
Jede dieser Rollen besitzt eine äußere Umfangsfläche 86, die Vertiefungen oder Hohlräume umfasst, die einen der zwei Bereiche der Formhohlräume vom Miniatur-Greifer-Typ bilden, um die Platten 40 oder Nieten 42 zu bilden, die die nichttextilen Stoffelemente bilden. Diese Formhälften kommen zusammen und bilden geschlossene oder vollständige Formhohlräume an dem Spalt zwischen den Rollen und sind dann bereit, das fließfähige, thermoplastische Material von dem Pellet, wie dies vorstehend in Bezug auf die 4A-C beschrieben ist, aufzunehmen. Jede Rolle unterscheidet sich von der anderen dahingehend, dass die inneren Strukturen innerhalb der Rollen, und die Formen der Vertiefungen oder Hohlräume, spezifisch für die Vorgänge sind, die durch die Rolle durchgeführt werden. Die axiale Dimension dieser Rollen besitzt keine reale Grenze, sondern sie sollte zumindest die Breite des größten, nichttextilen Stoff-Gegenstands, der hergestellt werden soll, überschreiten. In dem Fall eines Gepäckstücks würde dann die axiale Dimension, über die Elemente gebildet und zusammengesetzt werden können, in dem Bereich von 100 Zentimetern liegen.
In dem beispielhaften Verfahren wird, in einer Übersicht, eines der Elemente in der Position „mit den Schenkeln nach oben" an dem Spalt zwischen den Rollen 1 und 2 gebildet. Ein zweites der Elemente wird in der Position „mit den Schenkeln nach unten" an dem Spalt zwischen den Rollen 2 und 3 gebildet. Dieses Element „mit den Schenkeln nach unten" wird in Eingriff mit dem Element „mit den Schenkeln nach oben" als Teil des Direkt-Formungsvorgangs, um die Elemente während der Verarbeitung miteinander in Eingriff zu bringen, gebildet. Die Niete wird dann an dem Spalt zwischen den Rollen 3 und 4 gebildet, um die miteinander in Eingriff gebrachten Plattenelemente zusammenzuhalten. Der nichttextile Stoff wird dann von dem Verfahren in einem vollständig zusammengebauten Zustand an der Ausfuhrstelle zwischen den Rollen 3 und 4 herausgenommen.
Jede der Rollen 1, 2 und 3 kann dann verschiedene ähnliche Stufen oder Merkmale haben, die den Direkt-Formungsvorgang erleichtern. Die Rolle 1 besitzt sechs Grundstufen, die dazu zugeordnet sind. Die erste Stufe 88 umfasst eine Bolzen-Struktur 80, die innerhalb der Rolle an der Innenfläche der Außenwand 86 befestigt ist. Der Bolzen ist, wie vorstehend angeführt ist, so positioniert und wird so gesteuert, um mit der Pellet-Aufnahmevertiefung 76 zusammenzuwirken. Jeder Bolzen 80 entspricht einer Pellet-Aufnahmevertiefung 76 und kann zwischen einer zurückgezogenen und einer vollständig ausgefahrenen Position, und irgendeiner Position dazwischen, betätigt werden.
Der Bolzen 80 kann beispielsweise mittels Solenoid betätigt werden und muss verschiedene Charakteristika zusätzlich zu der Fähigkeit haben, den Bolzenkopf so zu positionie ren, wie dies vorstehend erwähnt ist. Insbesondere müssen der Bolzen und sein Solenoid (Aktuator 82) innerhalb der Rolle in einen relativ kleinen Raum hineinpassen. Da die Platten, die an jeder Rolle gebildet werden sollen, entsprechend unter Mitten von 4 mm feldmäßig angeordnet sind, müssen ein Solenoid und dessen Verbindungen einen zylindrischen Raum geringer als ungefähr 8 mm im Durchmesser innerhalb des Körpers jedes Zylinders belegen. Dies wird einfach im Hinblick auf die Miniaturisierungs-Bolzen, die in einer Punkt-Matrix und Tintenstrahl-Druckköpfen gebildet sind, erreicht. Wenn mehr Raum für den Bolzen-Mechanismus 80 benötigt wird, als er innerhalb des Zylinders verfügbar ist, könnten Bänder, die aus miteinander verbundenen Feldern aus Bolzen und Hohlräumen gebildet sind, verwendet werden, um so einen nahezu unbegrenzten Raum für solche Mechanismen bereitzustellen.
Der Bolzen-Aktuator 82 muss auf den Bolzen-Kopf 84 (idealer Weise, allerdings nicht begrenzt darauf, ein Bolzen-Aktuator pro Pellet) unter einer beträchtlichen Geschwindigkeit und Kraft, ausreichend, um plastisch das Pellet oder die Pellets in die Formhohlräume hinein zu deformieren, bewegen. Der Bolzen-Aktuator muss seinen Formungshub nahezu augenblicklich abschließen, da sich die gegenseitig eingreifenden Rollen schnell drehen werden, um einen entsprechenden Fluss von fertig gestellten, nichttextilen Stoff-Formen herzustellen. Dann muss der Formungshub sehr kurz im Hinblick auf die relativ geringe Zeit, für die die Formhohlräume an dem Spalt in den Rollen ausgerichtet sein werden, sein.
Schließlich müssen die Bolzen-Anordnungen einfach in verschiedenen Kombinationen und Feldern in Abhängigkeit von den mittels Computer betriebenen Steuersignalen betrieben werden. Wiederum kann die frühere Entwicklung von Punkt-Matrixdruckern, Tintenstrahldruckern oder dergleichen, für alle diese Mechanismen einfach unter der Maßgabe eines Fachmanns eingesetzt werden, wenn die Anwendung dieser Technologien so ist, wie dies vorstehend offenbart worden ist. Eine solche Struktur ist in dem US-Patent 5,126,618 offenbart.
Wie wiederum 4 zeigt, sind die Bolzen 80 in der Rolle 1 so positioniert (z.B. die Bolzen-Köpfe 84 werden durch die Steuereinheit positioniert), um bündig mit der Formhohlraumwand abzuschließen, um ein Pellet 78 fernzuhalten und so eine Platte zu einem Netz zu machen, oder ihn in die Vertiefung 76 zurückzuziehen, um das Pellet darin aufzunehmen, wenn eine Platte 40 in diesem Formhohlraum gebildet werden soll. Auf diese Art und Weise werden Pellets nur in den Vertiefungen 76 positioniert, die dazu vorgesehen sind, Pellets 78 aufzunehmen, um eine vorgegebene Form eines nichttextilen Stoffes zu bilden.
Die zweite Stufe ist ein Pellet-Trichter 90, der so positioniert und kontrolliert wird, um wahlweise Pellets 78 auf die äußere Oberfläche 86 der Rolle aufzubringen. Die Pellets 78 werden in einer Orientierung so aufgebracht, um zu ermöglichen, dass sie in den Vertiefungen 76 so, wie dies erwünscht ist, aufgenommen werden. Der Pellet-Trichter 90 wird vorzugsweise unmittelbar auslaufseitig des Spalts zwischen den Rollen 1 und 2 positioniert. Während 5 einen Trichter, oder dergleichen, darstellt, kann es bevorzugter sein, eine elektrostatische Platzierung, eine Verteilung über ein fluidisiertes Bett, oder ein Vakuum-Niederschlagen, um ein Pellet 78 in jeder der geeigneten Vertiefungen 76 abzulegen, zu verwenden. Ein fluidisiertes Bett zusätzlich zu einem Vakuum (ein kleiner Vakuumkanal in der Vertiefung, der durch Zurückziehen des Bolzen-Kopfs freigelegt wird) würde ein vollständiges Auffüllen aller geeigneten Vertiefungen 76 sicherstellen. Eine andere Option ist diejenige, wahlweise die Pellets 78 in den erwünschten Vertiefungen von innerhalb der Rolle aus zu positionieren. Die Pellets 78 könnten vor einem zurückgezogenen Bolzen-Kopf 84 positioniert und in die Vertiefung 76 durch den Bolzen 80 hinein gedrückt werden. Dies würde irgendwelche Probleme beseitigen, die der Massenverteilung der Pellets 78 auf die äußere Oberfläche 86 der Rolle zugeordnet sind, und würde das Erfordernis beseitigen, überschüssige Pellets 78 zu entfernen. Die Vertiefungen 76 können so dimensioniert sein, um nur ein Pellet 78 aufzunehmen, oder könnten so dimensioniert sein, um mehrere Pellets aufzunehmen. Die Vertiefung 76 ist, wie dargestellt ist, so geformt, um eng ein Pellet 78 aufzunehmen, allerdings ist vorgesehen, dass die Vertiefung 76 so geformt sein könnte, um ein Pellet 78 in einer losen Art und Weise aufnehmen, und nicht so, dass es verschlossen durch die Vertiefung 76 aufgenommen ist. Auch ist vorgesehen, dass das Pellet 78 in die Vertiefung von innerhalb der Rolle aus durch eine Öffnung in der Seitenwand der Vertiefung 76 eingesetzt werden könnte. Diese Öffnung könnte wahlweise durch den Bolzen 80 blockiert werden, wenn es erwünscht ist, ein Pellet davon abzuhalten, dass es in die Vertiefung 76 positioniert wird.
Die dritte Stufe ist eine Pellet-Platzierungsrolle 92, die in die äußere Fläche 86 der Rolle 1 (oder deren entsprechender Rolle) eingreift, um beim Positionieren der Pellets 78 in deren jeweiligen Vertiefungen 76 zu unterstützen. Die Pellet-Platzierungsrolle 92 besitzt vorzugsweise eine gepolsterte, äußere Fläche, um welch die Pellets in deren jeweilige Vertiefungen 76 hinein zu drücken, ohne unbeabsichtigt irgendein Festphasenformen vorzunehmen, oder in sonstiger Weise die Pellet-Form zu deformieren. An dieser Stufe wird eine weiche Rolle, oder dergleichen, irgendein erfasstes Pellet dazu bündig mit der Vertiefung 76 drücken, was dabei unterstützt, dass das Pellet an Ort und Stelle verbleiben wird, bis es in den jeweiligen Formhohlraum eingedrückt oder darin festphasenverformt wird.
Die vierte Stufe ist eine Pellet-Entfernungsstation 94, um solche überschüssigen Pellets zu entfernen, die nicht geeignet in deren jeweiligen Vertiefungen 76 positioniert sind. Diese Pellet-Entfernungseinrichtung 94 kann durch Kontakt (wie beispielsweise einen Bolzen) oder einen Nichtkontakt (wie beispielsweise durch Vakuum oder dergleichen) arbeiten. Die entfernten Pellets 78 können recycelt werden.
Die fünfte Stufe ist eine Heizquelle 96, entweder extern oder intern zu der Rolle, um selektiv die Pellets 78 in der Temperatur vor dem Festphasenformungsschritt zu konditionieren. Die Heizquelle 96 kann elektrisch sein, eine Konvektions-, Strahlungs- oder irgendeine andere Heiztechnik sein, die für einen solchen Vorgang bekannt oder verfügbar ist. Für ein Festphasenformen stammt viel der Energie zum Formen des Pellets 78 oder des Rohlings zu seiner Endform von den momentanen Verformungskräften, die in der Vorform oder dem Rohling während des Vorgangs abgeführt werden. Allerdings ist vorgesehen, dass sich jedes der Pellets auf einer kontrollierten Temperatur vor einem Verformen befinden sollte, so dass ein optimales Formen auftreten kann. Das fünfte Merkmal stellt Strahlungsheizeinrichtungen dar, die die Pellets, die in den Vertiefungen gehalten sind, vor einem Verformen bestrahlen. Andere Heizsysteme sind möglich, einschließlich eines Kontrollierens der Temperatur des Zylinders selbst, oder eines Erwärmens der Pellets in einem fluidisierten Bett unmittelbar vor der Anordnung. Die Heizstufe wird in weiterem Detail nachfolgend diskutiert.
Jede Rolle besitzt vorzugsweise ähnliche Merkmale und Stufen, die dazu zugeordnet sind, um den bestimmten Festphasenformungsvorgang, dem die Rolle zugeordnet ist, zu er leichtern. Während jedes dieser Merkmale der Rolle nicht für optimal dimensionierte Pellets notwendig ist, würde die Verwendung von gesinterten Briketts oder losen Pulvern wahrscheinlich alle davon einsetzen.
Die 5 zeigt in größerem Detail eine Endansicht, die diagrammartig den beispielhaften Formungs/Zusammenfügungsvorgang und die Gerätschaft, die zum Durchführen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erforderlich ist, zeigt. Die behandelten Materialien bewegen sich allgemein von links nach rechts, wie dies dargestellt ist. Die vierte Rolle, die unten rechts in der Zeichnung dargestellt ist, kann eine einfache Riffelwalze mit geeigneten Hohlräumen sein, um beim Formen und/oder Einsetzen der Nieten 42 zu unterstützen.
Alle Rollen (mit der möglichen Ausnahme der Riffelwalze 4) haben hunderte von kleinen Vertiefungen 76 zum Aufnehmen von thermoplastischen Pellets 78. An der Rolle 1 ist, wie in den 4A, B, C und 6 dargestellt ist, jede dieser Vertiefungen 76 in einem Vertiefungs- oder Formhohlraumbereich 74 zentriert, der in der äußeren Fläche 86 der Rolle 1 (in diesem Beispiel) gebildet ist. Siehe 6. Jede Vertiefung oder jeder Formhohlraumbereich 74 ist ungefähr von der Hälfte des Miniatur-Formhohlraums, der benötigt wird, um ein Plattenelement in der Position „mit den Schenkeln nach oben" zu bilden. Für die Rolle 1 sind diese Hohlräume so geformt, um die Platte mit den vier „Schenkeln" auszubilden, die dazu verwendet werden, lose jede Platte mit den überlappenden Platten in den zusammengesetzten, nichttextilen Stoff zu verbinden. Die Platten, die an dem Spalt zwischen den Rollen 1 und 2 gebildet sind, befinden sich in der Position „mit den Schenkeln nach oben", da diese Platten, wenn sie einmal gebildet sind, mittels Vakuum zu der Rolle 2 überführt werden, wobei sich die Schenkel radial nach außen weg von der Rolle 2 erstrecken. Diese Orientierung erfolgt in Vorbereitung zur Bildung der zweiten Platte in der Anordnung „mit den Schenkeln nach unten" an dem Spalt zwischen den Rollen 2 und 3.
Die Pellet-Aufnahmevertiefung 76 ist, wie von der Seite in 4A aus zu sehen ist, vorzugsweise ein rechter, kreisförmiger Zylinder, der eng passend die kleinen, thermoplastischen Pellets 78 von dem Compounder aufnimmt. Die kreisförmige Fläche des Bolzen-Kopfs 84 bildet das bodenseitige, kreisförmige Ende dieser Vertiefung. Der Bolzen-Kopf 84 wird, wie vorstehend erwähnt ist, durch einen elektromagnetischen oder piezoelektrischen Solenoid, oder dergleichen, betätigt. Dieser Solenoid kann die Fläche des Bolzen- Kopfs 84 passend innerhalb der Vertiefung, unter Belassen eines Raums für ein, zwei oder mehr solcher Pellets positionieren. Der Solenoid kann auch die Fläche des Bolzen-Kopfs 84 an oder über die Öffnung der Vertiefung 76 hinaus positionieren und sich in den Formhohlraum 74 hinein erstrecken, um so auszuschließen, dass irgendwelche Pellets 78 dort abgelegt werden. Die Bolzen könnten auch als Extraktionsstifte betätigt werden, um eine gerade geformte Platte 40 oder eine Niete 42 von deren jeweiligem Formhohlraum nach der Bildung freizugeben.
Zu Beginn des Vorgangs werden die Pellets 78 auf der Fläche 86 der Rolle 1 durch den Pellet-Trichter 90 positioniert. Die Pellets 78 werden in Position durch die Pellet-Positionierungsrolle 92 gedrückt. Die überschüssigen Pellets 78 werden durch die Pellet-Entfernungsvorrichtung 94 entfernt. Die Pellets werden dann mittels Wärme an der Heizstufe 96 konditioniert. Der Festphasenformungsvorgang tritt dann an dem Spalt zwischen den Rollen 1 und 2 auf, um die Plattenelemente „mit den Schenkeln nach oben" zu bilden. Dieser Schritt wurde in Bezug auf 4 vorstehend beschrieben. Die Plattenelemente „mit den Schenkeln nach oben" werden gebildet und verbleiben auf der Rolle 2, feldmäßig in ungefähr derselben, relativen Position angeordnet, in der sie gebildet wurden, wie dies in 5A dargestellt ist. Die Rolle 1 führt mit ihrer Drehung durch alle Stufen kontinuierlich fort, um eine effiziente und fortlaufende Verarbeitung des nichttextilen Stoffes zu ermöglichen.
An der Rolle 2 fährt, wie wiederum 5 zeigt, die Verarbeitung fort. Die Rolle 2 besitzt Pellet-Vertiefungen 76A, die in den Formhohlräumen für die Elemente „mit den Schenkeln nach unten" gebildet sind, die zwischen den feldmäßig angeordneten Plattenelementen „mit den Schenkeln nach oben", positioniert auf der Oberfläche der Rolle 2, angeordnet sind. Es wird auf die Vertiefungen 76A hingewiesen, die in unterbrochener Linie in den 5A und 6 dargestellt sind, um die Stelle der Pellet-Vertiefungen 76A auf der Rolle 2 in Bezug auf die Elemente „mit den Schenkeln nach oben" anzuzeigen. Folglich werden die Pellets 78 auf der Rolle 2 zwischen der Stelle der Bildung der Plattenelemente 40 „mit den Schenkeln nach oben" abgelegt. Die Pellets 78 werden vorzugsweise positioniert, die überschüssigen Pellets werden entfernt und die verbleibenden Pellets werden vor dem Formungsvorgang an dem Spalt zwischen den Rollen 2 und 3 erwärmt (ähnlich zu den Stufen an der Rolle 1).
Alternativ können das Pellet-Ablegen (90A), das Positionieren (92A), das Entfernen des Überschusses (94A) und das Erwärmen (96A) vor der Bildung der Platten „mit den Schenkeln nach oben" an dem Spalt zwischen den Rollen 1 und 2 stattfinden, falls dies erwünscht ist, wie dies in 5 an der Unterseite der Rolle 2 dargestellt ist. Es ist vorgesehen, dass jeder der Schritte, der der Platzierung, Positionierung und Konditionierung der Pellets an der äußeren Fläche 86 irgendeiner der Rollen zugeordnet ist, in irgendeiner anderen Reihenfolge und an einer anderen Stelle durchgeführt werden kann, wenn es für den Festphasenformungsvorgang vorteilhaft ist.
An dem Spalt zwischen den Rollen 2 und 3 werden die Plattenelemente „mit den Schenkeln nach unten" durch den Festphasenformungsvorgang gebildet. Siehe 7A und B. Bei diesem Formungsschritt wirken die Plattenelemente „mit den Schenkeln nach oben" als Teil des Formhohlraums, wie dies weiter nachfolgend im Detail beschrieben ist.
In 7A ist das Pellet 78A in der Vertiefung 76A dargestellt, wobei sich der Bolzen-Kopf in der zurückgezogenen Position befindet und in das hintere Ende des Pellets 78A eingreift. Die Teilformhohlräume 98 und 100, die teilweise in den Rollen 2 und 3 jeweils gebildet sind, sind so ausgerichtet, um einen vollständigen Formhohlraum an dem Spalt zwischen den Rollen 2 und 3 zu bilden. Siehe 7A. Der Formhohlraum zum Bilden des Plattenelements „mit den Schenkeln nach unten" ist teilweise durch die Oberfläche der Rolle 2, die Oberfläche der Rolle 3 und einen Bereich des Elements „mit den Schenkeln nach oben" definiert. Diese Bildung des Formhohlraums ermöglicht, dass das Plattenelement „mit den Schenkeln nach unten" so gebildet werden kann, um präzise zu dem Plattenelement "mit den Schenkeln nach oben" zu passen, was demzufolge eine ineinander eingreifende oder verbundene Struktur während der Bildung ergibt, ohne das Erfordernis einer gesonderten Zusammensetzung der einzelnen Teile.
Wenn einmal der vollständige Formhohlraum durch die Ausrichtung der Formhohlraumbereiche 98 und 100 an den Rollen 2 und 3 jeweils gebildet ist, wird der Bolzen 80A betätigt, um das Pellet 78A in den Formhohlraum zu drücken und an die Form des vollständigen Formhohlraums anzupassen. Siehe 7B. Dieser Festphasenformungsschritt umfasst die Bildung der ineinander eingreifenden Leiste und des Schlitzes der Ausführungsform des Elements 40, das vorstehend beschrieben ist. Der Bolzen-Kopf 84A ist in seiner aus gefahrenen Position dargestellt, um einen Bereich der hinteren Fläche des Formhohlraums in 7B zu bilden.
Die Struktur der Plattenelemente 40A „mit den Schenkeln nach unten", gebildet so, um mit den Elementen 40 „mit den Schenkeln nach oben" an dem Spalt zwischen den Rollen 2 und 3 einzugreifen, ist in 5B dargestellt. Diese Struktur belässt nur ein kleines, im Allgemeinen kreisförmiges Loch, das zwischen dem Feld der Plattenelemente 40 und 40A und durch dieses hindurch zwischen den vier überlappenden Schenkeln der angrenzenden Plattenelemente gebildet ist. Diese kreisförmigen Räume werden dabei helfen, die Nieten 42 an dem Spalt zwischen den Rollen 3 und 4 zu positionieren und zu formen. Die gegenseitig eingreifenden Schenkel der Platten 40 und 40A besitzen eine Form, die die Erfordernisse eines Aufbaus eines Gepäckstücks in einer bevorzugten Art und Weise erfüllt.
Wenn sich die Rollen 2 und 3 bewegen, trennen sich die gerade gebildeten Plattenelemente 40A „mit den Schenkeln nach unten" und die austretenden Plattenelemente 40 „mit den Schenkeln nach oben" von der Rolle 2 und kleben an der Rolle 3 an, wie beispielsweise durch eine Vakuumkraft, die auf die Plattenelemente „mit den Schenkeln nach unten" einwirkt. Die sich überlappenden Platten werden sicher noch ausreichend für einen Transport an der Rolle 3 zu dem nächsten Verarbeitungsschritt halten, auch ohne eingesetzte oder eingesetzte und eingebrachte Nieten. Dies kommt daher, dass die enge Passung der gemeinsam geformten Schenkel über Vander-Wal'sche Kräfte zusammenkleben werden.
Die Verwendung eines Teils der zuvor gebildeten Plattenelemente 40 „mit den Schenkeln nach oben" als ein Teil des Formhohlraums zum Bilden der Plattenelemente 40A „mit den Schenkeln nach unten" ist sehr vorteilhaft. Sie ermöglicht das Bilden von ineinander in Eingriff gebrachten (verbundenen) Plattenelementen, ohne dass gesonderte Plattenelemente getrennt hergestellt und dann zusammengesetzt werden müssen. Es ist für die Plattenelemente 40A „mit den Schenkeln nach unten" und 40 „mit den Schenkeln nach oben" wichtig, das sie als getrennte Elemente verbleiben und nicht ein einzelnes, verschmolzenes Element während dieses Formungsschritts werden. Um sicherzustellen, dass die zwei Platten nicht miteinander während des Verarbeitungsschritts verschmelzen, ist es für die Plattenelemente 40 „mit den Schenkeln nach oben" wichtig, dass sie aus einem Polymer gebildet werden, das Eigenschaften hat, die dauerhaft einem Verschmelzen mit dem Plattenelement 40A „mit den Schenkeln nach unten" während der Bildung des Plattenelements „mit den Schenkeln nach unten" standhält. Diese Eigenschaften könnten umfassen, dass das Plattenelement 40A mit den Schenkeln nach unten aus einem Polymer gebildet wird, das eine niedrigere Schmelztemperatur als das Plattenelement 40 mit den Schenkeln nach oben besitzt. Dies würde zu einem Element 40A mit den Schenkeln nach unten führen, das bei einer Temperatur gebildet wird, bei der das Element 40 „mit den Schenkeln nach oben" ausreichend fest ist und sich nicht in einem erweichten Zustand befindet. Zusätzlich könnten die Oberflächen-Charakteristika des Elements 40 mit den Schenkeln nach oben nach der Bildung und vor dessen Verwendung beim Formen des Plattenelements 40A mit den Schenkeln nach unten verändert (gehärtet oder geschmiert) werden, um es so zu gestalten, dass es einem Verbinden mit dem Plattenelement 40A mit den Schenkeln nach unten standhält. Die Auswahl der Polymere zum Bilden jeder der zwei Plattenelemente sollte dieses Erfordernis berücksichtigen, und die Verarbeitungs-Parameter (Temperatur, Geschwindigkeit, usw.) sollten auch ein Faktor bei diesem Erfordernis sein.
Für bestimmte, nichttextile Stoff-Anwendungen, zum Beispiel bei dem Aufbau einer relativ festen Gepäckplatte, kann ein gewisses, gegenseitiges Verschmelzen und ein nicht dauerhaftes Verschmelzen zwischen den zuvor gebildeten Platten 40 mit den Schenkeln nach oben und den gerade gebildeten Platten 40A mit den Schenkeln nach unten toleriert werden. Die zusätzliche Steifigkeit, die von der gelegentlichen, permanenten Schweißverbindung abgeleitet ist, die von einem solchen gegenseitigen Verschmelzen resultiert, wird wahrscheinlich wieder während der darauf folgenden Montageschritte oder durch die Benutzung des Endverbrauchers aufbrechen. Die Verarbeitungs-Geschwindigkeit sollte auf eine nominale Rate so eingestellt werden, dass solche Verschweißungen von Platte zu Platte allgemein selten sind. Der Umfang von überschüssiger, sensibler Wärme, die in den Platten 40 mit den Schenkeln nach oben verbleibt und auf die Platten 40A mit den Schenkeln nach unten aufgebracht oder darin erzeugt wird, sollte kontrollierbar sein und sollte minimal sein, und zwar aufgrund der Festphasenformungstechniken, die hier diskutiert sind. Die Prozesse sollten dazu geeignet sein, auf Niveaus geregelt zu werden, die präzi se genug sind, um die Verwendung desselben Typs eines Polymers für jedes Element zu ermöglichen.
Wie wiederum 5 zeigt, führen nun die Felder der sich überlappenden Platten zu der Oberfläche 86 der Rolle 3. Die äußere Fläche der Rolle 3 bildet Vertiefungen 76B, um die Pellets 78B aufzunehmen, und einen Teilformhohlraum 102, und beide werden in dem Schritt zum Bilden der Niete 42 verwendet. Die äußere Fläche der Rolle 4 bildet Teilformhohlräume 104 auch für die Bildung der Nieten 42. Die Pellet-Vertiefungen 76B sind in kreisförmigen Räumen gebildet, die zwischen den Ecken der benachbarten Plattenelemente belassen sind. Die Formhohlräume 102 und 104 überlappen die Kanten der kreisförmigen Vertiefungen und greifen in die oberen Flächen beider Plattenelemente mit den Schenkeln nach oben 40 und mit den Schenkeln nach unten 40A ein, um die benachbarten Plattenelemente zusammenzuhalten.
Die Stufen des Niederlegens 90 der Pellets, der Positionierung 92, des Entfernens 94 des Überschusses und der Wärmebehandlung 96 werden an der Rolle 3 durchgeführt, um das Formen der Nieten in den geeigneten zylindrischen Löchern vorzubereiten, die zwischen jedem der vier sich überlappenden Schenkeln der benachbarten Plattenelemente mit den Schenkeln nach oben 40 und mit den Schenkeln nach unten 40A verbleiben, vorzubereiten. Der Niet-Formungsvorgang, der in den 8A und B dargestellt ist, ist insgesamt derselbe, wie er zuvor für die Bildung der Plattenelemente mit den Schenkeln nach oben 40 und mit den Schenkeln nach unten 40A angegeben ist. Bei diesem Bildungsschritt an dem Spalt zwischen den Rollen 3 und 4 besitzt, für das Verfahren und die Struktur des Elements, die Rolle 4 nur Teilform-Vertiefungen 104, die darauf zum Bilden der Köpfe der Nieten gebildet sind.
Sowohl die Plattenelemente mit den Schenkeln nach oben 40 als auch mit den Schenkeln nach unten 40A bilden einen Teil des Formhohlraums entsprechend zu dem Schaft 69 der Niete 42. In Bezug auf die Erfordernisse für die Qualitäten des Pellet-Materials in Bezug auf die Bildung der Plattenelemente 40A mit den Schenkeln nach unten und der Verwendung der Plattenelemente 40 mit den Schenkeln nach oben als Teil des Formhohlraums ist es wichtig, dass das Polymer, das dazu verwendet wird, die Nieten 42 zu bilden, nicht dauerhaft mit irgendeiner der Plattenelemente 40A mit den Schenkeln nach unten oder 40 mit den Schenkeln nach oben und des Bildungsschritts oder danach verschmilzt. Wiederum sollte eine Auswahl des Polymers zum Bilden der Niete und dessen Material-Charakteristika diese Kriterien berücksichtigen (z.B. die Temperatur der Plattenelemente, die Temperatur der Pellets zum Bilden der Niete, usw.).
8A stellt das Pellet in der Vertiefung und den Bolzen in seiner zurückgezogenen Position in Eingriff mit dem hinteren Ende des Pellets dar. Wenn sich die Rollen 3 und 4 an dem Spalt dazwischen pressen, wird der vollständige Formhohlraum gebildet. Nahezu unmittelbar damit wird der Bolzen betätigt, um zu bewirken, dass sich das Pellet in die Form-Vertiefung hinein deformiert und sich der Form der Form-Vertiefung anpasst. Siehe 8B. Wiederum wird die Niete in ihrer endgeformten Ausführung nicht mit irgendeinem der Plattenelemente verschmolzen. Die Nieten halten die miteinander in Eingriff gebrachten Plattenelemente, durch Begrenzen des Abstands der Platten, zu dem sie sich voneinander weg bewegen können, davon ab, dass sie sich trennen. Die seitliche Bewegung der Platten relativ zueinander wird durch den Eingriff der Schenkel, die an den jeweiligen Plattenelementen gebildet sind, kontrolliert. Idealerweise lässt das Polymer, das in der Niete verwendet wird, eine bestimmte Elastizität zu, um eine größere seitliche Bewegung der Platten zuzulassen, wie dies vorstehend erläutert ist. Das vollständig gebildete, ineinander in Eingriff gebrachte, nichttextile Stoff-Material ist in den 2A, 2B, 2C, 3 und 5C dargestellt, wie es in dem vorliegenden Direkt-Formungsvorgang, der hier beschrieben ist, hergestellt ist.
Das Endprodukt tritt zwischen den Rollen 3 und 4 aus und wird darauf folgend als die äußere Oberfläche von Objekten, wie beispielsweise Gepäck, verwendet. Die fertig gestellten, nichttextilen Stoff-Formen rollen von der Rolle 3, bereit zur Verwendung oder einer Endmontage, ab. 5C stellt eine Draufsicht eines kleinen Abschnitts des fertig gestellten Stoffs dar.
Es sollte erwähnt werden, dass andere Vorrichtungen verwendet werden können, um die Herstellung des Platten-Materials aus einem nichttextilen Stoff zu erleichtern. Zum Beispiel wird angenommen, dass dann, wenn Rollen als unpassend aus irgendwelchen Gründen erachtet werden, fortlaufende Bänder oder fortlaufende Verbindungsbänder für solche Verarbeitungs-Techniken geeignet sind. Die Verwendung eines fortlaufenden Bands oder eines Verbindungsbands hat den Vorteil, dass es mehr Raum für die Bolzen-Struktur, falls sie benötigt wird, und eine erhöhte Zeit, während der die Formhälften für den Formungsvorgang zueinander ausgerichtet verbleiben, bereitstellt.
Es ist auch darauf hinzuweisen, dass die Rollen, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren, das hier angegeben ist, verwendet werden, nicht zylindrisch sein müssen. Es ist festgestellt worden, dass eine Rolle, die aus kurzen, flachen Abschnitten gebildet ist, die sich in Längsrichtung über die Rolle erstrecken, vorteilhaft ist, oder dass ein bestimmter anderer Typ einer Struktur einer segmentierten Rolle bevorzugt ist. Demzufolge weist die Verwendung des Ausdrucks „Rolle", wie er hier verwendet wird, auf eine Struktur hin, die eine relativ kontinuierliche Verarbeitung zulässt, und sie schließt ein fortlaufendes Band, segmentierte Rollen, und ähnliche Strukturen, ein.
Auch wird der Direkt-Formungsvorgang der vorliegenden Erfindung, einschließlich des Vorgangs der Oberflächen-Stufen, der Rolle, des Bolzens, und irgendwelcher anderer, zugeordneter Parameter, einschließlich der Rollen-Beabstandung oder relativen Bewegung, wie durch einen Computer gesteuert, der einen Mikroprozessor und die entsprechende Software (das „Steuersystem") besitzt. Es wird angenommen, dass das Steuersystem durch die derzeit verfügbaren Verarbeitungs-Steuersysteme ermöglicht wird.
Verschiedene unterschiedliche Typen von Polymeren können für das erfindungsgemäße Direkt-Formungsverfahren verwendet werden. Zum Beispiel wird angenommen, dass ABS, HDPE, PP, UHMWPE und PC die passenden Polymere für die Verwendung in den vorliegenden Verfahren sind, um nichttextile Stoffe direkt zu formen. Während der Festphasenformungsschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Pellets auf eine Temperatur oberhalb des Erweichungspunkts des bestimmten Polymers und unterhalb des Schmelzpunkts erwärmt. Hierzu wird diese Temperatur nicht nur durch die physikalische Deformation des Pellets während des Festphasen-Bildungsverfahrens erhalten, sondern kann durch eine externe Wärmequelle, wie dies vorstehend beschrieben ist, ersetzt werden. Der Artikel „Part performance is improved via solid-phase forming", Modern Plastics, Dezember 1985, enthält nützliche Informationen über diesen Punkt. Nahezu irgendein Polymer, das die Kriterien und die Charakteristika erfüllt, die für das vorliegende, erfindungsgemäße Verfahren erforderlich sind, ist geeignet.
Eine andere Ausführungsform des nichttextilen Stoffes, der dazu geeignet ist, direkt durch das erfindungsgemäße Verfahren, das hier offenbart ist, gebildet zu werden, ist in den 9-14 dargestellt. Diese Ausführungsform umfasst einen Aufbau aus relativ festen Elementen 110 und 112, die so zusammengesetzt werden können, um einen flexiblen, nichttextilen Stoff zu bilden. Dabei ist ein mit Stacheln versehenes Element 110 (das einen mit Kopf versehenen, mit Stacheln versehen oder ein Eingriffsende oder einen Bereich entlang seiner vorzugsweise vier Kanten besitzt) und ein Sockelelement 112 (das eine entsprechende Einführung, ein Aufnahmeteil oder einen Sockel entlang zumindest einer Seite der entsprechenden vier Kanten besitzt) vorhanden. Die Elemente verbinden sich mechanisch miteinander in einer kachelähnlichen Anordnung. Die miteinander verbundenen Stacheln und Sockel wirken als mechanische Verbindungen, die sich relativ zueinander schwenken können und leicht gleiten können, um eine insgesamt flexible Verbindung zwischen den im Feld angeordneten mit Stacheln und Sockeln versehenen Elemente zu erhalten. Die Elemente sind allgemein flach, mit einem zentralen Bahnbereich 114, der zum größten Teil aus den Oberflächen jedes dieser Elemente besteht, um insgesamt eine Platten-Anordnung zu bilden. Dieser Bahnbereich erstreckt sich zu den Kanten, die durch entweder Sockel oder mit Stacheln versehenen Kanten definiert sind, wie dies vorstehend beschrieben ist.
Im Gegensatz zu Elementen des nichttextilen Stoffes, die vorstehend diskutiert sind, erfordert der Gegenstand der Erfindung kein mit Kopf versehenes Element (z.B. eine Niete), um die Elemente zusammenzuhalten. Auch werden, im Gegensatz zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, die Elemente direkt miteinander verbunden, im Gegensatz dazu, dass sie nur aufeinander ruhen, und auf einem Nieten-Element beruhen, um die sich überlappenden, verhakten Platten davor abzuhalten, dass sie sich voneinander zu weit trennen und gelöst werden.
9 stellt die allgemeine Draufsicht dar und 9A stellt eine Querschnittsansicht des mit Stacheln versehenen Plattenelements 110 dar. Die 10 und 10A stellen eine ähnliche Ansicht und eine Querschnittsform des mit Sockel versehenen Elements 112 dar. 11 stellt einen Querschnitt durch einen verbundenen Satz von zwei mit Stacheln versehenen Platten 110 und eine zentral angeordnete mit Sockel versehene Platte 112 dar. 12 stellt ein Feld aus Elementen gemäß der vorliegenden Erfindung dar, wobei die mit Stacheln 110 und mit Sockeln 112 versehenen Elemente ein Schachbrettmuster bilden. 13 stellt diese Ausführungsform so dar, dass sie an dem Spalt zwischen den Rollen 2 und 3 gebildet ist.
In den 9 und 10 sind die Elemente allgemein in der Form quadratisch (obwohl andere Formen, wie rechteckig, dreieckförmig, usw., möglich sind). Entlang jeder Kante dieser Platten sind angeformte, in sonstiger Weise definierte, mechanische Verbindungen vorhanden. In der mit Stacheln versehenen Platte 110, wie sie in 9 dargestellt ist, umfassen alle vier Kanten einen lang gestreckten, vergrößerten Bereich, der einen Stachel 116 bildet, da sich dieser vergrößerte Bereich mit der Bahn der Platte über eine scharf definierte Kante verbindet. Diese Kante verhindert, wie detailliert angegeben werden wird, dass sich der Stachel 116 (wenn er einmal an einem entsprechend geformten Sockel der Platte der 10 zum Beispiel angebracht ist) abzieht, wenn die Platten Zugkräften oder Biegekräften unterworfen werden. Vorzugsweise wird diese mit Stacheln versehene Platte bei Festphasenformungstemperaturen direkt von der unter Temperatur konditionierten Vorform, am bevorzugtesten aus einem mittels Reaktor oder Polymer compoundiertem Pellet, gebildet. Dieses Direkt-Formungsverfahren ist vorstehend beschrieben. Demzufolge sind jede Platte und die Details der Stachel- und Sockelbereiche extrem klein.
Anhand der 10 kann man sehen, dass der Sockel 118 entlang jeder Kante dieses Plattenelements 112 durch zwei symmetrische und nach innen weisende, mit Haken versehene Bereiche 120 gebildet ist, die sich integral mit der zentralen Bahn der Platte in einem Festphasenformungs- oder einem Gießvorgang verbinden. 10A stellt dar, wie dieser Sockelbereich 118 dimensioniert ist, um lose den mit Stacheln versehenen Bereich 116 aufzunehmen, wobei allerdings dennoch die gegenseitig eingreifenden, mit Haken versehenen Bereiche 120 ein Abziehen der so bewegbar miteinander verbundenen Teile verhindern. Die leichte, winkelmäßige Ablenkung, wie sie in 10A dargestellt ist, kann zu einer erkennbaren Flexibilität des gesamten, nichttextilen Stoffes führen, insbesondere dann, wenn jedes Plattenelement in einem relativ kleinen Maßstab hergestellt ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass die Hauptdimension jedes der plattenähnlichen Elemente eine maximale Dimension zwischen 3 und 5 Millimetern zum Beispiel haben könnte.
11 stellt dar, wie eine Reihe von abwechselnden mit Stacheln 110 und Sockeln 112 versehenen, nichttextilen Stoff-Elementen zusammengefügt werden können. Insgesamt stellt 12 dar, wie diese alternativen Formen der Platten in einem Schachbrettmuster zusammengefügt werden können. Es ist anzumerken, dass jeder der zwei Anordnungen der Ecken-Zwischenabschnitte der Kanten in einer besonderen Art und Weise so ausgeschnitten sind, dass sich die entsprechenden Bereiche von benachbarten Platten nicht überlappen und ein Biegen des zusammengesetzten Produkts verhindern oder behindern, wenn ein solches Biegen erwünscht ist. Insbesondere besitzt die mit Stacheln versehene Platte 110 eine dreieckförmige Verzahnung an jeder Ecke, die tatsächlich dazu führt, dass der mit Stachel versehene Kopf keine Möglichkeit eines Überlappens oder eines Beeinträchtigens des Schwenkens entlang der Achse unter rechten Winkeln zu dieser Kante hat (siehe wiederum 10A für diesen Schwenkvorgang). Die mit Sockel versehene Platte 112, die in 10 dargestellt ist, besitzt einen diagonalen, dreieckförmigen Teil, der an der Ecke entfernt ist, was das meiste der mit Kopf und Sockel oder mit Sockel versehenen Bereiche in diesem Teil beseitigt. 12 zeigt, wie diese diagonalen Ausschnitte von diagonal angrenzenden, mit Sockel versehenen Platten in verschiedenen Stufen einer Spannung und eines Biegens zusammenpassen. Ungeachtet dieser weggeschnittenen Bereiche sind sehr begrenzte Bereiche des zusammengefügten, nichttextilen Stoffes vorhanden, die eine Öffnung oder einen Durchgang durch die Ebene des nichttextilen Stoffes bilden würden. Für die meisten Anwendungen bildet das Vorhandensein irgendwelcher Öffnungen kein Funktionsproblem, da die Öffnungen relativ klein sind und die aneinander angrenzenden Oberflächen dazu tendieren würden, diese Öffnungen zu schließen, ohne dass das Gewebe einem extremen Biegen oder Wölben unterworfen wird.
In dem bevorzugten Verfahren wird ein Feld aus mit Stacheln versehenen Platten 110 (9) an dem Spalt zwischen den Rollen 1 und 2 gebildet, wie dies vorstehend in Bezug auf die zuerst beschriebene Ausführungsform angegeben ist. Diese entsprechend gebildeten Platten werden zu einer Rolle 2 überführt und Pellets 122 werden in die ausgewählten Vertiefungen 124 der Rolle 2 in Vorbereitung zum Bilden der mit Sockel versehenen Platten 112 angeordnet. 13 stellt einen Querschnitt durch die Rollen 2 und 3 an dem Spalt-Schnitt dar, wo die Form für die Sockelplatte 112 gebildet worden ist, und zwar unmittelbar vor dem Betätigen des Aktuators 124 und des Bolzens 126, um diese Platte 112 zu bilden. Es ist anzumerken, dass der Hauptbereich des Formhohlraums aus entsprechenden Verzahnungen von Vertiefungen in den ausgerichteten Oberflächen der Rollen-Außenflächen gebildet ist. Die Kanten von zwei der bereits geformten, mit Stacheln versehenen Platten stehen in den Formhohlraum hinein vor, so dass diese Kanten selbst einen Bereich der Formhohlraumfläche bilden. Natürlich ist in dieser 9 nicht das andere Paar der mit Stacheln versehenen Platten dargestellt, die unter rechten Winkeln zu dem Paar, das dargestellt ist, angeordnet sind, wobei diese ein entsprechendes Paar der mit Stacheln versehenen Kanten haben, die in diesen Formhohlraum hinein gehängt sind. Demzufolge bilden die vier mit Stacheln versehenen Kanten, die Formflächen der Rollen, die an dem Spalt ausgerichtet sind, und in einem kleinen Grad die vordere Fläche 128 des Bolzens, wenn er das Pellet 122 so drückt, um plastisch in die Form hineinzupassen, den Formhohlraum zum Bilden jeder mit Sockel versehenen Platte 112 und des sich ergebenden Felds der mit Sockel versehenen Platten. Auf diese Art und Weise bildet das Feld der überlappenden (oder genauer gesagt alternierend eingebetteten und einbettenden) mit Stacheln 110 und mit Sockeln 112 versehenen Platten einen starken, festen und relativ zu den festen Materialien, die verwendet werden, flexible, nichttextile Stoff-Formen. Dieser Direkt-Formungsvorgang der vorliegenden Erfindung für diese Ausführungsform des nichttextilen Stoffes erfordert nur zwei Verarbeitungsschritte (drei Rollen und zwei Spaltbereiche), und zwar verglichen mit den drei Verarbeitungsschritten für die zuvor beschriebene Ausführungsform.
Eine andere Ausführungsform der verbindbaren Elemente zum Bilden des nichttextilen Stoffes unter Verwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist in den 14A, 14B, 15 und 16 dargestellt. Die 14A und 14B stellen eine Draufsicht und eine Ansicht von unten des verbindbaren Elements 130, das durch den Festphasenformungsvorgang gebildet ist, dar. Die Struktur ist ähnlich zu derjenigen der ersten Ausführungsform, die hier in den 1-3 beschrieben ist, allerdings sind dort keine Nockenflächen an den Kanten 132 der Plattenelemente für einen Gegeneingriff vorhanden, und die Niete 134 ist integral mit dem Plattenelement ausgebildet. Die geraden Kanten 132 greifen ineinander ein, um die Elemente gegen ein seitliches Bewegen voneinander weg zu halten. In dieser Ausführungsform ist nur eine Form des Elements 130 erforderlich und sie ist dazu geeignet, in einer Orientierung mit „mit den Schenkeln nach oben" (14B) und „mit den Schenkeln nach unten" (14A) unter Verwendung des Direkt-Formungsvorgangs, wie er vorstehend beschrieben ist, verbunden zu werden. Das Plattenelement 130 mit der integral gebildeten Niete 132 ist in einem Einphasen-Formungsvorgangsschritt gebildet (mit der geeigneten Form des Formhohlraums und analog zu dem Verarbeitungsschritt, der in 4A, B und C dargestellt ist). An dem nächsten Verarbeitungsschritt wird das entgegengesetzt orientierte Plattenelement 130 gebildet. Wie 15 zeigt, ist ein Feld aus miteinander verbundenen Plattenelementen „mit den Schenkeln nach oben" 130A und „mit den Schenkeln nach unten" 130B mit der integral gebildeten Niete 134A, die sich nach oben zwischen den miteinander verbundenen Platten erstreckt, dargestellt. Dieses Feld ist das Ergebnis von zwei der drei insgesamten Formungsschritte. Diese Form des nichttextilen Stoffes wird durch einen dritten Formungsschritt fertig gestellt, der die verlängerten Nieten-Schäfte 134A und 134B zu einem Nieten-Kopf durch einen darauf folgenden Festphasenformungsschritt bildet. Dies würde eine einfache Kompression des Schafts unter dem Aufschlagen des Bolzens erfordern, um den Nieten-Kopf zu bilden, ähnlich zu demjenigen, was vorstehend für die anderen Festphasenformungsvorgänge beschrieben ist.
16 stellt den fertig gestellten, nichttextilen Stoff dar, der aus diesen Elementen 130A und B gebildet ist. Wie wiederum 14B zeigt, besitzt jeder der vier Schenkel 136 des Plattenelements eine Kante, die eine hoch stehende Stufe 138 für einen Eingriff mit den komplementär geformten Kanten des gegenüberliegend positionierten Plattenelements definiert. Die Stufen-Leisten 138 zusammen mit den Kanten bilden einen mechanischen Eingriff, um die Plattenelemente 130A und B in Verbindung miteinander zu halten, wenn die Nieten 134 vollständig gebildet sind. Ausschnitte 140 sind an den Ecken jedes der Plattenelemente zum Aufnehmen des Schafts 142 der Niete 134, die die zwei Plattenelemente zusammenhält, gebildet. Der Grad einer Flexibilität dieser Ausführungsform ist ähnlich zu derjenigen der ersten Ausführungsform und ist in gewisser Weise zu der Länge (und der Dehnungsfähigkeit) des Nieten-Schafts in Bezug gesetzt.
Ähnlich zu der Struktur, wie sie in den 14A und 14B dargestellt ist, ist eine alternative Ausführungsform in den 17A, 17B und 17C dargestellt. Das Plattenelement dieser Ausführungsform ist identisch zu demjenigen in den 14A und 14B, allerdings bildet der Nieten-Schaft 144 in dieser Ausführungsform ein geteiltes Rückhalteteil, das abgeschrägte, halbkreisförmige Verzahnungen 146 an jedem separaten Bereich des Nieten-Schafts 144 besitzt. Die abgeschrägten, halbkreisförmigen Verzahnungen passen in eine entsprechend dazu geformte Vertiefung in dem Nieten-Kopf 150 hinein, um die Niete in einer befestigten Position an dem Ende der Welle zu sichern. Siehe 17C. Der Nieten-Kopf wird so an dem Ende des Schafts befestigt und ist sehr schwierig ohne Zusammendrücken der Seitenwände 148 des geteilten Halteteils, um die Verzahnungen von der Vertiefung in dem Nieten-Kopf zu lösen, zu entfernen. Diese alternative Ausführungsform, die in den 17A und B dargestellt ist, ist durch den Festphasenformungsvorgang, wie er vorstehend angeführt ist, mit dem speziell geformten Formhohlraum entsprechend der Form der geteilten Rückhalteeinrichtung gebildet.
Das Direkt-Formungsverfahren kann dazu verwendet werden, einen anderen Typ eines nichttextilen Stoffes aus miteinander verbundenen Plattenelementen, die ähnlich zu den Vorstehenden gebildet sind, zu erzeugen. Der Punkt ist derjenige, dass der Formungsvorgang so ausgelegt ist, um die getrennt gebildeten Elemente 152 entlang deren jeweiligen Kanten 154 zu verschmelzen. Die getrennt gebildeten Elemente 152 werden so durch den Formungsvorgang, wie er vorstehend beschrieben ist, miteinander verschmolzen, und sie bewegen sich in Bezug zueinander durch Biegen an oder benachbart den verschmolzenen Bereichen. Die verschmolzenen Kanten 154 sind allgemein entlang derselben Bereiche wie der Stachel-Sockel-Eingriff der früheren Ausführungsformen in 9-12 gebildet. In dieser Ausführungsform wird ein Satz von Platten an dem Spalt zwischen der ersten und der zweiten Rolle gebildet, und der zweite Satz von Platten wird gebildet und an dem ersten Satz an dem Spalt zwischen der zweiten und der dritten Rolle angeschmolzen. Die Temperatur, die Formungskraft, und andere physikalische Parameter des Direkt-Formungsverfahrens für diese Ausführungsform müssen sorgfältig koordiniert werden, um einen geschmolzenen Bereich zu erzeugen, der ausreichend ist, um die getrennt gebildeten Elemente in Eingriff miteinander zu halten, allerdings zuzulassen, dass sie sich in Bezug zueinander biegen, um eine Bewegung ähnliche eines Stoff-Typs zu erreichen. Die miteinander verschmolzenen Kanten sind vorzugsweise etwas überlappt, um den Bereich zum Verschmelzen der Elemente entlang der jeweiligen, aneinander grenzenden Kanten zu bilden. Öffnungen 156 können an den Ecken zwischen den Elementen gebildet werden, um eine zusätzliche Flexibilität zu erhalten.
Das Direkt-Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung kann bei der Herstellung des nichttextilen Stoffes für viele unterschiedliche Verwendungszwecke verwendet werden. Die Anwendung des Direkt-Formungsverfahrens der vorliegenden Erfindung bei der Herstellung eines Gepäckstücks, als ein Beispiel, ist in 18 beschrieben. Dieses Verfahren ist in der Form eines Flussdiagramms dargestellt, das vier grundsätzliche Abschnitte besitzt: Pellet-Auswahl 400, Direkt-Formungsverfahren 500, Pellet-Recycling 600 und Zusammenbau 700 des Gepäckgehäuses. Während der Verfahrensablauf der 19 für die Verwendung in Verbindung mit dem Verarbeitungsgerät, das vorstehend beschrieben ist, vorgesehen ist, ist vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Direkt-Formungsverfahren entsprechend dem Flussdiagramm auch in Verbindung mit einer anderen Gerätschaft verwendet werden kann, die dazu geeignet ist, dieselben oder ähnliche Vorgänge durchzuführen.
Der erste Schritt des Flussdiagramms der 19 ist der Schritt 402 eines Zuführens der Pellets. Die bevorzugte Pellet-Größe, -Form und das Material müssen für das Direkt-Formungsverfahren vorgesehen werden. Der erste Entscheidungsblock 404 bestätigt, dass die Pellet-Größe, die -Form und das Material mit dem Formungsverfahren übereinstimmend sind. Falls nicht, geht der Entscheidungsblock zurück zu dem Schritt der Zuführung von Pellets, um zu starten. Die Pellets können auch für die normale Polymer-Verarbeitung zu diesem Zeitpunkt verwendet werden, zum Beispiel um andere Teile des Endprodukts zu bilden. Falls bestätigend, geht das Verfahren weiter zu dem Beginn des Direkt-Formungsverfahrens 500.
Der erste Schritt in dem Direkt-Formungsverfahren 500 ist der Schritt 502, um die Pellets auf die Arbeitsfläche aufzubringen. An diesem Schritt werden die Pellets, wie vorstehend beschrieben ist, auf die Arbeitsfläche in Vorbereitung für den Festphasenformungsschritt aufgebracht. In den vorstehenden Beispielen ist die Arbeitsfläche die Oberfläche der Rolle. An diesem Punkt werden die Pellets auf die Arbeitsfläche in irgendeiner von verschiedenen Arten und Weisen aufgebracht, wie beispielsweise durch Aufbringung mittels Trichter oder Aufbringung mittels fluidisiertem Bett, wie dies vorstehend diskutiert ist, und werden vorzugsweise in den Vertiefungen, die angrenzend an die Formhohlräume in der Arbeitsfläche gebildet sind, positioniert. Der nächste Schritt 504 ist derjenige, die Pellet-Positionierung auf der Arbeitsoberfläche, falls notwendig, einzustellen. Dieser Schritt ist optional, da die Pellets, wenn sie auf die Arbeitsfläche aufgebracht werden, alle geeignet in den Vertiefungen angrenzend an die Formhohlräume, die in der Arbeitsfläche gebildet sind, positioniert sein können. Wenn allerdings überschüssige Pellets, oder Pellets, die nicht geeignet in den Vertiefungen orientiert sind, vorhanden sind, ist der Schritt eines Einstellens der Pellet-Positionierung hilfreich, um irgendwelche Probleme zu korrigieren. Der Schritt eines Einstellens der Pellet-Positionierung kann, wie dies vorstehend beschrieben ist, durch eine gepolsterte Rolle oder durch einen anderen Typ einer Vorrichtung, die für diesen Schritt geeignet ist, vorgenommen werden. Der nächste Vorgang 506 ist derjenige, die überschüssigen Pellets von der Arbeitsfläche zu entfernen. Nachdem die Pellets auf der Arbeitsfläche aufgebracht sind, und, falls notwendig, eingestellt sind, sollten die überschüssigen Pellets von der Arbeitsfläche entfernt werden, so dass sie den Festphasenformungsschritt nicht beeinträchtigen. Dies kann durch eine Abstreif-Struktur, oder durch eine Vakuum-Technik, oder durch irgendeine andere Möglichkeit, vorgenommen werden, die dazu geeignet ist, die nicht erwünschten Pellets von der Arbeitsfläche zu entfernen.
An dem Schritt 508, der die Aufbringung von Wärme auf die Pellets ist, beginnt der Festphasenformungsvorgang tatsächlich. Die Aufbringung von Wärme auf die Pellets ist nur notwendig, wenn die Wärme, die durch die Festphasen-Transformation der Pellets in den Formhohlraum erzeugt ist, nicht ausreichend ist, um die gewünschte Temperatur in dem Pellet zu erzeugen. Mit anderen Worten kann, wenn die Wärme, die durch die Transformation von seiner Form zu derjenigen des Formhohlraums aufgrund des Auftreffens des Bolzens nicht ausreichend ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, zusätzliche Wärme notwendig sein. Die letztendliche Temperatur, auf die das Pellet erwärmt werden sollte, liegt oberhalb des Erweichungspunkts, allerdings unterhalb des Schmelzpunkts des bestimmten Polymers, das das Pellet bildet. Nachdem die Wärmeeinstellung des Pellets vorgenommen worden ist, wird der tatsächliche Festphasen-Transformationsschrtt an dem Kasten 510 durchgeführt. Der Festphasenformungsschritt ist in größerem Detail vorstehend beschrieben worden und kann, um die Beschreibung vorstehend zu wiederholen, unter Verwendung der Rollen, wie sie hier beschrieben sind, oder irgendeines anderen Typs einer Festphasenformungsstruktur, wie sie anwendbar ist, durchgeführt werden. Einer der Schlüssel hier ist derjenige, dass das Ergebnis der Festphasenformung ein verbindbares Element zur Verwendung beim direkten Formen eines nichttextilen Stoffes ist. Das ver bindbare Element, wie beispielsweise die Platte „mit den Schenkeln nach oben", die Platte „mit den Schenkeln nach unten" und die Niete, wird jeweils aufeinander folgend so gebildet, dass das Endprodukt eine Ansammlung von miteinander verbundenen Elementen ist, die den nichttextilen Stoff bilden. Das erste Element, das in dem beispielhaften Verfahren gebildet werden soll, ist, wie dies vorstehend beschrieben ist, die Platte "mit den Schenkeln nach oben", die an dem Spalt zwischen der ersten und der zweiten Rolle gebildet ist. Der nächste Vorgang ist derjenige, die vorherigen Schritte zu wiederholen, um die miteinander verbundenen Elemente in der bestimmten Reihenfolge, die erforderlich ist, um die nichttextilen Stoff-Platten zu bilden, zu erzeugen. Dieser Vorgang ist bei 512 angegeben. Der Vorgang 512 erfordert, dass die Bildungsschritte, die zuvor beschrieben sind, eine ausreichende Anzahl von Malen wiederholt werden, um eine nichttextile Stoff-Platte aus den verbindbaren Elementen zu bilden. In dem spezifischen Verfahren, das vorstehend beschrieben ist, müsste dieser Vorgang dreimal durchgeführt werden, um die Platte „mit den Schenkeln nach oben", dann die Platte „mit den Schenkeln nach unten" und dann die Niete, um die zwei Platten zusammenzuhalten, zu bilden. In der zweiten Ausführungsform, die vorstehend beschrieben ist, müsste dieser Vorgang zweimal wiederholt werden, um die Platte zu bilden, die die mit Stacheln versehenen Enden besitzt und dann die Platte zum Aufnehmen der mit Stacheln versehenen Enden zu bilden (kein zusätzliches drittes Teil, wie beispielsweise die Niete, ist in dieser Ausführungsform, wie sie vorstehend beschrieben ist, erforderlich).
Nach dem Vorgang 512 beginnt das Flussdiagramm den Vorgang 600 des Pellet-Recyclings. Der erste Vorgang ist ein Entscheidungsblock 602, der nachfragt, ob die nichttextile Stoff-Platte zufrieden stellend ist oder nicht. Falls nein, wird an dem Vorgang 602 die fehlerhafte, nicht textile Stoff-Platte umgewandelt, um sie bei irgendeiner Bildung von normal geformten Teilen für das Endprodukt wieder als Ausgangsmaterial zu zermahlen, oder wird in Pellets für die Anwendung am Schritt 402 umgeformt. Wenn die nichttextile Stoff-Platte akzeptabel ist, ist der nächste Vorgang derjenige bei 606, wo eine Nachbearbeitung der nichttextilen Stoff-Platte auftritt. Diese Nachbearbeitung kann ein Polieren, Schneiden, Biegen, oder andere Vorgänge umfassen, die erforderlich sind, dass sie vorgenommen werden, um die nichttextile Stoff-Platte zur Verwendung in dem Endprodukt zu präparieren. Nach dem Vorgang 606 fragt der Entscheidungsblock 608 nach, ob die nicht textile Stoff-Platte noch nach der anfänglichen Nachbearbeitung in Ordnung ist. Falls aus irgendeinem Grund die nichttextile Stoff-Platte irreparabel beschädigt worden ist, und zwar am Schritt 606, ist die Antwort auf die Entscheidung 608 nein und die beschädigte, allerdings teilweise bearbeitete, nichttextile Stoff-Platte wird erneut dazu verwendet, sie zu Ausgangsmaterial am Schritt 604 zu zerkleinern. Wenn die nichttextile Stoff-Platte nach dem anfänglichen Nachbearbeitungsvorgang 606 zufrieden stellend ist, wird die nichttextile Stoff-Platte zu der Endbearbeitung der nichttextilen Stoff-Platte des Vorgangs bei 702 genommen. Die abschließenden zwei Schritte sind diejenigen in dem Gepäckgehäuse-Montagevorgang 700. Nach der Endbearbeitung der nichttextilen Stoff-Platten, die eine weitere Veredelung der Oberfläche umfassen können, und nach einer weiteren Verarbeitung, um den nichttextilen Stoff bereit für die Endmontage zu machen, geht das Flussdiagramm weiter zu dem Vorgang 704. An dem Vorgang 704 wird die Montage der nichttextilen Stoff-Platten mit dem Endprodukt durchgeführt. Zum Beispiel würden die nichttextilen Stoff-Platten an anderen Gepäckgehäuse-Teilen unter Verwendung von herkömmlichen Näh- oder Niettechniken befestigt werden, um schließlich ein Teil der äußeren Oberfläche des Gepäckstückgehäuses zu werden, wie dies in 20 dargestellt ist. Das Gepäckstückgehäuse könnte aus einem neu zermahlenen Material von den Abfall-Pellets, die an den Schritten 404 und 604 erzeugt sind, gebildet werden.
Das vorstehende Flussdiagramm ist ein Beispiel eines Typs einer spezifischen Produkt-Bearbeitung, die mit dem Direkt-Formungsverfahren der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden kann. In erster Linie kann das Flussdiagramm auf den Typ eines spezifischen Produkts durch Modifizieren der letzten zwei Schritte 702, 704 in dem vierten, allgemeinen Arbeitsbereich 700 vereinzelt werden. Zum Beispiel könnte die Verwendung von nichttextilen Stoffen miteinander an deren Kanten unter Verwendung von Nähen oder anderen Verbindungs-Techniken verbunden werden, und die sich ergebende, dreidimensionale Form könnte an einer Rahmen- oder Radanordnung befestigt werden, um ein Gepäckgestell herzustellen. Alternativ könnte der nichttextile Stoff für Fahrzeuginnenausstattungen, oder andere Produkte, verwendet werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung mit einem bestimmten Grad einer Einzelheit beschrieben worden ist, ist verständlich, dass die vorliegende Offenbarung nur als Beispiel heranzuziehen ist.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines nichttextilen Stoffs aus Elementen (40;, 110, 12; 130), die ineinander greifende Abschnitte haben, wobei es die folgenden Vorgänge einschließt: Festphasenformen eines ersten Elementes (40; 110; 130) mit wenigstens einem Eingriffsabschnitt (56, 116, 58, 62, 138, 136, 130), und Festphasenformen eines zweiten Elementes (40; 112; 130; 42), das wenigstens einen Eingriffsabschnitt (56; 118; 64, 66, 102, 104, 118, 120, 138, 136, 132, 58, 62) in funktioneller Verbindung mit dem ersten Element (40; 110; 130) hat, durch Formen des Eingriffsabschnitts (56; 118; 64, 66, 102, 104, 118, 120, 138, 136, 132, 58, 62) des zweiten Elementes (40; 112; 130, 42) direkt an dem Eingriffsabschnitt (56, 116, 58, 62138, 136, 130) des ersten Elementes.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei Festphasenformen des ersten Elementes (40; 110; 130) Drücken eines Polymer-Pellets (78) in einem ersten Formhohlraum einschließt, so dass es die Form des ersten Formhohlraums annimmt, Festphasenformen des zweiten Elementes (40; 112; 130, 42) Drücken des Polymer-Pellets in einem zweiten Formhohlraum einschließt, so dass es die Form des zweiten Formhohlraums annimmt und funktionell mit dem ersten Element (40; 110; 130) verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Eingriffsabschnitt (56, 116, 58, 62, 138, 136, 130) des ersten Elementes (40; 110; 130) einen Abschnitt des zweiten Formhohlraums bildet.
Nichttextiler Stoff aus einzelnen Elementen (40; 110, 112, 130, 42), die durch Festphasenformen hergestellt werden.
Nichttextiler Stoff, hergestellt nach Anspruch 4, wobei jedes der Elemente so bemessen ist, dass es aus einem einzelnen Polymer-Pellet hergestellt wird.
Nichttextiler Stoff, hergestellt nach Anspruch 4, wobei jedes der Elemente so bemessen ist, dass es aus wenigstens einem einzelnen Pellet hergestellt wird.
Nichttextiler Stoff, hergestellt nach Anspruch 4, wobei jedes der durch Festphasenformen hergestellten Elemente so bemessen ist, dass es aus einer Vielzahl von Pellets hergestellt wird.
Nichttextiler Stoff nach Anspruch 7, wobei die einzelnen festphasengeformten Elemente umfassen: ein festphasengeformtes Element eines ersten Typs (112, 40, 130, 42), das wenigstens eine separate Aufnahmeeinrichtung (118, 120, 64, 66, 102, 104, 56, 58, 62, 138, 136, 132) aufweist; ein festphasengeformtes Element eines zweiten Typs (110, 40, 130); und wobei die Elemente des ersten Typs (112, 40, 130, 42) und des zweiten Typs (110, 40, 130) aneinander angebracht werden, indem das Element des zweiten Typs mit wenigstens einer der separaten Aufnahmeeinrichtungen (118, 120, 64, 66, 102, 104, 56, 58, 62, 138, 136, 132) in Eingriff kommt, um relative Bewegung jedes Elementes (110, 112, 40, 130, 42) in Bezug auf das andere zu ermöglichen.
Nichttextiler Stoff nach Anspruch 8, wobei das Element des ersten Typs (112, 40, 130, 42) einen Hauptkörper aufweist, der wenigstens eine Aufnahme (118, 120, 136, 132, 52, 140, 148, 58, 62, 139) bildet; das Element des zweiten Typs (110, 40, 130) einen Hauptkörper aufweist, der wenigstens ein Eingriffsende (116, 56, 58, 136, 132) bildet; und wobei das Eingriffsende (116, 56, 58, 136, 132) in der Aufnahme (118, 120, 136, 132, 140, 148, 58, 62, 138) aufgenommen wird, um die Elemente des ersten Typs (112, 40, 130, 42) und des zweiten Typs (110, 40, 130) aneinander anzubringen.
Nichttextiler Stoff nach Anspruch 9, wobei die wenigstens eine Aufnahme (118, 56, 136, 140, 52) nach innen vorstehende Abschnitte (120, 62, 138) aufweist, die das wenigstens eine Eingriffsende (116, 56, 58, 138, 136, 132, 64, 66, 102, 104, 150) aufnehmen.
Nichttextiler Stoff nach Anspruch 9, wobei das wenigstens eine Eingriffsende (116, 56, 58, 138, 136, 132, 64, 66, 102, 104, 150) mit Widerhaken versehen ist, um fest in dem wenigstens einen Aufnahmeende (118, 120, 136, 132, 52, 140, 148, 58, 62, 138) aufgenommen zu werden.
Nichttextiler Stoff nach Anspruch 9, wobei die wenigstens eine Aufnahme (118, 56, 136, 132, 64, 66, 102, 104; 150) nach innen vorstehende Abschnitte aufweist; das wenigstens eine Eingriffsende mit Widerhaken versehen ist; und die nach innen vorstehenden Abschnitte (120, 62, 138) fest mit dem mit Widerhaken versehenen Ende (116, 56, 58, 138, 136, 132, 64, 66, 102, 104, 150) in Eingriff kommen, um die ersten (112, 40, 130, 42) und die zweiten (110, 40, 130) Elemente aneinander anzubringen.
Nichttextiler Stoff nach Anspruch 9, wobei das Element des ersten Typs (112, 40, 130, 42) eine Vielzahl von Kanten hat und jede Kante eine Aufnahme bildet; das Element des zweiten Typs (110, 40, 130) eine Vielzahl von Kanten aufweist und jede Kante ein Eingriffsende (116, 58, 62, 138, 136, 132) bildet; und wobei eine Anordnung aus abwechselnden Elementen des ersten Typs (112, 40, 130, 42) und des zweiten Typs (110, 40, 130) gebildet wird, die durch das Aufnehmen des Eingriffsendes (116, 58, 62, 138, 136, 132) einer Kante des Elementes des zweiten Typs (110, 40, 130) in dem Aufnahmeende (118, 56, 136, 132, 54, 66, 102, 104, 150) einer Kante eines angrenzenden Elementes des ersten Typs (112, 40, 130, 42) angebracht werden.
Nichttextiler Stoff nach Anspruch 13, wobei die Elemente des ersten Typs (112) und des zweiten Typs (110) geradlinig sind.
Nichttextiler Stoff nach Anspruch 14, wobei ein Winkel zwischen aneinander grenzenden Kanten jedes Elementes des ersten Typs (112) und des zweiten Typs (110) gebildet wird, um stärkere relative Bewegung zueinander zu ermöglichen.
Einheit von Elementen zum Herstellen eines nichttextilen Stoffs nach Anspruch 4, wobei die Einheit umfasst: ein erstes Element (40, 110, 130, 150); ein zweites Element (40, 150, 130, 112), das festphasengeformt werden kann, während es mit einem Abschnitt des ersten Elementes (40, 110, 130, 150) in Kontakt ist; und ein Anbringungselement 8144, 146, 148, 150, 42, 134), mit dem das erste Element (40, 110, 130, 150) so an dem zweiten Element (40, 150, 130, 112) angebracht wird, dass sich das erste, das zweite und das Anbringungselement zueinander bewegen können.
Einheit von Elementen nach Anspruch 16, wobei das erste Element (40, 130, 110) eine Platte ist; das zweite Element (40, 130, 112,) eine in Bezug auf die erste Platte (40, 130, 110) umgekehrte Platte ist; und das Anbringungselement ein Niet (42, 134) ist.
Einheit von Elementen nach Anspruch 17, wobei das zweite Element (40, 130, 112) im Wesentlichen identisch mit dem ersten Element (40, 130, 110) ist.
Einheit von Elementen nach Anspruch 18, wobei das erste (40, 130, 110) und das zweite (40, 130, 112) Element so ausgerichtet werden können, dass sie zueinander versetzt sind.
Einheit von Elementen nach Anspruch 17, wobei eine Vielzahl der ersten Platten (40, 110, 130) und der zweiten Platten (40, 112, 130) in einer Anordnung aneinander angebracht werden können, um einen nichttextilen Stoff zu bilden.
Einheit von Elementen nach Anspruch 17, wobei das erste (130, 40, 110) und das zweite (130, 40, 112) Element jeweils umfassen: einen Hauptkörper mit einer oberen Fläche, einer unteren Fläche und Seiten, wobei jede der Seiten eine Kante aufweist, die sich über einen Großteil der Länge der jeweiligen Seite erstreckt; einen ausgeschnittenen Bereich (140, 52, 118), der zwischen aneinander grenzenden Seiten des Hauptkörpers ausgebildet ist; eine Eingriffsstruktur (56, 144, 148, 146, 150), die an der unteren Fläche jeder Kante ausgebildet ist; wobei der Niet (134, 42) umfasst: einen Schaft (142, 68) mit einander gegenüber liegenden Enden; und einen Kopf, der an jedem Ende des Schaftes ausgebildet ist; und wobei das erste und das zweite Element zusammen so positioniert werden können, dass untere Flächen aneinander grenzen, jedoch zueinander versetzt sind, und dass die Eingriffsflächen einer Kante des ersten und des zweiten Elementes jeweils in haltendem Kontakt sind, jeweils einer der ausgeschnittenen Bereiche (140, 52) des ersten (130, 40) und des zweiten (130, 40) Elementes aufeinander ausgerichtet sind und der Nietschaft (142, 68) durch den ausgerichteten Ausschnitt (140, 52) hindurch positioniert werden kann.
Einheit nach Anspruch 21, wobei die Eingriffsstruktur (56, 144, 48, 146, 150), die jeweils an der unteren Fläche des ersten und des zweiten Elementes ausgebildet ist, enthält: einen oberen Steg (58, 150, 102, 104, 136), der eine flache obere Wand und Seitenwände senkrecht zu dem Hauptkörper hat, wobei sich der Steg deckend mit der Kante der Platte erstreckt; eine geneigte Fläche (60, 146), die sich von dem Steg zu der unteren Fläche des Hauptkörpers erstreckt; und eine Nut (62, 148, 140), die in dem Hauptkörper in der Nähe des Schnittpunktes der geneigten Fläche und der unteren Fläche ausgebildet ist.
Einheit von Elementen nach Anspruch 16, wobei das Anbringungselement (134, 144, 146, 148, 150, 42) integral mit dem zweiten Element (130, 40, 150) ausgebildet ist.
Einheit von Elementen nach Anspruch 23, wobei das Anbringungselement (134) ein Nietschaft (144, 68) ist.
Einheit von Elementen nach Anspruch 24, wobei das erste und das zweite Element (130, 140) durch einen Nietkopf (150) zusammen gehalten werden, der an dem Nietschaft (110, 130, 40) ausgebildet ist.
Einheit von Elementen nach Anspruch 24, wobei der Nietschaft ein Spreiz-Halteelement (146, 148) ist; und das erste (144) und das zweite (130) Element durch einen Nietkopf (150) zusammengehalten werden, der an dem Ende des Spreiz-Halteelementes (146, 148) aufgenommen ist.
Verfahren zum Herstellen eines nichttextilen Stoffes nach Anspruch 1, das die folgenden Vorgänge umfasst: Bereitstellen einer ersten Walze (1), einer zweiten Walze (2), einer dritten Walze (3) sowie eines ersten Quetschbereiches zwischen der ersten (1) und der zweiten (2) Quetschwalze sowie eines zweiten Quetschbereiches zwischen der zweiten (2) und der dritten (3) Quetschwalze, wobei wenigstens eine der Walzen (1, 2, 3) einen Teil-Formhohlraum (98) aufweist, der in einer Außenfläche derselben ausgebildet ist; Festphasenformen wenigstens eines ersten Elementes (110, 130, 40) an dem ersten Quetschbereich; Festphasenformen wenigstens eines zweiten Elementes (42, 130, 112, 40) an dem zweiten Quetschbereich, wobei das zweite Element (42, 130, 112, 40) in Verbindung mit dem zweiten Element (110, 130, 40) geformt wird.
Verfahren nach Anspruch 27, das des Weiteren die folgenden Vorgänge umfasst: Einbringen eines ersten Polymer-Pellets (78) in einen Teil-Formhohlraum (100, 72, 98, 102), der an der ersten Walze (1) ausgebildet ist. Ausrichten eines Teil-Formhohlraums (98, 74, 104) an der zweiten Walze (2) auf den Teil-Formhohlraum (98) an der ersten Walze (1) in dem ersten Quetschbereich, um einen ersten vollständigen Formhohlraum auszubilden; Festphasenformen des Polymer-Pellets (78) in dem vollständigen Formhohlraum in dem ersten Quetschbereich, um das erste Element (40, 110, 130) zu formen; Einbringen eines zweiten Polymer-Pellets (78) in einen Teil-Formhohlraum (98, 74, 104), der an der zweiten Walze (2) ausgebildet ist; Ausrichten eines Teil-Formhohlraums (100) an der dritten Walze (3) auf den Teil-Formhohlraum (98) an der zweiten Walze (2) in dem zweiten Quetschbereich, um einen zweiten vollständigen Formhohlraum auszubilden; Festphasenformen des zweiten Polymer-Pellets (40) in dem vollständigen Formhohlraum in dem zweiten Quetschbereich, um das zweite Element (40) auf mit dem ersten Element (40, 110, 130) verbundene Weise zu formen.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei ein Teil des ersten Elementes (40, 110, 130) einen Teil des zweiten vollständigen Formhohlraums bildet.
Verfahren zum Herstellen eines nichttextilen Stoffs nach Anspruch 1, das die folgenden Vorgänge umfasst: Bereitstellen einer ersten Walze (1), einer zweiten Walze (2), einer dritten Walze (3) und einer vierten Walze (4) sowie eines ersten Quetschbereiches zwischen der ersten und der zweiten Quetschwalze, eines zweiten Quetschbereiches zwischen der zweiten (2) und der dritten (3) Quetschwalze sowie eines dritten Quetschbereiches zwischen der dritten (3) und der vierten (4) Walze, wobei wenigstens eine der Walzen (1, 2, 3, 4) einen Teil-Formhohlraum aufweist, der in einer Außenfläche derselben ausgebildet ist. Festphasenformen wenigstens eines ersten Elementes (40, 110, 130) an dem ersten Quetschbereich; Festphasenformen wenigstens eines zweiten Elementes (40, 130, 112) an dem zweiten Quetschbereich, wobei das zweite Element auf dem mit dem ersten Element (102) in Eingriff befindliche Weise geformt wird; Festphasenformen wenigstens eines dritten Elementes (42) an dem dritten Quetschbereich, wobei das dritte Element (42) so geformt wird, dass es ein erstes (40, 130, 112) und ein zweites (40, 130, 112) Element, die miteinander in Eingriff sind, miteinander verbindet.
Verfahren nach Anspruch 30, das des Weiteren die folgenden Vorgänge umfasst: Einbringen eines ersten Polymer-Pellets (78) in einen Teil-Formhohlraum, der an der ersten Walze (1) ausgebildet ist; Ausrichten eines Teil-Formhohlraums an der zweiten Walze (2) auf den Teil-Formhohlraum an der ersten Walze (1) in dem ersten Quetschbereich, um einen ersten vollständigen Formhohlraum auszubilden; Festphasenformen des Polymer-Pellets (78) in dem vollständigen Formhohlraum in dem ersten Quetschbereich, um das erste Element (40, 110, 130) zu formen; Einbringen eines zweiten Polymer-Pellets (78) in einen Teil-Formhohlraum, der an der zweiten Walze (2) ausgebildet ist; Ausrichten eines Teil-Formhohlraums an der dritten Walze (3) auf den Teil-Formhohlraum an der zweiten Walze (2) in dem zweiten Quetschbereich, um einen zweiten vollständigen Formhohlraum auszubilden; Festphasenformen des zweiten Polymer-Pellets (78) in dem vollständigen Formhohlraum in dem zweiten Quetschbereich, um das zweite Element (40a) auf mit dem ersten Element (40) in Eingriff befindliche Weise zu formen; Einbringen eines dritten Polymer-Pellets (78a) in einen Teil-Formhohlraum, der an der dritten Walze (3) ausgebildet ist; Ausrichten eines Teil-Formhohlraums (104) an der vierten Walze (4) auf den Teil-Formhohlraum (103) an der dritten Walze (3) in dem dritten Quetschbereich, um einen dritten vollständigen Formhohlraum auszubilden; Festphasenformen des dritten Polymer-Pellets (78A) in dem vollständigen Formhohlraum in dem dritten Quetschbereich, um das dritte Element so zu formen, dass es das erste (40, 110, 130) und das zweite (40, 130, 112) Element miteinander verbindet.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei das erste Element einen Teil des zweiten vollständigen Formhohlraums bildet.
Verfahren nach Anspruch 32, wobei das erste (40, 110, 130) und das zweite (40, 130, 112) Element einen Teil des dritten vollständigen Formhohlraums bilden.