EP2302121B1

EP2302121B1 - Filzkörperherstellungsverfahren

Info

Publication number: EP2302121B1
Application number: EP09011760A
Authority: EP
Inventors: Thomas Dr. Kühl
Original assignee: Groz Beckert KG
Current assignee: Groz Beckert KG
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2029-09-15
Also published as: EP2302121A1; CN102021748B; CN102021748A; US20110062626A1; US8257626B2; BRPI1003372A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von räumlichen Gegenständen aus Filz oder filzartigen Materialien sowie einer Vorrichtung zur Herstellung solcher Produkte.
Aus der US 4,714,647 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Filzbands bekannt. Dazu ist ein um zwei Rollen umlaufendes poröses Band vorgesehen, oberhalb dessen mehrere Spinnbalken vorgesehen sind. Diese geben geschmolzenen Kunststoff in Faserform ab. Durch Vakuum wird dieser auf dem porösen sich unter den Düsenbalken fortbewegenden Band abgelegt. Die sich bildende Faserschicht wird als Faserflor-Band abgezogen. Es entsteht ein flächenhaftes Gebilde.
Ein ähnliches Verfahren zur Herstellung schmelzgeblasener Vliesstoffe ist aus der DE 199 56 368 A1 und aus der US 3,825,379 bekannt, die auch Aufschluss über den Aufbau entsprechender Schmelzblasköpfe geben. Der von den Schmelzblasköpfen erzeugte Faserstrom wird auf eine Kollektortrommel geleitet und dann von dieser als Band abgenommen. Es entsteht ein flächenhaftes Vlies. Aus der DE 10 2004 030 393 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung genoppter Vliesstoffe bekannt. Dazu wird ein Faserflor auf einer Siebtrommel mit einer Lochstruktur abgelegt. Beim Verfestigen mittels Wasserstrahlen bilden sich durch die vorhandenen Löcher die gewünschten Noppen an dem Vliesstoff.
Außerdem beschreibt die WO 01/53587 A1 die Herstellung räumlich geformter Vliesstoffe durch Umformen eines zunächst flächenhaften Vlieses in einer entsprechenden Formvorrichtung.
Aus EP 1323857 A2 ist ein Verfahren zur Herstellung von Spinnvliesstoffen nach dem "Melt-Blown-Verfahren" bekannt. Dabei werden über einen Extruder Filamente erzeugt und über Düsen auf Formen abgelegt. Die Formen bestimmen die dreidimensionale Form des zu erzeugenden Vlieskörpers. Nach dem Ablegen der Filamente werden diese durch Thermobonden miteinander verbunden. Ein solches Verfahren ist auch aus JP-A-49-100374 bekannt. Die Spinnvliesherstellung ist außerdem in WO 00/29656 A1 beschrieben. Dort werden die Filamente über Düsen auf eine sich drehende Trommel ausgestoßen, deren Mantelfläche der gewünschten dreidimensionalen Form des Vlieskörpers entspricht. Durch einen Unterdruck werden die Filamente an die Trommelkontur angepasst. Eine Verarbeitung von natürlichen Fasern ist auf diese Weise nicht möglich.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein kostengünstiges Verfahren zum Herstellen von dreidimensional geformten Gegenständen aus ungeordneten Fasern, insbesondere Büstenhalterkörbchen anzugeben.
Weiter ist es Aufgabe der Erfindung eine entsprechende zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung anzugeben.
Diese Aufgaben werden mit dem Verfahren nach Anspruch 1 und der Vorrichtung nach Anspruch 7 gelöst:

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zur Aufnahme eines Faserflors oder Faservlieses ein Träger bereitgestellt, der eine dem herzustellenden Gegenstand entsprechende Form aufweist. Auf diesem Träger werden Fasern ungeordnet abgelegt. Es entsteht ein noch wenig oder nicht verfestigter Körper, der dann durch ein in Strahlen auf das Wirrfaservlies (16) einwirkendes Fluid zu einem Vlies- oder Filzkörper verfestigt wird. Damit ist für die dreidimensionale Gestaltgebung kein Zusatzarbeitsgang erforderlich. Bereits beim Ablegen der zum Beispiel extrudierten Fasern auf dem Träger wird die dreidimensionale Form gebildet. Die "dreidimensionale Form" ist in zumindest zwei verschiedenen Richtungen gekrümmt. Der Träger kann dazu entsprechende konvexe oder konkave Formen aufweisen. Im Fall der Herstellung von Büstenhaltern hat der Träger die Innenform oder die Außenform des später gewünschten Körbchens.

Der Träger kann eine poröse oder siebartige Strukturaufweisen. Durch eine Druckdifferenz an dem Träger können die Fasern gezielt auf diesem abgelegt werden. Zur Erzeugung der Druckdifferenz kann ein Unterdruck unter dem Träger genutzt werden. Auch kann ein beim Extrudieren von Fasern bestehender Überdruck das Ablegen der Fasern auf dem Träger unterstützen. Durch Abziehen des entstehenden Bandes mit den entsprechenden Formen nach einer Richtung entsteht so ein schon dreidimensionale Formen aufweisendes Tuch mit dem gewünschten Körbchen oder sonstigen Formen. Das Tuch kann dann durch weitere Bearbeitungsschritte, zum Beispiel Thermobonden, Imprägnieren, Wasserstrahlverfestigen oder ähnliches verfestigt werden.
Vorzugsweise kann eine erste Verfestigung des Faserflors bereits auf dem Träger vorgenommen werden. Dazu kann zum Beispiel in Nachbarschaft eines Spinnbalkens ein Wasserstrahldüsenbalken angeordnet sein, der eine erste Vorverfestigung und Fixierung der Fasern vornimmt, bevor eine weitere Fixierung zum Beispiel in Form eines Thermobonding-Prozesses und/oder einer Wasserstrahlverfestigung erfolgt.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Körbchen oder sonstigen 3D-Formen aus dem hergestellten verfestigten Tuch durch geeignete Maßnahmen ausgeschnitten werden, zum Beispiel durch einen Stanzvorgang oder durch einen Laserschneidvorgang. Auch kann sich eine weitere Bearbeitung, beispielsweise durch Bedrucken, Säumen, Konfektionieren usw. anschließen.
Die Verfestigung des Faserflors durch Wasserstrahlen wird bevorzugt. Ergänzend oder alternativ kann die Verfestigung jedoch auch durch andere formlose Medien, wie beispielsweise Gasstrahlen, Strahlen eines organischen Fluids, Wärme, einen Klebstoff oder ein sonstiges Klebemittel oder Lösungsmittel erfolgen. Dies gilt sowohl für die Vorverfestigung des Faserflors auf dem Träger wie auch für eine sich an die Abnahme des noch nicht vollständig verfestigten Filztuchs oder Vliesstoffs von dem Träger anschließende Verfestigung.
Das vorgestellte Verfahren gestattet die Kombination unterschiedlicher Fasermaterialien in dem dreidimensionalen Filzkörper. Erfindungsgemäß werden nacheinander Fasern aus verschiedenen Materialien auf dem Träger abgelegt werden. Es bilden sich so in dem Faserflor Lagen aus unterschiedlichen Fasern, die dann in dem fertigen Tuch bzw. Filzkörper untereinander verbundene Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften bilden. Zum Beispiel können strukturgebende feste Faserschichten und Fasern, die einen Tragekomfort erbringen, miteinander kombiniert werden.
Auch ist es möglich, Bikomponentenfasern zu nutzen, die beispielsweise einen Kern aus einem ersten Material und eine Umhüllung aus einem zweiten Material haben. Wenn Büstenhalterkörbchen hergestellt werden sollen, ist es in der Regel gewünscht, dass sie eine gewisse Elastizität haben. Dazu werden die extrudierten Fasern beispielsweise so erzeugt, dass sich die einzelne Faser kräuselt und dadurch einen Elastizitätseffekt bewirkt. Die gekräuselte oder ungekräuselte Faser kann aus einem Elastomer bestehen. Es kann eine Bikomponentenfaser dadurch hergestellt werden, dass eine Komponente die Festigkeitskomponente darstellt und beispielsweise in der Mitte als Seele angeordnet ist. Eine äußere Komponente kann die Seele einhüllen und den Weichheitsgrad der Faser bestimmen.
Wird ein Fasermehrschichtaufbau, beispielsweise zur Herstellung Büstenhalterkörbchen gewünscht und befindet sich die Körbcheninnenseite auf der dem Träger zugewandten Seite, werden zum Beispiel zuerst die weichen Fasern durch einen ersten Spinnbalken abgelegt. In einem zweiten Spinnbalken werden dann die Fasern aufgebracht, die den elastischen Halt des Gebildes ausmachen. Ein dritter Spinnbalken kann dazu vorgesehen sein, Fasern aufzubringen, die sich in einem späteren Arbeitsgang zum Beispiel bedrucken lassen. Ist der Träger hingegen auf der Körbchenaußenseite angeordnet ist die Ablagereihenfolge der Fasern umgekehrt.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:

Figur 1 Spinnbalken und einen dreidimensionalen Träger zur Erzeugung eines dreidimensionalen Faserflors, in schematisierter Darstellung,
Figur 2 die Herstellung des Faserflors in der Vorrichtung nach Figur 1, in schematisierter Darstellung,
Figur 3 die Verfestigung des Faserflors, in einer schematisierten Darstellung,
Figur 4 einen vergrößerten Ausschnitt aus dem erzeugten räumlichen geformten Vlies,
Figur 5 eine alternative Möglichkeit zur Verfestigung des Faserflors, in schematisierter Darstellung,
Figur 6 die Herstellung eines Faserflors auf einem der gewünschten Außenform eines Büstenhaltermaterials entsprechenden Träger.

In Figur 1 ist eine Faserlegevorrichtung 1 schematisch veranschaulicht, die zur Herstellung von räumlichen, d.h. dreidimensional geformten Vliesen dient. Zu der Faserlegevorrichtung 1 gehört ein Träger 2, der mindestens eine, vorzugsweise aber mehrere, 3D-Formen 3, 4 aufweist. Diese 3D-Formen 3, 4 sind beispielsweise ungefähr halbkugelförmige oder anderweitig ausgebildete dreidimensionale Formen. Beispielswiese können die 3D-Formen 3, 4 eine dem Körbchen eines Büstenhalters entsprechende Form aufweisen, um Büstenhalter herzustellen. Die 3D-Formen können Erhebungen oder Vertiefungen sein. Sie haben zumindest stellenweise eine Oberfläche, die an der gleichen Stelle sowohl in Trägerlängsrichtung als auch in Trägerquerrichtung gekrümmt ist.
Der Träger 2 besteht vorzugsweise aus einem porösen oder auch siebartigen Material. Er kann als endloses, zum Beispiel um zwei oder mehrere Rollen geschlungenes Band ausgebildet sein, an dem die 3D-Formen 3, 4 vorgesehen sind. Insoweit ist in Figur 1 lediglich ein Ausschnitt aus dem Träger 2 dargestellt. Die gegebenenfalls angetriebenen Rollen, um die der Träger 2 geschlungen ist, sind nicht weiter veranschaulicht.
Zu der Faserlegevorrichtung 1 können außerdem ein oder mehrere Düsenbalken 5, 6, 7 gehören, die jeweils mit einer Reihe von Schmelzblasdüsen 8, 9, 10 besetzt sind. Diese dienen dazu, aus geschmolzenem Kunststoff Fasern zu extrudieren, um diese auf den Träger 2 aufzubringen. Während die Düsenbalken 5, 6, 7 vorzugsweise ortsfest angeordnet sind, wird der vorzugsweise als endloses Band ausgebildete Träger 2 vorzugsweise in der in Figur 1 durch eine Pfeil 11 veranschaulichten Trägerlängsrichtung quer zu den Düsenbalken 5, 6, 7 unter diesem vorbei bewegt.
Optional kann an dem Ende der von den Düsenbalken 5, 6, 7 gebildeten Reihe oder zwischen benachbarten Düsenbalken 5, 6 eine Vliesverfestigungseinrichtung 12, zum Beispiel in Gestalt eines Düsenstreifens, angeordnet sein. Diese kann dazu eingerichtet sein, einen Wasserstrahlvorhang auf den Träger 2 zu richten.
Alternativ können ein oder mehrere der Schmelzblasdüsen 8, 9, 10 durch Einrichtungen ersetzt sein, die dazu eingerichtet sind, vorgefertigte Fasern, beispielsweise Naturfasern, auf den Träger 2 aufzubringen. Weiter können die Düsenbalken 5, 6, 7 gleichartig oder unterschiedlich ausgebildet sein. Sie können dazu eingerichtet sein, Fasern aus gleichen oder unterschiedlichen Kunststoffen auf den Träger 2 aufzubringen. Außerdem können eine oder mehrere der Düsenstreifen 5, 6, 7 dazu eingerichtet sein, aus verschiedenen Komponenten bestehende Fasern zu erzeugen, beispielsweise Fasern mit einem Kern aus einem ersten Material und eine Hülle aus einem zweiten Material.
Mit der aus Figur 1 schematisch ersichtlichen Faserlegevorrichtung kann ein dreidimensionaler Faserflor hergestellt werden, wie es in Figur 2 angedeutet ist. Der sich in Richtung des Pfeils 11 bewegende Träger 2 läuft unter den Düsenbalken 5, 6, 7 hindurch. Damit treffen zuerst die von der Schmelzblasdüse 8 abgegebenen Fasern 13, dann die von der Schmelzblasdüse 9 abgegebenen Fasern 14 und dann die von der Schmalzblasdüse 10 abgegebenen Fasern 15 auf den Träger 2 bzw. die bereits darunter liegende Faserschicht. Es bildet sich auf den hier näherungsweise halbkugelförmigen 3D-Formen 3, 4 ein Faserflor 16. Dieser kann vollkommen lose sein. Wird die Vliesverfestigungseinrichtung 12 vorgesehen und betrieben, ist der Faserflor 16 zumindest teilverfestigt. Das Anlagern der Fasern 13, 14, 15 an den Träger 2 kann durch einen von den Schmelzblasdüsen 8, 9, 10 ausgehenden Luftstrom sowie gegebenenfalls durch einen Unterdruck gefördert werden, der an die Unterseite des Trägers 2 angelegt sein kann. Der Faserflor 16 kann schichtweise aufgebaut sein. Zum Beispiel können die Fasern 13 aus einem flauschigen gut hautverträglichen Material bestehen. Die Fasern 14 können beispielsweise aus einem vorwiegend elastischen, haltgebenden und stützenden Material bestehen, während die Fasern 15 aus einem der vorigen Materialien oder auch aus einem dritten Material bestehen können, beispielsweise einem für die Außenfläche eines Büstenhalters vorgesehenen bedruckbaren, färbbaren, gefärbten oder anderweitigem Material.
Das gegebenenfalls vorverfestigte Faserflor wird an einer Seite fortwährend von dem sich bewegenden Träger 2 abgenommen und einer Verfestigungseinrichtung 17 zugeführt, wie sie aus Figur 3 hervorgeht. Diese kann aus einer Reihe von Düsen 18 bis 24 bestehen, die beispielsweise feine Wasserstrahlen oder Strahlen eines sonstigen gasförmigen oder flüssigen Fluids auf den Faserflor 16 richten. Die Düsen 18 bis 24 können gegebenenfalls auf lediglich einer Seite des Faserflors 16 oder auch auf beiden Seiten desselben angeordnet sein. Die auf den Faserflor 16 einwirkenden Strahlen sind in Figur 3 schematisch veranschaulicht. Sie dienen dazu, aus dem relativ losen Faserflor 16 unter Beibehaltung der ursprünglich von dem Träger 2 vorgegebenen dreidimensionalen Form ein verfestigtes filzartiges Vlies bzw. einen Vlieskörper 25 zu erzeugen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel haben die Düsen 18 bis 24 eine zueinander parallele Ausrichtung. Es ist aber auch möglich, die Düsen 23 bis 24 in Anpassung an die räumliche Form des gewünschten Filzkörpers auszurichten. Weiter ist es, wie in Figur 5 angedeutet ist, möglich, den Faserflor 16 zum Verfestigen auf einem geeigneten zum Beispiel siebartigen Träger 26 zu halten.
Figur 4 veranschaulicht einen Ausschnitt aus einem so erhaltenen Vlieskörper 25. Der Vlieskörper 25 ist, wie ersichtlich, mehrschichtig, hier zweischichtig, aufgebaut. Er besteht aus einer ersten Faserschicht 26, beispielsweise bestehend aus weichen gekräuselten Fasern und einer außen liegenden zweiten Faserschicht 27, bestehend aus Fasern aus einem anderen Material. Die beiden Faserschichten 26, 27 sind innig miteinander verbunden und in sich verfilzt bzw. verfestigt. Sie folgen der von dem Träger 2 ursprünglich vorgegebenen Form. Aus dem derartig hergestellten Vlieskörper 25 lassen sich die gewünschten 3D-Filzkörper, beispielsweise Kleidungsstücke, beispielsweise Büstenhalterrohlinge, ausschneiden. Diese können dann weiteren Bearbeitungsschritten zugeführt werden, in denen sie beispielsweise besäumt, bedruckt und/oder konfektioniert werden.
Das Verfahren ist vorstehend an einem Träger 2 erläutert worden, der die Hohlform, d.h. die Innenseite des herzustellenden Filzkörpers festlegt. Wie in Figur 6 veranschaulicht, kann der Träger 2' jedoch auch derart angeordnet werden, das er die konvexe Außenform des herzustellenden Körpers definiert. Wiederum sind ein oder mehrere Düsenbalken 5, 6, 7 mit Schmelzblasdüsen 8, 9, 10 oder anderen zur Abgabe von Fasern eingerichteten Einrichtungen vorgesehen. An einer geeigneten Stelle, zum Beispiel zwischen den Düsenbalken 6, 7 oder auch an einem Ende der von den Düsenbalken 5, 6, 7 gebildeten Reihe, ist die optionale Vliesverfestigungseinrichtung 12 vorgesehen. Außerdem können weitere derartige Vliesverfestigungsvorrichtungen zwischen den anderen Düsenbalken 5, 6 vorgesehen sein. Die Fasern 13, 14, 15 werden, wie vorstehend beschrieben, auf den Träger 2' aufgebracht und bilden einen relativ losen gegebenenfalls vorverfestigten Faserflor 16. Dieser kann aus einem einzigen Material oder, wie es bevorzugt wird und in Figur 6 dargestellt ist, mehrschichtig aufgebaut sein. Der vorverfestigte Faserflor kann dann wiederum einer Verfestigungseinrichtung 17 zugeführt werden wie es in Figur 3 schon dargestellt ist.
Anstelle des dargestellten Wasserstrahlverfestigungsverfahrens oder zusätzlich zu demselben können auch andere Bearbeitungsschritte vorgenommen werden, wie beispielsweise Thermobonden, Imprägnieren oder dergleichen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von räumlichen Gegenständen aus einem Vlies bzw. Filz werden Fasern auf einer Form abgelegt, die vorzugsweise luftdurchlässig ist. Die Fasern können durch Unterdruck unter der Form an diese angezogen werden. Die Form hat vorzugsweise mehrere räumliche Strukturen, die die Form des sich bildenden Faserflors bestimmen und zumindest angenähert der gewünschten Endform entsprechen. Durch das nachfolgende Verfestigen des so gewonnen geformten Faserflors wird ein räumlich dreidimensionaler Filzgegenstand erreicht. Bei diesem Verfahren werden nachträgliche Verformschritte überflüssig oder auf ein geringes Maß reduziert, so dass das herzustellende Material keinen wesentlichen Verzug erfährt.

Bezugszeichen

1: Faserlegevorrichtung
2: Träger
3, 4: 3D-Formen
5, 6, 7: Düsenbalken
8, 9, 10: Schmelzblasdüsen
11: Richtung
12: Vliesverfestigungseinrichtung
13, 14, 15: Fasern
16: Faserflor, Faservlies
17: Verfestigungseinrichtung
18-24: Düsen
25: Vlieskörper
26, 27: Faserschicht

Claims

Verfahren zur Herstellung von räumlichen Gegenständen aus Filz, insbesondere von Büstenhalter-Körbchen, mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Trägers (2) mit wenigstens einer 3D-Form (3, 4),

Herstellung des Wirrfaservlieses (16) wenigstens aus Fasern (13) aus einem ersten Material und Fasern (14) aus einem zweiten Material

Erzeugung des Wirrfaservlieses (16) durch ungeordnetes Ablegen der Fasern (13) aus dem ersten Material und anschließendes ungeordnetes Ablegen der Fasern (14) aus dem zweiten Material nacheinander auf die 3D-Form (3, 4),

Verfestigen des vorgeformten Wirrfaservlieses (16) zu einem dreidimensionalen Vlieskörper (25) durch ein in Strahlen auf das Wirrfaservlies (16) einwirkendes Fluid.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirrfaservlies (16) zur Verfestigung von dem Träger (2) abgenommen und dann verfestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirrfaservlies (16) auf der 3D-Form (3, 4) vor dem Abnehmen vorverfestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vorverfestigung ein in Strahlen auf das Wirrfaservlies (16) einwirkendes Fluid, Wärme, ein Klebemittel und/oder Lösungsmittel genutzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirrfaservlies (16) Verbundfasern enthält, die jeweils aus zwei unterschiedlichen Materialien bestehen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Verfestigen des Wirrfaservlieses (16) Teile aus dem Vlieskörper (25) ausgeschnitten werden.
Vorrichtung zur Herstellung von räumlichen Gegenständen aus Filz, insbesondere von BüstenhalterKörbchen:
mit einem Träger (2) mit wenigstens einer 3D-Form (3, 4),

mit mindestens einem Faserabgabevorrichtung (5, 6, 7) zum Aufbringen eines unverfestigten Wirrfaservlieses (16) auf die 3D-Form (3, 4) durch ungeordnetes Ablegen von Fasern (13, 14) auf dieser, wobei die Faserabgabeeinrichtung (5, 6, 7) Vorrichtungen (5, 6) zur Abgabe von Fasern (13, 14) aus zwei unterschiedlichen Materialien, die nacheinander Fasern (13) aus einem ersten Material und anschließend Fasern (14) aus einem zweiten Material auf die 3D-Form (3, 4) ungeordnet ablegt,

mit mindestens einer Verfestigungseinrichtung (17) zur Verfestigung des vorgeformten Wirrfaservlieses (16) zu einem dreidimensionalen Vlieskörper (25), die Strahlen eines Fluids auf das Wirrfaservlies (16) richtet.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserabgabeeinrichtung (5, 6, 7) wenigstens einen Düsenbalken (5) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der 3D-Form (3, 4) gegenüberliegend eine Vorverfestigungseinrichtung (12) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorverfestigungseinrichtung (12) wenigstens einen Düsenbalken aufweist, der Strahlen eines Fluids auf das Wirrfaservlies (16) richtet.