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DE102004054299A1 - Akustisch wirksames Teppichformteil für Kraftfahrzeuge und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Akustisch wirksames Teppichformteil für Kraftfahrzeuge und Verfahren zu dessen Herstellung Download PDF

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DE102004054299A1
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DE200410054299
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English (en)
Inventor
Herbert Vollmert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Carcoustics Techconsult GmbH
Original Assignee
Carcoustics Tech Center GmbH
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Publication date
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Priority to US11/667,255 priority patent/US20080026177A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein akustisch wirksames Teppichformteil für Kraftfahrezeuge, insbesondere als Bodenverkleidung eines Fahrgastraumes, mit einem textilen Obermaterial (1), das über einen mehrschichtigen Materialverbund (2-4) mit einem Teppichrücken (5) verbunden ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Teppichformteils. Das Teppichformteil lässt sich weitestgehend schrumpfungsfrei herstellen und weist eine hohe Passgenauigkeit auf. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der zwischen Obermaterial (1) und Teppichrücken (5) angeordnete Materialverbund aus einem mit dem Obermaterial verbundenen ersten Nadelvlies (2) aus Bikomponenten-Schmelzfasern, einem darauf folgenden zweiten Nadelvlies (3) aus Einkomponentenfasern und einem darauf folgenden dritten Nadelvlies (4) aus Bikomponenten-Schmelzfasern gebildet ist. Für die Herstellung des Teppichformteils wird vorgeschlagen, dass das textile Obermaterial (1) vor dem Heißprägen befeuchtet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein akustisch wirksames Teppichformteil für Kraftfahrzeuge, insbesondere als Bodenverkleidung eines Fahrgastraumes, mit einem textilen Obermaterial, das über einen mehrschichtigen Materialverbund mit einem Teppichrücken verbunden ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Teppichformteils.
  • Es ist bekannt, Teppichboden für den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges durch Wärmeumformung (Heißprägen) mittels eines beheizten Formwerkzeuges oder in erwärmtem Zustand durch Kaltumformung mittels eines unbeheizten Formwerkzeuges an die Kontur des Fahrzeugbodens anzupassen. Beim Einsatz herkömmlicher Teppichverbundmaterialien tritt während der Wärmeumformung regelmäßig eine Schrumpfung im Formteil auf. Diese Schrumpfung ist problematisch, wenn das fertige Teppichformteil infolge der Schrumpfung nicht die geforderte Passgenauigkeit aufweist.
    •
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Materialaufbau anzugeben, mit dem sich ein weitestgehend schrumpfungsfreies, eine hohe Passgenauigkeit aufweisendes Teppichformteil herstellen lässt. Insbesondere soll ein Teppichformteil bereitgestellt werden, das selbst bei einem größeren Klimawechsel im Wesentlichen schrumpffrei bleibt. Ferner soll ein kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines solchen Teppichformteils angegeben werden.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Teppichformteil mit dem im Anspruch 1 angegebenen Materialaufbau bzw. durch das in Anspruch 11 definierte Verfahren gelöst.
  • Das erfindungsgemäße Teppichformteil weist ein textiles Obermaterial auf, das über einen mehrschichtigen Materialverbund mit einem Teppichrücken verbunden ist, wobei der zwischen Obermaterial und Teppichrücken angeordnete Materialverbund aus einem mit dem Obermaterial verbundenen ersten Nadelvlies aus Bikomponenten-Schmelzfasern, einem darauf folgenden zweiten Nadelvlies aus Einkomponentenfasern und einem darauf folgenden dritten Nadelvlies aus Bikomponenten-Schmelzfasern gebildet ist.
  • Es wurde gefunden, dass der vorgenannte Materialverbund einer Schrumpfung des Teppichbodenmaterialaufbaus während des Heißprägens wirksam entgegenwirkt, so dass sich im Wesentlichen schrumpfungsfreie Teppichformteile mit hoher Passgenauigkeit erzielen lassen.
  • Bikomponenten-Schmelzfasern sind vergleichsweise teuer. Für die Erzielung von im Wesentlichen schrumpffreien Teppichformteilen genügt es jedoch, wenn die beiden aus Bikomponentenfasern gebildeten Nadelvliese relativ dünn sind bzw. ein relativ geringes Flächengewicht aufweisen. Die Materialkosten bleiben somit in einem akzeptablen Rahmen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die beiden aus Bikomponentenfasern gebildeten Nadelvliese jeweils ein Flächengewicht von weniger als 200 g/m2, insbesondere weniger als 150 g/m2, beispielsweise etwa 100 g/m2 aufweisen.
  • Für die erwünschte Schrumpffreiheit des Teppichformteils sollten die beiden aus Bikomponentenfasern gebildeten Nadelvliese jeweils aus mindestens 85 Vol.-% Bikomponenten-Schmelzklebefasern bestehen. Vorzugsweise bestehen diese Nadelvliese jedoch möglichst vollständig, d.h. möglichst zu 100% aus Bikomponenten-Schmelzklebefasern.
  • Hinsichtlich eines sortenreinen Recyclings ist es vorteilhaft, wenn die verschiedenen Materiallagen des Teppichformteils aus nur einer Kunststoffsorte bestehen. Vorzugsweise sind die einzelnen Materiallagen des erfindungsgemäßen Teppichformteils jeweils aus Polyester hergestellt. Polyesterfasern verleihen dem fertigen Teppichformteil eine hohe Abriebfestigkeit und sind geruchsfrei sowie fäulnisresistent. Aufgrund der Polyesterfasern bzw. der verwendeten Bikomponentenfasern gehen von dem erfindungsgemäßen Teppichformteil im Wesentlichen keine Ausdünstungen aus, die sich als Verschmutzung auf der Innenseite der Fahrzeugscheiben niederschlagen würden (sogenanntes Fogging).
  • Dementsprechend werden in einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Teppichformteils Bikomponentenfasern verwendet, deren Kern aus Polyester und deren Mantel aus Polyester mit einem Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunktes des Kerns gebildet sind.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Teppichformteils ist im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass das textile Obermaterial und der mehrschichtige Materialverbund aus den aus Bikomponentenfasern bzw. Einkomponentenfasern gebildeten Nadelvliesen mit dem oder ohne den Teppichrücken in einer beheizten Umformungsvorrichtung heißgeprägt werden, wobei das textile Obermaterial vor dem Heißprägen mit Wasser befeuchtet wird.
  • Eine übermäßige Erwärmung kann zu einer unerwünschten Glanzwirkung an dem textilen Obermaterial führen. Durch die Befeuchtung des textilen Obermaterials wird während des Heißprägens eine übermäßige Erwärmung des textilen Obermaterials verhindert. Mit der Verdampfung der Feuchtigkeit ist eine örtliche Temperaturbegrenzung im Bereich des textilen Obermaterials verbunden. Der mit dem textilen Obermaterial zu verbindende Materialverbund kann somit schneller auf die erforderliche Temperatur zum Anschmelzen der Bikomponentenfasern, das heißt zum Erweichen bzw. Schmelzen des Mantelmaterials der Bikomponentenfasern erhitzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht daher eine Reduzierung der Taktzeiten, was eine höhere Produktivität bzw. geringere Herstellungskosten bedeutet.
  • Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Teppichformteils kommt kein zusätzlicher Kleber in Pulverform oder in Form einer Klebefolie zum Einsatz. Auch entfällt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Einsatz einer der Umformungsvorrichtung vorgeschalteten Heizvorrichtung, denn die Formwerkzeuge der verwendeten Umformungsvorrichtung sind beheizbar ausgeführt. Durch den Wegfall einer vorgeschalteten Heizvorrichtung können die erforderlichen Maschineninvestitionskosten reduziert werden.
  • Hinsichtlich der Vermeidung eines unerwünschten Glanzeffektes am textilen Obermaterial ist es auch vorteilhaft, wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung zum Heißprägen beheizbare Formwerkzeuge aufweist, deren Temperatur unabhängig voneinander einstellbar ist, wobei das Formwerkzeug, welches dem textilen Obermaterial zugewandt ist, mit einer um mindestens 10°C geringeren Temperatur betrieben wird als das Formwerkzeug, welches dem mehrschichtigen Materialverbund oder dem Teppichrücken zugewandt ist.
  • Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Teppichformteils und des Verfahrens zu seiner Herstellung sind in den Unteransprüchen angegeben.
    •
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer mehrere Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen schematisch:
  • 1 einen bevorzugten Materialaufbau eines erfindungsgemäßen Teppichformteils;
  • 2A und 2B Verfahrenschritte zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Teppichformteils; und
  • 3A, 3B und 3C Verfahrenschritten zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Teppichformteils nach einer Variante.
  • Das erfindungsgemäße Teppichformteil kann insbesondere als akustisch wirksame Bodenverkleidung im Fahrgastraum eines Kraftfahrzeuges zum Einsatz kommen. Weitere Einsatzmöglichkeiten sind die Verkleidung des Bodens und der Seitenteile eines Kofferraums eines Kraftfahrzeuges.
  • Die Größe des erfindungsgemäßen Teppichformteils entspricht vorzugsweise der Größe eines zu verkleidenden Fahrzeugbodens, so dass der Fahrzeugboden mit dem einstückigen Teppichformteil vollständig verkleidet werden kann. Das Teppichformteil kann somit relativ groß sein, wobei es allen Mulden und tunnelartigen Erhebungen des Fahrzeugbodens angepasst ist.
  • Wie in 1 schematisch dargestellt, ist das erfindungsgemäße Teppichformteil aus einem textilen Obermaterial 1, einem ersten Nadelvlies 2 aus Bikomponenten-Schmelzklebefasern, einem zweiten Nadelvlies 3 aus Einkomponentenfasern, einem dritten Nadelvlies 4 aus Bikomponenten-Schmelzklebefasern und gegebenenfalls einem Teppichrücken 5 (Zweitrücken) gebildet.
  • Das textile Obermaterial 1 besteht vorzugsweise aus einer Tuftingware, wobei als Tuftträger insbesondere ein Vlies aus Polyester- und/oder Polypropylenfasern Verwendung finden kann. Bei dem Flormaterial (Polmaterial) des textilen Obermaterials 1 kann es sich beispielsweise um Fasern, Garne oder Zwirne aus Polyamid, Polyester oder Polypropylen sowie Mischungen hieraus handeln, wobei das Flormaterial zusätzlich auch Bikomponentenfasern enthalten kann. Der Anteil der Bikomponentenfasern in der den Flor bildenden Fasermischung liegt gegebenenfalls bei ca. 10 Vol.-%.
  • Anstelle einer Tuftingware kann bei Bedarf auch eine Dilourware, eine Malimoware, eine Maliwattware, eine Wirkware oder ein Vliesstoff als textiles Obermaterial 1 verwendet werden.
  • Das unmittelbar auf das textile Obermaterial 1 folgende erste Nadelvlies 2 ist vorzugsweise zu 100% aus Bikomponentenfasern hergestellt. Das Flächengewicht des Nadelvlieses 2 beträgt weniger als 200 g/m2; es liegt beispielsweise bei etwa 100 g/m2.
  • Die Bikomponentenfasern besitzen jeweils einen Mantel, der einen deutlich geringeren Schmelzpunkt aufweist als ihr Kern. Das Mantelmaterial kann beispielsweise aus Polypropylen und das Kernmaterial aus Polyester bestehen. Vorzugsweise werden für die Herstellung des erfindungsgemäßen Teppichformteils Bikomponentenfasern verwendet, deren Kernmaterial aus Polyester und deren Mantelmaterial aus einem modifizierten, einen geringeren Schmelzpunkt aufweisenden Polyester bestehen.
  • Auf das aus Bikomponentenfasern gebildete Nadelvlies 2 folgt das Nadelvlies 3 aus Einkomponentenfasern. Bei den Einkomponentenfasern kann es sich um Chemiefasern und/oder Naturfasern handeln. Bevorzugt sind wiederum Polyesterfasern. Es können aber auch z.B. Baumwollfasern verwendet werden. Die Dicke und das Flächengewicht des Nadelvlieses 3 sind erheblich größer als bei dem Nadelvlies 2 aus Bikomponentenfasern. Das Nadelvlies 3 weist bei einer Faserfeinheit im Bereich von 3 bis 7 dtex ein Flächengewicht im Bereich von 300 bis 700 g/m2 auf. Die Faserlänge der Chemie- bzw. Naturfasern des Nadelvlieses 3 liegt im Bereich von beispielsweise 50 bis 80 mm.
  • Auf das Nadelvlies 3 aus Chemie- und/oder Naturfasern folgt unmittelbar ein weiteres Nadelvlies 4 aus Bikomponentenfasern, das vorzugsweise hinsichtlich seines Flächengewichtes entsprechend dem anderen Bikomponentenfaser-Nadelvlies 2 ausgebildet ist. Es liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung, unterschiedlich schwere bzw. dicke Nadelvliese 2, 4 aus Bikomponentenfasern zu verwenden. Die Faserlänge der Bikomponentenfasern liegt vorzugsweise im Bereich von 30 bis 90 mm.
  • Als Teppichrücken (Zweitrücken) 5 wird schließlich ein weiteres Nadelvlies oder eine Schwerschicht unterhalb des Nadelvlieses 4 aus Bikomponentenfasern angeordnet. Der Teppichrücken 5 ist vergleichsweise dick bzw. schwer. Er weist ein Flächengewicht im Bereich von 300 bis 800 g/m2 auf.
  • Handelt es sich bei dem Teppichrücken 5 um eine Schwerschicht, zum Beispiel aus Füllstoff enthaltendem Elastomer, so wird diese nicht zusammen mit den anderen Materiallagen 1 bis 4 heißgeprägt, sondern in anderer Weise an die Kontur der zu verkleidenden Fahrzeugfläche bzw. des Teppichformteils angepasst und mit letzterer verbunden.
  • Die Herstellung eines erfindungsgemäßen Teppichformteils wird nun weiter mit Bezug auf die 2A und 2B erläutert. Wie in 2A gezeigt, wird das textile Obermaterial 1 mit einem geeigneten Fluid, beispielsweise mit Wasser befeuchtet, bevor es mit den anderen Materiallagen 2 bis 4 bzw. 2 bis 5 als loser Stapel in eine Vorrichtung zum Heißprägen eingebracht wird.
  • Die Befeuchtung der Platine 1 kann beispielsweise mittels einer mehrere Sprühdüsen aufweisen Vorrichtung 6 erfolgen. Durch die Befeuchtung wird während des Heißprägens eine übermäßige Erwärmung des textilen Obermaterials 1 verhindert. Eine übermäßige Erwärmung des textilen Obermaterials 1 kann Glanzeffekte verursachen, die das Erscheinungsbild des fertigen Teppichformteils beeinträchtigen. Die Befeuchtung bewirkt einen Dampfeffekt, der das textile Obermaterial 1 während des Heißprägens vor einer zu starken Erhitzung schützt. Aufgrund der Befeuchtung ist eine Reduzierung der für das. Heißprägen erforderlichen Prozesszeit (Taktzeit) möglich.
  • Die Umformungsvorrichtung weist beheizbare Formwerkzeuge 7, 8 auf, deren Heiztemperatur unabhängig voneinander einstellbar ist. Zu diesem Zweck können in dem Oberwerkzeug 7 und dem Unterwerkzeug 8 Heizkanäle 9 für ein Heizfluid ausgebildet sein. Alternativ können in den Formwerkzeugen 7, 8 auch elektrische Heizwiderstände oder dergleichen integriert sein.
  • Die Heiztemperaturen der heb- und senkbaren Formwerkzeuge 7, 8 liegen je nach der Beschaffenheit des verwendeten textilen Obermaterials 1, der Schmelztemperatur des Mantelmaterials der Bikomponetenfasern und der für das Heißprägen gewünschten Taktzeit im Bereich von 50 bis 160°C.
  • Zur Erzielung kurzer Taktzeiten beim Warmumformen des Materialaufbaus bedarf es grundsätzlich einer relativ hohen Heißprägetemperatur. Um das textile Obermaterial 1 dennoch zu schonen, wird das Formwerkzeug 7 bzw. 8, welches dem textilen Obermaterial 1 zugewandt ist, mit einer um mindestens 10°C geringeren Temperatur betrieben als das Formwerkzeug, welches dem Teppichrücken (Nadelvlies) 5 bzw. dem Nadelvlies 4 des mehrschichtigen Materialverbundes (ohne Schwerschicht) zugewandt ist.
  • Das dem textilen Obermaterial 1 zugewandte Formwerkzeug wird beispielsweise mit einer Temperatur unterhalb von 100°C betrieben, während die Temperatur des anderen Formwerkzeuges auf eine Temperatur im Bereich von 110 bis 160°C eingestellt wird.
  • Die 3A bis 3C zeigen eine Variante der Herstellung eines erfindungsgemäßen Teppichformteils, bei der Materiallagen gemäß 1 vor dem Heißprägen miteinander vernadelt werden. Die Bezugszeichen 10, 11 bezeichnen heb- und senkbare Nadelbalken einer Vernadelungsvorrichtung. Eine Vernadelung der Materiallagen 1 bis 5 kann allerdings auch entfallen, wie im Ausführungsbeispiel gemäß den 2A und 2B gezeigt ist.
  • In der Zeichnung ist das Oberwerkzeug der Heißprägevorrichtung dem textilen Obermaterial 1 zugewandt. Vorzugsweise erfolgt die Herstellung des erfindungsgemäßen Teppichformteils aber in der Weise, dass das Unterwerkzeug der Heißprägevorrichtung dem textilen Obermaterial 1 zugewandt ist. Hierdurch kann ein Einsickern von Wasser oder einem anderen Befeuchtungsfluid aus dem befeuchteten Obermaterial 1 in die darunter angeordneten Materiallagen 2 bis 4 bzw. 2 bis 5 verhindert werden. In diesem Zusammenhang versteht sich, dass in den 2B und 3C das Oberwerkzeug 7 und das Unterwerkzeug 8 gegeneinander getauscht bzw. die 2B und 3C jeweils um 180° gedreht werden können, damit das dem textilen Obermaterial 1 zugeordnete Formwerkzeug dann das Unterwerkzeug ist.
  • Im Gegensatz zu herkömmlichen Teppichformteilen wird bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Teppichformteils kein zusätzlicher Kleber in Pulverform oder in Form einer Klebefolie verwendet. Die Einbindung des Flors des textilen Obermaterials 1 und dessen Verbindung mit dem Nadelvlies 3 aus Chemie- und/oder Naturfasern erfolgt ausschließlich durch das beim Heißprägen geschmolzene Mantelmaterial der Bikomponentenfasern des Nadelvlieses 2.

Claims (14)

  1. Akustisch wirksames Teppichformteil für Kraftfahrzeuge, insbesondere als einstückige Bodenverkleidung eines Fahrgastraumes, mit einem textilen Obermaterial (1), das über einen mehrschichtigen Materialverbund (2–4) mit einem Teppichrücken (5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen Obermaterial und Teppichrücken angeordnete Materialverbund aus einem mit dem Obermaterial verbundenen ersten Nadelvlies (2) aus Bikomponenten-Schmelzklebefasern, einem darauf folgenden zweiten Nadelvlies (3) aus Einkomponentenfasern und einem darauf folgenden dritten Nadelvlies (4) aus Bikomponenten-Schmelzklebefasern gebildet ist.
  2. Teppichformteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Nadelvlies (2) und das dritte Nadelvlies (4) jeweils aus mindestens 85 Vol.-% Bikomponenten-Schmelzklebefasern gebildet sind.
  3. Teppichformteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Nadelvlies (2) und das dritte Nadelvlies (4) jeweils ein Flächengewicht von weniger als 200 g/m2, insbesondere weniger als 150 g/m2 aufweisen.
  4. Teppichformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bikomponenten-Schmelzklebefasern vom Typ Kern-Mantelfasern sind, wobei der Kern aus Polyester und der Mantel aus Polyester mit einem Schmelzpunkt unterhalb des Schmelzpunktes des Kerns gebildet sind.
  5. Teppichformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bikomponenten-Schmelzklebefasern eine Länge im Bereich von 30 bis 90 mm aufweisen.
  6. Teppichformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Nadelvlies (3) bei einer Faserfeinheit im Bereich von 3 bis 7 dtex ein Flächengewicht im Bereich von 300 bis 700 g/m2 aufweist.
  7. Teppichformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Nadelvlies (3) aus Polyesterfasern gebildet ist.
  8. Teppichformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Teppichrücken (5) aus einem Nadelvlies oder einer Schwerschicht gebildet ist.
  9. Teppichformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Teppichrücken (5) ein Flächengewicht von 300 bis 800 g/m2 aufweist.
  10. Teppichformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Obermaterial (1) aus einer Tuftingware besteht.
  11. Verfahren zur Herstellung eines Teppichformteils gemäß Anspruch 1, bei dem das textile Obermaterial (1) und der mehrschichtige Materialverbund (2–4) mit dem oder ohne den Teppichrücken (5) in einer beheizten Umformungsvorrichtung heißgeprägt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Obermaterial (1) vor dem Heißprägen befeuchtet wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Heißprägen eine Umformungsvorrichtung verwendet wird, die beheizbare Formwerkzeuge (7, 8) aufweist, deren Temperatur unabhängig voneinander einstellbar ist, und dass das Formwerkzeug, welches dem textilen Obermaterial (1) zugewandt ist, mit einer um mindestens 10°C geringeren Temperatur betrieben wird als das Formwerkzeug, welches dem mehrschichtigen Materialverbund (2–4) oder dem Teppichrücken (5) zugewandt ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der mehrschichtige Materialverbund (2–4) vor dem Heißprägen mit dem textilen Obermaterial (1) vernadelt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Obermaterial (1) und der mehrschichtige Materialverbund (2–4) als loser Stapel in die Umformungsvorrichtung eingebracht werden.
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