DE1685167C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Füllmaterials für Kissen oder einer mehrlagigen Watte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines. Füllmaterials für Kissen oder einer mehrlagigen Watte aus einer durch öffnen und Ausbreiten eines Stranges von gekräuselten, im wesentlichen parallelen Endlosfäden erhaltenen Fadenschar, die auf einer bewegten Unterlage quer zur Laufrichtung dieser Unter- 4s lage in Falten abgelegt wird, sowie eine Vorrichtung tür Durchführung dieses Verfahrens.

Es ist bereits aus der BE-PS 656 031 bekannt, einen Strang von gekräuselten, im wesentlichen parallelen Endlosfäden zu einer Fadenschar zu öffnen und auszubreiten und diese Fadenschar dann auf einer bewegten Unterlage quer zur Laufrichtung dieser Unterlage in Falten abzulegen. Dieses Infaltenlegen führt zwar zu <tinem mehrlagigen Schichtmaterial, das auch für Kistenfüllungen verwendet werden kann, doch isl das Verfahren in technischer Hinsicht nur wenig befriedigend, da die Faltenbreite praktisch nicht variiert und außerdem wegen des kontinuierlichen Weiterbewegens der Unterlage und der vergleichsweise langsamen Zuführung der Fadenschar auch nur ein Schichtmaterial begren/ter Dicke hergestellt werden kann.

Der Erfindung lag tlic Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung /u stellen, mit dem es gelingt, ein Füllmaterial für Kissen oder eine mehrlagige Watte herzustellen, deren Faltenbrcite wahrend des Infulten- <\"· legens der Fadenschar variiert werden kann, wobei dieses Infaltenlegen mit erheblieh höherer Geschwindigkeit und Präzision als dies bei dem bisher bekannten Verfahren möglich gewesen ist, durchzuführen sein sollte Außerdem sollte das lnfaltenlegen so variabel sein daß sowohl hinsichtlich der Dicke der Lagen als auch hinsichtlich ihrer seitlichen Ausdehnungen nach der einen oder der anderen oder aber auch nach beiden Seiten der bewegten Unterlage jede Möglichkeit der Ablage gegeben wäre.

Die Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung darin zu sehen, daß man die Fadenschar aus den gekräuselten Endlosfäden, deren Gleichlauf der Kräuselungen im wesentlichen beseitigt ist, kontinuierlich einem um eine Achse mit einer auf die lineare Geschwindigkeit der Fadenschar abgestimmten Schwenkgeschwindigkeit hin- und herschwenkbaren Schacht zu- und durch diesen hindurchführt und dabei gleichzeitig solche Kräfte auf die gegenüberliegenden Flächen der Fadenschar einwirken läßt, daß diese in einer den Schwenkbereich dis Schachtes übersteigenden Breite auf der bewegten Unterlage in Falten abgelegt wird, wobei die Kanten jeder Falte einen Winkel zur Laufrichtung der Unterlage bilden.

Dieses Verfahren hat nichts gemeinsam mit dem aus der DL-PS 44 331 bekannten Verfahren zur Herstellung von Faservliesen, bei dem die aus verschiedenen Spinndüsen austretenden und hierbei erst gebildeten Fäden in hin- und herschwenkbare, segmentartig voneinander getrennte Führungskanäle eingeblasen, innerhalb dieser Führungskanäle gleichmäßig geführt und dann als Vlies aus nebeneinanderliegenden Faserbahnsegmenten, die sich überlappen, abgelegt werden. Hierbei wird kein der Erfindung vergleichbares Füllmaterial, sondern lediglich ein Faservlies gewonnen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung wird zweckmäßig in einer Vorrichtung durchgeführt, die gekennzeichnet ist durch mindestens einen über der bewegten Unterlage schwenkbaren, die Fadenschar führenden Schacht mit schwenkbarem, in geringem Abstand voneinander angeordneten und an ihren unteren Kanten gegeneinander bewegbaren Wänden. Hierbei kann die Schachtbewegung zweckmäßig durch einen Preßluft- oder hydraulischen Zylinder mit einem Ventil für das den Zylinder betätigende Medium ausgelöst werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend in Verbindung mit den Abbildungen näher erläutert:

F i g. 1 ist eine schematische perspektivische Ansichi der Vorrichtung gemäß der Erfindung;

F i g. 2 zeigt schematisch als Seitenansicht die Beziehung zwischen Querbewegung des Schachtes und der Breite der in Fallen gelegten Wattelagen und deutei den Weg der aus dem Schacht austretenden Bahn an;

F i g. 3, 4, 5 und 6 zeigen schematisch als Seitenansicht den Weg der Bahn im Verhältnis zur Stellung de· Schachtes zu verschiedenen Zeiten während der Quer bewegung des Schachtes;

F i g. 7 ist eine Seitenansicht, die ungefähr den gleichen Zeitpunkt wie F i g. 4, aber im rechten Winkel zi dieser darstellt;

F i g. 8 ist eine schematische perspektivische Ansich einer Faltenlegevorrichtung, die sich zur Herstellung von keilförmigen Kissen eignet und bei der die Querbe wegung im rechten Winkel zur Laufrichtung der kreuz gelegten Bahn verläuft:

F i g. 9 ist die schenutische Draufsicht auf eine FaI tcnlcgevorrichlurif!, die sich zur Hersteilung von keil förmigen Kissenftillunuen eignet und bei der die Quer bewegung 1111 spitzen Winkel zur Laufrichtung dei kreuzgelegi.en Bahn verläuft.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung wird eine c Henschar 9 aus gekräuselten, im wesentlichen paraly Endlosfäden, deren Kräuselungsgleichlauf besei-• ι worden ist, kontinuierlich zwei Einzug walzen U

ά 12 zugeführt, die mit einer bestimmten, konstanten '"d gleichen Geschwindigkeit rotieren. Die Fadenschar BUt von den Einzugwalzen in einen breiten schwenkba-Schacht 13, der aus zwei mit geringem Abstand ^re neinander angeordneten Wänden 14 und 16 besiaht, j'e so befestigt sind, daß sie gemeinsam um eine Achse eine hin- und hergehende Schwenkbewegung ausl'hr^n köiitien. Die Fadenschar läuft zwischen den Wänden 14 und 16 nach unten und wird durch die Schwenkbewegung der Türen quer über eine kontinuierlich bewegte Unterlage 18, vorzugsweise ein ange »riebcnes endloses Band, verteilt, wobei eine aus meh reren Lagen bestehende Watte 19 gebildet wird.

Die Fadenschar 9, deren Breite beispielsweise cm beträgt, kann aus einem Strang aus einer großen Zahl, beispielsweise 30 000 gekräuselten Endlosfäden hergestellt werden, indem der Strang in an sich bekannter Weise durch eine Breitstreckvorrichtung eine mit Gewindewalzen ausgestattete Vorrichtung zur Beseitigung des Gleichlaufs der Kräuselungen der bei Fäden durch Verziehen der Fäden in des Schachtes verschlossen sein. Beispielsweise können die benachbarten Kanten der Wände durch Stirnteile aus Stoff oder Kunststoffolie verbunden, sein.

Die Verwendung des Schachtes 13 ermöglicht die Herstellung von in Falten gelegten Bahnen, deren Breite »W« (F ig. 2) erheblich größer ist als der Abstand »Τ« der unteren Enden der Wände in den Endstellungen der Querbewegung. Beispielsweise konnten Wattebahnen einer Breite von 313 cm ohne weiteres hergestellt werden, obwohl die Schwenkbreite der Umerkanten des Schachtes nur etwa 120 cm beträgt. Dieser Effekt ist besonders festzustellen, wenn die Fadenschar mit hoher Geschwindigkeit zugeführt wird. Es wird angenommen, da3 diese Wirkung den Luftströmen zuzu- - 15 schreiben ist, die während des Betriebes der Vorrichtung erzeugt werden. Dies ist in den F i g. 3 und 4 veranschaulicht. F i g. 3 zeigt die Stellung, wenn die Wände in der linken Grenzstellung ihrer Schwenkbewegung zum Stillstand kommen. Der Pfeil in F i g. 3 deutet den Luftstrom an, der durch die schnelle Bewegung der nach unten fallenden Fadenschar 9 erzeugt wird. Wie aus der Abbildung ersichtlich, findet höchstens eine geringe Berührung zwischen der Bahn und den Wanden des Schachtes 13 statt. Die rechte Wand wirkt somit. wenn die Fadenschar nach links gestoßen wird, im aH-

28 und 29 gehalten, die schwenkbar um die honzon-Achs-17 angeordnet sind. Die Wände sind so befe- und bew.rkt. daß sie weiter nach wird. Der obere Pfeil in F 1 g. 4 deutet an

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16 starr mit den Tragplatten 28 und 29 verbunden sein.

Sä ää gezeigt, daß selbst nach

»schließt«. Die gemeinsame Schwenkbewegung der beiden Wände kann in beliebiger geeigneter Weise er-Sugt werden, beispielsweise mit Hilfe eines Preßluft-Zylinders oder hydraulischen Zylinders 33. wobei der Zustrom des Mediums zum Zylinder m regelmäßigen Abständen durch ein geeignetes Ventil 34 umgekehrt wird. Das Ventil 34 w,rd seinerseits durch verstellbar angeordnete Grenzschalter 36, 37 gesteuert, die durch seitliche Vorsprünge an den Wänden betätigt werden Wenn die Wände eine vorher bestimme Grenze auf ihrer Schwingbewegung in beiden Richtungen errechen. betätigt einer dieser Vorsprünge einen Grenzschalter 36 oder 37, wodurch die Bewegungsrichtung des Kolbens des Zylinders 33 umgekehrt w.rd. Zun,

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(nicht dargestellt) gesteuert wird.

Die Innenwände des Schachtes haben vorzugsweise glatte Oberflächen, über die die Fadenschar leicht gleiten kann, ohne daß die Fäden hängenbleiben. Die Innenseiten der Wände können beispielsweise mit Platten aus flexiblem klarem Kunstslolf, wie Celluloseacetat oder Polyäthylen, ausgekleidet sein, /ur Steuerung der Bewegung der Fadenschar können die Seitenkante!!

als die

keil tier Querbewegung:.

Fs können im Rahmen der Erfindung auch geeignete Leitwände verwendet werden, die die Luftströmc so regeln und lenken, daß der Schleuderef'ekl gesteuert wird.

/um Abschneiden der Fadenschar kann um Boden ties Schachtes 1.1 eine Vorrichtung /um Durchtrennon tier Bahn vorgesehen sein, die ungeläbr /u dem Zeit-

punkt betätigt werden kann, an dem der Boden des Schachtes geschlossen wird. Die Schneidvorrichtung kann ein elektrisch beheizter Draht sein, der zwischen den nach außen ragenden Armen von zwei Winkelhebeln gespannt ist, die an der Wand 16 an deren gegenüberliegenden Seiten befestigt sind. Beim Schließen des Schachts, d. h., wenn die Wände sich zueinander bewegen, wird der heiße Draht nach unten geführt und in Berührung mit der Fadenschar gebracht, die hierdurch durchtrennt wird.

Das beste Füllmaterial für Kissen wird erhallen, wenn die allgemeine Richtung der Fäden der in Falten gelegten Lagen in Längsrichtung des Kissens verläuft. Natürlich verlaufen die Fäden der Lagen nicht parallel zur langen Achse des Kissens, sondern bilden dazu einen durchschnittlichen Winkel von beispielsweise etwa 10 bis 30° an beiden Seiten dieser Achse. Beispielsweise können die Fäden der einen Lage des in Falten gelegten Materials einen durchschnittlichen Winkel von 20° positiv zur langen Achse des Kissens bilden, während die Fäden der nächsten Lage einen durchschnittlichen Winkel von 20° negativ zu dieser langen Achse bilden können. Die Kissen haben eine viel geringere Neigung zur Verfilzung, als Kissen, die aus Wickeln von Stapelfasern hergestellt sind. Jede Lage der Endlosfäden widersteht dem Eindringen der kreuzenden Endlosfäden der benachbarten Lagen. Bei Stapelfasern besteht eine stärkere Neigung zum gegenseitigen Durchdringen der Lagen. Ein Verkleben oder Steppen der Fäden oder Lagen ist bei der Herstellung von Kissen erfindungsgemäß nicht erforderlich.

Bei einem typischen Zyklus von 15 Sekunden für die Herstellung einer Kissenfüllung von 567 g wird der Boden des Schachtes 1,5 Sekunden geschlossen und 13,5 Sekunden offengehalten, während die Fadenschar mit konstanter Geschwindigkeit zugeführt wird. Somit bestehen etwa 10 Gewichtsprozent (1,5 :15) des aufgerollten Wickels aus regellos gefaltetem Material. Die Anwesenheit des regellos gefalteten Materials trägt dazu bei, dem Kissen eine erwünschte Wölbung in der Mitte zu verleihen.

Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren werden Kissen von ausgezeichneter Qualität mit hoher Produktionsgeschwindigkeit erhalten. Durch den Zeitabstand zwischen der Vollendung des Aufrollens einer Kissenfüllung und dem Beginn des Aufrollens der nächsten Füllung werden die Einzelfüllungen deutlich getrennt gehalten, so daß die von Hand vorgenommene Entfernung des aufgerollten Wickels vom laufenden Band zur Einführung in einen Kissenbezug erleichtert wird.

Keilförmige Kissenfüllungen können hergestellt werden, indem die Vorrichtung so abgeändert wird, daß die in Falten gelegten Lagen verschiedene Längen haben, so daß die aufgerollten Einzelfüllungen an ihren Enden weniger Material als in der Mitte enthalten. Eine geeignete Vorrichtung ist in F i g. 8 dargestellt, die sich von der von F i g. 1 dadurch unterscheidet, daß vier Endbegrenzungsschalter Sl, S2, S3, S4 verwendet werden. Diese Endbegrenzungsschaiter können so geschaltet werden, daß die weite Schwenkbewegung des Schachtes unterbrochen und vorher umgekehrt wird, wodurch zusätzliche Lagen im mittleren Teil der Schwenkbewegung gebildet werden. Wenn beispielsweise bei einer Ausführungsform der Schacht nach rechts schwenkt, wird durch seine Berührung mit dem Schalter S3 die Umkehr seiner Bewegungsrichtung verursacht, bevor er seine volle Schwenkbewegung nach rechts beendet hat. Er berührt dann den Schalter S2, der erneut die Schwenkrichtung umkehrt, so daß nur eine verhältnismäßig schmale Lage abgelegt wird. Durch Fortsetzung des Schwenkens des Schachies nach rechts kommt er mit dem Schalter S4 in Berührung, wodurch seine Bewegungsrichtung umgekehrt wird und der Schacht nach links schwenkt, bis er den Schalter Sl berührt, worauf er wieder nach rechts schwenkt.

Ein weilerer Typ einer keilförmigen Kissenfüllung

ίο kann auch erhalten werden, indem man die bewegte Unterlage 18 so anordnet, daß ihre Bewegungsrichtung M(F i g. 9) einen spitzen Winkel von beispielsweise 30, 45 oder 60° zur Richtung der Querbewegung O des Schachtes 13 und nicht den Winkel von 90° gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen bildet. Die hierbei erhaltene in Falten gelegte Kissenfüllung ist an den Rändern, an denen frei liegende Ecken 91 vorhanden sind, dünner als in der Mitte.

Bei einer typischen Konstruktion der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist der Schacht 1,52 m breit und 1,22 m hoch Am oberen Ende befindet sich ein konischer trichterförmiger Abschnitt 92 (F i g. 1). Das untere Ende des Schachtes liegt beispielsweise etwa 30 cm über der bewegten Unterlage, die aus Gummi mit glatter Oberfläche bestehen kann. Die Innenwände des Schachtes sind mit einer Kunststoffolie, wie Polyäthylen, ausgekleidet, und die Seiten des Schachtes (zwischen den Kanten der Wände) sind ebenfalls mit dieser Folie bedeckt. Die Wände sind grade und haben unmittelbar unter dem trichterförmigen Abschnitt 92 einen Abstand von beispielsweise etwa 20 cm. Das beste Infaltenlegen der Fadenschar ist bisher mit einem sich verjüngenden Schacht (gemäß F i g. 5) erreicht worden, der am unteren Austrittsende einen Abstand der Wände von etwa 2,5 bis 5 cm hat, wenn der Boden des Schachtes offen ist. Meist durchläuft das untere Ende des Schachtes bei der Hin- und Herbewegung eine Strecke von 35,5 cm, und die Zahl der vollständigen Hin- und Herbewegungen pro Minute beträgt 64 (ent sprechend einer Gesamtstrecke von etwa 45,7 m/Min.), während die Fadenschar mit einer Geschwindigkeit von 61 m/Min, zugeführt wird.

Bei einem weiteren Beispiel der Kissenherstellung beträgt die Geschwindigkeit der Walzen 11, 12 etwa 79 m/Min., der Winkel zwischen der Bewegungsrichtung der laufenden Fadenschar und der Richtung der Hin- und Herbewegung 60°, ihre Geschwindigkeit 16,8 m/Min, und die Dauer eines Gesamtzyklus 20 Sekunden. Während dieser Zeit werden die Wände 3 Sckünden geschlossen, worauf 16 vollständige Hin- und Herbewegungen erfolgen. Als Fadenstrang dient PoIyäthylenterephthalat mit einem Gesamttiter von 150 000, einem Einzeltiter pro Faden von 5 den und durchschnittlich 472 Kräuselungen/m und 30% Kräuselung (d. h., das Verhältnis der ausgezogenen Länge zur gekräuselten Länge des Fadens beträgt 1,3 :1).

Erfindungsgemäß können Fadenscharen von erheblicher Breite, beispielsweise 127 cm, wirksam und kontinuierlich mit hohen Geschwindigkeiten in Falten gelegt werden, wobei Zuführungsgeschwindigkeiten von 183 m, 305 m/Min, oder mehr angewendet werden können. Im allgemeinen erfolgt die Ablage der Fadenschar mit weit mehr als 15 000 000 den Fuß/Minute, im allgemeinen von mehr als 30 000 000 den Fuß/Minute. Bei einem Material mit einem Gesamttiter von 150 (breitgestreckt zu einer Fadenschar von 152 cm Breite) liegt somit die Zuführungsgeschwindigkeit weit über 30,5 m, gewöhnlich über 61 m/Minute.

Beim fertigen Kissen hängt das Gewicht der Füllung natürlich von der gewünschten Elastizität und der Größe des Kissens ah. Bei üblichen KissengröBen. nämlith Kissen einer Fläche von etwa 0,3 bis 0,39 m^:, d. h. Kissen von 51 χ 66 cm, kann die Dichte der Füllung vor dem Stopfen in den Bezug beispielsweise im Bereich von 0,008 bis 0.024 g/cm^J liegen. Beim Stopfen in den Bezug wird die Füllung zusammengedrückt. Ihre Dichte kann bis auf das 2,5fache zunehmen.

Die Fadenscharen, die als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Kissenfüllungen bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden, können aus Strängen von gekräuselten, parallelen Endlosfäden hergestellt werden, indem zunächst der Strang geöffnet wird, um den Gleichlauf der Kräuselungen benachbarter Fäden zu beseitigen, worauf dieser anschlie-Oend vorzugsweise mit einem mit Luft arbeitenden Breitstrecker zur Fadenschar ausgebreitet wird. Für die Herstellung von Kissen werden vorzugsweise Fadenstränge verwendet, deren Fäden aus Polyäthylente- ao rephthalat bestehen, jedoch können für die Zwecke der Erfindung auch andere Fäden, und zwar solche aus anderen Polyestern, wie Polyestern von Terephthalsäure und anderen Glykolen. wie Dimethylolcyclohexan, linearen Superpolyamidcn, wie Nylon 6 oder Nylon 6,6, Polyacrylnitril und Copolymeren von Acrylnitril, olefinischen Polymeren und Copolymeren. wie isotaktischem Polypropylen, sekundärem Celluloseacetat mit üblichem Acetylgehalt von beispielsweise 54 bis 55%, gerechnet als Essigsäure, anderen organischen Derivaten von Cellulose, wie Estern und/oder Äthern von Cellulose, beispielsweise Cellulosepropionat und CeIIuIoseacctatpropionat, stark vereiterter Cellulose, die weniger als 0,29 freie Hydroxylgruppen pro Anhydroglucosecinheit enthält, wie Cellulosetriacetat sowie aus Reyon (regenerierter Cellulose) hergestellt werden. Die Zahl der Fäden des als Ausgangsmaterial dienender Stranges kann innerhalb weiter Grenzen liegen und bis zu 1 000 000 bei einem Einzeltiter bis zu 25, beispielsweise von 1 bis 20, vorzugsweise etwa 1 bis 10, betra gen. Die Zahl der Kräuselungen pro Meter des Stran ges kann bis zu etwa 3150 betragen, jedoch sind für di( meisten hier beschriebenen Endprodukte etwa 120 bi: 1180, vorzugsweise etwa 275 bis 590 Kräuselungen/n des Ausgangsstranges am besten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen S09 621

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Füllmaterials für Kissen oder einer mehrlagigen Watte aus einer durch öffnen und Ausbreiten eines Stranges von gekräuselten, im wesentlichen parallelen Endlosfä-5en erhaltenen Fadenschar, die auf einer bewegten Unterlage quer zur Laufrichtung dieser Unterlage in Falten abgelegt wird, dadurch gekenn- »eich η et, daß man die Fadenschar aus den gekräuselten Endlosfäden, deren Gleichlauf der Kräuselungen im wesentlichen beseitigt ist, kontinuierlich einem um eine Achse mit einer auf die lineare Geschwindigkeit der Fadenschar abgestimmien Schwenkgeschwindigkeit hin- und herschwenkbaren Schacht zu- und durch diesen hindurchführt und dabei gleichzeitig solche Kräfte auf die gegenüberliegenden Flächen der Fadenschar einwirken läßt, «laß diese in einer den Schwenkbereich des Schachtes übersteigenden Breite auf der bewegten Unterlage in Falten abgelegt wird, wobei die Kanten jeder Falte einen Winkel zur Laufrichtung der Unterlage bilden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen über der bewegten Unterlage (18) schwenkbaren, die Fadenschar führenden Schacht (13) mit schwenkbaren, in geringem Abstand voneinander angeordneten und an ihren unteren Kanten (31, 32) gegeneinander bewegbaren Wänden (14,16).

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen die Schachtbewegung auslösenden Preßluft- oder hydraulischen Zylinder (33) mit Ventil (34) für das den Zylinder betätigende Medium.