DE3238325C2 - Füllmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein textiles, polsterndes, elastisches Füllmaterial mit kugelförmigen Teilchen, die aus zusammengeballten Wollfasern bestehen und in denen die Fasern einer Außenschicht verfilzt sind, während die Fasern im Inneren des Kerns lufteinschließende Zwischenräume aufweisen. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der Füllmaterialteilchen, bei dem ein Wollfaserstrang geöffnet, zu Abschnitten vorbestimmter Länge geschnitten und die Faserstrangabschnitte jeweils zwischen einander gegenüberliegenden Flächen zu kugelartigen Teilchen gerieben oder gerollt werden, wobei gleichzeitig die Außenseite der Teilchen befeuchtet wird, so daß die Außenschicht der kugelförmigen Teilchen schrumpft oder einläuft und sich verfilzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Füllmaterial mit kugelförmigen Teilchen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2.

Es wird ein polsterndes und isolierendes Füllmaterial üblicherweise dadurch gebildet, daß natürliche oder synthetische Fasern einzeln oder zusammen geöffnet und zu Faservliesen geformt werden, die in entsprechender Dicke aufeinandergeschichtet werden, wobei die Strukturrichtungen der einzelnen Vliese alle in gleicher Richtung oder quer zueinander verlaufend angeordnet sind. Bei einem derartigen Polstermaterial, das aus waagerechten, aufeinandergeschichteten Vliesen geformt ist, verlaufen auch die einzelnen Fasern hauptsächlich in waagerechter Richtung und kaum in senkrechter Richtung. Das Füllmaterial weist oftmals eine geringe Kompressibilität auf. Es ist deshalb ein Füllmaterial vorgeschlagen worden, bei dem ein Gebilde aus langen Hedefasern wellenförmig gelegt und mit Schichten aus anderen wellenförmig gelegten Vliesen bedeckt wird. Bei einem Füllmaterial dieser Art läßt sich jedoch eine Verschlechterung seiner Polstereigenschaften nicht vermeiden.

Es ist bekannt, in der vorstehend beschriebenen Weise ein Füllmaterial aus Wollfasern herzustellen. Bei längerem Gebrauch dieses Füllmaterials entsteht jedoch aufgrund der Einwirkung von Wärme und Wasser und durch die Kompression und Reibung, denen das Material im Gebrauch ausgesetzt ist, ein Verfilzen. Bei diesem Verfilzen verschlingen sich die Wollfasern miteinander und werden hart, mit dem Ergebnis, daß das Füllmaterial seine Elastizität verliert Das Füllmaterial ist somit von geringer Brauchbarkeitsdauer.

ίο Die DE-AS 23 01 913 beschreibt ein gattungsgemäßes Füllmaterial, bestehend aus Formungen mit rundem Querschnitt, die aus einzelnen Fäden von mindestens 20 cm Länge aufgebaut sind, deren Verlaufrichtung in den drei Raumdimensionen liegt, die an ihren gegenseitigen Berührungspunkten aneinander befestigt sind und die in einer äußeren Schicht der Formlinge konzentriert sind. Die Formlinge besitzen eine Kugel- oder Zylinderform und Eigenschaften, die denen natürlicher Daunen nahekommen. Die Fäden der Formlinge können aus verschiedenen Kunststoffen bestehen, wobei auch Fäden mit potentiellen Kräuseleigenschaften benutzbar sind. Durch die Befestigung der Fäden an ihren gegenseitigen Berührungspunkten bekommen die Formlinge Elastizität. Das Aneinanderbefestigen der Fäden geschieht durch Aufbringung eines Klebemittels an den gegenseitigen Berührungspunkten oder durch Verschweißen an den Berührungspunkten mit Hilfe eines zugesetzten thermoplastischen Polymers. Zum Verschweißen können thermoplastische Stapelfasern, thermoplastische Polymerpulver, ganz aus thermoplastischem Material bestehende Fäden oder mit einer thermoplastischen Schale versehene Kern-Hüllenfäden verwendet werden. Es wird berichtet, daß diese Füllmaterialien im Gegensatz zu Stapelfasern und Baumwollen ohne Kardieren eingesetzt werden können.

Im Beispiel 1 dieser Druckschrift wird von einem Versuch berichtet, bei dem das Rückstellvolumen von im Vakuum verpackten und gelagerten Formungen mit dem von Baumwolle und Polyesterstapelfaser nach entsprechender Behandlung verglichen wird. Es erscheint annehmbar, daß dieser Vergleich mit kardierter Baumwolle und Stapelfasern und nicht mit aus Wolle hergestellten Formungen durchgeführt wurde.

Die Lehre dieser Druckschrift geht dahin, Kunststofffäden und keine Faserstränge einzusetzen. Da die Fäden mit Klebstoffen behandelt werden, würden sich die spezifischen Eigenschaften von aus Fasern bestehenden Fäden wie Wollfasersträngen nicht beim Produkt auswirken.

Aufgabe der Erfindung ist es demgemäß, ein neues Füllmaterial und ein Verfahren zu seiner Herstellung vorzusehen, daß in hervorragender Weise elastisch, voluminös und thermisch isolierend ist und bei dem eine Verschlechterung dieser Eigenschaften verhindert wird.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Patentansprüchen 1 und 2.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Teilchen des erfindungsgemäßen Füllmaterials bestehen aus geöffneten Wollfasern, die zu kugelförmigen Teilchen geformt sind, bei denen nur die Außenschicht verfilzt ist.

Anhand der Figuren wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Füllmaterialteilchen;

Fig. 2 einen schematisch dargestellten Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung des erfindungs-

gemäßen Füllmaterials; und

Fig.3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Dicke (V) eines Füllmaterials und einerseits der Anzahl (N) darauf ausgeübter wiederholter Belastungsvorgänge und andererseits der Zeit (M) nach dem Ende der wiederholten Belastungsvorgänge, wobei die Beziehung für (A) ein erfindungsg^.-näßes Füllmaterial und (B) ein aus kardierter Wolle hergestelltes vliesartiges Füllmaterial gemäß dem Stand der Technik dargestellt ist.

Das in der F i g. 1 dargestellte erfindungsgemäße Füllmaterialteiithen 1 besteht aus Wollfasern 2, die kugelförmig oder knäuelartig zusammengeballt sind. Im Inneren des kugelförmigen Teilchens 1 befinden sich die Wollfasern 2 im kompakten Zustand und bilden einen Kern 3. Zwischen den Wollfasern 2 des Kerns 3 sind Zwischenräume 4 beibehalten, die eine Luft enthaltende Struktur bilden und zur Aufrechterhaltung thermisch hochisolierender Eigenschaften wirksam sind. Die Außenschicht 5 der kugelartigen Teilchen 1 bildet eine den Kern 3 umgebende Schale verfilzter Struktur. Aufgrund der Verfilzung der Außenschicht 5 wird bei den Wollfasern 2 eine Fusselbildung eingeschränkt und es ergibt sich eine annähernd glatte Oberfläche. Befinden sich die kugelförmigen Füllmaterialteilchen 1 in größerer Anzahl zusammen in einem Kissenbezug, Matratzenbezug oder in einer Steppdecke oder ähnlichem Gegenstand eingeschlossen oder eingenäht, dann entsteht ungeachtet der gegenseitigen Berührung der Oberflächen der kugelförmigen Füllmaterialteilchen 1 keine Verschlingung der Wollfasern 2 an deren Oberflächen und es können sich die kugelförmigen Teilchen leicht frei bewegen. In der schalenartigen Außenschicht 5 der Teilchen 1 ist die Materialdichte aufgrund der Verfilzung der Woilfasern 2 erhöht. Wenn demgemäß ein Druck auf die kugelförmigen Teilchen 1 ausgeübt wird, leisten die Fasern 2 des Kerns 3 einen guten Widerstand gegen die Kompression, wobei sie sich elastisch verhalten. Somit wird das erfrndungsgemäße Füllmaterial kaum zerdrückt und es wird einer Verschlechterung seiner Eigenschäften entgegengewirkt.

Die Teilchen 1 des erfindungsgemäßen Füllmaterials lassen sich gemäß nachstehender, anhand der F i g. 2 beschriebener Verfahrensweisen herstellen. Wollfasern werden mittels einer Karde geöffnet und es wird der entstehende Faserstrang 10 mittels einer Schneideinrichtung 11 zu Faserstrangabschnitten 12 vorbestimmter Länge von etwa 10 bis etwa 30 mm geschnitten. Die Faserstrangabschnilte 12 werden kontinuierlich auf ein Förderband 13 gelegt, dessen Oberfläche einen großen Reibungskoeffizienten aufweist. Das Förderband 13 kann z. B. aus einem feinen Metalldrahtnetz oder einem groben Textilstoff bestehen. Ein auf der Oberfläche des Förderbands 13 liegender Faserstrangabschnitt 12 wird von einer Platte 14 gegen die Oberfläche des Förderbands 13 leicht angedrückt. Die Oberfläche des Faserstrangabschnitts 12 wird zwischen der Platte 14 und der Oberfläche des Förderbands 13 gerieben. Die Platte 14 ist als Scheibe ausgebildet, deren Mitte ar. einer Drehwelle 15 befestigt ist. Der Faserstrangabschnitt 12 wird somit gegen die Oberfläche des Förderbands 13 angedrückt, während die Scheibe umläuft. Die Achse der Drehwelle 15 kann feststehend oder verschieblich angeordnet sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform dieser Vorrichtung ist die Platte 14 derart angeordnet, daß sie eine lineare, kreisförmige oder ellipsenförmige Bewegung durchführt· während das Förderband 13 an der Platte 14 vo^rbeiläuft. Diese Ausführungsform is! in den Figuren nicht dargestellt

Infolge der zwischen den Oberflächen des Förderbands 13 und der Scheibe 14 auf den Faserstrangabschnitt 12 ausgeübten Reibungskräfte wird der Endteil des Faserstrangabschnitts 12 zusammengerollt und der Faserstrangabschnitt 12 allmählich zu kugelartiger Form gebildet oder gerollt Die im mittleren Teil des sich bildenden kugelförmigen Teilchens 1 befindlichen Wollfasern 2, d.h. die Fasern 2, die den Kern 3 des Teilchens 1 bilden, werden nicht in auffallender Weise verändert, während der Faserstrangabschnitt 12 zwischen den beiden Oberflächen des Förderbands 13 und der Platte 14 einem Druck ausgesetzt und dabei gerollt wird. Bei fortschreitendem Zusammenballen des Faserstrangabschnitts 12 werden jedoch die Biegungen der Fasern 2 in der Mitte des Teilchens 1 vergrößert und es entsteht in bestimmtem Ausmaß ein Verschlingen zwischen diesen Fasern 2, was zu einer Erhöhung der Dichte führt.

Bei der vorbeschriebenen Bildung des kugelförmigen Teilchens 1 wird Wasser auf die Oberfläche des Faserstrangabschnitts 12 gesprüht, so daß der Faserstrangabschnitt 12 angefeuchtet wird. Hierdurch entsteht eine Verfilzung der Außenschicht 5 des zusammengeballten Faserstrangabschnitts 12, während dieser zwischen den Oberflächen des Förderbands 13 und der Platte 14 gerieben wird. Die Oberfläche des Füllmaterialteilchens 1 wird in einen kompakten Zustand versetzt, um eine Schale zu bilden. Hierbei findet eine Schrumpfung oder ein Einlaufen der Oberfläche des Teilchens 1 statt. Wird während des Besprühens mit Wasser ein schwach alkalischer Aktivator eingesetzt oder dem Wasser zugesetzt, dann wird das Schrumpfen oder Einlaufen infolge der Filzbildung gefördert. Die Platten 15 können entlang der Oberfläche des Förderbands 13 mehrfach vorgesehen sein, so daß die Faserstrangabschnitte 12 von mehreren Scheiben 14 nacheinander erfaßt und stufenweise zu den Teilchen 1 gerollt werden.

Das erfindungsgemäße Füllmaterial wird z. B. innerhalb des Bezugs einer Steppdecke eingeschlossen oder eingenäht, wobei sich die eingeschlossenen, kreisförmigen Teilchen 1 innerhalb des eingeschlossenen Raums der Steppdecke gegeneinander bewegen können. Falls erforderlich, wird dieser Raum in eine entsprechende Anzahl von kleineren Räumen unterteilt, wie dies bei einem Federbett der FaI! ist. so caß keine unerwünschte Gesamtbewegung der Füllmaterialteilchen 1 entsteht.

Da die Teilchen 1 des erfindungsgemäßen Füllmaterials kugelförmig sind, können sie sich frei gegenüber anderen Teilchen innerhalb des umschlossenen Raums der Steppdecke gegeneinander bewegen. Die Teilchen können dabei eine bestimmte elastische und federnde Kraft gegenüber aus allen Richtungen einwirkenden Kräfte ausüben. Da die Außenschicht 5 der Teilchen 1 eine verfilzte Schalenstruktur aufweist, wird die Bildung von Verschlingungen zwischen den Oberflächenfasern 2 der einzelnen Teilchen miteinander verringert, so daß die Oberfläche des Füllmaterials eine gewisse Glätte aufweist.

Demgemäß können die Lagen der einzelnen Teilchen 1 innerhalb des umschlossenen Raumes der Steppdecke, z. B. eines Federbetts, relativ zueinander beliebig verändert werden.

Da ferner die Wollfasern 2 im Kern 3 eines Teilchens 1 von der schalenartigen Außenschicht 5 des Teilchens 1 umgeben sind, verbleibt in vorteilhafter Weise Luft in den Zwischenräumen zwischen den Fasern 2 des Kerns 3. Hierdurch werden die wänneisolierenden Eigenschaf-

ten des Füllmaterials gefördert und eine Deformation des Füllmaterials unter einwirkender Belastung verringert.

Da innerhalb der verfilzten, eine schalenartige Struktur bildenden Außenschicht 5 eines Fasermaterialteilchens ί die Dichte größer ist, wird dem erfindungsgemäßen Fasermaterial eine erhöhte Elastizität gegenüber einem von außen einwirkenden Druck erteilt. Hierdurch werden die Polstereigenschaften und die gegen eine Deformation wirkenden Rückstellkräfte vergrößert. Somit behalten alle Füllmaterialteilchen 1 ständig ihre kugel· artige Form bei und es wird der Zwischenraum zwischen benachbarten kugelförmigen Teilchen 1 kaum verändert oder reduziert. Werden diese Teilchen 1 demgemäß als Füllmaterial verwendet, dann wird die Menge an im Füllmaterial verbleibender Luft kaum reduziert und die Wärmeisoliereigenschaft nicht beeinträchtigt. Dies bedeutet, daß keine Verschlechterung des Materials entsteht.

Wird z. B. eine mit dem erfindungsgemäßen Füllmaterial gefüllte Steppdecke einer Druckbelastung ausgesetzt und dann freigegeben, dann müssen die kugelförmigen Teilchen 1 aufgrund ihrer Elastizität und Federkraft zwangsläufig wieder ihre ursprüngliche Form einnehmen. Da sich ferner die einzelnen kugelförmigen Teilchen 1 relativ zueinander bewegen können, werden sie aneinander angedrückt und verschieben sich in möglichst stabile Lagen. Demgemäß ist das Rückstellverhältnis der Dicke des Füllmaterials sehr hoch.

Es wurde der nachstehend beschriebene Vergleich zwischen einem aus kardierter Wolle hergestellten Füllmaterial und einem erfindungsgemäßen Füllmaterial bezüglich einer Veränderung des Umfangs oder Volumens daraus hergestellter Steppdecken durchgeführt.

Eine zur Probe verwendete Steppdecke war mit einem rechteckigen Raum einer Länge von 28 cm und einer Breite von 28 cm versehen, in den jeweils 49 g des aus kardierter Wolle bestehenden Füllmaterials oder des erfindungsgemäßen Füllmaterials eingeschlossen wurden. Der mit dem Füllmaterial versehene Raum wurde wiederholt einer mechanischen Belastung ausgesetzt und es wurde die dabei eintretende Dickenänderung bestimmt. Nach dem wiederholten Einwirken der Last wurde die Beziehung zwischen der nachträglich verstreichenden Zeit und der Wiederherstellung der Dicke untersucht. Die dabei erhaltenen Ergebnisse sind in der F i g. 3 dargestellt.

In der F i g. 3 stellt die Ordinate das Volumen V, hier ausgedrückt als in mm angegebene Dicke, der Steppdecken und die Abszisse die Anzahl Λ/der wiederholten, durch eine Rolleinwirkung ausgeübten Belastungsvorgänge, sowie die Zeit M dar, in der nach dem Beenden der Rollvorgänge das Wiederherstellvermögen bezüglich der Dicke der Steppdecken untersucht wurde. In dieser Darstellung betrifft die Kurve A die mit dem erfindungsgemäßen Füllmaterial und die Kurve B die mit dem vliesartigen Vergleichsfüllmaterial erhaltenen Ergebnisse.

Aus der F i g. 3 ist ersichtlich, daß nach 200 wiederholten Belastungs- bzw. Kompressionsvorgängen die Verringerung des Volumens des erfindungsgemäßen Füllmaterials viel geringer ist, als diejenige des aus kardierter Wolle bestehenden Füllmaterials, und daß das erfindungsgemäße Füllmaterial ein hervorragendes Rückstellvermögen bezüglich seines Volumens aufweist

Bei diesem Versuch waren nach der wiederholten Einwirkung der Belastung und dem Wiederherstellen des Volumens der Steppdecken die spezifischen Volumina des erfindungsgemäßen Füllmaterials und des aus kardierter Wolle bestehenden Vergleichsfüllmaterials, die anfänglich 91,0 bzw. 74,7 cmVg betrugen, auf 65,4 bzw. 59,4 cmVg reduziert worden.

Demgemäß ist entnehmbar, daß vor dem Versuch das spezifische Volumen des erfindungsgemäßen Füllmaterials 122% des spezifischen Volumens des aus kardierter Wolle bestehenden Füllmaterials betrug, und daß nach dem Versuch und dem Rückstellen der Volumina das spezifische Volumen des erfindungsgemäßen Füilmaterials 110% des spezifischen Volumens des aus kardierter Wolle bestehenden Füllmaterials betrug. Somit ist verständlich, daß das ursprüngliche Volumen oder der ursprüngliche Umfang des erfindungsgemäßen Füllmaterials groß ist und das Wiederherstellen seines Volumens nach dem Einwirken der Belastung sehr rasch erfolgt.

Beispiel

Ein Wollfaserstrang mit einer Dicke von 30 mm wurde zu einem Faserstrangabschnitt mit einer Länge von 30 mm und einem Gewicht von etwa 0,25 g geschnitten. Der Faserstrangabschnitt wurde mit Wasser in einer Menge von etwa 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Faserstrangabschnitts, besprüht. Gleichzeitig wurde auf den Faserstrangabschnitt ein Siliconöl in einer Menge von etwa 1 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Faserstrangabschnitts, aufgetragen. Danach wurde der Faserstrangabschnitt auf ein Förderband gelegt und von einer rotierenden Scheibe leicht gegen dieses angedrückt. Hierbei entstand ein kugelartiges Füllmaterialteilchen mit einem Durchmesser von etwa 27 mm und einer Außenschicht mit einer Dicke von etwa 3 mm.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Füllmaterial mit kugelförmigen Teilchen, die jeweils aus einem Fadenabschnitt gebildet sind und eine schalenartige Außenschicht von erhöhter Materialdichte aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den kugelförmigen Teilchen (1) gerollten Fadenabschnitte aus Wollfaserstrangabschnitten (12) mit geöffneten Wollfasern (2) bestehen und die Wollfasern (2) der Außenschicht (5) der Teilchen (1) verfilzt sind.

2. Verfahren zur Herstellung des Füllmaterials des Anspruchs 1, bei dem ein Faden zu Abschnitten geschnitten, die Fadenabschnitte jeweils zu kugelförmigen Teilchen gebildet und die Außenschichten der Teilchen verdichtet werden, dadurch gekennzeichnet, daß als Faden ein Faserstrang aus geöffneten Wollfasern eingesetzt wird und die Außenseiten der kugelförmigen Teilchen jeweils durch Rollen eines Faserstrangabschnitts zwischen zwei einander gegenüberliegenden Flächen gebildet und durch gleichzeitiges Befeuchten mit Wasser verfilzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus den geöffneten Wollfasern bestehende Faserstrang zu Abschnitten von 10 bis 30 mm Länge geschnitten wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rollen der geschnittenen Faserstrangabschnitte zwischen der Oberfläche eines Förderbands mit hohem Reibungskoeffizienten und einer bewegbaren, gehalterten Platte erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Befeuchten der Faserstrangabschnitte Wasser auf die Oberflächen der Faserstrangabschnitte aufgesprüht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufsprühen des Wassers ein schwach alkalischer Aktivator eingesetzt wird.