DE69818301T2

DE69818301T2 - Samtartige tuftingartikel und polwarenstrukturen und zugehöriges herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69818301T2
Application number: DE1998618301
Authority: DE
Inventors: Peter Veenema; Paul Gregory WEEKS; Felix Paul PUSTOLSKI
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1998-12-01
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2018-12-02
Also published as: EP1036230B1; EP1036230A1; WO1999029949A1; CA2309580A1; JP2001526330A; DE69818301D1; CA2309580C; JP2004003119A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Teppichmatte und einen formbaren Autoteppich.
BESCHREIBUNG DES BEKANNTEN TECHNISCHEN STANDS
Geformte Autoteppiche und Matten werden typischerweise unter Verwendung von getufteten Strukturen hergestellt, bei denen das Florgarn in eine ebene Spinnvlieslage getuftet wird, die Flornoppen an der Lage befestigt werden und die Lage danach an einem schallschluckenden Teppichgrund befestigt wird, um einen ebenen Teppich zu bilden. Beim Tuftingverfahren befindet sich eine bedeutende Menge an teurem Florgarn auf der Seite der Spinnvlieslage, die am Teppichgrund befestigt wird. Bei sehr kurzen Florhöhen macht das verschwenderisch im Teppichgrund versenkte Florgarn einen großen Prozentsatz des verwendeten Florgarns aus.
Um den Teppich zu formen, wird er in einer Presse zwischen Platten gebracht. Die Platte in Kontakt mit dem Teppichgrund wird erhitzt, um den Teppich dauerhaft am Teppichgrund zu befestigen. Der Teppich kann ebenfalls in der Presse zur gewünschten Gestalt modelliert und geformt werden. Falls gewünscht wird, den Teppich zu modellieren und zu formen, muß der Teppichgrund verformbar sein.
Das Florgarn ist typischerweise ein „einfaches" (gegenüber zwei oder mehr gezwirnten Garnen) Garn aus gebauschten Endlosfasern (BCF – bulked continuous filament) mit verhältnismäßig geraden Fasern, das geschnitten wird, um ein Velours-Erscheinungsbild zu ergeben. Ein solcher Teppich erfordert einen gesonderten Schritt zum Bilden einer getufteten Lage und einen Laminierschritt, um sie mit einem Teppichgrund zu verbinden. Während des Formens in eine Gestalt gibt es manchmal ein Problem der Trennung der Reihen von Flornoppen während der in manchen Formen erforderlichen starken Verformung. Dies kann durch Hinzufügen von mehr Reihen von Flornoppen zur gesamten getufteten Lage ausgeglichen werden, dies führt aber zu einem kostenaufwendigeren Teppich.
Es besteht ein Bedarf, dieses Verfahren zu vereinfachen, um die Verschwendung von Florgarn zu verringern und die Kosten zu verringern, ohne die Qualität zu opfern.
Nadelflorschnüre und Nadelflorschnurteppiche werden im US-Patent 5 547 732 (Edwards et al.) offengelegt, aber die dort gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiele sind für eine Wohnraumverwendung auf ebenen Fußböden vorgesehen und sind nicht für ein erneutes Erhitzen und Formen geeignet. Dieses Patent unterrichtet weder über die Verwendung eines schweren schallschluckenden Teppichgrunds noch über eine Variation des Flornoppenabstands, die sich der Dehnung während des Formens anpaßt. Es legt einen länglichen Florartikel oder eine „Nadelflorschnur" offen, hergestellt unter Verwendung eines Garns, das an einem Tragstrang befestigte Fasern umfaßt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Garn ein gezwirntes Bündel von Fasern, geeignet für eine Verwendung bei einem Wohnraumteppich mit geschnittenem Flor, der eine Florhöhe von 38,1 mm (1 1/2 Zoll (i. Orig. hier: 1/2 Zoll. Anm. d. Ü.) hat. Dieses bevorzugte Florgarn erzeugt nicht das für Autoteppiche oder -matten bevorzugte Veloursaussehen. Bei einem beschriebenen Ausführungsbeispiel dieses Patents bleiben die einzelnen Fäden beim Schneiden zusammengezwirnt, so daß der Flor nach dem Aufbau der Nadelflorschnüre zu einem Teppich an der oberen Fläche des Teppichs eine Flornoppenabgrenzung bereitstellt. Falls das Florgarn längs der Länge des Strangs geprüft wird, können die einzelnen Florfäden identifiziert werden, und es gibt längs der Länge des Strangs wenig oder keine Verwicklung zwischen einzelnen Florfäden. Alle Fasern in den Florfäden werden außerdem nach oben vorgespannt, da sie verbunden werden, während sie über einen Steg auf einem Dorn gebogen werden, und die Fasern werden vorzugsweise alle verwickelt oder in ein Bündel gezwirnt. Eine solche bevorzugte Florgarnkonfiguration ist nützlich, wenn sie in einer abschließenden Teppichstruktur angeordnet wird, sie kann aber ein Problem sein, wenn Nadelflor vor dem Aufbau zu einem Teppich in einem gewickelten Garnkörper aufbewahrt wird, und wenn Nadelflor während des Aufbaus zu einem Teppich mit hoher Geschwindigkeit gehandhabt wird.
Bei der bevorzugten Nadelflorschnur des Patents von Edwards et al. ist es schwierig, die einzelnen Florfäden in der gleichen Richtung ausgerichtet zu bekommen, ohne daß einige Fäden den Strang entweder oberhalb oder unterhalb des Strangs kreuzen, wenn versucht wird, alle Fasern zum Wickeln in einer bandartigen Ebene zu liegen zu bekommen. Die einzelnen Fäden können sich unabhängig bewegen, wobei einige Fäden in die eine Richtung laufen und andere Fäden in eine andere. Dies ist ein besonderes Problem, falls der ausgewählte Strang keine bedeutende Verdrehungsfestigkeit hat. Die Aufwärtskonfiguration aller Fasern in den Florfäden trägt ebenfalls zu Schwierigkeiten bei, alle einzelnen Florfäden zum effizienten Wickeln zu einem flachen Band gebogen zu bekommen. Beim Führen der bevorzugten Nadelflorschnüre zum Aufbau zu einem Teppich machen die obigen Probleme, verbunden mit der unabhängigen Bewegung der einzelnen Florfäden, das Führen schwierig, insbesondere bei einem Strang, der eine niedrige Verdrehungsfestigkeit hat. Besondere Führungen werden offengelegt zum Handhaben von bei Edwards et al. beschriebenen Nadelflorschnüren bei dem in den verwandten Veröffentlichungen WO96/06685 (Popper et al.) und WO97/06003 (Agreen et al.) (jetzt US-Patent 5 804 008) offengelegten Teppichfertigungsverfahren. Das US-Patent 5 804 008 wird hiermit hierin als Referenz einbezogen.
Es ist wichtig, daß beim Teppichaufbau alle Florfäden aufrecht ausgerichtet werden. Falls die Nadelflorschnur auf Grund einer Verdrehungsinstabilität umklappt und sie in dieser Ausrichtung an einen Teppichgrund gebunden wird, wird der Teppichaufbau zurückgewiesen.
Die Veröffentlichung von Popper et al. unterrichtet ebenfalls über ein Verfahren zum Herstellen von feuchtigkeitsbeständigen Nadelflorschnurteppichen unter Verwendung von Ultraschallenergie zum Binden der Nadelflorschnüre an ein Stützsubstrat. Ein bevorzugter Nylon-Teppichaufbau verwendet eine Nylon-Nadelflorschnur, bei der die gezwirnten Nylon-Flornoppen des Patents von Edwards et al. an einem nylonbeschichteten Strang befestigt werden, der einen Fiberglaskern hat. Diese Nadelflorschnur wird an ein Stützsubstrat gebunden, das ein zwischen zwei Schichten aus nicht-gebundenen Nylon-Faservlieslagen angeordnetes Glasgarngelege umfaßt, um einen feuchtigkeitsbeständigen Teppich herzustellen. Ein solcher Teppichgrund ist leichtgewichtig und flexibel und wird dafür ausgelegt, der fertige Teppichgrund für einen Wohnraumteppich zu sein. Das Florgarn hat nicht das für einen Autoteppich gewünschte Aussehen, und es ist kostenaufwendig, den Teppichgrund als einen Zwischenteppichgrund für einen Autoteppichaufbau zu verwenden, der eine Schicht eines schweren schallabsorbierenden Materials für den Teppichgrund erfordert. Das Glasgelege im Teppichgrund und das Glas im Strang würden den Teppich unelastisch machen, so daß Dehnen und Strecken nicht möglich wären.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird hiernach in den Ansprüchen dargelegt. Sie ist auf eine für Auto-Floroberflächenstrukturen (Teppich, Matte oder Türfüllung) geeignete Florartikel- (Nadelflorschnur-) -Struktur gerichtet, die zum Teppichformen leicht zu führen ist und die leicht zu einer flachen, bandartigen Konfiguration zu formen ist, geeignet zum Wickeln in einen Garnkörper. Die Nadelflorschnur hat ein Florgarn, das BCF-Einfachgarn umfaßt, das nicht gedreht, gezwirnt oder auf andere Weise verwickelt wird, um einzelne Flornoppen zu bilden, und das auf eine Florlänge von weniger als 12,7 mm (1/2 Zoll) und vorzugsweise weniger als 6,4 mm (1/4 Zoll) geschnitten wird. Der Strang kann ein verdrehungsfester mit einer ununterbrochenen äußeren Oberfläche oder einer mit einem Glaskern mit einer gewickelten Stapelgarnhülle sein, die eine geringe Verdrehungsfestigkeit hat. Die so hergestellte Nadelflorschnur hat überraschenderweise eine vorteilhafte Geometrie für eine Hochgeschwindigkeitshandhabung und flaches Wickeln. Die Fasern im Garn werden längs der Länge, des Strangs in einer monolithischen, lose verwickelten Anordnung von Fasern verteilt, die in zwei mit Zwischenraum angeordneten Florreihen vom Strang nach außen verläuft, die der Nadelflorschnurstruktur etwas Verdrehungsfestigkeit verleihen. Mit Verdrehungsfestigkeit ist gemeint, daß eine Länge von 38,1 mm (1 1/2 Zoll) einhundertachtzig (180) Grad um die Achse des Strangs gedreht werden kann und das Florgarn noch eine monolithische Struktur bleiben wird, ohne daß sich die Fasern trennen, und die Nadelflorschnur ohne Hilfe und ohne Anhaltspunkte, daß es gedreht worden ist, nahezu zur ursprünglichen Konfiguration zurückkehrt.
Die Verteilung der Fasern um den Strang hat eine überraschende Konfiguration. Im Querschnitt der Nadelflorschnur gesehen, gibt es Fasern längs einer Unterseite jeder Reihe, die innerhalb von zehn (10) Grad zu einer an der Basis der Nadelflorschnur definierten Ebene liegen. Die verbleibenden Fasern für jede Reihe sind durchgehend über einen Winkelausschnitt mit einem Ursprung in der mit der Breite des Strangs ausgerichteten Basisebene verteilt, der von der Unterseite der Reihe zu einer Oberseite verläuft, der zwischen fünfundvierzig (45) und neunzig (90) Grad von der Basis beträgt und einen Raum zwischen den zwei Reihen läßt, welcher der Breite des Strangs wenigstens gleich ist. Dieser Raum zwischen den Reihen ist wichtig, um ein Führungselement einzuführen, das den Strang berührt, ohne Fasern zwischen dem Führungselement und dem Strang einzuklemmen. Die Fasern an der Unterseite der Reihen sind in einer zum flachen Wickeln geeigneten Position, und sie werden mit den verbleibenden Fasern verwickelt, wovon angenommen wird, daß es das Abflachen der Florreihen zum flachen Wickeln erleichtert. Es wird außerdem angenommen, daß das Verwickeln der Fasern der Oberseite mit den Fasern der Unterseite die Fasern an der Oberseite der Reihen davon abhält, zusammenzukommen und den Raum über dem Strang zu schließen, der für ein Führen der Nadelflorschnur mit hoher Geschwindigkeit offengehalten werden muß. Die Fasern an der Oberseite der Reihen sind in einer zum Formen einer Teppichfloroberfläche geeigneten Position, wenn sie mit einem Stützsubstrat zusammengesetzt werden. Es wird angenommen, daß das Verwickeln der Fasern der Unterseite mit den Fasern der Oberseite das Wiederausrichten der Fasern der Unterseite nach oben während des Teppichaufbaus erleichtert.
Die Anordnung der Fasern ist besonders nützlich bei einer Autoteppichmatte, wenn der verwendete Strang aus einem Kern aus Endlosglasfasern und wenigstens einem Multifilamentgarn besteht, das wenigstens teilweise um den Kern gewickelt wird, obwohl ein solcher Strang eine geringe Beständigkeit gegen Torsionsverdrehen hat. Die resultierende, mit diesem Strang hergestellte, Nadelflorschnur ist auf Grund der Anordnung der Fasern in der Florstruktur verdrehungsfest. Das Glas in der Nadelflorschnur gewährleistet einen Grad an Feuchtigkeits- und thermischer Beständigkeit für eine Matte, die unter der Schwerkraft flach liegen muß und nicht ziehgeformt wird.
Die Anordnung der Fasern ist besonders nützlich bei einem geformten Autoteppich, wenn der Strang einen Tragstrang mit einer ununterbrochenen Außenfläche umfaßt (der eine(n) Monofil- oder extrudierte(n) Hülle/Kern einschließen kann). Ein solcher Strang sollte außerdem bei einer Strecktemperatur von einhundertfünfzig (150) Grad Celsius und einer Streckkraft von 8,9 Newton (2 Pfund) oder weniger bei der Strecktemperatur ohne Bruch bis zu 15% dauerhaft streckbar sein, um dadurch die für die Nadelflorschnur erforderliche Streckkraft zu begrenzen. Bei einem solchen Strang wird die zum Strecken der Nadelflorschnur erforderliche Kraft bei einer erwünschten Strecktemperatur von einhundertdreißig bis einhundertachtzig (130–180) Grad Celsius auf einem niedrigen Niveau gehalten. Dies verringert die Verzerrung der gesamten Teppichstruktur während des Formens, so daß ein seitliches Trennen oder Bündeln von aneinandergrenzenden Nadelflorschnüren gleichmäßig durch das Stützsubstrat verhindert werden kann und das Stützsubstrat nicht beschädigt wird.
Die Anordnung der Fasern in der Nadelflorschnur ist besonders nützlich beim Herstellen eines Vorformlings mit Floroberflächenstruktur, wie beispielweise eines Vorformlings für eine Automatte oder einen Autoteppich, durch Führen der Nadelflorschnur mit hoher Geschwindigkeit auf eine mit einem Stützsubstrat überzogene rotierende Trommel und Einbetten der Nadelflorschnur in die Oberfläche des Stützsubstrats. Während eines solchen Vorgangs gewährleisten die Fasern, welche die mit Zwischenraum angeordneten monolithischen Florreihen bilden, eine Beständigkeit gegen Torsionsverdrehen der Nadelflorschnur, um das Handhaben und Führen zu unterstützen, und erhalten einen offenen Raum zwischen den Reihen aufrecht, damit ein Preßwerkzeug den Strang in Eingriff nimmt, ohne Florreihenfasern zwischen dem Strang und dem Werkzeug oder zwischen der Basis der Nadelflorschnur und dem Stützsubstrat einzuklemmen. Die Oberfläche des Stützsubstrats, in welche die Nadelflorschnur eingebettet wird, kann klebrig sein oder kann, zum Beispiel durch die Anwendung von Wärme, klebrig gemacht werden.
Eine Vielzahl von Stützsubstraten ist mit den Nadelflorschnüren verwendbar, um die Vorformlinge für eine Automatte oder einen formbaren Teppich herzustellen. Die Vorformlinge werden typischerweise anschließend unter Hitze und Druck zwischen Preßplatten verarbeitet, um die fertige Matte oder den geformten Teppich herzustellen. Bei einem Ausführungsbeispiel wird dem Teppichgrund vor dem Formen eine Gewebeschicht hinzugefügt, um die Struktur während des Formens und danach zu stabilisieren. Irgendwann, nachdem die Nadelflorschnüre am Stützsubstrat befestigt werden, wird das bauschfähige Florgarn mit Wärme oder Wärme und Feuchtigkeit behandelt, um das Florgarn zu bauschen und den Zwischenraum zwischen den Florreihen zu beseitigen, so daß beim fertiggestellten Erzeugnis eine gleichmäßige Floroberfläche gebildet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ABBILDUNGEN
Die Erfindung ist vollständiger zu verstehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung, in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die einen Teil dieser Anmeldung bilden und in denen:
1 einen nach dem bekannten technischen Stand bekannten Autoteppich zeigt,
2A, 2B und 2C eine Nadelflorschnur, verwendbar bei einem Autoteppich der vorliegenden Erfindung, zeigen, während 2D eine vergrößerte schematische Ansicht ist, welche die geometrische Beziehung von verschiedenen Merkmalen der in 2A illustrierten Nadelflorschnur zeigt,
3A eine isometrische Ansicht eines Ausführuugsbeispiels einer Nadelflorschnur-Autoteppichstruktur zeigt, und 3B eine Nahansicht der Befestigung der Nadelflorschnur am Teppichgrund zeigt,
4 eine isometrische Ansicht eines Teils einer geformten Autoteppichstruktur zeigt,
5 eine isometrische Ansicht einer Nadelflorschnur-Formvorrichtung, gezeigt beim Herstellen einer Nadelflorschnur, zeigt,
6 einen Aufriß eines Nadelflorschnurteppich-Formsystems zeigt,
7 eine isometrische Ansicht eines Abschnitts des Teppichformsystems zeigt,
8 eine isometrische Ansicht eines anderen Abschnitts des Teppichformsystems zeigt,
9 eine Seitenansicht eines Abschnitts eines Nadelflorschnurteppichs zeigt,
10 einen Aufriß eines anderen Ausführungsbeispiels einer Nadelflorschnur-Formvorrichtung, gezeigt beim Herstellen von vier Nadelflorschnüren, zeigt,
11 eine isometrische Ansicht eines Ultraschall-Bindemoduls zeigt,
12 eine Ansicht eines Nadelflorschnur-Formdorns ist, teilweise im Schnitt,
13 eine vergrößerte Schnittansicht des Endes des Dorns, längs der Linie 13-13 von 12, ist,
14A, 14B und 14C Vorder-, Schnitt- bzw. Seitenansichten eines mit dem Dorn von 12 verwendbaren Ultraschalltrichters sind,
15A eine Schnittansicht eines Abschneiders zum Abschneiden von Garn auf dem Dorn ist,
15B eine vergrößerte Detailschnittansicht der Nut in den Ecken des in 15A gezeigten Dorns ist,
15C eine vergrößerte Ansicht der Schneidekante der in 15A gezeigten Klinge ist,
16 eine vergrößerte Schnittansicht von zwei Abschneidern in Eingriff mit dem in 15A gezeigten Dorn ist,
17A und 17B einen Aufriß bzw. eine Draufsicht einer Führung zeigen, um mehrere Nadelflorschnüre zum Verbinden von der Oberseite des Teppichgrunds zu leiten,
18A, 18B, 18C, 18D und 18E unterschiedliche Ansichten eines zum Verbinden von Nadelflorschnüren von der Oberseite eines Teppichgrundmaterials verwendbaren Ultraschalltrichters sind,
19 eine isometrische Ansicht einer anderen Nadelflorverbindungsvorrichtung zum Herstellen von zwölf Nadelflorschnüren ist,
20A, 20B und 20C schematische Schnittansichten eines Dorns sind, um unterschiedliche Anordnungen zur Verwendung eines Dorns beim Herstellen einer Vielzahl von Florhöhen zu zeigen,
21 eine schematische Seitenansicht des Zylinders von 6 ist, die eine alternative Weise zeigt, um den Teppichgrund am Zylinder zu halten,
22 ein alternatives Ausführungsbeispiel des Nadelflorschnurteppichs von 3 ist,
23 eine Nadelflorschnur-Teppichmatte mit einem Teppichgrund ist, der ein Gummisubstrat umfaßt,
24 die Matte von 23 mit Verstärkungssträngen in der Richtung quer zur Faser ist,
25 eine Nadelflorschnur-Teppichmatte mit einem Teppichgrund ist, der ein klebstoffbeschichtetes „Keldax"-Substrat hat,
26 eine Nadelflorschnur-Teppichmatte ist, die Nadelflorschnüre hat, befestigt an einem dünnen Teppichgrund, der an ein klebstoffbeschichtetes „Keldax"-Substrat laminiert wird,
27 eine teilweise Seitenansicht eines gewickelten Garnkörpers von Nadelflorschnur ist,
28 eine Draufsicht eines Abschnitts eines Nadelflorschnurteppichs, hergestellt mit auf null Grad und neunzig Grad ausgerichteten Nadelflorschnüren auf einem Teppichgrund, ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In der gesamten folgenden detaillierten Beschreibung beziehen sich ähnliche Referenzzahlen auf ähnliche Elemente in allen Abbildungen der Zeichnungen.
1 zeigt eine Nadelflor-Teppichstruktur 31 nach dem bekannten technischen Stand, verwendbar für eine Matte oder zum Formen in einer Form für eine automobile Verwendung. Die Teppichstruktur 31 umfaßt Tuflinggarn 33, getufiet in einen Primärteppichgrund 35 aus einem Polyester-Spinnvlies, das mit einer Klebstoffschicht 37 aus Heißschmelz-Ethylen-Vinylacetatharz, verkauft unter der Handelsmarke Elvax^®, erhältlich von E. I. du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware („DuPont"), spritzbeschichtet wird. Sie umfaßt außerdem eine umspritzte Schicht 39 eines gefüllten thermoplastischen Ethylenpolymers, verkauft unter der Handelsmarke Keldax , ebenfalls erhältlich und hergestellt von E. I. du Pont de Nemours and Company. Die Schicht 39 dient als eine Teppichschutzschicht und Schallbarriere. Das Tuftingverfahren erfordert während der Fertigung ein großes Garngatter und bringt eine bedeutende Menge an Garn 33 auf die Rückseite des Primärteppichgrunds 35, wenn sich die Tuftingnadeln bewegen und Garn von einer Reihe von Flornoppen zu einer anderen tragen. Die Verwendung eines Primärteppichgrunds 35, der Tuflingschritt und die Verschwendung von Garn auf der Rückseite des Primärteppichgrunds erhöhen die Kosten der Matte oder des geformten Teppichs. Diese Kosten können dadurch beseitigt oder verringert werden, daß eine Matte oder ein geformter Teppich unter Verwendung einer für einen solchen Zweck geeigneten Nadelflorschnur und unter Verwendung eines neuen Verfahrens zum Herstellen eines Autoteppichs hergestellt wird.
2A zeigt einen länglichen Florartikel oder eine Nadelflorschnur 41, verwendbar bei der Erfindung. Er umfaßt einen länglichen Tragstrang 45, der eine thermoplastische Außenfläche 47 hat und der eine Breite 69 und eine Höhe 613 hat. Eine Vielzahl von thermoplastischen bauschfähigen Endlosfasern, wie beispielsweise die Faser 49, werden an einen Umfangsbereich 608 der Strangoberfläche 47 gebunden, der längs der Länge des Strangs 45 verläuft. Der Bereich 608 definiert eine Strangbasis 610. Die Fasern, wie beispielsweise die Faser 49, bilden eine längliche, lose verwickelte Anordnung 614 von Fasern, die in zwei mit Zwischenraum angeordneten Florreihen 616 und 618 vom Strang nach außen verläuft, getrennt durch einen Raum 617, der vom Strang 45 zu den abgeschnittenen Enden 619 verläuft. Die Reihen werden miteinander verbunden durch durchgehende gemeinsame Fasern an einem Reihenbasisbereich 620. Der Basisbereich 620 der Fasern hat einen dichten Abschnitt 622 von miteinander verbundenen und an der Strangbasis 610 an der Oberfläche 47 des Tragstrangs befestigten Fasern. Die Fasern in jeder Reihe 616 und 618 haben eine vom Strang 45 zu den abgeschnittenen Enden 619 gemessene Florlänge von zwischen 2,5 nun (0,1 Zoll) und 12,7 mm (0,5 Zoll).
Der Umfangsbereich 608 definiert längs der Länge des Strangs 45 eine gedachte Basisebene 626 für die Nadelflorschnur. Die Florfasern für die Reihe 616 definieren längs einer Unterseite 628 angrenzend an die Basisebene 626 eine gedachte untere Faserebene 630 für die Reihe 616. Diese Faserebene 630 liegt in einem Winkel 632 zur Basisebene 626. Der Winkel 632 hat einen Ursprung 634 in der Basisebene, ausgerichtet mit der Breite 69 des Strangs an der Strangseite 636. Der Winkel 632 liegt vorzugsweise innerhalb von plus oder minus 10 Grad zur Basisebene 626 und beträgt vorzugsweise etwa null (0) Grad oder ist wesentlich mit der Basisebene ausgerichtet. Die Fasern an der entgegengesetzten Oberseite 638 der Reihe 616 definieren eine gedachte obere Faserebene 640 für die Reihe 616, die in einem Winkel 642 zur Basisebene 626 mit dem Ursprung bei 634 liegt. Der Winkel 642 beträgt vorzugsweise 45 bis 90 Grad, um dadurch die Fasern in der Reihe 616 in einer verwickelten Anordnung einzuschließen, welche die meisten Fasern außerhalb des Raums 617 hält, so daß der Strang 45 zwischen den Reihen 616 und 618 frei zugänglich ist.
Die Florfasern für die Reihe 618 definieren längs einer Unterseite 644 angrenzend an die Basisebene 626 eine gedachte untere Faserebene 646 für die Reihe 618. Diese Faserebene 646 liegt ebenfalls in einem Winkel 648 zur Basisebene 626. Der Winkel 648 hat einen Ursprung 650 in der Basisebene, ausgerichtet mit der Breite 69 des Strangs an der Strangseite 652. Der Winkel 648 liegt, wie der Winkel 632, vorzugsweise innerhalb von plus oder minus zehn (+/– 10) Grad zur Basisebene 626 und ist vorzugsweise der gleiche wie der Winkel 632 und beträgt am bevorzugtesten etwa null (0) Grad oder ist wesentlich mit der Basisebene ausgerichtet. Die Fasern an der entgegengesetzten Oberseite 654 der Reihe 618 definieren eine gedachte obere Faserebene 656 für die Reihe 618, die in einem Winkel 658 zur Basisebene 626 mit dem Ursprung bei 650 liegt. Der Winkel 658 beträgt, wie der Winkel 642, vorzugsweise fünfundvierzig bis neunzig (45–90) Grad, um dadurch die Fasern in der Reihe 618 (i. Orig. hier: 118. Anm. d. Ü.) in einer verwickelten Anordnung einzuschließen, welche die meisten Fasern außerhalb des Raums 617 (i. Orig. hier: 119. Anm. d. Ü.) hält, so daß der Strang 45 (i. Orig. hier: 47. Anm. d. Ü.) zwischen den Reihen 616 und 618 frei zugänglich ist. Jedoch müssen die Winkel 632 und 642 für die Reihe 616 nicht notwendigerweise die gleichen sein wie die Winkel 648 bzw. 658 für die Reihe 618.
Wie am besten in 2B zu sehen, hat die Nadelflorsehnur 41 eine Führungsnut 660 angrenzend an die Seite 636 des Strangs 45 und eine Führungsnut 662 angrenzend an die entgegengesetzte Seite 652 des Strangs 45. Die Nuten 660 und 662 liegen zwischen dem Strang 45 und den entsprechenden Florreihen 616 bzw. 618, wodurch ein durch den oberen Abschnitt des Strangs 45 gebildeter länglicher Führungssteg 664 bereitgestellt wird, der für ein Führungswerkzeug 666 zugänglich ist, das durch den Raum 617 zwischen den mit Zwischenraum angeordneten Reihen geführt werden kann, ohne zuerst Fasern aus einer Reihe aus dem Weg zu bewegen. Vorzugsweise hat der durch den Strang gebildete Führungssteg eine Höhe von zwischen 0,13 und 0,76 mm (5 bis 30 Millizoll), gemessen von der Basis, und eine Breite, die dem Abstand zwischen den Florreihen am Basisbereich gleich oder geringer ist als dieselbe. Vorzugsweise hat der durch den Strang gebildete Führungssteg eine Breite von zwischen 0,13 und 0,76 mm (5 bis 30 Millizoll).
2C zeigt eine Nadelflorschnur ähnlich der von 2A, bei der die Florreihen 616 und 618 nach oben gedrückt worden sind, um eine Floroberfläche mit einem veloursartigen Aussehen zu bilden, wie es geschehen würde, wenn die Nadelflorschnur mit aufgeschnittenem Flor zu einem Teppich aufgebaut wird, was später erörtert wird. Die Fasern in den Reihen sind anfangs Fasern einer Vielzahl von Fäden. Jeder Faden wird über den länglichen Strang 45 gebogen und am Umfangsbereich 608 längs des Strangs an die Oberfläche 47 gebunden. Das gebogene Garn bildet ein Paar von Flornoppen, wie beispielsweise die Flornoppen 51 und 52 aus Florgarn 43, die einen Teil jeder Reihe 616 und 618 von Fasern bilden. Die Flornoppen werden zum Zweck der Erörterung durch die am Oberteil jeder Flornoppe gezeigten Schattenlinien angezeigt. Eine Vielzahl von Fäden, die Paare von Flornoppen bilden, werden längs der Länge des Strangs zusammengesetzt, um die Reihen 616 und 618 zu bilden. Die einzelnen Fasern, wie beispielsweise die Faser 49, können sich mit Fasern von angrenzenden Flornoppen frei vermischen und lose verwickeln, wo sie längs der Länge des Strangs in Kontakt kommen. Die durch die Schattenlinien angezeigte Flornoppenidentität mag auf Grund des Vermischens und Verwickelns innerhalb jeder Reihe von Fasern fehlen, da die aneinandergrenzenden Flornoppen typischerweise identisch sind. Falls die Fäden aneinandergrenzender Flornoppen unterschiedliche Farben hätten, könnten sie nach dem Verbinden und Schneiden unterschieden werden, wenn sie aber in jeder Hinsicht gleich sind, können sie nach dem Verbinden und Schneiden vom Oberteil der Nadelflorschnur oder in einem aus zusammengesetzten Nadelflorschnüren hergestellten Teppich nicht leicht identifiziert werden.
3A zeigt eine Zusammenstellung von Nadelflorschnüren, wie beispielsweise der Nadelflorschnur 41, befestigt an einem Stützsubstrat 34. Die Nadelflorschnüre 41 und 41a bis c werden mit einem ausgewählten Zwischenraum, wie beispielsweise bei 36, auf der Grundlage der gewünschten Dichte von Flornoppen auf dem Teppich, angeordnet und werden längs ihrer Länge an die Oberfläche 71 des Teppichgrunds 34 gebunden. Der Tragstrang 45 wird an die Innenseite der „U"-förmigen Fäden gebunden, und die Unterseite der Nadelflorschnur, das heißt, der Unterteil der verbundenen „U"-förmigen Fäden, wird an die Oberfläche 71 des Teppichgrunds gebunden. In der Abbildung hat die Floroberfläche auf Grund des Vermischens der Fasern längs der Länge einer einzelnen Nadelflorschnur und von einer Nadelflorschnur zur anderen ein Veloursaussehen, so daß die einzelnen Nadelflorschnüre und die einzelnen Flornoppen von der Floroberseite 40 des Teppichs nicht unterschieden werden können. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel umfaßt der Teppichgrund 34 ein Laminat aus einer Klebstoffschicht 42, einer Tragschicht 44 und einer Deckschicht 46.
3B zeigt eine vergrößerte Ansicht der Basis der Nadelflorschnur und wie sie teilweise in den Teppichgrund 34 eingebettet wird. Die untere Fläche oder Basis 63 der Nadelflorschnur liegt um eine Strecke 71a unterhalb der oberen Fläche 71 des Teppichgrunds 34. Dieses Einbetten ist wichtig, um zu sichern, daß die obere Fläche des Stützsubstrats, in diesem Fall die Klebstoffschicht 42, einen großen Anteil des Umfangs der Nadelflorschnurbasis 63 in Eingriff nimmt, um sie sicher am Teppichgrund zu befestigen.
Die Gesamtdicke 54 des Stützsubstrats muß ausreichend groß sein, so daß während des Befestigens eine bedeutende Kompression erfolgen kann, um das Einbetten der Nadelflorschnur zu erlauben.
Bei einer Erkundungsprüfung der Integrität der Nadelflorschnur wird der Teppich eingespannt, und eine einzelne Nadelflorschnur wird an einem Ende ergriffen und gezogen, bis sie sich vom Teppichgrund trennt. Typischerweise werden drei Ausfallarten beobachtet. Eine erste Ausfallart ist, daß die Grenzfläche, wo sich die Nadelflorschnur mit dem Teppichgrund verbindet, versagt. Eine zweite Art ist, daß die Grenzfläche intakt bleibt und das Stützsubstrat versagt oder sich aufblättert. Eine dritte Art ist, daß die Grenzfläche intakt bleibt und der dichte Bereich versagt und sich die Fasern im dichten Bereich voneinander trennen, wobei einige beim Teppichgrund verbleiben und einige bei der Nadelflorschnur verbleiben. Eine vierte Art ist, daß eine der anderen Arten kurz auftritt und danach der Strang zerreißt. Es hat sich gezeigt, daß die erste und die zweite Art bevorzugt werden, weil sie üblicherweise zu einer höheren Ausfallkraft führen. Die dritte Art führt üblicherweise zu einem Ausfall mit niedriger Abschälkraft. Die vierte Art ist selten.
Es hat sich gezeigt, daß es, um die dritte Ausfallart zu vermeiden, vorteilhaft ist, für eine gegebene Florhöhe weniger Garngewicht längs der Länge der Nadelflorschnur anzuordnen und in der Teppichstruktur mehr Nadelflorschnüre pro Zentimeter (Zoll) anzuordnen, um das gewünschte Florgewicht beim fertiggestellten Teppich zu bekommen. Für eine gegebene Florlänge bedeutet dies weniger Fasern pro Zentimeter (Zoll) im dichten Abschnitt des Basisbereichs. Dies erleichtert das Binden des Florgarns an den Strang, so daß der dichte Faserabschnitt am Basisbereich nicht leicht auseinandergezogen wird und bei der Erkundungsprüfung die erste oder die zweite Ausfallart auftritt. Wenn dies der Fall ist, hat sich gezeigt, daß der Teppich normalen Teppich-Dauer- und Verschleißprüfungen, wie beispielsweise einer Vettermann-Trommelprüfung, gut widersteht, Dieser Argumentation folgend wird bevorzugt, 2,4 bis 3,9 Nadelflorschnüre pro Zentimeter (6 bis 10 Nadelflorschnüre pro Zoll) auf dem Teppichgrund anzuordnen. Dies führt ebenfalls zu einem visuell ansprechenden Teppich mit gleichmäßiger Florabdeckung und ohne Reihigkeit.
Bei einer bevorzugten Anwendung wird die Floroberflächenstruktur als Teppich in einem Automobil verwendet, wobei sie geformt wird, um zu den einfachen und komplexen Krümmungen der Bodenwanne eines Wagens zu passen. 4 zeigt einen Abschnitt eines solchen geformten Teppichs 48, um etwas vom erforderlichen Formen zu illustrieren. Der Teppich könnte in einer flachen Form oder in einer vorgestalteten Form gefertigt, erhitzt und in einer Form angeordnet werden, um den dreidimensionalen Autoteppich zu erzeugen. Um von der zweidimensionalen flachen Form zur dreidimensionalen profilierten Form zu kommen, muß der Teppich gestreckt und in manchen Fällen, wie bei der komplexen Krümmung 50, verdichtet und mikrogefaltet werden.
Um das Strecken in der Teppichstruktur 38 von 3A zu erreichen, muß der Teppichgrund 34 in der Lage sein, sich in allen Richtungen zu strecken, und die Nadelflorschnüre, wie beispielsweise 41, müssen in der Lage sein, sich zu verlängern. Um eine Verlängerung der Nadelflorschnüre zu erreichen, muß der Strang 45 in der Lage sein, sich unter Hitze und Druck ohne Ausfall zu strecken und dauerhaft zu verformen. Die verwendete Temperatur muß niedriger sein als die Verformungstemperatur des Florgarns des Teppichs, so daß der Flor während des Formens nicht beschädigt wird.
Ein bevorzugter streckbarer Strang für einen formbaren Teppich sollte im Vergleich zum Teppichgrund eine nicht zu hohe Schmelztemperatur haben, so daß die erforderliche Formstreckung mit einer geringen Kraft erreicht werden kann. Die Streckkraft für die Nadelflorschnur, die hauptsächlich die Streckkraft des Strangs der Nadelflorschnur ist, muß ausreichend niedrig sein, um das Stützsubstrat nicht zu beschädigen. Eine hohe Strangstreckkraft erzeugt beim Formen über einer komplexen konvexen Oberfläche eine hohe resultierende Kraft seitlich zur Nadelflorschnur, der durch den Teppichgrund widerstanden werden muß, um die Nadelflorschnüre daran zu hindern, sich auseinanderzuspreizen. Falls die Kraft zu hoch ist, und der Teppichgrund bei der Verformungstemperatur nicht stark genug ist, kann der Teppichgrund übermäßig ausdünnen und die Nadelflorschnüre können sich ungleichmäßig auseinanderspreizen. Im schlimmsten Fall kann der Teppichgrund zerreißen und sich im Teppich ein Loch öffnen, das von der Florseite sichtbar ist. Es wird angenommen, daß ein Strang, der sich bei einer Strecktemperatur von einhundertfünfzig (150) Grad Celsius bei einer Streckkraft für den Strang von weniger als zehn (10) Pfund um 15% dauerhaft Strecken wird, keine übermäßigen Streckkräfte erzeugen wird, wenn er zu einer Nadelflorschnur geformt, zu einem Teppich zusammengesetzt und geformt wird, um einen dreidimensionalen profilierten Nadelflorschnur-Autoteppich herzustellen.
Der Teppichgrund 34 stellt, außer in der Lage zu sein, sich in allen Richtungen zu strecken, wenn er in der Formpresse erhitzt und gepreßt wird, bei Verwendung als ein Autoteppich vorzugsweise eine schallabsorbierende oder geräuschdämpfende Funktion bereit. Ein geeignetes solches Material wird durch E. I. du Pont de Nemours and Company unter der Handelsmarke Keldax^® hergestellt. Dieses Material ist ein gefülltes thermoplastisches Ethylenpolymer, das eine Bruchdehnung von 450% und eine Dichte von 1,9 g/cm³ für ein Erzeugnis mittlerer Dichte oder von 2,2 g/cm³ für ein Erzeugnis hoher Dichte hat. (Keldax^® 6868 ist EVA (Ethylen-Vinylacelat-Copolymer) mit bis zu 70% Kalziumkarbonat-Füllstoff). Keldax^®-Polymermaterial kann als eine Extrusionsbeschichtung, eine Spritzgußoberfläche oder als eine vorgeformte Lage oder Folie laminiert mit den Nadelflorschnüren verbunden werden. Als Folie kann die Oberflächendichte von 1,5 bis 4,4 kg/m² (0,3 bis 0,9 Pfund/Quadratzoll) reichen, wenn das Erzeugnis hoher Dichte verwendet wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das Keldax^® eine Dichte von wenigstens 1 g/cm³ und eine Dicke von wenigstens 0,4 mm (15 Millizoll).
Um eine gute Haftung der Nadelflorschnur, wie beispielsweise der Nadelflorschnur 41, an der Tragschicht 44 zu erreichen, ist auf dem Keldax^®-Polymermaterial eine Klebstoffschicht erforderlich. Eine bevorzugte Klebstoffschicht 42 zum Befestigen einer Nylon-Florgarn-Nadelflorschnur an einer Tragschicht aus Keldax^®-Polymermaterial ist eine 0,08 mm (3 Millizoll) dicke Polyethylenfolie, modifiziert mit dem, von E. I. du Pont de Nemours and Company unter der Handelsmarke Bynel^® CXA verkauften, maleinsäureanhydrid-modifizierten Ethylen-Copolymer. (Der bevorzugte Artikel wird von DuPont als CXA 41E557 verkauft.)
5 zeigt ein Nadelflorschnur-Formmodul 55 und ein Verfahren zum Herstellen eines einzelnen länglichen Florartikels oder einer „Nadelflorschnur" 41 durch Befestigen von Florgarn 43 an einem länglichen Tragstrang 45. Der Strang 45 wird längs der Kante oder des Stegs 56 eines Dorns 58 geführt, und das Garn 43 wird durch Drehen einer exzentrischen Führung 60 um den Dorn und den Strang gewickelt. Ein oder mehrere Fäden können gleichzeitig gewickelt werden, bei 43a und 43b werden zwei gezeigt. Der Faden 43 wird mit Ultraschall an den Strang 45 gebunden, wenn er durch die Bewegung des Strangs 45 und anderer Träger 64 und 66 unter einen Ultraschalltrichter 62 gezogen wird. Das gewickelte Garn 43 wird durch eine rotierende Klinge 68 abgeschnitten, die sich mit einem Dornschlitz 70 überschneidet, so daß der Strang mit dem daran befestigten verbundenen Garn vom Dorn 58 abgenommen werden und zu weiteren Verarbeitungsschritten, wie bei 72, geführt werden kann. Das oben beschriebene Verfahren und das erzeugte Nadelflorschnurerzeugnis werden weiter erörtert im US-Patent 5 547 732 (Edwards et al.), das hierin als Referenz einbezogen wird.
6 zeigt eine Vorrichtung zum Ausführen weiterer Verarbeitungsschritte an der Nadelflorschnur. Das Nadelflorschnur-Formmodul 55 von 5 wird in 6 links gezeigt, und die weiteren Verarbeitungsschritte werden beginnend bei Position 72 gezeigt. Die einzelne Nadelflorschnur 41 läuft über eine geschlitzte angetriebene Walze 74, wo die Florhöhe der Nadelflorschnur durch Elektroscheren 76 auf eine gewünschte Höhe von weniger als 12,7 mm (1/2 Zoll) gestutzt werden kann, und geht danach weiter zu einer Beförderungs- und Spannbaugruppe 78. Die Nadelflorschnur 41 geht weiter zu einem Teppichformmodul 73, das eine Drehvorrichtung 80 umfaßt, auf der ein großer Zylinder 82 angebracht wird, um die Nadelflorschnur in einer spiralförmigen Anordnung auf ein Stützgewebe zu wickeln. Für eine Bewegung längs der Führungsbahnen der Drehvorrichtung 80 wird ein Schlitten 84 angebracht, der Spann- und Führungsvorrichtungen 86 und Ultraschall-Bindevorrichtungen 88 einschließt, um die Nadelflorschnur an einem auf dem Zylinder 82 gehaltenen Teppichgrund 90 zu befestigen. Bei 92 gezeigte flexible Leitungen dienen dazu, elektrischen Strom, Steuersignale und Druckluft zum und vom sich bewegenden Schlitten 84 zu leiten.
In 6 wird, nachdem die Nadelflorschnur 41 quer über die Länge des Zylinders 82 (in 6 von links nach rechts in der Richtung des Pfeils 94) geführt und längs der Länge der Nadelflorschnur an den Teppichgrund 90 gebunden worden ist, auf dem Zylinder eine Floroberflächenstruktur (ein Nadelflorschnurteppich-Aufbau) 38 erzeugt. Durch Aufschneiden der Teppichstruktur längs der Achse des Zylinders kann die Struktur vom Zylinder abgenommen und wie ein herkömmlicher Teppich flachgelegt werden. Der Teppich kann nach dem Abnehmen vom Zylinder zusätzlichen Behandlungen, wie beispielsweise Färben und Bauschen, unterworfen werden, oder es können einige Behandlungen von dem Abnehmen von Zylinder ausgeführt werden. Zum Beispiel ist es möglich, ein Gehäuse um einen Abschnitt des Zylinders anzuordnen, das einen Abschnitt des gebundenen Teppichs umschließt, und dem Gehäuse ein erhitztes Fluid zuzuführen, um den Teppich online zu bauschen.
Der Zylinder 82 von 6 wird vorzugsweise mit einer wärmeisolierenden Beschichtung bedeckt, die den Wärmefluß von den ultraschallerhitzten Teppichelementen zum Zylinder verlangsamt. Es wird angenommen, daß dies die Ultraschallerhitzung wirksamer macht. Eine solche Beschichtung, die sich als wirksam erwiesen hat, ist ein von der CHEMFAB Company in Merrimack, NH, hergestelltes TFEbeschichtetes Fiberglas, genannt Premium Series 350-6A. Es kann ein Acryl-Klebstoff verwendet werden, um die Beschichtung am Metallzylinder zu befestigen. Die TFE-Oberfläche verhindert, daß das Stützsubstrat an der Beschichtung klebt. Die Dicke der Beschichtung kann der Zylinderoberfläche etwas Elastizität verleihen, um Kraftkonzentrationen auf Grund von Abmessungsvariationen bei den Elementen zu verringern, die „heiße Flecken" erzeugen können, wenn die Nadelflorschnur an den Teppichgrund gebunden wird. Falls eine dickere Teppichgrundstruktur verwendet wird, die während des Bindens etwas Lastverteilung gewährleistet, oder falls die Geschwindigkeit der Nadelflorschnur unter dem Trichter größer ist als etwa 9,1 Meter/min (10 Yard/min), so daß in der verfügbaren Zeit keine bedeutende Wärmeübertragung stattfinden kann, dann mag eine solche Beschichtung nicht notwendig sein.
Andere nützliche Ausführungsbeispiele der Nadelflorschnur und des Nadelflorschnurteppichs der Erfindung sind möglich. 22 zeigt ein solches Ausführungsbeispiel, bei dem die Nadelflorschnur mit einem Monofilgarn hergestellt wird, während der Erzeugung der Nadelflorschnur wie in 5 mit dem normalen Teppichflorgarn gemischt. Das Monofilgarn hat einen größeren Titer in dtex (Denier) als die Fasern des Teppichgarns. Das Zuführgarn 43 für den Teppichflor könnte zwei BCF-Florgarne, die einen Faden 43a umfassen, und zwei Stränge aus klarem Nylon-6-Monofilament umfassen, die einen Faden 43b umfassen (5). Wenn sie abgeschnitten und auf einem Teppichgrund aufgebaut werden, zeigen sich die abgeschnittenen Enden des Monofilgarns als Fasern mit großem Durchmesser, wie beispielsweise die Fasern 75, 77, 79, 81 und 83. Diese großen abgeschnittenen Fasern sind viel steifer als die umgebenden Teppichgarnfasern, wie beispielsweise die Faser 49. Die steiferen Fasern können als eine Bürste wirken, wenn der Schuh einer Person über den Teppich geschoben wird, wenn sie in einem Auto sitzt, in dem der Teppich eingebaut ist. Dies stellt eine nützliche neue Funktion einer wirksamen „Türmatte" bereit, an der man Schmutz von den Schuhen abkratzen kann, wenn man in das Auto ein- oder aus demselben aussteigt, während sie doch weiter das Aussehen eines feinen Autoteppichs erhält. Es wäre zu erwarten, daß die steiferen Fasern ebenfalls die Lebensdauer des Autoteppichs bedeutend ausdehnen würden. Die steiferen Fasern können außerdem dazu neigen, Schmutzteilchen auf der Oberfläche des Teppichs zu halten, wo sie leicht abgeräumt werden können, insbesondere, falls die steiferen Fasern in eine Automatte eingebaut werden, die leicht aus dem Wagen entfernt und ausgeschüttelt werden kann.
Die Multifilgarne 43, die als Flor- oder Flornoppengarne verwendet werden, können durch verschiedene auf dem Gebiet bekannte Verfahren gefertigt werden. Diese Garne enthalten aus synthetischen thermoplastischen Polymeren, wie beispielsweise Polyamiden, Polyestern, Polyolefinen und Acrylonitrilen, und Copolymeren oder Mischungen derselben bereitete Elementarfäden (Fasern). Es können auch Naturfasern, wie beispielsweise Wolle, verwendet werden. Vorzugsweise wird das Polyamid (Nylon) aus der Gruppe ausgewählt, die aus folgenden besteht: Nylon-6,6- oder Nylon-6-Homopolymer oder Copolymeren derselben, sulfoniertem Nylon-6,6- oder Nylon-6-Copolymer, das von einem aromatischen Sulfonat oder einem Alkalimetallsalz desselben abgeleitete Einheiten enthält, Nylon-6,6- oder Nylon-6-Copolymer, das von 2-Methyl-Pentamethylendiamin (MPMD) und Isophthalsäure abgeleitete Einheiten enthält, Nylon-6,6-Copolymer, das von Isophthalsäure und Terephthalsäure abgeleitete Einheiten enthält, und Nylon-6,6-Copolymer, das von N,N'-Dibutylhexamethylendiamin und Dodecandisäure abgeleitete Einheiten enthält. Ein bevorzugtes Nylon-6,6-Copolymer enthält etwa 1,0 bis 4,0 Gewichtsprozent an vom Natriumsalz der 5-Sulfoisophthalsäure abgeleiteten Einheiten.
Vorzugsweise ist das Polyolefin ein Polypropylen-Homopolymer oder Copolymere oder Mischungen desselben, wie beispielsweise eine Propylen/Ethylen-Copolymer-Mischung.
Vorzugsweise wird das Polyester aus der Gruppe ausgewählt, die aus folgenden besteht: Poly(ethylenterephthalat). Poly(trimethylenterephthalat) und Poly(butylenterephthalat) und Copolymere und Mischungen derselben. Poly(trimethylenterephthalat) wird besonders bevorzugt, weil es verwendet werden kann, um Fasern herzustellen, die gute Teppichtextur-Erhaltungs- und Verschleißfestigkeitseigenschaflen haben.
Diese Polymere werden verwendet, um Polymerschmelzen oder -lösungen zu bereiten, die durch Spinndüsen extrudiert werden, um Fasern zu bilden, durch auf dem Gebiet bekannte Techniken, wie beispielsweise jene in den oben erwähnten Anmeldungen beschriebenen. Die Polymerschmelze oder -lösung kann Zusatzstoffe, wie beispielsweise UV-Stabilisatoren, Deodorants, Flammverzögerungsmittel, Mattierungsmittel, antimikrobielle Wirkstoffe und dergleichen, enthalten.
In manchen Fällen werden die Multifilgarne, die diese Fasern enthalten, anschließend gefärbt, um farbige Tuftinggarne zu bilden. Diese Garne können als vorgefärbte Garne bezeichnet werden, weil sie vor dem Fertigen des Teppichs gefärbt werden.
In anderen Fällen kann ein als Düsenfärben bekanntes Verfahren verwendet werden, um farbige Fasern herzustellen, die danach verwendet werden, um die farbigen Multifilament-Tuftinggarne herzustellen. Allgemein schließt ein Düsenfärbeverfahren ein, vor dem Extrudieren der Mischung durch die Spinndüse Pigmente oder Farbstoffe in die Polymerschmelze oder -lösung einzubringen. Im Zusammenhang mit Teppichen können diese ebenfalls als vorgefärbte Garne bezeichnet werden, weil die Farbe in das Garn gebracht wird, bevor der Teppich getuftet oder auf andere Weise hergestellt wird.
Das Pigment kann in reiner Form, als eine Mischung mit den obigen Zusatzstoffen oder als ein Konzentrat zugegeben werden, bei dem das Pigment in einer Polymermatrix dispergiert wird. Für Farbkonzentrate werden ein oder mehrere Pigmente in einer Polymermatrix dispergiert, die außerdem solche Zusatzstoffe wie Schmiermittel und Mattierungsmittel (TiO₂) enthält. Danach wird das Farbkonzentrat mit dem faserbildenden Polymer gemischt, und die Mischung wird zu farbigen Fasern versponnen. Zum Beispiel schließt das US-Patent 5 108 684, dessen Offenlegung hiermit als Referenz einbezogen wird, ein Verfahren ein, bei dem Pigmente in einem Terpolymer von Nylon 6/6,6/6,10 dispergiert werden und pigmentierte Pellets des Terpolymers hergestellt werden. Diese Pellets werden danach in einer gleichen oder größeren Menge an Nylon 6 wieder geschmolzen oder „angelassen", sorgfältig vermischt, um eine gleichförmige Dispersion zu bilden, wieder festgemacht und pelletisiert. Das resultierende Farbkonzentrat wird danach mit einem Nylon-Copolymer gemischt, das ein aromatisches Sulfonat oder ein Alkalimetallsalz desselben enthält. Die Nylon-Schmelzmischung wird danach versponnen, um fleckunempfindliche farbige Nylonfasern herzustellen.
Typischerweise wird bei einem Fertigungsverfahren für Nylonfasern das geschmolzene Polymer durch die Spinndüse in einen Abschreckschlot extrudiert, in dem gekühlte Luft gegen die frisch gebildeten heißen Fasern geblasen wird. Die Querschnittsform der Fasern hängt von der Gestaltung der Spinndüse ab. Vorzugsweise hat die Faser einen dreiblättrigen Querschnitt mit einem Modifikationsverhältnis (MR – modification ratio) von etwa 1,0 bis etwa 4,0. Der Querschnitt der Fasern beeinflußt die Glanz- (das Leuchten der Fasern von reflektiertem Licht), Schmutzverdeckungs-, Bausch- und Griffeigenschaften der Tuftinggarne. Die Faser kann durch ihren axialen Kern verlaufende Hohlräume enthalten, wie in dem US-Patent 3 745 061 oder dem US-Patent 5 230 957 beschrieben. Das Vorhandensein von Hohlräumen in den Fasern beeinflußt die Glanz- und Schmutzverdeckungseigenschaften der Tuftinggarne.
Die Fasern werden mit Hilfe von Zuführwalzen durch den Abschreckbereich gezogen und mit einer Spinnstreckausrüstung von einer Ausrüstungsappliziereinrichtung behandelt. Danach werden die Fasern über erhitzte Streckwalzen geführt. Anschließend können die Fasern gekräuselt werden, um Garne aus gebauschten Endlosfasern (BCF) herzustellen. Diese Garne haben eine ungeordnet verteilte dreidimensionale krummlinige Kräuselung. Als Alternative dazu können die Fasern gekräuselt und in kurze Längen geschnitten werden, um Stapelfaser herzustellen. Es können Heißluft-Strahlbauschverfahren, wie im US-Patent 3 525 134 beschrieben, eingesetzt werden, um das Garn zu kräuseln und zu bauschen. Allgemein hat für die Zwecke dieser Erfindung jedes Garn eine Bausch-Kräusel-Dehnung (BCE – bulk crimp elongation) von etwa 20% bis 50% und einen Titer in dtex pro Faser (Denier pro Faser (dpf)) von etwa 17,6 bis 27,5 (16 bis 25). Für Schlingenfaden-Nadelflorschnurteppiche aus verwickelter Faser kann der BCE-Prozentsatz zum höheren Ende des oben erwähnten Bereichs des BCE-Prozentsatzes hin liegen. Für gezwirnte aufgeschnittene Nadelflorschnurteppiche mit einem guten Griff sollte der BCE-Prozentsatz im Bereich von 27% bis 49%, vorzugsweise 31% bis 43%, liegen. Für aufgeschnittene Veloursteppiche mit einer guten Beständigkeit gegen Verfilzen sollte der BCE-Prozentsatz zum unteren Ende des oben erwähnten Bereichs des BCE-Prozentsatzes hin liegen.
Beim fertigen Teppichaufbau können die Flornoppen unterschiedliche Formen haben, wie beispielsweise Schlingenflor oder aufgeschnittener Flor. Schlingenflornoppen sind dadurch gekennzeichnet, daß sie das Garn in der Form einer nicht aufgeschnittenen Schlinge haben, wie im US-Patent 5 470 629 beschrieben, dessen Offenlegung hiermit als Referenz einbezogen wird. Das Garn im vorliegenden Fall wäre jedoch ein gerades Garn, das nicht gezwirnt worden ist. Aufgeschnittene Flornoppen können durch Aufschneiden der Schlingen der Tuftinggarne oder vorzugsweise durch das in 5 gezeigte Verfahren gewonnen werden.
Der fertige Nadelflorschnurteppich-Aufbau kann ebenfalls mit Fleckbeständigkeitswirkstoffen behandelt werden, die Beständigkeit gegen Färben von Florgarn durch Säurefarbstoffe verleihen. Diese Fleckbeständigkeitswirkstoffe schließen zum Beispiel sulfonierte Phenol- oder Naphthol-Formaldehyd-Kondensationsprodukte und hydrolysierte vinylaromatische Maleinsäureanhydrid-Polymere, wie im US-Patent 4 925 707 beschrieben, ein. Der Nadelflorschnurteppich-Aufbau kann ebenfalls mit Schmutzbeständigkeitswirkstoffen behandelt werden, die Beständigkeit gegen Verschmutzen des Florgarns verleihen. Diese Schmutzbeständigkeitswirkstoffe schließen zum Beispiel fluorchemische Zusammensetzungen, wie im US-Patent 5 153 046 beschrieben, ein.
Vorzugsweise enthält das Tufting- oder Florgarn Fasern, hergestellt aus einem Polymer, das durch thermische Verschmelzung oder Lösemittelverschmelzung oder dergleichen an das ausgewählte Polymer des Strangs schmelzgebunden wird, wodurch das ursprüngliche, für den Strang und die Flornoppe verwendete, Polymer das Mittel zum Verbinden des Strangs und der Flornoppe bereitstellt und die Zugabe eines gesonderten Klebematerials nicht erforderlich ist. Jedoch kann die Zugabe einer kleinen Menge an Klebematerial zum Verbessern der Verschmelzungsbindung wünschenswert sein. Das Flornoppenpolymer und das Strangpolymer können das gleiche Polymer oder aus der gleichen Polymerfamilie sein. Vorzugsweise ist der Schmelzpunkt des Strangpolymers niedriger als der Schmelzpunkt des Florgarns, um die Beschädigung der Florgarnfasern während des Verbindens auf ein Minimum zu verringern.
Wie oben unter Bezugnahme auf 3A beschrieben, kann die Innenfläche des Stützsubstrats mit einer Polyethylen- oder Polypropylen-Klebstoff-Folie beschichtet werden, um die Haftung zwischen den Nadelflorschnüren und dem Stützsubstrat zu verbessern. Die Folie hat einen Schmelzpunkt höher als einhundert (100) Grad Celsius und niedriger als der Schmelzpunkt des Multifil-Nylon-Florgarns. Die Folie kann durch Extrudieren eines Harzes durch eine Breitschlitzdüse auf eine gekühlte Walze hergestellt werden. Das Harz erstarrt, um eine freistehende Folie zu bilden, die auf einen Kern gewickelt und für eine zukünftige Verwendung aufbewahrt werden kann. Als Alternative dazu kann das Harz unmittelbar auf das Stützsubstrat extrudiert werden, um die Folie zu bilden. Es ist vorzuziehen, daß die Dicke der Folie auf dem Stützsubstrat im Bereich von etwa 0,08 mm bis 0,13 mm (3 Millizoll bis 5 Millizoll) liegt.
Die Polyethylen- oder Polypropylenzusammensetzung, aus der das Harz besteht, kann aus einem Copolymer von Ethylen oder einem Copolymer von Propylen mit wenigstens einer der Komponenten C3-C10-Kohlenwasserstoff-α-Olefin, Vinylacetat, Alkylacrylat oder Alkylmethacrylat, das mit einem Monomer gepfropft worden ist, ausgewählt aus ethylenungesättigten Dicarbonsäuren und Anhydriden derselben. Beispiele der Kohlenwasserstoff-α-Olefine schließen But-1-en, Hex-1-en und Oct-1-en ein. Beispiele der Alkylgruppen der Meth(acrylate) schließen Methyl, Ethyl, Propyl und Butyl ein. Das Pfropfmonomer ist wenigstens ein Monomer, ausgewählt aus ethylenungesättigten Dicarbonsäuren und ethylenungesättigten Dicarbonsäureanhydriden. Beispiele der Säuren und Anhydride sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Itaconsäure, Crotonsäure, Itaconsäureanhydrid, Methyl-Maleinsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid und substituiertes Maleinsäureanhydrid. Es ist vorzuziehen, daß für die Zwecke dieser Erfindung die gepfropfte Maleinsäureanhydrid-Polymerzusammensetzung verwendet wird. Handelsübliche Beispiele solcher Ethylencopolymere und Propylencopolymere schließen die von der DuPont Canada, Inc., erhältlichen Klebeharze „Fusabond" ein und werden in der Patentbeschreibung 2 284 152 der Vereinigten Königreichs beschrieben. Es ist vorzuziehen, daß für die Zwecke dieser Erfindung eine mit Maleinsäureanhydrid gepfropfte Ethylencopolymer-Zusammensetzung verwendet wird.
Um das Klebeharz zu bilden, können diese gepfropften Polymerzusammensetzungen allein in Konzentratform verwendet werden oder sie können mit nicht-gepfropften Polymeren gemischt werden. Insbesondere können diese gepfropften Polymerzusammensetzungen mit nicht-gepfropften Polymeren, wie beispielsweise Polyethylen mittlerer Dichte (MDPE), Polyethylen niedriger Dichte (LDPE), linearem Polyethylen niedriger Dichte (LLDPE), Polyethylen sehr niedriger Dichte (VLDPE) und Polypropylen und Mischungen derselben, gemischt werden, um solche Eigenschaften wie den Schmelzpunkt, die Viskosität und den Maleinsäureanhydrid-Gehalt des Harzes zu modifizieren. Handelsübliche Beispiele solcher Ethylencopolymer-Mischungen und Propylencopolymer-Mischungen schließen die von DuPont (Wilmington, Delaware) erhältlichen Klebeharze „Bynel" ein. Es ist vorzuziehen, daß für die Zwecke dieser Erfindung Ethylencopolymer-Mischungen verwendet werden.
Falls die gepfropfte Polymerzusammensetzung allein in Konzentratform als Klebeharz verwendet wird, dann sollte das Harz einen Schmelzpunkt höher als etwa 100°C und im Bereich von etwa 100 bis 130°C für Zusammensetzungen auf Polyethylenbasis und von etwa 130 bis 170°C für Zusammensetzungen auf Polypropylenbasis oder Zusammensetzungen auf Ethylen-/Propylenbasis haben. Außerdem sollte der Schmelzindex eines solchen Konzentratharzes im Bereich von etwa 0,5 bis 30 dg/Minute bei einhundertneunzig (190) Grad Celsius liegen, und der Maleinsäureanhydrid-Gehalt des Harzes sollte im Bereich von etwa 0,01 bis 5,00 Gew.% des Harzes liegen. Dieser Bereich für Schmelzpunkt und Schmelzindex gewährleistet eine Folie mit einer guten Stabilität in der Teppichstruktur. Der Teppich kann anschließend gebauscht werden, und der fertiggestellte Teppich kann ohne Teppichgrundaufblätterungsprobleme dampfgereinigt werden.
Falls die gepfropfte Polymerzusammensetzung mit einem nicht-gepfropften Polymer, wie beispielsweise den oben beschriebenen, (MDPE), (LDPE), (LLDPE), (VLDPE) oder Polypropylen oder Mischungen derselben, gemischt wird, um das Harz zu bilden, dann sollte das gemischte Harz einen Schmelzpunkt höher als etwa 100°C und im Bereich von etwa einhundert (100) bis einhundertdreißig (130) Grad Celsius für Zusammensetzungen auf Polyethylenbasis und von einhundertdreißig (130) bis einhundertsiebzig (170) Grad Celsius für Zusammensetzungen auf Polypropylenbasis oder Zusammensetzungen auf Ethylen-/Propylenbasis haben. Außerdem sollte der Schmelzindex eines solchen gemischten Harzes im Bereich von etwa 0,5 bis 30 dg/Minute bei 190°C liegen, und der Maleinsäureanhydrid-Gehalt des Harzes sollte im Bereich von etwa 0,05 bis 1,00 Gew.% des Harzes liegen.
Es wird ebenfalls angenommen, daß die Klebeharze aus unmodifiziertem Polyethylenpolymer oder Polyethylenpolymer oder Copolymeren oder Mischungen derselben gebildet werden können, vorausgesetzt, daß das Harz einen Schmelzpunkt höher als 100°C und niedriger als der Schmelzpunkt des Nylon-Florgarns hat. Falls das Stützsubstrat mit einer Polyethylenfolie beschichtet wird, dann können die Nadelflorschnüre durch Ultraschall an das Stützsubstrat gebunden werden, und der Nadelflorschnurteppich kann bei einer Temperatur von einhundertfünfundzwanzig (125) bis einhundertachtzig (180) Grad Celsius in einem Bauschverfahren, wie unten beschrieben, gebauscht werden.
Es gibt eine Vielzahl von Strangkonfigurationen, die bei der Erfindung verwendbar sind. Ein solcher Strang ist eine extrudierte Hülle-/Kernstruktur, bei welcher der Kern ein Copolymer von Polypropylen ist und die Hülle ein Copolymer von Nylon ist. Der Kern würde eine 80 : 20-Mischung aus Polypropylen (Fina 3868) und gepfropftem Polypropylen (POXT1015) umfassen, und die Hülle würde Nylon 6 und Nylon 6,6 umfassen, erhältlich als Capron^® 1590 von E. I. du Pont de Nemours and Company. Das Gewichtsverhältnis des Polypropylencopolymer-Kerns zur Nyloncopolymer-Hülle wäre 50 : 50.
Für ein bevorzugtes Florgarn aus Nylon 6,6 kann der Strang 45 ein Monofilament aus einem Copolymer von Nylon-6/12-Polymer, schmelzgemischt mit 15% Novalac-Harz, von Schenectady Chemical als HJR12700 erhältlich, und Capron^®-1590-Harz. Das Verhältnis der Komponenten ist jeweils 60 : 20 : 20 nach Gewicht. Dies stellt einen Strang bereit, der sich mit dem Florgarn-Polymer verbinden wird, der einen niedrigeren Schmelzpunkt hat als das Florgarn-Polymer, um so die Florgarnschädigung auf ein Minimum zu verringern.
Ein anderer solcher Strang ist ein Hülle-/Kernstrang mit einer Nylon-Stapelgarn-Hülle aus Nylon-6,6-Copolymer, das 30 Gew.% an von MPMD (2-Methyl-Pentamethylendiamin) abgeleiteten Einheiten enthält, und einem Kern aus Polymer-Endlosfasern, die gestreckt werden können, oder Glas-Endlosfasern für Teppichmatten, die kein Formen und Strecken erfordern. Der Strang, umwickelt mit einem als Hülle zu verwendenden Nylon-Stapelgarn aus Nylon-6,6-Copolymer, das dreißig Prozent (30%) nach Gewicht an von MPMD abgeleiteten Einheiten enthält, kann durch herkömmliche Mittel hergestellt werden. Zum Beispiel kann ein Strang durch Wickeln eines einzelnen Stapelfaserbands von 38,1 mm (1,5 Zoll) Stapellänge, 2,0 dtex/f (1,8 dpf), des Nylongarns über einen Glas-Endlosmultifil-Kern von 1595 dtex (1450 Denier) hergestellt werden. Der Gesamttiter in dtex (Denier) des Strangs kann etwa 2970 (2700) betragen, bei einem Glas-Nylon-Flächenverhältnis von etwa 0,58. Es gäbe eine gute Abdeckung des Glases und ausreichend Nylonpolymer für eine gute Haftung am Schauseitengarn. Stränge mit mehr dtex (Denier) mit mehr Stapelfasern und einem niedrigeren Nylon-Glas-Verhältnis würden ebenfalls funktionieren. Die zum Herstellen dieses umwickelten Strangs verwendete Maschine ist die „Reibungsspinnmaschine DREF 3", gefertigt von der Textilmaschinenfabrik Dr. Ernst Fehrer AG aus Linz, Österreich. Eine ähnliche Maschine wird im US-Patent 4 779 410 (Fehrer) beschrieben.
Das für die Stranghülle verwendete Nylon-Stapelgarn könnte ebenfalls eine Mischung von Stapelfasern für besondere Zwecke sein. Zum Beispiel kann es wünschenswert sein, eine Mischung von 5 bis 25 Gew.% niedrigerschmelzenden Bindefasern (wie beispielsweise etwa 20% Polypropylenfasern) mit Nylon-6,6/MPMD-Stapelgarn oder unmodifiziertem Nylon-6,6-Stapelgarn herzustellen, um eine Stapelmischung zu erzeugen, die um den Glaskern gewickelt wird. Wenn sie durch Ultraschall gebunden werden, können die niedrigerschmelzenden Bindefasern zu mehr Zusammenhalt für den Strang in der Axialrichtung führen, und dies kann dazu beitragen, einer Beschädigung der Nadelflorschnur während Verarbeitungsspannungen zu widerstehen und einer Teppichbeschädigung auf Grund von Einbau- und Transportspannungen und Verschleiß bei der Nutzung zu widerstehen. Andere mögliche gemischte Stapelfasern können Fasern mit antistatischen Eigenschaften einschließen, und solche Fasern könnten mit antistatischen Fasern in den Flornoppen arbeiten, um die statische Aufladung beim fertiggestellten Teppich zu verringern.
Es können auch Stränge mit anderen gewickelten Strukturen verwendet werden. Zum Beispiel können Nylongarne aus gebauschten Endlosfasern (BCF) unter Verwendung einer durch OMM America, mit Sitz in Natick, MA, gefertigten Gummiumspinnmaschine um den Endlosfaserkern gewickelt werden. Beispielsweise können zwei BCF-Garne in entgegengesetzten Rotationsrichtungen um einen Fiberglaskern gewickelt werden, um eine Abdeckung des Kerns und eine ausgeglichene Zwirnstruktur zu erreichen. Dieser umwickelte Strang würde ähnlich funktionieren wie der mit Nylon-Stapelgarn umwickelte Strang, aber das Verfahren hätte nicht die gleiche Leichtigkeit beim Beimischen anderer Polymerfasern für besondere Funktionalitäten.
Der Tragstrang kann aus einem Mittelkern mit einer Hülle bestehen. Der Kern kann aus einer Vielzahl von länglichen Fasern aus Fiberglas und Fasern aus Stapelgarn geformt werden. Die Hülle kann ein um den Kern gewickeltes Stapelgarn sein. Die Nylon-Stapelgarnhülle des Strangs kann Nylon-6,6-Fasern umfassen, hergestellt aus Nylon-6,6-Copolymer, das etwa 30 Gew.% an von MPMD (2-Methyl-Pentamethylendiamin) abgeleiteten Einheiten enthält. Die Stapelstränge des Kerns wären aus dem gleichen Material wie die Hülle. Das als Hülle verwendete Nylon-Stapelgarn, das Nylon-6,6-Fasern umfaßt, hergestellt aus Nylon-6,6-Copolymer, das etwa 30 Gew.% an von MPMD (2-Methyl-Pentamethylendiamin) abgeleiteten Einheiten enthält, kann durch herkömmliche Mittel hergestellt werden. Der Strang kann durch Wickeln eines Stapelfaserbands von 38,1 mm (1,5 Zoll) Stapellänge, 2,0 dtex/f (1,8 dpf), des Nylongarns über einen Glas-Endlosmultifil-Kern von 1595 dtex (1450 Denier) und einen verstreckten Stapelstrang hergestellt werden, der sich gemeinsam mit den Fiberglas-Multifilaments erstreckt. Der Gesamttiter in dtex (Denier) des Strangs beträgt etwa 2970 (2700). Der Kern beträgt vorzugsweise etwa 40 bis 60 Gew.% des Strangs. Die Stapelfasern machen den Rest aus, wobei sich vorzugsweise etwa 50 bis 80 Gew.% der Stapelfasern in der Hülle befinden. Die Stapelgarnfasern und die Fiberglasfasern verlaufen in der gleichen Richtung. Die gewickelten Hüllenstapelfasern greifen mit den Kernstapelfasern ineinander. Dieser Eingriff ist reibschlüssig vor den Verbinden und wird während des Ultraschallbindens des Florgarns an den Strang zusätzlich ein Verschmelzungseingriff. Dies ist wichtig, um ein Zurückstreifen der gewickelten Stapelgarnhülle (und des daran befestigten Florgarns) längs des Kerns zu verhindern, wenn die Hüllenoberfläche (vor dem Verbinden) oder die Flornoppen (nach dem Verbinden) beim Transport des Strangs und der Nadelflorschnur in den Teppichformmaschinen über Walzen oder Führungen auf Widerstand treffen. Es wird angenommen, daß während des Ultraschallverfahrens zum Befestigen der Flornoppen die meisten der Hüllenfasern zusammengebunden werden und einige derselben an die Flornoppenfasern gebunden werden. Dies ist eine Verbesserung gegenüber dem Strang und der Nadelflorschnur, bei denen das gewickelte Stapelgarn nicht so gut an den Glasfasern im Kern haftet, wo es keine gemeinsam verlaufende Stapelgarn-Kernabdeckung gibt. Eine Maschine, die zum Herstellen des gewickelten Strangs verwendet werden kann, ist die „Reibungsspinnmaschine DREF 3", gefertigt von der Textilmaschinenfabrik Dr. Ernst Fehrer AG aus Linz, Österreich.
Wie oben zuvor erwähnt, könnte das Nylon-Stapelgarn ebenfalls eine Mischung aus Stapelfasern für besondere Zwecke sein. Es kann ebenfalls Stapelgarn mit einem unterschiedlichen Titer in dtex (Denier) pro Faser verwendet werden, obwohl es wünschenswert sein kann, den Titer in dtex (Denier) pro Faser des Stapelgarns niedriger als den Titer in dtex (Denier) pro Faser des Florgarns oder gleich demselben zu halten, so daß es ein vorrangiges Schmelzen der Stapelstrangfasern gibt. In diesem Sinn können sich die im Kern verwendeten Stapelfasern von den in der Hülle verwendeten Stapelfasern (oder der Stapelgarnmischung) unterscheiden.
Bei der Verwendung der oben erwähnten stapelgarnumwickelten Stränge gibt es manchmal ein Problem mit der Gleichmäßigkeit des verwendeten Stapelfaserbands, wenn in ungeordneten Abständen längs der Länge des Strangs Fadenverdickungen oder Klumpen von Fasern auftreten. Diese Klumpen können Probleme beim Handhaben des Strangs und beim richtigen Verbinden des Strangs unter Verwendung von Ultraschall erzeugen. Es ist möglich, diese Empfindlichkeit für Fadenverdickungen herabzusetzen durch die Verwendung zweier gewickelter Stränge mit weniger dtex (Denier), hergestellt wie in der Erörterung oben, und Zusammenzwirnen derselben, um eine einzelne, längliche, gezwirnte Garnstützstruktur herzustellen. Zum Beispiel kann jeder Strang einen Kern, geformt aus einer Vielzahl von länglichen thermoplastischen oder thermisch stabilen Fasern (Fiberglas), und eine um den Kern gewickelte Hülle aus Stapelgarn umfassen. Der Kern jedes Strangs (von jeweils etwa neunhundertneunzig (990) dtex (900 Denier), falls Fiberglas verwendet wird), würde mit einer Stapelgarnhülle umwickelt werden (um für jeden Strang einen Gesamttiter in dtex (Denier) von etwa 1650 bis 2200 (1500 bis 2000), und für die zweifädige Stützstruktur einen Gesamttiter in dtex (Denier) von etwa 3300 bis 4400 (3000 bis 4000) zu gewährleisten). Die einzelnen Stränge würden mit etwa 0,8 bis 1,6 Umdrehungen pro Zentimeter (2 bis 4 Umdrehungen pro Zoll) auf eine herkömmliche Weise zusammengezwirnt, wie beispielsweise auf einer handelsüblichen Ringspinnmaschine, hergestellt durch die Leesona Corp., Burlingtion, North Carolina. Das Zwirnen trägt außerdem dazu bei, ein Zurückstreifen der Hülle längs des Kerns zu verhindern.
Unter erneuter Bezugnahme auf 6 ist es wichtig, daß die Nadelflorschnur sorgfältig auf den Zylinder 82 und unter die Ultraschall-Bindevorrichtung 88 geführt wird. 7 ist eine Nahansicht eines Abschnitts von 6, welche die Nadelflorschnur 45 zeigt, wie sie durch die Spann- und Führungsvorrichtung 86 auf den mit dem Teppichgrund 90 bedeckten Zylinder 82 geführt wird. Die Ultraschall-Bindevorrichtung 88 besteht aus wenigstens einem Ultraschalltrichter 96 und einem Ultraschalltreiber 98, befestigt an einem flexiblen Gestell 100, das eine freies Bewegen des Trichters und des Treibers in einer Radialrichtung im Verhältnis zum Zylinder ermöglicht. Ein Arm 102 auf dem Gestell 100 ermöglicht das Zugeben von Gewichten, wie beispielsweise des Gewichts 104, um die Kraft zu steuern, die der Trichter auf die Nadelflorschnur ausübt. Die Spann- und Führungsvorrichtung besteht aus Keilnut-Spannrädern 106 und 108, einem Führungsrad 110, einer Führungsnut 112 und anderen, besser in 8 und 9 zu sehenden, Führungen. Die Keilnut in den Rädern 106 und 108 hält die Nadelflorschnur aufrecht und greift sie, so daß ein Magnetdrehmoment der Spannräder dem Zug der Nadelflorschnur durch den rotierenden Zylinder widerstehen und dadurch eine Spannung ausüben kann. Die Magnetspannräder können von der Textrol, Inc. Monroe, NC, erworben werden. Die Nadelflorschnur dreht sich zwischen dem Spannrad 108 und dem Führungsrad 110, das ebenfalls eine Keilnut hat, um 90 Grad. Die Spann- und Führungsvorrichtung 86 und die Bindevorrichtung 88 werden an einem Rahmenelement 114 befestigt, daß am fahrbaren Schlitten 84 befestigt wird.
8 ist eine Ansicht 8-8 von 7, die weitere Details zeigt, wie die Nadelflorschnur geführt werden kann. Es ist wichtig, daß die aufrechtstehenden Flornoppen der bereits auf dem Zylinder befindlichen benachbarten Nadelflorschnur nicht unter der ankommenden Nadelflorschnur eingeklemmt werden, der auf dem Zylinder an den Teppichgrund gebunden wird. Es ist ebenfalls wichtig, daß die ankommende Nadelflorschnur mit aufrechten Flornoppen und dem Strang unmittelbar unter dem Zylinder positioniert wird. Um diese Ziele zu erreichen, wird in 8 ein Führungsstab 116 am Rahmenelement 114 befestigt und folgt dem Umriß des Zylinders dicht am Teppichgrund und drückt seitwärts gegen die hochstehenden Flornoppen der Nadelflorschnur 41d, um sie von der ankommenden Nadelflorschnur 41e und dem Ultraschalltrichter 96 fernzuhalten. Eine Führungsplatte 118 wird am Führungsstab 116 befestigt und wird dicht am Teppichgrund 90 und in einem Winkel zur verbundenen Nadelflorschnur 41e angeordnet. Ein weiterer Führungsstab 120 wird am Rahmenelement 114 befestigt und wird dicht an der ankommenden Nadelflorschnur angeordnet, um die hochstehenden Flornoppen aufrecht zu halten und das Führen der ankommenden Nadelflorschnur 41e unter den Trichter 96 zu unterstützen. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel würde die Führung 120 ausreichend weit über den letzten Ultraschalltrichter hinaus vorstehen, welcher der Ultraschalltrichter 96 sein könnte, um die hochstehenden Flornoppen aufrecht zu halten, bis die Bindung für die Nadelflorschnur ausreichend abgekühlt ist, daß sie sich nicht bewegen oder umkippen würde, nachdem sie von der Führung freigegeben wird. Es hat sich gezeigt, daß die äußeren Flornoppen dazu neigen, sich während des Erhitzens und, wenn die verbundene Nadelflorschnur abkühlt, geringfügig umzulegen, falls diese ankommende Nadelflorschnur 41e, die äußere Flornoppen hat, die nicht durch Flornoppen einer benachbarten Nadelflorschnur gestützt werden, vor dem Abkühlen durch die Führung freigegeben wird, so daß diese Reihe von Flornoppen beim fertiggestellten Teppichaufbau einen sichtbaren, von angrenzenden Reihen unterschiedenen, „Streifen" erzeugt, selbst nach dem Scheren der Flornoppen, so daß der Teppich einen Reihigkeit genannten Mangel hat.
9 zeigt eine andere Ansicht 9-9 von 8 der Führungsstäbe 116 und 120 genau gegenüber dem Trichter 96. Das Führen der Nadelflorschnüre 41d und 41e hindert die Flornoppen daran, während des Bindens umgebogen und unter dem Trichter 96 oder zwischen der Nadelflorschnur 41e und dem Teppichgrund 90 eingeklemmt zu werden. Um das Ausrichten der Nadelflorschnur unter dem Trichter zu unterstützen, wird die Vorderkante 122 des Trichters 96 (8) gerundet, und diese Kante und die Unterkante werden profiliert, um den Strangführungssteg 664 aufzunehmen, der in unmittelbaren Kontakt mit der Oberfläche des Trichters kommt, die als Führungswerkzeug dient. Im Fall einer elliptischen Strangoberfläche (nach dem Verbinden mit den Garn) wären diese Trichterkanten eine konkave gerundete Oberfläche, die in 9 an der unteren Fläche 124 zu sehen ist. Während der Hochenergievibration des Trichters hilft diese profilierte Oberfläche, den Strang am Herausgleiten unter dem Trichter zu hindern. Der Druck des Trichters gegen den Strang drückt die Nadelflorschnur gegen das Stützsubstrat, um die Nadelflorschnur in die Oberfläche des Teppichgrunds einzubetten. Der Teppichgrund ist ausreichend dick und ausreichend verformbar, daß die Nadelflorschnur 0,13 bis 0,63 mm (5 bis 25 Millizoll) unterhalb der Teppichgrundoberfläche eingebettet wird. In einigen Fällen wird die Teppichgrundoberfläche angrenzend an die Nadelflorschnur örtlich nach oben verformt, um das Ausführungsbeispiel zu verwirklichen.
8 zeigt außerdem einen weiteren Ultraschalltrichter 126, der nützlich ist, wenn die Nadelflorschnur bei hohen Geschwindigkeiten, wie beispielsweise etwa 9,1 bis 22,9 m/min (10 bis 25 Yard/m) Nadelflorschnurgeschwindigkeit, an den Teppichgrund angebaut wird, und wenn eine hohe Bindungszuverlässigkeit erforderlich ist. Der Trichter 126 wird nahe dem Trichter 96 angeordnet, so daß die Nadelflorschnur 41e noch heiß ist vom Trichter 96, wenn sie durch den Trichter 126 verbunden wird. Auf diese Weise ist das Erhitzen teilweise kumulativ, und der Gesamtenergiebedarf zum Binden kann durch zwei Trichter geteilt werden. Dies ermöglicht ein Arbeiten bei hohen Geschwindigkeiten, was eine hohe Bindeenergie erfordert. Bei niedrigen Geschwindigkeiten ist der zweite Trichter 126 nützlich zum „Nachbinden" der Nadelflorschnur und Verbessern der Bindungszuverlässigkeit durch Binden von Bereichen, die durch den Trichter 96 ausgelassen worden sein können. Es kann ebenfalls nützlich sein, den Trichter 96 zu verwenden, um die Nadelflorschnur mit niedriger Vibration und Kraftt genau an ihren Platz zu heften, und den Trichter 126 zu verwenden, um die Nadelflorschnur mit hoher Energie und Kraft fest anzubringen, ohne das Problem, daß sich die Nadelflorschnur von dem Verbinden unter dem Trichter herumbewegt. Diese Zwei-Trichter-Technik kann ebenfalls nützlich sein, um Florgarne am Stützstrang zu befestigen, besonders bei hohen Geschwindigkeiten.
Es können andere Verbindungsmittel als Ultraschallbinden eingesetzt werden, um das Garn am Strang zu befestigen und um die Nadelflorschnur am Teppichgrund zu befestigen. Solche Mittel können Lösemittelbinden oder thermisches Binden, zum Beispiel mit einem heißen Stab, oder eine Kombination von Lösemittel-, leitfähigem und Ultraschallbinden sein. Ein Mittel, das gezeigt hat, daß es gut funktioniert, ist das Bereitstellen einer klebrigen Oberfläche auf dem Teppichgrund, wie sie beispielsweise zu finden ist, wenn unvulkanisierter Gummi als Teppichgrund verwendet wird. Es sollte etwas Druck auf die Nadelflorschnur ausgeübt werden, um sie in den Teppichgrund einzubetten. Es ist möglich, daß das Binden ohne die gesonderte Zugabe von Klebematerial zu der Nadelflorschnur oder dem Teppichgrund erfolgt, wenn die Nadelflorschnur mit dem Teppichgrund verbunden wird, wird es jedoch vorgezogen, die Klebstoffzugabe im Bindebereich einzuschließen, um eine Bindung zwischen verschiedenen thermoplastischen Polymeren zu erreichen oder um die Ultraschallbindung zu verbessern. Eine Bindung unter Verwendung von mit Zwischenraum angeordneten Bereichen, ausgerichtet mit der Basisfläche jedes Nadelflorschnurklebstoffs, kann ebenfalls unter Verwendung von im oben erwähnten US-Patent 5 547 732 beschriebenen Verfahren erreicht werden.
Beim Betrieb der Vorrichtung von 5 und 6 werden Garn von einer Quelle 128 und Strang von einer Walze 130 dem Dorn 58 zugeführt, wo sich der Strang längs des Stegs 56 und zur Antriebswalze 132 in der Beförderungs- und Spannbaugruppe 78 bewegt. Das Garn 52 wird um den Dorn und den Strang gewickelt und durch den Ultraschalltrichter 62 an den Strang gebunden, um die Nadelflorschnur 51 herzustellen. Die Nadelflorschnur wird durch die Vorrichtung zum Zylinder 82 gefädelt. Der Teppichgrund 90 wird durch ein Band 134 am Zylinder 82 befestigt und wird um den Zylinder gewickelt und abgeschnitten, um einen Stoßsaum zu bilden, und durch ein Band 136 zusammengeklebt, wie in 8 gezeigt. Das Ende der Nadelflorschnur wird unter den Trichter 96 und, falls verwendet, den Trichter 126 gefädelt und ganz links am Zylinder 82 an den Teppichgrund geklebt, wo der Schlitten 84 bei Arbeitsbeginn angeordnet wird. Nun kann die Drehung des Zylinders 82 gestartet und der Ultraschalltrichter erregt werden, um die Nadelflorschnur an den Teppichgrund zu binden, der Zylinder 82 wirkt als der Ultraschallamboß. Der Schlitten 84 wird zur Zylinderdrehung übersetzt, so daß er sich um die gewünschte Steigung, so etwa 5,1 mm (0,2 Zoll) für eine Umdrehung, verschiebt, um die Nadelflorschnur längs des Zylinders vorzuschieben und eine spiralförmige Anordnung der Nadelflorschnur auf dem Teppichgrund auf dem Zylinder aufzubauen. Wenn der Schlitten den gesamten Weg nach rechts vom Zylinder durchquert hat, wird der Vorgang angehalten, und der auf den Zylinder gewickelte Teppich wird längs des Bandsaums für den Teppichgrund aufgeschnitten und vom Zylinder abgenommen. Danach kann der Vorgang wiederholt werden. Um die Geschwindigkeit und die Spannung beim Verfahren zu steuern, kann die Geschwindigkeit des Zylinders 82 gleichbleibend sein, und die Nadelflorschnur-Antriebswalze 132 kann ihre Geschwindigkeit geringfügig variieren, um die durch ein Tensiometer 138 überwachte Spannung gleichbleibend zu halten. Die Geschwindigkeit einer Strangbeförderungswalzenbaugruppe 140 kann ebenfalls geringfügig variieren, um die durch ein anderes Tensiometer 142 überwachte Spannung gleichbleibend zu halten.
Obwohl das in 6 gezeigte System zum Herstellen des Teppichs nur eine einzelne Nadelflorschnur wickelt, liegt es im Rahmen der Erfindung, mehrere Nadelflorschnüre zu wickeln und einen Ultraschalltrichter bereitzustellen, der mehrere, mit engem Zwischenraum angeordnete, Blätter hat, um unter Verwendung eines einzelnen Ultraschallenegers mehrere Nadelflorschnüre gleichzeitig zu binden. Eine Vielzahl dieser Mehrblatt-Trichter könnte längs eines Zylinders angeordnet werden, so daß zahlreiche Nadelflorschnüre alle auf einmal verbunden werden könnten und mit nur einigen vollständigen Umdrehungen des Zylinders schnell ein vollständiger Teppich hergestellt werden könnte.
Obwohl das in 6 gezeigte System einen diskontinuierlichen Vorgang zum Herstellen eines Teppichaufbaus zeigt, liegt es im Rahmen der Erfindung, eine endlose Teppichlänge durch einen Wickelvorgang herzustellen, bei welchem dem Zylinder ausreichend Nadelflorschnüre für eine ganze Teppichbreite zugeführ werden und der Zylinder beim Vorgang als Amboß und Transportwalze dient. Der Teppichgrund würde nur eine teilweise Windung um den Zylinder machen, ausreichend, um die Vielzahl von Nadelflorschnüren unter Verwendung von mehrfachen Ultraschalltrichtern zu binden. Im Ausführungsbeispiel von 6, bei dem die Flornoppen vom Zylinder nach außen zeigen, kann ein Trichter eine Vielzahl von Blättern haben, um eine Vielzahl von Nadelflorschnüren auf einmal zu binden. Die Nadelflorschnüre können innerhalb von einer Vielzahl von Dornen zugeführt werden, oder die Nadelflorschnüre können außerhalb hergestellt und von gewickelten Garnkörpern, Walzen, Fädelbechern oder Bäumen zugeführt werden.
Das Florgarn kann ein Nylon-6,6-Garn sein, das düsengefärbt wurde, und beim Herstellen des Aufbaus war kein Trocknungsvorgang notwendig, wie er mit Nadelflorteppichen mit Latexaufbau erforderlich ist. Das Teppichflorgarn wurde während des Aufbaus keinem vollständigen Erhitzen ausgesetzt und wurde daher nicht gebauscht. Der Nadelflorschnurteppich dieser Erfindung kann gebauscht werden, nachdem er aufgebaut worden ist. Dieses Bauschen verleiht dem Teppich eine größere Abdeckfähigkeit. Das Florgarn wird weiter gebauscht durch Erhitzen des Flors des Nadelflorschnurteppichs. Bei einem Bauschverfahren wird der Nadelflorschnurteppich auf einen Spannrahmen gelegt und durch einen Ofen geführt, in dem das Florgarn mit einem schnell fließenden Heißluftstrom erhitzt und danach abgekühlt wird. Im Fall von Nylon-6,6-Mulifil-Florgarn kann die Lufttemperatur im Bereich von etwa neunzig bis einhundertfünfzig (90–150) Grad Celsius liegen, was die Temperatur der Tuftingfasern im gesamten Florgarn auf wenigstens neunzig (90) Grad Celsius erhöht. Für die Zwecke dieser Erfindung wird es vorgezogen, daß die Temperatur im Bereich von etwa einhundertfünfundzwanzig bis einhundertachtzig (125–180) Grad Celsius liegt. Bei einem diskontinuierlichen Verfahren wie in 6 kann der Teppich dadurch gebauscht werden, daß das Florgarn unter einer mit Heißluft oder Heißluft und einem Wassernebel oder Niedertemperaturdampf versorgten Abdeckung durchgeführt wird. Wenn sich die Trommel dreht, würde die Abdeckung längs der Trommel verschoben, um nacheinander die gesamte Teppichoberfläche zu behandeln.
Die Erfindung ist ebenfalls verwendbar zum Herstellen von Teppichstrukturen, die nicht Ultraschallenergie nutzen, um die Nadelflorschnur am Teppichgrund zu befestigen. Zum Beispiel kann der Teppichgrund ein herkömmlicher Teppichgrund aus unvulkanisiertem Gummi sein, der noch klebrig ist. Der Teppichgrund würde eine Trennschichtfolie auf der Trommelseite haben, und die Seite, auf welcher die Nadelflorschnur befestigt wird, wäre unbedeckt. Wenn ein Teppichgrund mit klebriger Oberfläche benutzt würde, würde der Ultraschalltrichter nicht erregt und würde nur als Preßmittel und Führung dienen.
Während des Ultraschallbindens des Garns an die Stränge und während des Ultraschallbindens der Nadelflorschnüre an das Stützsubstrat ist es vorteilhaft, einen Strahl kühler Luft auf die Ultraschalltrichter und Ultraschalltreiber zu richten, um die Temperatur während des Anfahrens und des durchgehenden Betriebs gleichbleibend zu halten, eine Hitzezunahme kann eine Veränderlichkeit bei der Bindung bewirken. Während des durchgehenden Betriebs tritt ein gewissen Aufheizen des Ultraschalltreibers auf, was die Wirksamkeit der Einheit verändert. Ein Verändern der Trichteramplitude zum Aufrechterhalten einer konstanten Kraft korrigiert diese sich verändernde Wirksamkeit, so daß stabile Bindungen erzeugt werden. Um den Ultraschall-Bindevorgang zu starten und anzuhalten und ein annehmbares Erzeugnis zu erzeugen, müssen die Ultraschalltrichteramplitude und der Trichterdruck stufenweise hinauf- und hinuntergefahren werden, wenn die Geschwindigkeit der Nadelflorschnur stufenweise hinauf- und hinuntergeht. Während des stationären Laufs müssen die Spannung an dem Garn, dem Tragstrang und der Nadelflorschnur überwacht und gesteuert werden, und die Ultraschallenergie überwacht und gesteuert werden, um gleichbleibend zu sein.
10 zeigt eine Seitenansicht einer grundlegenden Einzeldorn-Nadelflorschnur-Formvorrichtung 150, die einen Dorn 152 für vier Nadelflorschnüre verwendet. Dies ist ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem an Stelle nur einer, wie in Bezug auf 5 erörtert, gleichzeitig vier Nadelflorschnüre hergestellt werden. Die Hauptelemente der Nadelflorschnur-Formvorrichtung 150 sind der vierseitige Dorn 152, ein Rahmen 156, ein Garnwickler 158, zwei Ultraschall-Bindemodule 160 und 162, ein Garnzuführmodul 164, ein Strangzuführmodul 166, eine Schneidanordnung 168 und ein Nadelflorschnur-Antriebsmodul 170. Garn 43 wird durch eine Mitläuferzuführwalze 172 und eine angetriebene Zuführwalze 174 zugeführt, die durch einen um ein Scharnier 178 wirkenden Fluidzylinder 176 zusammengeklemmt werden, um das Garn 43 zu greifen, das ein oder mehrere Garnenden für jeden Dorn umfassen kann. Stränge 45a, 45b, 45c und 45d werden durch eine Mitläuferzuführwalze 180 und eine angetriebene Zuführwalze 182 zugeführt, die durch einen um ein Scharnier 186 wirkenden Fluidzylinder 184 zusanunengeklenunt werden, um die Stränge zu greifen. Vier Stränge werden dem Eingangsende 188 des Dorns 152 zugeführt, wo jeder Strang durch eine gesonderte Röhre innerhalb eines Mittelhohlraums im Dorn geführt wird, um die Stränge getrennt zu halten und ein Verwickeln zu verhindern. Der Dorn wird durch einen Träger 190 auf einer Seite des Dorns stromabwärts von der Schneidanordnung 168 befestigt, die das gewickelte Garn vom Dorn löst und vier gesonderte aufgeschnittene Nadelflorschnüre formt. Die Nadelflorschnüre 41f 41g, 41h und 41i werden durch eine Mitläuferausführwalze 192 und eine angetriebene Ausführwalze 194 zugeführt, die durch einen um ein Scharnier 198 wirkenden Fluidrylinder 196 zusammengeklemmt werden, um die Nadelflorschnüre zu greifen. Die angetriebene Walze 194 hat Nuten, um die „U"-förmigen Nadelflorschnüre zu halten, und die Mitläuferwalze 192 hat Rippen, die mit der Nadelflorschnur dazwischen in die Nuten passen.
12 zeigt das Eingangsende 188 des Dorns 152, an dem die Stränge eintreten, und das Ausgangsende 200, an dem die Stränge austreten. 13 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Ausgangsendes, die eine Umlenkrolle für jeden Strang zeigt, die den Strang aus einem hohlen Durchgang 202 in der Mitte des Dorns 152 führt. Die Rolle 204 führt den Strang 45a, die Rolle 206 führt den Strang 45b, die Rolle 208 führt den Strang 45c und die Rolle 210 führt den Strang 45d. Die Stränge werden vom Durchgang 202 zu Nuten an den Ecken des Dorns geführt, wie unten erörtert.
Das Garn wird durch den Wickler 158, der einen hohle Spindel 212 mit einem Garneingangsende 214 und einem Garnausgangsende 216 umfaßt, um den Dorn und über die Tragstränge in den Nuten an den Ecken des Dorns gewickelt. Die Spindel wird durch eine am Rahmen 156 befestigte Lagerbaugruppe 218 drehbar gehalten. Die Spindel wird durch einen Motor 220 gedreht, der durch eine Anordnung 222 von Scheibe und Riemen wirkt. Wenn sich das Garn 43 um den Dorn 152 wickelt, schieben sich die Stränge 45a, 45b, 45c und 45d in Axialrichtung (nach unten) längs des Dorns vor und tragen die Stränge und das Garn weg vom Wickler und zu den Ultraschall-Bindemodulen 160 und 162.
11 zeigt eine isometrische Ansicht des Bindemoduls 160, welches das gleiche ist wie das Modul 162, die beide durch Träger, wie beispielsweise die Träger 224 und 226, in einem ausgerichteten Verhältnis auf gegenüberliegenden Seiten des Dorns 152 am Rahmen 156 befestigt werden. Das grundlegende Bindemodul umfaßt einen an einem Verstärker 230 befestigten Ultraschalltrichter 228 und einen an einem Rahmen 234 befestigten Ultraschalltreiber 232. Der Rahmen 234 wird an einer Viergelenkbaugruppe 236 (zwei Stangen gezeigt) befestigt, die am Träger 226 befestigt wird. Der Fluidzylinder 238 wird am Rahmen 234 durch einen U-Träger 240 am Stangenende 242 und am Träger 224 am Zylinderende befestigt. Eine Bewegung des Stangenendes 242 des Fluidrylinders bewirkt, daß sich die Baugruppe aus Ultraschalltreiber, Verstärker und Trichter in einer Richtung zum Dorn 152 hin und von demselben weg bewegt, während sie senkrecht zum Dorn 152 bleibt, um dadurch das Garn zwischen dem Trichter und dem Strang auf dem Dorn einzuklemmen, der Dorn arbeitet in dieser Position als Ultraschallamboß. Das Zusammendrücken des Garns und des Strangs, während dem Trichter Ultraschallenergie zugeführt wird, bewirkt, daß sich das Garn und der Strang schnell erhitzen, wodurch bewirkt wird, daß die Garnfasern miteinander und mit dem Strang verschmelzen, wo sie in Kontakt sind. Weder klebt das Garn am Trichter noch klebt der Strang am Dorn. Der Druck des Fluidzylinder bestimmt die zwischen dem Dorn und dem Trichter und dem Garn und dem Strang dazwischen ausgeübte Preßkraft. Diese Kraft ist ein wichtiger Faktor, der die Menge der zu dem Garn und dem Strang gekoppelten Ultraschallenergie bestimmt. Andere Faktoren sind die Vibrationsamplitude und -frequenz des Trichters.
14A bis 14C zeigen die Form des Trichters, die ermöglicht, daß ein Trichter zur gleichen Zeit zwei Stränge an das Garn bindet. Auf diese Weise werden nur zwei Trichter gebraucht, um die vier längs eines vierseitigen Dorns geführten Stränge zu binden. Der Trichter 228 hat zwei abgewinkelte Flächen 224 und 246, die das Garn und den Strang (keines von beiden gezeigt) gegen die Ecken 248 bzw. 250 des Dorns 152 pressen. Die Flächen sind ausreichend lang, so daß der gleiche Trichter 228 noch das Garn und den Strang gegen die Ecken des Dorns 152' in Eingriff bringen kann, falls ein größerer Dorn 152' verwendet wird. Für einen quadratischen Dorn, wie gezeigt, liegen die Flächen 244 und 246 in 45 Grad zur Seite 252 des Dorns, wie bei 254 gezeigt. Für einen sechseckigen Dorn mit einem an zwei benachbarten Ecken bindenden Trichter wäre dieser Winkel 30 Grad. In der vergrößerten Schnittansicht in 14B wird gezeigt, daß die Form der Fläche 246 (und der Fläche 244) einen abgewinkelten Einlaß mit einem Radius 256 hat, um das Garn unter den Trichter zu führen. Um dem Verschleiß zu widerstehen, werden die abgewinkelten Flächen vorzugsweise mit amorphen Diamanten beschichtet, erhältlich von der Tetrabond, Inc., Division of Multiarc, Inc., Rockaway, New Jersey. Eine andere Beschichtung, die gut funktionieren kann, ist eine chemisch aufgedampfte Beschichtung aus Titankarbid und eine weitere Beschichtung aus Titannitrid. Eine weitere Beschichtung ist eine Diamantbeschichtung nach dem US-Abänderungspatent 29 285 (Abänderung des US-Patents 3 936 577), ausgeführt durch die Surface Technologies, Inc., aus Robinsville, New Jersey. Das Garn würde sich in der Richtung des Pfeils 258 bewegen. In 14C ist die Tiefe 260 des Trichters 228 klein, um die durch die Länge der Flächen 244 und 246 erzeugte Trichterbelastung auf ein Minimum zu verringern, und ist groß genug, um alle Garne auszuräumen, von denen zu erwarten ist, daß sie mit dem gewünschten Dorn verwendet werden. Die Breite 262 des Trichters 228 beträgt etwa 12,7 mm (0,5 Zoll) und ist abhängig von der Ultraschallamplitude, -frequenz und -leistung des Treibers.
Unter Bezugnahme auf 13 wird jeder Trichter, wie beispieasweise der Trichter 228, verwendet, um zwei Tragstränge, wie beispielsweise die Stränge 45a und 45d, an das auf dieselben gewickelte Garn zu binden. Dies wird vorzugsweise durch Anordnen der abgewinkelten Flächen 264 und 266 des Trichters 228 derart getan, daß sie wesentlich senkrecht zu gedachten Ebenen liegen, die durch die Stränge gehen und den eingeschlossenen Winkel halbieren, der durch das Garn an den beiden Seiten jedes Strangs definiert wird. Auf diese Weise bilden die Flornoppen an den Seiten der Stränge den gleichen Winkel an der Basis der Flornoppen, an die sie gebunden werden, wenn das Garn geschnitten wird, um die aufgeschnittene Nadelflorschnur zu bilden. Eine gedachte Ebene 268 geht durch den Strang 45a und halbiert den eingeschlossenen Winkel 270 zwischen den Enden 272 und 274 des über den Strang 45a gebogenen Garns 43. Die Fläche 266 liegt wesentlich senkrecht zur Ebene 258, wie bei 276 angezeigt. Ähnlich geht eine gedachte Ebene 278 durch den Strang 45d und halbiert den eingeschlossenen Winkel 280 zwischen den Enden 282 und 284 des über den Strang 45d gebogenen Garns 43. Die Fläche 264 liegt wesentlich senkrecht zur Ebene 278, wie bei 286 angezeigt. Zu bemerken ist, daß sich die gedachten Ebenen 268 und 278 außerdem am Mittelpunkt oder Schwerpunkt des Querschnitts des Dorns 152 schneiden.
Unter Bezugnahme auf 12 und 13 wird das Garn 43 über vier Abstandsstücke 288, 290, 292 und 294 an den Seiten des Dorns 152 gewickelt. Die Abstandsstücke werden in flachen Schlitzen in den Seiten des Dorns gehalten. Der Zweck der Abstandsstücke ist, den durch das Garn, bevor das Garn gebunden wird, zu sehenden Umfang des Dorns zu steigern. Die Abstandsstücke enden an einer Position 296 angrenzend an die Trichter 228 und 228'. Falls das Garn Nylon 6,6 ist, hat sich gezeigt, daß sich das Garn beim Abkühlen vom Ultraschallerhitzen bedeutend zusammenzieht, also geht das Garn, wenn es sich von den Trichtern wegbewegt, bei 296 über die Abstandsstücke hinaus und kann sich ohne Bindung an den Dorn auf einen kleineren Umfang zusammenziehen.
Nach dem Binden muß das Garn 43 geschnitten werden, um es vom Dorn 152 abzunehmen. Wenn es genau in der Mitte zwischen den Strängen geschnitten wird, kann das abgeschnittene Ende die fertige Flornoppenhöhe des Garns bestimmen, wenn die Nadelflorschnur in einen Teppich eingebaut wird. Wenn genau geschnitten und aufgebaut wird, wird beim fertigen Teppicherzeugnis kein weiteres Flornoppenscheren notwendig, obwohl für einige Erzeugnisse ein Scheren doch vorgezogen werden kann. Die Schneidanordnung 168 in 10 besteht aus vier rotierenden kreisförmigen Klingen, die jeweils an einem am Dorn befestigten Untermesser anliegen. Ein solches Untermesser 298 wird in 12 gezeigt, angebracht in einem Schlitz 300 im Dorn 152. 15A zeigt eine Schnittansicht 15-15 von 10. Eine kreisförmige Klinge 302 wird drehbar an einer Welle 304 verkeilt, kann in Axialrichtung längs der Welle verschoben werden und wird durch eine Feder 306 gegen das Untermesser 298 gedrückt. Kreisförmige Klemmen 308 und 310, eine auf jeder Seite der Klinge, halten das Garn und den Tragstrang sicher in den Nuten in der Ecke des Dorns. Die Klemmen werden drehbar getragen auf der Welle 304, sind aber frei von einem Drehmoment von derselben, und können in Axialrichtung längs der Welle verschoben werden. Die Klemmen können sich unabhängig von der Welle drehen, angetrieben durch die Bewegung des Strangs. Federn 312 und 314 drücken die Klemmen 308 bzw. 310 zu Ecken 316 bzw. 318 des Dorns 152 hin. Die Klemmen halten den Strang (und das an den Strang gebundene Garn) sicher in der Nut an den Ecken des Dorns, während die Klingen eine Schneidkraft auf das Schauseitengarn ausüben, um es abzuschneiden. Die Welle 304 wird drehbar getragen in einem Gehäuse 320 und wird drehend durch einen Motor 322 (teilweise gezeigt) angetrieben. 15B zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Nut 324 in der Ecke des Dorns 152. Die Nut hat eine Tiefe 326 und eine Breite 328, etwa gleich dem Hauptdurchmesser des Strangs. Die Sohle an der Tiefe 326 sollte chromplattiert sein, um eine glatte Gleitfläche für den Strang bereitzustellen. Die Tiefe 326 kann zwischen 25% und 75% der Dicke oder des kleineren Durchmessers des Strangs betragen, um ihn sicher zu halten und doch beim Binden nicht die Flächen 244 und 246 des Trichters zu stören und doch das Garn für einen Transport längs des Dorns vor dem Binden frei vom Dorn zu tragen. Es hat sich gezeigt, daß für einen Strang mit 0,71 mm (28 Millizoll) Durchmesser eine Nutbreite von 0,66 mm (26 Millizoll) und -tiefe von 0,20 mm (8 Millizoll) gut funktionieren.
Wenn das Garn und der Strang verbunden längs des Dorns 152 vorgetrieben werden, wird das Garn gegen die rotierende Klinge 302 gezogen, die das Garn schneidet, wenn es zwischen der Klinge und dem Untermesser eingeklemmt wird. Es hat sich gezeigt, daß für eine wirksames Schneiden von Nylon-6,6-Garn ein Klingenmaterial aus submikroskopischem Wolframkarbid mit C-11-Güte, am Umfang beschichtet mit amorphem Diamanten (erhältlich von der Tetrabond, Inc., Division of Multiarc, Inc., aus Rockaway, New Jersey) gut arbeitet gegen ein Untermesser aus D2-Hochgeschwindigkeitswerkzeugstahl. Unter Bezugnahme auf 15C sind die Abschnitte der Klinge, die vorzugsweise beschichtet werden, die Abschnitte 330, 332 und 334. Die amorphe Diamantbeschichtung hat eine Vickershärte von etwa 6000 Einheiten.
Eine andere Beschichtung, die gut funktionieren kann, ist eine chemisch aufgedampfte Beschichtung aus zwei (2) Mikrometer Titankarbid und eine weitere Beschichtung aus zwei (2) Mikrometer Titannitrid. Eine solche Beschichtung würde eine Vickershärte von etwa 2600 Einheiten haben. Es hat sich gezeigt, daß es für eine verbesserte Lebensdauer der Oberflächen der Klinge und des Untermessers nützlich ist, ein kühlendes Schmiermittel aus Wasser und einer Garnausrüstung, wie beispielsweise einem Alkylphosphat, auf die Seitenfläche der Klinge aufzubringen, unter Verwendung eines Filzapplizierkissens, feuchtgehalten durch die Verwendung eines intravenösen Tropfsystems oder dergleichen. Eine solche Ausrüstung kann die von E. I. du Pont de Nemours and Company erhältliche antistatische Garnausrüstung Zelex^® NK sein. Die antistatische Garnausrüstung wird mit destilliertem Wasser in einem Volumenverhältnis von 0,5 bis 2,0% der Ausrüstung in der Mischung gemischt. Es wird angenommen, daß die Klinge beim Schneiden des Garns am wirksamsten ohne übermäßigen Verschleiß ist, wenn die Klinge in der Richtung des Garnvorschubs und mit einer Umfangsgeschwindigkeit geringfügig (etwa 3 bis 10%) über der Geschwindigkeit des unter der Klinge passierenden Garns gedreht wird. Es wird angenommen, daß die niedrige Geschwindigkeit die Verschleißgeschwindigkeit verringert und die Rotationsrichtung jeden Anstieg der Garnspannung während des Schneidens auf ein Minimum verringert. Dies bewirkt eine Scherwirkung gegenüber einer Sägewirkung, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Klinge viel schneller (etwa 500 bis 1000% größer) als der Garnvorschub ist. Jedoch kann ein annehmbares Schneiden erfolgen, wenn die Klinge in der Richtung entgegengesetzt zum Garnvorschub und/oder mit einer hohen Geschwindigkeit gedreht wird, so daß eine Sägewirkung auftritt. Bei Verwendung der Scherwirkung beträgt der Schneidkantenwinkel 336 (7A und 7B) an der Klinge vorzugsweise etwa 75 Grad (45 Grad zum Sägen), und die Oberfläche an den beschichteten Abschnitten 330, 332 und 334 der Schneidkante beträgt etwa 1 bis 2 Mikrozoll Effektivwert. Obwohl ein feststehendes Untermesser und eine zum Zusammendrücken der Klinge und des Untermessers gefederte Klinge beschrieben worden sind, ist es möglich, die Klinge 302 starr an der Welle 304 anzubringen und das Untermesser 298 im Dorn 152 beweglich und gegen die Klinge 302 gefedert herzustellen. Es ist ebenfalls möglich, die Klinge nahe dem Untermesser anzuordnen, ohne daß sie es berührt, wie unten unter Bezugnahme auf 19 erläutert wird, und die Klinge zu formen, wie durch die gestrichelten Linien in 15C angezeigt.
Beim Schneiden des Garns auf dem Dorn können zwei Klingen das Garn auf gegenüberliegenden Seiten des Dorns an der gleichen Längsposition (und zur gleichen Zeit) schneiden, weil die Schneidvorrichtungen einander an gegenüberliegenden Seiten nicht stören. Die Schnitte können ebenfalls durch mit Zwischenraum in Längsrichtung längs des Dorns angeordnete Schneidvorrichtungen ausgeführt werden. Dies ist möglich, weil die Klemmen den Strang und das daran befestigte Garn sicher in den Nuten an den Ecken des Dorns halten, wenn die Schneidvorrichtungen während des Schneidens eine geringfügige Spannung auf das Garn ausüben. Die Klemmen wirken der Neigung entgegen, daß diese Spannung den Strang aus der Nut zieht. 16 zeigt zwei Schneidvorrichtungen mit Klingen 338 und 340, die sich auf der gleichen Längsposition auf gegenüberliegenden Seiten des Dorns 152 befinden können. In diesen Fällen halten, wenn die Schnitte gemacht werden, rotierende Klemmen 343 und 344 das durch die Klinge 338 geschnittene Garn, und Klemmen 346 und 348 halten das Garn für die Klinge 340. Die Klemmen werden ausgerichtet mit der Klinge gezeigt, aber sie würden ebenfalls funktionieren, falls sie auf einer Welle gesondert von der Klinge angeordnet und angrenzend an die stromaufwärtige Seite der Klinge, näher der Überschneidung der Klinge und des Untermessers, angebracht würden, wo das Garn geschnitten wird.
Es ist wünschenswert, zur gleichen Zeit mehrere Nadelflorschnüre auf den Zylinder 82 zu wickeln, um die Erzeugung des Teppichs zu beschleunigen. In diesem Fall gibt es eine Vielzahl von Nadelflorschnurführungen zum genauen Führen der Vielzahl von Nadelflorschnüren auf den Teppichgrund und unter die Ultraschalltrichter zum Binden. 17A zeigt eine vergrößerte Seitenansicht eines ersten Nadelflorschnur-Bindetrichters 350 und eines zweiten Trichters 352 zum Binden von mehreren, mit engem Zwischenraum angeordneten, Nadelflorschnüren und eine Nadelflorschnur-Bindeführung 354 zum Führen von mehreren, mit engem Zwischenraum angeordneten, Nadelflorschnüren in eine Ausrichtung mit dem ersten Trichter 350. Jeder Trichter wird in einem Bindemodul angebracht, ähnlich dem in 10 gezeigten zum Binden des Garns an den Tragstrang auf dem Dorn. Jeder Trichter wird in einer radialen Richtung gedrückt, wie beispielsweise durch den Pfeil 356 für den Trichter 350 gezeigt, um die Nadelflorschnur gegen das Stützsubstrat 90 und gegen die Trommel 82 zu pressen. Der erste Trichter wird verwendet, um die Nadelflorschnur leicht an den Teppichgrund zu heften, während die durch die Führung 354 bestimmte Ausrichtung beibehalten wird, und der Trichter 352 kann auf die noch erhitzte Nadelflorschnur mehr Energie anwenden, um sie sicher am Teppichgrund zu befestigen. Durch die additive Wirkung von zwei Trichtern kann schnell eine große Energiemenge zum Binden der Nadelflorschnur eingesetzt werden. Die Entfernung 273 zwischen den Trichtern 350 und 352 sollte kurz gehalten werden, um diese Wirkung zu nutzen, aber diese Entfernung gewährleistet auch eine gewisse Zeit, damit die Hitze vom ersten Trichter den Tragstrang durchdringt. Bei niedrigen Geschwindigkeiten, wenn eine Energiemenge nicht schnell zugegeben werden muß, mag nur der erste Trichter benötigt werden. Diese Zwei-Trichter-Technik kann ebenfalls nützlich sein beim Binden des Schauseitengarns an den Strang auf dem Nadelflorschnur-Formdorn. Der Trichter 350 wird zum Beispiel detaillierter in 18A bis E gezeigt. Der Trichter in 18A hat vier Gabelungen 360, 362, 364 und 366, jede gestaltet, um zwischen die Flornoppen auf einer einzelnen Nadelflorschnur zu passen und den Tragstrang an der Basis der Flornoppen zu berühren. Der Abstand 368 zwischen den Gabelungen ist der gleiche wie der gewünschte Nadelflorschnurabstand am fertigen Teppich. Für unterschiedliche Nadelflorschnurabstände würden unterschiedliche Trichter mit Gabelungsabständen verwendet werden. Die Höhe 370 der Gabelungen entspricht der maximalen Länge der Flornoppen an den Nadelflorschnüren für die gewünschte maximale Nadelflorhöhe beim fertigen Teppich. Der Trichter hat in 18B eine Länge 372, die von der Ultraschallamplitude, -frequenz und -leistung des Treibers abhängt. 18C zeigt ein typisches Detail des vorderen Endes 374 und des hinteren Endes 376 der Gabelung 366, die einen leichten Radius 378 zeigen, um dazu beizutragen, die Nadelflorschnur glatt unter den Trichter zu führen. 18D zeigt eine andere mögliche Form der Gabelung, bei welcher der Radius 378' über die Länge der Gabelung verläuft, so daß der Druck schrittweise ausgeübt wird, wenn die Nadelflorschnur unter den Trichter gleitet. Andere Formen können ebenfalls vorteilhaft sein, und der erste Trichter 350 kann eine andere Form haben als der zweite Trichter 352. 18E zeigt ein typisches Detail des Profils der Spitze 380 des Gabelung 366, die eine konkave Fläche 382 hat, die den Tragstrang längs der Länge 372 der Gabelung führt, um ihn daran zu hindern, während des Bindens seitlich unter der Gabelung herauszurutschen. Diese konkave Fläche verläuft über den gesamten Radius 378 und 378', um das Führen des Strangs der Nadelflorschnur unter den Trichter zu unterstützen, bevor der Druck und die Vibration des Trichters auf die Nadelflorschnur wirken.
Unter Bezugnahme auf 17B hat die Führung 354 eine Vielzahl von Schlitzen, wie beispielsweise den Schlitz 384, der eine geringe Breite 386 hat, welche die Flornoppen auf der Nadelflorschnur nach innen zueinander hin und über den Tragstrang drängt. Die Schlitze für die Vielzahl von Nadelflorschnüren laufen zu einem Abstand zusammen, der dem gewünschten Abstand der Nadelflorschnüre beim fertigen Teppichaufbau entspricht. Die Schlitze führen die Nadelflorschnüre im richtigen Abstand zum Trichter, der Gabelungen im gleichen Abstand hat und mit dichtem Zwischenraum zum Ende 388 der Führung 354 angeordnet wird. Die Nadelflorschnüre nähern sich dem Trichter in einem Winkel von etwa 15 Grad zur Oberfläche der Trommel, so daß die konkave Fläche im Trichter das Führen der Nadelflorschnur unterstützt. An den Gabelungen trennen sich die Flornoppen für die zu denselben geführte Nadelflorschnur, so daß eine Flornoppenreihe längs der einen Seite einer Gabelung passiert und die andere Reihe längs der anderen Seite der Gabelung passiert und die Spitze 380 der Gabelung über dem Tragstrang liegt und gegen denselben drückt. Auf der einen Seite 390 des Trichters 350 müssen die zuvor gebundenen Nadelflorschnüre durch einen Abstreicher 392 beiseitegeschoben werden, damit einzelne Flornoppen nicht unter der geführten Nadelflorschnur eingeklemmt und unter dem Trichter gebunden werden. Auf der gegenüberliegenden Seite 394 des Trichters 350 sind üblicherweise keine zuvor gebundenen Nadelflorschnüre vorhanden, also wird an der Führung 354 ein Stützfinger 396 befestigt, um die äußere Flornoppe auf dieser Seite des Trichters zu stützen. Der Finger 396 verläuft angrenzend an den Trichter 352 und darüber hinaus, um die Flornoppen hochzuhalten, bis die Bindung abkühlt. Es hat sich gezeigt, daß die äußeren Flornoppen dazu neigen, sich während des Erhitzens und, wenn die gebundene Nadelflorschnur abkühlt, leicht umzulegen, falls die äußere Flornoppe nicht durch den Finger 396 gestützt wird, so daß diese Reihe von Flornoppen im fertigen Teppichaufbau einen sichtbaren, von angrenzenden Reihen unterschiedenen, „Streifen" erzeugt, selbst nach dem Scheren der Flornoppen, so daß der Teppich einen Reihigkeit genannten Mangel hat.
Nachdem das Binden auf der Trommel 82 angehalten wird, dreht sich die Trommel eine kleine Entfernung weiter, und unter der Führung 354 wird eine Platte 398 angebracht, die in der Richtung des Pfeils 400 gedrückt werden kann. Die Platte 398 wird unter die geführten, aber ungebundenen Nadelflorschnüre und die Trichter 350 und 352 gedrückt, so daß die Führung, die Nadelflorschnüre und die Trichter zum Schneiden der Nadelflorschnüre, Abnehmen des fertigen Teppichs und Fädeln eines frischen Stücks Teppichgrund auf die Trommel angehoben werden können. Die Führung, die Nadelflorschnüre und der Trichter können abgesenkt und die Platte herausgezogen werden, so daß sich die Nadelflorschnüre an ihrem Platz am frischen Teppichgrund und unter dem Trichter befinden, bereit zum Binden und Neubeginn des Teppichherstellungsvorgangs.
Beim Nadelflorschnurverfahren bietet sich die Verwendung von vorgefärbtem Garn (düsengefärbtem Garn) besonders an, weil das Garngatter bedeutend kleiner sein kann als bei herkömmlichen Teppich-Tuftingverfahren. Ein kleines Spulengatter ist ein Vorteil, wenn das Spulengatter für jeden Farbwechsel für den Teppich ausgewechselt werden muß. Wenn bei einem Nadelflorschnurteppich vorgefärbtes Garn verwendet wird, muß die Teppichstruktur einen gesonderten Bauschvorgang durchlaufen, da andere Schritte, die bei herkömmlichen Teppichsystemen ein Bauschen gewährleisten, wie beispielsweise der Teppichfärbevorgang und der Latextrockenvorgang, nicht notwendig sind.
Die Einzeldorn-Nadelflorschnur-Formvorrichtung 150 in 10 oder das Modul 55 in 5 erfordern einige besondere Steuerungsbetrachtungen, die am besten unter Bezugnahme auf 10 erörtert werden können. Um den Ultraschall-Bindevorgang zu starten und anzuhalten und ein annehmbares Erzeugnis zu erzeugen, müssen die Ultraschalltrichteramplitude und der Trichterdruck stufenweise hinaufund hinuntergefahren werden, wenn die Geschwindigkeit der Nadelflorschnüre stufenweise hinauf- und hinuntergeht. Während des stationären Laufs müssen die Spannung an dem Garn, dem Tragstrang und der Nadelflorschnur überwacht und gesteuert werden, und die Ultraschallenergie überwacht und gesteuert werden, um gleichbleibend zu sein. Zum Beispiel wird das verteilte Ultraschall-Steuergerät 409 (in 10 gezeigt mit dem Nadelflorschnur-Formmodul 150) verbunden mit den Ultraschalltreibern 232 und 232', die mit den Trichtern 228 und 228' verbunden werden. Ein Maschinen-Steuergerät 405 wird mit dem verteilten Steuergerät 409 und mit anderen, unten zu erörternden, Elementen verbunden, die mit Schlangenliniensegmenten gezeigt werden.
Zusätzlich zu den bereits unter Bezugnahme auf 10 erörterten Elementen schließt das Nadelflorschnur-Formmodul ebenfalls vier Motoren in der Schneideanordnung 168, Spannung-Druck-Regler 452 und 454, Zylinder 238 und 238' und Ultraschalltreiber 232 und 232 für die Bindemodule 160 bzw. 162, Ventile 456, 458 und 460 für die Zylinder 176, 184 bzw. 196 und ein Tensiometer 462 zum Überwachen der Spannung an einem der fertiggestellten Nadelflorschnüre und ein Tensiometer 464 zum Überwachen der Spannung am entsprechenden Strang, z. B. dem Strang 45a, ein.
Ein Motor 402 ist dafür verantwortlich, den Strang längs der Dornstege durch den Dorn 152 zu ziehen und die Nadelflorschnur zu ziehen, nachdem das Garn an den Strang gebunden und geschnitten ist. Beim Starten des Nadelflorschnur-Formmoduls wird die Drehzahl des Servomotors 402 durch einen angeschlossenen Koordinatenwandler überwacht, und die durch die Zylinder 238 und 238' auf die Ultraschallmodule angewendete Kraft wird stufenweise hinaufgefahren, und die durch die Ultraschalltreiber 232 und 232' angewendete Trichteramplitude wird stufenweise hinaufgefahren. Sowohl die Kraft als auch die Amplitude werden in einem linearen Verhältnis zur Anstiegsgeschwindigkeit der Drehzahl des Motors 402 hinaufgefahren. Es kann eine geringfügige Verzögerung geben, um Ansprechverzögerungen bei dem Trichter und dem Motor Rechnung zu tragen, in der Absicht, daß der Trichter immer alles Garn an der Strang bindet, ohne übermäßiges Binden oder Abtrennen von Garnfasern. Die Kraft wird durch ein Maschinen-Steuergerät 405 gesteuert, das die einzelnen Signale an jeden Spannung-Druck-Regler, wie beispielsweise 452 und 454, an jedem Bindemodul steuert. Die Amplitude wird durch das Maschinen-Steuergerät 405 gesteuert, welches das Signal an jeden Ultraschalltreiber, wie beispielsweise 232 und 232', an jedem Bindemodul steuert. Wenn der Motor 402 bei einer stationären Drehzahl ist, wechselt das Maschinen-Steuergerät von der Amplitudensteuerung auf Leistungs- oder Energiesteuerung, um stabile Bindebedingungen aufrechtzuerhalten. Die Kraft wird gleichbleibend gehalten, und die Amplitude wird variiert, um eine gleichbleibende Leistung zu jedem Ultraschalltreiber und Trichter aufrechtzuerhalten. Es ist entdeckt worden, daß sich die Wirksamkeit des Ultraschalltreibers verändert, wenn sich die Einheit während des Dauerbetriebs aufheizt. Ein Verändern der Amplitude, um eine gleichbleibende Leistung aufrechtzuerhalten, korrigiert diese wechselnde Wirksamkeit, so daß stabile Bindungen erzeugt werden. Es ist beobachtet worden, daß sich der Trichter selbst ebenfalls aufheizt. Kühlluft kann durch Leitungen 455 und 457 geleitet werden, um den durch die Bindeoberfläche des Trichters erfahrenen Temperatwanstieg zu begrenzen, Kühlluft kann ebenfalls auf die Treiber geleitet werden.
Beim Anhalten der Nadelflorschnur wechselt das Maschinen-Steuergerät von gleichbleibender Leistungssteuerung, und das zum Starten umgekehrte Verfahren wird ausgeführt, um die Amplitude und die Kraft stufenweise hinunterzufahren, wenn die Drehzahl des Motors 402 stufenweise absinkt. Die Basis für die Amplitude ist jene unmittelbar, bevor das Anhalten ausgeführt wird, abgetastete Amplitude. Typische Zeiten zum Hinauffahren der Nadelflorschnurgeschwindigkeit von null auf fünfzehn (0–15) Yard pro Minute (YPM) betragen etwa drei bis fünf (3–5) Sekunden. Es hat sich in einigen Fällen gezeigt, daß beim Starten und Anhalten nur die Kraft stufenweise verändert und die Amplitude gleichbleibend gehalten werden muß, aber das bevorzugte Verfahren ist, sowohl die Kraft als auch die Amplitude stufenweise zu verändern.
Während des Betriebs des unmittelbar an den Zylinder 82 gekoppelten Nadelflorschnur-Formmoduls 55 oder 150 zieht der Antrieb des Zylinders ebenfalls die Nadelflorschnur, so daß die Spannung der Nadelflorschnur durch ein einzelnes Tensiometer, wie beispielsweise das Tensiometer 462 für das Modul 150, überwacht werden muß, selbst wenn für mehr Nadelflorschnüre ein zusätzliches Modul verwendet werden mag. Die Drehzahl des Motors 402 wird dann durch das Maschinen-Steuergerät 405 eingestellt, um die Nadelflorschnurspannung gleichbleibend zu halten. Dies verhindert Überspannung und Durchhängen, die den Vorgang stören und die Nadelflorschnur zerreißen können. Gleichermaßen muß die Strangspannung ebenfalls durch ein einzelnes Tensiometer 464 für jedes Nadelflorschnur-Formmodul 150 überwacht werden, und die Drehzahl des Motors 404 wird durch das Maschinen-Steuergerät 405 eingestellt, um die Strangspannung gleichbleibend zu halten. Die Tensiometer 462 und 464 werden eingestellt, um die gleiche Stranglinie zu messen, bevor und nachdem das Garn gebunden wird, um eine Nadelflorschnur herzustellen.
Der Garnzuführwalzenmotor 406 und der Wicklermotor 220 werden durch das Maschinen-Steuergerät 405 so gesteuert, daß die Spannung im zugeführten und auf den Dorn 152 gewickelten Garn 43 gleichbleibend gehalten wird. Das Steuergerät stellt durch Bedienerbefehle von der Schalttafel 407 die Wickelgeschwindigkeit ein, um die gewünschte Zahl an Wicklungen pro Zentimeter (Zoll) längs des Strangs zu erreichen. Die Drehzahl des Motors 406 wird proportional zur Drehzahl des Wicklermotors 220 eingestellt, um auf der Grundlage von Versuch und Irrtum die gewünschte Spannung zu erreichen. Ein Tensiometer könnte, falls gewünscht, an der Garnlinie zwischen der Zuführwalze 174 und dem Spindeleingangsende 214 verwendet werden, um das Einstellen der Spannung und das Steuern derselben zu unterstützen, es hat sich aber gezeigt, daß ein festes Geschwindigkeitsverhältnis gut funktioniert.
Obwohl die Erfindung in Bezug auf die Herstellung eines Veloursteppichs beschrieben worden ist, kann das Nadelflorschnur-Formmodul 150 oder 55 mit geeigneten Dornmodulen ausgestattet werden, um Schlingenfaden-Nadelflorschnüre herzustellen. Es solches Dornmodul würde auf der Vorrichtung und dem Verfahren für Schlingenfaden-Nadelflorschnur beruhen, beschrieben im US-Patent 5 470 629, das hierin als Referenz einbezogen wird. In diesem Fall können mehr Dorne erforderlich sein, das ein Dorn nur eine Schlingenfaden-Nadelflorschnur herstellt, obwohl jede Schlingenfaden-Nadelflorschnur zwei Reihen von Schlingen hat, so daß im Teppich weniger Nadelflorschnüre erforderlich wären, um die gleiche Abdeckung wie eine aufgeschnittene Nadelflorschnur zu erhalten. Die Schlingenfaden-Nadelflorschnur würde wie gewünscht zum Teppichformzylinder 82 vorgeschoben, um einen Schlingenfaden-Nadelflorschnurteppich zu formen. Es würden Führungs- und Bindetechniken ähnlich den für die Velours-Nadelflorschnur beschriebenen verwendet.
Mit dem Teppichaufbau der Erfindung sind ebenfalls andere Variationen unter Verwendung von an einem Strang befestigten Flornoppen, um Nadelflorschnüre zu formen, die an einem Teppichgrund befestigt werden, möglich. Durch Bereitstellen mehrerer Garne in der Garnzufuhr 43, wie beispielsweise 43a und 43b, und Wickeln derselben auf den Dorn 152, wie in 5 gezeigt, ist es möglich, eine Variation beim Garn auf eine gesteuerte Weise über die gesamte Schauseite des Teppichs zu verteilen. Obwohl Variationen in der Querrichtung (XD – cross direction) sowohl bei den herkömmlichen als auch bei den Nadelflorschnurteppichen dadurch möglich sind, daß von einem Strang zum nächsten oder von einer Nadelflorschnur zum nächsten in der XD Variationen bei den Garnen vorgenommen werden, sind Variationen in der MD im Fall eines herkömmlichen Nadelflorteppichs, der nur einen einzelnen Endlosstrang wiederholt in einer geraden oder Zickzacklinie in der Maschinenrichtung (MD – machine direction) des Teppichs einbringt, nicht möglich. Es kann jedoch erwünscht sein, einen bestimmten Effekt dünn in die gesamte Schauseite des Teppichs einzubringen. Ein solcher Effekt kann ein farbiges Garn, ein antistatisches Garn, ein antimikrobielles Garn oder eines mit anderen chemischen Merkmalen, ein preisgünstiges Garn, ein Garn, das sich in Textur, Zwirngrad, Ausrüstung, Titer in dtex (Denier) usw. unterscheidet, sein. Zum Beispiel kann das Garn für eine Nadelflorschnur drei Fäden umfassen, wobei nur einer der gewünschte Effektfaden ist, und die nächsten an den Teppichgrund angebauten benachbarten zwei Nadelflorschnüre mögen überhaupt kein Effektgarn haben. Der Effekt wird dann dünn sowohl in der MD als auch in der XD des Teppichs verteilt.
Die Verwendung eines Endlosstrangs im Teppichaufbau bietet die Möglichkeit für zusätzliche Variationen beim Teppich der Erfindung, die bei herkömmlichen Nadelflorteppichen nicht möglich wären ohne zusätzliche kostenaufwendige Schritte, nachdem der Teppich geformt worden ist. Zum Beispiel können antistatische Fasern dadurch in einen oder alle der Nadelflorschnur-Stützstränge eingebaut werden, daß sie während des Strangformens in den Kern des Strangs gelegt werden. Dies würde mit antistatischen Fasern in einigen oder allen der Tuftinggarne kombiniert werden, um eine verbesserte antistatische Leistung bei Autoteppichen für Spezialfahrzeuge und dergleichen bereitzustellen, wo ein niedriger statischer Spannungsaufbau wichtig ist. Die antistatischen Fasern in allen Strängen können zum Fahrzeugrahmen geerdet werden.
Es kann ebenfalls möglich sein, durch Einbau eines dehnbaren Elements, wie beispielweise eines Lichtleiters, in den Strang in einigen oder allen Nadelflorschnüren Signale von dem einen Rand des Teppichs zum anderen durch die Stränge zu übertragen. Andere Variationen bei Effekten und Funktionalitäten, die mit dem Nadelflorschnur-Teppichaufbau inhärent möglich sind, werden Fachleuten auf dem Gebiet unter Verwendung der Lehren hierin offensichtlich sein.
19 zeigt ein alternatives Verfahren zum Herstellen einer bei einem Auto-Nadelflorschnurteppich verwendbaren Nadelflorschnur. Auf diesem Dorn werden die Stränge zusätzlich in Führungsnuten längs der flachen Flächen des Dorns geführt und durch dort angeordnete Trichter an das gewickelte Florgarn gebunden. 19 zeigt einen Dorn zum Herstellen von 12 Nadelflorschnüren, wie beispielsweise jene schematisch bei 466, 468 und 470 gezeigten. Der Dorn 472 hat auf Stegen an den Ecken, wie beispielsweise den Ecken 474 und 476, angeordnete Führungsnuten, um vier Tragstränge zu führen, und Führungsnuten an den Seitenflächen zwischen den Stegen, wie beispielsweise den Flächen 478 und 480, um für eine Gesamtzahl von acht weiteren Strängen zwei zusätzliche Tragstränge an jeder Fläche zu tragen. An der Fläche 478 werden zwei Stränge, 482 und 484, gezeigt, jeder in einer Führungsnut (nicht gezeigt). Garn 486 wird durch einen Wickler 488 über alle Stränge gewickelt, um Garnschlingen um den Dorn und die Tragstränge zu bilden. Ecktrichter zum Ultraschallbinden 490 und 492 binden das Garn 486, wie zuvor unter Bezugnahme auf 13 und 14A bis 14C beschrieben, an die Eckstränge. Als Alternative dazu könnten zum individuellen Steuern der Bindeparameter für jede Nadelflorschnur vier gesonderte Trichter, einer an jeder Ecke, verwendet werden. Das Binden der Ecken ist wichtig, um die gewickelten Garnschlingen vor dem Binden an den Seitenflächen zu transportieren. Ultraschalltrichter 494, 496, 498 und 500 binden unter Verwendung des Dorns als Ultraschallamboß das gewickelte Garn an Stränge an den Seitenflächen. Für den Nutenabschnitt unmittelbar unter den Trichtern können austauschbare Einsätze (nicht gezeigt) verwendet werden, so daß verschlissene Nutenbereiche einfach ausgetauscht werden könnten, ohne den gesamten Dorn auszutauschen. Abstandsstücke (nicht gezeigt) würden bereitgestellt, um sich dem Garnschrumpfen während des Bindens anzupassen, wie zuvor unter Bezugnahme auf 12 und 13 beschrieben.
Nachdem alle Stränge an das Garn 486 gebunden sind, wird das Garn 486 durch zwischen den Strängen durch 12 an der gleichen Position längs der Länge des Dorns 472 angeordnete Schneidklingen, wie beispielsweise die Klingen 502, 504 und 506, auf einer durch einen Motor 210 angetriebenen Welle 508 geschnitten. Jede Klinge überschneidet sich, mit einem Freiraum von etwa 0,25 mm (10 Millizoll) auf jeder Seite, mit einem Schlitz im Dorn (nicht gezeigt). Die Klingen können, wie zuvor erörtert, aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt werden, die eine Keramik einschließt, wie beispielsweise ein von der Ceramco, Inc., Center Conway, New Hampshire, erhältliches yttriumoxidstabilisiertes Zirkonoxid. Diese in den Schlitz eintretende Klinge kann von 0,8 bis 1,6 mm (0,03 bis 0,06 Zoll) dick sein, mit einem scharfen Ende am Umfang, das einen eingeschlossenen Winkel von 20 bis 45 Grad hat. Wenn die Klingen alle an der gleichen Position längs des Dorns schneiden, müssen die Stränge nicht in den Nuten an den Ecken und den Seitenflächen gehalten werden. Die Nuten für den Strang und das daran befestigte Garn 486 halten alle Stränge während des Schneidens gegen eine seitliche Bewegung. Nach dem Schneiden ist es nicht entscheidend, daß die Stränge in ihren Nuten bleiben. Die Position der Klingen im Verhältnis zu den Strängen bestimmt die Florhöhe der Nadelflorschnur. Die Nadelflorschnüre, wie beispielsweise die Nadelflorschnüre 466, 468 und 470, die beim Schneiden getrennt werden, werden einzeln zum Aufwickeln auf Haspeln oder Spulen (nicht gezeigt) vom Dorn weggeführt.
Der Dorn 472 kann mit einer Vielzahl von Nuten versehen werden, um Nadelflorschnüre mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Florhöhen herzustellen. 20A, 20B und 20C zeigen Seitenansichten von zwei Ecken und einer Seite des Dorns 472 zum Herstellen einer Vielzahl von Florhöhen. 20A zeigt drei Nadelflorschnüre 512, 514 und 516, die für einen Dorn von 38,1 nun (1,5 Zoll) auf einer Seite eine Florhöhe von 9,7 mm (0,38 Zoll) bereitstellen. Stränge 511, 513 und 515 werden durch Nuten 517, 519 bzw. 521 geführt. Der Dorn hat ausgesparte Kanäle, wie beispielsweise die Kanäle 523 und 525, die zwischen den Führungsnuten auf dem Dorn in der Nähe der Seitenflächenbindevorrichtungen, wie beispielsweise des Ultraschalltrichters 494, verlaufen. Diese Kanäle verhindern ein Binden einer Schlinge des Florgarns an eine angrenzende Schlinge des Florgarns zwischen den Tragsträngen längs der Seiten des Dorns. In Schlitzen 526, 528, 530 bzw. 532 würden Schneidklingen 518, 520, 522 und 524 bereitgestellt werden, um die Nadelflorschnüre vom Dorn abzuschneiden. 20B zeigt den gleichen Dorn mit vier Nadelflorschnüren 534, 536, 538 und 540, die eine Florhöhe von 6,4 mm (0,25 Zoll) haben. 20C zeigt den gleichen Dorn mit fünf Nadelflorschnüren 542, 544, 546, 548 und 550, die eine Florhöhe von 4,8 mm (0,19 Zoll) haben. Auf diese Weise kann ein Dorn mit allen notwendigen Nuten und Schneidvorrichtungsschlitzen versehen werden, um Erzeugnisse mit einer Vielzahl von Florhöhen herzustellen. Die Zahl der Stränge und Schneidklingen würde bereitgestellt werden, wie es für eine bestimmte Florhöhe erforderlich ist.
Unter Bezugnahme auf 6 kann das Nadelflorschnurmodul 55 wesentlich kontinuierlich laufen, während das Teppichformmodul 73 wesentlich als ein diskontinuierlicher Prozeß läuft, bei dem ein Teppich auf ein Mal hergestellt wird, wonach es angehalten, der Teppich abgenommen und das System für den nächsten herzustellenden Teppich eingerichtet werden muß. Der Fertigungseffizienz wegen kann es wünschenswert sein, die kontinuierliche von der diskontinuierlichen Funktion zu trennen. Dies kann bei Position 72 durch Aufwickeln der Nadelflorschnüre auf Garnkörper erfolgen, die selbsttätig gewechselt werden können, während das Nadelflorschnurmodul weiter Nadelflorschnur herstellt. Die aufgewickelten Nadelflorschnur-Garnkörper können dem Teppichherstellungsmodul 73 zugeführt werden und leicht gestartet und angehalten werden, wenn die Teppiche hergestellt und fertig sind.
BEISPIELE
BEISPIEL 1: FORMBARE AUTOKONSTRUKTION AUF DER GRUNDLAGE EINES THERMOPLASTISCHEM TEPPICHGRUNDS UND STRANGS
Eine Teppichstruktur wurde auf die folgende Weise gefertigt: Zuerst wurde eine Nadelflorschnur auf einem dreieckigen Dorn ähnlich dem in 5 und 6 gezeigten hergestellt: Die Nadelflorschnur wurde mit 1,8 Meter (2 Yard) pro Minute durch Wickeln zweier Stränge mit einem Gesamttiter von 1546 dtex (1405 Denier) eines erzeugergefärbten, gebauschten Endlos-Mulitifil-Nylon-6,6-Garns, kommerziell erzeugt durch E. I. du Pont des Nemours and Company, um den dreieckigen Dorn hergestellt. Für den Nadelflorschnur-Strang wurde ein Monofilament-Hülle-/Kern-Strang verwendet. Die zum Binden des Florgarns an den Strang verwendete Ultraschall-Leistung betrug 30 Watt, und die Ultraschallwerkzeugbelastung an einem 19,1 mm (3/4 Zoll) langen Werkzeug betrug annähernd 10 500 kg/m² (15 Pfund/Quadratzoll). Es gab 10,2 (26) Einzelwicklungen des Garns mit 1546 dtex (1405 Denier) pro Zentimeter (Zoll) des zum Erzeugen der Nadelflorschnur verwendeten Strangs. Ein Tellermesser schnitt das Garn unmittelbar nach dem Binden ab, um es vom Dorn zu lösen und einen aufgeschnittenen Flor zu erzeugen, und der Flor wurde über eine Schervorrichtung weiter auf eine Florhöhe von 7,9 nun (5/16 Zoll), gemessen von der Basis des Strangs, beschnitten. Dies führte zu einer Nadelflorschnur mit einem Gewicht von 2,8 Gramm pro Längenmeter (2,6 Gramm pro Längenyard).
Der verwendete Strang war ein Hülle-/Kern-Monofilament mit einem kreisförmigen Querschnitt, im Gesamtdurchmesser von 0,71 nun (28 Millizoll). Der Kern war zusammengesetzt aus einem Polypropylen-Copolymer in einer 80 : 20-Mischung von Polypropylen (Fina 3868 – ein Polypropylen-Homopolymer) und gepfropftem Polypropylen (anhydridmodifiziertes Polypropylen POXT 1015, das Nylon eine gesteigerte Haftung verleiht), und die Hülle war zusammengesetzt aus einem Copolymer von Nylon 6 und Nylon 6,6 in einem von E. I. du Pont de Nemours and Company als Harz Capron^® 1590 erhältlichen Verhältnis. Das Gewichtsverhältnis von Polypropylen-Copolymer zu Nylon-Copolymer war 50 : 50. Die Außenfläche des Strangs war ununterbrochen, das heißt, es war eine einzige, zylinderartige, durchgehende Polymeroberfläche, die frei von den für eine aus einer Vielzahl von kleinen Fasern oder einer Vielzahl von gezwirnten Fasern bestehende Oberfläche typischen Windungen und Rissen war. Eine solche ununterbrochene Oberfläche ist für das Verbinden mit Multifil-Florgarn und das anschließende Dehnen und Strecken des Strangs, ohne daß die Bindung mit dem Florgarn zerreißt, geeignet. Die Nadelflorschnur wurde zur weiteren Verarbeitung lose in einer Trommel zusammengerollt.
Danach wurde durch Zuführen eines einzelnen Nadelflorschnurendes durch eine Führung und Ultraschallbinden desselben unter Verwendung eines einzelnen Ultraschalltrichters mit einer einzelnen Klinge an einen auf einem Trommeldorn angebrachten Teppichgrund, wie in 6, 7, 8 und 9 gezeigt, ein Teppichaufbau geformt. Der zweite in 8 gezeigte Trichter wurde nicht verwendet, da eine langsame Geschwindigkeit eingesetzt wurde.
Der Teppichgrund 90 bestand aus drei gesonderten Schichten. Eine Schicht, am Zylinder angebracht, bestand aus einem nicht-gebundenen Faserspinnvlies Sontara^® von 0,034 kg/m² (1 Unze pro Quadratyard), hergestellt aus spinnverbundenen Multifilaments aus Nylon-6,6-Stapelfasern, die hydrodynamisch verwirbelt wurden. Sontara^® -Faservlies ist erhältlich von E. I. du Pont de Nemours and Company. Die mittlere Schicht war eine extrudierte Folie des kalziumkarbonatgefüllten thermoplastischen Materials Keldax^® 6868 (ebenfalls erhältlich von E. I. du Pont de Nemours and Company) mit einer Dicke von 0,64 mm (25 Millizoll), wie jene typischerweise in der Autoteppichindustrie zum Schallschlucken in Autoböden verwendete. Die oberste Schicht war eine 0,025 nun (1 Millizoll) dicke Folie aus DuPont Bynel^®, geformt aus dem maleinsäureanhydrid-modifizierten Polyethylenharz DuPont CXA 41E557. Die Nadelflorschnur wurde durch Führungsvorrichtungen und danach auf den Zylinder zugeführt, wo sie kontinuierlich mit 2,0 Nadelflorschnüren pro Zentimeter (5 Nadelflorschnüren pro Zoll) Teppichgrundbreite durch Ultraschall an das dreischichtige Teppichgrundmaterial gebunden wurde, unter Verwendung einer Energieeinstellung von 58 Watt für das Ultraschallwerkzeug und bei einer Geschwindigkeit von etwa 1,8 Meter/min (2 Yard/min).
Abschnitte dieser Teppichstruktur wurden danach dadurch weiter behandelt, daß sie für eine Minute unter einem Druck von 35 150 kg/m² (50 Pfund/Quadratzoll) in eine Presse gebracht wurden, in der die Platte, welche die Florseite der Probe berührte, bei Raumtemperatur gehalten wurde, während die Platte, welche die Teppichgrundseite berührte, bei einhundertfünfzig (150) Grad Celsius gehalten wurde. Die Anwendung von Hitze und leichtem Druck bewirkte, daß der Faservlies-Teppichgrund, der vor der Druckbehandlung deutlich auf der hinteren Fläche zu sehen war, durch die Innenschicht aus Keldax^®-Material imprägniert und leicht an dieselbe laminiert wurde. Außerdem wurde die Basis der Nadelflorschnüre in die Oberfläche der 0,64 mm (25 Millizoll) dicken Schicht aus Keldax^®-Material gedrückt, was eine leichte Riffelungswirkung auf der Teppichgrundoberfläche entgegengesetzt zur Nadelflorschnur verwsachte und die Kontaktfläche zwischen der Nadelflorschnurbasis und dem Teppichgrundmaterial wirksam steigerte. Das Drücken der Nadelflorschnüre in den Teppichgrund ist ein wichtiger Schritt, um die Haftung der Nadelflorschnur am Teppichgrund zu steigern. Es wurde beobachtet, daß die Nadelflorschnüre nach dieser Behandlung sehr gut an den Teppichgrund geklebt waren, so daß es sehr schwierig war, einzelne Nadelflorschnüre vom Teppichgrund abzuschälen.
Ein anderes Mittel zum Befestigen der Gewebedeckschicht an der Stützschicht aus Keldax^®-Material wäre, dieselben vor dem Binden der Nadelflorschnüre an das Stützsubstrat in einer Laminierpresse oder zwischen Walzen vorzulaminieren. Ein anderes Mittel zum Einbetten der Nadelflorschnüre in das Stützsubstrat kann durch örtlichen Erweichen des Stützsubstrats und Ausüben einer zum Verformen des Teppichgrunds ausreichenden Spannung auf die Nadelflorschnur, wenn sie auf das Stützsubstrat auf dem Zylinder gewickelt wird.
Es wurde eine Erkundungsprüfung abgenommen, um die Fähigkeit zu bestimmen, diese Teppichstruktur zu erhitzen und zu verformen. Sie wurde auf die folgende Weise durchgeführt: Eine kreisförmige Probe, 26,7 cm (10,5 Zoll) im Durchmesser, des obigen Teppichaufbaus wurde geschnitten und zwischen zwei Teilen eines ringförmigen, spanend aus Aluminium hergestellten, Stützrahmens angebracht, wobei ein äußerer Ring von 12,7 mm (0,5 Zoll) des Teppichrandes unter Verwendung von mehreren Schrauben, welche die zwei Teile des ringförmigen Stützrahmens verbinden, eng befestigt wurde. Der Teppich, sicher im Stützrahmen gehalten, wurde danach, mit der Teppichgrundseite nach oben, in einen kleinen Ofen von annähernd 2 Kubikfuß Volumen, eingestellt auf eine Temperatur von 150°C, gebracht. Ein mit einem kleinen Stück Klebeband Kapton^® an der Mitte der Probe auf der Rückseite angebrachtes Thermoelement wurde verwendet, um die Temperatur zu überwachen. Nach einer Ofenverweilzeit von annähernd fünf Minuten stand die Thermoelementtemperatur bei einhundertfünfzig (150) Grad Celsius. Die Teppichprobe, immer noch im ringförmigen Stützrahmen befestigt, wurde unter Verwendung von isolierten Handschuhen schnell herausgenommen und auf einen ringförmigen Träger gelegt, angebracht in einer Instron-Prüfmaschine, so daß der Teppichgrund nach oben zeigte. Ein Preßkolben, befestigt am Instron-Bewegungsarm, bestehend aus einer polierten Aluminiumhalbkugel von 10,2 cm (4 Zoll) Durchmesser, angebracht an einem Stab mit 25,4 mm (1 Zoll) Durchmesser wurde dazu gebracht, mit einer Geschwindigkeit von 50,8 cm (20 Zoll) pro Minute auf die Teppichprobe aufzutreffen. Als der Preßkolben auf die Probe auftraf, wurde die Teppichprobe verformt, und die Last und die Hubstrecke wurden aufgezeichnet. Die Probe wurde während des Dehnens durch Beobachten. der Florseite des Teppichs visuell überwacht. Die Bewegung wurde angehalten, sobald sich der dunkle Teppichgrund deutlich zwischen den Nadelflorschnur-Florreihen zeigte oder ein Bruchausfall auftrat. Die Verformungsstrecke wurde an diesem Punkt aufgezeichnet, als eine Anzeige der maximalen Fähigkeit, den Teppichaufbau in einer Form zu modellieren, wie es oft für Autobodenmaterialien getan wird.
Die obige Fertigungs- und Prüfungsfolge wurde unter Variation des Materials der Zusammensetzung des in der Nadelflorschnur verwendeten Strangs für andere Nadelflorschnurkonstruktionen wiederholt. Die folgenden Strangmaterialien wurden bei den Teppichproben bewertet, die alle die gleiche oben beschriebene Teppichgrund-Struktur hatten:
BEISPIEL 2
Hülle/Kern aus 50 : 50 Gewichtszusammensetzung, Kern: Polyethylenterephthalat Crystar 1995, Hülle: Nylon-6,6-Copolymer Capron^® 1590. Der annähernde Schmelzpunkt der Stranghülle beträgt einhundertfünfundsechzig (165) Grad Celsius.
BEISPIEL 3
Nylon-6,12-Monofilament, das ein Copolymer von Nylon 6,12/Novolac/Capron^® 1590 (60/20/20 Gew.% jeweils) umfaßt. Novolac ist ein von der Schenectady Chemical Co. erhältlicher Polyphenolpolymer-Zusatzstoff und ist in dieser Mischung nützlich, um die Schmelztemperatur zu senken und die Haftung des Nylon 6,12 im Strang am Nylon-6,6-Florgarn zu verbessern. Der annähernde Schmelzpunkt des Strangs beträgt zweihundertfünfzehn (215) Grad Celsius.
BEISPIEL 4
Nylon-6-Monofilament. Der annähernde Schmelzpunkt des Strangs beträgt zweihundertdreiundzwanzig (223) Grad Celsius.
BEISPIEL 5
Stapelgewickelter Hülle-/Kern-Strang mit Gesamttiter von 3410 dtex (3100 Denier), hergestellt auf einer DREF-Maschine, Kern: Endlos-Glasmultifil-Kern – 1595 dtex (1450 Denier), Hülle: Faser von 2,0 dtex/f (1,8 dpf), 38,1 mm (1,5 Zoll) Stapellänge, die ein Copolymer von Nylon 6,6/MPMD (70/30 Gew.% jeweils) umfaßt. Der annähernde Schmelzpunkt des Strangs beträgt einhundertfünfzig (150) Grad Celsius.
BEISPIEL 6
Getuftete Kontrolle: Florgarn von 0,47 kg/m² (14 Unzen/Quadratyard), das gebauschte Einfach-BCF von 3,2 mm (1/8 Zoll) Feinheit mit 1546 dtex (1405 Denier), 7,9 mm (5/16 Zoll) Florhöhe, umfaßt, gewebter geschlitzter Polypropylen-Primärteppichgrund, Klebstoffvorbeschichtung Harzbindemittel ELVAX und 0,64 mm (25 Millizoll) Keldax^®-6868-Schallschutz zusammenlaminiert. Die Tabelle unten zeigt die aufgezeichneten Ausfallgrenzen und maximale Verformungskraft.
Das Erfolgsmaß für die Formbarkeit von Teppichen bei Autoanwendungen kann für verschiedene Teppichanwendungen unterschiedlich sein. Es ist jedoch zu erwarten, daß ein Teppichmaterial, das wenigstens 7,6 cm (3,0 Zoll) verformt werden kann, für eine Vielzahl von für ein Auto geformten Teppichanwendungen verwendbar sein wird. Mit Blick auf die Proben, die bei einer Verformung von weniger als 7,6 cm (3,0 Zoll) versagten, hatten die Proben 4 und 2 Stränge mit Schmelzpunkten, die ein ziemliches Stück höher sind als die Formtemperatur des Keldax^®-Polymers (150 Grad Celsius), so daß sie der Verformung einen bedeutenden Widerstand entgegensetzten, so daß der Ausfall bei einer niedrigen Kraft und niedrigen Verformung auftrat. Probe 5 hatte einen Strang mit einem Kern aus Endlos-Glasfilaments, die ebenfalls einer Verformung bei einhundertfünfzig (150) Grad Celsius widerstanden, obwohl die Hülle einen Schmelzpunkt bei der gleichen Temperatur hatte. Die Proben 1 und 3 hatten Strangschmelzpunkte nahe genug an einhundertfünfzig (150) Grad Celsius, um sich bei der Prüftemperatur von einhundertfünfzig (150) Grad Celsius leicht zu verformen. Daher ist zu erwarten, daß thermoplastische Stränge mit einem Schmelzpunkt von weniger als zweihundertzwanzig (220) Grad Celsius zum Formen des oben beschriebenen Aufbaus geeignet sein werden, einschließlich von Kombinationen des schallschluckenden Materials Keldax^® 6868, das normalerweise in der Industrie bei annähernd einhunderfünfzig (150) Grad Celsius verarbeitet wird. Auf der Grundlage der obigen Erkundungsprüfung scheint es, daß der Hülle-/Kern-Strang aus Polypropylen/Nylon von Probe 1 und der Nylon-6,12-Monofil-Strang von Probe 3 gute Strangkandidaten für einen formbaren Nadelflorschnurteppich wären.
Diese Prüfung ist nicht relevant für Nadelflorschnurmatten, die nicht gestreckt und geformt werden. In diesem Fall ist zu erwarten, daß die Stränge in den Proben 1, 2, 3, 4 und 5 annehmbare Kandidaten wären.
Die Stränge für die Probe-Nadelflorschnüre wurden ebenfalls auf einer Instron-Maschine bis zum Ausfall gestreckt, um ihre erwartete Streckkraftleistung zu überprüfen.
Der N-6,6-Strang war ein Bezugspunkt, der den im US-Patent 5 547 732 (Edwards et al.) vorgeschlagenen Strang darstellte.
Die Teppichproben mit guter Leistung, die Proben 1 und 3, verwendeten Stränge, die einen niedrigen Modul und bei 15% Längung eine niedrige Last von 8,9 Newton (2,0 Pfund) oder weniger hatten, was das Maximum ist für eine Nadelflorschnur bei der Preßkolbenablenkung von 7,6 cm (3,0 Zoll), die als annehmbare Leistung für einen formbaren Nadelflorschnurteppich betrachtet wird. Es wird angenommen, daß dies als Sichtungsprüfung eine annehmbare Weise ist, um gute Strangkandidaten für formbare Nadelflorschnurteppiche zu identifizieren.
BEISPIEL 7: NADELFLORSCHNUR FÜR EINEN AUTOMATTENAUFBAU, DER BORSTEN ENTHÄLT
Es wurde eine zum Fertigen von Automatten geeignete Nadelflorschnur gefertigt, die eine Mischung von zwei Florfaserarten mit sehr unterschiedlichen dtex- (Denier-) Werten enthält. Eine der Florfasern war ein erzeugergefärbtes, gebauschtes Endlosfilamentgarn für Autoteppiche mit einem Gesamttiter von 1546 dtex (1405 Denier), 19,4 dtex/f (17,6 dpf), während die zweite Florfaser eine Monofil-Nylonfaser von 743 dtex (675 Denier) war.
Eine Nadelflorschnur wurde auf die folgende Weise geformt: zwei Multifil-Zuführstränge aus Garn von 1546 dtex (1405 Denier), 19,4 dtex/f (17,6 dpf) und zwei Zufuhrungen aus Nylon-6,6-Monofil von 743 dtex (675 Denier) wurden von einem Gatter zugeführt und ohne zusätzliches Zwirnen (das Überkopf-Abwickeln führt ein sehr geringes Maß an Zwirnen ein) in einer Öse zusammengebracht und weiter dem Wickelmechanismus für ein Dreieckdorn-Nadelflorschnurmodul von 6 zugeführt. Die gruppierten Florgarne wurden derart auf einen dreieckigen Dorn gewickelt, daß jeweils annähernd 8,7 (22) Einzelwicklungen pro Zentimeter (Zoll) des BCF-Garns mit 1546 dtex (1405 Denier) und 8,7 (22) Einzelwicklungen pro Zentimeter (Zoll) der Monofil-Florfaser vorhanden waren. Die Nadelflorschnur wurde mit 1,8 Meter (2 Yard) pro Minute geformt. Die Florfasern wurden unter Verwendung eines Ultraschallwerkzeugs, wie in Beispiel 1 beschrieben, an den Strang gebunden, eingestellt auf eine Leistung von 44 Watt. Die Florfaser wurde mit einem rotierenden Tellermesser geschnitten, um sie vom Dorn zu lösen und einen aufgeschnittenen Flor zu bilden, und an der Scherstation weiter auf eine Florhöhe von 7,9 mm (5/16 Zoll) beschnitten.
Das Strangmaterial, an das die zwei Florfaserkomponenten gebunden wurden, war ein Strang mit einem Gesamttiter von 3410 dtex (3100 Denier), zusammengesetzt aus einem Endlos-Glasmultifil-Kern von 1595 dtex (1450 Denier) und einer Stapelfaserhülle mit einem Gesamttiter von 1815 dtex (1650 Denier). Die Hüllenfaser war eine auf 38,1 mm (1,5 Zoll) Länge geschnittene Nyloncopolymerfaser von 2,0 dtex pro Faser (1,8 dpf), die unter Anwendung des Drefl-Textilverfahrens auf die Endlos-Glasfaser gewickelt wurde, um die Hülle um die Glasfasern zu formen. Die Nyloncopolymer-Zusammensetzung betrug 70 : 30 Nylon 6,6 und MPMD. Es wurde beobachtet, daß sich sowohl die Florfaser mit 1595 dtex (1450 Denier) und 19,4 dtex/f (17,6 dpf) als auch der schwere Monofil von 743 dtex (675 Denier) sicher an dieses Strangmaterial banden, so daß diese Nadelflorschnur zum weiteren Verarbeiten gesammelt werden konnte. 22 zeigt die auf die obige Weise hergestellte Nadelflorschnur, angeordnet in Reihen mit engen Zwischenräumen und befestigt an einem Stützsubstrat, ähnlich dem in Bezug auf 3 beschriebenen. Sie kann nutzbringend bei Auto- und Industrieteppichen und -matten eingesetzt werden, welche die kombinierten Merkmale einer hervorragenden Autoteppichästhetik, eines neuartigen Schmutzentfernungsmerkmals zum Reinigen der Schuhe von Insassen und einer durch die Borsten bereitgestellten verbesserten Verschleißfestigkeit haben.
BEISPIEL 8: AUTO-/FUSSBODENMATTENAUFBAU UNTER VERWENDUNG VON NADELFLORSCHNÜREN
Ein Teppichmattenstruktur wurde auf die folgende Weise gefertigt: Zuerst wurde auf einem dreieckigen Dorn ähnlich dem in 5 und 6 gezeigten eine Nadelflorschnur gefertigt. Die Nadelflorschnur wurde mit 1,8 Meter (2 Yard) pro Minute durch Wickeln zweier Stränge mit einem Gesamttiter von 1546 dtex (1405 Denier) eines erzeugergefärbten, gebauschten Endlos-Mulitifil-Nylon-6,6-Garns, kommerziell erzeugt durch E. I. du Pont des Nemours and Company, um den dreieckigen Dorn hergestellt. Ein stapelgewickelter Hülle-/Kern-Strang wurde für den Nadelflorschnurstrang verwendet. Die zum Binden des Florgarns an den Strang verwendete Ultraschall-Leistung betrug etwa 30 Watt, und die Ultraschallwerkzeuglast auf einem 19 mm (3/4 Zoll) langen Werkzeug betrug annähernd 10 500 kg/m² (15 Pfund/Quadratzoll). Es gab etwa 10,2 (26) Einzelwicklungen des Garns von 1546 dtex (1405 Denier) pro Zentimeter (Zoll) des zum Erzeugen der Nadelflorschnur verwendeten Strangs. Ein Tellermesser schnitt das Garn unmittelbar nach dem Binden ab, um es vom Dorn zu lösen und einen aufgeschnittenen Flor zu erzeugen, und im Fall des dreieckigen Dorns wurde der Flor über eine Schervorrichtung weiter auf eine Florhöhe von etwa 3,2 mm (1/8 Zoll), gemessen von der Basis des Strangs, beschnitten. Dies führte zu einer Nadelflorschnur mit einem Gewicht von 2,8 Gramm pro Längenmeter (2,6 Gramm pro Längenyard).
Der verwendete Strang war ein Hülle-/Kern-Strang mit einem Gesamttiter von 3410 dtex (3100 Denier), hergestellt auf einer DREF-Maschine, Kern: Endlos-Glasmultifil-Kern – 1595 dtex (1450 Denier), Hülle: Faser von 2,0 dtex/f (1,8 dpf), 38,1 mm (1,5 Zoll) Stapellänge, die ein Copolymer von Nylon 6,6/MPMD (70/30 Gew.% jeweils) umfaßt. Der annähernde Schmelzpunkt der Stranghülle beträgt einhundertfünfzig (150) Grad Celsius. Die Nadelflorschnur wurde zu weiteren Verarbeitung lose in einer Trommel aufgerollt.
Danach wurde durch Zuführen eines einzelnen Nadelflorschnurendes durch eine Führung und Ultraschallbinden desselben unter Verwendung eines einzelnen Ultraschalltrichters mit einer einzelnen Klinge an einen auf einem Zylinder angebrachten Teppichgrund, wie in 6, 7, 8 und 9 gezeigt, ein Teppichaufbau geformt. Der zweite in 8 gezeigte Trichter wurde nicht verwendet, da eine langsame Geschwindigkeit eingesetzt wurde.
Der Teppichgrund 90 bestand aus einer einzelnen, etwa 2,54 mm (100 Millizoll) dicken, Schicht aus unvulkanisiertem Styren-Butadien-Gummi. Sie wurde am Zylinder 82 angebracht, der mit einer Trennschichtfolie bedeckt ist. Die Nadelflorschnur wurde durch Führungsvorrichtungen und danach auf den Zylinder zugeführt, wo sie kontinuierlich mit 2,8 Nadelflorschnüren pro Zentimeter (7 Nadelflorschnüren pro Zoll) Teppichgrundbreite durch Ultraschall an das Teppichgrundmaterial gebunden wurde, unter Verwendung einer Energieeinstellung von etwa 58 Watt für das Ultraschallwerkzeug, eines Drucks von etwa 22,2 Newton (5 Pfund) auf dem Werkzeug und bei einer Geschwindigkeit von etwa 1,8 Meter/min (2 Yard/min). Die Kraft auf dem Trichter und die verwendete Leistung sind nur notwendig, um die Nadelflorschnur für eine weitere Handhabung zeitweilig an den Teppichgrund 90 zu heften. Es sollte jedoch ausreichend Energie und Druck sein, um die Nadelflorschnur um etwa 0,13 bis 0,76 mm (5 bis 30 Millizoll) in den Teppichgrund einzubetten. Energie und Druck sollten ausreichend niedrig sein, so daß der Ultraschalltrichter den Teppichgrund unter der Nadelflorschnur nicht verformt und schwächt. Der so hergestellte Aufbau aus Nadelflorschnur und Teppichgrund stellt einen Teppichmattenvorformling dar, der ohne Beschädigung gehandhabt und zu einem Formvorgang versandt werden kann.
Anschnitte dieser Teppichstruktur (etwa 30,5 × 40,6 cm (12 × 16 Zoll)) wurden danach dadurch weiter behandelt, daß sie auf eine Formplatte in einer Presse gelegt wurden, die für etwa 20 Minuten eine Kraft etwa 9000 bis 44 500 Newton (2000 bis 10 000 Pfund) ausübte, was einen Druck von etwa 7 030 bis 35 150 kg/m² (10 bis 50 Pfund/Quadratzoll) erzeugte. Die Platte, welche die Florseite der Probe berührte, wurde bei Raumtemperatur gehalten, während die Platte, welche die die Teppichgrundseite tragende Form berührte, bei einhundertsiebzig (170) Grad Celsius gehalten wurde. Bei dieser Probe wurde ein Druck von 7 030 kg/cm² (10 Pfund/Quadratzoll) angewendet, um den notwendigen Druck zum Formen der Spitzen zu erreichen, ohne übermäßigen Druck auszuüben, der das Teppichflorgarn zerdrücken würde. Durch vorheriges Einbetten der Nadelflorschnur in den Teppichgrund ist kein hoher Druck notwendig, um ein gutes Imprägnieren des SBR (styrene butadiene rubber – Styren-Butadien-Gummi. Anm. d. Ü.) in das Florgarn der Nadelflorschnur zu sichern. Die Formplatte war eine Aluminiumplatte mit Löchern zum Formen einer Vielzahl von mit Zwischenraum angeordneten Spitzen auf der Unterseite der Matte. Eine verstärkte teflonbeschichtete Folie wurde zwischen die Formplatte und die Platte gelegt, um zu verhindern, daß der SBR unbeabsichtigt die heiße Platte berührt. Die Anwendung von Druck hielt den Aufbau flach, als er erhitzt wurde, und die Verbindung mit Hitze trug dazu bei, die Nadelflorschnüre weiter in den Teppichgrund einzuprägen, auf der Unterseite des Teppichgrunds Spitzen herauszudrücken und das SBR-Material zu vulkanisieren. Die Formzeit, die etwa 2 Minuten übersteigt, wird nur benötigt, um den SBR-Teppichgrund zu vulkanisieren. Nach dem Formen wurde die Probe aus der Presse entfernt, mit der Teppichflorseite nach unten gelegt und abkühlen gelassen. Die Basis der Nadelflorschnüre wurde um etwa 0,58 mm (23 Millizoll) in die Oberfläche des SBR-Teppichgrunds von 2,54 (100 Millizoll) gedrückt, was wichtig ist, um die Kontaktfläche zwischen der Nadelflorschnurbasis, die das Florgarn umfaßt, und dem Teppichgrundmaterial zu steigern. Das Einbetten der Nadelflorschnüre in den Teppichgrund ist ein wichtiger Schritt, um die Haftung der Nadelflorschnur am Teppichgrund zu steigern. Es wurde beobachtet, daß die Nadelflorstränge nach dieser Behandlung sehr gut an den Teppichgrund geklebt waren, so daß es sehr schwierig war, einzelne Nadelflorschnüre vom Teppichgrund abzuschälen. Durch vorheriges Einbetten der Nadelflorschnüre in den Teppichgrund während des Bindeschritts vor der Anwendung von Hitze und Druck in der Presse kann in der Presse ein niedrigerer Druck verwendet werden, um den SBR zu vulkanisieren, und ein geringeres Zerdrücken des Florgarns ist offensichtlich.
Um die Haltbarkeit der Probe zu prüfen, wurde sie in eine Vettermann-Trommel-Prüfvorrichtung gelegt und 20 000 Zyklen unterworfen. Es wurde keine Trennung der Nadelflorschnüre vom Teppichgrund beobachtet. Eine andere Duplikatprobe wurde ebenfalls in eine Scharwenzelrollen-Prüfvorrichtung gelegt und 20 000 Zyklen unterworfen. Es wurde keine Trennung der Nadelflorschnüre vom Teppichgrund beobachtet.
BEISPIEL 9: MATTENVORFORMLING, HERGESTELLT DURCH EINBETTEN VON NADELFLORSCHNUR IN EINEN KLEBRIGEN GUMMITEPPICHGRUND OHNE ULTRASCHALL
Ein Teppichmattenvorformling, geeignet zum Formen zu einer fertigen Matte, wurde auf die folgende Weise aufgebaut: Zuerst wurde bei 9,1 m/min (10 Yard/min) Nadelflorschnur auf einem quadratischen Dorn hergestellt (wie in einem Nadelflorschnur-Formmodul wie in 10), aus Nylon-BCF- Garn von 1546 dtex (1405 Denier), befestigt an einem Hülle-/Kern-Strang, der eine Nylonstapelhülle und einen Glaskern umfaßt, hergestellt auf einer DREF-Maschine.
Die Garnzufuhr waren zwei Enden eines erzeugergefärbten BCF-Einfach-Garns von 1546 dtex (1405 Denier), hergestellt durch E. I. du Pont des Nemours and Company, mit einem Gesamttiter von 3091 dtex (2810 Denier). Der DREF-Strang wurde aus einem Glas-Mulitifil-Kern aus einer Endlos-Glasfaser von 1546 dtex (1405 Denier (i. Orig. hier: 1450. Anm. d. Ü.) und einer Stapelfaserhülle aus einem Nylon-6,6-/MPMD-Copolymer von 3,3 dtex/f (3,0 dpf) zusammengesetzt, wobei der Gesamttiter der Hülle 1815 dtex (1650 Denier) betrug und die einzelnen Fasern 3,3 dtex/f (3 dpf) und 45 mm (1,77 Zoll) geschnittene Länge hatten. Der Gesamttiter des DREF-Strangs betrug 3410 dtex (3100 Denier).
Die Nadelflorschnur wurde, wie im Hauptteil des Patents beschrieben, auf einem quadratischen Dorn geformt und durch exzentrisches Verschieben der Schneidvorrichtungen an zwei entgegengesetzten Ecken auf eine Florhöhe von 6,4 mm (1/4 Zoll) geschnitten, um zwei Nadelflorschnüre zu erzeugen, die jeweils ein Gesamtgewicht von 1,9 Gramm pro Meter (1,7 Gramm pro Yard) haben. Die zwei Nadelflorschnüre von den verbleibenden Ecken hatten eine lange, nicht für diese Prüfung geeignete, Florhöhe, und sie wurden verworfen. Es wurde beobachtet, daß der Flor auf der Nadelflorschnur in zwei durchgehenden Reihen entfaltet wurde, und daß sich der Strang deutlich zwischen den Reihen zeigte, nicht verdeckt durch Querfasern. Die Fasern jeder Reihe wurden in einem Winkel von zwischen zehn (10) Grad und achtzig (80) Grad von der Basisebene des Strangs entfaltet und bildeten zwei gut definierte, lose verwickelte Reihen.
Ein Vorformling für eine geformte Matte mit Gummirücken wurde auf die folgende Weise hergestellt: Eine 1,52 mm (60 Millizoll) dicke unvulkanisierte SBR-Gummifolie mit einer Zusammensetzung aus annähernd 60% Kaolinfüllstoff 5% Kohleschwarz, 10% Naphthalenöl und 25 SBR-Gummi wurde auf einem Stahlrylinder von 91 cm (36 Zoll) Umfang und 91 cm (36 Zoll) Länge, ähnlich dem Zylinder 82 von 6, angebracht. Doppelseitiges Klebeband wurde verwendet, um den unvulkanisierten Gummi an den Kanten und in Abständen längs der Folie an der Walze zu befestigen.
Die Nadelflorschnur aus dem obigen Bindevorgang wurde in einen Becher gefädelt und zur Verwendung am nächsten Tag über Nacht aufbewahrt. Das Ende dieser Nadelflorschnur wurde dann durch einige einfache Z-Bahn-Führungen gefädelt, um ein kleines Maß an Rückwärtsspannung zu erzeugen, und danach unter eine Klingenführung, die gegen den Strang drückte. Die Klingenführung war an ihrer Basis 2,54 mm (100 Millizoll) dick, mit einer Führungsnut an ihrer Basis, mit einem an der Basis der Klinge zentrierten Radius von 0,64 mm (25 Millizoll) und einer Tiefe von 0,64 mm (25 Millizoll). Die Klinge hatte eine Länge von 25,4 mm (1 Zoll), mit einer Krümmung von 25,4 mm (1 Zoll) Radius an der Eingangskante. Die Führungsklinge wurde derart auf dem Strang zentriert, daß die Basis der Nadelflorschnur beim Durchgehen der Nadelflorschnur unter der Führung gezwungen wurde, sich in den Gummi einzubetten. Der Gummi war 1,52 mm (60 Millizoll) dick. Die Einbettungsführung wurde in 1,27 mm (50 Millizoll) Abstand von der Zylinderoberfläche befestigt, um ein anfängliches Einbetten der Nadelflorschnurbasis in den Gummi von 0,25 mm (10 Millizoll) zu erreichen. Es wurde beobachtet, daß die auf diese Weise eingebettete Nadelflorschnur ausreichend am Gummi kleben würde, um ein kontinuierliches Wickeln von parallelen Nadelflorschnurreihen auf den Gummi mit einer Feinheit von 8 Nadelflorschnüren pro Zoll zu ermöglichen. Es wurde ebenfalls beobachtet, daß das Einsenken der Nadelflorschnur in den Gummi bewirkte, daß sich die äußere Florreihe etwas aufrecht drehte, wodurch der Raum zwischen den Reihen auf der Nadelflorschnur verringert wurde. Dies ermöglichte, daß eine Ablenkführung die Florreihe wirksam weiter aufrichtete, genau vor dem Ablegen der nächsten Reihe durch die Klingenführung, was gleichmäßige Reihen von aufgerichtetem Flor erzeugte. Die gesamte Fläche der Gummimatte wurde auf diese Weise mit einer Floroberfläche angelegt. Außerdem wurde die Floroberfläche nach dem Beenden des Nadelflorschnurwickelns mit einem Wassernebel besprüht, und ein Hitzestrahler wurde verwendet, um die Floroberfläche zu erhitzen, wobei das Wasser verdampft wurde, was das Bauschen der Florfaser weiter verbesserte und den Raum zwischen den Reihen wesentlich beseitigte. Es wurde beobachtet, daß dies ein Material mit einer gleichmäßigen Floroberfläche erzeugte. Die Floroberfläche wurde an einem Punkt quer zur Länge des Zylinders aufgeschnitten, und die Gummifolie und die Floroberfläche wurden vom Zylinder abgenommen. Es wurde beobachtet, daß die Befestigung der Nadelflorschnüre am Gummi beim Abnehmen vom Zylinder intakt blieb und daß dieser Vorformling aus Gummi und Floroberfläche auf die normale Weise zu einer Plattenpresse transportiert werden konnte. 23 zeigt einen Vorformling wie beschrieben, der an einem unvulkanisierten Gummiteppichgrund 582 befestigte Nadelflorschnüre 41 hat.
Neunhundertneunundzwanzig Quadratzentimeter (ein Quadratfuß) dieses florbedeckten, unvulkanisierten Gummiteppichgrunds wurden zwischen die Platten einer Hydraulikpresse gelegt, bei der die untere Platte auf 160°C erhitzt wurde und ein Muster von Spitzenlöchern mit 2,5 mm (0,1 Zoll) Durchmesser auf Mittelpunkten von 25,4 mm (1 Zoll) enthielt. Die obere Platte wurde bei Raumtemperatur gehalten. Ein Druck von 352 000 kg/m² (500 Pfund/Quadratzoll) wurde für zwanzig Minuten auf den Gummi-Flor-Artikel ausgeübt, wonach die Platten geöffnet wurden und der Mattenartikel entfernt. Es wurde beobachtet, daß die Nadelflorschnüre gut an den Gummi geklebt waren und daß kein Durchschlagen von Gummi in die Floroberfläche auftrat.
23 bildet ebenfalls eine vulkanisierte Teppichmatte (584), wie eben beschrieben, ab, mit in die untere Fläche des nun vulkanisierten Teppichgrunds (588) geformten Spitzen 586 (gestrichelt gezeigt). 23 bildet ebenfalls die durch Ultraschall verbundenen Nadelflorschnüre und den mit dem Gummiteppichgrund zusammengebauten Vorformling und die fertiggestellte Matte von Beispiel 8 dar.
24 zeigt eine Variation des Teppichmattenvorformlings/fertiggestellten Teppichs von Beispiel 9, wie in 23 illustriert. Der Vorformling/die fertiggestellte Matte 590 hat senkrecht zu den Nadelflorschnüren 41 eingeführte Verstärkungsstränge 592. Diese Verstärkungsstränge 592 können aus dem gleichen Material hergestellt werden wie die Nadelflorschnurstränge 45. Diese werden in die klebrige Fläche des Teppichgrunds zugegeben, bevor die Nadelflorschnüre an ihre Stelle gepreßt werden. Die Verstärkungsstränge vergrößern die Festigkeit des Teppichgrunds in der Richtung senkrecht zu den Nadelflorschnüren, um die Belastungstragfähigkeit der fertiggestellten Matte auszugleichen, bei der die Nadelflorschnurstränge die Last in der Richtung der Nadelflorschnur tragen.
25 zeigt eine andere Variation einer Teppichmatte, die nicht dafür vorgesehen ist, in einem Formvorgang gezogen zu werden. Sie umfaßt Nadelflorschnüre 41, angebaut an ein Stützsubstrat 594, das einen Verbundstoff aus Keldax 596' und einer Bynel^®-Klebstoffschicht 598 umfaßt. Die Nadelflorschnur ist vorzugsweise eine Hülle-/Kern-Struktur und schließt einen Kern aus Fiberglas-Multifilaments ein. Sie würde durch Anbringen des Verbundstoff-Teppichgrunds am Zylinder 82 von 6 und Befestigen der Nadelflorschnüre an der Klebefläche des Teppichgrunds durch Ultraschall hergestellt werden, um den in
25 gezeigten Vorformling zu erzeugen. Der Vorformling würde danach kurz in eine Presse ähnlich der in Beispiel 8 beschriebenen gelegt werden, für eine kurze Zeit, da Keldax nicht wie Gummi vulkanisiert werden muß. Die Hitze und der Druck der Presse erweichen die Bynel-Klebstoffschicht und betten die Nadelflorschnüre weiter in das Stützsubstrat ein, was die Stärke der Befestigung zwischen der Nadelflorschnur und dem Teppichgrund verbessert.
26 zeigt eine andere Variation einer Teppichmatte, die nicht dafür vorgesehen ist, in einem Formvorgang gezogen zu werden. Sie umfaßt Nadelflorschnüre 41, zuerst an einem Stützsubstrat befestigt, das ein thermoplastisches Folienmaterial 600, das ebenfalls Verstärkungsfasern einschließen kann, und eine Klebefolie umfaßt, die zu den Nadelflorschnüren 41 zeigt. Der Strang 45 der Nadelflorschnur ist vorzugsweise eine Hülle-/Kern-Struktur mit einem Fiberglaskern 602. Dieses Folienmaterial 600 kann Primärteppichgrundmaterialien für herkömmliche Nadelflorteppiche umfassen oder kann ein spezielles Teppichgrundmaterial für Nadelflorschnur-Teppiche umfassen, beschrieben im US-Patent 5 470 648 (Pearlman), das hierin als Referenz einbezogen wird. Der Teppichgrund des Pearlman-Patents umfaßt eine Verbundstoffstruktur aus einer Schicht einer nicht-gebundenen Nylon-Faservliesfolie, klebend auf der Ober- und der Unterseite eines Fiberglas-Garngeleges befestigt. Dieser Unteraufbau von Nadelflorschnüren und Folienmaterial wird danach an einen Unterteppichgrund 604 aus einer mit einer Klebstoffschicht 609 aus Bynel^® befestigten Keldax^®-Schicht 604 laminiert. Der Teppichaufbau wird in eine Plattenpresse gelegt und erhitzt, bis der Aufbau sicher verbunden ist. Dies erzeugt eine Matte, die ungewöhnlich stark und stabil ist, aber zu gesteigerten Kosten gegenüber den Matten von 23, 24 und 25.
27 zeigt einen Nahausschnitt eines gewickelten Garnkörpers 552 von Nadelflorschnur. Überraschenderweise kann die Nadelflorschnur 41 mit einem herkömmlichen Garnwickler, wie beispielsweise durch Leesona hergestellt, ohne Zwirnen oder Beschädigen des Florgarns geführt und auf einer Garnkörperoberfläche 558 abgelegt werden. Die Nadelflorschnur kann ebenfalls wieder vom Garnkörper abgewickelt und verwendet werden, um einen Teppich mit einem guten Erscheinungsbild herzustellen. Dies ist möglich durch Wickeln unter geringer Spannung (etwa 100 Gramm) und in einem niedrigen Schrägungswinkel 554, gemessen von einer Bezugslinie 556 senkrecht zur Garnkörper-Wickelachse. Vorzugsweise beträgt der Schrägungswinkel 556 plus oder minus zehn bis dreißig (+/–10–30) Grad. Die monolithische Florstruktur gewährleistet eine Verdrehungsfestigkeit, um dem Zwirnen zu widerstehen, und sie hält die Fasern an den Überkreuzungspunkten und während des Zurückspulens zusammen. Die Abbildung zeigt die Nadelflorschnur aufgewickelt, wobei der Strang 45 nach außen zeigt und der Basisbereich der Nadelflorschnur nach innen zeigt. Ein wesentlicher Anteil der Fasern in den Reihen 616 und 618 wird wesentlich parallel zur Garnkörperoberfläche 558 ausgerichtet, so daß der Strang zugänglich bleibt. Es werden ein herkömmlicher Hub und eine herkömmliche Führung verwendet, um die Nadelflorschnur auf dem Garnkörper zu führen. Die Nadelflorschnur kann auch auf den Garnkörper gewickelt werden, wenn der Strang nach innen zeigt und der Basisbereich der Nadelflorschnur nach außen zeigt. Bei dieser Ausrichtung wird ein größerer Anteil der Fasern jeder Reihe wesentlich parallel zur Garnkörperoberfläche ausgerichtet, da die Strangspannung dazu neigt, die Florreihen abzuflachen.
28 zeigt eine einzigartige Nadelflorschnur-Struktur der Erfindung. Es ist eine Teppichstruktur 560, bei der die Nadelflorschnüre 41 und 41a bei null bzw. neunzig Grad auf einem Stützsubstrat angeordnet werden. Dies führt zu einem „Waffel"-Muster des Florgarns auf dem Teppich, und das Muster hat eine dreidimensionale Oberfläche mit Mulden 562 und Tälern 564 zwischen Graten 566 aus Florgarn. Die Struktur wird auf dem Teppichformmodul 73 in 6 dadurch hergestellt, daß zuerst ein Stützsubstrat auf den Zylinder 82 gelegt und danach eine erste Nadelflorschnur mit einer weiten Steigung von etwa 12,7 mm (1/2 Zoll) spiralförmig auf den Teppichgrund gewickelt und durch Ultraschall gebunden wird. Danach wird der Teppichgrund vom Zylinder geschnitten und neu ausgerichtet, so daß die Nadelflorschnüre längs der Achse des Zylinders 82 angeordnet werden. Danach wird eine zweite Nadelflorschnur mit einer Steigung von 12,7 mm (1/2 Zoll) spiralförmig über die erste Nadelflorschnur gewickelt und mit Ultraschall an den Teppichgrund und an die erste Nadelflorschnur gebunden, wo sich die zwei kreuzen. Dieses gleiche Muster kann ebenfalls hergestellt werden durch spiralförmiges Wickeln einer einzelnen Nadelflorschnur in einem Schrägungswinkel von etwa 45 Grad hin und her längs des Zylinders 82 und Aufbauen der Nadelflorschnur-Bedeckung, bis in beiden Spiralrichtungen alle 12,7 mm (1/2 Zoll) eine Nadelflorschnur vorhanden ist. Auf diese Weise wird die Vorspannung des Musters mit der Zylinderachse ausgerichtet. Der Schrägungswinkel kann um plus oder minus zwanzig (+/–20) Grad verändert werden, um Muster herzustellen, bei denen die Nadelflorschnüre in anderen Winkeln als null und neunzig Grad liegen. Allgemein kann ein Florartikel dadurch als eine Vielzahl von einander überschneidenden Reihen von Nadelflorschnüren angeordnet werden, um eine Floroberflächenstruktur zu bilden, daß sie auf die folgende Weise an einem Stützsubstrat befestigt werden:
Eine erste Gruppe von Nadelflorschnüren wird in ersten parallelen Reihen mit einer Teilung von weniger als 1,6 Nadelflorschnüren pro Zentimeter (vier Nadelflorschnüren pro Zoll) angeordnet und am Stützsubstrat befestigt, wobei die Fäden am Befestigungspunkt am Strang am Stützsubstrat befestigt und die florbildenden Fasern so angeordnet werden, daß sie eine mit Zwischenraum zum Stützsubstrat angeordnete Floroberfläche erzeugen,
eine zweite Gruppe von Nadelflorschnüren wird in zweiten parallelen Reihen, welche die ersten parallelen Reihen kreuzen, mit einer Teilung von weniger als 1,6 Nadelflorschnüren pro Zentimeter (vier Nadelflorschnüren pro Zoll) angeordnet und am Stützsubstrat und an der ersten, in den ersten parallelen Reihen angeordneten, Gruppe von Florschnüren befestigt, wobei die Fäden am Befestigungspunkt am Strang am Stützsubstrat befestigt und die florbildenden Fasern so angeordnet werden, daß sie eine mit Zwischenraum zum Stützsubstrat angeordnete Floroberfläche erzeugen,
wodurch durch eine Vielzahl von angrenzend an die Überschneidungen zwischen den ersten und den zweiten parallelen Reihen gebildeten Mulden an der Floroberfläche ein Waffelmuster erzeugt wird. Die Teilung kann in Abhängigkeit von der Bauschung und der Länge des Florgarns auf der Nadelflorschnur variieren, so daß der Flor wesentlich das Stützsubstrat bedeckt. Etwa 0,3 Nadelflorschnüre pro Zentimeter (0,75 Nadelflorschnüre pro Zoll) sind eine zweckmäßige minimale Teilung für herkömmlichen Autoflor.
In 28 erscheinen die Nadelflorschnur-Stränge für die Nadelflorschnüre 41 in der Null-Grad-Richtung als dunkle Linien, wie ebenfalls die Nadelflorschnur-Stränge für die Nadelflorschnüre 41a in der Neunzig-Grad-Richtung. Dies sind die Talbereiche 564 in der dritten Dimension. Die Mulden 562 in der dritten Dimension befinden sich dort, wo sich die Nadelflorschnur-Stränge für die Nadelflorschnüre 41 und 41a kreuzen, und diese erscheinen als dunkle Flecken. Die helleren Bereiche des Musters befinden sich dort, wo sich die Florfäden von benachbarten Nadelflorschnüren miteinander mischen, wie sich die Reihe 116 (nicht erkennbar) der einen Nadelflorschnur mit der Reihe 118 (nicht erkennbar) der benachbarten Nadelflorschnur mischt. Eine solche dreidimensionale Teppichstruktur kann, außer daß sie ein interessantes Muster bietet, ebenfalls dazu dienen, in den Muldenbereichen Schmutz zu fangen und zu verbergen oder in den Talbereichen Flüssigkeiten abzuleiten.
Manchmal gibt es beim Herstellen von Teppichmatten auf einem Stützsubstrat aus unvulkanisierten Gummi ein Problem, daß der unvulkanisierte Gummi zu elastisch ist und nicht sicher auf dem Zylinder 82 gehalten werden kann, wenn Klebeband nur an den Rändern angewendet wird. Wenn Druck ausgeübt wird, um die Nadelflorschnur in den Teppichgrund einzubetten, dehnt sich der Teppichgrund und es bildet sich eine Welligkeit hinter dem Führungswerkzeug (nicht-erregten Ultraschalltrichter). Dieses Problem kann auf verschiedene Weisen gelöst werden. Eine Möglichkeit ist, ein zweiseitiges Klebeband anzuwenden, um die Oberfläche des Zylinders wesentlich abzudecken, und den Teppichgrund auf das Klebeband aufzubringen. Dies bringt Probleme mit sich, den zusammengebauten Teppich sauber von Zylinder abzubekommen, und das Klebeband muß oft ersetzt werden. Eine andere Möglichkeit ist, einen Zylinder mit einer porösen Oberfläche zu versehen und an die poröse Oberfläche ein Vakuum anzulegen. Der Teppichgrund würde auf die poröse Oberfläche aufgebracht und durch das Vakuum sicher gehalten werden. Dies würde gut funktionieren, aber es wäre kostenaufwendig, den Zylinder zu fertigen und kontinuierlich eine Vakuumquelle zu betreiben.
Eine dritte Lösung wird unter Bezugnahme auf 21 erörtert, die umfaßt, den unvulkanisierten Gummiteppichgrund 568 auf den Zylinder 82 zu legen und danach eine Halteschnur 570 spiralförmig über die Oberfläche des Teppichgrunds zu wickeln. Die Schnur 570 würde in einer ersten Rotationsrichtung 572 und mit einer Teilung gewickelt werden, welcher die gleiche ist wie die gewünschte Nadelflorschnurteilung. Danach würde die Nadelflorschnur 41 in einer zweiten Rotationsrichtung 574 entgegengesetzt zur Richtung der Halteschnur spiralförmig über den Teppichgrund 568 gewickelt werden. Wenn die Nadelflorschnur 41 in der Richtung 576 auf den Teppichgrund 568 gewickelt wird, wird die Halteschnur 570 genau vor der Nadelflorschnur 41 in der Richtung 578 abgewickelt, so daß die Schnur 570 das Anordnen der Nadelflorschnur nicht stört. Die noch auf dem Teppichgrund verbleibende Schnur 570' liegt ausreichend dicht an der Anordnungsposition der Nadelflorschnur, so daß der Teppichgrund noch sicher gehalten wird und kein Wellen oder Dehnen des Teppichgrunds auftritt.
Die Nadelflorschnur kann auf einer Bahn auf dem Teppichgrund angeordnet werden, die mit Zwischenraum zur Bahn der Halteschnur angeordnet wird, oder sie kann der Bahn der Halteschnur folgen. Die Halteschnur mag nicht auf einer genauen Bahn auf den Teppichgrund gelegt werden müssen, so lange die Teilung die gleiche ist wie die der Nadelflorschnur. Falls die Halteschnur genau abgelegt wird, kann die Nadelflorschnur mit Zwischenraum zur Halteschnur angeordnet und die Halteschnur an ihrem Platz auf dem Teppichgrund gelassen werden, bis die gesamte Nadelflorschnur an den Teppichgrund gebunden ist. Danach kann die Halteschnur zwischen den Nadelflorschnüren entfernt oder die Schnur, gehalten durch die klebrige Oberfläche des unvulkanisierten Gummis, an ihrem Platz gelassen werden. Falls sie an ihrem Platz gelassen wird, kann sie dazu beitragen, den Teppichgrund zu verstärken. Falls gewünscht wird, den Teppichgrund in einer Richtung in einem Winkel zur Nadelflorschnur zu verstärken, kann der Haltestrang in einer spiralförmigen Anordnung gewickelt werden, welche die der Nadelflorschnur kreuzt, und die Nadelflorschnur würde über den Haltestrang gebunden.
Nach der vorliegenden Erfindung:

– werden die Fasern des Florartikels durch eine Verschmelzung des thermoplastischen Polymers des Tragstrangs und der Fasern an den Tragstrang gebunden (2),
– sind die Strangoberfläche und die Fasern aus der gleichen thermoplastischen Polymerfamilie (3),
– werden die Oberfläche des Strangs und die Fasern aus der Gruppe von Nylon, Polyester und Polypropylenpolymer ausgewählt (4),
– umfaßt der Strang einen Kern aus Endlos-Glasfasern und wenigstens ein Multifilament-Stapelgarn, das wenigstens teilweise um den Kern gewickelt wird (5),
– umfaßt der Strang einen Tragstrang mit einer ununterbrochenen Außenfläche, wobei der Strang bei einer Strecktemperatur von 150 Grad Celsius und einer Streckkraft von 9,0 Newton (2 Pfund) oder weniger bei der Strecktemperatur ohne Bruch bis zu 15% dauerhaft streckbar ist, um dadurch die zum Strecken des Florartikels erforderliche Streckkraft zu begrenzen (6),
– wird der Florartikel in einem gewickelten Garnkörper angeordnet, der eine überlappende, gegenläufig spiralförmige Anordnung umfaßt, bei welcher der Schrägungswinkel zwischen plus und minus 10 bis 30 Grad liegt, und bei welcher der Strang entweder nach außen zeigt und der Basisbereich der Fasern nach innen zeigt (7), oder bei welcher der Strang nach innen zeigt und der Basisbereich der Fasern nach außen zeigt (8), und ein wesentlicher Anteil der Fasern an den zwei Reihen des Florartikels in entgegengesetzten Richtungen wesentlich parallel zur Garnkörperoberfläche vom Strang vorsteht und wobei der Strang im gesamten Garnkörper nach außen zeigt,
– der Florartikel angeordnet als ein Vorformling für eine Floroberflächenmatte, wobei der Florartikel in mit engem Zwischenraum angeordneten Reihen von 6 bis 10 Artikeln pro Zoll angeordnet und unmittelbar an einer klebrigen unvulkanisierten Gummifolie mit einer Dicke von 0,8 bis 5,0 mm (30 bis 200 Millizoll) befestigt wird, wobei der Basisbereich der Florartikel zu einer Tiefe von 0,13 bis 0,64 mm (5 bis 25 Millizoll) in die Gummifolie eingebettet wird (10),
– der Florartikel, bei dem die wärmeformbare Folie ein kalziumkarbonatgefülltes thermoplastisches Material ist und die Klebefolie ein Polyethylenharz ist (12),
– der Florartikelteppich, bei dem die wärmeformbare Folie ein kalziumkarbonatgefülltes thermoplastisches Material ist und die Klebefolie ein Polyethylenharz ist und die Gewebe ein nicht-gebundenes Faserspinnvlies aus spinnverbundenen Multifilaments ist (14),
– der Florartikel von Anspruch 15 (nicht vorhanden. Anm. d. Ü.), mit einem Stützsubstrat, am Befestigungspunkt des Garns am Strang und gegenüber der Floroberfläche am Garn der Florartikel befestigt (16),
– die Floroberflächenstruktur, bei der die Klebefläche mit Zwischenraum angeordnete Klebebänder umfaßt, ausgerichtet mit der Basisfläche jedes der länglichen Florartikel (18),
– ein Verfahren, bei dem der Schritt des Aufbringens umfaßt,
– einen Ultraschalltrichters gegen den Florartikel zu drücken, und das Verfahren außerdem den Schritt umfaßt,
– auf den Trichter Ultraschallenergie anzuwenden, um die Grenzfläche zwischen dem Florartikel und dem Teppichgrund zu erhitzen (22).

Claims

Länglicher Florartikel (41), der folgendes hat: einen länglichen Tragstrang (45), der eine thermoplastische Außenfläche (47) hat und der eine Breite (69) und eine Höhe (613) hat, eine Vielzahl von thermoplastischen aufgehfähigen Endlosfasern (49), gebunden an einen Umfangsbereich (608) der Strangoberfläche (47) und längs der Länge des Strangs (45), wobei der Bereich (608) eine Strangbasis (610) definiert, wobei die Fasern (49) eine längliche, lose verwickelte Anordnung (614) von Fasern bilden, die in zwei mit Zwischenraum angeordneten Florreihen (616, 618) vom Strang nach außen verläuft, verbunden durch einen Basisbereich (620), der einen dichten Abschnitt (622) von miteinander verbundenen Fasern hat, dadurch gekennzeichnet, daß der dichte Abschnitt (622) der Fasern an der Basis (610) an der Oberfläche (47) des Tragstrangs (45) befestigt wird, wobei die Fasern in jeder Reihe (616, 618) eine vom Strang gemessene Florlänge von zwischen 2,5 Millimeter (0,1 Zoll) und 12,7 Millimeter (0,5 Zoll) haben, wobei der Umfangsbereich (608) längs der Länge des Strangs (45) eine Basisebene (626) für den länglichen Florartikel definiert und die Florfasern längs einer Unterseite (628, 644) für jede Reihe (616, 618) angrenzend an die Basisebene (626) eine untere Faserebene (630, 646) für jede Reihe (616, 618) definieren, die in einer Winkelausrichtung (632, 648) innerhalb von 10 Grad zur Basisebene (626) liegt, wobei der Winkel (632, 648) einen Ursprung (634, 650) in der Basisebene (626) hat, ausgerichtet mit der Breite (69) des Strangs, und die Fasern an der entgegengesetzten Oberseite (638, 654) jeder Reihe (616, 618) eine obere Faserebene (640, 656) für jede Reihe (616, 618) definieren, die in einer Winkelausrichtung (642, 658) zur Basisebene (626) von 45 bis 90 Grad liegt, um dadurch die verwickelte Anordnung von Fasern derart in den mit Zwischenraum angeordneten Reihen (616, 618) einzuschließen, daß der Strang (47) zugänglich ist, wobei der Florartikel eine Führungsnut (660, 662) auf einer Seite (636) des Strangs und auf einer entgegengesetzten Seite (652) des Strangs (45) zwischen dem Strang (45) und der entsprechenden Florreihe (616, 618) hat, wodurch ein durch den Strang (45) gebildeter länglicher Führungssteg (664) bereitgestellt wird, der zwischen den mit Zwischenraum angeordneten Reihen (616, 618) zugänglich ist.
Florartikel nach Anspruch 1, bei dem die Fasern (49) durch eine Verschmelzung des thermoplastischen Polymers des Tragstrangs (45) und der Fasern (49) an den Tragstrang (45) gebunden werden.
Florartikel nach Anspruch 2, bei dem die Strangoberfläche (47) und die Fasern (49) aus der gleichen thermoplastischen Polymerfamilie sind.
Florartikel nach Anspruch 3, bei dem die Oberfläche (47) des Strangs (45) und die Fasern (49) aus der Gruppe von Nylon, Polyester und Polypropylenpolymer ausgewählt werden.
Florartikel nach Anspruch 1, bei dem der Strang (45) einen Kern aus Endlosglasfasern und wenigstens ein Multifilament-Stapelgarn umfaßt, das wenigstens teilweise um den Kern gewickelt wird.
Florartikel nach Anspruch 1, bei dem der Strang (45) einen Tragstrang mit einer ununterbrochenen Außenfläche umfaßt, wobei der Strang bei einer Strecktemperatur von 150 Grad Celsius und einer Streckkraft von 9,0 Newton (2 Pfund) oder weniger bei der Strecktemperatur ohne Bruch bis zu 15% dauerhaft streckbar ist, um dadurch die zum Strecken des Florartikels erforderliche Streckkraft zu begrenzen.
Florflächenstruktur für Autos, die folgendes umfaßt: ein Stützsubstrat (34), das eine thermoplastische schallabsorbierende Folie (44) mit einer Dichte von wenigstens 1,0 g/cm² und eine Dicke von wenigstens 0,4 mm (15 Millizoll) umfaßt, eine Klebefläche (42, 71) auf einer Oberfläche des Substrats, eine Gewebestabilisierungsschicht (46) auf der der Klebefläche (42) entgegengesetzten Oberfläche des Trägers und eine Vielzahl von Florartikeln (41), dadurch gekennzeichnet, daß jeder Florartikel (41) mit Anspruch 1 übereinstimmt, wobei die Florartikel (41) einer dicht am anderen angeordnet werden und die Basis (610) an die Klebefläche (71) des Stützsubstrats (34) gebunden wird, wobei die Flornoppen (51, 52) vom Träger (34) weg verlaufen, und die Basisfläche (63) des länglichen Florartikels (41) unterhalb der Klebefläche (42) des Stützsubstrats (34) eingebettet wird, so daß die Klebefläche (42) mit Florfäden (43) jenseits der Basisfläche (63) ineinandergreift.
Florflächenstruktur nach Anspruch 7, bei der die Klebefläche (42, 71) mit Zwischenraum angeordnete Klebebänder umfaßt, ausgerichtet mit der Basisfläche (63) jedes der länglichen Florartikel (41).
Nadelflorteppich-Aufbau, der ein Stützsubstrat (34) und eine Vielzahl von an demselben befestigten Florartikeln (41) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Florartikel (41) mit Anspruch 1 übereinstimmt und außerdem ein Monofilgarn (43b), gemischt mit einem Multifilgarn (43a) und befestigt am Tragstrang (45), umfaßt, um in der Floroberfläche (40) verteilte steife Borstenfasern zu erzeugen.