Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Matten für die Bearbeitung von Oberflächen oder für Reinigungszwecke, insbesondere Fußmatten, die aus einem Grundmaterial überwiegend aus Kunststoff mit einer Faserschicht und einer diese fixierenden Trägerschicht und aus auf das Grundmaterial aufgebrachten Fasern borstenartiger Struktur besteht. Ferner betrifft die Erfindung eine solchermaßen hergestellte Matte.
Unter Matten im Sinne der Erfindung wird jedes flächige Material in Bahnenform oder in Form von Zuschnitten beliebiger Größe verstanden. Anwendungstechnisch werden hierunter insbesondere Fußabstreifer, Fußmatten, Vorleger, Teppichfliesen oder -bahnen, Bandbürsten oder auch kleinere Zuschnitte in Form von Pads oder dergleichen verstanden. Mattenmaterial dieser Art dient allgemein zu Reinigungszwecken, beispielsweise bei einer Ausbildung als Fußmatte, Abstreifer oder Vorleger zum Reinigen der Schuhe vor dem Betreten von Räumen, in Form von Auslegeware zur Ausstattung von Vorhallen, Foyers oder dergleichen, in Form von Bändern, Pads oder dergleichen zum maschinellen oder manuellen Reinigen von Oberflächen etc.
Soweit vorgenannte Matten als Fußmatten, Vorleger etc. verwendet werden, wurden sie früher aus Naturfasern, wie Kokos- oder Sisalfasern oder dergleichen, in neuerer Zeit auch aus Kunstfasern, z. B. als Nadelfilz, hergestellt. Solche Fasermatten sollen einerseits den Schmutz vom Schuhwerk abstreifen, andererseits den abgestreiften Schmutz innerhalb der Faserstruktur zurückhalten. Dabei geht die Tendenz zu Kunstfasern, da sie weniger schnell verrotten, hygienischer sind, bei Feuchtezutritt schneller trocknen. Ferner ist erkannt worden, daß die Reinigungswirkung dadurch verbessert werden kann, daß statt Fasermaterial Borsten eingesetzt werden, die in Parallellage zueinander senkrecht angeordnet sind. Von Nachteil ist hierbei allerdings die unzulängliche Rückhaltung von Schmutz, da die abgestreiften Schmutzpartikel verspritzen.
Zu den erstgenannten Fasermatten zählen, wie bereits gesagt, einfache Nadelfilzmatten, bei denen genadelte Wirrfasem auf der Rückseite durch Verdichten, Verschmelzen, Aufsprühen oder Auftragen eines Bindemittels unter Bildung einer Trägerschicht gehalten sind. Ferner zählen hierzu Matten, die aus einem Florgewebe, beispielsweise aus Polypropylen, gebildet sind, bei denen der Florschuß oder die Florkette zu borstenartigen Fasern aufgeschnitten ist (DE-GM 7 738 685).
Auch Matten mit Borstenstruktur sind in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Dabei werden die Borsten in Form von Borstenstreifen mechanisch entweder in leisten- oder kastenförmigen Haltern (DE-OS 2 347 790, DE-PS 2 530 974, DE-OS 2 555 125, US-PS 2 805 437) oder auch in Traggittem fixiert (DE-AS 1 003 930). Hierbei wird entweder bewußt ein Durchfallen des abgestreiften Schmutzes auf den Boden in Kauf genommen oder werden zwischen einzelnen Borstenstreifen ausreichend große Kammern vorgesehen, um den Schmutz aufzufangen. Weiterhin ist es bekannt, walzenartige Bürsten unmittelbar nebeneinander mit ineinandergreifenden Borsten vorzusehen (DE-AS 1 931 548 und 1 654 104). Bei diesen Borstenmatten ist eine einigermaßen gute Schmutzrückhaitung gewährleistet. Alle vorgenannten Ausführungsformen sind jedoch fertigungstechnisch sehr aufwendig und dadurch teuer.
Bei einer anderen Gruppe ähnlichen Aufbaues (DE-GM 7 520 299 und 7 443 282) wird die Trägerschicht von großflächigen Kunststoff-Spritzgußteilen mit kammerartigen Vertiefungen gebildet, wobei am oberen Rand der die Stege begrenzenden Kammern Borsten aufgesetzt sind. Mit diesen Ausführungsformen soll gewährleistet werden, daß der von den Borsten abgestreifte Schmutz sich in den Kammern sammelt. Diese Fußmatten sind nur dann funktionstüchtig, wenn sie einen vollflächigen dichten Borstenbesatz aufweisen. Dabei ist es fertigungstechnisch aufwendig, wenn nicht gar unmöglich, die Vielzahl von Borsten auf den relativ kleinen Stirnflächen der Stege des Trägermaterials aufzubringen.
In Erkenntnis dieser Umstände ist weiterhin vorgeschlagen worden, (US-PS 3 886 620, DE-GM 6 909 246) die gesamte Fußmatte einstückig aus Kunststoff zu spritzen, so daß die Borsten aus dem gleichen Stoff wie die Trägerkonstruktion bestehen. Auch hierbei sind Rückhaltekammern für den Schmutz vorgesehen. Gespritzte Borsten sind jedoch bekanntermaßen relativ weich und müssen schon aus fertigungstechnischen Gründen einen relativ großen Durchmesser aufweisen. Zudem müssen sie konisch zur Spitze zulaufen, um aus dem Spritzgußwerkzeug entformt werden zu können. Abgesehen davon, daß auch diese Fußmatten einen erheblichen Fertigungsaufwand erfordern, können sie in anwendungstechnischer Sicht wegen der weichen Borsten nicht befriedigen, da sich diese umlegen und nicht mehr aufrichten.
Eine andere Entwicklung ging deshalb dahin, in üblicher Weise hergestellte Kunststoffborsten bündelweise auf einem Gewebe als Trägerschicht zu befestigen, indem die Borstenbündel an ihrem Befestigungsende aufgeschmolzen und auf das Gewebe aufgedrückt werden, so daß die Schmelze in die Gewebestruktur eindringt. Nach dem Erkalten sitzt das Borstenbündel auf der Gewebe-Trägerschicht (DE-US 2 335 468). Einer großen Beanspruchung, wie sie bei Fußmatten oder maschinell arbeitenden Vorrichtungen mit Bürstenbändem oder -scheiben auftreten, sind diese Matten nicht gewachsen. Statt dessen ist es weiterhin bekannt, die Borstenbündel an ihrem Fuß aufzuschmelzen und die einzelnen Bündetfuße durch eine Gitterstruktur zu verbinden, wobei diese Gitterstruktur dann zusätzlich noch umschäumt oder umspritzt wird, um eine vollflächige Trägerbahn zu erhalten (DE-OS 2 109 972, US-PS 3 798 699). Auch hier ist durch den notwendigerweise großen Abstand zwischen den einzelnen Borstenbündeln keine ausreichende Schmutzrückhaltung gewährleistet. Im übrigen ist bei allen bekannten Ausführungsformen mit großem Abstand der Borstenbündel bzw. Borstenstreifen die Trittsicherheit mangelhaft.
Demgegenüber ist zumindest in anwendungstechnischer Hinsicht die eingangs geschilderte Matte (DE-PS 2 034 089) befriedigend. Sie besteht aus einem Grundmaterial mit einer Faserschicht in Form von Wirrfasern aus relativ feinen Kunststoffasern und einer diese fixierenden Trägerschicht. Diese Fasermatte wird zur Bildung von Schutzkammem mit Einprägungen versehen, indem die feinen Kunststoffasem aufgeschmolzen und auf eine geringere Dicke verdichtet werden. Auf die unbearbeiteten Erhöhungen der Matte werden grobere Fasern in Form von Schlingen oder borstenartig aufgenadelt. Diese Matte weist also einerseits den Schmutz zurückhaltende Kammern auf, und besteht andererseits auf den Erhöhungen aus feinen Kunststoffasern und borstenartige Fasern. Durch diese Kombination von Fasern ergibt sich eine besonders gute Abstreifwirkung, ohne daß der Schmutz - wie bei einer bloßen Borstenmatte - zu sehr verspritzt. Da die Matte ausschließlich aus Kunststoffasern besteht, kann sie auch in hygienischer Hinsicht befriedigen. Von Nachteil ist jedoch, daß die ungeordneten Borsten nicht die gleiche BQrstwirkung erzeugen können, wie bei reinen Borstenmatten. Auch lassen sich borstenartige Fasern aufgrund ihres relativ großen Durchmessers nur schlecht aufnadein. Auch werden die Borsten, da sie nur zu einem geringen Teil senkrecht zur Mattenfläche stehen, leicht niedergetreten, so daß sie ihre Wirkung nicht oder nur unbefriedigend erfüllen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Matten vorzuschlagen, die die vorteilhaften Wirkungen von Fasern einerseits und Borsten andererseits anwendungstechnisch zur vollen Entfaltung kommen lassen, wobei eine solche Matte weiterhin in kostengünstiger Weise herstellbar sein soll.
Ausgehend von dem eingangs genannten Verfahren, bei dem die Matte aus einem Grundmaterial überwiegend aus Kunststoff mit einer Faserschicht und einer diese fixierenden Trägerschicht und aus auf das Grundmaterial aufgebrachten Fasern borstenartiger Struktur besteht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Grundmaterial durch Erhitzen der Fasern und gegebenenfalls der Trägerschicht bereichsweise aufgeschmolzen und bis auf oder in die Trägerschicht unter Bildung von Vertiefungen in der Faserschicht verdichtet wird, und daß in die Vertiefungen Borsten etwa in Parallellage zueinander eingesetzt und durch Aufschmelzen ihrer Enden mit dem verdichteten Grundmaterial verbunden werden.
Durch das Aufschmelzen der Fasern und gegebenenfalls der Trägerschicht und das dabei oder anschließend erfolgende Verdichten entsteht im Bereich der Vertiefung eine stabile Basis vornehmlich aus Kunststoff, in der Borsten, die etwa in Parallellage angeordnet sind, durch Aufschmelzen ihrer Enden verankert werden. Dadurch wird eine Fußmatte erhalten, bei der die Borsten in der für ihre Funktion wichtigen, etwa senkrechten Lage stehen, so daß sie ihre optimale Abstreif- und Reinigungsfunktion erfüllen können. Diese Borsten stehen im übrigen innerhalb des unbeeinflußten Fasermaterials der Faserschicht, so daß auch die Fasern die ihnen zugewiesene Wirkung des Abstreifens und der Schmutzrückhaltung in jeder Hinsicht befriedigend erfüllen können. Dabei ist durch das Aufschmelzen der Borstenenden, der Fasern und gegebenenfalls der Trägerschicht ein fester Verbund aller Komponenten der Matte gegeben, so daß trotz der gerade bei Fußmatten erheblichen Beanspruchung eine hohe Lebensdauer gewährleistet ist. Dies gilt auch für die Borsten allein, die nicht einzeln- und freistehend angeordnet sind, wodurch sie leicht niedergetreten würden, sondern innerhalb der Faserstruktur eingebunden und abgestützt sind, so daß sie zumindest auf einem großen Teil ihrer Länge keinen zu starken Biege- und Knickkräften ausgesetzt sind.
Die tragende Funktion wird nicht nur - wie bei herkömmlichen Fasermatten - durch die Trägerschicht des Grundmaterials übernommen, sondern durch die bereichsweise vorhandene verstärkte Basis der Vertiefungen, die je nach ihrer Anordnung punktuell, streifenförmig, gitterartig oder dergleichen sein kann, unterstützt.
Die Fertigungskosten für eine solche Matte sind gegenüber den bekannten Ausführungsformen relativ niedrig, da das in üblicher Weise hergestellte Grundmaterial auf ausschließlich termischem Wege mit den Borsten besetzt wird. Diese Schmelz- und gegebenenfalls Schweißvorgänge lassen sich heute maschinell problemlos beherrschen und auch in einer Serienfertigung mit hoher StückJeistung verwirklichen.
In bevorzugter Ausführungsform werden die Borsten mit dem Grundmaterial verschweißt. Hierzu empfiehlt es sich, Borsten aus dem gleichen Kunststoff wie die Fasern des Grundmaterials oder einen Kunststoff entsprechender Affinität einzusetzen.
Gemäß einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die aufgeschmolzenen Enden der Borsten auf dem Grundmaterial aufgestaucht. Dies kann derart geschehen, daß die Schmelze zumindest teilweise zwischen die der Vertiefung benachbarten Fasern eindringt. Bei dieser Verfahrensvariante können Fasern und Borsten auch aus sehr verschiedenen Werkstoffen bestehen. Praktische Versuche haben gezeigt, daß es unabhängig von der Art der Verbindung sogar möglich ist, innerhalb der Faserschicht auch einen Teil Naturfasern vorzusehen. Statt dessen ist auch möglich die aufgeschmolzenen Fasern in die Schmelze des Grundmaterials einzudrücken, um ein Umfließen der Borstenschmelze zu ermöglichen, was gleichfalls zu einem festen Halt führt.
Gemäß einer weiteren Variante des Verfahrens werden im Randbereich der Vertiefung die Fasern des Grundmaterials über die Höhe der Faserschicht zur Bildung einer Art Wandung aufgeschmolzen. Es entsteht somit eine Art Sackloch, in das die Borsten eingesetzt werden. Dabei bilden die aufgeschmolzenen Fasern eine seitliche Stütze für die Borsten.
Mit dem erfindungsgemßen Verfahren lassen sich Matten in Form von Bahnen oder in Form flächig begrenzter Abschnitte herstellen, so daß alle eingangs genannten Anwendungsmöglichkeiten für das Material ausgeschöpft werden können.
Die Erfindung betrifft ferner eine Matte für Bearbeitung von Oberflächen oder für Reinigungszwecke, insbesondere Fußmatte, die aus einem Grundmaterial überwiegend aus Kunststoff mit einer Faserschicht und einer diese fixierenden Trägerschicht und aus auf das Grundmaterial aufgebrachten Fasern borstenartiger Struktur besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Matte mit einer kombinierten Faser- und Borstenstruktur so weiterzuentwickeln, daß die anwendungstechnischen Vorteile beider Strukturen in vollem Umfange zur Geltung kommen.
Diese Aufgabe wird bei der vorgenannten Matte erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Grundmaterial der Faserschicht bereichsweise Vertiefungen aufweist, deren Grund durch Aufschmelzen der Faserschicht und Verdichten bis auf oder in die gegebenenfalls aufgeschmolzene Trägerschicht gebildet ist und daß in die Vertiefungen Borsten etwa in Parallellage zueinander eingesetzt und durch Aufschmelzen ihrer Enden im Grund der Vertiefungen befestigt sind.
Die Matte besteht also bereichsweise aus einer reinen Faserschicht, in anderen Bereichen aus Borsten, die - wie bei Bürstenwaren üblich - im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche stehen. Die Fasern können ungehindert ihre Abstreif- und Rückhaltefunktion für den Schmutz entfalten, während im gleichem Maße die stärkere Abstreiffunktion der Borsten, insbesondere auch bei profilierten Oberflächen zur Wirkung kommt. Durchmesser und Länge der Borsten, wie auch deren Material können entsprechend dem Bedarfsfall ausgewählt werden. Ferner können die Borsten in beliebiger geometrischer Anordnung auf der Matte angebracht sein. Es können auch Borsten unterschiedlicher Eigenschaften und Wirkungen kombiniert eingesetzt werden. Auch Sonderborsten, z. B. mit Schleifmittelfüllung für Schleif- und Polierzwecke können in das Mattenmaterial eingebracht sein.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Borsten am Grund der Vertiefung mit dem Grundmaterial verschweißt sein, gegebenenfalls auch an ihren in die Vertiefung eingesetzten Enden einen verbreiterten Fuß aufweisen. Zusätzlich kann dieser verbreiterte Fuß bis zwischen die der Vertiefung benachbarten Fasern der Faserschicht reichen und dort für eine zusätzliche Verankerung der Borsten sorgen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Vertiefungen wandartige Versteifungen auf, die aus über die Höhe der Faserschicht aufgeschmolzenen Fasern gebildet sind. Dadurch entsteht eine zusätzliche Abstützung und Führung der in die Vertiefung eingesetzten Borsten.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der von den Borsten eingenommene Querschnitt kleiner als der Querschnitt der Vertiefung. Dadurch wird zwischen den Borsten und der Faserschicht ein umlaufender Spalt gebildet, der als Schmutz-Rückhaltekammer wirksam ist.
Statt dessen kann aber auch der Querschnitt der Vertiefung kleiner sein als der von den Borsten eingenommene Querschnitt, so daß eine Art Preßsitz der Borsten innerhalb der Fasrschicht gegeben ist, wodurch die Borsten wiederum seitlich abgestützt werden.
Die Borsten können einzeln stehend, in Bündeln oder in Streifen in entsprechend ausgebildeten Vertiefungen des Grundmaterials eingesetzt sein. Auch hier richtet sich die Konfiguration an erster Linie nach dem jeweiligen anwendungstechnischen Bedarf.
Schließlich können die Borsten die Oberfläche der Faserschicht überragen, mit dieser bündig abschließen oder unterhalb der Oberfläche enden. Im 1. und 2. Fall werden die Borsten bei jedem Abstreifvorgang wirksam, während sie im letzten Fall nur dann ihre Wirkung entfalten, wenn auf die Faserschicht beim Abstreifvorgang ein größerer Druck ausgeübt wird, die Faserschicht also entsprechend zusammengedrückt wird.
Nachstehend ist die Erfindung anhand einiger in der Zeichnung wiedergebender Ausführungsbeispiele beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Die in Figur 1 in schematischer Ansicht wiedergegebene Fußmatte 1 weist einen im wesentlichen rechteckigen Umriß mit abgerundeten Ecken auf. Sie besteht aus einem Grundmaterial 2 von faseriger Struktur und darin eingesetzten Borsten 3. Ferner kann auf den Rücken der Matte 1 eine versteifende, gegebenenfalls auch rutschhemmende Unterlage 4 angebracht sein, die jedoch nicht zum Gegenstand der Erfindung gehört. Die Borsten können untereinander in beliebiger Geometrie angeordnet sein, wie auch ihre Verteilung auf der Fläche der Matte beliebig sein kann. In Figur 1 sind nur beispielhaft einzelne runde Borstenbündel 5, kreuzweise angeordnete Borstenstreifen 6 und lineare Borstenstreifen 7 gezeigt. Eine Matte kann mit Borsten gleicher oder auch unterschiedlicher Konfiguration besetzt sein.
In den Figuren 2 bis 5 ist der Aufbau der Matte näher erkennbar. Das Grundmaterial 2 besteht aus einer Faserschicht 8, vornehmlich aus Wirrfasern und einer diese rückseitig fixierenden Trägerschicht 9. Letztere kann durch Verdichten der Fasern und Auftragen eines Bindemittels, durch Verschmelzen der Fasern oder durch Aufbringen einer folienartigen Deckschicht oder dergleichen hergestellt sein. Die Faserschicht 8 wird durch erhitzte Formwerkzeuge bereichsweise aufgeschmolzen und bis auf die Trägerschicht 9 zusammengedrückt, so daß sich Vertiefungen 10 bilden. Das geschmolzene Fasermaterial und die Trägerschicht 9 bilden am Grund der Vertiefung eine verstärkte Basis 11. In die Vertiefung werden Borsten vornehmlich in Parallellage zueinander eingesetzt, die an ihren Enden 13 zuvor aufgeschmolzen werden. Mit dem aufgeschmolzenen Ende 13 werden sie auf die gegebenenfalls gleichfalls erschmolzene Basis 11 aufgesetzt. Sofern die für die Faserschicht 8 und die Borsten 12 verwendeten Werkstoffe verschweißbar sind, bildet sich an der Basis 11 eine homogene SchweiBverbindung. Bei dem in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel überragen die Borsten 12 die Oberfläche 14 der Faserschicht.
Figur 3 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der wiederum die Fasern bereichsweise unter Bildung einer Vertiefung 10 aufgeschmolzen und auf die Trägerschicht 9 zusammengedrückt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist jedoch die Vertiefung 10 einen etwas größeren Querschnitt auf, als er von den Borsten 12 eingenommen wird, so daß ein Ringraum 15 entsteht, der als Schmutzkammer wirksam werden kann. Im übrigen enden bei diesem Ausführungsbeispiel die Borsten 12 etwa bündig mit der Oberfläche 14 der Faserschicht 8. Die Borsten 12 sind an ihrem der Nutzfläche entgegengesetzten Ende wiederum aufgeschmolzen und auf den Grund der Vertiefung 10 aufgestaucht worden, so daß die Schmelze eine Art Fuß 16 bildet, der gegebenenfalls mit der Basis 11 verschweißt, zumindest aber durch das Aufschmelzen verklebt ist.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 ist die Faserschicht 8 nicht nur zur Bildung der verstärkten Basis 11, sondern auch seitlich der Vertiefung aufgeschmolzen worden, so daß sich eine Art Hülse 17 bildet, die die eingesetzten Borsten 12 seitlich führt. Die Borsten 12 sind auch hier wiederum durch Aufschmelzen ihrer Enden 13 am Grund der Vertiefung 10 im Bereich der Basis 11 verankert.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 5, bei dem wiederum die Basis 11 durch Aufschmelzen und Zusammendrücken der Fasern der Faserschicht 8 erzeugt worden ist, wird in die dadurch gebildete Vertiefung wiederum ein Borstenbündel 12 mit aufgeschmolzenem Ende eingesetzt und auf der Basis 11 aufgestaucht. Dadurch wird die Schmelze nach außen gedrängt, so daß sich wiederum ein Fuß 18 bildet. In Abwandlung von den zuvor beschriebenen Ausführungsformen dringt die Schmelze hier jedoch in die Fasern der Faserschicht 8 ein, so daß die Borsten 12 mittels des Fußes 18 zusätzlich in der Faserschicht 8 verankert sind.