DE10234653A1

DE10234653A1 - Ein- oder mehrdimensionale Verbundanordnung sowie Verfahren zur Herstellung hierfür

Info

Publication number: DE10234653A1
Application number: DE2002134653
Authority: DE
Inventors: Marianne Heide
Original assignee: Textilforschungsinstitut Thueringen Vogtland TITV eV
Current assignee: Textilforschungsinstitut Thueringen Vogtland TITV eV
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2022-07-30
Also published as: DE10234653B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein- oder mehrdimensionale Verbundanordnung, umfassend ein zweiflächiges, abstandshaltendes textiles Flächengebilde mit mindestens einer luftführenden, atmungsaktiven, thermoregulierenden sowie druckelastischen Funktionsschicht zwischen den textilen Außenflächen. Erfindungsgemäß weist mindestens eine der textilen Außenflächen eine Barriereschicht auf, wobei auf diese Schicht eine Schaumstoffmasse derart aufgebracht ist, dass ein im wesentlichen homogener, nur zerstörend lösbarer Formschluss mit der einen textilen Außenfläche entsteht und ein unerwünschtes Eindringen der Schaumstoffmasse in die Funktionsschicht verhindert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine ein- oder mehrdimensionale Verbundanordnung, umfassend ein zweiflächiges, abstandshaltendes textiles Flächengebilde mit mindestens einer luftführenden, atmungsaktiven, thermoregulierenden sowie druckelastischen Funktionsschicht zwischen den textilen Außenflächen gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1 und ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Verbundanordnung.
Bekannterweise bestehen textile Bezüge im Mobilbereich üblicherweise aus Geweben oder Velouren, die meist eine Flammkaschierung erfahren haben und auf einen vorgefertigten Schaumstoffkern oder Sitzteil aufgebracht werden.
Die so gefertigten Sitzelemente erfüllen in den wenigsten Fällen bekleidungsphysiologische Anforderungen.
Im Gebrauch entsteht durch die unmittelbare Verbindung Schaumstoff/Oberstoff Stauwärme, weil die Atmungsaktivität des Schaumes unzureichend und damit der Sitzkomfort eingeschränkt ist.
Gleiches gilt für Schuhwerk, welches aus einem Kunststoffwerkstoff in einem Guss gefertigt wird. Der bekleidungsphysiologische Komfort aber auch der Tragekomfort ist unzureichend. Eine polsternde, thermoregulierende und atmungsaktive Innenausstattung ist nicht vorhanden. Nur in Verbindung mit zusätzlich erforderlichen Sohlen kann diesem Mangel entgegengewirkt werden.
Aus der DE 44 19 801 A1 ist ein Verbundstoff für Schuhe in Laminatform bekannt, der aus Außenstoff, mikroporöser Membran und einer Wirkwarenschicht besteht. Dieser Verbundstoff stellt eine wasserdichte, wasserdampfdurchlässige Funktionsschicht dar, wobei die luftdurchlässige Wirkwarenschicht auf einer Seite der Funktionsschicht angeordnet ist.
Die DE 196 54 246 A1 betrifft die Ausstattung von starren Trägerformteilen für Fahrzeuge mit Schichten aus Abstandsgewirke, Faservlies und Echtleder, welche durch entsprechende Klebstoffschichten miteinander verbunden sind.
In der Lehre nach DE 196 23 928 A1 ist ein Sporthandschuh offenbart, dessen Innenhandmantel aus einem textilen Trägermaterial mit einer Latexschaumschicht als aufpralldämpfender Polsterung besteht.
Als zusätzliche Polsterung wird dort ein Abstandsgewebe eingesetzt. Der Nachteil dieses vorbekannten Verbundes ist eine geringe Flexibilität und Elastizität durch die große Steifigkeit des Abstandsgewebes.
Das Gebrauchsmuster DE 298 16 349 A1 offenbart einen Verbund aus einem Polyurethangel und einem Abstandsgewirke. Dieses Mehrschichtmaterial wird insbesondere für den Einsatz in der Medizintechnik genutzt, wobei das Fließvermögen des Gels für eine effektive Druckverteilung, z.B. als Bezugsmaterial eines Operationstisches sorgt.
Der Mehrwegbezug aus Abstandsgewirke nach DE 297 17 879 U1 ist für den Krankenhaus- und Home Care-Bereich geeignet. Dabei besitzt eine Seite des Textils eine Polyurethanbeschichtung zum Schutz einer Matratze gegen Verunreinigungen.
In der DE 100 55 902 A1 ist ein wiederverwendbarer textiler Verbundstoff für medizinische Hilfszwecke beschrieben, dessen obere, dem Körper zugewandte textile Schicht aus einem hydrophoben Material besteht und die die Körperfeuchte in die untere, aus cellulosischen Faserstoffen bestehende Saugschicht leiten soll.
Weiterhin ist es bekannt, Abstandsgewirke im Automobilbereich, z.B. für den sogenannten Dachhimmel, als Hinterlüftung im Autositz, für Autositztaschen, Armaturenbrettverkleidungen oder dergleichen einzusetzen. Abstandsgewirke finden aber auch bei der Herstellung von Industrietextilien, Pflanzmatten, Sportschuhen oder Sportbekleidung Anwendung.
Den vorbekannten Lösungen haftet jedoch der gemeinsame Nachteil an, dass die einzelnen Schichten mit ihren unterschiedlichen funktionalen Eigenschaften voneinander lösbar sind, delaminieren und letztendlich keinen untrennbaren Verbund bilden, mit der Folge nur eingeschränkter Verwendungsmöglichkeiten.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung eine weiterentwickelte ein- oder mehrdimensionale Verbundanordnung, umfassend ein zweiflächiges, abstandshaltendes textiles Flächengebilde anzugeben, welches durch eine besondere Ausbildung es gestattet, die vorteilhaften Eigenschaften von abstandshaltenden textilen Flächengebilden mit Schaumstoffen oder Schaumstoffformkörpern zu verbinden, um neue Einsatzmöglichkeiten und Anwendungsgebiete zu erschließen. Weiterhin soll ein technologisch einfach realisierbares Herstellungsverfahren für eine solche Verbundanordnung geschaffen werden.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch eine Verbundanordnung gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen darstellen. Hinsichtlich des Herstellungsverfahrens sei auf Patentanspruch 15 verwiesen.
Erfindungsgemäß wird von einem zweiflächigen, abstandshaltenden textilen Flächengebilde ausgegangen, welches eine spezielle Funktionsschicht aufweist, die zwischen zwei textilen Außenflächen befindlich ist. Eine der beiden textilen Außenflächen wird mit einer Barrierefunktion oder -schicht ausgestattet, um ein Hinterschäumen der mehrdimensionalen Struktur zu erreichen.
Erfindungsgemäß kann die spezielle, hinterschäumte textile Abstandsstruktur in den verschiedensten Anwendungsbereichen, wie z.B. im Mobilbereich, in der Schuhfertigung, als Schutzauskleidung oder ähnlich zum Einsatz kommen.
Der neuartige Einsatz von dreidimensionalen Gewirken als atmungsaktive, thermoregulierende und polsternde Nutzschicht in fester Verbindung mit einem anderen Material bringt erhebliche Vorteile, insbesondere in kritischen Anwendungsfällen, wo es darum geht, einerseits eine Luftzirkulation zu schaffen andererseits aber auch eine druckentlastende Wirkung auf bestimmte Körperteile des Menschen zu erreichen.
Wie oben kurz angerissen weist mindestens eine der textilen Außenflächen eine Barriereschicht auf, wobei auf diese Schicht eine Schaumstoffmasse derart aufgebracht ist, dass ein im wesentlichen homogener, nur zerstörend lösbarer Formschluss mit der einen textilen Außenfläche entsteht und so ein unerwünschtes Eindringen der Schaumstoffmasse in die Funktionsschicht verhindert wird.
Die Barriereschicht umfasst ein Hydrophobiermittel sowie eine anschließend aufgebrachte Polyurethan- oder PVC-Beschichtung.
Bei einer Beschichtung mit vorzugsweise Polyurethan oder PVC besitzt der Deckstrich vorzugsweise eine Dicke, die sich aus einer Masse des Beschichtungsmaterials von 30 bis 50 g/m² ergibt.
Die angestrebte Barrierewirkung der Beschichtung kann durch das vorgeschlagene Applizieren eines Hydrophobiermittels, welches das Durchdringen des Flüssigkeitsschaumes beim Hinterschäumvorgang durch seine wasserabweisenden Eigenschaften zusätzlich bremst, unterstützt werden.
In einem Ausführungsbeispiel wird eine Hydrophobiermittelkombination auf Polyurethanbasis oder Silikonbasis eingesetzt.
Die Schaumstoffmasse, die auf die Barriereschicht aufgebracht wird, bildet am Ende des Fertigungsprozesses einen dreidimensionalen Körper, der dann mit dem textilen Flächengebilde nichtlösbar verbunden ist.
Bevorzugt weist das textile Flächengebilde elastische, gut formbare Eigenschaften auf, so dass beliebige Schaumstoffkörper, auch komplizierter geometrischer Struktur realisiert werden können.
Das Flächengebilde ist in bevorzugter Ausgestaltung ein an sich bekanntes textiles Abstandsgewirke.
Die zu hinterschäumende Seite des Abstandsgewirkes besitzt eine im wesentlichen geschlossene Oberfläche mit geringer Restporigkeit, um eine Haftung des Schaumstoffmaterials zu bewirken.
Für den Fall, dass die zu hinterschäumende Fläche des Abstandsgewirkes Feuchte absorbierend auszubilden ist, wird hierfür hochfilamentierter Synthesefaserstoff eingesetzt und/oder auf cellulosische Faserstoffe zurückgegriffen.
Die Schaumstoffmasse kann aus einem Polyurethanschaum oder einem ähnlichen schäumbaren Kunststoffmaterial bestehen.
Erfindungsgemäß kann das textile Flächengebilde vorkonfektioniert werden, wobei anschließend die Barriereschicht und die Schaumstoffbeschichtung bzw. Schaumstoffmasse aufgebracht wird.
Bei einem speziellen erfindungsgemäßen Schuhwerk wird von einer Verbundanordnung gemäß den Merkmalen der Erfindung ausgegangen, wobei hier ein fußgerecht vorkonfektioniertes textiles Flächengebilde hinterschäumt wird. Die geschäumte Außenform bildet dann mindestens Teile der Außenoberfläche des Schuhwerkes und die Nutzfläche des textilen Flächengebildes ist zum Fuß oder zur Schuhwandinnenseite orientiert.
Ebenso besteht erfindungsgemäß die Möglichkeit der Schaffung mit neuen Eigenschaften versehener Sitze oder Sitzflächen aus einer Verbundanordnung, umfassend ein textiles Abstandsgewirke mit Hinterschäumung.
Hier wird ein entsprechend den ergonomischen Erfordernissen geschaffener dreidimensionaler Sitzformkörper aus geschäumten Material mit dem textilen Flächengebilde beim Formungsprozess verbunden.
Ein weiterer Einsatzaspekt der Erfindung ergibt sich dann, wenn Helmauskleidungen einen Helmschalenformkörper oder einen Helminneneinsatz umfassen, wobei das derart geschäumte Material mit dem textilen Flächengebilde in derselben Weise wie vorbeschrieben eine unlösbare Einheit mit den speziellen funktionalen Eigenschaften bildet.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:

1 – eine Prinzip-Schnittansicht eines textilen Verbundstoffes mit einer Barriereschicht, geeignet zum formschlüssigen Hinterschäumen, vorzugsweise mit Polyurethan-Kunststoffen;
2 – eine Darstellung eines Schuhwerkes mit fester, formschlüssiger Auskleidung einer textilen dreidimensionalen Struktur mit dem den Schuh bildenden Formkörper und
3 – die Darstellung eines formschlüssig hinterschäumten Abstandsgewirkes für den Mobilbereich, wobei das dreidimensionale Textil die Nutzschicht, z.B. eines Fahrzeugsitzes bildet.

Wie aus der Prinzipdarstellung nach 1 ersichtlich, besteht der eingesetzte textile Verbundwerkstoff aus einer an sich bekannten dreidimensionalen Abstandsstruktur 1, die vorzugsweise ein Gewirke aber auch ein Gewebe oder ein Gestrick sein kann, die mit einem Formkörper aus geschäumten Material 2 fest verbunden ist.
Die dem Körper einer Person zugewandte textile Nutzfläche 3 des Abstandsgewirkes kann geschlossen, aber auch offen strukturiert sein.
Die offene Struktur erhöht die Atmungsaktivität und fördert den physiologischen Komfort im hautnahen Bereich.
Die Nutzfläche 3 kann zur Erhöhung der Druckstabilität einen Elastananteil besitzen, womit die Anzahl der Abstandshalterfäden pro cm² erhöht wird. Weiterhin ist ein elastisches Abstandsgewirke besonders gut geeignet, um in komplizierten Formen gut und faltenfrei modelliert zu werden.
Selbstverständlich kann die Nutzfläche 3 auch unelastisch gearbeitet werden. Die Nutzfläche 3 soll vorzugsweise aus Synthesefaserstoffen bestehen, die Feuchte aufnehmen, aber nicht absorbieren.
Die dem Körper einer Person abgewandte, zu beschichtende Fläche 4 besitzt vorzugsweise eine nahezu geschlossene Oberfläche, um eine homogene Barriereschicht aufzunehmen. Diese zu beschichtende Fläche 4 kann ebenfalls elastisch oder unelastisch gearbeitet sein. Materialseitig besitzt sie derartige Eigenschaften, dass Feuchte in Form von Körperschweiß in der zu beschichtenden Fläche 4 absorbiert wird und von dort nach und nach an die Umgebung verdunsten kann. Dies ist durch den Einsatz hochfilamentierter Synthesefaserstoffe oder durch die Verwendung cellulosischer Faserstoffe erreichbar.
Die Nutzfläche 3 und die zu beschichtende Fläche 4 werden vorzugsweise durch monofile Abstandshalterfäden 6 miteinander verbunden, gleichzeitig aber auch auf Distanz gehalten.
In dem hierdurch entstandenen Abstandszwischenraum 7 befindet sich daher eine ständig zirkulierende Luftschicht, die einen klimatisierenden und temperaturausgleichenden Effekt bewirkt.
Damit die gewünschte homogene, formschlüssige Verbindung geschaffen werden kann, wird gemäß Ausführungsbeispiel auf die zu beschichtende Fläche 4 eine Barriereschicht 5 aufgebracht, die dem Hinterschäumprozess standhält und die ein vollständiges Durchdringen des Polyurethanschaumes in den Abstandszwischenraum 7 und die Nutzfläche 3 verhindert. Vorzugsweise wird ein Hydrophobiermittel auf die zu beschichtende Fläche 4 appliziert. Auf diese Fläche wird dann anschließend die Barriereschicht 5 aus vorzugsweise Polyurethan aufgebracht, womit die Voraussetzungen für ein formschlüssiges Hinterschäumen in an sich bekannter Technologie gegeben sind.
Mit Hilfe der 2 sei die Ansicht eines Schuhwerkes, z.B. einem sogenannten Operations-Clog als Formkörper aus geschäumten Material 2 mit einer Abstandsstruktur 3 als Innenfutter gezeigt.
Die Abstandsstruktur 1 wird fußgerecht vorkonfektioniert und in dieser vorkonfektionierten Form dem Hinterschäumprozess zugeführt. Dabei entsteht ein Formkörper aus geschäumten Material 2, der in diesem Prozess mit der Abstandsstruktur 1, welche mit einer Barriereschicht 5 versehen ist, eine feste, nicht lösbare Verbindung eingeht.
Die Barriereschicht 5 verhindert ein Durchdringen des Schaumes in den Abstandszwischenraum 7 und die Nutzfläche 3. Durch die dreidimensionale textile Abstandsstruktur 1 als Innenfutter gewährleistet der geschaffene, z.B. Operations-Schuh einen völlig neuen, sehr angenehmen Tragekomfort. Atmungsaktivität, Weichheit, Druckentlastung der Füße, Feuchteableitung und Pflegeleichtigkeit, insbesondere beim Desinfizieren sind hier die neuen Qualitäten. Das nach jedem Tragen der Operations-Schuhe erforderliche Waschen, Trocknen und Sterilisieren kann in einem Arbeitsgang unproblematisch erfolgen. Die formschlüssige Auskleidung des Schuhs erspart außerdem den bisherigen nicht unerheblichen Zeitaufwand im Operationsbereich durch das größenmäßige und paarweise Zuordnen loser Schuheinlagen in die OP-Clogs.
Mit Hilfe der 3 sei eine beispielhafte Querschnittsdarstellung einer hinterschäumten Abstandsstruktur im Mobilsitzbereich illustriert.
Hierbei wird ein dreidimensional ausgebildeter Formkörper aus geschäumten Material 2 mit der Abstandsstruktur 1 stabil und formschlüssig verbunden. Die Maschenstruktur des dreidimensionalen Textils vereinfacht diese Hinterschäumprozesse durch die große Flexibilität der Ware in alle Richtungen. Deshalb spielt die Form des Schaumkörpers selbst eine untergeordnete Rolle.
Die Nutzfläche 3 bildet dabei die äußere Schicht des Verbundes. Vorteilhaft ist die große Oberflächenbeständigkeit, Luftdurchlässigkeit und Thermoregulation der textilen Maschenstruktur im Sitzbereich. Hierdurch wird der Sitzkomfort, z.B. eines Fahrers eines Kraftfahrzeuges wesentlich erhöht. Ein Durchdringen des Schaumes beim Hinterschäumprozess wird auch bei dieser Ausführungsform durch die Barriereschicht 5 wirksam verhindert.
Zusammenfassend verbessert der erfindungsgemäße Verbund aus Schaumstoff und einer Nutzschicht aus vorzugsweise dreidimensionalen Abstandsgewirke den bekleidungsphysiologischen Komfort daraus gefertigter Finalprodukte dergestalt, dass durch die ständig zirkulierende Luft in der Zwischenschicht des Textils kein Hitzestau entstehen kann. Durch das druckelastische Verhalten der monofilen Abstandshalterfäden resultiert eine druckentlastende Wirkung auf entsprechende Körperteile und es kann Feuchte absorbiert werden. Der Einsatz vorzugsweiser synthetischer Fasergarne, auch in Verbindung mit cellulosischen Fasergarnen, garantiert ein optimales Pflegeverhalten. Die Maschenstruktur des Textils gewährleistet zusätzlich eine gute Modellierbarkeit, die sich selbst mit komplizierten Formen gut stoffschlüssig verbinden lässt.

1: Abstandsstruktur
2: Formkörper aus geschäumten Material
3: Nutzfläche des Abstandsgewirkes
4: zu beschichtende Fläche des Abstandsgewirkes
5: Barriereschicht
6: Abstandshalterfäden
7: Abstandszwischenraum

Claims

Ein- oder mehrdimensionale Verbundanordnung, umfassend ein zweiflächiges, abstandshaltendes textiles Flächengebilde mit mindestens einer luftführenden, atmungsaktiven, thermoregulierenden sowie druckelastischen Funktionsschicht zwischen den textilen Außenflächen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der textilen Außenflächen eine Barierreschicht aufweist, wobei auf diese Schicht eine Schaumstoffmasse derart aufgebracht ist, dass ein im wesentlichen homogener, nur zerstörend lösbarer Formschluss mit der einen textilen Außenfläche entsteht und ein unerwünschtes Eindringen der Schaumstoffmasse in die Funktionsschicht verhindert ist.
Ein- oder mehrdimensionale Verbundanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Barriereschicht aus einem Hydrophobiermittel sowie einer anschließend aufgebrachten Polyurethan- oder PVC-Beschichtung besteht.
Ein- oder mehrdimensionale Verbundanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrophobiermittel eine Mischung aus Polyurethan- oder Silikonbasis ist.
Ein- oder mehrdimensionale Verbundanordnung nach Anspruch2, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse der aufgebrachten Polyurethan- oder PVC-Beschichtung der Barriere im Bereich zwischen im wesentlichen 30 bis 50 g/m² liegt.
Ein- oder mehrdimensionale Verbundanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumstoffmasse einen dreidimensionalen Körper bildet, der mit dem textilen Flächengebilde fest verbunden ist.
Ein- oder mehrdimensionale Verbundanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde elastische, gut formbare Eigenschaften aufweist.
Ein- oder mehrdimensionale Verbundanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde ein textiles Abstandsgewirke ist.
Ein- oder mehrdimensionale Verbundanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zu hinterschäumende Seite des Abstandsgewirkes eine im wesentlichen geschlossene Oberfläche geringer Restporigkeit besitzt.
Ein- oder mehrdimensionale Verbundanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zu hinterschäumende Fläche des Abstandsgewirkes Feuchte absorbierend ausgebildet ist und hierfür hochfilamentierte Synthesefaserstoffe und/oder cellulosische Faserstoffe aufweist oder aus solchen Materialien besteht.
Ein- oder mehrdimensionale Verbundanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumstoffmasse Polyurethanschaum ist.
Schuhwerk aus einer Verbundanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein fußgerecht vorkonfektioniertes textiles Flächengebilde hinterschäumt ist, wobei die geschäumte Außenform mindestens Teilen der Außenoberfläche des Schuhwerkes entspricht und die Nutzfläche des textilen Flächengebildes zum Fuß oder zur Schuhwerkinnenseite orientiert ist.
Operations-Clog, Clog für Reinraumbedingungen oder feuchtebeständiger Clog als Schuhwerk nach Anspruch 11.
Sitz oder Sitzfläche aus einer Verbundanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein dreidimensionaler Sitzformkörper aus geschäumten Material mit dem textilen Flächengebilde verbunden ist.
Helmauskleidung aus einer Verbundanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Helmschalenformkörper oder ein Helminneneinsatz aus geschäumten Material mit dem textilen Flächengebilde verbunden ist.
Verfahren zur Herstellung einer Verbundanordnung, ausgehend von einem zweiflächigen, abstandshaltenden textilen Flächengebilde mit mindestens einer luftführenden, atmungsaktiven, thermoregulierenden und druckelastischen Funktionsschicht zwischen den textilen Außenflächen, dadurch gekennzeichnet, dass auf mindestens einer der textilen Außenflächen eine Barriereschicht aufgebracht wird um anschließend ein Hinterschäumen dieser Außenfläche durchzuführen derart, dass ein im wesentlichen homogener, nur zerstörend lösbarer Formschluss mit der einen textilen Außenfläche entsteht und ein unerwünschtes Eindringen der Schaumstoffmasse in die Funktionsschicht verhindert wird, wobei als Barriereschicht zunächst ein Hydrophobiermittel und anschließend eine Polyurethan- oder PVC-Schicht aufgetragen wird.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Hydrophobiermittel Polyurethane oder Silikone Verwendung finden.