DE112014003219B4

DE112014003219B4 - Material zur inneren Polsterung von Fahrzeugen

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Publication number: DE112014003219B4
Application number: DE112014003219.0T
Authority: DE
Inventors: Dae Young Lim; Ki Young Kim; Won Young JEONG; Hyo Jin An
Original assignee: Korea Institute of Industrial Technology KITECH
Current assignee: Korea Institute of Industrial Technology KITECH
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2021-07-22
Anticipated expiration: 2034-05-23
Also published as: WO2015005579A1; KR101498577B1; KR20150007412A; JP6302057B2; DE112014003219T5; JP2016534784A

Abstract

Faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen, wobei wenigstens zwei oder mehr Lagen einer faserförmigen Basis, die durch Mischen von Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (PCT) mit beliebigen Bindefasern aus der Gruppe Polybutylenterephthalat (PBT), Co-Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (Co-PCT) und Polypropylen (PP) hergestellt ist, laminiert sind, und wobei zwischen den benachbarten Lagen der faserförmigen Basis Abstandsstoffe zwischengeordnet sind, deren Hauptkomponente aus PCT-Fasern mit einer Hilfskomponente co-polymerisiert ist, welche aus der Gruppe Polybutylenterephthalat (PBT), Co-Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (Co-PCT) und Polypropylen (PP) gewählt ist, so dass die Abstandsstoffe aus PCT/PBT, PCT/Co-PCT oder PCT/PP gefertigt sind.

Description

Technisches Gebiet:
Die vorliegende Erfindung betrifft eine faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen, welche derart ausgestaltet ist, dass sie eine faserförmige Basis umfasst, in welcher Bindefasern in Fasermaterialien aus Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (PCT) eingemischt sind, wobei die faserförmige Polsterung eine mehrlagige Struktur aus zwei oder mehr Lagen der faserförmigen Basis aufweist, zwischen deren Lagen Abstandsstoffe zwischengeordnet sind.
Stand der Technik:
Die Leichtbauweise von Fahrzeugen wurde als einer der Faktoren zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit von Produkten vorangetrieben, um die Kraftstoffeffizienz im Hinblick auf eine zunehmende Knappheit der Rohölressourcen zu verbessern, wobei infolge von Analysen auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik festgestellt worden ist, dass die Kraftstoffeffizienz um bis zu 5 bis 10% verbessert werden kann, wenn der Einsatz von Leichtbaumaterialien in Automobilen um bis zu 10% erhöht wird.
Um die Leichtbauweise von Fahrzeugen auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik zu verbessern, liegt ein besonderes Interesse in neuartigen technischen Kunststoffen.
Solche technischen Kunststoffe sind Kunststoffmaterialien, welche durch Mischen eines synthetischen Harzes mit Füllstoffen, wie Glasfasern, hergestellt sind und auf diese Weise bessere thermische Eigenschaften und mechanische Eigenschaften, wie Festigkeit und Verschleißfestigkeit, im Vergleich mit universellen Kunststoffen aufweisen, weshalb technische Kunststoffe für verschiedene industrielle Materialien, wie Automobilteile, Maschinenbauteile, elektrische und elektronische Bauteile, verbreitet Verwendung finden. Darüber hinaus besitzen technische Kunststoffe eine höhere Designflexibilität und formgebende Bearbeitbarkeit als Materialien wie Metall oder Glas, wodurch ihre Einsatzgebiete in vorteilhafter Weise erweitert werden können.
Eines der am verbreitetsten eingesetzten Materialien auf dem Gebiet der technischen Kunststoffe, mit welchen eine Leichtbauweise von Fahrzeugen erreicht werden kann, stellt Polyamid dar.
Polyamid besitzt eine hohe thermische Erweichungstemperatur, eine hohe Festigkeit, eine Nichtentflammbarkeit (womit die Eigenschaften eines Materials angesprochen sind, im Falle eines Brandes nicht leicht verbrannt zu werden) sowie eine hohe Zähigkeit, so dass es vornehmlich für innere Rahmenteile von Fahrzeugen genutzt werden kann. So wird PA beispielsweise für sehr leichte und hochfeste Teile, wie Frontendträger, Pedalhalterungen, Bremspedale und dergleichen, verwendet.
Darüber hinaus findet Polycarbonat, welches das einzige transparente Material auf dem Gebiet der technischen Kunststoffe darstellt, als Ersatzstoff für Glas verbreiteten Einsatz.
Aufgrund des Bestrebens, Automobilsitzen eine hohe Qualität zu verleihen, sollten die Polsterungen von Sitzen jedoch eine Stoßelastizität, ein gutes Schwingungsverhalten und eine hohe Dauerhaftigkeit aufweisen, um hierdurch den Fahrkomfort zu verbessern. Die Polsterungen sind üblicherweise aus einer Kombination von Metallfedern mit Polstermaterialien aus weichen Polyurethanschäumen hergestellt. Die Gewichtsreduktion von Automobilen zur Erzielung einer Leichtbauweise von Automobilen steht jedoch in einer engen Beziehung mit den Verbesserungen der Treibstoffeffizienz, der Energieeinsparung und dem Schutz der Umwelt infolge einer Verminderung der Kohlendioxidemissionen.
Gemäß den gegenwärtigen Bestrebungen, deren Fokus auf Kosteneinsparungen und Leichtbauweise gerichtet ist, wurden schaumförmige Automobilsitze dahingehend weiterentwickelt, um den Weichschäumen unter Vermeidung einer Verwendung von Metallfedern Federeigenschaften zu verleihen.
Da solche schaumförmigen Automobilsitze jedoch nicht in Verbindung mit Metallfedern eingesetzt werden, führt dies dazu, dass die Dicke der weichen Polyurethanschäume in unerwünschter Weise erhöht wird. Darüber hinaus sich Polyurethanschäume während der Herstellung für den menschlichen Körper gesundheitsschädlich, und wenn sie als Innenmaterialien von Fahrzeugen eingesetzt werden, erzeugen die Polyurethanschäume flüchtige organische Verbindungen („VOC“, volatile organic compounds), welche ihrerseits schädliche Einflüsse auf den menschlichen Körper besitzen.
Ferner weisen die gegenwärtig als Innenmaterialien von Fahrzeugen verwendeten Polsterungen aus Polyurethanen keinerlei Atmungseigenschaften auf, so dass ein Passagier, wenn er hierauf über mehrere Stunden sitzt, ins Schwitzen gerät, weshalb die Polsterungen aus Polyurethanen nicht zur Erfrischung geeignet sind. Überdies können die Polsterungen aus Polyurethanen nicht recycelt werden. Aus diesen Gründen wurden viele Entwicklungen in Bezug auf Ersatzmaterialien vorangetrieben.
Auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik wurden die Polsterungen aus Polyurethanen daher neuerdings durch aus Polyesterfasern gefertigte Polsterungen ersetzt.
Bei einem typischen Polyestermaterial handelt es sich um Polyethylenterephthalat (PET), welches durch Reaktion von Dimethyltryptamin (DMT) oder Terephthalsäure (TA) mit Ethylenglykol (EG) erhalten wird und welches ein Polymer mit hervorragenden physikalischen und mechanischen Eigenschaften darstellt. Werden Fasern aus PET hergestellt, so weisen sie eine hohe Festigkeit, eine hohe Elastizität, eine herausragende Hitzebeständigkeit sowie eine hervorragende Bearbeitbarkeit auf.
Indes sind den Eigenschaften von PET allein hinsichtlich der Befriedigung zahlreicher Anforderungen an hochfunktionelle Materialien Grenzen gesetzt. Folglich wird der Benzolring von PET durch Naphthalinringe substituiert, oder es wird Glykol als dritte Komponente zugesetzt, so dass den Polymermaterialien eine höhere Glasübergangstemperatur und Schmelztemperatur sowie eine noch exzellentere Formbeständigkeit und verbesserte mechanische Eigenschaften im Vergleich mit PET verliehen werden.
Bei der Reaktion des bifunktionellen Alkohols als ein Monomer der Polyesterfaser mit organischer Säure wird die Reaktionskomponente oder das Glykosid der Reaktionskomponente verändert, um verschiedene Polyestermaterialien zu erzeugen.
So beschreibt beispielsweise die US 6 231 976 B1 ein Verfahren zur Herstellung von Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (PCT) durch Kombinationsreaktion von 1,4-Cyclohexandimethanol (CHDM), bei welcher Dimethylterephthalat (DMT), 1,4-Cyclohexandimehanol sowie maximal 40 Mol-% Ethylenglykol in Gegenwart eines spezifischen Katalysatorsystems enthalten sind.
Die WO 2014/ 092 303 A1 beschreibt ein insbesondere für Kraftfahrzeuge vorgesehenes faserförmiges Polstermaterial auf der Basis von PCT-Hohlfasern, welches mittels eines thermischen Bonding-Verfahrens oder in Kombination desselben mit Vernadeln (Needle Punching) hergestellt worden ist.
In der JP 2012 - 24 955 A geht es um ein weiteres Innenmaterial für Kraftfahrzeuge, welches eine faserförmige Basis umfasst, die eine Mischung aus PCT-Fasern mit PolypropylenFasern als Bindefasern enthält, wobei im Falle eines laminatförmigen Aufbaus des Materials schaumförmige Abstandsstoffe vorgesehen sein können.
Die EP 0 340 763 B1 offenbart dem thermischen Bonden zugängliche, synthetische Biokomponentenfasern zum Einsatz in Hygieneartikeln, welche eine innere Kernkomponente und eine äußere Mantel- bzw. Schalenkomponente aufweisen. Während die Kernkomponente ein PCT-Fasern enthaltendes Polyolefin oder einen Polyester enthält, enthält die Mantel- bzw. Schalenkomponente ein Polyolefin mit einem gegenüber der Kernkomponente geringeren Schmelzpunkt.
Schließlich sind aus der EP 0 721 519 B1 bzw. aus der DE 694 13 049 T2 Fasermaterialien auf der Basis von PCT als Kernkomponente bekannt, welche in Form von Faserballen insbesondere als Füllung von Kopfkissen zum Einsatz gelangen sollen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben daher zahlreiche Studien durchgeführt, um ein Material zu finden, welches anstelle der herkömmlichen Polsterteile aus Polyurethanen zum Einsatz gelangen kann und welches in zufriedenstellender Weise geeignete physikalische Eigenschaften für Polsterteile für Fahrzeuginneneinrichtungen besitzt, wobei als Ergebnis ein Polsterteil für Fahrzeuginneneinrichtungen gefunden wurde, welches eine faserförmige Basis umfasst, die durch Mischen von PCT-Fasern mit Bindefasern hergestellt ist, und welches eine mehrlagige Struktur aufweist, bei welcher wenigstens zwei oder mehr Lagen der faserförmigen Basis gebildet und Abstandsstoffe zwischen den benachbarten Lagen der faserförmigen Basen zwischengeordnet sind.
Beschreibung:
Technisches Problem:
Die vorliegende Erfindung entstand folglich vor dem Hintergrund der oben genannten Probleme, wie sie im Stand der Technik auftreten, wobei ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin besteht, eine faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen vorzuschlagen, welche eine faserförmige Basis umfasst, die durch Mischen von PCT-Fasern mit Bindefasern hergestellt ist, um auf diese Weise eine optimierte Festigkeit zu erzielen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen vorzuschlagen, bei welcher zwei oder mehr Lagen der faserförmigen Basis gebildet sind, wobei jede Lage der faserförmigen Basis durch Mischen von PCT-Fasern mit Bindefasern hergestellt ist und Abstandsstoffe zwischen den benachbarten Lagen der faserförmigen Basen zwischengeordnet sind.
Technische Lösung:
Um die vorgenannten Ziele zu erreichen, wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen vorgeschlagen, wobei wenigstens zwei oder mehr Lagen einer faserförmigen Basis, die durch Mischen von Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (PCT) mit beliebigen Bindefasern aus der Gruppe Polybutylenterephthalat (PBT), Co-Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (Co-PCT) und Polypropylen (PP) hergestellt ist, laminiert sind, und wobei zwischen den benachbarten Lagen der faserförmigen Basis Abstandsstoffe zwischengeordnet sind, deren Hauptkomponente aus PCT-Fasern mit einer Hilfskomponente co-polymerisiert ist, welche aus der Gruppe Polybutylenterephthalat (PBT), Co-Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (Co-PCT) und Polypropylen (PP) gewählt ist, so dass die Abstandsstoffe aus PCT/PBT, PCT/Co-PCT oder PCT/PP gefertigt sind.
Um die vorgenannten Ziele zu erreichen, wird gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung eine faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen vorgeschlagen, wobei wenigstens zwei oder mehr Lagen einer faserförmigen Basis, die aus Kompositfasern hergestellt ist, welche durch Spinnen einer ersten Komponente aus Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat-Fasern (PCT-Fasern) und einer zweiten Komponente aus beliebigen Bindefasern aus der Gruppe Polybutylenterephthalat (PBT), Co-Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (Co-PCT) und Polypropylen (PP) hergestellt sind, laminiert sind, und wobei zwischen den benachbarten Lagen der faserförmigen Basis Abstandsstoffe zwischengeordnet sind, deren Hauptkomponente aus PCT-Fasern mit einer Hilfskomponente co-polymerisiert ist, welche aus der Gruppe Polybutylenterephthalat (PBT), Co-Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (Co-PCT) und Polypropylen (PP) gewählt ist, so dass die Abstandsstoffe aus PCT/PBT, PCT/Co-PCT oder PCT/PP gefertigt sind.
Die Erfindung sieht folglich eine faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen vor, bei welcher wenigstens zwei oder mehr Lagen der faserförmigen Basis laminiert sind, und wobei zwischen den benachbarten Lagen der faserförmigen Basis Abstandsstoffe zwischengeordnet sind. Die Abstandsstoffe sind an die Lagen der faserförmigen Basis mittels der Bindefasern gebunden, wie sie in den faserförmigen Basen gemäß dem ersten und dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthalten sind. Die Hauptkomponente der Abstandsstoffe aus PCT-Fasern ist dabei mit einer Hilfskomponente co-polymerisiert, welche aus der Gruppe Polybutylenterephthalat (PBT), Co-Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (Co-PCT) und Polypropylen (PP) gewählt ist, so dass die Abstandsstoffe aus PCT/PBT, PCT/Co-PCT oder PCT/PP gefertigt sind.
Die Kompositfasern sind erfindungsgemäß vorzugsweise von Kompositfasern des Typs „Mantel-Kern“ („sheath-core“) oder „Außenhaut-Kern“ („skin-core“) gebildet sind, bei welchen die erste Komponente an den Kern gesponnen ist, während die zweite Komponente an den Mantel oder an die Außenhaut gesponnen ist; oder die Kompositfasern sind von Kompositfasern des Typs „Seite-zu-Seite“ („side-by-side“) gebildet, bei welchen die erste Komponente und die zweite Komponente an den Seiten derselben angeordnet sind.
Die Bindefasern sind erfindungsgemäß in vorteilhafter Ausgestaltung in einem Bereich von 5 bis 95 Mass.-% beigemischt und besitzen einen um 20°C oder mehr geringeren Schmelzpunkt als die PCT-Fasern.
Vorteilhafte Wirkungen:
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen vorgeschlagen, deren faserförmige Basis ihrer zwei oder mehreren Lagen PCT-Fasern enthält, die unter Verwendung von CHDM als Diolkomponente der Reaktionskomponente der Polyesterfasern erhalten worden sind, so dass die faserförmige Polsterung infolge der cyclischen Struktur von PCT eine verbesserte Hitzebeständigkeit, chemische Beständigkeit, Elastizität und Bauschigkeit bzw. Bulkeigenschaften im Vergleich mit herkömmlichem PET aufweist.
Darüber hinaus befriedigt die faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen gemäß der vorliegenden Erfindung die Anforderungen an eine Leichtbauweise infolge des Materialtausches, wobei sie ferner derart ausgestaltet ist, dass die faserförmige Basis durch Mischen der PCT-Fasern mit den Bindefasern mit einem niedrigen Schmelzpunkt hergestellt ist. Die faserförmige Polsterung weist hierbei eine mehrlagige Struktur auf, in welcher die wenigstens zwei oder mehr Lagen der faserförmigen Basis gebildet und die Abstandsstoffe zwischen den benachbarten Lagen der faserförmigen Basen zwischengeordnet sind, wodurch die Elastizität und die physikalischen Eigenschaften des Polstermaterials optimiert werden.
Figurenliste

1 zeigt eine schematische Ansicht der Oberfläche einer Lage einer faserförmigen Basis für eine faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines Ausschnittes einer faserförmigen Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung:
Nachstehend ist die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert.
Die vorliegende Erfindung schlägt eine schichtartige faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen vor, welche eine faserförmige Basis umfasst, die durch Mischen von PCT-Fasern mit Bindefasern hergestellt ist.
Im Allgemeinen werden Polyesterfasern durch Reaktion von bifunktionellem Alkohol und organischer Säure als Monomer der Reaktionskomponente erhalten, wobei verschiedene Materialien entsprechend der funktionellen Gruppe der Reaktionskomponente verändert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird 1,4-Cyclohexandimethanol (CHDM) als bifunktioneller Alkohol verwendet, während ein Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat)-Material (PCT), wie es in der chemischen Formel 1 wiedergegeben und durch Reaktion von 1,4-Cyclohexandimethanol (CHDM) mit Dimethylterephthalat (DMT) oder Terephthalsäure (TA) hergestellt ist, als Basis verwendet wird.
Das PCT-Material besitzt aufgrund seiner cyclischen Struktur eine bessere Hitzebeständigkeit, eine bessere chemische Beständigkeit, eine bessere Elastizität sowie eine bessere Bauschigkeit bzw. bessere Bulkeigenschaften als herkömmliche PET-Materialien. Genauer beträgt das spezifische Gewicht eines Fasergewebes aus herkömmlichem PET-Material 1,38, während jenes des in der vorliegenden Erfindung verwendeten PCT-Materials 1,23 beträgt. Darüber hinaus liegt der Schmelzpunkt eines Fasergewebes aus herkömmlichem PET-Material bei 250°C, während jener des in der vorliegenden Erfindung verwendeten PCT-Materials bei 290°C liegt. Überdies ist die Bauschigkeit bzw. sind die Bulkeigenschaften eines Faservliesstoffes oder eines Fasergewebes, in welchem das PCT-Material gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten ist, um 10% höher als jene eines herkömmlichen PET-Materials, wobei das PCT-Material gemäß der vorliegenden Erfindung ferner eine höhere Wärmestabilität aufweist.
Aufgrund der charakteristischen cyclischen Struktur des PCT-Materials besitzt das PCT-Material eine geringe Dichte, eine exzellente Bauschigkeit bzw. exzellente Bulkeigenschaften, einen hohen Schmelzpunkt sowie eine gute chemische Stabilität. Folglich genügt die faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen gemäß der vorliegenden Erfindung den Anforderungen an eine Leichtbauweise, indem die physikalischen Eigenschaften des PCT-Materials als solchem verbessert werden, wobei diejenigen physikalischen Eigenschaften sichergestellt werden, welche für seinen Einsatzzweck erforderlich sind.
Im Einzelnen wird gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen vorgeschlagen, welche derart ausgestaltet ist, dass sie zwei oder mehrere Lagen einer faserförmigen Basis umfasst, welche durch Mischen von PCT-Fasern mit Bindefasern aus der Gruppe Polybutylenterephthalat (PBT), Co-Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (Co-PCT) und Polypropylen (PP) hergestellt ist, so dass die physikalischen Eigenschaften der PCT-Fasern aufrechterhalten werden, während die Festigkeit des Leichtbaumaterials optimiert wird.
Mit dem Terminus „faserförmige Basis“ ist im Sinne der vorliegenden Erfindung gemeint, dass sie eine Struktur eines Faservliesstoffes oder eines Fasergewebes aufweist.
In der 1 ist eine schematische Ansicht der Oberfläche einer faserförmigen Basis für eine faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wiedergebeben, wobei die faserförmige Basis der faserförmigen Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Struktur aufweist, in welcher Bindefasern 200, welche aus der Gruppe Polybutylenterephthalat (PBT), Co-Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (Co-PCT) und Polypropylen (PP) gewählt sind, auf vorgegebene Längen zugeschnitten und mit PCT-Fasern 100 gemischt worden sind.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ferner eine faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen vorgeschlagen, welche derart ausgestaltet ist, dass sie zwei oder mehrere Lagen einer faserförmigen Basis umfasst, die aus Kompositfasern hergestellt ist, welche durch Spinnen einer ersten Komponente aus PCT-Fasern und einer zweiten Komponente aus Bindefasern aus der Gruppe Polybutylenterephthalat (PBT), Co-Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (Co-PCT) und Polypropylen (PP) hergestellt sind.
Die Kompositfasern sind vorzugsweise Kompositfasern des Typs „Mantel-Kern“ („sheath-core“) oder „Außenhaut-Kern“ („skin-core“), bei welchen die erste Komponente an den Kern gesponnen ist, während die zweite Komponente an den Mantel oder an die Außenhaut gesponnen ist, oder es handelt sich um Kompositfasern des Typs „Seite-zu-Seite“ („side-by-side“), bei welchen die erste Komponente und die zweite Komponente an den Seiten derselben angeordnet sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weisen die mit den PCT-Fasern gemischten Bindefasern einen geringeren Schmelzpunkt auf als die PCT-Fasern, welche einen Schmelzpunkt von 290°C besitzen. Genauer beträgt die Schmelzpunktdifferenz zwischen den Bindefasern und den PCT-Fasern 20°C oder mehr, wobei die Bindefasern mit dem niedrigeren Schmelzpunkt beispielsweise aus der Gruppe Polybutylenterephthalat (PBT), Co-Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (Co-PCT) und Polypropylen (PP) oder Kombinationen hiervon gewählt sein können. Auf dieses Weise kann aufgrund des geringeren Schmelzpunktes der Bindefasern deren Anbindung durch Heißbonden verstärkt werden.
Gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Bindefasern der faserförmigen Basis der faserförmigen Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen vorzugsweise in einem Bereich von 5 bis 95 Mass.-% beigemischt, höchst vorzugsweise in einem Bereich von 20 bis 50 Mass.-%. Beträgt der beigemischte Anteil an Bindefasern weniger als 5 Mass.-%, so erweist die die Verbesserung der Festigkeit des erhaltenen Vlieses oder Gewebes als gering, während umgekehrt ein Anteil an beigemischten Bindefasern von mehr als 95 Mass.-% dazu führt, dass die Bindekräfte zwischen den Bindefasern zu stark sind, was für das Material des Polsterteils nicht zweckdienlich ist. Folglich würde der Anteil an der Hauptkomponente, den PCT-Fasern, so sehr verringert, dass es schwierig würde, die physikalischen Eigenschaften der PCT-Fasern zu erhalten, wie die Hitzebeständigkeit, die chemische Beständigkeit, die Elastizität und die Bauschigkeit bzw. die Bulkeigenschaften.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Kraftfahrzeugen vorgeschlagen, welche derart ausgebildet ist, dass sie wenigstens zwei oder mehr Lagen der faserförmigen Basis umfasst, wobei jede Lage der faserförmigen Basis durch Mischen von PCT-Fasern mit Bindefasern hergestellt ist, und wobei Abstandsstoffe zwischen die benachbarten Lage der faserförmigen Basis zwischengeordnet sind.
In der 2 ist eine schematische Ansicht des Querschnittes einer erfindungsgemäßen faserförmigen Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen wiedergegeben, wobei die faserförmige Polsterung 1' für Innenmaterialien von Fahrzeugen eine mehrlagige Struktur aufweist, bei welcher zwei Lagen der faserförmigen Basis 10, 11, welche jeweils durch Mischen von PCT-Fasern mit Bindefasern hergestellt sind, laminiert sind, und wobei ein Abstandsstoff 13 zwischen die benachbarten Lagen der faserförmigen Basen 10, 11 zwischengeordnet ist. Das Polsterteil 1' weist darüber hinaus einen weiteren Abstandsstoff 13' auf, welcher unterhalb der faserförmigen Basislage 11 und oberhalb einer weiteren faserförmigen Basislage 12 angeordnet ist, welche gleichfalls durch Mischen von PCT-Fasern mit Bindefasern hergestellt ist.
Die Abstandsstoffe 13, 13' weisen einen geringeren Schmelzpunkt im Bereich von 200°C bis 290°C auf als die PCT-Fasern, welche einen Schmelzpunkt von 290°C besitzen. Die Hauptkomponente der Abstandsstoffe aus PCT-Fasern ist dabei mit einer Hilfskomponente co-polymerisiert, welche aus der Gruppe Polybutylenterephthalat (PBT), Co-Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (Co-PCT) und Polypropylen (PP) gewählt ist, so dass die Abstandsstoffe aus PCT/PBT, PCT/Co-PCT oder PCT/PP gefertigt sind.
Bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung weist die faserförmige Polsterung 1' für Innenmaterialien von Fahrzeugen eine dreidimensionale Struktur auf, welche zwei separate faserförmige Basen und eine Abstandslage umfasst, welche die beiden separaten faserförmigen Basen miteinander verbindet. Die Hauptmerkmale des Abstandsstoffes bestehen in einer Druckfestigkeit, so dass aufgrund der Struktur des Abstandsstoffes die faserförmige Polsterung 1' folglich in vielfältiger Weise als medizinisches Material, als Material für Schuhe und Sportartikel, als industrielles Kompositmaterial und als Verstärkungsmaterial für Beton Einsatz finden kann. Die faserförmige Polsterung 1' vermag dabei durch die Struktur der Abstandsschicht insbesondere eine gute Leichtbauweise sowie Atmungseigenschaften zu erzielen.
Erfindungsgemäß gelangt ein Verbindungsverfahren zwischen den Lagen der faserförmigen Polsterung 1' für Innenmaterialien von Fahrzeugen zum Einsatz, welches aus der Gruppe Heißbonden allein, Heißluftbonden und Vernadeln (Needle-Punching) und Vernadeln (Needle-Punching) gewählt ist, wodurch der faserförmigen Polsterung eine erhöhte Druckfestigkeit verliehen wird.
Aufgrund der vorstehend genannten physikalischen Eigenschaften kann die faserförmige Polsterung gemäß der vorliegenden Erfindung ferner als faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Bahnfahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen sowie für Innenmaterialien von Möbeln verwendet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung:
Nachstehend ist die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben.
Die Ausführungsbeispiele dienen dabei lediglich zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung und schränken den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht ein.
Beispiel 1:
80 Mass.-% PCT-Fasern mit einem Schmelzpunkt von 290°C und 20 Mass.-% PBT-Fasern mit einem Schmelzpunkt von 225°C werden miteinander gemischt, wonach hieraus ein Vorformling eines Vlieses mittels Vernadeln (Needle-Punching) erzeugt wird. Sodann werden die unteren und oberen Bereiche des Vlieses aus den gemischten Fasern auf einer Temperatur von 200°C gehalten und mittels einer Doppelbandpresse bei einer Bandgeschwindigkeit von 1,0 m/min thermisch miteinander gebondet bzw. verbunden, um eine faserförmige Basis zu erzeugen.
Beispiel 2:
Das Herstellungsverfahren der faserförmigen Polsterung wird in derselben Weise wie im Beispiel 1 durchgeführt, allerdings mit dem Unterschied, dass 80 Mass.-% PCT-Fasern mit einem Schmelzpunkt von 290°C, 10 Mass.-% PBT-Fasern mit einem Schmelzpunkt von 225°C und 10 Mass.-% Co-PCT-Fasern mit einem Schmelzpunkt von 220°C miteinander gemischt werden.
Beispiel 3:
Ein PCT-Harz und ein PP-Harz werden einer jeweiligen Spinndüse aufgegeben und sodann geschmolzen und unter Spinnbedingungen mit einer Spinngeschwindigkeit von 600 m/min gesponnen. Sodann wird die Schmelze um das 3,5-fache gestreckt und bei einer Temperatur von 120°C heißbehandelt, um PCT/PP-Kompositfasern des Typs „Mantel-Kern“ (sheath-core”) zu erzeugen. Dabei werden das PCT-Harz und das PP-Harz in einem Massenverhältnis von 70:30 gemischt. Die oberen und unteren Bereiche des Gewebes aus Kompositfasern des Typs „Mantel-Kern“ werden auf einer Temperatur von 200°C gehalten und mittels einer Doppelbandpresse bei einer Bandgeschwindigkeit von 1,0 m/min thermisch miteinander gebondet bzw. verbunden, um eine faserförmige Basis zu erzeugen.
Beispiel 4:
Ein Verfahren zur Herstellung von Kompositfasern des Typs „Seite-zu-Seite“ („side-by-side“) wird unter denselben Spinnbedingungen wie im Beispiel 3 durchgeführt, wobei zur Erzeugung der faserförmigen Basis gleichfalls dasselbe Verfahren wie im Beispiel 3 angewandt wird, allerdings mit dem Unterschied, dass das PCT-Harz und das PP-Harz einem Extruder mit einer Spinndüse des Typs „Seite-zu Seite“ aufgegeben, geschmolzen und dabei gesponnen werden.
Beispiel 5:
Ein PCT/PBT-Abstandsstoff wird auf einer Oberfläche einer gemäß Beispiel 1 hergestellten faserförmigen Basis platziert, während eine weitere faserförmige Basis, in welcher die PCT-Fasern mit einem Schmelzpunkt von 290°C enthalten sind, auf der Oberseite des Abstandsstoffes platziert wird. Sodann werden der Abstandsstoff und die faserförmigen Basen mittels einer Heißpresse miteinander gebondet bzw. verbunden, um eine faserförmige Polsterung zu erzeugen.
Beispiel 6:
Das Herstellungsverfahren der faserförmigen Polsterung wird in derselben Weise wie im Beispiel 5 durchgeführt, allerdings mit dem Unterschied, dass die mehrlagigen faserförmigen Basen einem Vernadelungsverfahren (Needle-Punch-Verfahren) mit 300 Stichen/min/cm² unterworfen und sodann einem Heißluftbonden bei einer Temperatur von 200°C unterzogen werden.
Vergleichsbeispiel 1:
Das Herstellungsverfahren der faserförmigen Polsterung wird in derselben Weise wie im Beispiel 5 durchgeführt, allerdings mit dem Unterschied, dass Fasern aus Polyethylenterephthalat (PET) (Kurzfasern mit 7 Denier, hergestellt von Woongjin Chemical), sowie LM-PET-Fasern (Kurzfasern mit 6 Denier) miteinander gemischt werden, um ein Fasergewebe zu erzeugen.
Experiment 1: Messung des Gewichts und der Dicke

In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die Gewichte und die Dicken der gemäß den Beispielen 1 bis 6 hergestellten faserförmigen Polsterungen zusammengestellt. Tabelle 1:

Parameter	Vergleichsbeispiel 1	Beispiel 1	Beispiel 2	Beispiel 3	Beispiel 4	Beispiel 5	Beispiel 6
Gewicht [g/m²]	330,4	300,5	298,8	278,6	280,3	980,7	1023,6
Dicke [mm]	10,79	9,8	9,9	10,0	10,2	32,3	30,6

Aus der Tabelle 1 wird deutlich, dass die gemäß den Beispielen 1 bis 4 hergestellte faserförmige Polsterung ein leichteres Gewicht aufweist als jene des Vergleichsbeispiels 1 unter der Bedingung, dass die jeweiligen einzelnen Lagen dieselbe Dicke aufweisen. Dabei besitzt die gemäß den Beispielen 1 bis 5 hergestellte faserförmige Polsterung insbesondere ein um 10% oder mehr geringeres Gewicht als jene des Vergleichsbeispiels 1, was bedeutet, dass die erzeugten faserförmigen Polsterungen eine geringe Flächendichte aufweisen.
Im Gegensatz hierzu sind die gemäß den Beispielen 5 und 6 hergestellten mehrlagigen faserförmigen Polsterungen aufgrund der Verbindung mit den Abstandsstoffen als relativ dicke Polsterkissen ausgestaltet, so dass sich die physikalischen Eigenschaften der faserförmigen Polsterungen gleichfalls als zufriedenstellend erweisen.
Experiment 2: Messung der physikalischen Eigenschaften
Um festzustellen, ob sich die faserförmige Polsterung für ihre Verwendung in zweckdienlicher Weise eignet, wurden die Härte, die Druckverformung, die Luftdurchlässigkeit und die Rückstellfähigkeit der gemäß den Beispielen 1 bis 6 hergestellten faserförmigen Polsterung ermittelt. Dabei wurde die Härte dadurch ermittelt, indem die auf die faserförmige Polsterung einwirkende Last, bei welcher die Dicke des Vlieses um 70% verringert worden ist, gemessen wurde, während die Druckverformung bzw. der Druckverformungsrest gemäß KS M 6672 ermittelt worden ist, indem das Vlies bei einer Temperatur von 70°C über 22 Stunden derart unter Druck gesetzt wurde, dass seine Dicke um 50% verringert worden ist, wonach es zur Erholung 30 Minuten unter Normaltemperatur gehalten wurde, um die bleibende Verformung zu überprüfen.

Darüber hinaus wurde die Luftdurchlässigkeit gemäß dem Frazier-Verfahren durch Messung der permeierten Luftmenge bei 125 Pa ermittelt, während die Rückstellfähigkeit bzw. das Rückstellvermögen dadurch ermittelt wurde, indem das Vlies mit 50 gf/cm² (entsprechend 0,5 N/cm²) komprimiert und der Grad an Rückstellung gemessen wurde. Tabelle 2:

Parameter	Härte [N]	Druckverformung [%]	Luftdurchlässigkeit [cm²/cm²/s]	Rückstellfähigkeit [%]
Vergleichsbeispiel 1	57,02	58,6	167,5	47,32
Beispiel 1	40,07	25,3	210,3	75,6
Beispiel 2	39,65	26,2	216,8	78,5
Beispiel 3	35,63	27,5	208,1	75,2
Beispiel 4	34,98	27,9	208,9	74,9
Beispiel 5	47,55	20,3	152,4	82,3
Beispiel 6	49,27	19,2	145,9	81,7

Aus den vorstehenden Ergebnissen wird deutlich, dass die gemäß den Beispielen 1 bis 4 hergestellte faserförmige Polsterung, welche die PCT-Fasern enthaltende faserförmige Basis aufweist, eine geringere Härte besitzt als die gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellte faserförmige Polsterung, welche die PET-Fasern enthält, wodurch eine weiche Haptik gewährleistet ist. Darüber hinaus ist erkennbar, dass die Rückstellfähigkeit bzw. das Rückstellvermögen erhöht wird, während die Druckverformung bzw. der Druckverformungsrest vermindert wird, was eine Verbesserung der physikalischen Eigenschaften darstellt.
Vergleicht man das Vergleichsbeispiel 1 mit den Beispielen 1 bis 4, welche jeweils auf dieselbe Weise durchgeführt worden sind, so stellt man fest, dass die gemäß den Beispielen 1 bis 4 hergestellte faserförmige Polsterung eine geringere Härte und eine geringere Druckverformung bzw. einen geringeren Druckverformungsrest sowie eine höhere Rückstellfähigkeit bzw. ein höheren Rückstellvermögen als jene gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 aufweist, so dass sie weiche Polstereigenschaften, eine geringe Druckverformung selbst im Falle einer langzeitigen Kompression bei hohen Temperaturen und hohen Drücken sowie eine exzellente Rückstellfähigkeit besitzt, wodurch Polsterungsteile mit Hochleistungseigenschaften sichergestellt werden.
Insbesondere im Falle der gemäß den Beispielen 5 und 6 hergestellten mehrlagigen faserförmigen Polsterung weist letztere eine verhältnismäßig hohe Härte auf. Dies ist dadurch begründet, dass durch Zwischenanordnung der Abstandsstoffe zwischen den aus PCT-Fasern gefertigten faserförmigen Basislagen starke Bindungskräfte erzielt worden sind.
Überdies bietet die mehrlagige faserförmige Polsterung die hervorragendsten physikalischen Eigenschaften in Bezug auf die Rückstellfähigkeit bzw. das Rückstellvermögen und auf die Druckverformung bzw. den Druckverformungsrest, wobei insbesondere die faserförmigen Polstergewebe gemäß dem Beispiel 6 mittels Vernadeln (Needle-Punching) kombiniert worden sind, wodurch die Härte und die Dauerhaftigkeit verbessert werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit:
Wie oben erwähnt, wird eine faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen vorgeschlagen, welche eine faserförmige Basis umfasst, die durch Mischen von PCT-Fasern, welche eine bessere Hitzebeständigkeit, chemische Beständigkeit, Elastizität und Bauschigkeit als PET-Fasern aufweisen, mit Bindefasern hergestellt ist, und welche eine mehrlagige Struktur besitzt, in welcher wenigstens zwei oder mehr Lagen der faserförmigen Basis gebildet und zwischen benachbarte Lagen der faserförmigen Basen Abstandsstoffe zwischengeordnet sind.
Die faserförmige Polsterung gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt insbesondere ein sehr leichtes Gewicht, eine hohe Rückstellfähigkeit bzw. ein hohes Rückstellvermögen infolge der exzellenten Hitzebeständigkeit, chemischen Beständigkeit, Elastizität und Bauschigkeit der PCT-Fasern, so dass sich für Innenmaterialien von Fahrzeugen eignet.
Ferner kann die faserförmige Polsterung gemäß der vorliegenden Erfindung für Innenteile von Schienenfahrzeugen, Schiffen und Flugzeugen sowie für Innenteile von Möbeln eingesetzt werden.
Während die vorliegende Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf einzelne, zur Veranschaulichung dienende Ausführungsbeispiele beschreiben ist, ist ihr Schutzbereich durch die Ausführungsbeispiele nicht eingeschränkt, sondern ausschließlich durch die Patentansprüche bestimmt. Dem Fachmann ist es dabei offensichtlich, dass Änderungen oder Modifikationen der Ausführungsbeispiele vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

10, 11, 12:: Faserförmige Basis, in welcher Bindefasern in PCT-Fasern eingemischt sind;
13, 13':: Abstandsstoff;
100:: PCT-Fasern;
1': Faserförmige Polsterung.

Claims

Faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen, wobei wenigstens zwei oder mehr Lagen einer faserförmigen Basis, die durch Mischen von Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (PCT) mit beliebigen Bindefasern aus der Gruppe Polybutylenterephthalat (PBT), Co-Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (Co-PCT) und Polypropylen (PP) hergestellt ist, laminiert sind, und wobei zwischen den benachbarten Lagen der faserförmigen Basis Abstandsstoffe zwischengeordnet sind, deren Hauptkomponente aus PCT-Fasern mit einer Hilfskomponente co-polymerisiert ist, welche aus der Gruppe Polybutylenterephthalat (PBT), Co-Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (Co-PCT) und Polypropylen (PP) gewählt ist, so dass die Abstandsstoffe aus PCT/PBT, PCT/Co-PCT oder PCT/PP gefertigt sind.
Faserförmige Polsterung für Innenmaterialien von Fahrzeugen, wobei wenigstens zwei oder mehr Lagen einer faserförmigen Basis, die aus Kompositfasern hergestellt ist, welche durch Spinnen einer ersten Komponente aus Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat-Fasern (PCT-Fasern) und einer zweiten Komponente aus beliebigen Bindefasern aus der Gruppe Polybutylenterephthalat (PBT), Co-Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (Co-PCT) und Polypropylen (PP) hergestellt sind, laminiert sind, und wobei zwischen den benachbarten Lagen der faserförmigen Basis Abstandsstoffe zwischengeordnet sind, deren Hauptkomponente aus PCT-Fasern mit einer Hilfskomponente co-polymerisiert ist, welche aus der Gruppe Polybutylenterephthalat (PBT), Co-Poly(1,4-cyclohexandimethanolterephthalat) (Co-PCT) und Polypropylen (PP) gewählt ist, so dass die Abstandsstoffe aus PCT/PBT, PCT/Co-PCT oder PCT/PP gefertigt sind.
Faserförmige Polsterung nach Anspruch 2, wobei die Kompositfasern von Kompositfasern des Typs „Mantel-Kern“ oder „Außenhaut-Kern“ gebildet sind, bei welchen die erste Komponente an den Kern gesponnen ist, während die zweite Komponente an den Mantel oder an die Außenhaut gesponnen ist.
Faserförmige Polsterung nach Anspruch 2, wobei die Kompositfasern von Kompositfasern des Typs „Seite-zu-Seite“ gebildet sind, bei welchen die erste Komponente und die zweite Komponente an den Seiten derselben angeordnet sind.
Faserförmige Polsterung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bindefasern in einem Bereich von 5 bis 95 Mass.-% beigemischt sind.
Faserförmige Polsterung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bindefasern einen um 20°C oder mehr geringeren Schmelzpunkt als die PCT-Fasern besitzen.
Faserförmige Polsterung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindung der Abstandsstoffe zwischen den faserförmigen Basen durch Heißbonden alleine, durch Heißluftbonden und Vernadeln oder durch Vernadeln gebildet ist.