DE4222127A1

DE4222127A1 - Wiederverwertbares polstermaterial zur verwendung in fahrzeugen und fahrzeugsitz

Info

Publication number: DE4222127A1
Application number: DE19924222127
Authority: DE
Inventors: Hideo Isoda; Mitsuhiro Sakuda; Yoshihiro Amagi; Kenji Tanaka; Kunio Kimura; Michio Kobayashi; Tadaaki Hamaguchi; Seiji Sawahara
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1991-07-05
Filing date: 1992-07-06
Publication date: 1993-01-21
Anticipated expiration: 2012-07-07
Also published as: DE4222127B4; US5298321A

Description

Die Erfindung betrifft ein wiederverwertbares Polstermate rial zur Verwendung in Fahrzeugen und einen Fahrzeugsitz. Ein bekanntes Polstermaterial zur Verwendung in Fahrzeugen ist Polyurethan. Polyurethan wird sowohl aufgrund seiner guten Beständigkeit, seiner Polstereigenschaften und seiner Verarbeitbarkeit als auch wegen seines niedrigen Preises üb licherweise als Polstermaterial in Fahrzeugen verwendet. Po lyurethan hat jedoch den Nachteil, daß es brennbar ist. Wäh rend der Verbrennung entsteht eine große Menge toxischer Gase, die im Falle eines Fahrzeugbrandes die Insassen des Fahrzeugs gefährden. Daher wird das Polyurethan mit einem halogenhaltigen flammhemmenden Mittel versetzt. Dieses flammhemmende Mittel verhindert jedoch nicht vollständig die Brennbarkeit von Polyurethan und gibt außerdem im Falle eines Brandes eine große Menge toxischer halogenhaltiger Gase ab. Dies ist insbesondere bei Bränden in Tunneln oder Unterführungen gefährlich.

Ein weiterer Nachteil von Polyurethan ist, daß sich seine Eigenschaften im Laufe der Zeit verschlechtern. Polyurethan mit verschlechterten Eigenschaften wird üblicherweise wegge worfen, da seine Wiederverwertung schwierig ist und prak tisch anwendbare Verfahren für seine Wiederverwertung erst noch untersucht werden. Die Entsorgung von Polyurethan er folgt normalerweise, nachdem man es in Abfallbehältern ge sammelt hat, durch Veraschung. Eine Veraschung im Freien er zeugt jedoch Luftverschmutzung mit toxischen Gasen (wie Cyangas). Die Veraschung in einem Abfallverbrennungsofen kann diese toxischen Gase entfernen, ist aber teuer, da die toxischen Gase in den Veraschungsöfen Korrosion verursachen. Daher wird Polyurethan normalerweise auf Müllplätzen, die später wieder bepflanzt werden sollen, entsorgt. Da Po lyurethan ein zelluläres Material ist, bleibt der Untergrund instabil. Aus diesem Grund wird eine große Menge von Po lyurethan heute auf offenen Müllhalden gelagert und nur sehr wenig davon wird gegenwärtig wiederverwertet.

Kürzlich wurde ein neues Polstermaterial zur Verwendung in Fahrzeugen vorgestellt, das Fasern enthält, um Dumpfheit der Sitze auszuschalten. Es wird für einige Autos der Luxus klasse verwendet. Es handelt sich um natürliche oder synthe tische Fasern in Verbindung mit einem Haftmittel (wie Po lyurethan und Latexgummi) um die Haltbarkeit zu verbessern. Es wird angenommen, daß dieses Polstermaterial auf Grund seiner einzigartigen Zusammensetzung den gleichen Weg gehen wird wie Polyurethan. Ein weiteres neues Polstermaterial wurde für einen atmungsaktiven Sitz entwickelt und soll Dumpfheit verhindern. Es besteht aus dreidimensional gekräu selten dicken Polyesterfasern, die mit Latexgummi aneinan dergebunden sind. Dieses Polstermaterial wird auf Grund sei ner Zusammensetzung ebenfalls das Schicksal des Polyurethans teilen. Außerdem birgt es im Falle eines Feuers das Risiko des sogenannten Kerzeneffekts (d. h. es kann wie eine Kerze brennen).

Ein Polstermaterial auf Basis einer Polyesterfaser, bei der dreidimensional gekräuselte Polyesterfasern mit niedrig schmelzenden nicht-elastomeren Copolyesterfasern heißgeklebt sind, ist bekannt. Dieses Polstermaterial wird aufgrund sei ner guten Feuchtigkeitsdurchlässigkeit (die die Dumpfheit verringert) für Matratzen verwendet. Da es thermoplastische Eigenschaften aufweist, kann es durch Aufschmelzen zu Fasern wiederverwendet werden. Alternativ dazu kann es nach einer Methanolyse in Form der einzelnen Monomere zurückgewonnen werden. Trotz dieser Vorteile ist es unter den härteren Be dingungen, die bei Autositzen vorherrschen, nicht geeignet, da es bei hohen Temperaturen keine dauerhafte Formfestigkeit aufweist. Da das Material amorph ist, wird es bereits bei 70°C unter Druck plastisch verformt. Der Grund für diese hohe plastische Verformbarkeit ist, daß als Grundstoff eine durch übliche Verfahren hergestellte Polyesterfaser dient, die eine Glastemperatur von unter 70°C besitzt.

Der Überzug von Fahrzeugsitzen wird normalerweise aus Nylon gewebe, Nylonmokett, Polyvinylchlorid und aus mit Urethan imprägniertem synthetischem Leder hergestellt, da diese Stoffe eine sehr gute Haltbarkeit aufweisen. Der Nylonüber zug wird meistens zusammen mit dem Polster durch Veraschung oder in Mülldeponien entsorgt, da seine Trennung von dem Polster zu teuer ist und die Sammlung von genügend großen Mengen, die eine Wiederverwertgung kostenneutral gestalten würden, schwierig ist. (Nylon 6 kann nach der Depolymerisa tion als Lactam wiedergewonnen werden. Daher werden z. B. Fi schernetze aus Nylon zur Wiederverwendung gesammelt). Wei terhin enthält der Überzug von Fahrzeugsitzen normalerweise einen Flammhemmer auf Halogengrundlage, damit er Flammbe ständigkeit zeigt. Bei der Verbrennung von Nylon, Polyvinyl chlorid oder Polyurethanüberzügen entstehen daher große Men gen von toxischem Cyangas und von Halogengasen, die im Falle eines Fahrzeugbrandes ausgesprochen gefährlich sind. Wenn entsprechende Maßnahmen gegen Luftverschmutzung getroffen werden müssen, ist auch ihre Entsorgung durch Veraschung teuer. Daher werden sie häufig auf Abfallhalden gelassen oder vergraben. Polyesterüberzüge werden auf die gleiche Weise entsorgt, wenn sie mit einem Polstermaterial aus Po lyurethan oder Gummi kombiniert sind.

Bisher wurden keine Materialien für Fahrzeugsitze und für Polsterungszwecke mit guter Durchlüftbarkeit vorgestellt, die in Hinsicht auf Sicherheit und auf Wiederverwertbarkeit entwickelt wurden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fahrzeug sitz und sein Polstermaterial zur Verfügung zu stellen, das die folgenden Vorteile aufweist.

- Eine gute Durchlüftbarkeit, die während der Verwendung keine künstliche Durchlüftung notwendig macht.
- Hohe Sicherheit gegenüber einem durch toxische Verbren nungsgase verursachten Unfalltod,
- Wiederverwertbarkeit, die eine Entsorgung durch Ver aschung oder auf Mülldeponien überflüssig macht. (Dies trägt zu einer Verringerung der Luftverschmutzung und der globalen Erwärmung durch Auspuffgase bei),
- Gute Hitzebeständigkeit und gute Formfestigkeit des Pol sters.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Patentansprüche gelöst.

Der erfindungsgemäße Fahrzeugsitz und sein Polstermaterial sind vollständig aus Polyesterfasern gebildet und können da her durch einfaches Schmelzen wiederverwertet werden. Es be steht nicht mehr die Notwendigkeit, das Polster von dem Überzug zu trennen. Alternativ hierzu können sie ebenso durch Zerlegung in ihre Monomere wiedergewonnen werden.

Diese Zerlegung kann durch ein beliebiges bekanntes Verfah ren wie die Methanolyse erfolgen. Erfindungsgemäß sind mehr als 95%, vorzugsweise mehr als 99% der Bestandteile Poly ester und die Verwendung von anderen Materialien, die keine Additive darstellen, ist eingeschränkt. Bevorzugte Additive sollten keine Halogenverbindungen oder Stickstoffverbindun gen enthalten, die im Falle eines Feuers toxische Gase erge ben können. Weiterhin sollen Polyester, die nicht thermopla stisch oder aufgrund von Vernetzung unschmelzbar sind, von den erfindungsgemäß verwendeten Rohstoffen ausgeschlossen sein, da diese aufgrund des Kerzeneffekts im Falle eines Feuers leicht brennen.

Erfindungsgemäß ist die Grundlage des Polstermaterials eine dreidimensional gekräuselte Faser, die wegen ihres hohen Raumbedarfs vorzuziehen ist. Das Kräuseln in Wellenform ist bevorzugt. Der Kräuselindex (Crimpindex (Ci)) sollte mehr als 15% sein, da man andernfalls den erwünschten Raumbedarf nicht erhält. Die Kräuselzahl (Crimp-Nr (Cn)) sollte höher als 10/inch (2,54 cm) liegen, da man andernfalls die er wünschten elastischen Eigenschaften nicht erhält (d. h. die Rückstelleigenschaften). Der Kräuselindex und die Kräusel zahl sollten dem gewünschten Griff angepaßt werden. Für eine weiche Schicht sollte der Cn-Wert eher niedriger und der Ci- Wert eher höher sein. Für eine weiche Schicht mit guten ela stischen Eigenschaften sollten sowohl der Cn als auch der Ci-Wert hoch sein. Für eine harte Schicht sollte der Cn-Wert hoch sein und für eine Polsterschicht im mittleren Bereich sollte der Ci-Wert höher als 15% sein und der Cn-Wert höher als 10/inch sein. Ein Ci-Wert von mehr als 25% und ein Cn- Wert im Bereich von 15/inch bis 30/inch sollten dann ange strebt werden, wenn nicht nur Raumerfüllung, sondern auch Härte und Widerstandsfähigkeit verlangt sind.

Erfindungsgemäß ist die dreidimensional gekräuselte Poly esterfaser für das Polstermaterial aus Polyethylenterephtha lat (PET), aus Polybutylenterephthalat (PBT), aus Polyethy lennaphthalat (PEN) oder aus Polycyclohexylendimethylte rephthalat (PCHDT) oder einem Copolymer davon gebildet. Alle hieraus hergestellten Polyesterfasern sind wiederverwertbar. Von diesen Polymeren sind PET, PEN und PCHDT aufgrund ihrer guten Wärmebeständigkeit bevorzugt.

Erfindungsgemäß sollte die dreidimensional gekräuselte Poly esterfaser für das Polstermaterial eine Feinheit von weniger als 45 Denier pro Faden und eine anfängliche Zugfestigkeit (IS) von mehr als 35 g/d, vorzugsweise von mehr als 40 g/d und insbesondere von mehr als 45 g/d aufweisen. Wenn der IS- Wert niedriger als 35 g/d ist, neigt die Polyesterfaser dazu, im Misch- und Öffnungsverfahren beschädigt zu werden. Weiterhin neigt in diesem Fall der IS zu einer weiteren Ver ringerung, während die Fasern bei hohen Temperaturen zu dem Polstermaterial geschmolzen werden. (Niedrige IS-Werte haben einen ungünstigen Effekt auf die elastischen Eigenschaften und die Formbeständigkeit des Polstermaterials.) Aufgrund des hohen IS-Wertes hält die Polyesterfaser der Dehnungs spannung im Kardierungs- und Öffnungsverfahren stand, zeigt in der Nachbehandlung nur eine geringe Hitzeschrumpfung und behält die hohe Formbeständigkeit und Elastizität.

Erfindungsgemäß sollte die dreidimensional gekräuselte Poly esterfaser für das Polstermaterial eine Hitzebeständigkeit haben, die folgender Bedingung genügt:

IS (Δε + 0,6)^-2,8 × 10³ + 10

(Δε bedeutet die prozentuale Dehnung an der Streckgrenze (elastischen Grenze), was die Kräuseldehnung beinhaltet, ge messen nach einer trockenen Hitzebehandlung bei 200°C 5 Mi nuten ohne Belastung) Weiterhin sollte das bevorzugte Mate rial für die Polster-Zwischenschicht dreidimensional gekräu selt sein, so daß sie einen Ci-Wert von mehr als 15% und einen Cn-Wert von mehr als 10/inch aufweist. Diese Bedingun gen sind notwendig, damit das Polstermaterial bei hohen Tem peraturen eine gute Formbeständigkeit zeigt. Eine Polyester faser, die die Bedingung IS (Δε + 0,6)^-2,8 × 10³ + 10 nicht erfüllt, zeigt bei hohen Temperaturen selbst dann eine schlechte Formbeständigkeit, wenn sie einen IS-Wert von 50 g/d hat. Weiterhin ist es bevorzugt, daß die Polyesterfaser die Bedingung IS (Δε + 0,6)^-2,8 × 10³ + 12 erfüllt. In diesem Fall behält die Polyesterfaser mehr als 70% ihres Ci-Wertes nach mehr als 15 Stunden bei 70°C unter einer Be lastung von 5 mg/d. Insbesondere ist bevorzugt, daß die Po lyesterfaser die Bedingung IS (Δε + 0,6)^-2,8 × 10³ + 15 erfüllt. In diesem Fall behält die Polyesterfaser mehr als 80% ihres Ci-Wertes nach 15 Stunden bei 70°C unter einer Belastung von 5 mg/d.

Δε nach der Hitzebehandlung und der IS-Wert wurden nach dem Verfahren aus JIS L-1063 bestimmt. Die Messungen ergeben die in Fig. 1 gezeigte Spannungsdehnungskurve. Die Spannung zwi schen den Punkten A und O beruht auf der anfänglichen Bela stung. Die Spannung bei 100%iger Dehnung, die durch die ge rade Linie CD tangential zur maximalen Steigung der Span nungsdehnungskurve dargestellt wird, ist definiert als der IS-Wert (g/d) nach der Behandlung. Die Dehnung OF bis zur elastischen Grenze E, die von der geraden Linie CD abweicht, ist als Dehnung (Δε) an der elastischen Grenze definiert. Der jeweils angegebene Wert ist ein Mittelwert aus 50 Ein zelmessungen.

Erfindungsgemäß sollte die dreidimensional gekräuselte Poly esterfaser für das Polstermaterial eine spezielle Quer schnittsfläche aufweisen, die entweder hohl oder profiliert ist. Hierdurch wird die Polyesterfaser voluminös, steif und hart. Eine durch asymmetrische Abkühlung erhältliche aniso trope Querschnittsfläche ist wünschenswert. Ein hohler Quer schnitt mit drei Vorsprüngen ist besonders bevorzugt.

Erfindungsgemäß sollte die dreidimensional gekräuselte Poly esterfaser eine wesentlich höhere Kristallinität als alle bekannten dreidimensional gekräuselten Fasern aufweisen, so daß sie nur eine geringe Verformung selbst bei einer Hitze behandlung von 200°C erfährt. Diese hohe Kristallinität kann als spezifisches Gewicht von mehr als 1,39, vorzugsweise von mehr als 1,40 g/cm³ ausgedrückt werden.

Obwohl die Stapellänge nicht besonders eingeschränkt ist, sollte sie vorzugsweise zwischen 40 bis 120 mm liegen, damit man die Stapel wie üblich kardieren und öffnen kann, und Verhakungen bleiben.

Erfindungsgemäß wird das Polstermaterial durch Warmformen eines Gewebes hergestellt, das aus den vorstehend beschrie benen dreidimensional gekräuselten Polyesterfasern und wär mebindenden Fasern besteht, die als wärmebindenden Bestand teil ein Polyesterelastomer enthalten. Die Fasern werden gemischt, dispergiert und, falls notwendig, verflochten. Da die wärmebindende Faser ein Polyester ist, ist das Polster material wiederverwertbar.

Erfindungsgemäß ist die wärmebindende Faser vom Mantel-Kern typ. (Wenn der Mantel (oder der wärmebindende Bestandteil) aus einem niedrigschmelzenden nicht-elastomeren Material, wie einem amorphen Copolyester von Terephthalsäure und Isophthalsäure gemäß JP-A-1 54 050/90 hergestellt ist, zeigt das Polstermaterial wegen seiner starken Tendenz zur plasti schen Verformung nur eine geringe Formbeständigkeit.)

Erfindungsgemäß sollte der Mantelbestandteil vorzugsweise ein Polyesterelastomer mit einem Schmelzpunkt (Tm₁) von 160-220°C, einer Temperaturspitze (Tβ) für die β-Dispersion von tan δ von weniger als -40°C aufweisen und eine Steigtempera tur (Tαcr) für die u-Dispersion von tan δ von mehr als 50°C haben. Weiterhin sollte der Kernbestandteil vorzugsweise ein nicht-elastomerer Polyester mit einem Schmelzpunkt (Tm₂) sein, der um mindestens 20°C höher als Tm₁ ist.

Der erfindungsgemäß verwendete elastomere Polyester bezeich net ein Blockcopolymer, das aus harten Segmenten und weichen Segmenten aufgebaut ist. Die harten Segmente beinhalten z. B. PET, PBT, PEN und PCHDT. Die weichen Segmente beinhalten z. B. Polytetramethylenglycol (PTMG), Polyhexamethylenglycol (PHMG), Polypropylenglycol (PPG) und Polycaprolacton (PCL). Die bevorzugten Kombinationen sind beispielsweise PBT/PTMG, PEN/PTMG, PBT/PCL und PBT/PPA.

Wird PTMG als weiches Segment verwendet, sollte es vorzugs weise ein Molekulargewicht von Mn = 1000 bis Mn = 3000 auf weisen. Die optimale Kombination der weichen Segmente und der harten Segmente hängt von ihrer Zusammensetzung und der Zahl der Grundeinheiten ab. Die optimale Kombination erfüllt die oben aufgeführten Bedingungen, nämlich daß Tβ niedriger als -40°C, vorzugsweise niedriger als -50°C ist und daß Tαcr höher als 50°C, vorzugsweise höher als 60°C ist, so daß die Faser nach dem Strecken bei 70°C gute Rückstelleigenschaften aufweist. Die mit einem solchen Bindungsbestandteil wärmege bundene Faser wird mit dem vorstehend erwähnten Körpermate rial kombiniert, um ein auch in Fahrzeugen verwendbares Pol stermaterial mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Ist Tβ höher als -40°C, zeigt das Polstermaterial schlechte Rückstelleigenschaften. Mit einem Tαcr von weniger als 50°C neigt das Polstermaterial zur plastischen Verformung.

Erfindungsgemäß sollte der elastomere Polyester einen Tm₁- Wert von mehr als 160°C aufweisen, da er andernfalls eine schlechte Wärmebeständigkeit und Langzeitwärmestabilität be sitzt. Weiterhin sollte der elastomere Polyester einem Tm₁- Wert von weniger als 220°C aufweisen. Andernfalls zeigen die weichen Segmente eine Verschlechterung in ihren Eigenschaf ten und sie zersetzen sich während der Wärmeformung des Pol stermaterials, die bei einer Temperatur von mindestens 10°C über Tm₁ durchgeführt wird. Bei solch hohen Temperaturen nimmt selbst heim Körpermaterial (der dreidimensional ge kräuselten Polyesterfaser) der IS-Wert ab, wodurch ein Pol stermaterial mit schlechter Formbeständigkeit entsteht. Der bevorzugte Bereich für Tm₁ ist von 170°C bis 210° C. Bei die sen Temperaturen zeigt das Polstermaterial eine gute Formbe ständigkeit.

Erfindungsgemäß sollten die wärmebindenden Fasern vom Man tel-Kerntyp sein, so daß die Bindung an all den Stellen stattfindet, an denen die wärmebindenden Fasern mit dem Kör permaterial in Berührung kommen. Diese Struktur dispergiert die Kraft, die auf das Körpermaterial ausgeübt wird, indem die Berührungspunkte diese Kraft durch Deformation absorbie ren. Dies bewahrt das Körpermaterial vor einer dauerhaften Verformung und verbessert die Rückstellfähigkeiten des Kör permaterials. Ist die wärmebindende Faser nicht vom Mantel- Kerntyp, führt dies dazu, daß die Zahl und die Stärke der Bindungspunkte nicht ausreichend ist, um eine zufriedenstel lende Netzwerkstruktur auszubilden. Dies führt zu einer schlechten Kraftdispersion und daher zu einer schlechten Formbeständigkeit.

Das Mantel-Kernverhältnis sollte vorzugsweise von 10/90 bis 90/10 sein. Beträgt der Mantelanteil weniger als 10%, er zeugt die wärmebindende Faser nicht genügend Bindungspunkte, was eine schlechte Kraftdispersion und damit auch eine schlechte Formstabilität bewirkt. Ist umgekehrt der Mantel anteil höher als 90%, zeigt die wärmebindende Faser eine schlechte räumliche Stabilität, was bei der Verarbeitung Schwierigkeiten verursacht. Der besonders bevorzugte Bereich ist von 30/70 bis 60/40. Der Kern kann Exzentrizität aufwei sen oder aus zwei Bestandteilen zusammengesetzt sein. In diesem Fall ist die wärmebindende Faser aufgrund einer drei dimensionalen Kräuselung raumfüllend. Die wärmebindende Fa ser, die für das erfindungsgemäße Polstermaterial verwendet wird, kann entweder mechanische Kräusel oder dreidimensio nale Kräusel enthalten, solange sie durch einheitliche Dispersion im Schmelzmisch- und Öffnungsverfahren als Gewebe ausgebildet werden kann.

Erfindungsgemäß ist der Kern der wärmebindenden Faser aus einem nicht-elastomeren Polyester gebildet. Sind ausschließ lich Elastomere vorhanden, zeigt die wärmebindende Faser eine schlechte räumliche Stabilität und Kräuselbarkeit und ist aufgrund ihrer gummiartigen Rückfederung, die ein ein heitliches Mischen und Öffnen verhindert, schlecht in Form eines Gewebes auszubilden. Wenn der Kern nicht wäre, würde die wärmebindende Faser mit dem Körpermaterial eine grobe Netzwerkstruktur bilden und man erhielte ein weiches Pol stermaterial. Dieses Problem wird dadurch gelöst, daß man den Kern aus einem nicht-elastomeren Polyester herstellt. Wenn der Kernbestandteil aus nicht-elastomerem Polyester ein Tm₂ aufweist, das mindestens 20°C unterhalb von Tm₁ des Man telbestandteils liegt, wird der Kern (der die Netzwerkstruk tur mit dem Körpermaterial bildet) bei der Wärmeformung auf eine Temperatur oberhalb des Kristallschmelzpunktes erhitzt. Dies führt zu einem Verlust der Orientierung der Fasern und man erhält eine schlechte Formstabilität. Dieses Problem tritt nicht auf, wenn Tm₂ mindestens 20°C, vorzugsweise min destens 30°C höher als Tm₁ ist. Der Kernbestandteil sollte z. B. aus PET oder PBT sein, die ein Schmelzspinnen bei Tem peraturen ermöglichen, die niedrig genug sind, um eine Ver schlechterung der Eigenschaften des Elastomers zu verhin dern. Ein kristalliner Bestandteil ist aufgrund seiner schwachen Tendenz zur thermoplastischen Verformung bevor zugt. Die Verwendung eines Copolymers, das eine große Menge von amorphem Polyethylenisophthalat enthält, ist nicht gün stig, da es plastischer Verformung unterliegt und daher eine schlechte Formbeständigkeit aufweist.

Die wärmebindende Faser sollte eine niedrige Wärmeschrump fung aufweisen, damit sie bei der Wärmeformung einheitlich Bindungspunkte ausbildet. Je höher die Wärmeschrumpfung ist, umso eher wird eine Schichtspaltung auftreten. Die Wärme schrumpfung durch trockenes Erwärmen auf 130°C sollte weni ger als 20%, vorzugsweise weniger als 15% sein. Außerdem sollte die wärmebindende Faser einen so hohen IS-Wert auf weisen, daß sie im Öffnungsverfahren nur eine geringe Deh nungsverformung zeigt. Dies bewirkt eine niedrige Schrump fung in dem Gewebe und verringert die Gefahr der Schichtspaltung. Der bevorzugte IS-Wert beträgt 15 g/d.

Die Feinheit der einzelnen Fäden der erfindungsgemäßen wär mebindenden Faser unterliegt keiner besonderen Beschränkung. Die Feinheit ist ausreichend, solange die wärmebindende Fa ser in dem Misch- und Öffnungsverfahren in dem Körpermate rial dispergiert und mit dem Körpermaterial gemischt werden kann. Wenn das Körpermaterial eine Feinheit von 6 bis 15 De nier hat, sollte die wärmebindende Faser eine Feinheit von mehr als 3 Denier besitzen, damit sie einheitlich disper giert werden kann. Eine angemessene Feinheit sollte derart bestimmt werden, daß man die Fähigkeit, so viele Verknüp fungspunkte wie möglich zu bilden und die Fähigkeit, eine einheitliche Mischung zu bilden, berücksichtigt. Bevorzugt werden 2 bis 4 Denier, wenn das Körpermaterial 6 Denier hat oder 4 bis 8 Denier, wenn das Körpermaterial 13 Denier hat.

Das Material für die wärmebindende Faser kann gegebenenfalls mit einem Entglänzungsmittel, Pigmenten, Antioxidantien, Ab sorptionsmittel für ultraviolettes Licht oder Flammhemmer versetzt werden, allerdings in Mengen, die für die Wieder verwertung unbedenklich sind.

Das erfindungsgemäße Polstermaterial enthält bevorzugt Kör permaterial in einer Menge von 30 bis 95 Gew.-%. Ist die Menge geringer als 30 Gew.-%, zeigt das Polstermaterial nicht den gewünschten Raumbedarf. Ist der Anteil höher als 95 Gew.-%, sind nicht genügend Verknüpfungspunkte, die für die elastische Rückstellbarbeit und die räumliche Stabilität nötig sind, vorhanden. Die bevorzugte Menge ist 50 bis 80 Gew.-%. Mit einer Menge in diesem Bereich bildet das Elasto mer ausreichend Verknüpfungspunkte, um die Kraft einheitlich in dem Polstermaterial zu dispergieren, wodurch die Beschä digung einzelner Fasern, die andernfalls auftreten würde, gering gehalten wird.

Das erfindungsgemäße Polstermaterial wird aus den vorstehend erwähnten, dreidimensional gekräuselten Polyesterfasern und den wärmebindenden Polyesterfasern, die in den vorstehend erwähnten Mischungsverhältnissen gemischt und dispergiert und gegebenenfalls verflochten sein können, durch Wärmebin dung hergestellt.

Das Mischen kann beispielsweise so vorgenommen werden, daß man die wärmebindende Faser (in Form einer Schicht) auf die Körpermaterialfaser in dem gewünschten Mischungsverhältnis legt und sie dann in den Öffner für eine vorläufige Öffnung schickt. Die so erhaltenen Stapelfasern werden in eine Kratze gegeben, um ein Gewebe zu bilden. (Es ist möglich, ein Gewebe durch Luftschichtung zu bilden. In diesem Fall ist das entstehende Gewebe aus einzelnen Stapelfasern zusam mengesetzt, die aufeinanderliegen und daher weniger anfällig für Schichttrennung sind). Es wird so viel Gewebe übereinan dergeschichtet, wie zur Erzielung des gewünschten Grundge wichts notwendig ist. Die Gewebe können kurzzeitig aneinan der gebunden werden, indem man ihre Oberflächen mit Infra rotbestrahlung erhitzt. Die laminierten Gewebe können durch einen Vernadelungsprozeß verflochten werden, um die Raumer füllungsdichte anzupassen und damit eine gute Handhabbarkeit zu erzielen. Die laminierten Gewebe werden schließlich durch Kompression derart einer Wärmebildung unterworfen, daß die gebildeten Teile eine niedrigere Fülldichte aufweisen als solche, die durch Formpressen erzeugt werden. Anschließend werden die geschichteten Gewebe, die durch einen Verna delungsprozeß erhaltenen Gewebe oder die zunächst wärmevor geformten Gewebe weiter laminiert und durch Wärmeformung un ter Verwendung eines Formwerkzeugs zu einem einzelnen Körper ausgebildet. Auf diese Weise erhält man das gewünschte Pol stermaterial.

Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung wird die vorläufige Wärmeformung so ausgeführt, daß der geformte Gegenstand eine Fülldichte aufweist, die zwischen 1/2 bis 2/3 der beabsichtigten Fülldichte liegt.

Nach dem Abkühlen wird der vorläufig geformte Gegenstand er neut durch Kompression bei einer Temperatur, die höher als 70°C, aber mindestens 30°C niedriger als Tm₁ ist, bis zur gewünschten Fülldichte wärmegeformt. Diese Wärmeformung in zwei Schritten führt zu einem Polstermaterial, das bei 70°C erheblich verbesserte Rückstellfähigkeit hat. Ein denkbarer Grund hierfür ist, daß durch die zweite Wärmeformung eine Struktur entsteht, die nicht vollständig kristallin ist, sondern die wie die Vernetzungspunkte dahingehend wirkt, daß die weichen Segmente miteinander verbunden werden. Hierdurch wird die Formbeständigkeit erheblich verbessert. Diese Be gründung beruht auf der Tatsache, daß in dem Polstermate rial, das zweimal wärmebehandelt wurde, zusätzlich zu Tm₁ eine schmale endotherme Spitze (Tm_c), die mindestens 70°C unterhalb des Schmelzpunktes liegt, gemessen werden kann. Es wird angenommen, daß diese endotherme Spitze durch das Schmelzen der Kristalle in dem wärmebindenden Bestandteil hervorgerufen wird.

Das erfindungsgemäße Polstermaterial sollte mindestens eine Schicht aufweisen, die eine Fülldichte von 0,02 bis 0,06 g/cm³ hat und die die Polstereigenschaft aufweist. Wird das Polstermaterial direkt auf eine Grundlage aufgebracht, kann das Polstermaterial aus einer einzigen Schicht mit einer Fülldichte von 0,02 bis 0,06 g/cm³ aufgebaut sein. Es ist jedoch bevorzugt, das Polstermaterial aus verschiedenen Schichten herzustellen, einer Oberflächenschicht mit einer Fülldichte von 0,008 bis 0,03 g/cm³ für ein weiches Gefühl, eine mittlere Schicht mit einer Fülldichte von 0,02 bis 0,06 g/cm³ für einen angemessenen Widerstand und Rückformbarkeit und einer Grundschicht mit einer Fülldichte von 0,006 bis 0,15 g/cm³, um eine gute Rückformbarkeit zu erhalten und das Polster durch die Polsterschicht und die Federn zu stützen.

Die Oberflächenschicht wird derart ausgebildet, daß ein sanftes Gefühl vermittelt wird, und ein angemessener Durch federungsgrad erzielt wird. Mit einer Fülldichte von weniger als 0,008 g/cm³ wird die Oberflächenschicht zu weich, um das vollständige Durchfedern zu verhindern, wodurch der Sitzende leicht ermüdet. Ist im Gegensatz dazu die Fülldichte höher als 0,03 g/cm³, fühlt sich die Oberflächenschicht hart an, wodurch der Sitzende das Gefühl hat, auf der Polsterschicht zurückzuprallen, obwohl die Durchfederung gering ist und der Sitzende nicht schnell ermüdet. Beim Entwerfen der Zwischen schicht sollte die Funktion des elastischen Körpers in Be tracht gezogen werden, der die Erschütterungen des Fahrzeugs ausgleicht und den Sitzenden stützt. Mit einer Fülldichte von weniger als 0,02 g/cm³ zeigt die Zwischenschicht keine ausreichende Rückfederung, um das Gewicht des Sitzenden zu stützen, wodurch der Sitzende das Gefühl hat, stark durch zufedern. Umgekehrt führt eine Fülldichte von mehr als 0,06 g/cm³ dazu, daß die Zwischenschicht zwar eine hervorragende Rückfederkraft besitzt, aber die Erschütterungen des Fahr zeugs nicht gut abfangen kann. Beim Entwurf der Grundschicht sollte in Betracht gezogen werden, daß diese Schicht die Aufgabe hat, den Polsterkörper zu stützen. Mit einer Füll dichte von weniger als 0,06 g/cm³ ist die Grundschicht zu weich, um die Polsterschicht zu stützen, wodurch das Pol stermaterial zusammenfällt. Mit einer Fülldichte von mehr als 0,15 g/cm³ ist die Grundschicht zu hart, um die oberen zwei Schichten gegenüber dem Gewicht des Sitzenden abzupol stern, wodurch eine dauerhafte Verformung in den beiden obersten Schichten beschleunigt wird. Die Grundschicht sollte eine hohe Fülldichte aufweisen, damit das Polsterma terial im Brandfall nicht leicht kollabiert. In diesem Fall ist es wünschenswert, daß das Polstermaterial mit flammhem menden Polyesterfasern versetzt ist, die Phosphor in einer Menge von 300 bis 1000 ppm, vorzugsweise von 500 bis 5000 ppm enthalten.

Es ist bevorzugt, daß die Oberflächenschicht 10 bis 30 Gew.-%, die Mittelschicht 60 bis 80 Gew.-% und die Grundschicht 5 bis 30 Gew.-% ausmacht.

Der vorstehend erläuterte grundsätzliche Aufbau kann derart abgeändert werden, daß jede Schicht in zwei oder mehrere Schichten mit verschiedenen Fülldichten aufgeteilt ist, die sequentiell in der Reihenfolge ihrer Fülldichten angeordnet sind, oder daß eine Schicht von zwei identischen Schichten umgeben wird.

Das erfindungsgemäße Polstermaterial weist sowohl Atmungsfä higkeit als auch Feuchtigkeitsdurchlässigkeit auf. Daher ist es im Gegensatz zu Polyurethan selbst in Abwesenheit künst licher Durchlüftung gut durchlüftet. Vermutlich liegt dies an der Rückstellwirkung des Polstermaterials, die feuchte warme Luft aus dem Polster herauspumpt und äußere frische Luft hineinpumpt.

Das erfindungsgemäße Polstermaterial sollte normalerweise dem Standard für Flammhemmung in Autos genügen, wenn es nach dem Verfahren der FM MVSS302 geprüft wird. Es ist jedoch möglich, daß dieser Norm nicht genügt wird, wenn die Grund schicht eine hohe Fülldichte aufweist, oder wenn die wärme bindenden Fasern nicht einheitlich verteilt sind.

Das erfindungsgemäße Polstermaterial ist vermutlich deshalb flammhemmend, da der niedrigschmelzende wärmebindende Be standteil die Schmelzviskosität erheblich verringert, wenn er hohen Temperaturen ausgesetzt wird. Dies ist der Fall, wenn die Zersetzung durch die phosphorhaltige Verbindung, die in den üblichen Flammhemmfasern eingesetzt wird, begün stigt wird und die niedrigviskose Schmelze leicht tropft, wodurch die Struktur der naheliegenden hochschmelzenden Po lyester zerstört wird. Hierdurch wird der Brand am Ausbrei ten gehindert. Weiterhin ist das Polstermaterial im Fall eines Feuers ausgesprochen sicher, da beim Verbrennen nur Verbrennungsgase, wie Kohlendioxid und Kohlenwasserstoffe entstehen, die einen niedrigen Toxizitätsindex aufweisen (der Toxizitätsindex wird berechnet, indem man die entste hende Menge an Verbrennungsgas durch die bei 5 bis 10minütigem Einatmen letale Dosis (mg/10 L) dividiert).

Dieser Effekt entsteht nicht, wenn der bindende Bestandteil Gummi oder nicht brennbare Materialien enthält. Alle Teile, die nicht sofort brennen, können die Wirkung eines Kerzen dochtes haben. Hierdurch kann sich das Feuer ausbreiten und eine ernsthafte Gefahr darstellen.

Der erfindungsgemäße Sitz kann flammhemmend gemacht werden, wenn er mit einem Überzug aus Polyesterfasern, vorzugsweise flammhemmenden Polyesterfasern, versehen ist. Die Flammhem mung des Sitzes wird durch Verwendung eines inneren Ausklei dungsstoffes aus flammhemmender Faser sichergestellt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die flammhemmende Polyesterfaser einen phosphorhaltigen Flammhemmer oder eine damit copolymerisierte phosphorhaltige esterbildende Verbindung, die keine toxischen Verbrennungs gase ergibt. Beispiele solcher Polyesterfasern sind in JP-A- 8 239/76 und 7 888/80 und in JP-B-41 610/80 offenbart. Alterna tiv hierzu kann die gewünschte Flammhemmung auch dadurch er reicht werden, daß man brennbare Polyesterfasern mit einem phosphorhaltigen Flammhemmer versetzt. Die Menge des Phos phors sollte mehr als 500 ppm betragen und vorzugsweise im Bereich von 1000 bis 10 000 ppm liegen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat das Polstermaterial eine verbesserte Formstabilität, wenn die dreidimensional gekräuselte Polyesterfaser des Körpermateri als einen IS-Wert von mehr als 30 g/d aufweist. Mit einem IS-Wert von weniger als 30 g/d ist die gekräuselte Poly esterfaser anfällig gegenüber plastischer Verformung und sie zeigt eine schlechte Formbeständigkeit bei 70°C. Es wird weiterhin gewünscht, daß der IS-Wert und Δε die Bedingung IS (Δε + 0,6)^-2,8 × 10³ + 8 erfüllen. Anderenfalls zeigt die gekräuselte Polyesterfaser eine schlechte Formbeständigkeit. Es wird angenommen, daß die gekräuselte Polyesterfaser eine verbesserte Formbeständigkeit zeigt, wenn sie sowohl eine angemessene Härte als auch Zähigkeit aufweist, die in Ein heiten von Δε bzw. IS dargestellt werden. Für bessere Ergeb nisse sollten IS und Δε die Bedingung IS (Δε + 0,6)^-2,8 × 10³ + 10 und vorzugsweise die Bedingung IS (Δε + 0,6)^-2,8 × 10³ + 12 erfüllen. Das Polstermaterial zeigt seine günsti gen Eigenschaften, wenn es aus den vorstehend beschriebenen Körpermaterialfasern und den wärmebindenden Fasern aufgebaut ist.

Die dreidimensional gekräuselte Polyesterfaser als Körperma terial für das erfindungsgemäße Polstermaterial kann wie in dem folgenden Beispiel beschrieben, hergestellt werden. Die dreidimensionale Kräuselung kann durch asymmetrisches Kühlen oder durch Verbundspinnen erreicht werden. Wenn das asymmetrische Kühlen so durchgeführt wird, daß die Faser keinen hohen Grad an Asymmetrie aufweist, sondern Wär mewiderstandsfähigkeit und Haltbarkeit unter Zug bei hoher Spannung und hoher Temperatur aufweist, ist die entstehende Querschnittsanisotropie zu gering, um die gewünschte Kräuse lung zu erzeugen. Umgekehrt ist es mit einem ausgesprochen hohen Grad an Querschnittsanisotropie unmöglich, den Fäden beim Ziehen eine hohe Spannung zu verleihen und es ist daher nur möglich, Polyesterfasern mit niedrigen IS-Werten zu er halten. Das asymmetrische Abkühlen sollte so durchgeführt werden, daß ein anisotroper Querschnitt erhalten wird, der als ausreichend groß angesehen wird, wenn der Unterschied (δΔn) in der Doppelbrechung zwischen der gekühlten Seite und der entgegengesetzt liegenden Seite, im Bereich von 0,003 bis 0,005 liegt.

Die so erhaltenen Fäden (die noch nicht gezogen sind), wer den aufgewickelt oder ohne Aufwickeln gesammelt und dann ge streckt. PET wird in mehreren Schritten gestreckt. Im ersten Schritt sollte die Streckung das 0,7- bis 0,75fache des größten Ziehverhältnisses (MDR) bei Temperaturen oberhalb des Glaspunktes (Tg) und unterhalb von 100°C sein. Wird von diesem Bereich abgewichen, kann im zweiten und dritten Schritt nicht mehr mit einem angemessenen Ziehverhältnis ge streckt werden. Das Strecken im zweiten Schritt sollte das 0,8- bis 0,85fache des MDR-Wertes bei 120 bis 180°C, vor zugsweise bei 150 bis 170°C sein. Wird von diesem Bereich abgewichen, kann im dritten Schritt nicht mehr mit genügen der Spannung bei genügend hoher Temperatur gestreckt werden. Im dritten Schritt sollte die Streckung 0,9- bis 0,95mal der MDR-Wert bei einer um 5 bis 20°C niedrigeren Temperatur als der Kristallschmelzpunkt sein. Im vierten Schritt schließ lich läßt man die gestreckte Faser relaxieren (weniger als 1%) oder vorzugsweise wird die gestreckte Faser auf Tg abge kühlt, wobei man die Faserlänge konstant hält, um die Struk tur zu vervollständigen. Der erfindungsgemäß offenbarte vierte Schritt fehlt in den üblichen Verfahren. Ohne den vierten Schritt verliert die gestreckte Faser ihre Spannung, wodurch die Querschnittsanisotropie und der IS-Wert verrin gert werden. Der vierte Schritt erhöht die Spannung in einem solchen Ausmaß, daß übliche Fasern normalerweise wegen ihres ungleichmäßigen Durchmessers brechen. Daher ist es notwen dig, die Querschnittsanisotropie zu erzeugen, während die Unebenheit des Faserdurchmessers zur Zeit des Spinnens und Streckens auf einem Minimum gehalten wird. Die so erhaltene gestreckte Faser zeigt eine dreidimensionale Kräuselung auf grund der elastischen Rückstellung, wenn die Spannung ent fernt ist. Im folgenden wird die gestreckte Faser in Stücke der gewünschten Länge geschnitten und einer Wärmebehandlung zur Kräuselung unterzogen, oder die gestreckte Faser wird in Stapel geschnitten, nach Kräuselung durch Wärmebehandlung. Die Wärmebehandlung wird vorzugsweise in zwei Schritten durchgeführt. Im ersten Schritt wird die gestreckte Faser auf ungefähr 160°C erwärmt, wobei im wesentlichen keine Spannung angelegt ist. Die gestreckte Faser kräuselt sich sehr stark, obwohl sie bei hohen Temperaturen und unter ho her Spannung gezogen wurde. Im zweiten Schritt wird die ge kräuselte Faser bei ungefähr 200°C unter im wesentlichen beibehaltenen Bedingungen fixiert. Die Wärmebehandlung zur Kräuselung ist verantwortlich für die gute Wärmebeständig keit und Haltbarkeit der dreidimensional gekräuselten Faser. Die nach diesem Verfahren hergestellte dreidimensionale Fa ser weicht von der bekannten dergestalt ab, daß sie in der Spannungsdehnungskurve an der zweiten Fließgrenze (yielding point) eine geringere Krümmung hat als die erstere.

Die wärmebindende Faser für das erfindungsgemäße Polsterma terial ist auf die im folgenden Beispiel wiedergegebene Art und Weise herstellbar. Die wärmebindende Faser kann nach einem beliebigen bekannten Verfahren für das Verbundspinnen hergestellt werden. Der Mantelbestandteil wird bei 180 bis 270°C und der Kernbestandteil bei 250 bis 295°C geschmolzen. Die Spinntemperatur ist um mindestens 10°C, vorzugsweise um mindestens 15°C höher als der Schmelzpunkt des Kernbe standteils. Ist Tm₁ 180°C, dann beträgt der Abstand zwi schen der Spinndüse und dem Konvergenzpunkt vorzugsweise mehr als 5 m, um ein Aneinanderhaften zu vermeiden. Die ge sammelten Fäden können abgekühlt werden, indem man sie nach der Auftrennung in einzelne Fäden mit einem Finish behan delt.

Anschließend werden die Fäden mit einem Ziehverhältnis des 0,75 bis 0,8 fachen MDR-Wertes in einem 60°C heißen Bad, in dem kein Aneinanderhaften stattfindet, gestreckt. Gegebenen falls kann bei einer Temperatur, bei der die Fäden nicht an einanderhaften, eine Wärmebehandlung durchgeführt werden. Anschließend werden die gestreckten Fäden gekräuselt und in Stapel geschnitten. (Die Wärmebehandlung kann hier auch nach dem Schneiden erfolgen.) Eine Wärmebehandlung wird bevor zugt, da sie Schrumpfungseffekte vermindert. Da die Fäden auf Elastomerbasis kaum zum Aneinanderhaften neigen, ist ein Finish bevorzugt, der während des Kardierens beim Öffnen hilft. Vorzugsweise wird auch ein wärmebeständiger Finish verwendet, da die Wärmeformung durch Erhitzen und Schmelzen in einem bestimmten Temperaturbereich durchgeführt wird, dessen Obergrenze 5°C oberhalb von Tm₁ des Mantelbestand teils und dessen untere Grenze 30°C unterhalb von Tm₁ des Mantelbestandteils liegt.

Erfindungsgemäß ist das Polstermaterial erhältlich, indem Gewebe aus den dreidimensional gekräuselten Polyesterfasern als Körpermaterial verwendet wird und die wärmebindende Po lyesterfaser eingemischt und darin verteilt wird. Aus einer Vielzahl von Geweben wird durch Laminieren durch einen Ver nadelungsprozeß oder durch vorläufiges Wärmeformen eine Schicht hergestellt. Eine Vielzahl von laminierten Schichten wird in zwei Schritten unter Verwendung eines Formstücks wärmegeformt. Das folgende Beispiel gibt eine bevorzugte Ausführungsform der Wärmeformung des erfindungsgemäßen Pol stermaterials.

Auf eine Matrize für die Wärmeformung wird ein erstes Gewebe für die weiche Schicht gelegt. (Dieses Gewebe besteht aus einer wärmebindenden Faser mit einer Feinheit von 2 bis 4 Denier und der dreidimensional gekräuselten Polyesterfaser als Körpermaterial mit einer Feinheit von 1 bis 10 Denier, vorzugsweise von 4 bis 8 Denier und einem Ci-Wert und einem Reibungskoeffizient, die eher niedrig sind, in einem Mi schungsverhältnis von 5:95 bis 30:70 Gew.-%.) Auf dieses erste Gewebe wird ein zweites Gewebe, das die Polsterwirkung aufweist, als Zwischenschicht gelegt. (Dieses Gewebe besteht aus einer wärmebindenden Faser mit einer Feinheit von 3 bis 8 Denier und einer dreidimensional gekräuselten Polyesterfa ser als Körpermaterial mit einer Feinheit von 6 bis 45 De nier, vorzugsweise von 8 bis 30 Denier und Ci- und Cn-Wer ten, die eher hoch sind, in einem Mischungsverhältnis von 10:90 bis 40:60 Gew.-%, die einem Vernadelungsprozeß unter worfen wurden oder unter Zusammenpressen wärmegeformt wur den, so daß sie eine Fülldichte von 0,01 bis 0,03 g/cm³ auf weisen.) Auf diese mittlere Schicht wird eine dritte Schicht als Grundschicht aufgebracht. (Dieses Gewebe besteht aus einer wärmebindenden Faser mit einer Feinheit von 3 bis 8 Denier und einer dreidimensional gekräuselten Polyesterfaser als Körpermaterial mit einer Feinheit von 10 bis 45 Denier, vorzugsweise von 10 bis 30 Denier und Ci- und Cn-Werten, die eher hoch sind, in einem Mischungsverhältnis von 10:90 bis 50:50 Gew.-%, die einem Vernadelungsprozeß unterworfen wur den oder unter Kompression wärmegeformt wurden, so daß die Fülldichte 0,03 bis 0,10 g/cm³ beträgt.) In der besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die lami nierten Gewebe durch die Patrize derart zusammengepreßt, daß die Fülldichte 1/2 bis 2/3 der gewünschten Fülldichte ist und anschließend durch Schmelzen wärmegeformt. Nach dem Ab kühlen werden die zusammengepreßten Gewebe bis zur gewünsch ten Dicke weiter zusammengepreßt und erneut auf eine Tempe ratur, die höher als 70°C, aber mindestens 30°C unter Tm₁ ist, erhitzt. Auf diese Weise wird ein integral geformtes Polstermaterial erhalten. Daher sollte die Wärmeformung durch Schmelzen vorzugsweise derart durchgeführt werden, daß ein heißes Gas von der Patrize auf die Matrize geleitet wird, wobei die Temperatur des heißen Gases um 5 bis 20°C höher als der Schmelzpunkt des wärmebindenden Bestandteils ist. Falls die Oberflächenschicht eine niedrige Fülldichte haben soll, kann dies dadurch erreicht werden, daß man die Zwischenschicht und die Grundschicht unter Verwendung eines separaten Formstücks temporär unter Kompression wärmeformt und sie dann mit der Oberflächenschicht integral wärmeformt. Wird die Wärmeformung bei einer extrem hohen Temperatur durchgeführt, führt dies zu einer erheblichen Abnahme des IS-Wertes des Körpermaterials, was eine schlechte Formbe ständigkeit bewirkt. Wenn Tiefziehen notwendig ist, ist es möglich, die Schritte der Wärmeformung zu wiederholen, die auch als Nachwärmebehandlung dienen. Die Wärmeformung durch Schmelzen sollte 2 bis 10 Minuten, vorzugsweise 3 bis 5 Mi nuten dauern. Die Nachwärmebehandlung sollte in Abhängigkeit von der Temperatur 5 bis 30 Minuten, vorzugsweise 10 bis 15 Minuten dauern. Das Formstück sollte eine Porosität von 10 bis 50% aufweisen.

Das integral wärmegeformte Polstermaterial kann eine belie bige mittlere Fülldichte aufweisen, bevorzugt ist eine Füll dichte von 0,02 bis 0,06 g/cm³, damit das Gewicht wirksam verringert wird.

Das wie vorstehend hergestellte Polstermaterial kann in einem Fahrzeugsitz angebracht werden, indem man es mit einem Überzug, einer Wattierung (ein innerer Auskleidungsstoff) und gegebenenfalls mit einer Polsterschicht versieht. Diese Gesamtheit wird auf die Sitzform angebracht. Es ist natür lich auch möglich, den Überzug und den inneren Auskleidungs stoff, der unter der weichen Schicht angebracht ist, inte gral wärmezuformen. Der Überzug, die Wattierung (die innere Auskleidung) und gegebenenfalls das Polstermaterial sollten aus einer vorzugsweise flammgehemmten thermoplastischen Po lyesterfaser gebildet sein. Unbrennbare oder nicht-schmelz bare organische Stoffe sollten nicht verwendet werden, da sie leicht einen Kerzeneffekt bewirken.

Die Beispiele erläutern die Erfindung.

Die erfindungsgemäß verwendeten physikalischen Größen Tm₁, Tm₂, Tm_c, T_β, Tαcr, IS und Δε werden nach den folgenden Ver fahren bestimmt.

1) Tm₁, Tm₂ und Tm_c.

Diese Werte werden mit einem Differential-Thermoanalysator (Modell TA50 oder DSC50) der Firma Shimadzu Corporation ge messen. Die Geschwindigkeit der Temperaturerhöhung zur Be stimmung der Schmelzpeaktemperatur betrug 20°C/Minute.

2) Tβ und Tβcr.

Diese Werte wurden mit einem Vibron (Modell DDV-II) der Firma Orientec Co., Ltd. bei 110 Hz durch Temperaturerhöhung mit einer Geschwindigkeit von 1°C/Minute bestimmt. Tß ist die Peaktemperatur der ß-Dispersion von tan δ (tan δ = E′′/E′, wobei E′′ der Verlustmodul und E′ der Speichermodul ist), und Tαcr ist die Temperaturerhöhung der α-Dispersion, die der Temperatur für den Übergang vom gummielastischen Be reich in den Schmelzbereich entspricht (oder die Temperatur nach der Erhöhung am Schnittpunkt mit der Grundlinie im Zwi schenbereich zwischen dem niedrigsten und höchsten Punkt des gummielastischen Bereiches um 0 bis 30°C).

3) Der IS-Wert der Polyesterfasern im Polstermaterial wird folgendermaßen bestimmt:
Die Polyesterfaser (Körpermaterial) wird alleine aus dem Polstermaterial entfernt, indem man die wärmebindende Faser vorsichtig abschneidet. Die Feinheit (in Denier) der Poly esterfasern wird aus ihrem spezifischen Gewicht und ihrer Querschnittsfläche (erhältlich durch Photographie des Quer schnitts) bestimmt. In Abhängigkeit von der Feinheit wird eine Ausgangsbelastung angelegt. Nach dem Verfahren der JIS L-1063 wird eine Spannungsdehnungskurve aufgenommen und der IS-Wert wird aus dieser Spannungsdehnungskurve entnommen.
4) Der Δε-Wert der Polyesterfasern im Polstermaterial wird folgendermaßen bestimmt:
Aus der unter (3) erwähnten Spannungsdehnungskurve kann auch der Δε-Wert entnommen werden. Er entspricht der Dehnung bis zu dem Punkt, an dem die Tangente der maximalen Steigung (die für die Bestimmung des IS-Wertes gezogen worden ist) von der Spannungsdehnungskurve abweicht. (Die angegebenen Werte entsprechen jeweils Mittelwerten aus 50 Einzelbestim mungen).

Beispiele und Vergleichsbeispiele 1) Herstellung des wärmebindenden Bestandteils

Ein elastomeres Polyester-Polyether-Blockcopolymerisat (im folgenden kurz Polyesterelastomer) wird nach bekannten Ver fahren durch Polykondensation von Dimethylterephthalat (DMT), 1,4-Butandiol (1,4-BD) und Polytetramethylenglycol (PTMG) unter Verwendung von geringen Mengen eines Katalysa tors und eines Antioxidationsmittels hergestellt. Der ent stehende elastomere Polyester wird pelletisiert und 48 Stun den bei 40°C unter vermindertem Druck getrocknet. Die Pel lets werden als wärmebindender Bestandteil verwendet. Ta belle I zeigt die Formulierung und die charakteristischen

Tabelle I

Zu Vergleichszwecken wird ein niedrigschmelzender Polyester durch Polykondensation von DMT, Dimethylisophthalat (DMI) und Ethylenglycol (ED) mit einer geringen Menge eines Kata lysators hergestellt. Tabelle I zeigt auch die Formulierung und die charakteristischen Eigenschaften dieses Polyesters.

2) Herstellung der wärmebindenden Faser

Verbundfäden werden durch Spinnen mittels einer Spinndüse mit vier Löchern hergestellt. Der wärmebindende Bestandteil für den Mantel wird bei 220°C geschmolzen und mit einem Mengendurchsatz von 3 g/Minute extrudiert. PBT oder PET für den Kern, das bei 260°C bzw. 280°C geschmolzen wurde, wird mit einem Mengendurchsatz von 3 g/Minute extrudiert. Die Spinntemperatur beträgt 265°C oder 285°C. Um ein Aneinan derkleben der Fäden zu verhindern, werden die vier Fäden voneinander zum Einölen getrennt und anschließend werden sie erneut gesammelt und mit einer Geschwindigkeit von 700 m/Minute aufgenommen. Auf diese Weise werden ungestreckte Fäden erhalten. Die Fäden werden auf das 0,8fache des MDR- Wertes gestreckt und anschließend bei 70°C einer Wärmebe handlung unterzogen. Die gestreckten Fäden werden bis zu einer Feinheit von 2000 Denier verdoppelt, anschließend mit einem Finish behandelt und mittels einer Riffelwalze mecha nisch gekräuselt. Die gekräuselten Fäden werden schließlich in Stapel geschnitten (64 mm lang). Tabelle II zeigt die charakteristischen Eigenschaften dieser Stapel.

Tabelle II

3) Herstellung des Körpermaterials

PET mit einem IV-Wert von 0,63 wird bei 285°C aus einer Spinndüse vom C-Typ oder einer Spinndüse vom YU-Typ mit einem Mengendurchsatz von 4 bis 6 g/Minuten pro Loch gespon nen. Die austretenden Fäden werden 30 mm direkt unterhalb der Spinndüse durch Luft in einer Geschwindigkeit von 2 m/Sekunde gequentscht. Die abgekühlten Fäden werden mit einer Geschwindigkeit von 1080 m/Minute aufgenommen. Die un gestreckten Fäden werden in vier Schritten gestreckt. Im ersten Schritt wird in einem 80°C heißen Bad das 0,7fache des MDR-Wertes erreicht; im zweiten Schritt bei 160°C das 0,85fache des MDR-Wertes, im dritten Schritt bei 220°C das 0,95fache des MDR-Wertes und im vierten Schritt wird die Temperatur des Fadens auf unterhalb des Glaspunktes abge senkt, während man die Fadenlänge konstant hält. Die Span nung der gestreckten Fäden wird aufgehoben, so daß sie eine elastische Kräuselung zeigen. Die gekräuselten Fäden werden in Stapel von 64 mm Länge geschnitten. Diese Stapel werden geöffnet und auf 160°C erhitzt, so daß sich die Kräuselung zeigt. Die gekräuselten Stapel werden derart zusammenge preßt, daß ihre Fülldichte 0,05 g/cm³ beträgt. Nach einer Wärmebehandlung bei 200°C erhält man als Körpermaterial dreidimensional gekräuselte Polyesterfasern. Diese Poly esterfasern haben die charakteristischen Eigenschaften, die in Tabelle III aufgeführt sind.

Zu Vergleichszwecken werden dreidimensional gekräuselte Po lyesterfasern auf gleiche Art wie oben beschrieben herge stellt, mit der Ausnahme, daß das Strecken im ersten Schritt auf das 0,8fache des MDR-Wertes erfolgt und der zweite und die folgenden Schritte ausgelassen werden. Auch die Eigen schaften dieser Polyesterfasern sind in Tabelle III gezeigt.

Tabelle III

4) Herstellung einer flachen Simplex-Polsterschicht

Die vorstehend erhaltenen wärmebindenden Fasern und das Kör permaterial werden in einem Gewichtsverhältnis von 10:90 bis 30:70 gemischt. Das Gemisch wurde mittels eines Öffners vorläufig geöffnet und dann mittels einer Kratze geöffnet. Das geöffnete Gemisch wird in ein 10 cm dickes Gewebe mit einem Grundgewicht von 300 bis 1500 g/m² Zusammengepreßt.

Dieses Gewebe wird 5 Minuten lang mit heißer Luft wärmegeformt. Die Temperatur der heißen Luft ist 10°C höher als die Schmelztemperatur des wärmebindenden Bestandteils. Nach dem Abkühlen wird die wärmegeformte Probe, die ein Grundgewicht von 1500 g/m² aufweist, auf eine Dicke von 5 cm Zusammengepreßt und erneut 15 Minuten bei 130°C wärmebehandelt und anschließend abgekühlt. Auf diese Weise erhält man eine Probe aus einer einzelnen Schicht für ver schiedene Bestimmungen. Zu Vergleichszwecken wird eine Probe durch Zusammenpressen auf 5 cm in einem Schritt hergestellt und anschließend 5 Minuten wärmegeformt. Die auf diese Art und Weise erhaltenen Proben werden einen Tag lang ruhen ge lassen und anschließend auf Formbeständigkeit bei 70°C, auf die Rückpralleigenschaften nach 50%igem Zusammendrücken, auf Rückpralleigenschaften und Flammhemmung (nach MVSS302) gete stet. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV gezeigt. Zu Ver gleichszwecken wird ein kardiertes Gewebe aus 100% Körper material gebildet und zur Verflechtung einem Vernadelungs prozeß unterworfen, so daß man für die Fülldichte dieses Ma terials einen Wert von 0,03 g/cm³ erreicht. Das einem Verna delungsprozeß unterworfene Gewebe wird mit natürlichem Latexkautschuk, das eine geringe Menge eines Vulkanisations mittels und eines Katalysators enthält, imprägniert. Nach Lufttrocknen wird das imprägnierte Gewebe 30 Minuten auf 130°C erwärmt. Man erhält eine flache einschichtige Probe. Diese Probe wird auf die gleiche Weise wie vorstehend be schrieben geprüft. Ebenso wird als Bezug Polyurethan bewer tet. Die Ergebnisse sind in Tabelle IV gezeigt.

Die im folgenden beschriebenen Verfahren werden für die Mes sungen an den flachen einschichtigen Proben verwendet.

1) Augenscheinliche Fülldichte

Jede Probe wird in ein quadratisches Stück von 10×10 cm geschnitten. Das Volumen dieses Stückes wird durch die Dicke an den vier Eckpunkten bestimmt. Indem man das Gewicht durch das Volumen teilt, erhält man die augenscheinliche Füll dichte. Die aufgeführten Ergebnisse sind Mittelwerte aus je weils drei Einzelmessungen.

2) Formbeständigkeit bei 70°C

Jede Probe wird in ein quadratisches Teil von 15×15 cm ge schnitten. Die Stücke werden bei 70°C (trockene Hitze) 22 Stunden lang auf die Hälfte ihrer ursprünglichen Dicke zu sammengepreßt. Die Formbeständigkeit ist definiert als hi/ho ×100(%), wobei ho die Dicke der zusammengepreßten Stücke vor der Wärmebehandlung und hi die Dicke der zusammenge preßten Stücke nach 1-tägiger Dehnungsrelaxation ist. Die Ergebnisse sind als Durchschnittswerte aus jeweils drei Ein zelmessungen angegeben.

3) Rückprellung nach 50%iger Kompression

Jede Probe wird in ein quadratisches Teil von 20×20 cm ge schnitten. Die Stücke werden mit Tensilon-Zwischenkompres sionsbrettern von 150 mm Durchmesser auf die Hälfte ihrer ur sprünglichen Dicke komprimierte. Die Rückprellkraft (in kg), die von den Zusammengepreßten Stücken ausgeht, wird be stimmt. Die Ergebnisse sind in Form des Mittelwertes aus je weils drei Einzelmessungen angegeben.

4) Rückprellung

Die Rückprellkraft wird nach dem Prüfverfahren der JIS K- 6382 bestimmt.

Tabelle IV kann entnommen werden, daß die nach der bevorzug ten Ausführungsform der Erfindung hergestellte Simplex schicht bezüglich Formbeständigkeit überlegen ist und die Erfordernisse der Flammhemmung erfüllt. Im Gegensatz dazu ist das Vergleichsbeispiel (D-7) (gemäß JP-A-1 54 050/90) aus gesprochen schlecht bezüglich Formbeständigkeit und das ähn liche Vergleichsbeispiel (D-11) (gemäß JP-A-1 38 669/79) zeigt eine schlechte Formbeständigkeit und zeigt eine sehr schlechte Flammhemmung (die Probe brannte nahezu nieder).

5) Herstellung des Polstermaterials

Eine Vorformung wurde an der weichen Schicht, der Zwischen schicht und der Grundschicht, die einzelne Schichten dar stellen und die mittels des oben beschriebenen einstufigen Wärmeformverfahrens herstellbar sind, durchgeführt. Die Vorformung besteht darin, daß man jede Schicht zwischen po rösen Patrizen und Matrizen (mit einer Porosität von 30%) komprimiert und 5 Minuten von der Patrize aus 130°C heiße Luft einbläst. Die weiche Schicht (D-8) wird solange zusam mengepreßt, bis ihre Fülldichte von 0,003 g/cm³ auf 0,005 g/cm³ angestiegen ist. Die Zwischenschicht (D-2) wird so lange zusammengepreßt, bis ihre Fülldichte von 0,015 g/cm³ auf 0,020 g/cm³ angestiegen ist. Die Grundschicht (D-6) wird in zwei Teile geschnitten und solange zusammengepreßt, bis ihre Fülldichte von 0,015 g/cm³ auf 0,060 g/cm³ angestiegen ist. Nach dem Zurichten werden die drei Schichten jeweils aufeinander in die Matrize gegeben und dann durch die Ma trize solange zusammengepreßt, bis sie in engen Kontakt zu einander kommen. Wie vorstehend beschrieben, wird 5 Minuten lang 200°C heiße Luft eingeblasen. Nach dem Abkühlen wird die Kompression solange wiederholt, bis die endgültige Dichte erreicht ist. Es wird 15 Minuten lang 130°C heiße Luft eingeblasen. Auf diese Weise erhält man integral ge formtes Polstermaterial (E-1) mit einer Multischichtstruk tur, aus dem das Sitzpolster und der Sitzrücken hergestellt sind. Vergleichsproben (E-2 und E-3) werden mittels eines einstufigen Verfahrens aus D-10 (mit einem vergleichbaren Körpermaterial) und D-7 (gemäß JF-A-1 54 050/90) hergestellt. Es werden so viele Gewebe hergestellt, wie notwendig sind, um ein Grundgewicht von 2550 g/m² zu erzeugen. Diese werden laminiert und die laminierten Gewebe werden in einem Form stück (zur integralen Formung) solange zusammengepreßt, bis die endgültige Dichte erreicht ist. 5 Minuten lang wird 200°C heiße Luft durch die zusammengepreßten Gewebe durchge leitet. Die Messungen werden an den so erhaltenen Sitzpol stern durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle V aufge führt. Aus Vergleichszwecken wird ebenfalls ein käuflich er hältliches Polyurethanpolster bewertet.

Tabelle V

Das wie vorstehend beschrieben hergestellte Polstermaterial wird mit einem Überzug und einer inneren Auskleidung verse hen (beide aus einer flammhemmenden Polyesterfaser herge stellt) und der entstandene Sitz wird auf eine Sitzvorform in die Fahrerposition eines Personenwagens eingebaut. Der Probesitz wird von sechs Beobachtern zu Beginn der Benutzung und nach sechsmonatiger Benutzung auf muffigen Geruch, Be quemlichkeit und Halt getestet. Die Ermittlung der Beurtei lung erfolgt als A, B und C. Die Ergebnisse dieser Beurtei lung sind ebenfalls in Tabelle V aufgeführt.

Aus Tabelle V kann entnommen werden, daß das erfindungsge mäße Polstermaterial den bekannten Polstermaterialien, die aus Fasern hergestellt werden, in Formbeständigkeit, Flamm hemmung und Sicherheit (mit einem niedrigen Verbrennungs gastoxizitätsindex) überlegen ist. Es kann ebenfalls entnom men werden, daß das Polstermaterial für einen Sitz verwendet werden kann, der gegenüber einem Polyurethansitz bezüglich Durchlüftbarkeit, Sitzwiderstand, Bequemlichkeit und Gewicht überlegen ist.

Nach der Verwendung werden die Probesitze (E-1 und E-4) aus gebaut und von Metallteilen befreit. Das Polstermaterial wird bei 260°C gepreßt und dann grob zerkleinert. Nach dem Trocknen unter reduziertem Druck wird das zerkleinerte Mate rial erneut bei 280°C pelletisiert. Die Pellets werden mit frischen PET-Pellets in einem Mischungsverhältnis von 50/50 gemischt. Nachdem man die Mischung bei 285°C getrocknet hat, wird sie erneut auf die übliche Weise zum Spinnen extru diert. Es ist möglich, ungestreckte Fäden zu erhalten, ohne daß irgendwelche Schwierigkeiten wie Brüche oder Krümmungen auftreten.

Wie in den Beispielen gezeigt wird, stellt die Erfindung ein Polstermaterial für Fahrzeuge und Fahrzeugsitze zur Verfü gung, das die folgenden Vorteile aufweist:

- Abwesenheit von schlechter Durchlüftung, so daß es nicht mehr notwendig ist, während der Verwendung für eine künstliche Durchlüftung zu sorgen.
- Hohe Sicherheit gegen Unfalltod durch toxische Verbren nungsgase.
- Wiederverwertbarkeit, wodurch die Notwendigkeit einer Entsorgung durch Veraschung oder auf einer Mülldeponie entfällt.
- Gute Formbeständigkeit, die zur Verwendung in Fahrzeugen erforderlich ist.
- Geringeres Gewicht, was Energie spart und Abgase verrin gert.

Das erfindungsgemäße Polstermaterial kann ebenfalls z. B. in Möbeln und Matratzen verwendet werden und für Lagerungs zwecke dienen. Es kann auch zum Auspolstern, als Wärme- und Geräuschdämmstoff und als dehnbarer nicht verwobener Stoff verwendet werden.

Claims

1. Polstermaterial, herstellbar durch Wärmebehandlung aus einem Gewebe, das aus dreidimensional gekräuselten Poly esterfasern mit einer Feinheit von weniger als 45 Denier pro Faden und einer anfänglichen Zugstärke (IS) von mehr als 30 g/d und aus wärmebindenden Fasern besteht, die einen elastomeren Polyester als wärmebindenden Bestand teil enthalten, die miteinander vermischt und disper giert sind, wobei das Polstermaterial eine Schicht auf weist, deren Fülldichte von 0,02 bis 0,06 g/cm³ beträgt.

2. Polstermaterial nach Anspruch 1, in dem die dreidimen sional gekräuselten Polyesterfasern und die wärmebinden den Fasern zusätzlich miteinander verwoben sind.

3. Polstermaterial nach Anspruch l oder 2, in dem die drei dimensional gekräuselten Polyesterfasern eine anfängli che Zugstärke (IS) von mehr als 35 g/d haben.

4. Polstermaterial nach Anspruch l oder 2, in dem die drei dimensional gekräuselten Polyesterfasern folgende Bedin gung erfüllen: IS (Δε + 0,6)^-2,8 × 10³ + 8wobei Δε die Dehnung (in%) an der elastischen Grenze bedeutet, einschließlich der Dehnung der Kräuselung, ge messen nach 5minütiger Wärmebehandlung bei 200°C (trockene Wärme) ohne Belastung.

5. Polstermaterial nach Anspruch 1 oder 2, in dem die drei dimensional gekräuselte Polyesterfaser einen Kräusel index (Crimpindex (Ci)) von mehr als 15% aufweist.

6. Polstermaterial nach Anspruch 1 oder 2, in dem die drei dimensional gekräuselte Polyesterfaser eine Kräuselzahl (Crimp number (Cn)) von mehr als 10/inch aufweist.

7. Polstermaterial nach Anspruch 4, in dem die dreidimen sional gekräuselte Polyesterfaser folgende Bedingung er füllt: IS (Δε + 0,6)^-2,8 × 10³ + 10wobei Δε die in Anspruch 4 angegebene Bedeutung hat.

8. Polstermaterial nach Anspruch 1 oder 2, in dem die wär mebindende Faser einen wärmebindenden Bestandteil ent hält, der einen endothermen Peak aufweist, der durch die Differential-Thermoanalyse an anderen Punkten als dem Schmelzpunkt in einem Bereich bis zu 70°C unterhalb des Schmelzpunktes auffindbar ist.

9. Polstermaterial nach Anspruch l oder 2, in dem die wär mebindende Faser vom Mantel-Kern-Typ ist, wobei der Man telbestandteil aus einem Polyester-Polyether besteht, der einen Schmelzpunkt (Tm₁) von mehr als 160°C und we niger als 220°C, eine Peaktemperatur (Tβ) für die β- Dispersion von tan δ von weniger als -40°C und für die α-Dispersion von tan δ eine Anstiegstemperatur (Tαcr) von mehr als 50°C aufweist, und wobei der Kernbestand teil aus einem nicht-elastomeren Polyester mit einem Schmelzpunkt (Tm₂), der um mindestens 20°C höher als Tm₁ ist, besteht.

10. Polstermaterial nach Anspruch 1 oder 2, das, aus drei oder mehr Schichten hergestellt ist, einer weichen Schicht mit einer Fülldichte von 0,008 bis 0,02 g/cm³, einer Zwischenschicht mit einer Fülldichte von 0,02 bis 0,06 g/cm³ und einer Grundschicht mit einer Fülldichte von 0,06 bis 0,15 g/cm³.

11. Verwendung des Polstermaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 10 in Fahrzeugen.

12. Verwendung eines Polstermaterials nach Anspruch 11 in einem Fahrzeugsitz, in dem das Polstermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einem Überzugsmaterial überzogen ist.

13. Verwendung eines Polstermaterials nach Anspruch 12, wo bei das Überzugsmaterial aus einem flammhemmenden Poly ester besteht.

14. Dreidimensional gekräuselte Faser, herstellbar durch ein Vierstufenverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß die Fa ser in den ersten drei Stufen wärmegestreckt und in der vierten Stufe unter Beibehaltung der gestreckten Länge unterhalb des Glaspunktes des Fasermaterials abgekühlt wird.