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Diese
Anmeldung ist eine Teil-Fortsetzung der US-Patentanmeldung Nr. 09/406
732, eingereicht am 28. September 1999.
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein feuerresistentes Garn. Die Erfindung betrifft
auch ein Gewebe, welches das feuerresistente Garn einschließt. Die
Erfindung findet besondere Anwendbarkeit bei der Bildung von feuerresistenten
Geweben für
Anwendungen wie Polsterung, Matratzen- und Kissen-Inletts, Bettbezüge, Kissenbezüge, Vorhangstoffe
oder Trennvorhänge,
Wandbekleidungen, Fensterdekorationen, Zeltplanen und Babykleidung.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Es
ist wohlbekannt in der Textilindustrie, feuerresistente Gewebe unter
Verwendung von Garn, das aus natürlichen
oder synthetischen Fasern hergestellt wurde, zur Verwendung als
Polsterung, Matratzen-Inlett, Stoffbahnengewebe und dergleichen herzustellen
und dann das Gewebe mit flammenhemmenden Chemikalien zu behandeln.
Herkömmliche
flammenhemmende Chemikalien schließen oft Chemikalien auf der
Basis von Halogen und/oder Phosphor ein. Unglücklicherweise ist ein so behandeltes
Gewebe schwerer als ähnliche
Arten nicht flammenhemmender Gewebe, und weiter weist es eine begrenzte
Verschleißzeit
auf. Auch schmilzt diese Art von Gewebe typischerweise oder bildet
spröde Verkohlungen,
die abbrechen, wenn das Gewebe verbrannt wird, und es legt den Schaum
eines mehrteiligen Stuhls, einer Matratze oder eines Stoffbahnengewebesystemsfrei.
Der freigelegte Schaum fungiert dann als Brennstoffquelle.
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Es
ist auch bekannt, feuerresistente Gewebe aus feuerresistenten Garnen
mit relativ schwerem Gewicht zu bilden, in denen eine tieftemperaturresistente
Faser ringförmig
um einen Kern aus kontinuierlichem Glasfaserfilament gesponnen wird.
Allerdings hat diese Art von ringförmig gesponnenem Garn diesem
während
des Spinnvorgangs eine Drehung bzw. ein Drall verliehen und ist
sehr lebhaft. Wegen der Lebhaftigkeit des Garns ist es notwendig,
ringförmig gesponnene „S"- und „Z"-Garne in Mehrsträhnigkeit zusammen
zu bringen, so dass die Drehung und die Lebhaftigkeit im Garn ausgeglichen
wird, um das Garn auf zufrieden stellende Weise in das Gewebe zu
weben oder zu wirken, ohne dass es während des Wirk- oder Webvorgangs
zu Verwicklungen im Garn kommt. Dieses Zusammenbringen der „S"- und „Z"-Garne in mehrere
Lagen resultiert in einem Verbundgarn, das so groß ist, dass
es bei der Bildung von fein texturierten Geweben mit geringem Gewicht nicht
verwendet werden kann. In einigen Fällen stehen die Glasfaserfilamente
im Kern durch die natürliche
Faserhülle
hervor. Man geht davon aus, dass das Problem hervorstehender Kernfasern
mit der Zwirnung, der Drehung und der Lebendigkeit (liveliness) verbunden
ist, die dem Glasfaserkern während
des ringförmigen
Spinnvorgangs verliehen wird.
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Es
ist gegenwärtig
Praxis, beschichtete Polsterungsgewebe bzw. Bespannstoff herzustellen,
indem ein Substrat oder Mull aus einem Baumwollgarn oder Garn aus
einer Mischung von Baumwolle und Polyester gewebt oder gewirkt wird.
Dieser Mull wird dann mit einer Schichtstruktur aus thermoplastischer Polyvinylhalogenid-Zusammensetzung,
wie Polyvinylchlorid (PVC), beschichtet. Dieses beschichtete Polsterungsgewebe
besitzt, wenn überhaupt,
sehr geringe Feuerresistenz und keine Flammschutzeigenschaften.
Zusätzlich
zu der Beschichtungschemikalie mit einer begrenzten Lebensdauer
sind die chemischen Beschichtungen dahingehend von Nachteil, als
sie ein Sicherheitsrisiko im Fall eines Kontakts mit der Haut darstellen.
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Ein
weiterer Ansatz lässt
sich im US-Patent Nr. 5 540 980, feuerresistentes Gewebe hergestellt aus
verdrehungsfreiem feinem Core-spun-Garn, und im
EP 385 025 , feuerresistentes verdrehungsfreies feines
Core-spun-Garn und daraus gebildetes Gewebe, finden.
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Um
die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden oder merklich zu
verbessern, ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein neues
feuerresistentes Core-spun-Garn bereit zu stellen.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein feuerresistentes Gewebe
bereit zu stellen, welches das feuerresistente Core-spun-Garn in
einem feuerresistenten Gewebesubstrat einschließt.
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Es
ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein Produkt bereit zu stellen,
das mit dem feuerresistenten Gewebe ausgepolstert ist.
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Das
Core-spun-Garn kann vorteilhafterweise beim Bilden fein texturierter
oder nicht texturierter feuerresistenter dekorativer Gewebe verwendet
werden. Wenn sie Flammen und großer Hitze ausgesetzt werden,
verkohlen und verbrennen Umhüllungen
von Stapelfasern, die einen Kern umgeben und bedecken, verbleiben
aber dennoch in Position um den Kern, um eine Wärmeisolationsschranke zu erzeugen.
Die Verkohlung kann den Strom von Sauerstoff und anderen Gasen effektiv
blockieren, wodurch das Gewebe daran gehindert wird, sich zu entzünden.
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Darüber hinaus
können
die mit dem Core-spun-Garn der vorliegenden Erfindung gewebten oder
gewirkten Gewebe vorteilhafterweise gefärbt und mit herkömmlichen
Färbemitteln
und Druckmaterialien bedruckt werden. Diese Textilien sind besonders
geeignet zum Bilden fein texturierter dekorativer Gewebe mit feuerresistenter
Flammenbarriere zur Verwendung bei der Polsterung, für Stoffbahnengewebe,
Matratzen- und Kissen-Inletts,
Vorhangstoffe oder Trennvorhänge,
Wandbekleidungen, Fensterdekorationen und Babykleidung.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird ein feuerresistentes Core-spun-Garn bereitgestellt.
Das Core-spun-Garn umfasst einen Kern aus hochtemperaturresistenten
kontinuierlichen anorganischen Filamenten, eine erste Hülle von
den Kern umgebenden Stapelfasern, wobei die Stapelfasern Fasern
aus mindestens einem feuerresistenten Material und eine zweite Hülle von
das erste Core-spun-Garn umgebenden Stapelfasern umfassen. Vorteilhafterweise wird
eine Mischung aus zwei verschiedenen feuerresistenten Fasern in
der ersten Hülle
bereit gestellt, wobei eine davon effektiv verkohlt und dimensionsstabil
bleibt, wenn sie offenem Feuer ausgesetzt wird, und eine andere,
die sauerstoffverarmende Gase freisetzt, um die brennende nicht-flammenhemmende
Faser in der zweiten Hülle
zu löschen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein feuerresistentes Core-spun-Garn
bereitgestellt. Das Core-spun-Garn umfasst:
einen Kern aus
hochtemperaturresistenten kontinuierlichen anorganischen Filamenten;
eine
erste Hülle
von den Kern umgebenden Stapelfasern, wobei die Stapelfasern Fasern
aus mindestens einem feuerresistenten Material umfassen, gewählt aus
der Gruppe bestehend aus Metaaramiden, Paraaramiden, Fluorpolymeren
und -copolymeren, Chlorpolymeren und -copolymeren, Polybenzimidazol,
Polyimiden, Polyamidimiden, teilweise oxidierten Polyacrylnitrilen,
Novoloiden, Poly(p-phenylenbenzobisoxazolen), Poly(p-phenylenbenzothiazolen), Polyphenylensulfiden,
flammenhemmenden Viskosereyons, Polyvinylchloridhomopolymeren und
-copolymeren, Polyetheretherketonen, Polyketonen, Polyetherimiden,
Polylactiden und Kombinationen hiervon; und
eine zweite Hülle aus
das erste Core-spun-Garn umgebenden Stapelfasern.
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Vorzugsweise
sind die kontinuierlichen anorganischen Filamente gewählt aus
der Gruppe bestehend aus Glasfasern, Kohlenstoffen, Keramiken, Quarzen,
Stählen
und Kombinationen hiervon, und der Kern weist eine Struktur auf,
die tieftemperaturresistente kontinuierliche synthetische Filamente
einschließt,
gewählt
aus der Gruppe bestehend aus Nylons, Polyestern und Polyolefinen,
wie Polyethylen und Polypropylen, zweisträhnig mit dem anorganischen
Filament-Kern.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein feuerresistentes Core-spun-Garn
bereitgestellt, umfassend:
einen zweisträhnigen Kern aus kontinuierlichen
anorganischen Filamenten, gewählt
aus der Gruppe bestehend aus Glasfasern, Kohlenstoffen, Keramiken, Quarzen,
Stählen
und Kombinationen hiervon, und tieftemperaturresistenten kontinuierlichen
syntheti schen Filamenten, gewählt
aus der Gruppe bestehend aus Nylons, Polyestern und Polyolefinen;
eine
erste Hülle
aus den Kern umgebenden Stapelfasern, wobei die Stapelfasern Fasern
aus mindestens einem feuerresistenten Material umfassen, gewählt aus
der Gruppe bestehend aus den Metaaramiden, Paraaramiden, Fluorpolymeren
und Copolymeren davon, Chlorpolymeren und Copolymeren davon, Polybenzimidazol,
Polyimiden, Polyamidimiden, teilweise oxidierten Polyacrylnitrilen,
Novoloiden, Poly(p-phenylenbenzobisoxazolen), Poly(p-phenylenbenzothiazolen),
Polyphenylensulfiden, flammenhemmenden Viskosereyons, Polyvinylchloridhomopolymeren
und Copolymeren davon, Polyetheretherketonen, Polyketonen, Polyetherimiden,
Polylactiden und Kombinationen hiervon; und
eine zweite Hülle aus
das erste Core-spun-Garn umgebenden Stapelfasern, wobei die erste
Hülle von Stapelfasern
einen Grenz-Sauerstoff-Index von mindestens 22, gemessen gemäß ASTM D
2863, aufweist.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein feuerresistentes Gewebe bereitgestellt.
Das Gewebe schließt
ein feuerresistentes Gewebesubstrat ein, welches das feuerresistente
Core-spun-Garn einschließt.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein mit dem feuerresistenten
Gewebe ausgepolstertes Produkt bereitgestellt. Das Produkt kann
vorteilhafterweise frei von einer feuerresistenten Beschichtung
und einem Sperrgewebe sein.
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Andere
Ziele, Vorteile und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden demjenigen,
der über durchschnittliche
Kenntnisse auf dem Gebiet verfügt, bei
einer Durchsicht der Spezifikation, Zeichnungen und hier anhängigen Ansprüche deutlich
werden.
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Die
Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen hiervon in Zusammenhang
mit den begleitenden Zeichnungen deutlich werden, in denen gleiche
Nummerierungen gleiche Elemente bezeichnen, und in denen:
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die 1 eine
vergrößerte Ansicht
eines Fragments des verdrehungsfreien Doppel-Core-spun-Garns gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
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die 2 ein
schematisches Diagramm einer Luftstrom-Spinnvorrichtung des Typs
ist, wie er beim Bilden des Fein-Denier-Core-spun-Garns und Doppel-Core-spun-Garns
der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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die 3 eine
fragmentarische maßstabsgerechte
Ansicht eines Teils eines gewebten Gewebes gemäß der Erfindung ist.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben,
welche ein exemplarisches feuerresistentes Multi-Core-spun-Garn
gemäß einem
Aspekt der Erfindung veranschaulicht. Während das exemplarische feuerresistente
Garn ein verdrehungsfreies Doppel-Core-spun-Garn ist, sollte klar
sein, dass dreifache oder mehrfache Core-spun-Garne ebenfalls vorstellbar
sind.
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Die
Grundstruktur des Garns 100 gemäß der Erfindung schließt einen
Filamentkern 102, der vollständig von einer ersten Hülle 104 umgeben
ist, und eine zweite Hülle 106,
die die erste Hülle 104 vollständig umgibt,
ein.
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Der
Kern 102 wird aus hochtemperaturresistenten kontinuierlichen
anorganischen Filamenten 108 gebildet, vorzugsweise zweisträhnig mit
tieftemperaturresistenten kontinuierlichen synthetischen Filamenten 110.
Das anorganische Filamentmaterial ist vorzugsweise gewählt aus
der Gruppe bestehend aus Glasfasern, Kohlenstoffen, Keramiken, Quarzen, Stählen und
Kombinationen hiervon. Geeignete kontinuierliche Filamentmaterialien
zur Verwendung im Kern 102 sind kommerziell erhältlich.
Der Kern 102 weist vorzugsweise etwa 15 bis 35 Gew.-% auf
der Basis des Gesamtgewichts des Core-spun-Garns auf, und der anorganische
Anteil 108 des Filamentkerns beträgt vorzugsweise etwa 10 bis
30 Gew.-% des Gesamtgewichts des Doppel-Core-spun-Garns.
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Vorzugsweise
werden synthetische Filamente 110 aus einem synthetischen
(d. h. künstlich
hergestellten) Material gebildet, das gewählt ist aus der Gruppe bestehend aus
Nylons, Polyestern, Polyolefinen, wie Polyethylen und Polypropylen,
und Kombinationen hiervon. Von diesen sind Nylons und Polyester
besonders bevorzugt. Geeignete kontinuierliche synthetische Filamente
ist zum Beispiel kommerziell erhältliches
kontinuierliches Filament-Nylon von BASF. Synthetische Filamente 110 weisen
vorzugsweise etwa 5 bis 25 Gew.-% des Gesamtgewichts des Doppel-Core-spun-Garns 100 auf.
Während
eine zweisträhnige
Kernstruktur veranschaulicht worden ist, sollte klar sein, dass
andere mehrsträhnige
Kernstrukturen verwendet werden können.
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Die
erste Hülle 104 ist
eine Stapelfaser oder Stapelfasermischung von mittlerer bis hoher
Temperatur, die vorzugsweise einen Grenz-Sauerstoff-Index (LOI)
von mindestens 22 (gemessen durch ASTM D 2863) aufweist. Wenn sie
Flammen oder großer
Hitze ausgesetzt wird, kann sich eine erste Hülle mit einem LOI in dem Bereich
effektiv an der Luft selbst auslöschen,
wobei sie verkohlt und verbrennt. Die erste Hülle hilft somit, ein Gittersystem über dem
anorganischen Netz des Kerns zu bilden, wodurch verhindert wird,
dass Fasern der zweiten Hülle
oder von anderen äußeren Hüllen durch
brennende Materialien unter dem Gewebe verbrennen. Das Gitter/Netzwerksystem
kann den Sauerstoffstrom wirksam blockieren und das Vordringen der
Flamme vor dem Entzünden
der Materialien unter dem Gewebe verhindern, während es dazu beiträgt, dass
die brennende zweite oder andere äußere Hüllenfasern auf der Oberfläche des
Gewebes sich selbst auslöscht.
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Die
erste Hülle 104 beträgt vorzugsweise etwa
5 bis 40 Gew.-% des Gesamtgewichts des Doppel-Core-spun-Garns 100.
Die Stapelfasern der ersten Hülle
umfassen Fasern mindestens eines feuerresistenten Materials gewählt aus
den folgenden:
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Feuerresistente
Fasern wie Melamin, zum Beispiel die unter dem Handelsnamen BASOFIL
von BASF verkauften; Metaaramide wie Poly(m-phenylenisophthalamid),
zum Beispiel die unter den Handelsnamen NOMEX von E. I. Du Pont
de Nemours and Co., TEIJIN-CONEX von Teijin Limited und FENYLENE
vom Russian State Complex verkauften; Paraaramide wie Poly(p-phenylenterphthalamid), zum
Beispiel das unter dem Handelsnamen KEVLAR von E. I. Du Pont de
Nemours und Co. verkaufte, Poly(diphenyletherparaaramid), zum Beispiel
das unter dem Handelsnamen TECHNORA von Teijin Limited verkaufte,
und die unter den Handelsnamen TWARON von Acordis und FENYLENE ST
(Russian State Complex) verkauften; Fluorpolymere wie Polytetrafluorethylen
(PTFE), zum Beispiel die unter den Handelsnamen TEFLON TFE von E.
I. Du Pont de Nemours und Co., LENZING PTFE von der Lenzing A. G.,
RASTEX von W. R. Gore and Associates, GORE-TEX von W. R. Gore and
Associates, PROFILEN von der Lenzing A. G. und TOYOFLON PTFE von
Toray Industries Inc. verkauften, Poly(ethylen-chlortrifluorethylen)
(E-CTFE), zum Beispiel die unter den Handelsnamen HALAR von der
Albany International Corp. und TOYOFLON E-TFE von der Toray Industries
Inc. verkauften, Polyvinylidenfluorid (PVDF), zum Beispiel die unter
den Handelsnamen KYNAR von der Albany International Corp. und FLORLON
(Russian State Complex) verkauften, Polyperfluoralkoxy (PFA), zum
Beispiel die unter den Handelsnamen TEFLON PFA von E. I. Du Pont
de Nemours und Co. und TOYOFLON PFA von der Toray Industries Inc.
verkauften; polyfluoriertes Ethylen-Propylen (FEP), zum Beispiel
das unter dem Handelsnamen TEFLON FEP von E. I. Du Pont de Nemours
und Co. verkaufte; Polybenzimidazol wie das unter dem Handelsnamen
PBI von Hoechst Celanese Acetat LLC verkaufte, Polyimide, zum Beispiel
die unter dem Handelsnamen P-84 von Inspec Fibres und KAPTON von
E. I. Du Pont de Nemours und Co. verkauften; Polyamidimide, zum
Beispiel das unter dem Handelsnamen KERMEL von Rhone-Poulenc verkaufte;
teilweise oxidierte Polyacrylnitrile, zum Beispiel die unter den
Handelsnamen FORTAFIL OPF von Fortafil Fibres Inc., AVOX von Textron Inc.,
PYRON von der Zoltek Corp., PANOX von der SGL Technik, THORNEL von
American Fibres and Fabrics und PYROMEX von der Toho Rayon Inc.
verkauften; Novoloide, zum Beispiel Phenol-Formaldehyd-Novolac,
zum Beispiel das unter dem Handelsnamen KYNOL von der Gun Ei Chemical
Industry Co. verkaufte; Poly(p-phenylenbenzobisoxazol) (PBO), zum
Beispiel das unter dem Handelsnamen ZYLON von der Toyobo Co. verkaufte;
Poly(p-phenylenbenzothiazole) (PBT); Polyphenylensulfid (PPS), zum Beispiel
die unter den Handelsnamen RYTON von American Fibres and Fabrics,
TORAY PPS von der Toray Industries Inc., FORTRON von der Kureha Chemical
Industry Co. und PROCON von der Toyobo Co. verkauften; flammenhemmende
Viscosereyons, zum Beispiel die unter den Handelsnamen LENZING FR
von der Lenzing A. G. und VISIL von Kemira Fibres Oy verkauften;
Polyvinylchloridhomopolymere und -copolymere, zum Beispiel die unter
den Handelsnamen VINYON HH, RHOVYL von der Rhovyl S. A., CLEVYL,
THERMOVYL von der Rhovyl S. A., FIBRAVYL von der Rhovyl S. A., RETRACTYL
von der Rhovyl S. A., PIVIACID, ISOVYL von der Rhovyl S. A., VICLON von
der Kureha Chemical Industry Co., TEVIRON von Teijin Ltd., CORDELAN,
ENVILON von der Toyo Chemical Co. verkauften und VICRON, hergestellt
in Korea; Modacrylate, zum Beispiel die unter den Handelsnamen PROTEX
von Kaneka und SEF von Solutia verkauften; Chlorpolymere und -copolymere,
wie Polyvinylidenchloridcopolymere, zum Beispiel die unter den Handelsnamen
SARAN von Pittsfield Weaving, KREHALON von der Kureha Chemical Industry
Co. und OMNI-SARAN von Fibrasomni, S. A. de S. V. verkauften; Polyetheretherketone (PEEK),
zum Beispiel der unter dem Handelsnamen ZYEX von Zyex Ltd. verkaufte;
Polyketone (PEK), zum Beispiel der unter dem Handelsnamen ULTRAPEK
von BASF verkaufte; Polyetherimide (PEI), zum Beispiel der unter
dem Handelsnamen ULTEM von General Electric Co. verkaufte; Polylactide,
wie das von Cargill Dow Polymers erhältliche; und Kombinationen
hiervon.
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Die
erste Hülle
kann zusätzliche
Fasertypen einschließen,
die mit den ersten feuerresistenten Fasern gemischt werden können. Diese
zusätzlichen Fasern
können
nichtflammenresistente Fasern einschließen, zum Beispiel Baumwollen,
Wollen, Nylons, Polyester, Polyolefine, Reyons, Acryle, Seiden, Mohär, Celluloseacetat,
Polyvinylalkohole (PVA), zum Beispiel die unter den Handelsnamen
CREMONA von Kuraray, KURALON von Kuraray, KURALON KII von Kuraray,
MEWLON von der Unitika Chemical Co., NITI-VELON von der Nitivy Company
Ltd., SOLVRON von der Nitivy Company Ltd. und VILON von der Nitivy
Company Ltd. verkauften, Polyethylennaphthalate, zum Beispiel das
unter dem Handelsnamen PENTEX von Honeywell verkaufte, und Kombinationen
hiervon.
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Die
zweite Hülle 106 ist
eine geschnittene Stapelfaserhülle
für tiefe
bis mittlere Temperatur, welche den Kern 102 und die erste
Hülle 104 (d.
h. das erste Core-spun-Garn) umgibt, um das Produkt Core-spun-Garn 100 mit
Doppelhülle
zu erzeugen. Die tief- bis mitteltemperaturresistenten Stapelfasern
der zweiten Hülle 106 sind
vorzugsweise gewählt
aus einer Vielzahl von verschiedenen Typen entweder natürlicher
(z. B. pflanzlicher, mineralischer oder tierischer) oder synthetischer
Fasern, wie Baumwollen, Wollen, Nylons, Polyester, Polyolefine,
Reyons, Acryle, Seiden, Mohär,
Celluloseacetat, Polylactide, wie die von Cargill Dow Polymers erhältlichen,
oder Mischungen dieser Fasern. Von diesen sind die bevorzugten tief-
bis mitteltemperaturresistenten Stapelfasern Baumwollen oder Polyolefine.
Die zweite Hülle 106 macht
vorzugsweise etwa 35 bis 80% des Gesamtgewichts des Doppel-Core-spun-Garns 100 aus.
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Die
zweisträhnigen
kontinuierlichen anorganischen Filamente und synthetischen Filamente 108, 110 des
Kerns 102 erstrecken sich im Allgemeinen längs in eine
Achsenrichtung des Doppel-Core-spun-Garns 100. Die Mehrheit
der Stapelfasern der ersten Hülle 104 und
der zweiten Hülle 106 erstrecken
sich um den Kern 102 in einer leicht spiralförmigen Richtung.
Ein geringerer Teil, zum Beispiel etwa 35 bis 80%, der Stapelfasern
jeder der Hüllen bilden
eine Bindehülle
spiralförmig
um die Mehrheit der Stapelfasern, wie bei 112 angegeben,
in einer der Mehrheit der Stapelfasern entgegen gesetzten Richtung.
Die erste Hülle 104 umgibt
somit den zweisträhnigen
Kern 102 und bedeckt ihn vollständig, und die zweite Hülle 106 umgibt
die erste Hülle 104 und
bedeckt sie vollständig.
Die äußere Oberfläche des Doppel-Core-spun-Garns
hat das Erscheinungsbild und allgemeine Merkmale der tief- bis mitteltemperaturresistenten
Fasern, welche die zweite Hülle 106 bilden.
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Die
Größe des Produktgarns
variiert abhängig
von der endgültigen
Anwendung des Garns und den gewünschten
speziellen Gewebeeigenschaften, aber sie liegt vorzugsweise innerhalb
des Bereichs von etwa 30/1 bis 1/1 nach der herkömmlichen Baumwollnummerierung,
vorzugsweise von etwa 21/1 bis 5/1 nach der herkömmlichen Baumwollnummerierung.
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Das
Multi-Core-spun-Produktgarn ist verdrehungsfrei und weist eine sehr
geringe, wenn überhaupt
eine Drehung oder Lebendigkeit auf. Dieses Merkmal erlaubt es dem
Garn, auf Einzelfaden-Weise gewebt oder gewirkt zu werden, ohne
dass zwei Fäden
mehrsträhnig
verwendet werden müssen,
um die Drehung auszugleichen. Als Ergebnis können fein texturierte Gewebe
gebildet werden, die Wärmeresistenzeigenschaften
aufweisen, welche bislang noch nicht möglich waren.
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Ein
Verfahren zur Bildung eines beispielhaften Doppel-Core-spun-Garns 100 gemäß der Erfindung
wird nun mit Bezug auf die 2 beschrieben. Während das
Garn einen zweisträhnigen
Kern und eine Mischung von zwei Stapelfasern in der ersten Hülle besitzt,
sollte klar sein, dass dieses Beispiel exemplarisch und keineswegs
einschränkend ist.
Wie weiter oben dargelegt, wird das Doppel-Core-spun-Garn 100 der
vorliegenden Erfindung vorzugsweise auf einer Luftstrom-Spinnvorrichtung 200 des
veranschaulichten Typs hergestellt. Diese Vorrichtung ist zum Beispiel
von Murata of America Inc. kommerziell erhältlich und wird in der Literatur
beschrieben. Siehe z. B. die US-Patente Nr. 5 540 980, Nr. 4 718
225, Nr. 4 551 887 und Nr. 4 497 167.
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Die
Luftstrom-Spinnvorrichtung 200 schließt einen Einlasstrichter 202 ein,
in den ein Kardenband aus mittel- bis hochtemperaturresistenter
Stapelfasern 204 eingeführt
wird. Stapelfasern 204 werden dann durch einen Satz von
paarigen Streckwalzen bzw. Zugrollen 206 geleitet. Hochtemperaturresistentes
kontinuierliches Filament und ein zweisträhniger Kern 102 aus
synthetischem kontinuierlichen Filament für niedrige Temperatur werden
zwischen die letztere der paarigen Zugrollen 206 und auf
die Oberseite der Stapelfasern 204 geführt.
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Der
zweisträhnige
Kern 102 und die Stapelfasern 204 werden dann
durch eine erste Fluid-Wirbel-Luftstromdüse 210 und eine zweite
Fluid-Wirbel-Luftstromdüse 212 geleitet,
wodurch ein erstes Core-spun-Garn 214 gebildet wird. Die
erste und zweite Luftstromdüse 210, 212 sind
so gebaut, dass sie wirbelnde Fluidströme in entgegen gesetzte Richtungen
erzeugen, wie durch die Pfeile angegeben. Die Funktionsweise der
ersten Luftstromdüse 210 führt dazu,
dass die Stapelfasern 204 in einer ersten Richtung um den
zweisträhnigen
Kern 102 gehüllt oder
spiralförmig
gewickelt werden. Die gegenläufig arbeitenden
Luftstromdüsen 210, 212 verursachen, dass
ein geringerer Anteil, zum Beispiel etwa 5 bis 20%, der Stapelfasern
sich trennt und sich in einer der mehrheitlichen Faserspirale entgegengesetzten Richtung
um die ungetrennten Stapelfasern wickelt. Die gewickelten Stapelfasern
halten die erste Hülle 104 in
engem Kontakt durch Umgeben und Bedecken des zweisträhnigen Kerns 102.
Das erste Core-spun-Garn 214 wird dann von der zweiten
Düse 212 durch
eine Förderwalzeneinheit 216 abgenommen
und auf eine Aufnahmespule (nicht dargestellt) gewickelt.
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Die
gleiche Luftstrom-Spinnvorrichtung kann verwendet werden, um die
zweite Hülle 106 auf
das erste Core-spun-Garn 214 auf die gleiche oben beschriebene
Weise anzuwenden, wodurch das Doppel-Core-spun-Garn 100 gebildet
wird. In diesem Fall werden die tief- bis mitteltemperaturresistenten
Stapelfasern der zweiten Hülle 106 durch
den Einlasstrichter 202 geführt, und das erste Core-spun-Garn 214 wird
durch die Reihe paariger Zugrollen 206 geleitet. Die gleiche
für die
erste Hülle
erreichte spiralförmige
Funktionsweise wird für
die Stapelfasern der zweiten Hülle
um die erste Hülle
herum durch die gegenläufig
arbeitenden Luftstromdüsen 210, 212 erreicht.
Das zweite Core-spun-Garn
wird dann durch die Förderwalzeneinheit 216 von
der zweiten Düse 212 abgenommen
und auf die Aufnahmespule gewickelt.
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Da
die Bildung des vorliegenden Garns auf einer Luftstrom-Spinnvorrichtung
dem zweisträhnigen
anorganischen Filament/synthetischen Faserkern keine übermäßige Lebhaftigkeit
und Drehung verleiht, ergeben sich keine Probleme mit losen und gebrochenen
Fäden des
anorganischen Filaments/synthetischen Faserkerns, der durch die
erste Hülle
und oder die zweite Hülle
im Garn und den daraus hergestellten Geweben nach außen vorsteht.
Da es möglich
ist, gewebte und gewirkte Gewebe unter Verwendung von einzelnen
Fäden von
Doppel-Core-spun-Garn herzustellen, kann das Doppel-Core-spun-Garn in fein
texturierte Gewebe gewebt werden, wobei das Doppel-Core-spun-Garn im Bereich von
etwa 30/1 bis 1/1 nach der herkömmlichen Baumwollnummerierung
liegt. Dies erweitert den Bereich der Feinheit der Gewebe, die abhängig von
den Gewebearten hergestellt werden können, deren Herstellung bislang
nur möglich
war durch ausschließliche
Verwendung von Doppel-Core-spun-Garn nach dem bisherigen Stand der
Technik.
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Die
oben beschriebenen flammenresistenten Multi-Core-spun-Garne können vorteilhafterweise beim
Bilden fein texturierter dekorativer Gewebe mit feuerresistenter
Barriere für
zahlreiche Anwendungen verwendet werden, wie für die Polsterung, für Matratzen-
und Kissen-Inletts, Bettdecken, Kissenbezüge, Vorhangstoffe oder Trennvorhänge, Wandbekleidungen,
Fensterdekorationen, Zeltplanen und Babykleidung. Die 3 veranschaulicht
eine vergrößerte Ansicht
eines Teils eines beispielhaft gewebten dekorativen Gewebes 300 in
einem zwei-oben eins-unten Rechtgratkörper-Webmuster. In dieser beispielhaften
Ausführungsform
wird das oben beschriebene flammenhemmende Multi-Core-spun-Garn
für Kettgarne
A verwendet. Das Material für
das Füllgarn
kann das gleiche wie das des Kettgarns oder ein anderes sein, abhängig vom
Material der zweiten Hülle.
Zu Veranschaulichungszwecken ist ein offenes Bindungsmuster dargestellt,
um die Art und Weise darzustellen, in der die Kettgarne A und die
Füllgarne
B ineinander verwoben sind. Allerdings kann das tatsächliche
Gewebe fest gewebt sein. Zum Beispiel kann das Bindungsmuster etwa 10
bis 200 Kettgarne pro Inch und etwa 10 bis 90 Füllgarne pro Inch einschließen.
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Während die 3 ein
Rechtsgratkörper-Webmuster
nach der Art „zwei-oben
eins-unten" veranschaulicht,
können
die beschriebenen Multi-Core-spun-Garne in jeder Anzahl von Mustern
verwendet werden. Zum Beispiel kann das Gewebe in verschiedene Jacquardmuster
und doppelt gewebte Stile gewebt sein.
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Gewebe,
die mit den beschriebenen Garnen gebildet sind, fühlen sich
so an und haben die Oberflächeneigenschaften ähnlicher
Arten von Polsterungsgeweben, die aus 100% Polyolefinfasern gebildet
sind, während
sie die wünschenswerten
Feuerresistenz- und Flammenbarriere-Eigenschaften aufweisen, die
in Polsterungsgewebe, das ganz aus Polyolefinfasern gebildet ist,
nicht vorhanden sind. In dieser Hinsicht entsprechen die gemäß der Erfindung gebildeten
Gewebe vorzugsweise einem oder mehreren verschiedenen Standardtests,
die dafür
ausgelegt sind, um die Feuerresistenz von Geweben zu testen. Zum
Beispiel ist ein Standardtest zum Messen der Feuerresistenz-Eigenschaften von
Geweben die Technical Bulletin, California 133 Test Methode (Cal.
133). Gemäß diesem
Test wird ein mehrteiliger hergestellter Stuhl, der mit einem zu
testenden Gewebe ausgepolstert ist, 80 Sekunden lang einer umgekehrten
rechteckigen Flamme eines Bunsenbrenners ausgesetzt. Gewebe, bei
denen die oben beschriebenen feuerresistenten Multi-spun-Garne eingesetzt
werden, die diesen Test durchlaufen haben, bleiben fest und unversehrt
und weisen keine Gewebeschrumpfung auf. Zusätzliche Tests, die die gebildeten
Gewebe erfüllen,
schließen
den vorgeschlagenen Consumers Product Safety Commission (CPSC) Proposed
Flammability Code, British Standard 5852, Technical Bulletin, California
129 Test Method (Cal. 129), das Component Testing on Chair contents (Großbritannien,
Frankreich, Deutschland und Japan) und das Component Testing on
Manufactured Chair (Großbritannien,
Frankreich, Deutschland und Japan) ein.
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Wenn
Gewebe, die aus dem verdrehungsfreien Doppel-Core-spun-Garn der
vorliegenden Erfindung gebildet worden sind, Flammen und starker Hitze
ausgesetzt werden, verkohlt und verbrennt die erste und zweite Hülle 104, 106 von
Stapelfasern, die den Kern umgeben und bedecken, bleiben aber um den
Kern 102 herum in Position, um eine thermische Isolationssperre
zu erzeugen. Der anorganische Filamentkern und ein Teil der ersten
Hülle 104 bleiben unversehrt,
nachdem die organischen Stapelfasermaterialien der zweiten Hülle 106 verbrannt
sind. Sie bilden ein Gitter/Netzwerksystem, auf dem das verkohlte
Material verbleibt, wodurch der Sauerstoffstrom und das Dringen
der Flamme durch das Gewebe blockiert werden, während eine Struktur bereitgestellt
wird, die die Unversehrtheit des Gewebes behält, nachdem die organischen
Materialien der Stapelfasern der ersten und zweiten Hülle verbrannt und
verkohlt sind. Im Gegensatz zu bekannten Geweben ist eine chemische
Behandlung der Hülle
oder der Gewebefasern nicht erforderlich, weil das Verbund-Multi-Core-spun-Garn
inhärent
flammenresistent ist. Nicht flammenhemmende Beschichtungen können allerdings
auf die Oberfläche
oder Rückseite des
Gewebes aufgetragen werden, um ein dimensionsstabileres Gewebe abhängig von
der Verwendung des Endprodukts oder des Verbundgewebes und der Produktanwendung
zu bilden.
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Gewebe,
die aus dem Doppel-Core-spun-Garn der vorliegenden Erfindung gewebt oder
gewirkt werden, können
mit herkömmlichem Farbstoff,
Druckmaterialien und Verfahren gefärbt und bedruckt werden, da
die äußeren Oberflächenmerkmale
des Garns und des daraus gebildeten Gewebes durch die zweite Hülle aus
tief- bis mitteltemperaturresistenten Stapelfasern bestimmt werden, die
die erste Hülle
umgeben und den Kern bedecken.
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Die
folgenden nicht einschränkenden
Beispiele werden dargelegt, um die Bildung von feuerresistenten
Multi-Core-spun-Garnen aufzuzeigen. Diese Beispiele zeigen auch,
dass feuerresistente Gewebe aus diesen Multi-Core-spun-Garnen gebildet werden
können.
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Beispiel 1
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Ein
kontinuierliches Glasfaser-Filament war zweisträhnig mit einer kontinuierlichen
Nylonfaser zusammengebracht, um einen Kern für das Garn zu bilden. Die Glasfaser
des Kerns war ECD 225 1/0 (entspricht 198 Denier), verkauft von
PPG, und der Nylon war ein 20-Denier-8-Filament (entspricht einer 172
nach der herkömmlichen
Baumwoll nummerierung) von BASF. Die Kernfasermaterialien hatten
ein Gewicht, dass der Kern 25 Gew.-% des Gesamtgewichts des Doppel-spun-Garns
ausmachte. Der zweisträhnige
Kern wurde zwischen die paarigen Zugrollen 206 des Luftstromspinngeräts geführt, wie in
der 2 veranschaulicht. Gleichzeitig wurde ein gemischtes
Band aus mittel- bis
hochtemperaturresistenten Modacryl (Protex® (M)/Melamin
(BASF Basofil®)-Fasern in das Eintrittssende
des Einlasstrichters 202 geführt, um ein erstes Core-spun-Garn zu bilden. Das
gemischte Moacryl/Melamin-Band hatte ein Gewicht von 45 Grain pro
Yard und eine Modacryl/Melaminfasermischung von 50/50 Gew.-%, was
durch ein Trützschler
Multi-Misch-, Kardier- und Streckziehverfahren erhalten wurde. Die
Modacryl/Melaminfasern hatten ein solches Gewicht, dass die erste
Hülle 25
Gew.-% des Gesamtgewichts des Doppel-Core-spun-Garns ausmachte.
Das erste Core-spun-Garn hatte eine herkömmliche Baumwollgarnnummerierung
von 20.
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Ein
zweites Hüllenmaterial
bestand aus einem 100%igen Polyolefinband mit einem Gewicht von
45 Grain pro Yard und einem Denier von 532. Die Polyolefinfasern
hatten ein solches Gewicht, dass die zweite Hülle 50 Gew.-% des Gesamtgewichts
des Garns ausmachte. Diese Fasern wurden in das Eintrittsende des
Einlasstrichters 202 geführt. Gleichzeitig wurde das
erste Core-spun-Garn mit einem Gewicht, das notwendig war, um 50
Gew.-% des Gesamtgewichts des Doppel-spun-Garns auszumachen, zwischen
die paarigen Zugrollen 206 eingeführt. Dadurch wurde ein Doppel-Core-spun-Garn gebildet.
Das durch dieses Luftstromverfahren erreichte Doppel-Core-spun-Garn
wies einen Wert von 10/1 gemäß herkömmlicher
Baumwollnummerierung auf.
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Beispiel 2
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Ein
kontinuierliches Glasfaserfilament war zweisträhnig mit einer kontinuierlichen
Nylonfaser zusammengebracht, um einen Kern für das Garn zu bilden. Die Glasfaser
des Kern war EDC 450 1/0 (entspricht 98 Denier) verkauft von PPG,
und der Nylon war ein 20-Denier-8-Filament (entspricht einer 172 herkömmlichen
Baumwollnummerierung) von BASF. Die Kernfasermaterialien hatten
solch ein Gewicht, dass der Kern 25 Gew.-% des gesamten Gewichts des Doppel-spun-Garns
ausmachte. Der zweisträhnige
Kern wurde zwischen die paarigen Zugrollen 206 der Luftstrom-Spinnvorrichtung
geführt,
wie in der 2 veranschaulicht. Gleichzeitig
wurde ein gemischtes Band von mittel- bis hochtemperaturresistenten
Modacryl (Protex® (M)/Melamin (BASF Basofil®)-Fasern
in das Eintrittsende des Einlasstrichters 202 geführt, um
eine erstes Core-spun-Garn zu bilden. Das gemischte Modacryl/Melamin-Band
hatte ein Gewicht von 45 Grain pro Yard und eine Modacryl/Melamin-Fasermischung
von 50/50 Gew.-%, die durch ein Trützschler Multi-Misch-, Kardier-
und Streckziehverfahren erhalten wurde. Die Modacryl/Melaminfasern
hatten ein Gewicht, dass die erste Hülle 25 Gew.-% des Gesamtgewichts
des Doppel-Core-spun-Garns ausmachte. Das erste Core-spun-Garn hatte
eine herkömmliche
Baumwollgarnnummerierung von 30.
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Ein
zweites Hüllenmaterial
bestand aus einem 100%igen Polyolefinband mit einem Gewicht von
45 Grain pro Yard und einem Denier von 532. Die Polyolefinfasern
hatten ein solches Gewicht, dass die zweite Hülle 50 Gew.-% des Gesamtgewichts
des Garns ausmachte. Diese Fasern wurden in das Eintrittsende des
Einlasstrichters 202 geführt. Gleichzeitig wurde das
erste Core-spun-Garn mit einem Gewicht, das notwendig war, um 50
Gew.-% des Gesamtgewichts des Doppel-spun-Garns auszumachen, zwischen
die paarigen Zugrollen 206 geführt. Dadurch wurde ein Doppel-Core-spun-Garn
gebildet. Das durch dieses Luftstromverfahren erreichte Doppel-Core-spun-Garn
wies einen Wert von 15/1 gemäß herkömmlicher
Baumwollnummerierung auf.
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Beispiel 3
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Die
die aus den Beispielen 1 und 2 resultierenden Doppel-Core-spun-Muster
wurden jeweils als das Füllgarn
in dem Webverfahren verwendet, um ein entsprechendes Gewebemuster
zu bilden, wie in der 3 veranschaulicht. Die Gewebe
wiesen 90 Kettgarne pro Inch (2,54 cm) und 40 Füllgarne pro Inch auf. Das Doppel-Core-spun-Garn
hatte einen Wert von 10/1 gemäß herkömmlicher
Baumwollnummerierung in der Füllung
und einen Wert von 15/1 gemäß herkömmlicher
Baumwollnummerierung in der Kette, um ein 8,5 Unzen pro Quadratyard
schweres Rechtsgratkörper-Webtextil
mit einem „zwei-oben eins-unten"-Muster zu bilden.
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Die
Gewebe wurden dem Standardtest unterzogen, der im Technical Bulletin
California 133 Test Method (Cal. 133) beschrieben worden ist. Es wurde
festgestellt, dass die Gewebe jeweils flexibel und intakt blieben
und keine Brüchigkeit,
kein Schmelzen oder Gewebeschrumpfung zeigten. Die zweite Hülle aus
Polyolefinfasern wurde verbrannt und verkohlte. Allerdings bleiben
die verkohlten Teile in Position und umgaben den Kern und die erste
Hülle.
Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass der zweisträhnige Kern
und die erste Hülle
effektiv eine thermische Isolationsschranke und eingeschränkte Bewegung
von Dampf durch das Gewebe bereit stellen, während darüber hinaus der Glasfaser/synthetische
Kern und die Modacryl/Melamin-Mischung der ersten Hülle auch
ein Netzsystem, eine Matrix oder ein Gitter vorsehen, welche ein
Reißen
des Polsterungsgewebes und das Dringen der Flamme durch das Polsterungsgewebe
und auf das Material verhindern, aus dem der Stuhl gebildet wurde.
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Während die
Erfindung ausführlich
mit Bezug auf spezielle Ausführungsformen
davon beschrieben wurde, wird es für den Fachmann auf dem Gebiet
klar sein, dass verschiedene Veränderungen und
Modifikationen vorgenommen und Äquivalente eingesetzt
werden können,
ohne vom Umfang der Ansprüche
im Anhang abzuweichen.