DE602004007266T2

DE602004007266T2 - Elektrisch leitfähiges, elastisches verbundgarn, herstellungsverfahren dafür und gegenstände die diese garne enthalten

Info

Publication number: DE602004007266T2
Application number: DE200460007266
Authority: DE
Inventors: Eleni Karayianni
Original assignee: Textronics Inc
Current assignee: Textronics Inc
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2004-04-16
Publication date: 2008-02-28
Anticipated expiration: 2024-04-17
Also published as: EP1631711B1; US7504127B2; US20070054037A1; CA2523421A1; MXPA05011344A; WO2004097089A1; KR101109989B1; TW200502448A; JP2006524758A; EP1631711A1; ES2287751T3; AU2004235297B2; US20040237494A1; CN1813087B; US7135227B2; ATE365823T1; US20090145533A1; JP4773952B2; CN1813087A; AU2004235297A1

Description

Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen aus der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 60/465,571 , angemeldet am 25. April 2003.

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft elastisch gemachte Garne, enthaltend leitfähige metallische Filamente, ein Verfahren zur Herstellung von diesen, sowie um Gewebe, Bekleidung und andere Gegenstände, die solche Garne enthalten, zu verstrecken.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Es ist bekannt, in Textilgarne metallische Drähte einzubringen und metallische Oberflächenbeschichtungen zu dem Zweck auf Garne aufzubringen, um elektrischen Strom zu leiten, was eine antistatische Elektrizitätsfunktion erfüllt, oder um Abschirmung von elektrischen Feldern zur Verfügung zu stellen. Solche elektrisch leitfähigen Kompositgarne wurden zu Geweben, Bekleidung und Kleidungsgegenständen verarbeitet.
Es wird als unmöglich angesehen, dass ein leitfähiges Textilgarn alleine auf metallischen Filamenten basiert oder auf einem Kombinationsgarn, in welchem es erforderlich ist, dass die metallischen Filamente ein gespanntes Bauteil des Garns sind. Dies ist begründet in der Fragilität und insbesondere schlechten Elastizität der bisher in elektrisch leitfähigen Textilgarnen verwendeten feinen Metalldrähte.
Quellen für feine Metalldrahtfasern zur Verwendung in Textilien beinhalten, sind aber nicht eingeschränkt auf: NV Bekaert SA, Kortrijk, Belgien, Elektro-Feindraht AG, Escholzmatt, Schweiz und New England Wire Technologies Corporation, Lisbon, New Hampshire. Wie in 1a veranschaulicht haben solche Drähte 10 eine äußere Beschichtung 20 aus einem isolierenden polymeren Material, welches einen Leiter 30 mit einem Durchmesser in der Größenordnung von 0,02 mm–0,35 mm und einem spezifischen elektrischen Widerstand in dem Bereich von 1 bis 2 Mikroohm-cm umgibt. Im Allgemeinen zeigen diese Metallfasern eine geringe Bruchkraft und relativ geringe Dehnung. Wie in 2 gezeigt haben diese Metallfilamente eine Bruchfestigkeit in dem Bereich von 260 bis 320 N/mm² und eine Dehnung beim Bruch von etwa 10 bis 20%. Diese Drähte zeigen jedoch im Wesentlichen keine elastische Erholung. Im Gegensatz dazu dehnen sich viele Textilgarne auf Basis von elastischem synthetischem Polymer auf zu mindest 125% ihrer Länge eines unbelasteten Exemplars und erholen sich zu mehr als 50% dieser Dehnung beim Relaxieren von der Belastung.
United States Patent 3 288 175 (Valko) offenbart ein elektrisch leitfähiges elastisches Kompositgarn, enthaltend nichtmetallische und metallische Fasern. Die nichtmetallischen Fasern, die in diesem leitfähigen Kompositgarn verwendet werden, sind Textilfasern, wie z.B. Nylon, Polyester, Baumwolle, Wolle, Acryl und Polyolefine. Diese Textilfasern haben keine inhärente Elastizität und verleihen keine „Streck- und Erholungs"-Kraft. Obwohl das Kompositgarn aus dieser Referenz ein elektrisch leitfähiges Garn ist, versagt Textilmaterial, welches daraus hergestellt wird dabei, Textilmaterialien die ein Stretchpotential haben zur Verfügung zu stellen.
United States Patent 4 813 219 (Rees) offenbart ein elektrisch leitfähiges Kompositgarn, wobei ein kontinuierlicher Metallfaden um einen kontinuierlichen Trägerfaden gewickelt ist. Der Trägerfaden hat eine Dehnung beim Bruch von zwischen 10% und 15%. Textilmaterialien, die aus solchen Garnen hergestellt werden, sind leitfähig, haben aber keine adäquaten Streck- und Erholungseigenschaften.
Ebenso offenbart United States Patent 5 288 544 (hallen et al.) ein elektrisch leitfähiges Gewebe, aufweisend eine geringe Menge an leitfähiger Faser. Diese Referenz offenbart 1eitfähige Fasern, einschließlich rostfreiem Stahl, Kupfer, Platin, Gold, Silber und Kohlenstofffasern, aufweisend von 0,5% bis 2 Gew.-%. Dieses Patent offenbart mittels Beispiel ein Gewebehandtuch, aufweisend kontinuierliche Polyesterfilamente, die mit Kohlenstofffasern umwunden sind, und ein gesponnenes Polyester-(Stapelfaser) und Stahlfaser-Garn, wobei die Stahlfaser 1 Gew.-% des Garns ist. Während Gewebe, die aus solchen Garnen hergestellt sind, ausreichende antistatische Eigenschaften haben können, die offensichtlich für Handtücher, Bettlaken, Krankenhauskittel und ähnliches zufriedenstellend sind, scheinen sie keine inhärente elastische Streck- und Erholungs-Eigenschaft zu besitzen.
United States Patentanmeldung 2002/0189839A1 , veröffentlicht am 19. Dezember 2002 (Wagner et al.), offenbart ein Kabel, um elektrischen Strom zur Verfügung zu stellen, der geeignet ist, um in Kleider, Bekleidungszubehör, weiche Ausstattungen (soft furnishings), gepolsterte Gegenstände und ähnliches eingebracht zu werden. Diese Anmeldung offenbart elektrischen Strom oder signaltragende Leiter in Gegenständen auf Gewebebasis, basierend auf flachen Standardtextilstrukturen mit gewebter und gestrickter Konstruktion. Ein elektrisches Kabel, welches in dieser Anwendung offenbart ist, beinhaltet eine „gesponnene Struktur", aufweisend zumindest ein elektrisch leitfähiges Element und zumindest ein elektrisch isolierendes Element. Keine der Ausführungsformen scheint elastische Streck- und Erholungseigenschaften zur Verfügung zu stellen. Für Anmeldungen dieser betrachteten Art ist die Unfähigkeit des Kabels, sich zu strecken und von dieser Streckung zu erholen, eine ernsthafte Einschränkung, welche die Arten von Kleidungsanwendungen einschränkt, für welche diese Art von Kabel geeignet ist.
Strecken und Erholen ist eine besonders wünschenswerte Eigenschaft eines Garns, Gewebes oder Bekleidung, welches auch dazu fähig ist, elektrischen Strom zu leiten, antistatische Elektrizitätsanwendungen auszuführen oder elektrische Feldabschirmung zur Verfügung zu stellen. Die Streck- und Erholungseigenschaft oder „Elastizität" ist die Fähigkeit eines Garns oder Gewebes, sich in der Richtung einer Vorspannkraft (in der Richtung einer aufgebrachten Dehnungsspannung) zu dehnen und im Wesentlichen auf seine Originallänge und Form zurückzukehren, im Wesentlichen ohne permanente Deformation, wenn die aufgebrachte Dehnungsspannung relaxiert wird. In der Textilwissenschaft ist es üblich, die aufgebrachte Spannung auf ein Textilexemplar (z.B. ein Garn oder Filament) in Form einer Kraft pro Einheit Querschnittsfläche des Exemplars oder Kraft pro Einheit linearer Dichte des unverstreckten Exemplars auszudrücken. Die resultierende Spannung (Dehnung) des Exemplars wird ausgedrückt in Form eines Anteils oder Prozentanteils der Originallänge der Probe. Eine graphische Darstellung von Spannung gegen Dehnung ist die Spannungs-Dehnungs-Kurve, die in der Textilwissenschaft wohlbekannt ist.
Der Grad, bis zu welchem Faser, Garn oder Gewebe auf die Originalprobenlänge zurückkehrt, bevor es durch eine aufgebrachte Spannung deformiert wird, wird „elastische Erholung" genannt. Bei Streck- und Erholungs-Untersuchung von Textilmaterialien ist es auch wichtig, die elastische Grenze der Testprobe zu notieren. Die elastische Grenze ist die Spannungsbelastung, oberhalb welcher die Probe permanent Deformation zeigt. Der verfügbare Dehnungsbereich eines elastischen Filaments ist der Bereich der Dehnung, bis zu welchem keine permanente Deformation vorliegt. Die elastische Grenze eines Garns ist erreicht, wenn die Originaltestprobenlänge überschritten wird, nachdem die Deformation erzeugende Spannung entfernt wurde. Typischerweise strecken (dehnen) sich individuelle Filamente und Multifilamentgarne in der Richtung der aufgebrachten Spannung. Diese Streckung wird bei einer spezifizierten Belastung oder Spannung gemessen. Zusätzlich ist es nützlich, die Dehnung beim Bruch des Filaments oder der Garnprobe zu notieren. Diese Bruchdehnung ist der Anteil der originalen Probenlänge, bis zu welcher die Probe durch die aufgebrachte Spannung gedehnt werden kann, die die letzte Komponente des Probenfilaments oder Multifilamentgarns zerreist. Allgemein wird die Verzugslänge als ein Verzugsverhältnis angegeben, welches der Anzahl von Malen entspricht, die ein Garn von seiner relaxierten Einheitslänge verstreckt wird.
Elastische Gewebe mit leitfähiger Verdrahtung, die zur Verwendung in Bekleidung an dem Gewebe befestigt ist, die dazu gedacht ist, physiologische Funktionen in dem Körper zu überwachen, ist in United States Patent 6 341 504 (Istook) offenbart. Dieses Patent offenbart ein gedehntes Band elastischen Materials, welches in der Längsrichtung verstreckbar ist und zumindest einen leitfähigen Draht hat, der in oder auf das elastische Gewebeband eingebracht ist. Die leitfähige Verdrahtung in dem elastischen Gewebeband ist in einer vorgeschriebenen gekrümmten Anordnung gebildet, z.B. einer sinusförmigen Anordnung. Das elastische leitfähige Band dieses Patents ist dazu fähig, sich zu strecken und die Krümmung des leitenden Drahtes zu verändern. Als ein Ergebnis wird die elektrische Induktivität des Drahtes verändert. Diese Eigenschaftsveränderung wird verwendet, um Veränderungen in physiologischen Funktionen des Trägers einer Bekleidung zu bestimmen, die ein solches leitfähiges elastisches Band enthält. Das elastische Band wird zum Teil unter Verwendung eines elastischen Materials, vorzugsweise Spandex, gebildet. Filamente des Spandex-Materials, verkauft von DuPont Textiles and Interiors, Inc., Wilmington, Delaware unter dem Warenzeichen LYCRA^®, sind als ein wünschenswertes elastisches Material offenbart. Herkömmliche textile Vorrichtungen, um ein leitfähiges elastisches Band zu bilden sind offenbart. Diese beinhalten Kettenverstricken, Schussverstricken, Weben, Flechten oder Vlieskonstruktion. Andere textile Filamente zusätzlich zu metallischen Filamenten und Spandex-Filamenten sind in dem leitfähigen elastischen Band enthalten. Diese anderen Filamente beinhalten Nylon und Polyester.
Während elastisch leitfähige Gewebe mit Stretch- und Erholungseigenschaften, die durch die Spandex-Komponente des Kompositgewebebandes dominiert werden offenbart sind, sind diese leitfähigen Gewebebänder dazu gedacht, diskrete Elemente einer Gewebekonstruktion oder Bekleidung zu sein, die für vorgeschriebene physiologische Funktionsüberwachung verwendet wird. Obwohl solche elastisch leitfähigen Bänder den Stand der Technik in der physiologischen Funktionsüberwachung vorangetrieben haben mögen, haben sie keine zufriedenstellende Verwendung in einer anderen Art als für diskrete Elemente einer Bekleidung oder Gewebekonstruktion gezeigt.
Im Hinblick auf das Vorhergehende wird angenommen, dass es erwünscht ist, ein leitfähiges Textilgarn mit elastischen Erholungseigenschaften zur Verfügung zu stellen, das unter Verwendung von traditionellen Textilvorrichtungen hergestellt werden kann, um gestrickte, gewebte oder Vliesgewebe herzustellen. Weiterhin wird angenommen, dass derzeit eine Notwendigkeit für Gewebe und Bekleidung besteht, die im Wesentlichen vollständig aus solchen elastisch leitfähigen Garnen konstruiert sind. Gewebe und Bekleidung, die im Wesentlichen vollständig aus elastisch leitfähigen Garnen konstruiert sind, stellen Streck- und Erholungscharakteristik der vollständigen Konstruktion zur Verfügung, die sich jeder Form anpasst, jedem geformten Körper oder dem Erfordernis von Elastizität.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist gerichtet auf ein elektrisch leitfähiges elastisches Kompositgarn, welches ein elastisches Bauteil mit einer relaxierten Einheitslänge L und einer verstreckten Länge (N × L) aufweist. Das elastische Element selbst weist ein oder mehrere Filamente mit elastischen Streck- und Erholungseigenschaften auf. Das elastische Element ist umgeben von zumindest einem, vorzugsweise einer Vielzahl aus zwei oder mehreren leitfähigen Abdeckungsfilamenten. Jedes leitfähige Abdeckungsfilament hat eine Länge, die größer ist als die verstreckte Länge des elastischen Elements, so dass im Wesentlichen alles der Dehnungsspannung, die auf das Kompositgarn ausgeübt wird, von dem elastischen Element getragen wird. Der Wert der Zahl N ist in dem Bereich von etwa 1,2 bis etwa 8,0 und stärker bevorzugt in dem Bereich von etwa 1,2 bis etwa 5,0.
Jedes leitfähige Abdeckungsfilament kann irgendeine eine Vielzahl von Formen annehmen. Das leitfähige Abdeckungsfilament kann in der Form eines metallischen Drahtes sein, einschließlich eines metallischen Drahtes mit einer Isolationsbeschichtung darauf. Alternativ kann das leitfähige Abdeckungsfilament die Form eines nicht leitfähigen inelastischen synthetischen Polymergarns mit einem metallischen Draht darauf annehmen. Jede Kombination der verschiedenen Formen kann zusammen in einem Kompositgarn mit einer Vielzahl von leitfähigen Abdeckungsfilamenten verwendet werden.
Jedes leitfähige Abdeckungsfilament ist in Windungen um das elastische Bauteil gewunden, so dass für jede relaxierte (spannungsfreie) Einheitslänge (L) des elastischen Bauteils zumindest eine (1) bis etwa 10 000 Windungen des leitfähigen Abdeckungsfilaments vorliegen. Alternativ kann das leitfähige Abdeckungsfilament sinusförmig auf dem elastischen Element abgelegt sein, so dass für jede relaxierte Einheitslänge (L) des elastischen Elements zumindest eine Periode einer sinusförmigen Abdeckung durch das leitfähige Abdeckungsfilament vorhanden ist.
Das Kompositgarn kann weiterhin ein oder mehrere inelastische synthetische Polymergarne aufweisen, welche das elastische Element umgeben. Jedes inelastische synthetische Polymerfilamentgarn hat eine Gesamtlänge, die weniger ist als die Länge des leitfähigen Abdeckungsfilaments, so dass ein Teil der Dehnungsspannung, die auf das Kompositgarn ausgeübt wird, durch das (die) inelastische(n) synthetische(n) Polymergarn(e) getragen wird. Vorzugsweise ist die Gesamtlänge von jedem inelastischen synthetischen Polymerfilamentgarn größer als oder gleich der verstreckten Länge (N × L) des elastischen Elements.
Ein oder mehrere inelastische synthetische Polymergarne können um das elastische Element (und das leitfähige Abdeckungsfilament) gewickelt sein, so dass für jede relaxierte (spannungsfreie) Einheitslänge (L) des elastischen Elements zumindest ein (1) bis etwa 10 000 Windungen des inelastischen synthetischen Polymergarns vorliegen. Alternativ kann das (die) inelastische(n) synthetische(n) Polymergarn(e) sinusförmig auf das elastische Element abgelegt sein, so dass sich für jede relaxierte Einheitslänge (L) des elastischen Elements zumindest eine Periode einer sinusförmigen Abdeckung durch das inelastische synthetische Polymergarn ergibt.
Das erfindungsgemäße Kompositgarn hat einen verfügbaren Dehnungsbereich von etwa 10% bis etwa 800%, der größer ist als die Bruchdehnung des leitfähigen Abdeckungsfilaments und weniger als die elastische Grenze des elastischen Elements, und eine Bruchfestigkeit, die größer ist als die Bruchfestigkeit des leitfähigen Abdeckungsfilaments.
Die vorliegende Erfindung ist auch gerichtet auf verschiedene Verfahren zur Bildung eines elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns.
Ein erstes Verfahren beinhaltet die Schritte des Verstreckens des elastischen Elements, welches innerhalb des Kompositgarns verwendet wird, auf seine verstreckte Länge, Anbringen von jedem des einen oder der mehreren leitfähigen Abdeckungsfilament(s/e) im Wesentlichen parallel zu und in Kontakt mit der verstreckten Länge des elastischen Elements und danach Relaxieren lassen des elastischen Elements, wobei sich das elastische Element und das (die) leitfähige(n) Abdeckungsfilament(e) miteinander verwickeln. Wenn das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn ein oder mehrere inelastische synthetische Polymergarne enthält, wird (werden) (ein) solche(s) inelastische(s) synthetische(s) Polymergarn(e) im Wesentlichen parallel und in Kontakt mit der verstreckten Länge des elastischen Elements angebracht und danach das elastische Element relaxieren lassen, wobei sich das (die) inelastische(n) synthetische(n) Polymergarn(e) mit dem elastischen Element und dem (den) leitfähigen Abdeckungsfilament(en) verwickel(t/n).
In Übereinstimmung mit anderen alternativen Verfahren wird (werden) jedes (der) leitfähige(n) Abdeckungsfilament(e) und jedes (der) inelastische(n) synthetische(n) Polymergarn(e) (wenn dies(e) zur Verfügung gestellt wird (werden)) entweder um das verstreckte elastische Bauteil herum gedreht oder in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform des Verfahrens um das verstreckte elastische Elemente herum gewickelt. Danach wird in jedem Falle das elastische Element relaxieren lassen.
Noch ein anderes alternatives Verfahren zum Bilden eines elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Schritte des Beförderns des elastischen Elements durch eine Luftdüse und, während es sich innerhalb der Luftdüse befindet, Abdecken des elastischen Elements mit jedem des (der) leitfähigen Abdeckungsfilamente(n) und jedem des (der) inelastischen synthetischen Polymergarn(s/e) (falls diese(s) zur Verfügung gestellt wird (werden)). Danach wird das elastische Element relaxieren lassen.
Es liegt ebenfalls innerhalb der Betrachtung der vorliegenden Erfindung, ein gestricktes, gewebtes oder Vliesgewebe zur Verfügung zu stellen, welches im Wesentlichen vollständig aus elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarnen gemäß vorliegender Erfindung konstruiert ist. Solche Gewebe können verwendet werden, um im Wesentlichen eine tragbare Bekleidung oder andere Gewebegegenstände zu bilden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird vollständiger aus der folgenden eingehenden Beschreibung verstanden, wenn sie in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, die einen Teil dieser Anmeldung bilden, und wobei:
1a eine Rasterelektronenmikroskop-Darstellung (SEM) eines elektrisch leitfähigen Metalldrahtes gemäß Stand der Technik mit einer polymeren elektrisch isolierenden äußeren Beschichtung ist, während 1b eine Rasterelektronenmikroskop-Darstellung (SEM) des elektrisch leitfähigen Drahtes aus 1a nach spannungsinduzierter Dehnung beim Bruch ist.
2 ist eine Spannungs-Dehnungs-Kurve für drei elektrisch leitfähige Drähte gemäß Stand der Technik, wobei jeder elektrisch-leitfähige Draht einen anderen Durchmesser hat.
3a ist eine Rasterelektronenmikroskop-Darstellung (SEM) eines elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns in Übereinstimmung mit dem Erfindungsbeispiel 1 in einem relaxierten Zustand, während 3b eine Rasterelektronenmikroskop-Darstellung (SEM) des elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns aus 3a in gestrecktem Zustand ist.
3c ist eine Rasterelektronenmikroskop-Darstellung (SEM) eines elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns in Übereinstimmung mit Erfindungsbeispiel 2 der vorliegenden Erfindung in einem relaxierten Zustand, während 3d eine Rasterelektronenmikroskop-Darstellung (SEM) des elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns aus 3c in verstrecktem Zustand ist.
4 ist eine Spannungs-Dehnungs-Kurve für ein elektrisch leitfähiges Kompositgarn aus Erfindungsbeispiel 1, bestimmt unter Verwendung von Testverfahren 1, während 5 eine Spannungs-Dehnungs-Kurve für das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn aus Erfindungsbeispiel 1 ist, bestimmt unter Verwendung von Testverfahren 2, und in beiden 4 und 5 zum Vergleich die Spannungs-Dehnungs-Kurve eines Metalldrahtes alleine.
6 ist eine Spannungs-Dehnungs-Kurve für das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn aus Erfindungsbeispiel 2 der Erfindung, bestimmt unter Verwendung von Testverfahren 1, und zum Vergleich die Spannungs-Dehnungs-Kurve des Metalldrahtes allein.
7a ist eine Rasterelektronenmikroskop-Darstellung (SEM) eines elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns (70) in Übereinstimmung mit Erfindungsbeispiel 3 in einem relaxierten Zustand, während 7b eine Rasterelektronenmikroskop-Darstellung (SEM) des elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns aus 7a in einem verstreckten Zustand ist.
7c ist eine Rasterelektronenmikroskop-Darstellung (SEM) eines elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns in Übereinstimmung mit Erfindungsbeispiel 4 in einem relaxierten Zustand, während 7d eine Rasterelektronenmikroskop-Darstellung (SEM) des elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns aus 7c in einem verstreckten Zustand ist.
8 ist eine Spannungs-Dehnungs-Kurve für das elektrisch leitfähige Kompositgarn aus Erfindungsbeispiel 3, bestimmt unter Verwendung von Testverfahren 1, und zum Vergleich die Spannungs-Dehnungs-Kurve von Metalldraht alleine.
9 ist eine Spannungs-Dehnungs-Kurve des elektrisch leitfähigen Kompositgarns aus Erfindungsbeispiel 4, bestimmt unter Verwendung von Testverfahren 1, und zum Vergleich die Spannungs-Dehnungs-Kurve von Metalldraht alleine.
10a ist eine Rasterelektronenmikroskop-Darstellung (SEM) eines elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns (90) in Übereinstimmung mit Erfindungsbeispiel 5 in einem relaxierten Zustand, während 10b eine Rasterelektronenmikroskop-Darstellung (SEM) des Garns (90) aus 10a in einem verstreckten Zustand ist.
11 ist eine Spannungs-Dehnungs-Kurve für das elektrisch leitfähige Kompositgarn aus Beispiel 5, bestimmt unter Verwendung von Testverfahren 1, und zum Vergleich die Spannungs-Dehnungs-Kurve von Metalldraht allein.
12a ist eine Rasterelektronenmikroskop-Darstellung (SEM) eines Gewebes, hergestellt aus dem elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarn in Übereinstimmung mit Erfindungsbeispiel 6, wobei das Gewebe in einem relaxierten Zustand ist, während 12b eine Rasterelektronenmikroskop-Darstellung (SEM) eines Gewebes aus dem gleichen Kompositgarn ist, wobei das Gewebe in einem verstreckten Zustand ist.
13a ist eine Rasterelektronenmikroskop-Darstellung (SEM) eines Gewebes aus dem elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarn aus Erfindungsbeispiel 7, wobei das Gewebe sich in einem relaxierten Zustand befindet, während 13b eine Rasterelektronenmikroskop-Darstellung (SEM) des gleichen Gewebes in einem verstreckten Zustand ist.
14 ist eine schematische Darstellung eines elastischen Elements, das sinusförmig mit einem leitfähigen Filament umwickelt ist.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wurde gefunden, dass es möglich ist, ein elektrisch leitfähiges elastisches Kompositgarn herzustellen, enthaltend Metalldrähte, egal ob die Drähte mit polymeren Beschichtungen isoliert sind oder nicht. Das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn gemäß vorliegender Erfindung weist ein elastisches Element (oder „elastischen Kern") auf, der umgeben ist von zumindest einem leitfähigen Abdeckungsfilament. Das elastische Element hat eine vorherbestimmte relaxierte Einheitslänge L und eine vorherbestimmte verstreckte Länge (N × L), wobei N eine Zahl ist, vorzugsweise in dem Bereich von 1,2 bis etwa 8,0, was die Verstreckung darstellt, die auf das elastische Element aufgebracht wird.
Das leitfähige Abdeckungsfilament hat eine Länge, die größer ist als die verstreckte Länge des elastischen Elements, so dass im Wesentlichen alles an Dehnungsspannung, die auf das Kompositgarn ausgeübt wird, durch das elastische Element getragen wird.
Das elastische Kompositgarn kann weiterhin ein optionales spannungsaufnehmendes Element beinhalten, welches das elastische Element und das leitfähige Abdeckungsfilament umgibt. Das spannungsaufnehmende Element wird vorzugsweise aus einem oder mehreren inelastischen synthetischen Polymergarnen gebildet. Die Länge des spannungsaufnehmenden Elements ist weniger als die Länge des leitfähigen Abdeckungsfilaments, so dass ein Teil der Dehnungsspannung, die auf das Kompositgarn ausgeübt wird, durch das (die) spannungsaufnehmende(n) Element(e) getragen wird (werden).
Das elastische Element Das elastische Element kann unter Verwendung von einem oder einer Vielzahl, d.h. zwei oder mehr Filamenten eines elastischen Garns, wie z.B. dem Spandex-Material, welches von DuPont Textiles and Interiors (Wilmington, Delaware, USA, 19880) unter dem Warenzeichen LYCRA^® verkauft wird, ausgeführt werden.
Die verstreckte Länge (N × L) des elastischen Elements ist so definiert, dass sie die Länge ist, bis zu welcher das elastische Element verstreckt werden kann, um innerhalb von fünf Prozent (5%) seiner relaxierten (spannungsfreien) Einheitslänge L zurückzukehren. Allgemein hängt die Verstreckung N, die auf das elastische Element ausgeübt wird, von den chemischen und physikalischen Eigenschaften des Polymeren ab, welches das elastische Element aufweist, sowie der Abdeckung und dem verwendeten Textilverfahren. Im Abdeckungsverfahren für elastische Elemente, die aus Spandex-Garnen hergestellt werden, liegt eine Verstreckung typischerweise zwischen 1,2 und 8,0 und besonders bevorzugt etwa 1,2 bis etwa 5,0.
Alternativ können synthetische Bikomponenten-Multifilamenttextilgarne ebenfalls verwendet werden, um das elastische Element zu bilden. Die synthetischen Bikomponenten-Polymerfilamentkomponenten sind Thermoplasten, stärker bevorzugt sind die synthetischen Bikomponentenfilamente schmelzgesponnen und besonders bevorzugt werden die polymeren Komponenten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyamiden und Polyestern.
Eine bevorzugte Klasse von Polyamid-Bikomponenten-Multifilamenttextilgarnen sind solche Nylonbikomponentengarne, die selbstkräuselnd sind, auch „selbst-strukturbildend" genannt. Diese Bikomponentengarne weisen eine Komponente aus Nylon 66-Polymer oder -Copolyamid mit einer ersten relativen Viskosität und eine Komponente aus Nylon 66-Polymer oder -Copolyamid mit einer zweiten relativen Viskosität auf, wobei beide Komponenten aus Polymer oder Copolyamid in einem direkten Zusammenhang stehen, was sich im Querschnitt der individuellen Filamente zeigt. Selbstkräuselndes Nylongarn, wie z.B. das Garn, welches von DuPont Textiles and Interiors unter dem Warenzeichen TACTEL^® T-800^TM verkauft wird, ist ein besonders geeignetes elastisches Bikomponentengarn.
Die bevorzugten Polyesterkomponentenpolymere beinhalten Polyethylenterephthalat, Polytrimethylenterephthalat und Polytetrabutylenterephthalat. Die stärker bevorzugten Polyesterbikomponetenfilamente weisen eine Komponente aus PET-Polymer und eine Komponente aus PTT-Polymer auf, wobei beide Komponenten des Filaments in direktem Zusammenhang stehen, wie sich im Querschnitt des jeweiligen Filaments zeigt. Ein besonders vorteilhaftes Filamentgarn, welches diese Beschreibung erfüllt, ist das Garn, welches von DuPont Textiles and Interiors unter dem Warenzeichen T-400^TM Next Generation Fiber verkauft wird. Das Abdeckungsverfahren für elastische Elemente aus diesen Bikomponentengarnen beinhaltet die Verwendung von geringerem Verzug als mit Spandex.
Typischerweise ist die Verstreckung von sowohl Polyamid- als auch Polyester-Bikomponenten-Multifilamenttextilgarnen zwischen 1,2 und 5,0.
Das leitfähige Abdeckungsfilament In seiner einfachsten Form weist das leitfähige Abdeckungsfilament einen oder eine Vielzahl (d.h. zwei oder mehr) Strang (Stränge) aus Metalldraht auf. Dieser (Diese) Draht (Drähte) können unisoliert sein oder mit einem geeigneten elektrisch nicht leitenden Polymer, z.B. Nylon, Polyurethan, Polyester, Polyethylen, Polytetrafluorethylen und ähnliches, isoliert sein. Geeignete isolierte und unisolierte Drähte (mit Durchmesser in der Größenordnung von 0,02 mm bis 0,35 mm) sind erhältlich von, aber nicht eingeschränkt auf: NV Bekaert SA, Kortrijk, Belgien, Elektro-Feindraht AG, Escholzmatt, Schweiz und New England Wire Technologies Corporation, Lisbon, New Hampshire. Der Metalldraht kann aus Metall oder Metalllegierungen, wie z.B. Kupfer, Silber plattiertes Kupfer, Aluminium oder rostfreiem Stahl gemacht sein.
In einer alternativen Form weist das leitfähige Abdeckungsfilament ein synthetisches Polymergarn auf, das einen oder mehrere Metalldraht(drähte) darauf hat, oder eine elektrisch leitfähige Abdeckung, Beschichtung oder Polymeradditiv oder Hülle/Kern-Struktur mit einem leitfähigen Kernteil. Ein solches geeignetes Garn ist X-static^®, erhältlich von Laird Sauquoit Technologies, Inc. (300 Palm Street, Scranton, Pennsylvania, 18505) unter dem Markenzeichen X-static^®-Garn. Eine geeignete Form von X-static^®-Garn basiert auf einem 70 Denier (77 dtex), 34 Filament texturierten Nylon, erhältlich von DuPont Textiles and Interiors, Wilmington, Delaware, als Produkt-ID 70-XS-34X2 TEX 5Z, elektroplattiert mit elektrisch leitfähigem Silber. Ein weiteres geeignetes leitfähiges Garn ist ein metallbeschichtetes KEVLAR^®-Garn, bekannt als ARACON^® von E. I. DuPont de Nemours, Inc., Wilmington, Delaware. Andere leitfähigen Fasern, die als leitfähige Abdeckungsfilamente dienen können, beinhalten Polypyrrol und Polyanilin beschichtete Filamente, die im Stand der Technik bekannt sind, siehe z.B. US-Patent Nr. 6 360 315 B1 von E. Smela. Kombinationen aus leitfähigen Abdeckungsgarnformen sind geeignet, abhängig von der Anwendung, und sind innerhalb des Umfangs der Erfindung.
Geeignete synthetische nicht leitende Polymergarne werden ausgewählt aus kontinuierlichen Nylonfilamentgarnen (z.B. aus synthetischen Nylonpolymeren, allgemein bezeichnet als N66, N6, N610, N612, N7, N9), kontinuierlichen Polyesterfilamentgarnen (z.B. aus synthetischen Polyesterpolymeren, allgemein bezeichnet als PET, 3GT, 4GT, 2GN, 3GN, 4GN), Nylonstapelgarnen oder Polyesterstapelgarnen. Ein solches leitfähiges Kompositgarn kann durch herkömmliche Garnverspinnungstechniken gebildet werden, um Kompositgarne herzustellen, wie z.B. aufeinander gelegte, gesponnene oder texturierte Garne.
Welche Form auch immer gewählt wird, die Länge des leitenden leitfähigen Abdeckungsfilaments, welches das elastische Element umgibt, wird gemäß der elastischen Grenze des elastischen Elements bestimmt. Demzufolge hat das leitfähige Abdeckungsfilament, welches eine relaxierte Einheitslänge L des elastischen Elements umgibt, eine Gesamteinheitslänge, die gegeben ist durch A(N × L), wobei A eine reale Zahl größer als Eins (1) ist und N eine Zahl in dem Bereich von etwa 1,2 bis etwa 8,0 ist. Demzufolge hat das leitfähige Abdeckungsfilament eine Länge, die größer ist als die verstreckte Länge des elastischen Elements.
Die alternative Form des leitfähigen Abdeckungsfilaments kann hergestellt werden, indem das synthetische Polymergarn mit einer Vielzahl von Windungen eines metallischen Drahtes umwunden wird.
Optionales spannungsaufnehmendes Element Das optionale spannungsaufnehmende Element des erfindungsgemäßen elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns kann aus nichtleitende(r/n) inelastische(r/n) synthetische(/n) Polymerfaser(n) hergestellt werden oder aus natürlichen Textilfasern, wie z.B. Baumwolle, Wolle, Seide und Leinen. Diese synthetischen Polymerfasern können kontinuierliche Filament- oder Stapelgarne sein, ausgewählt aus flachen Multifilamentgarnen, teilweise orientierten Garnen, texturierten Garnen, Bikomponentgarnen, ausgewählt aus Nylon, Polyester oder Filamentgarnblends.
Falls verwendet, wird das spannungsaufnehmende Element, welches das elastische Element umgibt, so ausgewählt, dass es eine Einheitslänge B(N × L) hat, wobei B eine reale Zahl größer als Eins (1) ist. Die Auswahl der Zahlen A und B bestimmt die relativen Längen des leitfähigen Abdeckungsfilaments und jedes spannungsaufnehmenden Elements. Wenn A > B ist, ist z.B. sicher gestellt, dass das leitfähige Abdeckungsfilament nicht gespannt oder signifikant in die Nähe seiner Bruchdehnung gedehnt wird. Weiterhin stellt eine solche Wahl von A und B sicher, dass das spannungsaufnehmende Element das Festigkeitselement des Kompositgarns wird und im Wesentlichen alles der Dehnungsspannung der Dehnungsbelastung an der elastischen Grenze des elastischen Elements trägt. Demzufolge hat das spannungsaufnehmende Element eine Gesamtlänge, die weniger ist als die Länge des leitfähigen Abdeckungsfilaments, so dass ein Teil der Dehnungsspannung, die auf das Kompositgarn ausgeübt wird, durch das spannungsaufnehmende Element getragen wird. Die Länge des spannungsaufnehmenden Elements sollte größer sein als oder gleich der Verstreckungslänge (N × L) des elastischen Elements.
Das spannungsaufnehmende Element ist vorzugsweise Nylon. Nylongarne, aufweisend synthetische Polyamidkomponentpolymere, wie z.B. Nylon 6, Nylon 66, Nylon 46, Nylon 7, Nylon 9, Nylon 10, Nylon 11, Nylon 610, Nylon 612, Nylon 12 und Mischungen und Copolyamide davon sind bevorzugt. In dem Fall von Copolyamiden sind insbesondere solche bevorzugt, die Nylon 66 mit bis zu 40 Molprozent eines Polyadipamids enthalten, wobei die aliphatische Diaminkomponente ausgewählt wird aus der Gruppe von Diaminen, die von E. I. Du Pont de Nemours and Company, Inc., (Wilmington, Delamware, USA 19880) unter den jeweiligen Warenzeichen DYTEK A^® und DYTEK EP^® erhältlich sind.
Herstellen des spannungsaufnehmenden Elements aus Nylon macht das Kompositgarn färbbar unter Verwendung von herkömmlichen Farbstoffen und Verfahren zur Färbung von textilen Nylongarnen und traditionell mit Nylon bedeckten Spandex-Garnen.
Wenn das spannungsaufnehmende Element Polyester ist, ist der bevorzugte Polyester entweder Polyethylenterephthalat (2GT, a.k.a. PET), Polytrimethylenterephthalat (3GT, a.k.a. PTT), oder Polytetrabutylenterephthalat (4GT). Herstellung des spannungsaufnehmenden Elements aus Polyestermultifilamentgarnen erlaubt auch einfaches Einfärben und Handhaben in traditionellen Textilprozessen.
Das leitfähige Abdeckungsfilament und das optionale spannungsaufnehmende Element umgeben das elastische Element in einer im Wesentlichen helikalen Art und Weise entlang seiner Achse.
Die relativen Mengen des leitfähigen Abdeckungsfilaments und des spannungsaufnehmenden Elements (falls verwendet) werden ausgewählt gemäß der Fähigkeit des elastischen Elements, sich zu dehnen und im Wesentlichen zu seiner unverstreckten Länge zurückzukehren (d.h. undeformiert durch die Dehnung) und nach den elektrischen Eigenschaften des leitfähigen Abdeckungsfilaments. So wie hier verwendet bedeutet „undeformiert", dass das elastische Element zu innerhalb etwa +/– fünf Prozent (5%) seiner relaxierten (spannungsfreien) Einheitslänge L zurückkehrt.
Es wurde gefunden, dass jeder der traditionellen Textilprozesse für Einzelabdeckung, Doppelabdeckung, Luftstromabdeckung, Umschlingung oder Umhüllung von elastischen Filamenten mit leitfähigen Filamenten und den optionalen spannungsaufnehmenden Elementgarnen geeignet ist, das erfindungsgemäße elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn zu erzeugen.
In den meisten Fällen ist die Reihenfolge, in der das elastische Element von dem leitfähigen Abdeckungsfilament und dem optionalen spannungsaufnehmenden Element umgeben wird, um ein elastisches Kompositgarn zu erhalten, unerheblich. Eine wünschenswerte Charakteristik dieser elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarne dieser Konstruktion ist ihr Spannungs-Dehnungs-Verhalten. Z.B. ist unter der Spannung einer dehnend aufgebrachten Kraft das leitfähige Abdeckungsfilament des Kompositgarns, welches auf dem elastischen Element in vielen Wicklungen abgelagert ist [typischerweise von einer Drehung (einer einzelnen Windung) bis zu etwa 10 000 Drehungen], darin frei, sich ohne Spannung aufgrund von externer Dehnung zu erstrecken.
Ebenso ist das spannungsaufnehmende Element, wenn es ebenfalls auf dem elastischen Element in einer Vielzahl von Windungen, wiederum typischerweise von einer Drehung (einer einzelnen Windung) bis zu etwa 10 000 Drehungen aufgebracht wird, darin frei sich zu strecken. Wenn das Kompositgarn in die Nähe der Bruchdehnung des elastischen Elements gestreckt wird, ist das spannungsaufnehmende Element dazu fähig, einen Teil der Belastung aufzunehmen und das elastische Element und das leitfähige Abdeckungsfilament effektiv vor Bruch zu schützen. Die Bezeichnung „Teil der Belastung" wird hier so verwendet, dass jede Menge von 1 bis 99 Prozent der Belastung und stärker bevorzugt 10 bis 80% der Belastung und besonders bevorzugt 25 bis 50% der Belastung gemeint ist.
Das elastische Element kann wahlweise sinusförmig durch das leitfähige Abdeckungsfilament und das optionale spannungsaufnehmende Element umwunden sein. Sinusförmiges Umwinden ist schematisch in 14 dargestellt, wo ein elastisches Element (40), z.B. ein LYCRA^®-Garn, mit einem leitfähigen Abdeckungsfilament (10), z.B. einem Metalldraht, in eine solchen Art umwickelt ist, dass die Wicklungen durch eine Sinusperiode (P) charakterisiert sind.
Spezifische Ausführungsformen und Prozeduren der vorliegenden Erfindung werden nun weiter mittels Beispiel wie folgt beschrieben.
TESTVERFAHREN
Messung von Faser- und Garn-Spannungs-Dehnungs-Eigenschaften Faser- und Garn-Spannungs-Dehnungs-Eigenschaften werden bestimmt unter Verwendung eines Dynamometers bei einer konstanten Dehnungsgeschwindigkeit bis zum Punkt des Bruchs. Der verwendete Dynamometer wurde von Instron Corp, 100 Royall Street, Canton, Massachusetts, 02021 USA hergestellt.
Die Proben werden bei 22°C ± 1°C und 60% ± 5% R.H. konditioniert. Der Test wird mit einer Messlänge von 5 cm und Kreuzkopfgeschwindigkeit von 50 cm/Min. ausgeführt. Für Metalldrähte und reine elastische Garne werden Fäden von etwa 20 cm von der Garnrolle entnommen und auf einem Samtbrett für zumindest 16 Stunden in einem klimatisierten Labor relaxieren lassen. Eine Probe dieses Garns wird in den Zähnen mit einem Vorspannungsgewicht, korrespondierend zu dem Garn-dtex platziert, um ihm weder Zug noch Durchhang zu geben.
Für die erfindungsgemäßen leitfähigen Kompositgarne werden Testproben unter zwei verschiedenen Verfahren wie folgt hergestellt:

(Verfahren 1) Probe wird wie in dem Fall von reinen Fasern (relaxierter Zustand) hergestellt.
(Verfahren 2) Probe wird hergestellt, indem das Garn direkt von der Garnrolle entnommen wird.

Die erhaltenen Ergebnisse aus den beiden Verfahren ermöglichen direkten Vergleich zwischen dem elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarn und seinen Komponenten (Verfahren 1), sowie das Sicherstellen des intakten Positionierens des elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns während der Messung (Variation zwischen Verfahren 1 & 2). Zusätzlich werden Tests unter variierter Vorspannungsbelastung ausgeführt, was die relaxierte Garnlänge festlegt. In diesem Fall simuliert der Bereich der aufgebrachten Vorspannungsbelastungen: (i) die Vorspannung, die für die elastische Komponente des elektrisch leitfähigen Kompositgarns geeignet ist, um weder Zug noch Durchhang zu ergeben. Diese Ergebnisse können dann in direktem Vergleich mit den für die einzelnen Bestandteile des elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns erhaltenen Ergebnissen verglichen werden, und (ii) die Zugbelastung, die auf das Garn während des Strick- oder Webprozesses aufgebracht wird. Diese Ergebnisse sind dann eine Repräsentation der Verarbeitbarkeit des Garns sowie des Einflusses des leitfähigen Kompositgarns auf die elastische Leistung des gestrickten oder gewebten Gewebes, basierend auf diesem Garn. Es wird erwartet, dass die Vorspannungsbelastung die erreichbare Dehnung des Garns beeinflusst (bei einer höheren Vorspannungsbelastung wird eine geringere erreichbare Dehnung gemessen), aber nicht die letztendliche Festigkeit des Garns.
Messung der Gewebestreckung Gewebestreckung und Erholung für ein gestrecktes Webgewebe wird bestimmt unter Verwendung eines universellen elektromechanischen Test- und Datenerfassungssystems, um eine konstante Geschwindigkeit des Zugdehnungstests auszuführen. Ein geeignetes elektromechanisches Test- und Datenerfassungssystem ist erhältlich von Instron Corp, 100 Royall Street, Canton, Massachusetts, 02021 USA.
Zwei Gewebeeigenschaften werden unter Verwendung dieses Instruments gemessen: Gewebeverstreckung und Gewebewachstum (Deformation). Die erreichbare Gewebeverstreckung ist die Menge an Dehnung, die durch eine spezifische Belastung zwischen 0 und 30 Newton verursacht wird, und wird als eine prozentuale Veränderung in der Länge der originalen Gewebeprobe ausgedrückt, wenn sie mit einer Geschwindigkeit von 300 mm pro Minute verstreckt wird. Das Gewebewachstum ist die nicht erholte Länge einer Gewebeprobe, die bei 80% der möglichen Gewebeverstreckung 30 Minuten gehalten wurde und dann 60 Minuten relaxieren lassen wird. Wenn 80% der verfügbaren Gewebeverstreckung mehr als 35% der Gewebedehnung sind, wird dieser Test auf 35% Dehnung begrenzt. Das Gewebewachstum wird dann als ein Prozentanteil der Originallänge ausgedrückt.
Die Dehnung oder maximale Streckung von gestreckten Webgeweben in der Streckrichtung wird bestimmt unter Verwendung eines Drei-Zyklus-Testverfahrens. Die maximale Dehnung, die gemessen wird, ist das Verhältnis der maximalen Dehnung der Testprobe zur anfänglichen Probenlänge, die im dritten Testzyklus bei einer Belastung von 30 Newton gefunden wird. Dieser Wert des dritten Testzykluses korrespondiert zur Handdehnung der Gewebeprobe. Dieser Test wird ausgeführt unter Verwendung des oben angegebenen universellen elektromechanischen Test- und Datenerfassungssystems, das für diesen Drei-Zyklus-Test spezifisch ausgerüstet wird.
BEISPIELE
Referenznummern in Klammern, die bei der Diskussion der Beispiele vorhanden sind, betreffen die Referenzzeichen, die in der (den) jeweiligen Zeichnung(en) verwendet werden.
Vergleichsbeispiel Elektrisch leitfähige Drähte mit einer elektrisch isolierenden äußeren Polymerbeschichtung werden auf ihre Spannungs- und Dehnungseigenschaften unter Verwendung des Dynamometers und Verfahren 1 zur Messung von individuellen Bestandteilen des elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns untersucht. Beispiele von drei Drähten, die von ELEKTRO-FEINDRAHT AG, Schweiz erhältlich sind, werden untersucht. Der metallische Teil der Drähte ist in 1A und 1B gezeigt. Der erste Probendraht hat einen nominalen Durchmesser von 20 Mikrometer (μm), eine zweite Probe 30 μm und eine dritte Probe 40 μm. Die Spannungs-Dehnungs-Kurven dieser drei Proben unter Verwendung von Testverfahren 1 sind in 2 gezeigt. Diese Kurven sind typisch für feine metallische Drähte. Diese Drähte zeigen einen recht hohen Modul, der zusammen mit der Kraft zum Bruch mit einem Anstieg des Drahtdurchmessers ansteigt. Alle Drähte brechen vor einer Dehnung von 20% ihrer Testprobenlänge, charakterisiert durch eine recht niedrige Endfestigkeit. Eindeutig gibt es, wo metallische Drähte in textilen Geweben und Kleidung verwendet werden, eine strenge Grenze für die erreichbare Dehnung. Solche Drähte in Bekleidung, die der Streckung durch Bewegung des Trägers ausgesetzt sind, wären unzuverlässige Leiter von Elektrizität aufgrund von Bruch des Drahtes.
Beispiel 1 der Erfindung (3a, 3b, 4, 5)
Ein elastischer Kern (40) mit 44 Decitex (dtex), erzeugt aus LYCRA^® Spandex-Garn, wird mit einem isolierten Silber-Kupfer-Metalldraht (10) mit 20 μm Durchmesser, der von ELEKTRO-FEINDRAHT AG, Schweiz erhalten wurde, unter Verwendung eines Standard-Spandex-Abdeckungsverfahrens umwickelt. Das Abdecken wird auf einer I.C.B.T.-Maschine Modell G307 vorgenommen. Während dieses Prozesses wird das LYCRA^® Spandex-Garn auf einen Wert von 3,2-fach (d.h. N = 3,2) verstreckt und mit zwei Metalldrähten (10) des gleichen Typs umhüllt, einem, der in die „S"- und dem anderen, der in die „Z"-Richtung gedreht wird, um ein elektrisch leitfähiges elastisches Kompositgarn (50) herzustellen. Die Drähte (10) werden mit 1700 Drehungen/Meter (Drehungen Draht pro Meter verstrecktem LYCRA^® Spandex-Garn) (5440 Drehungen für jede relaxierte Einheitslänge L) für die erste Abdeckung und mit 1450 Drehungen/Meter (4640 Drehungen für jede relaxierte Einheitslänge L) für die zweite Abdeckung herumgewickelt. Ein SEM-Bild des Kompositgarns ist in relaxiertem (3a) und verstrecktem Zustand (3b) gezeigt. Die Spannungs-Dehnungs-Kurve, die in 4 gezeigt ist, ist für elektrisch leitfähiges elastisches Kompositgarn (50), gemessen wie in dem Vergleichsbeispiel unter Verwendung von Testverfahren 1, mit einer aufgebrachten Vorspannungsbelastung von 100 mg. Dieses elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn (50) zeigt ein außergewöhnliches Streckverhalten auf über 50% mehr als die Testprobenlänge und dehnt sich bis zu dem Bereich von 80%, bevor es bricht, wobei es eine höhere Endfestigkeit als der 20 μm Draht alleine zeigt. Dieses Verfahren erlaubt die Herstellung eines elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns (50), welches eine Dehnung bis zum Bruch in dem Bereich von 80% und eine Kraft beim Bruch in dem Bereich von 30 cN zeigt, verglichen mit dem einzelnen Metalldraht, der eine Dehnung beim Bruch von lediglich 7% und eine Kraft beim Bruch von lediglich 8 cN zeigt. Die Spannungs-Dehnungs-Kurve dieses elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns (50) wird auch gemäß Testverfahren 2 unter Verwendung einer höheren Vorspannungsbelastung von 1 Gramm gemessen. Diese Vorspannung korrespondiert enger zu dem Zug, der während eines Strickverfahrens (5) angewendet wird. Unter diesen Bedingungen ist die Dehnung beim Bruch des elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns (50) in dem Bereich von 35%. Diese Dehnung zeigt, dass Garn (50) leichter in einem textilen Prozess gehandhabt werden kann und ein gestrecktes Gewebe zur Verfügung stellen kann, im Vergleich zu dem einzelnen Metalldrahtgarn. Wie man aus der charakteristischen Spannungs-Dehnungs-Kurve dieses Beispiels sehen kann, wird der Bruch des elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns (50) durch den Bruch des Metalldrahtes verursacht, bevor das elastische Element des Kompositgarns (50) bricht.
Beispiel 2 der Erfindung (3c, 3d, 6)
Ein erfindungsgemäßes elektrisch leitfähiges elastisches Kompositgarn (60) wird unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Metalldrähte (10) mit 2200 Drehungen/Meter (7040 Drehungen für jede relaxierte Einheitslänge L) und mit 1870 Drehungen/Meter (5984 Drehungen für jede relaxierte Einheitslänge L) für die erste bzw. zweite Abdeckung gewickelt werden. Das SEM-Bild dieses elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns (60) ist in 3c (relaxierter Zustand) und 3d (verstreckter Zustand) gezeigt. Diese Figuren zeigen klar eine höhere Abdeckung des elastischen Elements (40) durch die Metalldrähte (10) im Vergleich mit Beispiel 1. Die Spannungs-Dehnungs-Kurve dieses elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns (60) ist in 6 gezeigt, gemessen wie in dem Vergleichsbeispiel unter Verwendung von Testverfahren 1 und einer aufgebrachten Vorspannungsbelastung von 100 mg. Dieses elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn (60) zeigt eine ähnliche Endfestigkeit, aber geringere erreichbare Dehnung im Vergleich zu dem elektrisch leitfähhigen elastischen Kompositgarn aus Beispiel 1. Dieses Verfahren erlaubt die Herstellung eines elektrisch leitfähigen Kompositgarns, das eine Dehnung beim Bruch in dem Bereich von 40% und eine Kraft beim Bruch in dem Bereich von 30 cN, verglichen mit den einzelnen Metalldrähten (10) zeigt, die eine Dehnung beim Bruch von lediglich 7% und eine Kraft beim Bruch von lediglich 8 cN zeigen. Das gleiche elektrisch leitfähige Kompositgarn, welches unter Verfahren 2 untersucht wird, jedoch unter Verwendung einer Vorspannungsbelastung von 1 Gramm, zeigt ein Verhalten ähnlich zu dem elektrisch leitfähigen Kompositgarn aus Beispiel 1 unter dem gleichen Testverfahren, was gute Handhabung während eines Textilprozesses anzeigt.
Die in den erfindungsgemäßen Beispielen 1 und 2 gezeigten Ergebnisse zeigen, dass elektrisch leitfähige elastische Kompositgarne durch das Doppelabdeckungsverfahren bei variierenden Abdeckungsanteilen des elastomeren Elements hergestellt werden können, die außergewöhnliche Verstreckungsleistung und höhere Festigkeit im Vergleich zu denn einzelnen Metalldraht haben.
Diese Flexibilität in der Konstruktion von erfindungsgemäßem elektrisch leitfähigem elastischen Kompositgarn ist sowohl interessant als auch erwünscht für Anwendungen, welche die elektrischen Eigenschaften von solchen elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarnen verwenden. Z.B. kann in tragbarer Elektronik durch Variation der Konstruktion des elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns ein magnetisches Feld moduliert oder unterdrückt werden, abhängig von den Erfordernissen der Anwendung.
Beispiel 3 der Erfindung (7a, 7b, 8)
Ein elastischer Kern (40) mit 44 Decitex (dtex), erzeugt aus LYCRA^® Spandex-Garn, wie in den Beispielen 1 und 2 der Erfindung verwendet, wird mit isoliertem Silber-Kupfer-Metalldraht (10) mit einem nominalen Durchmesser von 20 μm, erhalten von ELEKTRO-FEINDRAHT AG, Schweiz, und mit einem spannungsaufnehmenden 7 Filament-Garn aus TACTEL^®-Nylon (42) mit 22 dtex unter Verwendung des gleichen Abdeckungsverfahrens wie in Beispiel 1 der Erfindung bedeckt. Während dieses Verfahrens wird das elastische Element auf eine Verstreckung von 3,2-fach verstreckt und mit 2200 Drehungen/Meter (7040 Drehungen für jede relaxierte Einheitslänge L) Draht (10) pro Meter und 1870 Umdrehungen/Meter (5984 Drehungen für jede relaxierte Einheitslänge L) TACTEL^®-Nylon (42) abgedeckt. Ein SEM-Bild dieses elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns (70) ist in relaxiertem Zustand (7a) und in verstrecktem Zustand (7b) gezeigt. Aus diesem Bild wird offensichtlich, dass ein solches Verfahren einen höheren Schutz für das leitfähige Abdeckungsfilament (10) im Vergleich zu den Beispielen 1 und 2 der Erfindung zur Verfügung stellt.
Dieses Merkmal ist erwünscht in Anwendungen, wo an eine Isolationsschicht für einen Metalldraht gedacht ist, oder um Schutz des Drahtes (10) während der Textilverarbeitung zur Verfügung zu stellen. Das Einbringen von spannungsaufnehmendem Nylongarn (42) bestimmt auch eine gewisse Ästhetik. Griff und Textur des elektrisch leitfähigen Kompositgarns (70) werden hauptsächlich durch das spannungsaufnehmende Nylongarn (42) bestimmt, aufweisend die äußere Schicht des elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns (70). Dies ist erwünscht für die Gesamtästhetik und das Gefühl der Bekleidung. Die Spannungs-Dehnungs-Kurve des elektrisch leitfähigen Kompositgarns (70), die in 8 gezeigt ist, wird wie in dem Vergleichsbeispiel unter Verwendung des Testverfahrens 1 mit einer aufgebrachten Vorspannungsbelastung von 100 mg gemessen. Dieses elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn (70) dehnt sich leicht bis über 80% unter Verwendung von geringerer Kraft für die Dehnung als die Bruchspannung des 20 um Drahtes alleine. Dieses elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn (70) zeigt eine Dehnung beim Bruch in dem Bereich von 120% und eine Bruchfestigkeit in dem Bereich von 120 cN, die signifikant höher ist als die erreichbare Dehnung und Festigkeit jeder Metalldrahtprobe, die in dem Vergleichsbeispiel untersucht wurde. Untersucht nach Verfahren 2 und mit einer Vorspannungsbelastung von 1 Gramm zeigt dieses Garn (70) eine weiche Streckung in dem Bereich von 0 bis 35% Dehnung, die einen signifikanten Beitrag dieses Garns an der elastischen Leistung einer Bekleidung, die aus diesem Garn gemacht wird, zeigt. Einbringen von spannungsaufnehmendem Nylongarn (42) in das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn (70) resultiert in einer signifikanten Steigerung der Endfestigkeit und der Dehnung des elektrischen leitfähigen Kompositgarns.
Beispiel 4 der Erfindung (7c, 7d, 9)
Ein elektrisch leitfähiges elastisches Kompositgarn (80) wird unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 3 der Erfindung hergestellt, mit Ausnahme des Folgenden: Das spannungsaufnehmende TACTEL^®-Nylongarn (44) ist eine 34 Filament-Mikrofaser mit 44 dtex. Die erste Abdeckung sind 1500 Drehungen/Meter (4800 Drehungen für jede relaxierte Einheitslänge L) Draht (10) und die zweite Abdeckung sind 1280 Drehungen/Meter (4096 Drehungen für jede relaxierte Einheitslänge L) Nylonfaser (44) mit elastischem Kern (40) mit Verzug. Ein SEM-Bild dieses elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns (80) ist in relaxiertem Zustand (7c) und verstrecktem Zustand (7c) gezeigt. Die Sperrigkeit dieses elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns (80) stellt guten Schutz des Metalldrahtes (10) zur Verfügung, während es die weiche Ästhetik eines spannungsaufnehmenden Mikrofaser-Garns (44) übernimmt. Die Spannungs-Dehnungs-Kurve dieses Garns (80) ist in 9 gezeigt, gemessen wie in dem Vergleichsbeispiel unter Verwendung von Testverfahren 1 mit einer aufgebrachten Vorspannungsbelastung von 100 mg. Dieses elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn (80) dehnt sich leicht bis über 80% unter Verwendung von geringerer Kraft zum Dehnen als die Bruchspannung des 20 μm Drahtes alleine und zeigt eine Dehnung beim Bruch in dem Bereich von 120% und eine Bruchfestigkeit in dem Bereich von 200 cN, was signifikant höher ist als die erreichbare Dehnung und Festigkeit von jeder Metalldrahtprobe, die in dem Vergleichsbeispiel untersucht wurde. Getestet unter Verfahren 2 und einer Vorspannungsbelastung von 1 Gramm zeigt das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn (80) eine weiche Spannung in dem Bereich von Null bis 35% Dehnung. Ein solches Ergebnis zeigt den signifikanten Beitrag zu der elastischen Leistung eines Kleidungsstückes, welches aus dem Garn (80) hergestellt wird. Einbringen einer stärker spannungsaufnehmendem Nylonfaser (44) in das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn (80) im Vergleich zu Beispiel 3 der Erfindung resultiert in einer weiteren Erhöhung der Endfestigkeit des elektrischen leitfähigen elastischen Kompositgarns (80).
Beispiel 5 der Erfindung (10a, 10b, 11).
Ein elastisches Element (40) mit 44 Decitex (dtex), hergestellt aus LYCRA^® Spandex-Garn, wird mit einer spannungsaufnehmenden 34 Filament-TACTEL^®-Nylonmikrofaser (46) mit 44 dtex und einem Metalldraht (10) durch Standardluftstrom-Abdeckungsverfahren abgedeckt. Diese Abdeckung wird auf einer SSM (Scharer Schweiter Mettler AG) 10-Positionenmaschine Model DP2-C/S ausgeführt. Ein SEM-Bild dieses elektrisch leitfähigen Kompositgarns (90) ist in dem relaxierten Zustand (10a) und dem verstreckten Zustand (10b) gezeigt. Während dieses Verfahrens bildet der Metalldraht (10) aufgrund seiner Monofilamentnatur Kringel. Im gestreckten Zustand sind die Metalldrähte (10) jedoch vollständig durch die spannungsaufnehmende Nylonfaser (46) geschützt. Die durch das Luftstrom-Abdeckungsverfahren zur Verfügung gestellte Struktur ist weder wohl definiert noch in einer vorher bestimmten geometrischen Richtung, wie in dem einfachen Abdeckungsprozess der Beispiele 1–4 dieser Erfindung. Die Spannungs-Dehnungs-Kurve dieses Garns (90) ist in 11 gezeigt, gemessen wie in dem Vergleichsbeispiel unter Verwendung von Testverfahren 1 mit einer aufgebrachten Vorspannungsbelastung von 100 mg. Dieses elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn (90) dehnt sich leicht bis über 200% unter Verwendung von geringerer Kraft zum Dehnen als die Bruchspannung des 20 μm Drahtes alleine und zeigt eine Dehnung beim Bruch in dem Bereich von 280% und eine Bruchfestigkeit in dem Bereich von 200 cN. Diese Dehnung ist signifikant höher als die erreichbare Dehnung und Festigkeit jeder Metalldrahtprobe, die in dem Vergleichsbeispiel untersucht wurde. Getestet unter Verfahren 2 und mit einer Vorspannungsbelastung von 1 Gramm zeigt das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn (90) eine weiche Streckung in dem Bereich von 100% Dehnung. Dies zeigt, dass ein signifikanter Beitrag in der elastischen Leistung einer Bekleidung aus dem Garn (90) erwartet wird. Einbringen einer spannungsaufnehmenden Nylonfaser (46) in das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn (90) über Luftstromabdeckung resultiert in einer signifikanten Erhöhung der Bruchfestigkeit des Kompositgarns (90), was den Beobachtungen entspricht, die an elektrisch leitfähigem elastischem Kompositgarn durch das Doppelabdeckungsverfahren (z.B. Beispiele 3 und 4 der Erfindung) gemacht wurden. Weiterhin wird beobachtet, dass das Luftstromabdeckverfahren einen noch höheren erreichbaren Dehnungsbereich ermöglicht, im Vergleich zu den Verfahren unter Verwendung des gleichen Verzugs des elastischen LYCRA^®-Elements (40) in Beispielen 3 und 4. Dieses Merkmal erhöht den Bereich der möglichen elastischen Leistung in Bekleidung, die aus einem solchen elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarn hergestellt wird.
Beispiel 6 der Erfindung (12a, 12b)
Ein Gewebe (100) wird hergestellt unter Verwendung von elektrisch leitfähigem elastischem Kompositgarn (70), beschrieben in Erfindungsbeispiel 3. Das Gewebe (100) ist in der Form eines gestrickten Schlauches, hergestellt auf einer Lonati 500 Maschenwarenmaschine. Dieses Strickverfahren ermöglicht die Untersuchung der Strickbarkeit des Garns (70) unter kritischen Strickbedingungen. Dieses elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn (70) lässt sich sehr gut ohne Brüche garnverarbeiten, was ein gleichförmig gestricktes Gewebe (100) zur Verfügung stellt. Bin SEM-Bild dieses Gewebes (100) ist in 12a in einem relaxierten Zustand und in 12b in einem verstreckten Zustand angegeben.
Beispiel 7 der Erfindung (13a, 13b)
Ein Gewebe 110 wird unter Verwendung des elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns (80) wie in Erfindungsbeispiel 4 der Erfindung beschrieben hergestellt. Das Gewebe (110) wird wiederum in einer Lonati 500 Maschenwarenmaschine wie in Beispiel 6 hergestellt. Das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn (80) lässt sich sehr gute ohne Brüche verarbeiten und stellt ein g1eichförmig gestricktes Gewebe zur Verfügung. Ein SEM-Bild dieses Gewebes (110) ist in 13a in relaxiertem Zustand und in 13b in verstrecktem Zustand angegeben.
Die Beispiele sind lediglich zum Zweck der Veranschaulichung. Viele andere Ausführungsformen, die innerhalb des Umfangs der begleitenden Ansprüche fallen, werden dem Fachmann offensichtlich sein.

Claims

Ein elektrisch leitfähiges elastisches Kompositgarn aus: zumindest einem elastischen Element mit einer relaxierten Einheitslänge L und einer verstreckten Länge von (N × L), wobei N in dem Bereich von etwa 1,2 bis etwa 8,0 ist und zumindest ein leitfähiges Abdeckungsfilament, welches das elastische Element umgibt, wobei das leitfähige Abdeckungsfilament eine Länge hat, die größer ist als die verstreckte Länge des elastischen Elements, so dass im Wesentlichen alles von einer Dehnungsspannung, die auf das Kompositgarn ausgeübt wird, von dem elastischen Element getragen wird.
Das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn aus Anspruch 1, wobei N in dem Bereich von etwa 1,2 bis etwa 5,0 ist.
Das Kompositgarn aus Anspruch 1, wobei das zumindest eine leitfähige Abdeckungsfilament ein Metalldraht ist.
Das Kompositgarn aus Anspruch 3, wobei der Metalldraht eine Isolationsbeschichtung darauf hat.
Das Kompositgarn aus Anspruch 1, wobei das elastische Element eine vorherbestimmte elastische Grenze hat, das leitfähige Abdeckungsfilament eine vorherbestimmte Bruchdehnung hat, das Kompositgarn einen verfügbaren Dehnungsbereich hat, der größer ist als die Bruchdehnung des leitfähigen Abdeckungsfilaments und weniger als die elastische Grenze des elastischen Elements.
Das Kompositgarn aus Anspruch 1, wobei das elastische Element eine vorherbestimmte elastische Grenze hat, das leitfähige Abdeckungsfilament eine vorherbestimmte Bruchdehnung hat und das Kompositgarn einen Dehnungsbereich von etwa 10% bis etwa 800% hat.
Das Kompositgarn aus Anspruch 1, wobei das leitfähige Abdeckungsfilament eine vorherbestimmte Bruchfestigkeit hat und wobei das Kompositgarn eine Bruchfestigkeit hat, die größer ist als die Bruchfestigkeit des leitfähigen Abdeckungsfilaments.
Das Kompositgarn aus Anspruch 1, wobei das zumindest eine leitfähige Abdeckungsfilament selbst ein nicht leitfähiges unelastisches synthetisches Polymergarn umfasst, das einen Metalldraht darauf hat.
Das Kompositgarn aus Anspruch 1, wobei das zumindest eine leitfähige Abdeckungsfilament in Windungen um das elastische Element gewickelt ist, so dass für jede relaxierte Einheitslänge (L) des elastischen Elements zumindest eine (1) bis etwa 10 000 Windungen des leitfähigen Abdeckungsfilaments vorhanden sind.
Das Kompositgarn aus Anspruch 1, wobei das zumindest eine leitfähige Abdeckungsfilament gewunden um das elastische Element angeordnet ist, so dass für jede relaxierte Einheitslänge (L) des elastischen Elements zumindest eine Periode einer gewundenen Abdeckung aus dem leitfähigen Abdeckungsfilament vorhanden ist.
Das Kompositgarn aus Anspruch 1, weiterhin aufweisend ein zweites leitfähiges Abdeckungsfilament, welches das elastische Element umgibt, wobei das zweite leitfähige Abdeckungsfilament eine Länge hat, die größer ist als die verstreckte Länge des elastischen Elements.
Das Kompositgarn aus Anspruch 11, wobei das zweite leitfähige Abdeckungsfilament ein Metalldraht ist.
Das Kompositgarn aus Anspruch 11, wobei das zweite leitfähige Abdeckungsfilament selbst ein nicht leitfähiges unelastisches synthetisches Polymergarn mit einem Metalldraht darauf umfasst.
Das Kompositgarn aus Anspruch 11, wobei das zweite leitfähige Abdeckungsfilament in Windungen um das elastische Element gewickelt ist, so dass für jede relaxierte Einheitslänge des Kerns zumindest eine (1) bis etwa 10 000 Windungen des zweiten leitfähigen Abdeckungsfilaments vorhanden sind.
Das Kompositgarn aus Anspruch 11, wobei das zweite leitfähige Abdeckungsfilament gewunden um das elastische Element angeordnet ist, so dass für jede relaxierte Einheitslänge (L) des elastischen Elements zumindest eine Periode einer gewundenen Abdeckung aus dem zweiten leitfähigen Abdeckungsfilament vorhanden ist.
Das Kompositgarn aus Anspruch 1, weiterhin aufweisend: ein spannungstragendes Element, welches das elastische Element umgibt, und wobei das spannungstragende Element eine Gesamtlänge hat, die geringer ist als die Länge des leitfähigen Abdeckungsfilaments und größer als oder gleich der verstreckten Länge (N × L) des elastischen Elements, so dass ein Teil der auf das Kompositgarn ausgeübten Dehnungsspannung von dem spannungstragenden Element getragen wird.
Das Kompositgarn aus Anspruch 16, wobei das spannungstragende Element aus einem unelastischen synthetischen Polymergarn hergestellt wird.
Das Kompositgarn aus Anspruch 16, wobei das spannungstragende Element in Windungen um das elastische Element gewickelt ist, so dass für jede relaxierte Einheitslänge (L) des elastischen Elements zumindest eine (1) bis etwa 10 000 Windungen des spannungstragenden Elements vorhanden sind.
Das Kompositgarn aus Anspruch 16, wobei das spannungstragende Element gewunden um das elastische Element angeordnet ist, so dass für jede relaxierte Einheitslänge (L) des elastischen Elements zumindest eine Periode einer gewundenen Abdeckung aus dem spannungstragenden Element vorhanden ist.
Das Kompositgarn aus Anspruch 16, wobei das spannungstragende Element weiterhin aufweist: ein zweites unelastisches synthetisches Polymergarn, welches das elastische Element umgibt und wobei das zweite unelastische synthetische Polymergarn eine Gesamtlänge hat, die geringer ist als die Länge des leitfähigen Abdeckungsfilaments und größer als oder zumindest gleich der verstreckten Länge (N × L) des elastischen Elements, so dass ein Teil der Dehnungsspannung, die auf das Kompositgarn ausgeübt wird, durch das zweite unelastische synthetische Polymergarn getragen wird.
Das Kompositgarn aus Anspruch 20, wobei das zweite unelastische synthetische Polymergarn in Windungen um das elastische Element gewickelt ist, so dass für jede relaxierte Einheitslänge (L) des elastischen Elements zumindest eine (1) bis etwa 10 000 Windungen jedes unelastischen synthetischen Polymergarns vorhanden sind.
Das Kompositgarn aus Anspruch 20, wobei das zweite unelastische synthetische Polymergarn gewunden um das elastische Element angeordnet ist, so dass für jede relaxierte Einheitslänge (L) des elastischen Elements zumindest eine Periode einer gewundenen Abdeckung von jedem unelastischen synthetischen Polymergarn vorhanden ist.
Ein Verfahren zur Bildung eines elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns, aufweisend: ein elastisches Element mit einer relaxierten Länge und zumindest ein leitfähiges Abdeckungsfilament, welches das elastische Element umgibt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Verstrecken eines elastischen Elements, Anbringen eines leitfähigen Abdeckungsfilaments im Wesentlichen parallel zu und in Kontakt mit der verstreckten Länge des elastischen Elements und danach Zulassen, dass das elastische Element relaxiert, wobei sich das elastische Element und das leitfähige Abdeckungsfilament verwickeln.
Das Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn weiterhin ein zweites leitfähiges Abdeckungsfilament aufweist, welches das elastische Element umgibt, wobei das Verfahren weiterhin die Schritte aufweist: Anbringen eines zweiten leitfähigen Abdeckungsfilaments im Wesentlichen parallel zu und in Kontakt mit der verstreckten Länge des elastischen Elements und danach Zulassen, dass das elastische Element relaxiert, wobei sich das zweite leitfähige Abdeckungsfilament mit dem elastischen Element und dem ersten leitfähigen Abdeckungsfilament verwickelt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn weiterhin ein unelastisches synthetisches Polymergarn umfasst, welches das elastische Element umgibt, wobei das Verfahren weiterhin die Schritte aufweist: Anbringen eines unelastischen synthetischen Polymergarns im Wesentlichen parallel zu und in Kontakt mit der verstreckten Länge des elastischen Elements und danach Zulassen, dass das elastische Element relaxiert, wobei sich das unelastische synthetische Polymergarn mit dem elastischen Element und dem ersten leitfähigen Abdeckungsfilament verwickelt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 25, wobei das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn weiterhin ein zweites unelastisches synthetisches Polymergarn aufweist, welches das elastische Element umgibt, wobei das Verfahren weiterhin die Schritte aufweist: Anbringen eines zweiten unelastischen synthetischen Polymergarns im Wesentlichen parallel zu und in Kontakt mit der verstreckten Länge des elastischen Elements und danach Zulassen, dass das elastische Element relaxiert, wobei sich das zweite unelastische synthetische Polymergarn mit dem elastischen Element, dem leitfähigen Abdeckungsfilament und dem ersten unelastischen synthetischen Polymergarn verwickelt.
Ein Verfahren zum Bilden eines elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns aus: einem elastischen Element mit einer relaxierten Länge, und zumindest einem leitfähigen Abdeckungsfilament, welches das elastische Element umgibt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Verstrecken eines elastischen Elements, Verdrehen des leitfähigen Abdeckungsfilaments mit dem verstreckten elastischen Element und danach Zulassen, dass das elastische Element relaxiert.
Das Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn weiterhin ein zweites leitfähiges Abdeckungsfilament aufweist, welches das elastische Element umgibt, wobei das Verfahren weiterhin die Schritte aufweist: Verdrehen des zweiten leitfähigen Abdeckungsfilaments mit dem verstreckten elastischen Element und dem ersten leitfähigen Abdeckungsfilament und danach Zulassen, dass das elastische Element relaxiert.
Das Verfahren gemäß Anspruch 28, wobei das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn weiterhin ein unelastisches synthetisches Polymergarn aufweist, welches das elastische Element umgibt, wobei das Verfahren weiterhin die Schritte aufweist: Verdrehen des unelastischen synthetischen Polymergarns mit dem elastischen Element und dem leitfähigen Abdeckungsfilament und danach Zulassen, dass das elastische Element relaxiert.
Das Verfahren gemäß Anspruch 29, wobei das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn weiterhin ein zweites unelastisches synthetisches Polymergarn aufweist, welches das elastische Element umgibt, wobei das Verfahren weiterhin die Schritte aufweist: Verdrehen des zweiten unelastischen synthetischen Polymergarns mit dem elastischen Element, dem leitfähigen Abdeckungsfilament und dem ersten unelastischen synthetischen Polymergarn und danach Zulassen, dass das elastische Element relaxiert.
Ein Verfahren zum Bilden eines elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns aus: einem elastischen Element mit einer relaxierten Länge und zumindest einem leitfähigen Abdeckungsfilament, welches das elastische Element umgibt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Verstrecken des elastischen Elements, Wickeln des leitfähigen Abdeckungsfilaments um die verstreckte Länge des elastischen Elements und danach Zulassen, dass das elastische Element relaxiert.
Das Verfahren aus Anspruch 31, wobei das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn weiterhin ein zweites leitfähiges Abdeckungsfilament aufweist, welches das elastische Element umgibt, wobei das Verfahren weiterhin die Schritte aufweist: Wickeln eines zweiten leitfähigen Abdeckungsfilaments um die verstreckte Länge des elastischen Elements und das erste leitfähige Abdeckungsfilament und danach Zulassen, dass das elastische Element relaxiert.
Das Verfahren aus Anspruch 31, wobei das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn weiterhin ein unelastisches synthetisches Polymergarn aufweist, welches das elastische Element umgibt, wobei das Verfahren weiterhin die Schritte aufweist: Wickeln eines unelastischen synthetischen Polymergarns um die verstreckte Länge des elastischen Elements und des leitfähigen Abdeckungsfilaments und danach Zulassen, dass das elastische Element relaxiert.
Das Verfahren gemäß Anspruch 33, wobei das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn weiterhin ein zweites unelastisches synthetisches Polymergarn aufweist, welches das elastische Element umgibt, wobei das Verfahren weiterhin die Schritte aufweist: Wickeln eines zweiten unelastischen synthetischen Polymergarns um die verstreckte Länge des elastischen Elements, das leitfähige Abdeckungsfilament und das erste unelastische synthetische Polymergarn und danach Zulassen, dass das elastische Element relaxiert.
Ein Verfahren zum Bilden eines elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarns aus: einem elastischen Element mit einer relaxierten Länge L, einer verstreckten Länge (N × L), wobei N in dem Bereich von 1,2 bis 8,0 ist, und zumindest einem leitfähigen Abdeckungsfilament, welches das elastische Element umgibt, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Befördern des elastischen Elements durch einen Luftstrom, Bedecken des elastischen Elements mit dem leitfähigen Abdeckungsfilament in dem Luftstrom und danach Zulassen, dass das elastische Element relaxiert.
Das Verfahren gemäß Anspruch 35, wobei das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn ein zweites leitfähiges Abdeckungsfilament aufweist, welches das elastische Element umhüllt, wobei das Verfahren weiterhin die Schritte aufweist: Bedecken des elastischen Elements und des ersten leitfähigen Abdeckungsfilaments mit einem zweiten leitfähigen Abdeckungsfilament innerhalb des Luftstroms und danach Zulassen, dass das elastische Element relaxiert.
Das Verfahren gemäß Anspruch 35, wobei das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn weiterhin ein unelastisches synthetisches Polymergarn aufweist, welches das elastische Element umgibt, wobei das Verfahren weiterhin die Schritte aufweist: Bedecken des elastischen Elements und des leitfähigen Abdeckungsfilaments mit einem unelastischen synthetischen Polymergarn innerhalb des Luftstroms und danach Zulassen, dass das elastische Element relaxiert.
Das Verfahren gemäß Anspruch 37, wobei das elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn weiterhin ein zweites unelastisches synthetisches Polymergarn aufweist, welches das elastische Element umgibt, wobei das Verfahren weiterhin die Schritte aufweist: Bedecken des elastischen Elements, des leitfähigen Abdeckungsfilaments und des ersten unelastischen synthetischen Polymergarns mit einem zweiten unelastischen synthetischen Polymergarn innerhalb des Luftstroms und danach Zulassen, dass das elastische Element relaxiert.
Ein Gewebe aus einer Vielzahl von elektrisch leitfähigen elastischen Kompositgarnen, wobei jedes elektrisch leitfähige elastische Kompositgarn aufweist: ein elastisches Element mit einer relaxierten Einheitslänge L und einer verstreckten Länge von (N × L), wobei N in dem Bereich von etwa 1,2 bis etwa 8,0 ist, und zumindest einem leitfähigen Abdeckungsfilament, welches das elastische Element umgibt, wobei das leitfähige Abdeckungsfilament eine Länge hat, die größer ist als die verstreckte Länge des elastischen Elements, so dass im Wesentlichen die gesamte Dehnungsspannung, die auf das Kompositgarn ausgeübt wird, von dem elastischen Element getragen wird.
Das Gewebe gemäß Anspruch 39, wobei ein oder mehrere der Kompositgarne weiterhin aufweisen: ein unelastisches synthetisches Polymergarn, welches das elastische Element umgibt, und wobei das unelastische synthetische Polymerfilamentgarn eine Gesamtlänge hat, die geringer ist als die Länge des leitfähigen Abdeckungsfilaments, so dass ein Teil der Dehnungsspannung, die auf das Kompositgarn ausgeübt wird, von dem unelastischen synthetischen Polymergarn getragen wird.