DE69714296T2

DE69714296T2 - Elastomere verbundfäden

Info

Publication number: DE69714296T2
Application number: DE69714296T
Authority: DE
Inventors: W. Bruner
Original assignee: Quantum Group Inc
Current assignee: Quantum Group Inc
Priority date: 1996-12-31
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 2003-03-06
Anticipated expiration: 2017-12-19
Also published as: JP2001507763A; EP0954626B1; JP2008144345A; EP0954626A1; ATE221148T1; JP4124823B2; US20030005997A1; US20060113033A1; DE69714296D1; WO1998029587A1; US20040137226A1; AU5609098A; DK0954626T3; ES2182142T3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich auf bestimmte elastomere Verbundgarne, die zur Verwendung in Möbel-/Sitzmöbel-Geweben geeignet sind, auf Verfahren zur Herstellung dieser elastomeren Verbundgarne und auf Artikel, die Gewebe enthalten, welche diese elastomeren Verbundgarne umfassen. Die elastomeren Verbundgarne nach der vorliegenden Erfindung eignen sich besonders gut für in Innenräumen und im Freien verwendete Möbelgewebe für Sitze, und zwar sowohl für die Sitzfläche als auch für die Rückenlehne, die in verschiedenen Formen von Bodenverkehrsmitteln angebracht sind, wie z. B. in Autos, auf Motorrädern, in Lastwagen, Bussen, Zügen, usw., sowie in verschiedenen Luftfahrzeugen und Wasserfahrzeugen, bei denen eine Kombination von Festigkeit, Komfort und Stil mit geringem Gewicht erwünscht ist.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Früher enthielten elastomere Garne, die zur Herstellung von Geweben mit elastomeren Eigenschaften verwendet wurden, typischerweise Gummi und elastomere Polyurethane, wie Spandex, die hohe Reibungskoeffizienten aufweisen. Dies führt dazu, daß sie bei typischen Textilgarn- und - gewebeherstellungsverfahren schwer handhabbar und bei direktem Kontakt mit dem menschlichen Körper unangenehm sind. Daher war es notwendig, den Gummi oder die Polyurethane in der Garn- oder Gewebestruktur zu überdecken, zu beschichten oder auf andere Weise zu verbergen, um die gewünschten Eigenschaften hinsichtlich Ästhetik, Design, Komfort, Verschleiß und Dauerhaftigkeit bereitzustellen, wenn sie beim Großteil der Anwendungen für Bekleidung, Möbel, Medizin, Kraft-, Luft- und Wasserfahrzeuge sowie für andere industrielle Gewebeanwendungen verwendet werden.
Bei Anwendungen in Kraft-, Luft- und Wasserfahrzeugen wurden elastomere Garne in Gewebe eingearbeitet, die als Bezüge für Fahrzeugsitze verwendet wurden. Die Fahrzeugsitze, die in den verschiedenen Formen von Boden-, Luft- und Wasserverkehrsmitteln vorzufinden sind, wurden häufig aus unterschiedlichen Kombinationen von voluminösem Polyurethan-Füllmaterial oder Schaumstoff polstern hergestellt, die dann auf Drahtgestellen oder gestanzten Metallpfannen angebracht und mit Stoff bezogen wurden. Das Gewebe wird typischerweise nach Maß zugeschnitten und vernäht, um die in dem Sitz enthaltenen Materialien aufzunehmen und zu schützen sowie eine bequeme, dauerhafte und ansprechende Ausführung zu ergeben, die dem Inneneinrichtungsschema des Fahrzeugs entspricht. Abhängig von der gewählten Materialkombination, werden häufig auch Federn oder elastische Gurte für den Sitz verwendet, um eine Fahrzeugsitzanordnung mit besseren statischen und dynamischen Stützeigenschaften sowie Komfort für den Fahrgast zu bieten. Bei solchen Sitzanordnungen erhöht die weitgehende Verwendung von Schaumstoffpolstern, Füllmaterial und Federn oder elastischen Gurten deutlich das Gewicht des Endproduktes, was bei Fahrzeuganwendungen unerwünscht ist, bei denen häufig Kraftstoffeinsparungen angestrebt werden. Zudem führt die Verwendung unterschiedlicher Kombinationen dieser separaten Komponenten zu Sitzanordnungen mit höheren Materialkosten und aufgrund aufwendiger Montagevorgänge auch zu höheren Arbeitskosten.
Zwar wurden Sitze mit dünnem Profil entwickelt, doch diese boten nicht die ästhetischen Eigenschaften, die bei vielen Geweben für Möbel erwünscht sind. Ein Beispiel für solche Sitze mit dünnem Profil findet sich bei Stumpf, et al. (EPA-Veröffentlichungsnr. EP-A-0 645 976), in der ein Bürostuhl beschrieben ist.
Haranoya (EPA-Veröffentlichungsnr. EP-A-0 339 965) beschreibt ein beflocktes Garn, das ein Verbundgarn umfaßt, welches aus einem Kerngarn, einer haftenden Hülle und aus Flockfasern besteht. Haranoya ist jedoch nicht zu entnehmen, daß das resultierende Verbundgarn elastomer sei.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verbundgarn mit elastomeren Eigenschaften bereitzustellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein elastomeres Verbundgarn bereitzustellen, das zur Verwendung in Geweben geeignet ist und Stütze und Komfort bietet, während es eine deutliche Verminderung des Bedarfs an Schaumstoffen, Federn oder elastischen Gurten zuläßt.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein elastomeres Verbundgarn bereitzustellen, das eine große Vielfalt von Oberflächentexturen und Faserdichten annehmen kann.
Wiederum ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Bildung elastomerer Verbundgarne bereitzustellen, die zur Verwendung in stützenden und bequemen Geweben geeignet sind, eine große Vielfalt von Oberflächentexturen und Faserdichten annehmen können und zur Verwendung in Fahrzeugsitzgeweben geeignet sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf elastomere Verbundgarne, auf Verfahren zu deren Herstellung und auf Artikel, in denen solche Garne verwendet werden. Die Garne nach der vorliegenden Erfindung umfassen einen Polymerkern, eine thermoplastische Polymerhülle, die um den Kern herum angeordnet ist, und Fasern, die mechanisch in der Hülle verankert und um diese herum verteilt sind. Ein wichtiger Aspekt bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das Erfordernis, daß der Polymerkern ein thermoplastischer Polymerkern ist und daß die Schmelzpunkttemperatur des die Hülle umfassenden Materials mindestens etwa 10ºC und vorzugsweise etwa 50ºC bis etwa 75ºC niedriger als die Schmelzpunkttemperatur des den Kern umfassenden Materials ist.
Die Verfahrensaspekte gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen die folgenden Schritte:
Bereitstellen eines elastomeren Verbundgarns, das einen thermoplastischen Polymerkern und eine thermoplastische Polymerhülle, die um den Kern herum angeordnet ist, umfaßt, wobei die Schmelzpunkttemperatur der Hülle mindestens 10ºC niedriger als die Schmelzpunkttemperatur des Kerns ist; Erwärmen des elastomeren Verbundgarns auf eine Temperatur, die größer oder gleich der Schmelzpunkttemperatur der Hülle, aber niedriger als die Schmelzpunkttemperatur des Kerns ist; Verteilen von Fasern in engem mechanischem Kontakt um die Hülle und Abkühlen des elastomeren Verbundgarns, um die Fasern mechanisch in der Hülle zu verankern. Bei bestimmten bevorzugten Ausführungsformen umfassen die Verfahren zudem vor dem Schritt des Verteilens der Fasern ein Strecken des elastomeren Verbundgams um etwa 10% bis etwa 500% über den entspannten Zustand hinaus. Dieses bevorzugte Verfahren fördert die Möglichkeit des Herstellers, die Faserdichte und/oder die Fülligkeit des resultierenden Verbundgarns zu verändern.
Die Gegenstände gemäß der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf Möbelgewebe und insbesondere auf Sitzflächengewebe, die elastomere Verbundgarne zur Verwendung in Sitzflächeen und Rückenlehnen von Stühlen, Bänken und Sofas umfassen, die im Büro und/oder zuhause verwendet oder in verschiedenen Formen von Bodenverkehrsmitteln, wie Autos, Motorrädern, Lastwagen, Bussen, Zügen usw., sowie in verschiedenen Luft- und Wasserfahrzeugen eingebaut sind. Unter Verwendung von Geweben mit den elastomeren Verbundgarnen in Fahrzeugsitzanordnungen kann ein Gewebe verwirklicht werden, das Festigkeit, Komfort und Elastizität in Kombination mit überlegenen ästhetischen Eigenschaften aufweist. Bei bestimmten bevorzugten Ausführungsformen können Fahrzeugsitzanordnungen mit dünnem Profil mit Geweben konstruiert werden, welche die elastomeren Verbundgarne umfassen, ohne voluminöse Schaumstoffpolster, Füllmaterial, Federn oder Gummigurte zu erfordern, während gleichzeitig eine gewünschte Kombination von Halt, Komfort und Aussehen beibehalten wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine teilweise im Querschnitt gezeigte, teilweise gewinkelte Ansicht eines elastomeren Verbundgarns gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ist eine teilweise im Querschnitt gezeigte, teilweise gewinkelte Ansicht einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Multifilamentkern.
Fig. 3 ist die erste Ansicht in einer Reihe von Profilansichten, die einen Abschnitt des inneren Garns vor der Verteilung der Fasern an der Oberfläche der Hülle zeigt.
Fig. 4 ist die zweite Ansicht in einer Reihe von Profilansichten, die das Verteilen von Fasern an der Oberfläche der Hülle des Abschnittes aus Fig. 3 zeigt, nachdem das innere Garn gestreckt wurde.
Fig. 5 ist die dritte Ansicht in einer Reihe von Profilansichten, die den Abschnitt aus Fig. 3 zeigt, nachdem das Verbundgarn aus einem gestreckten Zustand heraus entspannt wurde, in dem Fasern an der Oberfläche der Hülle verteilt und verankert wurden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Garne

Wie hier beschrieben, haben die bevorzugten Verbundgarne gemäß der vorliegenden Erfindung verbesserte Eigenschaften sowohl bei Ausführungsformen mit großer Dehnung/niedrigem Modul sowie bei Ausführungsformen mit geringer Dehnung/hohem Modul. Insbesondere bieten die Verbundgarne gemäß der vorliegenden Erfindung sowohl in gedehnter als auch in entspannter Form eine ästhetisch ansprechende Außenfläche, verbesserte Haftung von Oberflächenfasern am elastomeren Kern und eine verbesserte Abriebfestigkeit. Zudem können die bevorzugten Verbundgarne nach der vorliegenden Erfindung elektrisch leitfähige Garne im Inneren einschließen und verbergen sowie entflammbare Elastomere mit nicht-entflammbaren oder feuerfesten Fasern bedecken, um elastische Garne zu erzeugen, die nicht brennen bzw. keine Flammenausbreitung fördern.
Unter dem Gesichtspunkt der Ästhetik können Verbundgarne gemäß der vorliegenden Erfindung abhängig von der gewünschten Anwendung mit verschiedenen Füllwerten und verschiedenen Modulen hergestellt und in Garn- oder Gewebeform mit minimalem Faserverlust gebürstet werden, wenn die Oberflächenfasern mechanisch im Garnkern verankert werden. Bei einer Verwendung in Geweben für Fahrzeugsitze in Kraft-, Luft- und Wasserfahrzeuganwendungen bietet die Kombination von Eigenschaften des Garns nach der vorliegenden Erfindung die notwendigen Halt-, Komfort- und Erscheinungseigenschaften, die zuvor durch die Kombination von Schaumstoffpolstern, Füllmaterial, Federn und elastischen Gurten erzielt wurden.
Die Verbundgarne nach der vorliegenden Erfindung umfassen vorzugsweise einen thermoplastischen Polymerkern, eine um den Kern herum angeordnete thermoplastische Polymerhülle und Fasern, die um die Hülle herum verteilt und in dieser mechanisch verankert sind. Fig. 1 zeigt allgemein einen Abschnitt eines bevorzugten Verbundgarns gemäß der vorliegenden Erfindung 1. Wie weiter in Fig. 1 gezeigt, umfassen die Garne einen Kern 2, eine Hülle 3 und Fasern 4, die um die Hülle herum verteilt und mechanisch in dieser verankert sind. Obwohl die verankerten Fasern in den Zeichnungen als kurze, einzelne Faserstränge dargestellt sind, versteht es sich, daß die "Fasern" bei bestimmten Ausführungsformen Teil eines um die Hülle herum angeordneten Garns oder in diesem aufgenommen sein können. Bei bestimmten Ausführungsformen umfaßt die Kernkomponente des inneren Garns ein thermoplastisches, polymeres Monofilament, während der Kern bei anderen Ausführungsformen, wie in Fig. 2 gezeigt, eine Vielzahl von thermoplastischen, polymeren Filamenten 5 umfaßt, die in einer Reihe alternativer Formen, die dem Fachmann wohlbekannt sind, angeordnet sein können (d. h. gebündelt, gezwirnt, geflochten usw.).
Das innere Garn nach der vorliegenden Erfindung umfaßt vorzugsweise eine Kernkomponente und eine Hüllkomponente. Wie zuvor erwähnt, umfaßt die Kernkomponente bei bestimmten Ausführungsformen ein Monofilament, während sie bei anderen Ausführungsformen eine Vielzahl von Filamenten umfaßt. Das Polymermaterial, das den Kern, sei es in einer Monofilament- oder in einer Multifilament-Ausführung, umfaßt, weist vorzugsweise ein Polymer auf, das eine relativ hohe Schmelzpunkttemperatur hat. Bevorzugt liegt die Schmelzpunkttemperatur des Materials, das den Kern umfaßt, im Bereich von etwa 185ºC bis etwa 240ºC und vorzugsweise von etwa 200ºC bis etwa 230ºC. Im Vergleich dazu umfaßt das Polymermaterial mit der Hüllkomponente des inneren Garns vorzugsweise ein Polymer, das eine um mindestens 10ºC niedrigere Schmelzpunkttemperatur als die Schmelzpunkttemperatur des Kernmaterials aufweist. Die Schmelzpunkttemperatur des die Hülle umfassenden Materials liegt bevorzugt im Bereich von etwa 100ºC bis etwa 200ºC und vorzugsweise von etwa 160ºC bis etwa 190ºC.
Unter der Voraussetzung, daß die relativen Schmelzpunkte des Kernmaterials und des Hüllmaterials sich um mindestens etwa 10ºC unterscheiden, können die den Kern und die Hülle umfassenden Materialien aus einer großen Vielfalt von ohne weiteres verfügbaren Polymeren ausgewählt sein, die thermoplastische Eigenschatten aufweisen. Es ist jedoch bevorzugt, daß der Schmelzpunkttemperatur-Unterschied zwischen den Materialien, die den Kern und die Hülle aufweisen, bei maximal etwa 50ºC bis maximal etwa 75ºC liegt, um bei nachfolgenden Herstellungsverfahren größere Flexibilität zu ermöglichen. Durch Verwendung von Materialien mit unterschiedlichen Schmelzpunkten kann die Hüllkomponente des inneren Garns auf eine Temperatur erwärmt werden, die zumindest das Erweichen und/oder Klebrigwerden des Hüllmaterials bewirkt, während die Kernkomponente des inneren Garns eine im wesentlichen feste und ausgerichtete Form behält.
Für Garne mit hohem Modul/geringer Dehnung beträgt die Härte der Kernkomponente des inneren Garns nach der vorliegenden Erfindung, die gemäß der Shore D-Härteskala gemessen wird, vorzugsweise etwa 38 bis etwa 82, bevorzugter etwa 45 bis etwa 72 und noch bevorzugter etwa 55 bis etwa 63. Es wird zwar auch in Betracht gezogen, daß zahlreiche thermoplastische Polymere, die elastomere Eigenschaften aufweisen, als Kernkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können; elastomere Polyester sind jedoch bevorzugt. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß der hier verwendete Begriff "Polyester" Polymere mit einschließen soll, die Polyesterkomponenten enthalten, wie z. B. Copolymere von Polyester und andere polymere Komponenten, einschließlich Pfropf- und Blockcopolymerisaten. Bei bestimmten bevorzugten Ausführungsformen umfaßt die Kernkomponente das Polyester-Blockcopolymerisat, das unter dem Warenzeichen HYTREL® von E. I. Du Pont de Nemours & Co., Inc., vertrieben wird, und noch bevorzugter HYTREL® Typ 5556 oder 6356. Gemäß bevorzugten Ausführungsformen besteht die Kernkomponente im wesentlichen aus einem Polyester und vorzugsweise aus einem Polyester, der unter der Gruppe der Polyetherester und Polyesterester ausgewählt ist, z. B. HYTREL® und das unter dem Warenzeichen ARNITEL® von D. S. M. Polymers vertriebene Produkt.
Bei bevorzugten Ausführungsformen umfaßt das innere Garn vorzugsweise einen Kern mit einer Härte von etwa 55 bis etwa 63 auf der Shore D-Härteskala und ein Copolyester-Elastomer sowie eine Hülle aus einem weicheren Elastomer mit einem niedrigeren Schmelzpunkt und einer Härte von etwa 35 bis etwa 45 auf der Shore D-Härteskala.
Die prozentuale Reißdehnung des Kerns liegt vorzugsweise etwa 50% bis etwa 150% über seinem entspannten Zustand, bevorzugter etwa 80% bis etwa 130% über seinem entspannten Zustand und noch bevorzugter etwa 100% bis etwa 110% über seinem entspannten Zustand. Der Denier-Bereich der Kernkomponente des inneren Garns nach der vorliegenden Erfindung liegt vorzugsweise bei etwa 500 bis etwa 2500 und noch bevorzugter bei etwa 800 bis etwa 2000.
Das Material, das die Hüllkomponente des inneren Garns gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt, ist vorzugsweise kompatibel mit dem Material, das die Kernkomponente umfaßt, um eine angemessene Bindung an die und Haftung an der Kernkomponente herzustellen. Die Härte der Hüllkomponente des inneren Garns gemäß der vorliegenden Erfindung, gemessen auf der Shore D- Härteskala, beträgt vorzugsweise etwa 30 bis etwa 40.
Bei bestimmten bevorzugten Ausführungsformen können in dem Polymermaterial, das zur Bildung des inneren Garns verwendet wird, Additive aufgenommen sein, um verschiedene, für spezielle Endzweckanforderungen erwünschte Eigenschaften zu verstärken. Solche Additive umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, hydrolytische Stabilisatoren, UV-Licht-Stabilisatoren, Wärmestabilisatoren, Farbzusätze und Fixiermittel, Flammschutzmittel, sowie elektrisch leitfähige Materialien zur Verteilung statischer Ladungen.
Die Fasern 4, die um die Oberfläche der Hülle herum angeordnet sind, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, umfassen allgemein herkömmliche, nicht-elastische Materialien, die häufig für Bekleidungs-, Möbel-, Kraft-, Luft- und Wasserfahrzeug-Anwendungen sowie für andere industrielle und medizinische Anwendungen verwendet werden. Für den Fachmann ist ersichtlich, daß die Fasern 4, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, abhängig von den für das Endprodukt gewünschten, besonderen Eigenschaften sehr unterschiedlich sein können. Zudem können die Fasern, wie zuvor erwähnt, einzelne, separate Fasern sein, wie z. B. Kurzfasern oder Fasern, die gesponnen, gezwirnt oder in anderer Weise miteinander verbunden werden, um ein Garn zu bilden. Die Fasern gemäß der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise aus der folgenden Gruppe ausgewählt: Baumwolle, Kohlenstoff, Wolle, Cellulosekunstfasern (einschließlich Celluloseacetat und regenerierter Cellulose), Polyamid, Polyester, Fluorkohlenstoffpolymere, Polybenzimidazol, Polyolefine (einschließlich Polyethylen und Polypropylen), Polysulfid, Polyacrylnitrile, Polymetaphenylenisophthalamid (z. B. NOMEX®), Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid und andere weiche Textilmaterialien, sowie nicht-weiche Fasern, wie Aramide (KEVLAR®) und NOMEX®, hergestellt von E. I. Du Pont de Nemours & Co., Inc.), Glasfaser, metallische und ultrahochfeste Polyethylene und hochzähe Polyester, Nylon und Poly(vinyl)alkohole. Diese Fasern können auch anhand ihrer Form, d. h. gesponnen (ring-, reibungs- und umwindegesponnen), Chenille und Filament (Flach-, Scheinzwirn-, Luftdüsen-, Stauchkammer-Filament usw.) charakterisiert sein. Es versteht sich, daß die Fasern, die hier verwendet werden, sowohl Fasern in freier Form als auch bereits Garne umfassende Fasern einschließen.
Das äußere Garn wird vorzugsweise mittels der verschiedenen, nachfolgend dargelegten Verfahren um die Oberfläche des inneren Garns herum angeordnet, wobei die Fasern des äußeren Garns in dem inneren Garn verankert werden. So angeordnet, werden das innere Garn und das äußere Garn mechanisch miteinander verbunden, so daß das resultierende elastomere Verbundgarn Dauerhaftigkeit und Verschleißfestigkeit aufweist und zudem auch eine breite Palette von Texturen und Faserdichten in Abhängigkeit von den verwendeten Fasern und dem jeweils eingesetzten Anwendungsverfahren bietet.

Die Verfahren

Die Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf die Bildung elastomerer Verbundgarne. Vorzugsweise umfassen die Verfahren die folgenden Schritte: Bereitstellen eines elastomeren Verbundgarns, das einen thermoplastischen Polymerkern und eine um den Kern herum angeordnete, thermoplastische Polymerhülle umfaßt, wobei die Schmelzpunkttemperatur der Hülle mindestens etwa 10ºC niedriger als die Schmelzpunkttemperatur des Kerns ist; Erwärmen des elastomeren Verbundgarns auf eine Temperatur, die höher als der Schmelzpunkt der Hülle, aber niedriger als der Schmelzpunkt des Kerns ist; Verteilen von Fasern in engem mechanischem Kontakt um die Hülle und Abkühlen des elastomeren Verbundgarns, um die Fasern in der Hülle mechanisch zu verankern.
Die vorstehende Beschreibung, in welcher der Erwärmungsschritt vor dem Abkühlschritt beschrieben ist, sollte nicht als Einschränkung der Reihenfolge der gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Schritte verstanden werden. Beispielsweise erfolgt bei bevorzugten Ausführungsformen der Schritt des Verteilens der Fasern in engem mechanischem Kontakt mit der Hülle vor dem Erwärmen des elastomeren Verbundgams.
Bei bestimmten bevorzugten Ausführungsformen, wie in der Sequenz von Fig. 3 bis Fig. 5 gezeigt, wird das elastomere Verbundgam vor dem Verteilen von Fasern um die Hülle herum etwa 10% bis etwa 500% über seine entspannte Länge hinaus gedehnt.
Der zunächst erfolgende Schritt der Bereitstellung des inneren Garns, das hier auch als die Hülle- Kern-Komponente bezeichnet wird, kann auf verschiedene Weisen erreicht werden, einschließlich durch Bildung der Hülle-Kern-Komponente mittels dem Fachmann wohlbekannter Verfahren oder durch Erhalten bestimmter vorgefertigter innerer Garne aus anderen Quellen. Die Verfahren zur Bildung der Hülle-Kern-Komponente umfassen das Ziehverfahren, bei dem die Kernkomponente gebildet und dann bei einer Temperatur, die höher als die Schmelzpunkttemperatur des Hüllmaterials, aber niedriger als die Schmelzpunkttemperatur des Kernmaterials ist, durch ein Schmelzbad des Hüllmaterlals gezogen wird. Alternativ dazu kann die Kernkomponente gleichzeitig mit der Hüllkomponente bei einer Temperatur coextrudiert werden, die für eine solche gleichzeitige Coextrusion geeignet ist, so daß das Extrudat einen Kern mit dem höherschmelzenden Material und eine Hülle mit dem niedrigerschmelzenden Material umfaßt, wie dies bei Himmelreich, Jr. (U.S.-Patent Nr. 4,469,738) beschrieben ist, worauf hiermit Bezug genommen wird. Eine weitere Alternative zum Bereitstellen eines inneren Garns gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Kreuzkopf-Technik, bei welcher der Kern des inneren Garns vorgeformt und durch die Mitte einer Kreuzkopf-Extrusionsform geführt wird, in der das Hüllmaterial als äußerer Mantel oder äußere Abdeckung über das vorgeformte Kernmaterial extrudiert wird. Es versteht sich, daß bei bestimmten Ausführungsformen der Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ein Monofilament-Kern eingesetzt wird, während der Kern bei anderen Ausführungsformen der Verfahren nach der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Filamenten umfaßt.
Ein weiterer Schritt bei den Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt das Erwärmen des inneren Garns auf eine Temperatur, die über der Schmelzpunkttemperatur des Hüllmaterials, aber unterhalb der Schmelzpunkttemperatur des Kernmaterials liegt. Dadurch wird das Hüllmaterial erweicht oder zumindest klebrig gemacht, um eine mechanische Verbindung mit den nachträglich aufgebrachten Fasern zu ermöglichen. Bei bestimmten bevorzugten Ausführungsformen erfolgt das Erwärmen während der Herstellung des Verbundgams, jedoch vor der Aufnahme des Garns in einem Gewebe. Bei anderen Ausführungsformen jedoch wird das teilweise geformte Garn gemäß der vorliegenden Erfindung zunächst in einen Gewebeherstellungsvorgang eingebracht, so daß das resultierende Gewebe, welches das Garn nach der vorliegenden Erfindung umfaßt, den zu erwärmenden Artikel bildet.
Bei bestimmten bevorzugten Ausführungsformen wird das erwärmte innere Garn vor dem Aufbringen von Fasern über seinen entspannten Zustand hinaus, aber innerhalb seines Elastizitätsbereiches, gestreckt, wie dies in der Sequenz von Fig. 3 bis Fig. 5 gezeigt ist. Durch ein solches Strecken kann das resultierende Verbundgarn verschiedene Ausmaße von Fülligkeit und/oder Dichte annehmen.
Insbesondere zeigt Fig. 3 einen Abschnitt des inneren Garns, das einen Kern 2A und eine Hülle 3A umfaßt, vor dem Strecken. Fig. 4 zeigt die anschließende Ansicht des in Fig. 3 gezeigten Abschnittes, in welcher der Abschnitt des inneren Garns gestreckt ist und Fasern 4A um die Oberfläche der Hülle 3B herum verteilt sind. Wie gezeigt, weisen die Hülle 3B und der Kern 2B infolge des in Fig. 4 dargestellten, gestreckten Zustandes ein dünneres Profil auf. Fig. 5 zeigt eine an die in Fig. 4 gezeigte Ansicht anschließende Ansicht, in der der Kern 2C und die Hülle 3C in ihren ursprünglichen, entspannten, d. h. ungestreckten, Zustand zurückgekehrt sind, und die Fasern 4B eine größere Dichte aufweisen als die Fasern 4A in Fig. 4. Wie durch die Sequenz von Fig. 3 bis 5 gezeigt, weist, wenn das innere Garn gestreckt wird, jedes beliebige Intervall des inneren Garns in entspannter Form eine größere Fläche in gestreckter Form auf, auf der das Aufbringen von Fasern erfolgen kann. Wenn das Verbundgarn dann zu einem nicht gestreckten Zustand hin entspannt wird, ist die Dichte von Fasern innerhalb eines beliebigen Intervalls damit größer, als wenn solche Fasern ohne Strecken aufgebracht würden. Dies führt dazu, daß eine größere Streckung des inneren Garns vor dem Aufbringen von Fasern eine größere Fülligkeit der resultierenden Verbundfaser ergibt.
Bei bestimmten bevorzugten Ausführungsformen umfassen die Verfahren nach der vorliegenden Erfindung zudem den Schritt, bei dem das innere Garn vor dem Aufbringen von Fasern etwa 10% bis etwa 500% über seine entspannte Länge hinaus gestreckt wird. Der optimale Streckungsgrad hängt von den Materialien ab, die zum Bilden des inneren Garns verwendet werden, sowie von der beabsichtigten Endverwendung des Verbundgarns. Beispielsweise läge der Streckungsgrad über die entspannte Länge hinaus bei thermoplastischen Polyether-Ester-Blockcopolymerisat-Elastomeren mit hohem Modul, wie HYTREL®, bei etwa 10% bis etwa 40% und vorzugsweise bei etwa 12% bis etwa 18%. Bei Elastomeren mit niedrigerem Modul, wie z. B. LYCRA®-Spandex, das von E. I. Du Pont de Nemours & Co., Inc., hergestellt wird, läge der Streckungsgrad typischerweise bei etwa 300% bis etwa 500% und vorzugsweise bei etwa 350% bis etwa 425%. Bei bestimmten bevorzugten Ausführungsformen kann, durch Strecken des inneren Garns vor dem Aufbringen der Fasern, das resultierende Verbundgarn bei Verwendung in Gewebeherstellungsverfahren (d. h. Weben, Stricken usw.) sich frei strecken und zusammenziehen, ohne daß nennenswerte Einschränkungen durch die in der Verbundgarnoberfläche verankerten Fasern vorgegeben wären. Es versteht sich, daß je nach gewünschtem Herstellungsverfahren und Endzweck der Streckschritt bei den Ausführungsformen, bei denen ein Streckschritt vorgesehen ist, dann erfolgen kann, wenn das innere Garn in Garnform vorliegt oder wenn es bereits ganz oder teilweise zu einem Gewebe verarbeitet ist.
Ein weiterer Schritt bei den Verfahren nach der vorliegenden Erfindung umfaßt das Verteilen von Fasern in engem mechanischem Kontakt um das erwärmte innere Garn herum. Wie zuvor erwähnt, erfolgt die Verteilung von Fasern bei bestimmten bevorzugten Ausführungsformen während das innere Garn in Garnform vorliegt. Bei anderen Ausführungsformen wird das innere Garn jedoch bereits bei einem Gewebeherstellungsverfahren verwendet, so daß das Aufbringen von Fasern auf die Oberfläche(n) des Gewebes erfolgt. Es versteht sich, daß die um das innere Garn herum verteilten Fasern in Form von freien Fasern oder in Form eines Garns oder einer Kombination davon vorliegen können. Abhängig von den aufzubringenden Fasern, dem gewünschten Volumen und der gewünschten Endverwendung, ändert sich die Form der so verteilten Fasern, und das Verfahren, durch das die Fasern verteilt werden können, umfaßt Umwindespinnen, Spinnen, Zwirnen, Flocken oder eine beliebige Anzahl anderer dem Fachmann wohlbekannter Verfahren, jedoch unter der Voraussetzung, daß die Fasern, wenn sie so um das innere Garn herum verteilt werden, zumindest in die Hüllkomponente des inneren Garns eindringen können, um eine mechanische Bindung mit diesem herzustellen.
Der Schritt des Erwärmens/Verbindens zum festen Verbinden der äußeren Textilfasern mit dem inneren Garn erfolgt vorzugsweise unmittelbar nach dem Verteilen der Fasern um das innere Hüll-/Kern-Garn und bevorzugt unmittelbar bevor das fertige Verbundgarn auf seine Lieferverpackung aufgewickelt wird. Alternativ dazu kann das Erwärmen/Verbinden auch in Gewebeform oder durch Erwärmen des inneren Hüll-/Kern-Garns vor dem Verteilen äußerer Textilfasern erfolgen.
Der letzte Schritt bei den Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt das Abkühlen des elastomeren Verbundgarns, um das Verankern der Fasern im inneren Garn zu bewirken.

Die Gegenstände

Die resultierenden elastomeren Verbundgarne gemäß der vorliegenden Erfindung können bei Gewebeherstellungsverfahren zur Bildung von Gewebeartikeln mit einer wünschenswerten Kombination von Eigenschaften, die sich gut zur Verwendung in Fahrzeugsitzen bei Kraft-, Luft- und Wasserfahrzeug-Anwendungen eignen, verwendet werden. Aufgrund der überlegenen Elastizität, Dauerhaftigkeit und Verschleißfestigkeit von Geweben, die aus elastomeren Verbundgarnen nach der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, sowie der breiten Palette von Texturen und Faserdichten, die erzielt werden kann, können Fahrzeugsitze zur Verwendung in Kraft-, Luft- und Wasserfahrzeug- Anwendungen ohne das Erfordernis der zusätzlichen Verwendung von Schaumpolstern, Füllmaterial, Federn, elastischen Gurten oder Kombinationen derselben gebaut werden. Solche Fahrzeugsitze mit dünnem Profil, wie sie z. B. bei Abu-Isa, et al. (U.S.-Patent Nr. 5,013,089), Abu-Isa, et al. (U.S.-Patent Nr. 4,869,554) und Abu-Isa, et al. (US-Patent Nr. 4,545,614) beschrieben sind, sind Beispiele für bevorzugte Artikel, die aus Geweben hergestellt werden können, welche elastomere Verbundgarne gemäß der vorliegenden Erfindung umfassen.

Claims

1. Elastomeres Verbundgarn (1) mit

einem thermoplastischen Polymerkern (2),

einer thermoplastischen Polymerhülle (3), die um den Kern (2) herum angeordnet ist, wobei die Schmelzpunkttemperatur der Hülle (3) mindestens 10ºC niedriger als der Schmelzpunkt des Kerns (2) ist, und

Fasern (4), die mechanisch in der Hülle verankert und um diese herum angeordnet sind.

2. Garn nach Anspruch 1, bei dem der Kern (2) ein Monofilament umfaßt.

3. Garn nach Anspruch 1, bei dem der Kern (2) eine Vielzahl von Filamenten (5) umfaßt.

4. Garn nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Fasern (4) weiche Textilmaterialien umfassen.

5. Garn nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Fasern (4) nicht-weiche Fasern umfassen.

6. Garn nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Fasern ausgewählt sind aus der Gruppe, die aus Baumwolle, Kohlenstoff, Wolle, Cellulose-Kunstfasern, Polyamid, Polyester, Fluorkohlenstoff-Polymeren, Polybenzimidazol, Polyolefinen, Polysulfid, Polyacrylnitrilen, Polymetaphenylenisophthalamid, Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Glasfaser, Poly(vinylalkoholen) und Kombinationen von zwei oder mehreren derselben besteht.

7. Garn nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem der Schmelzpunkt der Hülle (3) 50ºC bis 75ºC niedriger als der Schmelzpunkt des Kerns (2) ist.

8. Verfahren zum Herstellen eines elastomeren Verbundgarns (1), das die folgenden Schritte umfaßt: Bereitstellen einer Hülle/Kern-Komponente, die einen thermoplastischen Polymerkern (2) und eine thermoplastische Polymerhülle (3), die um den Kern (2) herum angeordnet ist, umfaßt, wobei die Schmelzpunkttemperatur der Hülle (3) mindestens 10ºC niedriger als der Schmelzpunkt des Kerns (2) ist;

Erwärmen der Hülle/Kern-Komponente auf eine Temperatur, bei der die Hülle (3) zumindest erweicht wird, die aber unter dem Schmelzpunkt des Kerns (2) liegt;

Verteilen von Fasern (4) in engem mechanischem Kontakt um die Hülle (3) und Abkühlen des elastomeren Verbundgarns (1), um die Fasern (4) in der Hülle (3) zu verankern.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Verteilungsschritt dem Erwärmungsschritt vorausgeht.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, bei dem die Hülle/Kern-Komponente um 10% bis 500% über ihre Länge in entspanntem Zustand gestreckt wird, bevor die Fasern (4) um die Hülle (3) herum angeordnet werden.

11. Sitzanordnung mit einem Sitzrahmen und einer Sitzaufhängung mit niedrigem Profil, die über den Rahmen gestreckt und an diesem befestigt wird, wobei die Sitzaufhängung ein elastomeres Verbundgarn (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfaßt.

12. Land-, Wasser- oder Luftfahrzeug mit einer Sitzanordnung nach Anspruch 11.

13. Haus- oder Gartenmöbel mit einer Sitzanordnung nach Anspruch 11.