DE60109345T2

DE60109345T2 - Mehrfachkomponenten-Garn und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE60109345T2
Application number: DE60109345T
Authority: DE
Inventors: Nathaniel H. Hickory Kolmes; Della Bonnell Hickory Moore; George Marion Moravian Falls Morman Jr.; Richie Darnell Hickory Phillips; Eric Pritchard
Original assignee: Supreme Elastic Corp
Current assignee: Supreme Elastic Corp
Priority date: 2000-04-19
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2006-03-09
Also published as: KR20010098718A; EP1148159A1; CA2343668C; US6381940B1; CN1323928A; MXPA01003707A; CA2343668A1; AU3873001A; DE60109345T8; PT1148159E; ATE291116T1; KR100708017B1; CN1333123C; JP2001355137A; AU777418B2; EP1148159B1; ES2240357T3; DE60109345D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Fachgebiet von schnitt- und abriebfesten zusammengesetzten Garnen, die eine metallische Komponente umfassen, zusammengesetzte Garne, die solche verbundene Garne umfassen, sowie die Anwendung einer Luftverschlingungstechnologie zur Herstellung solcher zusammengesetzter Garne.
Die vorliegende Erfindung betrifft Kompositgarne, die zur Herstellung von verschiedenen Arten von Schutzbekleidung verwendbar sind, wie zum Beispiel für Handschuhe, Schürzen und Handschuhfutter, die Schnitten oder Einstichen widerstehen, und sie betrifft insbesondere Kompositgarne, die für die Herstellung dieser Kleidungsstücke verwendbar sind, die als Teil der Garnkonstruktion einen metallischen Strang aufweisen.
Kompositgarne, die einen metallischen Garnbestandteil umfassen, und schnittbeständige Kleidungsstücke, die daraus hergestellt werden, sind im Stand der Technik bekannt. Repräsentative Patente, die solche Garne offenbaren, umfassen die US-Patente Nr. 4,384,449 und 4,470,251. Das US-Patent Nr. 4,777,789 beschreibt Kompositgarne und Handschuhe, die aus den Garnen hergestellt werden, bei denen ein Drahtstrang zur Umwickelung des Kerngarnes verwendet wird. Die Kernbestandteile dieser Kompositgarne des Standes der Technik können aus schnittbeständigen Garnen, nicht schnittbeständigen Garnen, Glasfasern und/oder einem metallischen Strang, wie zum Beispiel Edelstahl, umfasst sein. Einer oder mehrere dieser Bestandteile können auch bei einem oder mehreren Hüllgarnen, die um das Kerngarn gewickelt sind, verwendet werden.
In diesem Fachgebiet ist es die Herstellung solcher Kompositgarne durch die Kombination eines von Natur aus schnittbeständigen Garns mit anderen Strängen wohl bekannt, wobei Umwickelungstechniken verwendet werden. So können diese Garne zum Beispiel eine Kernkonstruktion verwenden, die einen oder mehrere Stränge umfasst, die in einem parallelen Verhältnis zueinander angeordnet sind, oder alternativ einen ersten Kernstrang umfassen können, der mit einem oder mehreren zusätzlichen Kernsträngen umwickelt ist. Diese Kompositgarne können mit Standardmaschinen zur Handschuherzeugung gestrickt werden, wobei die Auswahl der Maschine teilweise von der Garngröße abhängt.
Umwicklungsverfahren sind teuer, da sie relativ langsam sind und häufig bedingen, dass gesonderte Umwicklungsschritte auf gesonderten Maschinen vollzogen werden und dazwischen Aufwickelschritte liegen. Ferner erfordern diese Verfahren eine erhöhte Menge an Garn pro Längeneinheit des fertig gestellten Produktes, je nach Anzahl der bei der Umwicklung angewendeten Drehungen pro Inch. Im Allgemeinen ist der finanzielle Aufwand für die Herstellung des Kompositgarns höher, je höher die Anzahl der Drehungen pro Inch ist. Ist das zu Umwickelungsgarn eine leistungsstarke Faser, können diese Kosten hoch sein.
Gestrickte Handschuhe, die unter Verwendung eines relativ hohen Prozentsatzes an leistungsstarken Fasern geschaffen wurden, fühlen sich nicht weich an und tendieren dazu, steif zu sein. Es wird angenommen, dass diese Eigenschaft aus der Steifheit resultiert, die den leistungsstarken Fasern zu Eigen ist. Die Folgen sind, dass Sinnesantwort und -Feedback der Person, die diese Handschuhe trägt, verringert sind. Da diese Handschuhe typischerweise bei Fleischschneidetätigkeiten mit scharfen Klingen verwendet werden, wäre es wünschenswert, diese Qualitäten bei einem schnittbeständigen Handschuh zu maximieren.
Die Verwendung eines Edelstahls oder eines anderen Drahtstranges, zumindest als Teil des Kerngarnes, stellt eine verbesserte Schnittbeständigkeit der Kleidungsstücke, wie zum Beispiel der Handschuhe, zur Verfügung. Bei den Kompositgarnen des Standes der Technik, die ein Edelstahl oder einen anderen Drahtstrang umfassen, wurden jedoch verschiedene Nachteile festgestellt. So bestand bei den Garnkonstruktionsverfahren des Standes der Technik zum Beispiel die Gefahr, dass einige der Drahtstränge brechen, was zu freigelegten Drahtenden führt, die sich in die Haut des Benutzers bohren können.
Zudem kann der Drahtbestandteil des Garns während des Strickens Knicken und Knoten bilden, wenn er den Kräften, die normalerweise beim Stricken auftreten, ausgesetzt wird. Aus diesem Grund können Drahtstränge alleine nicht gestrickt werden. Während das Problem, wie im Stande der Technik gelehrt, durch die Kombination der Drahtstränge oder der Stränge mit anderen Fasern etwas verringert wird, tendiert der Drahtbestandteil immer noch dazu zu knicken, Knoten zu bilden oder zu brechen, wodurch seine Brauchbarkeit bei schnittbeständigen Kleidungsstücken verringert wird.
Daher besteht immer noch Bedarf an einem Kompositgarn das einen Drahtbestandteil umfasst, der während des Strickens nicht wesentlich knickt und Knoten bildet. Es besteht zudem Bedarf an einem weniger teuren und zeitintensiven Verfahren zur Kombination der schnittbeständigen und nichtschnittbeständigen Garnstränge mit Drahtsträngen, zur Bildung eines einzelnen zusammengesetzten Stranges und es besteht Bedarf an den resultierenden Garnen und daraus hergestellten Kleidungsstücken.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein zusammengesetztes Garn gemäß Anspruch 1. Gemäß der Erfindung wurde herausgefunden, dass dehnungsbeständige Kompositgarne, die einen Drahtbestandteil umfassen, erzeugt werden können, indem einer oder mehrere Metallstränge in einen Strang eingebaut werden oder „umhüllt" werden, der erzeugt wird, indem zwei oder mehrere nicht metallische Faserstränge intermittierend luftverwirbelt werden, wobei wenigstens einer oder mehrere der Stränge aus einem schnittbeständigen Material ist, das „stärker" als der Drahtstrang ist, der eine höhere Zähigkeit und eine größere Dehnungsbeständigkeit aufweist. Die Kombination dieses stärkeren schnittbeständigen Stranges mit dem Drahtstrang verhindert das Knicken und die Knotenbildung des Drahtstranges während des Strickens, wobei ein Garn mit den gewünschten Vorteilen von Drahtsträngen und ohne die früher erfahrenen Nachteile zur Verfügung gestellt wird.
Der andere Strang, der bei der Herstellung des Garnes verwendet wird, kann aus einem schnittbeständigen Material sein, aus einem nicht-schnittbeständiges Material und/oder aus Glasfasern. Wenigstens einer der Faserstränge ist ein Multifilamentstrang. Das resultierende zusammengesetztes Garn ist alleine oder mit anderen Garnen bei der Herstellung von Kleidungsstücken, wie zum Beispiel bei Handschuhen, verwendbar, die eine überraschende Weichheit, Hand- und Taktilantwort aufweisen, ohne während der Herstellung des Kleidungsstückes Knicke und Knoten aufgrund der Dehnung des Drahtbestandteils zu bilden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung von schnittbeständigen zusammengesetzten Garnen gemäß Anspruch 2. Dieses Verfahren umfasst die Schritte des Einführens einer Mehrzahl an Garnsträngen in eine Garnlufttexturiervorrichtung zur Bildung von Anhaftungspunkten intermittierend entlang den Längen der nicht metallischen Stränge, wobei die Mehrzahl der Stränge folgendes umfasst:

(i) wenigstens einen Drahtstrang;
(ii) einen ersten nicht metallischen Faserstrang, der aus einem von Natur aus schnittbeständigen Material zusammengesetzt ist; und
(iii) wenigstens ein zusätzlicher nicht metallischer Strang, der aus einem an sich schon schnittbeständigen Material, einem nicht schnittbeständigen Material oder aus Glasfasern zusammengesetzt ist, wobei wenigstens einer der nicht metallischen Faserstränge ein Multifilamentstrang ist.

Die ersten und zusätzlichen nicht metallischen Faserstränge können identisch sein, d.h., beide oder alle Stränge können Multifilamentstränge aus einem schnittbeständigen Material sein. Alternativ kann der schnittbeständige Strang mit einem nicht schnittbeständigen Strang zusammengesetzt sein, wobei einer der Stränge ein Multifilamentstrang ist und wobei der andere Strang ein gesponnenes Garn ist.
Der Drahtstrang ist für gewöhnlich ein monofilamenter, d.h. ein einfacher Draht. Während der Luftverwirbelung werden die nicht metallischen Garnfasern durch den Luftstrom herumgepeitscht, wobei sich die Fasern der zwei nicht metallischen Garne verschlingen und es werden Anhaftungsbereiche, Punkte oder Knoten entlang der Länge des Drahtes gebildet. Während der Luftverwirbelung werden die einzelnen Fasern der zwei nicht metallischen Stränge miteinander um den Edelstahlstrang verflochten, der normalerweise ein einzelnes Filament ist, wobei der Edelstahlstrang von den verschlungenen nicht metallischen Strängen umhüllt oder eingeschlossen wird, zumindest in einigen Bereichen. Ansonsten kann es sein, dass der Draht entlang den nicht metallischen Strängen liegt, da jedoch die nicht metallischen Stränge manchmal um den Draht geschlungen sind, ist der Begriff „um" geeignet und wird im Nachfolgenden verwendet. Aufgrund der Unterstützung, die die verwirrten Garne an den intermittierenden Anhaftungspunkten bewirken, ist die Biegekapazität des Drahtbestandteils signifikant erhöht, wobei die Bruchprobleme, die vorher auftraten, minimiert werden.
Diese zusammengesetzte Garne können bei der Herstellung von Objekten wie zum Beispiel schnittbeständigen Kleidungsstücken, alleine verwendet werden, oder sie können während der Herstellung des Produktes parallel mit einem anderen Garn verwendet werden. Alternativ können die zusammengesetzten Garne als Kerngarn bei Kompositgarnen verwendet werden, wobei ein erster Hüllstrang in einer ersten Richtung um die zusammengesetzten Stränge gewickelt ist. Ein zweiter Hüllstrang kann zur Verfügung gestellt werden, der in einer zweiten Richtung, die derjenigen des ersten Hüllstranges entgegenläuft, um den ersten Hüllstrang gewickelt wird.
Verfahren, bei denen Garne mit Luftstrahl behandelt werden, sind im Stand der Technik wohlbekannt. Einige dieser Behandlungen werden zur Erzeugung texturierter Garne verwendet. Der Begriff „Texturierung" betrifft üblicherweise ein Kräuselungsverfahren, das Verleihen von willkürlichen Schlingen, oder eine anderweitige Veränderung des durchgehenden Filamentgarnes zur Erhöhung dessen Abdeckeigenschaften, Elastizität, Wärme, Isolierung, und/oder Feuchtigkeitsabsorption. Ferner kann Texturierung eine unterschiedliche Oberflächentexturierung zur Verfügung stellen, um dekorative Wirkungen zu erzielen. Dieses Verfahren umfasst üblicherweise das Führen des Garnes durch einen turbulenten Bereich eines Luftstrahls mit einer Geschwindigkeit, die schneller ist als es an der Ausgangsseite des Strahls abgezogen wird, z.B. übermäßige Zuführung. Bei einer Herangehensweise wird die Garnstruktur durch den Luftstrahl geöffnet, Schleifen werden in ihr gebildet und die Struktur wird beim Verlassen des Strahls wieder geschlossen. Einige Schleifen können innerhalb des Garnes eingeschlossen sein und andere können auf der Oberfläche des Garnes eingeschlossen sein, je nach Art der Verfahrensbedingungen und der Struktur des verwendeten Luftstrahltexturierungsgerätes. Typische Luftdüsentexturierungsvorrichtungen- und Verfahren sind im US-Patent Nr. 3,972,174 offenbart.
Eine andere Art einer Luftstrahlbehandlung wurde zur Komprimierung von Multifilamentgarnen verwendet, um deren Verarbeitbarkeit zu verbessern. Flache Multifilamentgarne werden während des Webeverfahrens zahlreichen Beanspruchungen unterzogen. Diese Beanspruchungen können die Kohäsion zwischen den Fasern zerstören und zu einem Filamentbruch führen. Diese Brüche können zu kostenintensiven gebrochenen Enden führen. Eine erhöhte Kohäsion zwischen den Fasern wurde in der Vergangenheit durch die Verwendung von Klebemitteln wie zum Beispiel Leimmitteln behandelt. Jedoch ermöglichte die Luftverdichtung den Verarbeitern von Textilien die Kosten und zusätzlichen Verarbeitungsschwierigkeiten, die mit der Verwendung der Leime in Verbindung stehen, zu vermeiden. Die Verwendung von Luftverdichtung für Garne mit hoher Festigkeit und nicht hoher Festigkeit ist in den US-Patenten Nr. 5,579,628 und 5,518,814 offenbart. Das Endprodukt dieser Verfahren weist typischerweise eine gewisse Menge an Verdrehungen auf.
Weitere Dokumente des Standes der Technik, wie zum Beispiel die US-Patente Nr. 3,824,776; 5,434,003 und 5,763,076, sowie darin zitierte frühere Patente, beschreiben, wie eines oder mehrere Multifiliamentgarne zur Bildung von verwickelten Abschnitte oder Knoten, die Abstände aufweisen und die durch Abschnitte von im Wesentlichen unverwickelten Filamenten getrennt sind, mit einer minimalen Voreilung einem querlaufenden Luftstrahl unterzogen werden. Diese intermittierende Verwirrung verleiht dem Garn eine Kohärenz, wobei es nicht nötig ist, die Garne zu zwirnen.
Garne, die diese Merkmale besitzen werden im Stand der Technik manchmal als "Gewirk" und manchmal als "verschlungene" Garne bezeichnet.
Während die intermittierende Luftverschlingung von multifilamenten Garnen genutzt wurde, um dem Garn Kohärenz zu verleihen, wurde die Anwendung dieser Technologie bei der Kombination von Garnen, die einen schnittbeständigen Garnbestandteil und einen Drahtbestandteil umfassen, nicht erkannt. Ebenso wenig wurden die resultierenden Vorteile und Eigenschaften der zusammengesetzten Garne, die von der Anwendung dieser Technologie resultieren, erkannt.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Nachfolgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei
1 eine schematische Darstellung der Struktur des zusammengesetzten Garns, das die vorliegende Erfindung verkörpert, ist;
2 eine Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Kompositgarns gemäß der Grundsätze der vorliegenden Erfindung ist, das einen einzelnen Kernstrang aus einem zusammengesetzten Garn und zwei Hüllstränge aufweist;
3 eine Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Kompositgarns gemäß der Grundsätze der vorliegenden Erfindung ist, das zwei Kernstränge und zwei Hüllstränge aufweist;
4 eine Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Kompositgarns gemäß der Grundsätze der vorliegenden Erfindung ist, das einen einzelnen Kernstrang und einen einzelnen Hüllstrang aufweist;
5 eine Darstellung eines Schutzbekleidungsstückes gemäß der Grundsätze der vorliegenden Erfindung ist, nämlich ein Handschuh, und;
6 eine schematische Darstellung des Herstellungsverfahrens für das zusammengesetzte Garn der vorliegenden Erfindung ist.
Der Begriff "Faser" wie er hierin verwendet wird, betrifft einen Grundbestandteil, der bei der Anordnung von Garnen und Gewebe verwendet wird. Für gewöhnlich ist eine Faser ein Bestandteil, bei dem das Längenmaß viel größer als der Durchmesser oder die Weite ist. Dieser Begriff umfasst Band, Streifen, Stapelware und andere Formen von geschnitzelter, geschnittener oder unterbrochener Faser und ähnlichem, das einen gleichmäßigen oder ungleichmäßigen Querschnitt aufweist. "Faser" umfasst zudem eine Vielzahl von jeder beliebigen Form der obenstehenden oder eine Kombination der obenstehenden.
Der Begriff "leistungsstarke Faser" wie er hierin verwendet ist, bedeutet die Faserart, die hohe Zähigkeitswerte aufweist, derart, dass sie für Anwendungen geeignet sind, bei denen eine hohe Abrieb- und/oder Schnittbeständigkeit wichtig sind. Typischerweise weisen leistungsstarke Fasern einen sehr hohen Grad an molekularer Orientierung und Kristallinität im Bereich der endgültigen Faserstruktur auf.
Der Begriff "Filament" wie er hierin verwendet wird, betrifft eine Faser von einer unbeschränkten oder extremen Länge wie sie zum Beispiel in der Natur bei Seide gefunden werden. Dieser Begriff betrifft auch hergestellte Fasern, die, unter anderem, durch Extrudierverfahren erzeugt wurden. Einzelne Filamente, die eine Faser bilden, können einen beliebigen aus einer Vielzahl an Querschnitten einschließlich runden, gezackten oder eingekerbten, bohnenförmigen oder anderen Querschnitten aufweisen.
Der Begriff "Garn", wie er hierin verwendet wird, betrifft einen ununterbrochenen Strang von Textilfasern, Filamenten oder Material in einer Form, die zum Stricken, Weben oder anderweitigem Verflechten zur Bildung eines textilen Gewebes geeignet ist. Garn kann in einer Vielzahl an Formen auftreten, einschließlich einem gesponnenen Garn, das aus Stapelfasern besteht, die für gewöhnlich durch Zusammendrehen aneinander gebunden sind; einem Multifilamentgarn, das aus vielen durchgängigen Filamenten oder Strängen besteht; oder einem Monofilamentgarn, das aus einem einzelnen Strang besteht.
Der Begriff "zusammengesetztes Garn" wie er hierin verwendet wird, betrifft ein Garn, das aus einem schnittbeständigen Strang, der an intermittierenden Punkten durch Luftverwirbelung der Strangbestandteile mit einem nicht schnittbeständigen Strang und/oder einem Glasfaserstrang verbunden ist.
Der Begriff "Kompositgarn" wie er hierin verwendet wird, betrifft ein Garn, das aus einem Kerngarn, das mit einem oder mehreren Hüllgarnen umwickelt ist, umfasst ist.
Der Begriff "Luftverwirbelung" wie er hierin verwendet wird, bezeichnet, dass mehrere Garnstränge einem Luftstrom ausgesetzt werden, damit die Stränge verbunden werden und somit einen einzelnen, intermittierend zusammengemischten Strang, d.h., ein zusammengesetztes Garn, bilden. Diese Behandlung wird manchmal als "Lufthaften" (air tacking) bezeichnet. Bei der "Luftverwirbelung", wie der Begriff hierin verwendet wird, werden nebeneinander liegende Stränge eines schnittbeständigen Garns und eines nicht schnittbeständigen Garnes und/oder Glasfasern, wobei wenigstens ein Strang ein Multifilamentstrang ist, mit minimaler Voreilung, d.h. einer Voreilung von weniger als 10%, durch eine Verschlingungszone geleitet, bei der ein Luftstrahl intermittierend durch die Zone geleitet wird, im Allgemeinen senkrecht zu der Bahn der Stränge. Während die Luft auf die anliegenden Faserstränge trifft, werden die Stränge von dem Luftstrahl gepeitscht und in Abständen an Zonen oder Knoten vermischt oder verwirbelt. Das resultierende zusammengesetzte Garn ist dadurch gekennzeichnet, dass es luftverwirbelte Bereiche oder Knoten aufweist, die sich in Abständen zueinander befinden, in denen die Fasern der Stränge verwirbelt oder „aneinandergehaftet" sind, getrennt von Segmenten nicht verwirbelter benachbarter Fasern.
Der Begriff "umhüllend" oder "umhüllt", wie er hierin verwendet wird, bedeutet, dass die verschlungenen, nicht metallischen Garne den Draht als einheitliches zusammengesetztes Garn innerhalb und/oder entlang den verwirbelten Garnen einschließen und festhalten.
Ein erfindungsgemäßes zusammengesetztes Garn 10 ist schematisch in 1 dargestellt. Das zusammengesetzte Garn kann in Kombination mit anderen Garnsträngen verwendet werden, um ein schnittbeständiges Kompositgarn zu erzeugen und umfasst wenigstens einen Drahtstrang 12 und wenigstens zwei Stränge 14, 16, die ein von Natur aus schnittbeständiges Material 14 und ein nicht schnittbeständiges Material oder Glasfasern 16 umfassen. Die Stränge 14 und 16 werden miteinander sowie um den Drahtstrang 12 herum verwirbelt, um Anheftungspunkte 13 zu bilden, die intermittierend entlang der Längen des einzelnen zusammengesetzten Stranges 10 liegen. Es ist wünschenswert, dass der eine oder der andere der Stränge 14, 16 ein Multifilamentstrang ist. Die Stränge 14, 16 werden unter Verwendung sehr bekannter Vorrichtungen, die für diesen Zweck geschaffen wurden, um den Draht herum luftverwirbelt. Eine geeignete Vorrichtung 18 umfasst das SlideJet-FT-System mit einer Vortex-Kammer, die von Heberlein Fiber Technology, Inc. erhältlich ist.
Diese Vorrichtung akzeptiert den Mehrfachdurchlauf von Multifilamentgarn und Drahtstrang. Die Garne werden einer Vielzahl an Luftströmen ausgesetzt, derart dass die Filamente der Garne gleichmäßig über die gesamte Länge des Garns und um den Draht herum miteinander verwoben werden. Diese Behandlung führt auch zu einer intermittierenden Verwirbelung der Garnstränge zur Bildung von Anhaftungspunkten zwischen den Garnsträngen entlang ihrer Längen. Diese Anhaftungspunkte werden normalerweise durch die Längen der nicht verwirbelten Stränge, die eine Länge von etwa 0,125 bis etwa 1 Inch aufweisen, getrennt, je nach der Texturierungsvorrichtung und der verwendeten Garnstrangkombination. Die Anzahl an Garnsträngen pro Längeneinheit eines zusammengesetzten verwirbelten Stranges hängt sehr von Variablen ab wie zum Beispiel der Anzahl und Zusammensetzung der Garnstränge, die in die Vorrichtung eingeführt werden. Die Praxis der vorliegenden Erfindung umfasst nicht die Verwendung von Garn, das in die Luftverwirbelungsvorrichtung überdosiert wurde. Der Luftdruck, der in die Luftverwirbelungsvorrichtung eingebracht wird, sollte nicht so hoch sein, dass er die Struktur eines beliebigen in der erfindungsgemäßen Ausführung verwendeten gesponnenen Garns zerstört.
Das in 1 dargestellte zusammengesetzte Garn kann alleine verwendet werden, oder es kann mit anderen Strängen kombiniert werden, um eine Vielzahl an Kompositgarnstrukturen zu bilden. Bei der in 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsform umfasst das Kompositgarn 20 den Kerngarnstrang 22 des zusammengesetzten Garns, der gemäß dem obenstehend beschriebenen Verfahren hergestellt wurde, umwickelt von einem ersten Hüllstrang 24. Der Hüllstrang 24 ist in einer ersten Richtung um den Kernstrang 22 gewickelt. Ein zweiter Hüllstrang 26 wird um den ersten Kernstrang 24 in einer Richtung gewickelt, die derjenigen des ersten Kernstranges 24 gegenläufig ist. Entweder der erste Hüllstrang 24 oder der zweite Hüllstrang 26 können in einem Verhältnis von etwa 3 bis 16 Umdrehungen pro Inch herumgewickelt werden, wobei ein Verhältnis zwischen 8 und 14 Drehungen pro Inch bevorzugt ist. Die Anzahl an Umdrehungen pro Inch, die für ein bestimmtes Kompositgarn ausgewählt wird, hängt von einer Vielzahl an Faktoren ab, einschließlich der Zusammensetzung und dem Denier der Stränge, der Art der Umwickelungsvorrichtung, die zur Erzeugung des Kompositgarns verwendet wird, und dem Zweck der aus dem Kompositgarn hergestellten Artikel, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein.
Mit Blick auf 3 umfasst ein alternatives Kompositgarn 30 einen ersten Kernstrang 32 des zusammengesetzten Garns, der gemäß der obenstehend beschriebenen Technik erzeugt wurde und der zu einem zweiten Kernstrang 34 parallel angeordnet ist. Diese zweisträngige Kernstruktur ist mit einem ersten Hüllstrang 36 in einer ersten Richtung umwickelt, die in Uhrzeigerrichtung oder gegen die Uhrzeigerrichtung laufen kann. Alternativ kann das Kompositgarn 30 einen zweiten Hüllstrang 38 umfassen, der um den ersten Hüllstrang 36 in einer Richtung gewickelt ist, die gegenläufig zu derjenigen des ersten Hüllstranges 36 ist. Die Auswahl der Umwickelungen pro Inch (1 Inch = 2,54 cm) für jeden der ersten und zweiten Hüllstränge 36, 38 kann unter Verwendung derselben Kriterien, für sie für das in 2 dargestellte Kompositgarn beschrieben wurden, ausgewählt werden.
Eine alternative Ausführungsform 40 ist in 4 dargestellt. Diese Ausführungsform umfasst einen Kernstrang 42 des Kompositgarns, der gemäß der obenstehend beschriebenen Technik erzeugt wurde und der mit einem einzelnen Hüllgarn 44 umwickelt wurde. Dieser Hüllstrang wird in einem Verhältnis von etwa 8 bis 16 Umwickelungen pro Inch um den Kernstrang gewickelt. Das Verhältnis hängt von dem Denier der Kern- und Hüllstränge und dem Material ab, aus dem sie gebildet sind. Es ist leicht zu verstehen, dass eine große Anzahl an Kernumhüllungskombinationen hergestellt werden kann, je nach dem verfügbaren Garn, den Merkmalen, die für die Endprodukte erwünscht sind, und den verfügbaren Verarbeitungsvorrichtungen. So können zum Beispiel mehr als zwei Stränge in der Kernkonstruktion und mehr als zwei Hüllstränge zur Verfügung gestellt werden.
Der Strang 12 ist aus einem flexiblen metallischen, vorzugsweise geglühten, sehr feinen Draht. Der Strang besteht bevorzugt aus Edelstahl. Es können jedoch auch andere Metalle, wie zum Beispiel verformbares Eisen, Kupfer oder Aluminium, Anwendung finden. Der Draht sollte einen Gesamtdurchmesser von etwa 0,0016 bis etwa 0,004 Inch (etwa 0,0041 bis etwa 0,010 cm) aufweisen und bevorzugt sollte er einen Gesamtdurchmesser von etwa 0,002 bis etwa 0,003 Inch (etwa 0,005 bis etwa 0,008 cm) aufweisen. Der Draht kann multiple Drahtfilamente umfassen, wobei die Gesamtdurchmesser der Filamente innerhalb dieser Spannen liegen.
Der von Natur aus schnittbeständige Strang 14 kann aus leistungsstarken Fasern gebildet sein, die im Stand der Technik wohl bekannt sind. Diese Fasern umfassen ein Polyolefin mit langen Ketten, bevorzugt ein Polyethylen mit langen Ketten (manchmal als "Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht" bezeichnet), wie zum Beispiel Spectra^® Faser, hergestellt von Allied Signal; ein Aramid, wie zum Beispiel Kevlar^® Faser, hergestellt von DuPont De Nemours; und eine Flüssigkristallpolymerfaser wie zum Beispiel Vectran^® Faser, hergestellt von Hoescht Celanese, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein. Eine andere geeignete von Natur aus schnittbeständige Faser beinhaltet Certran^® M, erhältlich von Hoescht Celanese.
Diese und andere schnittbeständige Fasern können entweder in einer durchgängigen multifilamenten Form oder als gesponnenes Garn bereitgestellt werden. Im Allgemeinen herrscht die Ansicht vor, dass diese Garne eine bessere Schnittbeständigkeit aufweisen, wenn sie in durchgängiger, multifilamenter Form verwendet werden. Das Denier des von Natur aus schnittbeständigen Stranges kann ein beliebiges im Handel erhältliches Denier sein, im Bereich zwischen 70 und 1200, wobei ein Denier zwischen 200 und 700 bevorzugt ist.
Um ein Dehnen, Knicken und eine Knotenbildung des Drahtbestandteiles während des Strickens der Kleidungsstücke, und resultierendes Knicken und Knotenbildung des Drahtes zu verhindern, sollte das schnittbeständige Garn „stärker" sein, indem es eine höhere Zähigkeit sowie eine höhere Dehnungsbeständigkeit aufweist.
Der nicht schnittbeständige Strang 16 kann aus einer Vielzahl an verfügbaren natürlichen und künstlichen Fasern hergestellt sein. Diese umfassen Polyester, Nylon, Acetat, Rayon, Baumwolle und Polyester-Baumwolle-Mischungen. Die künstlich erzeugten Fasern dieser Gruppe können entweder in durchgängiger multifilamenter oder in gesponnener Form bereitgestellt werden. Das Denier dieser Garne kann ein beliebiges der im Handel erhältlichen Größen zwischen 70 und 1200 Denier sein, wobei ein Denier zwischen etwa 140 und 300 bevorzugt ist und ein Denier.
Ist der nicht schnittbeständige Strang 16 ein Glasfaserstrang, kann er entweder E-Glas oder S-Glas einer entweder durchgängigen filamenten oder gesponnenen Konstruktion sein. Der Glasfaserstrang weist bevorzugt ein Denier von 200 bis 2.000 auf. Fiberglasfasern dieser Art werden sowohl durch Corning und durch PPG hergestellt und sind durch verschiedene Eigenschaften gekennzeichnet, wie zum Beispiel eine relativ hohe Zähigkeit von etwa 12 bis etwa 20 Gramm pro Denier, und durch deren Beständigkeit gegenüber den meisten Säuren und Laugen. Zudem sind sie dadurch gekennzeichnet, dass sie nicht von Bleich- und Lösungsmitteln beeinflusst werden und durch die Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen wie zum Beispiel Schimmel und Sonnenlicht und sie sind gegen Abrieb und Alterung sehr resistent. Die Ausführung der vorliegenden Erfindung beabsichtigt die Verwendung mehrerer verschiedener Größen von auf gewöhnliche Weise erhältlichen Glasfasersträngen, wie in nachfolgender Tabelle 1 dargestellt:
Tabelle 1 Standard Glasfasergrößen
Die in der Tabelle angegebenen Größenangaben sind Fachleuten zur Bestimmung von Glasfasersträngen bekannt. Diese Glasfaserstränge können alleine oder in Kombination verwendet werden, je nach der speziellen Anwendung für den fertiggestellten Artikel. Wenn zum Beispiel ein Gesamtdenier von etwa 200 für den Glasfaserbestandteil des Kernes erwünscht ist, können entweder ein einzelner D-225 Strang oder zwei G-450 Stränge verwendet werden, wobei dieses Beispiel nicht einschränkend wirken soll. Geeignete Glasfaserstränge sind von Owens-Corning und von PPG Industries erhältlich.
Die Hüllstränge der in den 2 bis 4 dargestellten Ausführungsformen können entweder aus Drahtsträngen, von Natur aus schnittbeständigen Materialien, nicht schnittbeständigen Materialien, Glasfasern, oder Kombinationen daraus zusammengesetzt sein, je nach der Anwendung in dem bestimmten Fall. Bei einer Ausführungsform bei der zwei Hüllstränge vorhanden sind, kann zum Beispiel der erste Hüllstrang aus einem von Natur aus schnittbeständigen Material und der zweite Hüllstrang aus einem nicht schnittbeständigen Material wie zum Beispiel Nylon oder Polyester zusammengesetzt sein. Diese Anordnung ermöglicht, dass das Garn gefärbt werden kann oder dass ein Garn hergestellt werden kann, das bei dem fertiggestellten Artikel bestimmte Hand-Eigenschaften aufweist.
Die untenstehende Tabelle 2 zeigt exemplarisch vier Komponentenkombinationen von Drahtsträngen, schnittbeständigen Strängen, nicht schnittbeständigen Strängen, und Glasfasersträngen, die durch ein Luftverwirbelungsverfahren verbunden wurden. Jedes der Beispiele in Tabelle 2 wird unter Verwendung des Heberlein SlideJet-FT 15 unter Verwendung eines P312-Kopfes durchgeführt. Die SlideJet-Einheit ist die zugeführte Luft bei einem Druck zwischen etwa 30 und 80 psi, wobei ein Luftdruck zwischen etwa 40 und 50 psi bevorzugt ist. Die zugeführte Luft weist bevorzugt einen Ölgehalt von weniger als 2 ppm auf und ist wünschenswerterweise ölfrei.
Tabelle 2 Luftwirbelverschlungene Garnausführungsformen
Tabelle 3 stellt die Herstellung von Verbundgarnen aus drei Komponenten dar.
Tabelle 3 Luftwirbelverschlungene Garnausführungsformen
Bei den dargestellten Ausführungsformen stellt der Glasfaserstrang einen Dämpfungseffekt zur Verfügung, der die Schnittbeständigkeit der leistungsstarken Faser verbessert. Der Drahtstrang verbessert zudem die Schnittbeständigkeit des Garnes. Vorteilhafterweise werden diese Wirkungen ohne den Zeit- und Kostenaufwand den das Herumwickeln der leistungsstarken Faser um die Glasfaserstränge kosten, erzielt.
Die folgenden Beispiele zeigen die Vielfältigkeit der Kompositgarne, die unter Verwendung der zusammengesetzten Garnbestandteile der vorangehenden Tabellen konstruiert werden können. Das zusammengesetzte Garn wird in jedem Beispiel als Kernstrang verwendet. Die spezifischen Kompositgarnbestandteile zeigen die Erfindung auf exemplarische Art und sollten den Umfang der Erfindung auf keine Weise einschränken.
Tabelle 4 Beispiele von Kompositgarnen
Gestrickte Handschuhe, wie in 5 dargestellt, die mit den vorliegenden verschlungenen Garnen hergestellt wurden, sind geschmeidiger und stellen eine bessere Taktilantwort zur Verfügung als ähnlich ausgebildete Handschuhe aus herkömmlichen Kompositgarnen, bei denen ein Stahldraht einen Bestandteil des Kerns des Kompositgarns bildet, und sie weisen ähnliche Schnittbeständigkeitsniveaus auf. Ein Knicken und eine Knotenbildung des Stahlbestandteils wird durch die größere Dehnungsbeständigkeit des intermittierend verwickelten schnittbeständigen Garnbestandteils verhindert. Zudem wird der Stahl besser vor Bruch geschützt und es ist weniger wahrscheinlich, dass die Enden der Drähte im Falle eines Bruches aus der Oberfläche des Stoffes herausragen.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte bedacht werden, dass Abwandelungen und Veränderungen vorgenommen werden können, ohne dass von dem Geist und dem Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird, wie der Fachmann sicherlich gut verstehen wird. Derartige Modifikationen und Veränderungen werden als innerhalb des Bereiches und des Umfangs der angehängten Ansprüche und deren Äquivalente liegend angesehen.

Claims

Ein zusammengesetztes Garn (10), bestehend aus: a) einem ersten metallischen Strang (12); und b) einem ersten nicht metallischen Strang (14) eines schnittbeständigen Materials; und c) einem zweiten nicht metallischen Strang (16) aus einem schnittbeständigen Material, einem nicht schnittbeständigen Material, oder aus Glasfasern; dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten nicht metallischen Stränge (14, 16) an intermittierenden Punkten (13) entlang der Längen der Stränge luftwirbelverschlungen sind, wenigstens einer der nicht metallischen Stränge (14, 16) ein Multifilamentstrang ist, und der metallische Strang (12) mit den nichtmetallischen Strängen (14, 16) entlang wenigstens eines Teiles der Länge des metallischen Stranges (12) umhüllt ist.
Ein schnittbeständiges zusammengesetztes Garn (20), bestehend aus: a) einem Kerngarn (22), umfassend das zusammengesetzte Garn (10) gemäß Anspruch 1; und b) wenigstens ein Hüllgarn (24), das in einer bestimmten Richtung um das Kerngarn (22) gewickelt ist.
Garn gemäß Anspruch 2, ferner umfassend ein zweites Hüllgarn (26), das gegenläufig als das erste Hüllgarn um das Kerngarn gewickelt ist.
Garn gemäß Anspruch 2 oder 3, wobei das oder jedes Hüllgarn (24, 26) aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht, Aramiden, hochfesten Flüssigkristallpolymeren, Polyestern, Nylon, Acetat, Reyon, Baumwolle, Polyolefinen, und Glasfasern.
Garn gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend einen dritten nicht metallischen Strang aus einem schnittbeständigen Material, einem nicht schnittbeständigen Material, oder aus Glasfasern, wobei der dritte nicht metallische Strang aus einem anderen Material besteht wie der zweite nicht metallische Strang, wobei der dritte nicht metallische Strang mit den ersten und zweiten nicht metallischen Strängen luftwirbelungsverschlungen ist.
Garn gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der metallische Strang (12) aus Edelstahl ist.
Garn gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste oder zweite nicht metallische Strang (14, 16) aus einem schnittbeständigen Material ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht, Aramiden und hochfesten liquiden Kristallpolymeren.
Garn gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der nicht metallische Strang (16) aus einem nicht schnittbeständigen Material ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Polyester, Nylon, Acetat, Reyon und Baumwolle.
Garn gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der zweite nicht metallische Strang (16) aus Glasfaser ist und ein Denier von etwa 200 bis etwa 2.000 aufweist.
Garn gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite nicht metallische Strang (16) aus schnittbeständigen oder nicht schnittbeständigen Material ist und ein Denier von etwa 70 bis etwa 1.200 aufweist.
Ein zusammengesetztes Garn (10) gemäß Anspruch 1, wobei: der erste metallische Strang (12) ein Strang aus Edelstahl ist; der erste nicht metallische Strang (14) ein Strang aus einem nicht metallischen schnittbeständigen Material ist; und der zweite nicht metallische Strang (16) ein Strang aus Glasfaser ist.
Ein schnittbeständiges Kompositgarn (20), bestehend aus: a) einem Kerngarn (22) umfassend das zusammengesetzte Garn (10) gemäß Anspruch 11, und b) einem ersten Hüllgarn (24), das um das Kerngarn in einer bestimmten Richtung gewickelt ist.
Garn gemäß Anspruch 12, ferner umfassend ein zweites Hüllgarn (26), das in gegenläufiger Richtung zu dem ersten Hüllgarn um das Kerngarn gewickelt ist.
Garn gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei das oder jedes Hüllgarn (24, 26) aus einem Material besteht, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht, Aramiden, hochfesten Flüssigkristallpolymeren, Polyestern, Nylon, Acetat, Reyon, Baumwolle, Polyolefinen und Glasfasern.
Garn gemäß einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der erste metallische Strang (12) geglüht ist.
Garn gemäß einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der erste nicht metallische Strang (14) ein schnittbeständiges Material ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht, Aramiden und hochfesten Flüssigkristallpolymeren.
Garn gemäß einem der Ansprüche 11 bis 16, wobei der erste nicht metallische Strang (14) ein Denier von etwa 70 bis etwa 1200 aufweist.
Garn gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei der zweite nicht metallische Strang (16) ein Denier von etwa 200 bis etwa 2.000 aufweist.
Garn gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der erste metallische Strang (12) einen Durchmesser von etwa 0,0016 bis etwa 0,004 Inch aufweist.
Garn gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die intermittierenden Punkte (13) in einem Abstand von etwa 0,125 bis zu etwa einen Inch voneinander entfernt angeordnet sind.
Verfahren zur Herstellung eines schnittbeständigen Garnes (10), dadurch gekennzeichnet, dass a) ein erster Strang (12) eines Metalls neben einem ersten nicht metallischen Strang (14) eines schnittbeständigen Materials und einem zweiten nicht metallischen Strang (16) eines schnittbeständigen Materials, eines nicht schnittbeständiges Materials, oder aus Glasfasern angeordnet wird, wobei wenigstens einer der nicht metallischen Stränge aus einem Multifilamentmaterial besteht; und b) der Metallstrang (12) und die nicht metallischen Stränge (14, 16) durch eine Luftdüsenkräuselungsvorrichtung (18) befördert werden, wo ein Luftstrahl an intermittierenden Punkten auf die Stränge prallt, um die nicht metallischen Stränge zu verwirren, wobei die nicht metallischen Stränge den metallischen Strang wenigstens an einigen der intermittierenden Punkte (13) umhüllen.
Verfahren zur Herstellung eines schnittbeständigen Garnes gemäß Anspruch 21, wobei der erste metallische Strang (12) aus Edelstahl ist, und der zweite nicht metallische Strang (16) aus Glasfaser ist.
Verfahren gemäß Anspruch 21 oder 22, wobei der erste metallische Strang (12) aus Edelstahl ist und einen Durchmesser von etwa 0,0016 bis etwa 0,004 Inch aufweist.
Verfahren von Anspruch 21, 22 oder 23, wobei der zweite nicht metallische Strang (16) aus einem Material ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht, Aramiden, und hochfesten Flüssigkristallpolymeren, Polyester, Nylon, Acetat, Reyon, Baumwolle und Polyolefinen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei die intermittierenden Punkte (13) von etwa 0,125 bis zu etwa 1 Inch auseinander liegend angeordnet sind.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 21 bis 25, wobei ferner der Schritt der Umwicklung des zusammengesetzten Garnes mit einem ersten Hüllgarn (24) in einer ersten Richtung umfasst ist.
Verfahren gemäß Anspruch 26, wobei ein erstes Hüllgarn aus einem Material besteht, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht, Aramiden, hochfesten Flüssigkristallpolymeren, Polyester, Nylon, Acetat, Reyon, Baumwolle, Polyolefinen, und Glasfasern.
Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, ferner umfassend den Schritt der Umwicklung des zusammengesetzten Garnes mit einem zweiten Hüllgarn (26) in einer entgegengesetzten Richtung als der Richtung des ersten Hüllgarnes.
Verfahren gemäß Anspruch 28, wobei das zweite Hüllgarn aus einem Material ist, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht, Aramiden, hochfesten Flüssigkristallpolymeren, Polyester, Nylon, Acetat, Reyon, Baumwolle, Polyolefinen und Glasfasern.
Ein schnittbeständiges Kleidungsstück, das aus einem zusammengesetzten Garn gemäß Anspruch 1 hergestellt ist.
Kleidungsstück gemäß Anspruch 30, ferner umfassend einen dritten nicht metallischen Strang aus einem schnittbeständigen Material, einem nicht schnittbeständigen Material oder Glasfasern, die mit den ersten und zweiten nicht metallischen Strängen luftwirbelverschlungen wurden.
Kleidungsstück gemäß Anspruch 30 oder 31, wobei der zweite nicht metallische Strang (16) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einem Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht, Aramiden, hochfesten Flüssigkristallpolymeren, Polyester, Nylon, Acetat, Reyon, Baumwolle und Polyolefinen.
Kleidungsstück gemäß Anspruch 30, 31 oder 32, wobei die intermittierenden Punkte (13) in einem Abstand von etwa 0,125 bis zu etwa einen Inch voneinander entfernt angeordnet sind.
Kleidungsstück gemäß einem der Ansprüche 30, 31 oder 32, wobei der zweite nicht metallische Strang (16) ein Dernier von etwa 70 bis etwa 1.200 aufweist.
Kleidungsstück gemäß einem der Ansprüche 30 bis 34, wobei das Kleidungsstück ein Handschuh (60) ist.