ВОРСОВЫЙ КОВЕР ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ
TUFTED CARPET FOR AUTOMOBILE APPLICATIONS

Изобретение относится в целом к ворсовым коврам и, более конкретно, к ворсовым коврам для автомобильных применений.
В автомобильной промышленности ворсовые ковры используются для многочисленных целей и для различных применений. Одной такой целью является ослабление шума. Другой целью является повышение комфорта окружающего пространства для водителя. Эти цели достигаются с помощью систем для пола транспортного средства, основных полов, отделок боковых стенок в багажниках, включая грузовой пол и полки багажника.
Эти применения могут быть найдены в транспортных средствах для людей, типа автомобилей или фургонов, или в грузовиках. Системы полов в транспортных средствах состоят из нескольких слоев: поверхностного или ворсистого слоя, основного слоя основы, слоя клеевого покрытия, нижнего (латексного) слоя и разъединительного слоя. Разъединительный слой является слоем, который находится в контакте с кузовом без покраски и грунтовки, и его роль заключается в уменьшении любого шума или вибрации в кузове без покраски и грунтовки, поступающих от пассажирской кабины. Разъединительный слой обычно основан на пенном или волокнистом материале. Нижний слой может быть поглотителем или барьером и может быть основан на сочетании материалов, волокон и пены, чтобы образовать основу с регулируемой пористостью. Слой клеевого покрытия выполнен, чтобы надежно удерживать пучки в основном слое основы. В качестве альтернативы, термический процесс, в рамках которого пучки и основной слой основы надежно связывают вместе путем плавления, может заменить слой клеевого покрытия. Основной слой основы образован из тканого или нетканого материала. Ворсистый слой образован из пучков. Ворсистый слой и основной слой основы составляют ковер, тогда как клеевой слой покрытия составляет промежуточный к основе слой. Обычно внутри системы пола для транспортного средства ворсистый слой и основной слой основы образуют ковер.
Обивки боковой стенки можно также найти в транспортных средствах для человека, типа автомобилей или фургонов, или в грузовиках. Обивки бокового борта содержат ковер, клеевой слой покрытия или его альтернативные варианты, и, если это необходимо, второй и более слои основы. Ковер образован из ворсистого слоя и основного слоя основы.
Другими применениями ворсовых ковров в автомобилях могут быть дополнительные маты для пола или другие части внутренней обивки.
Конструкция обивки или мата в соответствии с их применениями отличается по своей структуре и дизайну, чтобы отвечать требованиям. Конструкция состоит из ворсового ковра, состоящего из ворсистого слоя и основного слоя основы, клеевого слоя покрытия и дополнительных слоев, выполненных с возможностью соответствия конкретным требованиям применения. Самые сложные требования относятся к ворсовым коврам, используемым в системах для пола транспортных средств.
Вне зависимости от применения ворсовый ковер с его ворсистым слоем состоит главным образом из конструкции ковровой поверхности двух разных типов, поскольку существуют слои со стриженым ворсом и с вытяжным ворсом. Ворсовые ковры обычно включают в себя составную конструкцию в качестве основного слоя основы, в который введены пучки ковровой пряжи. Пучки образуют ворсистый слой. Основной слой основы образован обычно из нетканого или тканого материала из полиамида, полиэстера, полиолефина или хлопка, или из смесей вышеперечисленных полимеров. Обычно нетканые основные слои основы образованы путем скрепления прядением.
После процесса тафтинга клеевой слой покрытия может быть затем наложен на нижнюю сторону конструкции ковра, для того чтобы надежно удерживать ворсовый материал в основном слое основы. Является предпочтительным, с точки зрения переработки, выбирать для пучков и основного слоя основы синтетические материалы одного и того же типа. Клеевой слой покрытия содержит, например, латекс. Также известно нанесение других синтетических материалов, отличных от латекса, путем выдавливания на нижнюю сторону конструкции ковра, с тем же самым замыслом клеевого слоя покрытия. В отличие от клеевого слоя покрытия удержание ворсового материала в основном слое основы может быть выполнено путем термического процесса, при котором пучки и основной слой основы расплавляют вместе.
Ковровая пряжа, используемая в ворсовых коврах для применения в автомобилях, обычно является изготовленной вручную пряжей, состоящей из полиамида, полиэстера или полиолефина. Эти пряжи являются пряжами типа BCF (пряжи из объемно-жгутовых нитей), содержащими определенное число отдельных нитей. Пряжи типа BCF являются связками из нитей, которые были расплавлены, скручены, вытянуты и текстурированы. Самая обычная пряжа BCF, которая используется в качестве ковровой пряжи для применений в автомобилях, является полиамидом (РА). Развитие технологии привело к альтернативным пряжам, отличным от пряжи PA, которая используется в конструкциях ворсовых ковров. Эта альтернативная пряжа состоит из полиэтилентерефталатных (PET) нитей и нитей из полипропилена (РР).
Преобладающим фактором в создании ковров для транспортного средства являются затраты. Далее, ворсовые ковры должны быть оценены с точки зрения истирания, выбеливания при приложении усилия и веса в качестве наиболее важных свойств ковров, используемых для применений в автомобилях. Другими условиями качества являются легкость очистки, эстетические свойства, тактильные свойства и перерабатываемость используемых материалов.
Желание усовершенствовать технологию изготовления ковров повлияло на компромисс между максимальными свойствами истирания и минимальным весом, для того чтобы оптимизировать стоимость. Для того чтобы отвечать стандартным требованиям к истиранию, требуется определенный вес материала, чтобы создать ворсовый ковер. Истирание может быть протестировано в соответствии с DIN 53754 (Немецкий промышленный стандарт). Эта процедура является способом определения сопротивления износу обивочных материалов с помощью суппорта для образца в виде поворотной платформы и машины типа двойного абразивного круга. Круги надавливают на ворсистый слой образца во время вращения образца.
После определенного числа оборотов образца замеряют потерю его веса и оценивают его видимый внешний вид. Потеря веса указывает сопротивление износу или истирание по Таберу согласно устройству для тестирования, изготовленному «Taber Industries». Другим эффектом, вызываемым тестом Табера, является выбеливание при приложении усилия. Физический или видимый внешний вид меняется. Этот эффект вызван изменением в отражении света, которое происходит из-за разрыва и механического повреждения нитей, обусловленных истиранием.
За счет использование полипропиленовой (РР) нити в качестве ковровой пряжи, вес материла должен быть увеличен по сравнению с полиамидной (РА) пряжей в сете требований к истиранию. С другой стороны, ворсовые ковры из полипропиленовой (PP) пряжи характеризуются более высокой устойчивостью против образования пятен по сравнению с ворсовыми коврами из полиамидной (PA) пряжи; причем легкость очистки является важным свойством ковра, который подлежит использованию в транспортных средствах.
Использование пряжи PET в качестве ковровой пряжи приводит к созданию ковра, который не так долговечен, как ковер из полиамида (PA), и рекомендован только для условий износа от легкой степени до средней степени. Пряжа PET также имеет природное свойство устойчивости против пятен, которое устраняет проблему полиамидной (PA) пряжи, заключающуюся в необходимости применения химического вещества для устойчивости против образования пятен, что обусловлено высокой подверженностью пряжи к образованию пятен.
Задачей изобретения является создание ковра с высокой устойчивостью против образования пятен, изготовленного из полипропиленовой (РР) пряжи или полиэтилентерефталатной (PET) пряжи, который характеризуется улучшенной стойкостью к истиранию без увеличения веса ковра или стоимости его изготовления.
Решение вышеуказанной задачи изобретения представлено признаками, указанными в п.1 формулы изобретения. Задача решается с помощью ворсового ковра с ворсистым слоем и, по меньшей мере, основным слоем основы, в котором ворсистый слой имеет вес ворса и состоит из пряжи из объемно-жгутовых нитей (BCF). Пряжа BCF состоит из заданного числа нитей, которые имеют заданный диаметр. Пряжа BCF состоит из полипропиленовой (РР) нити с прочностью на разрыв между 2,6 cN/dtex (сантиньютон на децитекс) и 3,2 cN/dtex (сантиньютон на децитекс) при вытягивании от 50% до 70%, или из полиэтилентерефталата (PET) с прочностью на разрыв, находящейся между 2,6 cN/dtex (сантиньютон на децитекс) и 3,4 cN/dtex (сантиньютон на децитекс) при удлинении от 20% до 40%.
Исследования разных типов ковров и большого разнообразия пряжи BCF показали, что сопротивление износу у ковров для применений в автомобилях зависит от физических свойств используемой пряжи BCF, также как его материала. Одним из таких физических свойств является прочность на разрыв. Для того чтобы достичь заданной прочности на разрыв, пряжу вытягивают до определенной степени во время процесса ее изготовления. Чем больше вытянуты нити, тем выше становится прочность на разрыв. Поскольку существует предел степени вытягивания, вытягивание пряжи после некоторой точки приведет к разрыву нити. В силу прошлого опыта в целом полагают, что более высокая прочность на разрыв не требуется, чтобы улучшить характеристики сопротивления истиранию, и, кроме того, создает текущие проблемы во время изготовления пряжи, так что пряжу BCF РР и пряжу BCF PET изготавливают при оптимальном уровне прочности на разрыв, чтобы иметь хорошие эксплуатационные качества (без разрыва нити). В противоположность существующему мнению оказалось, что усиление прочности на разрыв до некоторой степени для пряжи РР или PET, без повышения разрыва нити (имея такие же эксплуатационные характеристики), приводит к повышению режима истирания в коврах. Оказалось, что пряжа РР или пряжа PET имеют предпочтительные эксплуатационные качества, касающиеся сопротивления истиранию, когда они получены в области высокой прочности на разрыв. Поэтому есть возможность сочетать преимущества пряжи PET или пряжи PP по сравнению с пряжей РА в отношении устойчивости против образования пятен с улучшенной стойкостью к износу путем повышения прочности на разрыв.
Что касается режима истирания ворсового ковра, наилучшие результаты получены при использовании пряжи BCF PP с прочностью на разрыв от 2,6 cN/dtex (сантиньютон на децитекс) до 3,2 cN/dtex (сантиньютон на децитекс) при удлинении от 50% до 70%. Предпочтительно прочность на разрыв используемой пряжи PP находится в диапазоне от 2,8 cN/dtex (сантиньютон на децитекс) до 3,1 cN/dtex (сантиньютон на децитекс) при удлинении от 50% до 65%. Неожиданно, что этот режим применим также к пряже BCF PET. Что касается режима истирания ворсового ковра, наилучшие результаты получены при использовании пряжи BCF PET с прочностью на разрыв от 2,6 cN/dtex (сантиньютон на децитекс) до 3,4 cN/dtex (сантиньютон на децитекс) при удлинении от 20% до 40%. Предпочтительно, прочность на разрыв используемой пряжи РЕТ находится в диапазоне от 2,8 cN/dtex (сантиньютон на децитекс) до 3,2 cN/dtex (сантиньютон на децитекс) при удлинении от 25% до 35%.
Для того чтобы сократить вес ковра, диаметр одной нити сокращают. Диаметр нити находится в диапазоне от 5 до 20 dpf (децитекс на нить) либо пряжи PP, либо пряжи PET. Предпочтительно, пряжа PP, используемая для изготовления ворсового ковра, имеет диаметр от 6 до 12 dpf (децитекс на нить). Наилучшие результаты для пряжи PP в сочетании с конкретной прочностью на разрыв в режиме истирания получены с диаметром, равным 7 dpf (децитекс на нить). Предпочтительно используемая для изготовления ворсового ковра пряжа PET имеет диаметр от 10 до 20 dpf (децитекс на нить). Наилучшие результаты для пряжи PET в сочетании с определенной прочностью на разрыв в режиме истирания получены с диаметром, равным 15 dpf (децитекс на нить). Отношение изменения должно быть близким к единице, чтобы иметь большое единообразие в диаметре волокна. Обычно для BCF пряжи коэффициент изменения находится между 0,9 и 1,1.
Для того чтобы достичь сравнимых характеристик истирания для повсеместно используемых ковровых волокон, как при PA, используют меньше материала по весу путем изготовления ковров из пряжи PP с небольшим dpf (децитекс на нить) или равное меньшему количеству материалу по весу путем изготовления ковров из пряжи PET с небольшим dpf (децитекс на нить). Пряжа PP содержит от 120 до 150 нитей, предпочтительно от 130 до 140 нитей. Наилучшее соотношение по весу для эксплуатации может быть выполнено с пряжей PP из 135 нитей. Пряжа PET содержит от 70 до 100 нитей, предпочтительно от 75 до 90 нитей. Наилучшее соотношение по весу для эксплуатации может быть реализовано с пряжей PET из 80 нитей.
Число нитей на квадратный метр также влияет на тактильные свойства или прикосновение к ворсовому ковру, тактильные свойства усиливают с помощью большего числа нитей.
Тесты на истирание в соответствии со стандартом DIN 53754 показали сопротивление износу, сравнимое с известными коврами, изготовленными из пряжи PA. Свойства, касающиеся износа ворсистого слоя в соответствии с настоящим изобретением, выше, чем у известных в технике ворсовых ковров из пряжи PP или пряжи PET за счет увеличения их прочности на разрыв.
Нити PP, также как и нити PET изготавливают с поперечными сечениями разной формы, как например, существуют нити с круглой, прямоугольной, многоугольной или другого типа формой поперечного сечения, также как полые или нити с сердечником и оболочкой. Пряжа BCF из полипропилена (PP) или полиэтилентерефталата (PET) предпочтительно состоит из нитей трехдольчатого типа для изготовления ковра согласно настоящему изобретению.
Вес ворса ворсового ковра согласно настоящему изобретению составляет от 200 gsm (граммов на квадратный метр) до 750 gsm (граммов на квадратный метр) в зависимости от применения в технической области изготовления автомобильных ковров. Например, вес ворса ковра с пряжей PP или пряжей PET согласно настоящему изобретению, при этом ковер используется в системе пола транспортного средства, имеющей высокие стандарты истирания, находится в диапазоне от 250 gsm (граммов на квадратный метр) до 450 gsm (граммов на квадратный метр). Вместе с потенциальной возможностью переработки по сравнению с другими, отличными от PP и PET, изготовленными вручную волокнами, используемыми в ворсовых коврах, малый вес является в большей степени важным в свете желания повысить экологичность применений в автомобилях ворсовых ковров. Пряжа BCF, используемая в ковре согласно настоящему изобретению, может быть изготовлена с использованием от 20% до 80% переработанных постиндустриальных отходов, также как и основной слой основы.
Один тип окрашивания ковров для применений в автомобилях является штучным окрашиванием. При штучном окрашивании ковер изготавливают в белом цвете и окрашивают после процесса тафтинга перед нанесением клеевого слоя покрытия. Другой тип окрашивания существует, чтобы использовать для тафтинга пряжи BCF, которая является типом пряжи, окрашиваемой в растворе. Окрашивание в растворе имеет преимущество при изготовлении в том, что ворсовый ковер готов к использованию после тафтинга. Пряжа PP представляет собой пряжу, предпочтительно окрашенную в растворе, тогда как ковры, изготовленные из пряжи PET, являются в большинстве случаев коврами, окрашиваемыми в куске.
В процессе изготовления размер тафтинга выбирают предпочтительно на уровне 5/64 дюйма для более тонкой пряжи PP, для того чтобы достичь оптических и тактильных свойств, несмотря на применение согласно настоящему изобретению. Тогда в случае пряжи РЕТ предпочтительными являются размеры 5/64 дюйма, 1/10 дюйма. Выбор размера тафтинга также влияет на выбеливание при приложении усилия, чем больше нитей на квадратный метр, тем меньше выбеливания при приложении усилия появляется, когда ковру придают форму, обусловленную профилем пола или обивки. Общепринятыми размерами тафтинга, которые также могут быть использованы для любого полимера, являются 1/18 дюйма, 5/32 дюйма и 1/10 дюйма.
Вышеперечисленные, также как и другие преимущества настоящего изобретения станут очевидными для специалистов из следующего подробного описания предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения, рассматриваемого в свете приложенных чертежей, на которых:
фиг.1 представляет собой схематичный вид поперечного сечения системы для пола транспортного средства;
фиг.2 представляет собой схематичный вид поперечного сечения ворсового ковра из стриженого ворса в соответствии с настоящим изобретением.
Настоящее изобретение относится в целом к системам для пола, обивке боковых бортов в багажниках, необязательных матов или других частей внутренней обивки в транспортных средствах и, более конкретно, к ворсовым полипропиленовым (PP) коврам или ворсовым полиэтилентерефталатным (PET) коврам и к способам их изготовления.
Как видно на фиг.1, проиллюстрирован вариант осуществления системы 1 для пола в соответствии с предшествующим уровнем техники. Система 1 для пола транспортного средства содержит три основных элемента: первый - ковер 2 с декоративным верхним слоем 3 из волокна, второй - основа 4 и третий - разъединительный слой 5 со слоями, поглощающими звук и вибрацию. Разъединительный слой 5 представляет собой слой, который контактирует с кузовом без покраски и грунтовки, рабочим корпусом 6 транспортного средства. Разъединительный слой в целом основан на пене и волокнистом материале.
Основа 4 может быть поглотителем или барьером и может быть основана на сочетании материалов, волокон и пены для создания основы с регулируемой пористостью.
Ковер 2 выполнен из двух слоев, слоя ворса и основного слоя основы. Декоративный верхний слой 3 выполнен из ворсовой пряжи и составляет ворсистый слой. Пучки вшиты в основной слой основы. Основной слой основы выполнен из тканого или нетканого материала. Слой ворса и основной слой основы составляют ковер, в котором клеевой слой покрытия составляет промежуточный слой к основе. Обычно внутри системы для пола транспортного средства слой ворса и основной слой основы образуют ковер.
Как видно на фиг.2, вариант осуществления ворсового ковра 2 со стриженным ворсом проиллюстрирован на схематичном виде в соответствии с настоящим изобретением. Конструкция ковра 2 из стриженного и вытянутого трикотажного ворса является одной и той же, несмотря на характер пучков 7. Ворсовый ковер содержит пучки 7, которые вводят в основной слой 8 основы. Затем пучки обрезают на верхней стороне ковра 2. Слой 7 ворса и основной 8 слой основы образуют ворсовый ковер согласно настоящему изобретению. Имеется несколько известных в технике возможностей, для того чтобы закрепить пучки 7 на своих местах в основном слое 8 основы. Например, клеевой слой 9 покрытия формируют прилежащим к основному слою 8 основы, для того чтобы удерживать пучки 7 на основном слое 8 основы. Или же пучки 7 и основной слой основы расплавляют вместе на нижней стороне ковра. В зависимости от положения в системе для пола или другого применения в автомобилях и предназначенной функции ковра 2 могут быть прикреплены третий или более защитных слоев, прилежащих к клеевому слою 9 покрытия.
Пучки 7 образуют ворсистый слой, который видит и ощущает пользователь транспортного средства. Ворсистый слой состоит из ворсовой пряжи PP или PET, содержащей заданное число нитей. Благодаря тонким нитям, вес на квадратный метр коврового покрытия согласно настоящему изобретению не превышает вес коврового покрытия, изготовленного как известные в технике покрытия.