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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein gestricktes Kleidungsstück, bei welchem Garn mit thermoregulierenden Eigenschaften verwendet wird, wobei die Thermoregulierung des Garns vorwiegend durch Speicherung von Wärme erfolgt und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Kleidungsstücks.
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Beispiele für gestrickte Kleidungsstücke sind Jacken, Pullover, Westen, Kleider, Röcke, Hosen, Hemden, Mäntel und dergleichen. Garne mit thermoregulierenden Eigenschaften dämpfen den Wärmeübergang zwischen Umwelt und Körper. Wärme und Kälte gelangen so nur mit Verzögerung oder gar nicht an den Körper und werden nur mit Verzögerung abgegeben.
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Herkömmliche Thermoregulation bei Kleidung erfolgt durch Isolierung des Körpers gegen die Umwelt. Ein Beispiel für eine solche Thermoregulation durch Isolierung ist eine Daunenjacke, welche den Körper warmhält.
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Stand der Technik
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Von der Firma Outlast Technologies, Inc. werden sogenannte Phase-Change-Materialien (PCM) vertrieben. Dabei werden Paraffine in Mikrokapseln aus einem Polymer als Ausrüstung auf die Materialien von Bekleidungsstücken aufgebracht. Nachteilig bei der nachträglichen Ausrüstung eines Kleidungsstücks ist es, dass diese herausgewaschen werden. Die thermoregulierenden Eigenschaften des Kleidungsstücks werden dadurch verschlechtert.
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Es sind ferner PCM-Garne bekannt, bei der ein Paraffin-Kern beim Spinn-Prozess nach dem Lyocell Verfahren direkt in Hohlräume einer Zellulosefaser eingebracht wird. Wenn ein Kleidungsstück aus einem solchen PCM-Garn hergestellt wird, kann anders als bei rein isolierenden Stoffen Wärme gespeichert und wieder abgegeben werden. Diese Garne haben den Vorteil, dass der Kern auch beim Waschen geschützt ist und pro Faservolumen eine größere Menge an Wärme gespeichert werden kann. Die thermoregulierenden Eigenschaften hat das Garn bereits vor dem Herstellen des Kleidungsstücks.
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Das eingesponnene Paraffin kann so modifiziert werden, dass der Phasenübergang bei unterschiedlichen Temperaturen Ts stattfindet. So kann Wärme bei unterschiedlichen Temperaturen aufgenommen bzw. wieder abgegeben werden. Typischerweise liegen die Phasenumwandlungstemperaturen zwischen 20°C und 50°C.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Kleidungsstück der eingangs genannten Art zu schaffen, das wirtschaftlich herstellbar ist und langlebige thermoregulierende Eigenschaften aufweist.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass
- (a) zusätzlich zu dem wärmespeichernden Garn herkömmliches Garn verwendet wird, und
- (b) das wärmespeichernde Garn lediglich an ausgewählten Stellen vorgesehen ist.
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Solche ausgewählten Stellen können insbesondere dort vorgesehen sein, wo der Körper besonders hohe Temperaturschwankungen aufweist. Beispiele für solche Stellen sind der Achselbereich oder der mittlere Rückenbereich. Auch exponierte Stellen, wie Finger eines Handschuhs können ausgewählt sein. Wichtig ist es, dass das Kleidungsstück im Übrigen aus kostengünstigem, herkömmlichen Garn ohne thermoregulierende Eigenschaften besteht.
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Es hat sich herausgestellt, dass die thermoregulierenden Eigenschaften nicht am gesamten Kleidungsstück erforderlich sind. Moderne Strickmaschinen erlauben eine Bestückung mit verschiedenen Garnen. Durch geeignete Programmierung der Strickmaschine kann jedes Garn an der dafür vorgesehenen Stelle verwendet werden. Die für die Erstellung von Farbmustern vorgesehene Eigenschaft der Strickmaschine kann auch dazu verwendet werden, Garne mit unterschiedlichen thermoregulierenden Eigenschaften an verschiedenen Stellen einzusetzen. Die Strickmaschine holt sich dann immer das für die jeweilige Stelle vorgesehene und geeignete Garn.
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Auf diese Weise werden die technischen Eigenschaften des Kleidungsstücks per Maschine lokal festgelegt. Die Positionierung der Eigenschaften durch die Maschine erfolgt ohne Schneiden und/oder Nähen und ist damit besonders leicht herzustellen. Da beide Garne das gleiche äußere Erscheinungsbild und die gleichen haptischen Eigenschaften haben, kann die Positionierung der Eigenschaften beliebig erfolgen. Ästhetische Gesichtspunkte müssen nicht berücksichtigt werden.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung enthält das wärmespeichernde Garn einen Kern aus wärmespeicherndem Material innerhalb eines Fasermantels. Dadurch wird das wärmespeichernde Material bei der weiteren Verarbeitung, bei der Benutzung und beim Waschen geschützt und das äußere Erscheinungsbild ist gleich.
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Vorzugsweise ist das wärmespeichernde Material Paraffin. Es kann aber auch jedes andere wärmespeichernde Material verwendet werden, welches vergleichbare Eigenschaften hat. Das wärmespeichernde Material kann, muss aber nicht gekapselt sein.
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Das Kleidungsstück kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung aus mehreren Schichten, beispielsweise mindestens zwei Schichten aufgebaut sein, wobei die äußere Schicht ein Material mit einer niedrigeren Phasenumwandlungstemperatur Tsa enthält als die innere Schicht (Tsi). Ein solcher Aufbau wird „double face“ bezeichnet.
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Typischerweise liegt die Phasenumwandlungstemperatur Tsa der äußeren Schicht etwas über der Umgebungstemperatur und die Phasenumwandlungstemperatur der inneren Schicht Tsi in der Nähe der Hauttemperatur. Auf diese Weise wird ein flacher Temperaturgradient erreicht und damit ein geringerer Wärmeabfluss.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass das Kleidungsstück aus mehreren Schichten, beispielsweise mindestens zwei Schichten aufgebaut ist, wobei die innere Schicht aus einem dunklen Garn mit einem hohen Absorptionsvermögen ε für Wärmestrahlung, die äußere Schicht aus einem Garn mit einem niedrigen Absorptionsvermögen für Wärmestrahlung besteht. Dadurch wird erreicht, dass die Wärmestrahlung an der Innenseite gut absorbiert und gespeichert, jedoch in geringerem Maße durch Strahlung an die Umgebung abgegeben wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein zusätzlicher Faden aus Polypropylen, Polyester, Polyethylen oder einer anderen geeigneten Kunstfaser eingestrickt. Der zusätzliche Faden bewirkt einen erwünschten, hohen Feuchtetransport des Gewebes. Körperschweiß kann auf diese Weise gut abgeführt werden. Auch der zusätzliche Faden kann an ausgewählten Stellen eingesetzt werden und an anderen Stellen, beispielsweise einem Kragen oder einem Ärmelende oder dergleichen, weggelassen werden.
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Bei einigen Anwendungen ist es vorteilhaft, wenn ein elektrisch leitender Faden eingestrickt ist. Der elektrisch leitende Faden kann an eine elektrische Schwachstromquelle angeschlossen sein. Dann sind auch die Kleidungsstücke, beispielsweise Handschuhe oder Socken beheizbar. Auch hier kann der elektrisch leitende Faden an ausgewählten Stellen eingesetzt werden. Durch die Verwendung in Kombination mit einem thermoregulierenden, wärmespeichernden Garn kann der Energieverbrauch der Stromquelle gesenkt werden. Die Kombination eines elektrisch leitenden Fadens mit einem thermoregulierenden Garn hat den zusätzlichen Vorteil, dass die Entstehung von Hotspots weitgehend vermieden wird. Hotspots, d.h. lokale Überhitzungen entstehen, wenn der Faden an einzelnen Stellen physisch verändert wird und dadurch einen erhöhten elektrischen Widerstand hat. Dann entsteht lokal besonders viel Wärme. Diese kann über das thermoregulierende Garn sehr gut abgeführt werden, wodurch Hotspots vermieden werden. Der elektrisch leitende Faden kann weiterhin zur Temperaturmessung verwendet werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung enthält das wärmespeichernde Garn einen Kern aus wärmespeicherndem Material innerhalb eines Fasermantels, insbesondere Zellulose -Fasermantels. Eine besonders vorteilhafte Garnmischung besteht aus 50% Merinowolle, 40% Zellulose-Hohlfaser mit eingeschlossenem Paraffin-Kern und 10% Polyamid. Wolle isoliert anders als Baumwolle auch in feuchtem Zustand. Sie ist keimtötend und vermeidet so die Bildung von Bakterienherden, welche unangenehme Gerüche hervorrufen können. Wolle besitzt von Natur aus sehr gute thermoregulierende Eigenschaften, die durch den paraffinhaltigen Zellulose – Anteil zusätzlich verbessert werden, außerdem ist sie atmungsaktiv und erlaubt einen guten Feuchtigkeitstransport.
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Ein Verfahren zur Herstellung eines gestrickten Kleidungsstückes nach einem der vorgehenden Ansprüche, umfasst vorzugsweise die folgenden Schritte:
- (a) Bestücken einer Strickmaschine sowohl mit Garn mit thermoregulierenden Eigenschaften, wobei die Thermoregulierung des Garns vorwiegend durch Speicherung von Wärme erfolgt, als auch mit herkömmlichem Garn,
- (b) Programmieren der Strickmaschine derart, dass das wärmespeichernde Garn lediglich an solchen Stellen am Körper verwendet wird, an denen die Temperaturschwankungen einen Schwellwert überschreiten.
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Insbesondere weist das Garn die thermoregulierenden Eigenschaften bereits vor dem Einsatz in der Strickmaschine auf. Thermoregulierendes Garn und herkömmliches Garn werden vorteilhaft im selben Bad eingefärbt. Das Kleidungsstück kann auch als Ganzes gefärbt werden. Dadurch werden unterschiedliche Farb-Schattierungen vermieden.
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Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Querschnitt durch ein Garn mit thermoregulierendem Kern.
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2 zeigt ein Hemd mit thermoregulierenden Bereichen.
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3 ist ein Querschnitt durch ein Isolations-Doubleface-Gestrick.
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4 ist ein Querschnitt durch ein Kapillar-Doubleface-Gestrick.
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5 ist ein Querschnitt durch ein Doubleface-Gestrick mit Heizfaden.
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6 zeigt eine Jacke mit verschiedenen Strickmustern und PCM-Bereichen.
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7 zeigt das Rückenteil eines Troyers mit PCM-Bereichen und Heizfaden.
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8 zeigt das Vorderteil des Troyers aus 7.
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9 zeigt eine Weste mit PCM-Bereichen.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt einen Querschnitt durch ein allgemein mit 10 bezeichnetes Garn. Das Garn ist als Kammgarn ausgeführt und weist einen Fasermantel 12 und einen Kern 14 auf. Der Fasermantel 12 besteht aus 50% Merinowolle, 40% Zellulose und 10% Polyamid. Es versteht sich, dass auch andere Gewebemischungen möglich sind, deren Eigenschaften in bekannter Weise an die Anwendung angepasst sind. Der Kern besteht aus einem Phasenwechselmaterial (PCM), im vorliegenden Fall Paraffin. Das PCM hat die Eigenschaft zu schmelzen (Phasenwechsel), wenn die Temperatur oberhalb eines Schwellwertes liegt. Dadurch wird besonders viel Wärme aufgenommen. Wenn die Temperatur absinkt, erstarrt das Material wieder unter Abgabe der gespeicherten Wärme.
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Das Garn 10 wird zusammen mit herkömmlichem Garn ohne PCM-Kern zu einem Kleidungsstück gestrickt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Kleidungsstück ein gestricktes Hemd 16, wie es in 2 dargestellt ist. Bereiche 18 unter den Ärmeln, 20 im Bereich des Rückens und 22 im Bereich der Lenden sind aus Garn 10 mit PCM-Kern gestrickt. Diese Bereiche 18, 20 und 22 sind schraffiert dargestellt. Die übrigen Bereiche 24 des Hemds 16 sind mit herkömmlichem Garn gestrickt. Die Strickmaschine wird zur Herstellung eines solchen Hemds derart programmiert, dass die jeweiligen Bereiche aus dem ausgewählten Garn gestrickt werden. Durch die Verwendung von herkömmlichem Garn ohne PCM-Kern kann das Kleidungsstück sehr viel kostengünstiger gefertigt werden. Beide Garne haben die gleiche äußere Erscheinungsform und die gleichen haptischen Eigenschaften, so dass es dem fertigen Kleidungsstück nicht anzumerken ist, an welchen Stellen thermoregulierende Eigenschaften vorliegen und an welchen nicht. Das Garn kann vor dem Stricken gefärbt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, das Kleidungsstück anschließend zu färben.
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3 und 4 zeigen schematisch einen Querschnitt durch einen Bereich mit PCM-Gestrick in Doubleface-Ausführung. Der Bereich umfasst eine innen liegende Schicht 24 und eine außen liegende Schicht 26. Die innen liegende Schicht 24 umfasst ein Phasenwechselmaterial mit einem Phasenübergang bei einer Temperatur von etwa 35°C. Die außen liegende Schicht 26 umfasst ein Phasenwechselmaterial mit einem Phasenübergang bei einer Temperatur von etwa 21°C. Der Phasenübergang entspricht dem Schmelzpunkt des Paraffins. Durch die Verwendung von zwei Schichten werden steile Gradienten vermieden und der Wärmeabfluss verringert. Das Ausführungsbeispiel in 4 verwendet einen Bindefaden 28 aus Polypropylen. Dadurch wird ein Kapillareffekt erzeugt, bei dem Feuchtigkeit, wie beispielsweise Schweiß, gut abtransportiert wird. Das Ausführungsbeispiel in 3 verwendet einen Bindefaden 30 aus Polyamid (Synthetik). Dabei ist die innenliegende, der Haut zugewandte Schicht 24 aus einem dunklen Garn gestrickt und die außenliegende, der Umwelt zugewandte Schicht 26 aus einem hellen Garn gestrickt. Eine solche Konfiguration ist isolierend.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem Heizfaden. Auch dieses Ausführungsbeispiel ist als Doubleface-Gestrick mit einer innen liegenden Seite 32 und einer außen liegenden Seite 34 ausgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel erfolgen die Phasenübergänge bei Temperaturen von etwa 21°C auf der außen liegenden Seite 34 und von etwa 30°C auf der innen liegenden Seite 32. Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 ist ein Bindefaden 36 aus Polyamid mitgeführt. Ein elektrischer Heizfaden 38 wird in Jacquard-Technik eingestrickt. In einem nicht ausgeführten Ausführungsbeispiel wird der Heizfaden als Intarsie in das Gestrick eingehängt. Der Heizfaden 38 wird von einer Batterie 40 mit Strom versorgt und ist über eine Steuerung 42 steuerbar. Auch das Gestrick mit dem Heizfaden erstreckt sich nur über ausgewählte Bereiche des Kleidungsstücks.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Kleidungsstück ist in 6 dargestellt. Das Kleidungsstück 40 ist eine Jacke. Hier sind die Ärmel 42 und 44 aus einfachem Garn in Rippenform gestrickt. Der obere Brust- und Rückenbereich 46 ist als Kapillar-Doubleface aus PCM-Garn in Rippenform gestrickt. Der übrige Teil 48 ist als Isolations-Doubleface mit PCM-Garn in Rechts-Links-Form gestrickt. Trotz der Verwendung von zwei verschiedenen Garnen, nämlich einfachem- und PCM-Garn ist der Übergang zwischen den beiden Rippengestricken äußerlich nicht zu bemerken.
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7 und 8 zeigen ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Kleidungsstück ein Troyer 50 ist. 8 zeigt die Vorderseite und 7 die Rückseite des Troyers 50. Auf der Vorderseite des Troyers 50 ist ein im Wesentlichen dreieckiges Stück 52 im Brustbereich unterhalb des Reißverschlusses 54 aus Kapillar-Doubleface-PCM eingestrickt. In den Achselbereichen ist ein Lochmuster 58 als Ventilationsöffnung eingestrickt. Das in 7 dargestellte Rückenteil weist einen Kapillar-Doubleface-PCM-Bereich als Intarsie auf, die mit 60 bezeichnet ist. Der Bereich 60 erstreckt sich über die gesamte Höhe des Troyers und ist im oberen Rückenbereich verbreitert. Die Ärmel 62 des Troyers sind aus einfachem Garn gestrickt. Der untere Seitenbereich 56 ist zur Elastizität in feiner Rippe gestrickt. Im unteren Rückenbereich 64 zwischen dem Seitenbereich 56 und dem PCM-Bereich 60 ist ein PCM-Garn mit einem Heizfaden vorgesehen, wie dies anhand von 5 bereits beschrieben wurde.
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Das in 9 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt eine Weste 66, die bis auf den Kragen 68 aus PCM-Garn gestrickt ist.
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Die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele illustrieren nur beispielhaft, wie das PCM-Garn an ausgewählten Bereichen eingesetzt wird. Es versteht sich, dass eine große Fülle von Ausführungsbeispielen vom Erfindungsgedanken umfasst sind, mit und ohne Heizfaden, verschiedenen Strickmustern und Materialmischungen, die hier nicht im einzelnen beschrieben sind und sich dem Fachmann ohne weiteres erschließen. Die Ausführungsbeispiele sind daher nur als Illustration der Erfindung gedacht und sollen den Schutzumfang nicht beschränken. Dieser wird ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche definiert.
