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Dokumentenidentifikation DE60301599T2 22.06.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0001386988
Titel Flammhemmendes Verbundgarn aus drei Fasertypen
Anmelder Proline Textile, Buire Courcelles, FR;
Sofileta, Bourgoin Jallieu, FR
Erfinder Paire, Christian, 38090 Bonnefamille, FR;
Lanier Thierry, 38200 Vienne, FR
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 60301599
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument FR
EP-Anmeldetag 30.07.2003
EP-Aktenzeichen 032918971
EP-Offenlegungsdatum 04.02.2004
EP date of grant 14.09.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.06.2006
IPC-Hauptklasse D02G 3/44(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen feuerfesten Verbundfaden und ein Textil mit wenigstens einer aus einem derartigen Faden gebildeten gewebtes oder gewirkten Textilschicht.

Das Textil ist typischerweise zur Realisierung von Schutzkleidung bestimmt, insbesondere für Kleidung für Militärs, für Feuerwehrleute oder zum Gebrauch in der Industrie. Der Einsatz des Textils ist auf besondere Weise angepasst, wenn die Kleidung dem Nutzer einen gewissen thermischen Schutz bieten soll.

Für derartige Anwendungen muss der verwendete Faden, wenn er einer Flamme oder Hitze ausgesetzt wird, die folgenden Eigenschaften aufweisen:

  • – feuerbeständig sein und insbesondere nicht leicht entflammbar sein;
  • – eine thermische Isolation gewährleisten, um den Nutzer vor Hitze zu schützen;
  • – eine gewisse mechanische Kohäsion wahren, so dass die Bildung von Löchern in Der Kleidung begrenzt wird, was zu einem direkten Kontakt zwischen der Flamme und der Haut des Nutzers führen würdet
  • – einen geringen Wärmeschwund aufweisen, so dass die Kleidung ihre dreidimensionale Struktur beibehält und daher nicht in engen Kontakt auf der Haut des Nutzers kommt. Ein derartiger Kontakt würde nämlich aufgrund der Temperatur der Kleidung zu erheblichen Verbrennungen führen.

Die Patentschrift EP-A-0533931 beschreibt daher einen feuerfesten verbundfaden, der Folgendes umfasst:

  • – 60 bis 95 Gew. % eines ersten aus 50 bis 100 Gew. % aromatischen Polyamidfasern gebildeten Bestandteils der Fasern und
  • – 0 bis 50 Gew. % Zellulosefasern und 5 bis 40 Gew. % eines zweiten, aus feuerfesten Polyesterfasern gebildeten Bestandteils.

Darüber hinaus ist es ebenfalls wünschenswert, dass der Stoff mit einem Minimum an Dichroismus, insbesondere in einer einzigen Phase bedruckt oder eingefärbt werden kann, d. h. unter Einsatz eines einzigen Druck- oder Einfärbeprozesses.

Insbesondere bei Militärkleidung ist dieses Merkmal nämlich aufgrund der Tatsache besonders wichtig, dass die Qualität der eingefärbten oder aufgedruckten Farben sich direkt auf die Qualität der durch die Kleidung verliehenen Tarnung auswirkt.

Darüber hinaus muss der Faden in Bezug auf die Widerstandsfähigkeit gegen Abrasion, die Haltbarkeit und die Stabilität unter Einschluss der Färbung bei der Nutzung oder den verschiedenen Waschvorgängen, denen die Kleidung unterzogen werden wird, ausreichend mechanische Eigenschaften aufweisen.

Schließlich muss der vorgeschlagene Faden Produktionskosten aufweisen, die mit den betrachteten Anwendungen vereinbar sind.

Die im Stand der Technik bekannten Fäden erlauben nicht die Erfüllung aller dieser Auflagen auf optimale Weise.

Daher zielt die Erfindung darauf ab, diesen Nachteil zu beheben, indem insbesondere ein Verbundfaden aus drei jeweils unterschiedliche Eigenschaften aufweisenden Fasertypen vorgeschlagen wird, die es in einem besonderen Kombinationsbereich erlauben, sehr zufrieden stellende Ergebnisse bei allen oben genannten Auflagen zu erreichen.

Zu diesem Zweck und gemäß einem ersten Aspekt schlägt die Erfindung einen feuerfesten Verbundfaden vor, umfassend:

  • – flammwidrig imprägnierte Fasern in einer Menge von mehr als 40 % im Verhältnis zum Gesamtgewicht des Fadens, wobei die genannten Fasern auf Basis eines kristallinen oder semi-kristallinen polymerischen Materials gebildet werden;
  • – hydrophile Fasern in einer zwischen 10 % und 45 % inbegriffenen Menge im Verhältnis zum Gewicht der flammwidrig imprägnierten Fasern, wobei die genannten hydrophilen Fasern aus einem nicht schmelzbaren Material gebildet werden;
  • – thermostabile Fasern in einer zwischen 4 % und 50 % inbegriffenen Menge im Verhältnis zum Gesamtgewicht des Fadens, wobei die genannten thermostabilen Fasern aus einem unentflammbaren Material gebildet werden.

Gemäß einem zweiten Aspekt schlägt die Erfindung ein zur Realisierung von Schutzkleidung bestimmtes Textil vor, wobei das genannte Textil wenigstens eine mit derartigen Fäden gebildete gewebte oder gewirkte Textilschicht umfasst.

Weitere Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung deutlich.

Die Erfindung betrifft einen aus drei Typen von spezifischen Fasern gebildeten feuerfesten Verbundfaden, wobei der genannte Faden insbesondere für die Realisierung eines Textils für Schutzkleidung, zum Beispiel für Militärs, für Feuerwehrleute oder einsetzbar Gebrauch in der Industrie. In derartigen Anwendungen werden die Auflagen, insbesondere in Bezug auf die Eigenschaften Feuerfestigkeit und mechanischer Widerstand, nämlich immer strenger, so dass eine erhebliche Nachfrage zur Weiterentwicklung der bekannten Fäden besteht, und zwar unter Beherrschung der Kosten.

Gemäß einem ersten Typ werden die Fasern auf der Basis eines kristallinen oder semi-kristallinen polymerischen Materials gebildet, das heißt, sie weisen typischerweise einen Kristallinitätssatz von mehr als 25 % auf.

In einem Ausführungsbeispiel wird das polymerische Material aus der Polyester, Polypropylene, Polyvinylalkohle umfassenden Gruppe ausgewählt.

Diese Art von Material ist jedoch nicht unentflammbar an sich. Daher müssen die verwendeten Fasern flammwidrig sein, um einen feuerfesten Faden zu erhalten.

Zu diesem Zweck umfassen die flammwidrigen Fasern gemäß einer ersten Ausführung ein flammwidrig imprägnierendes polymerisches Material. In einem besonderen Beispiel kann das flammwidrig imprägnierende Material ein Vinyl-Polychlorid sein, das bei seiner Verbrennung eine ausreichende Menge Chlor abgibt, um die Faser flammwidrig zu imprägnieren.

Gemäß einer zweiten Ausführung können die Fasern nach ihrer Herstellung auf der Oberfläche mit einem bekannten flammwidrigen Mittel behandelt werden.

Die so erhaltenen flammwidrigen Fasern weisen daher, wenn sie einer Flamme oder einer Quelle erheblicher Hitze ausgesetzt werden, die doppelte Eigenschaft auf, die Flamme nicht zu verbreiten und die Erhöhung der Temperatur des Fadens zu verzögern. Aufgrund ihres kristallinen Charakters weisen sie nämlich eine Schmelzspitze auf, die die Absorption eines Teils der thermischen Energie bei ihrem Schmelzen erlaubt. Um einen zufrieden stellende feuerfeste Eigenschaften aufweisenden Verbundfaden zu erhalten, ist die Menge der eingesetzten flammwidrigen Fasern im Verhältnis zum Gesamtgewicht des Fadens größer als 40 %.

Das Problem, das mit derartigen flammwidrigen Fasern auftritt, ist das ihrer thermischen Stabilität. Die Absorption der thermischen Energie wird nämlich dank der teilweisen Verschmelzung der Fasern erreicht, was eine Verformung derselben nach sich zieht.

Um diesen Nachteil zu beheben, werden die flammwidrigen Fasern einem zweiten Fasertyp zugeordnet, die hydrophil sind und aus einem nicht schmelzbaren Material gebildet werden.

Somit erlaubt der zweite Fasertyp zunächst die Absorption eines Teils der Schmelz der flammwidrigen Fasern. Aufgrund ihres hydrophilen Charakters sind die Fasern des zweiten Typs nämlich geeignet, Energie durch Verdampfen des gespeicherten Wassers zu absorbieren.

Darüber hinaus wird eine Verbesserung der thermischen Stabilität der Kombination der beiden ersten Fasertypen dank des nicht schmelzbaren Charakters der hydrophilen Fasern erhaltne. Somit wird der Wärmeschwund des Fadens derart gemindert, dass die Kleidung eine höhere Kapazität zur Beibehaltung ihrer dreidimensionalen Struktur aufweist, wenn sie einer Flamme ausgesetzt wird.

Darüber hinaus erlauben die hydrophilen Fasern das Erreichen eines Nutzungskomforts, insbesondere bei der Oberflächenbeschaffenheit und der Absorption der Transpiration, der interessant ist.

Die Antragstellerin hat Versuche durchgeführt und hat festgestellt, dass diese Eigenschaften vorteilhaft für eine zwischen 10 % und 45 % inbegriffene Menge von hydrophilen Fasern im Verhältnis zum Gewicht der flammwidrig imprägnierten Fasern erhalten wurden. Unterhalb dieses Prozentsatzes ist der Beitrag der hydrophilen Fasern nämlich unzureichend im Rahmen der betrachteten Anwendung und unterhalb dieses Prozentsatzes gibt es nicht ausreichend flammwidrige Fasern, um die o. g. Funktionen der Feuerfestigkeit und der Absorption der thermischen Energie wirkungsvoll zu gewährleisten.

Die hydrophilen Fasern können auf Basis eines zellulosischen natürlichen oder künstlichen Materials realisiert werden, wie zum Beispiel Baumwolle, Viskose, Rayon oder auf Wollebasis.

Als Variante und zur Verbesserung des feuerfesten Charakters des Fadens können die hydrophilen Fasern derart behandelt werden, dass sie wenigstens teilweise flammwidrig imprägniert sind.

Der Faden umfasst darüber hinaus einen dritten Typ von Fasern, die thermostabil sind und aus einem unentflammbaren Material realisiert werden. Unter thermostabil versteht man Fasern, die ihre physikalischen Eigenschaften bei Temperaturen beibehalten, bei denen die anderen Fasern sie verloren haben.

Der dritte Typ Fasern hat insbesondere die Funktion, neben den thermischen Eigenschaften die mechanischen Eigenschaften des Fadens zu verstärken. Insbesondere erlaubt der Einsatz dieser Fasern den Erhalt einer Widerstandsfähigkeit gegen Abrasion, eine Haltbarkeit und Stabilität, insbesondere bei der Nutzung oder den verschiedenen Waschvorgängen, die mit der Realisierung von Schutzkleidung vereinbar ist. Darüber hinaus erlauben die thermostabilen Fasern die Begrenzung der Bildung von Löchern im Stoff, wenn dieser einer Flamme ausgesetzt wird, und damit die Verbesserung des durch die Kleidung verliehenen Brandschutzes. Schließlich haben die thermostabilen Fasern ebenfalls eine vorteilhafte Wirkung auf die Begrenzung des Wärmeschwundes des Fadens.

Die Antragstellerin hat Versuche durchgeführt und festgestellt, dass der Beitrag der thermostabilen Fasern interessant war, sobald sie in einer Menge von gleich 4 % im Verhältnis zum Gesamtgewicht des Fadens vorhanden waren. Dieser geringe Prozentsatz ist einerseits aufgrund der hohen Kosten dieser thermostabilen Fasern und andererseits aufgrund der Unmöglichkeit ganz besonders interessant, sie mit einfachen Techniken zu bedrucken oder einzufärben, insbesondere mit den herkömmlicherweise für die ersten beiden Typen von Fasern verwendeten Techniken. Diese Auflage ist aufgrund der Tatsache insbesondere im militärischen Bereich wichtig, dass die Qualität der aufgedruckten oder eingefärbten Farben sich direkt auf die Qualität der durch die Kleidung verliehenen Tarnung auswirkt. Und der geringe in dem Faden gemäß der Erfindung notwendige Mindestprozentsatz der thermostabilen Fasern erlaubt darüber hinaus den Einsatz der thermostabilen Fasern, in denen eine spezifische Farbe integriert ist, die angeordnet ist, um sich mit den später auf dem Stoff angewendeten Farben zu vermischen, und zwar ohne erhebliche Beeinträchtigung der Qualität der erreichten Tarnung.

In dem Fall, in dem man einen Verbundfaden mit hoher mechanischer Widerstandskraft wünscht, ist es ebenfalls möglich, bis zu 50 % thermostabile Fasern im Verhältnis zum Gesamtgewicht des Fadens zu integrieren.

Thermostabile Fasern können auf der Basis eines aus der Para-Aramide, Meta-Aramide, Polybenzimidazol-Imide, Polybenzooxazole, Polyacrylate, Polyphenole, Polyamid-Imide, Poly-P-Phenylendiamin-Terephtalamide (PPTA oder M5) umfassenden Gruppe ausgewählten polymerischen Materials realisiert werden.

Gemäß einer ersten Ausführung werden die den Faden bildenden Fasern durch eine herkömmliche Spinntechnik eng miteinander vermischt. In dieser Ausführung kann der Faden zwischen 4 Gew. % und 20 Gew. % an thermostabilen Fasern umfassen, um das Verhältnis zwischen den von diesen Fasern verliehenen technischen Vorteilen im Verhältnis zu ihren Kosten und ihren Einfärbungsauflagen zu optimieren.

In einem besonderen Beispiel eines Fadens gemäß dieser ersten Ausführung dieser Erfindung kann man einen aus 72 Gew. % handelsüblichen PVA-FR-Fasern (d. h. auf Basis von Polyvinylalkokohl und einer Einfügung von Polychloridvinyl gebildeten Fasern), 23 Gew. % Baumwolle und 5 Gew. % Fasern aus Para-Aramiden gebildeten Faden nennen, der feuerfeste Eigenschaften (im Hinblick auf den LOI [Limit Oxygen Index], das heißt mit minimaler für das Hervorrufen des In-Brand-Setzens des Fadens beim Kontakt mit einer Flamme notwendigen Sauerstoffkonzentration) mit einer mechanischen Widerstandsfähigkeit und einer Einfärbekapazität aufweist, nennen, die im Rahmen der betrachteten Anwendungen ganz besonders interessant sind. Insbesondere weist der Faden einen gemäß der Norm ISO 4589-2 definierte LOI auf, der höher ist als 25 %.

Gemäß einer zweiten Ausführung umfasst der Verbundfaden einen mit den thermostabilen Fasern gebildeten Seelenfaden und eine aus der engen Vermischung der flammwidrig imprägnierten Fasern und der hydrophilen Fasern gebildete, um den genannten Seelenfaden angeordnete Ummantelung. Diese Art von Faden wird herkömmlicherweise durch eine Technik vom Typ Core-Spun realisiert.

Diese Ausführung entspricht herkömmlicherweise dem Fall, in dem man einen Faden mit hoher Haltbarkeit erhalten möchte, so dass die Menge an thermostabilen Fasern zwischen 20 Gew. % und 50 % Gew. Prozent des Fadens festgelegt werden kann. Darüber hinaus kommen die Einfärbungsauflagen der thermostabilen Fasern aufgrund der Tatsache, dass sie im Seelenfaden angeordnet sind, nicht zum Tragen.

Die Erfindung schlägt daher eine besondere Verbindung von Fasern vor, die auf optimale Weise insbesondere die Verbindung der feuerfesten wie der mechanischen Auflagen erlaubt, und das zu mit einer industriellen Produktion vereinbaren Kosten. Darüber hinaus erlaubt der erfindungsgemäße Faden den Erhalt eines Textils mit einer ausreichenden Elastizität, um eine vorteilhafte Oberflächenbeschaffenheit zu erhalten.

Daher sind die erfindungsgemäßen Fäden insbesondere zur Realisierung einer gewebten oder gewirkten Textilschicht bestimmt, die in einem Textil für Schutzkleidung eingesetzt wird.

Wie zuvor ausgeführt kann die Textilschicht vorteilhaft mit einem Minimum an Dichroismus, insbesondere in einer einzigen Phase, d. h. unter Einsatz eines einzigen Einfärbeverfahrens, zum Beispiel vom Typ fixiert gewaschen, eingefärbt oder bedruckt werden.

Darüber hinaus kann das Textil in Verbindung mit der Textilschicht, eine imprägnierte und atmende – das heißt imprägniert gegen flüssiges Wasser und gegen Wind, jedoch atmend bei Wasserdampf – unentflammbare Textilschicht umfassen, so dass der herzustellenden Schutzkleidung diese Eigenschaft verliehen wird.

Die imprägnierte und atmende Textilschicht kann in Form einer Membran oder einer porösen und/oder hydrophilischen Mikro-Beschichtung realisiert werden, zum Beispiel aus Polyurethan oder aus Polytetrafluoroethylen (PTFE), und der Textilschicht durch Serigraphie-Beschichtung eines Netzes aus Haftpunkten zugeordnet werden.


Anspruch[de]
  1. Feuerfester Verbundfaden, umfassend:

    – flammwidrig imprägnierte Fasern in einer Menge von mehr als 40 % im Verhältnis zum Gesamtgewicht des Fadens, wobei die genannten Fasern auf Basis eines kristallinen oder semi-kristallinen polymerischen Materials gebildet werden;

    – hydrophile Fasern in einer zwischen 10 % und 45 % inbegriffenen Menge im Verhältnis zum Gewicht der flammwidrig imprägnierten Fasern, wobei die genannten hydrophilen Fasern aus einem nicht schmelzbaren Material gebildet werden;

    – thermostabile Fasern in einer zwischen 4 % und 50 & inbegriffenen Menge im Verhältnis zum Gesamtgewicht des Fadens, wobei die genannten thermostabilen Fasern aus einem unentflammbaren Material gebildet werden.
  2. Faden gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die Basis der flammwidrig imprägnierten Fasern bildende polymerische Material aus der Polyester, Polypropylene, Polyvinylalkohole umfassenden Gruppe ausgewählt wird.
  3. Faden gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flammwidrig imprägnierten Fasern darüber hinaus ein flammwidriges polymerisches Material umfassen.
  4. Faden gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flammwidrig imprägnierten Fasern mit einem flammwidrigen Mittel behandelt werden.
  5. Faden gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophilen Fasern auf Basis eines zellulosischen natürlichen oder künstlichen Materials realisiert werden, wie zum Beispiel Baumwolle, Viskose, Reyon, oder auf Wollebasis.
  6. Faden gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrophilen Fasern derart behandelt werden, dass sie wenigstens teilweise flammwidrig imprägniert sind.
  7. Faden gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die thermostabilen Fasern auf Basis eines aus der Para-Aramide, Meta-Aramide, Polybenzimidazol-Imide, Polybenzoxazole, Polyacrylate, Polyphenole, Polyamide-Imide, Poly-P-Phenylendiamin-Terephtalamide umfassenden Gruppe ausgewählten polymerischen Materials realisiert werden.
  8. Faden gemäß Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die den Faden bildenden Fasern eng miteinander vermischt sind.
  9. Faden gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass er zwischen 4 und 20 Gew.-% an thermostabilen Fasern umfasst.
  10. Faden gemäß Anspruch 1 bis ?, dadurch gekennzeichnet, dass er einen mit den thermostabilen Fasern gebildeten Seelenfaden und eine aus der engen Vermischung der flammwidrig imprägnierten Fasern und der hydrophilen Fasern gebildete, um den genannten Seelenfaden angeordnete Ummantelung umfasst.
  11. Faden gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass er zwischen 20 Gew.-% und 50 Gew.-% an thermostabilen Fasern umfasst.
  12. Zur Realisierung von Schutzkleidung bestimmtes Textil, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens eine mit den Fäden gemäß Anspruch 1 bis 11 gebildete gewebte oder gewirkte Textilschicht umfasst.
  13. Textil gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Textilschicht eingefärbt oder bedruckt ist.
  14. Textil gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass es eine imprägnierte und atmende, unentflammbare, der Textilschicht zugeordnete Schicht umfasst.
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