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DE29823441U1 - Flammhemmendes elektrisch leitendes Gewebe - Google Patents

Flammhemmendes elektrisch leitendes Gewebe

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DE29823441U1
DE29823441U1 DE29823441U DE29823441U DE29823441U1 DE 29823441 U1 DE29823441 U1 DE 29823441U1 DE 29823441 U DE29823441 U DE 29823441U DE 29823441 U DE29823441 U DE 29823441U DE 29823441 U1 DE29823441 U1 DE 29823441U1
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fabric
electrically conductive
conductive threads
threads
conductivity
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DE29823441U
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EUREA VERPACKUNG
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Description

EUP10A Tl.doc
Al
Anmelder: eurea Verpackungs GmbH & Co. KG IndustriestraOe 55/57 48432 Rheine
15 Titel:
Flammhemmendes elektrisch leitendes Gewebe
30
Vertreter: Patentanwalt Dr. Helmut Hoffmeister Goldstraße 36 48147 Münster
EUPIOJZdQC
Flammhemmendes, elektrisch leitendes Gewebe
Die Erfindung betrifft ein elektrisch leitendes Gewebe aus
Kunststoffasern, Kunststoffbändchen oder Kunststoffäden zur
Herstellung von hochfesten Verpackungen oder Auskleidungsbahnen, welches elektrisch nicht leitende und elektrisch leitende Fäden aufweist, sowie aus diesem Gewebe hergestellte
Schüttgutbehälter und Auskleidungen, insbesondere für Schächte im Tief- und Bergbau.
Bei Kunststoffgeweben werden im Gebrauch in trockener Umgebung
elektrostatische Ladungen, insbesondere durch Reibung,
erzeugt, die sich bei Kontakt mit geerdeten Gegenständen
und/oder Personen schlagartig entladen können. Die hohe Energie des überspringenden Lichtbogens kann zur Zündung explosiver Luft-/Gas- oder Luft-/Staub-Gemische führen. In einer
entsprechenden Umgebung besteht zudem eine erhöhte Brandge-
fahr.
Es sind aus der DE-AS 19 28 330 Gewebe bekannt, die zur Vermeidung einer elektrostatischen Aufladung aus zwei verschiedenen Fasermaterialien bestehen, von denen das eine Fasermaterial von einem durch die gesamte Faser dispergierten, elektrisch leitenden Ruß durchsetzt und das andere Faseraaterial frei von Ruß ist.
Als Nachteil dieser Gewebe wird angegeben, daß sich ein Gewebe mit einer verminderten Festigkeit und Dehnbarkeit ergibt, weil es Fäden enthält, bei denen der Ruß durch die gesamte Faser hindurch dispergiert ist, wenn der Ruß in einer solchen Menge in der Faser enthalten ist, daß eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit erreicht wird. Es wird darauf hingewiesen, daß sich eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit nicht erreichen läßt, wenn die in der Faser enthaltene Rußmenge zu gering ist. Auch sind flaimtihemmende Eigenschaften des Gewebes nicht offenbart.
In der Patentschrift DE 39 38 414 C2 der Anmelderin ist ein Schüttgutbehälter aus einem elektrisch leitenden Gewebe offenbart, das aus Kunstfasern oder Kunststoffäden besteht und elektrisch nicht leitende und elektrisch leitende Fäden aufweist, wobei die elektrisch leitenden Fäden aus einem Polyolefin bestehen und eindispergierten Ruß und/oder Graphit enthalten und sowohl in der Kette als auch im Schuß eingewebt sind.
Ein Gewebe dieser Art ist für die starken mechanischen Beanspruchungen, wie sie bei der Verwendung des Gewebes für einen flexiblen Schüttgutbehälter oder für eine Auskleidungsbahn im Bergbau auftreten, gut geeignet und durch die eingewebten elektrisch leitenden Fäden wird eine sichere Ableitung von elektrostatischer Ladung erreicht. Vorteilhaft ist, daß der Elastizitätsmodul der elektrisch leitenden Fäden kleiner ist als der des übrigen in Kette und Schuß verwebten Fadenmaterials. Hierdurch wird verhindert, daß die elektrisch leitenden Fäden des Gewebes bei einer geringeren Belastung brechen, als die Fäden des nicht leitenden Grundgewebes, wodurch ünterbrechungen im leitfähigen Gitter vermieden werden.
Nachteilig ist, daß der elektrisch leitende Faden aufgrund seines hohen Kohlenstoffgehalts in starkem Maße brennbar ist
und auch in der Umgebung von schwerer brennbaren, nicht elektrisch leitenden Fäden des Grundgewebes nicht verlöscht, sondern sich unter Zerstörung der benachbarten Bereiche wie ein brennender Docht durch das Gewebe zieht.
In der Kunststofftechnik ist es allgemein bekannt (vgl. SAECHTLING: Kunststoff-Taschenbuch, S. 58, 25. Auflage, Carl Hanser Verlag 1992), Kunststoffe mit flammhemmenden Additiven zu versetzen, welche eine Flamme dadurch ersticken, daß sie im Falle der chlor- oder bromhaltigen organische Verbindungen - bei Flammeinwirkung den Sauerstoffzutritt zu der Grundsubstanz erschweren oder - beispielsweise bei Aluminiumhydroxid - bei hohen Temperaturen Wasser und/oder Kohlendioxid abspalten.
Nachteilig ist, daß eine zusätzliche Füllung eines mit leitfähigem Ruß- oder Graphit gefüllten Kunststoffs mit einem flammhemmenden Zusatzstoff die Festigkeitswerte des aus einem solchen Kunststoff hergestellten Fadens stark herabsetzt und diesen zur Verwendung in Geweben zur Herstellung hochfester Verpackungen oder Auskleidungen ungeeignet macht.
Weiterhin ist aus der GB 21 01 559 Al ein Schüttgutbehälter bekannt, der aus einem Gewebe hergestellt ist, in das Metallfaden eingearbeitet sind, über die elektrostatische Aufladungen des Gewebes abgeleitet werden können.
Nachteilig bei dieser Lösung ist es allerdings, daß diese aus Vollmetall gezogenen Fäden nur als Kettfaden in das Gewebe eingearbeitet werden, was die Ableitfähigkeit insgesamt beeinträchtigt. Vor allem ist das Dehnungsverhalten der Metallfasern oder -fäden sehr abweichend von dem Dehnungsverhalten des übrigen Gewebes. Dies führt leicht zum Bruch der Metallfäden und damit zu einer Unterbrechung der Ableitung. Durch solche Unterbrechungspunkte wird im Falle der statischen Auf-
ladling die Gefahr der Funkenbildung und Explosion stark erhöht. Auch sind keinerlei Eigenschaften des Grundgewebes offenbart, die es für einen Einsatz in brandgefährdeten Bereichen geeignet erscheinen lassen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gewebe der eingangs genannten Art weiterzuentwickeln, das elektrisch leitend und zugleich flammhemmend ist und somit in explosions- und brandgefährdeten Bereichen einsetzbar ist. Auch soll das Gewebe zur Herstellung hochfester Verpackungen und Auskleidüngen geeignet sein.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß
- daß die elektrisch nicht leitenden Fäden mit einem flammhemmenden Zusatzstoff ausgerüstet, beschichtet oder gefüllt sind,
- daß die elektrisch leitenden Fäden aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, der mit wenigstens einem die Leitfähigkeit erhöhenden Zusatz ausgerüstet oder in fein dispergierter Form gefüllt ist, oder daß die elektrisch leitenden Fäden mit wenigstens einem die Leitfähigkeit erhöhenden Zusatz beschichtet sind und
- daß wenigstens die elektrisch leitenden Fäden mittels Wärmeeinwirkung in ihrer Länge schrumpfbar sind/ wobei der Schrumpf der elektrisch leitenden Fäden größer ist als der Schrumpf der elektrisch nicht leitenden Fäden.
Mit „flammhemmend" wird hier das Brandverhalten eines Gewebes bezeichnet, bei dem bei Einwirkung einer Flamme die Entzündung des Gewebes -verhindert oder verzögert wird und bei dem nach erfolgter Entzündung innerhalb einer kurzen Zeitspanne die Flamme von selbst verlöscht.
Als „elektrisch leitend" wird hier ein Gewebe bezeichnet, dessen nach DIN 53482 gemessener Oberflächenwiderstand und Erdableitwiderstand zumindest kleiner als der Durchgangswiderstand der Luft, also kleiner als &Igr;&Ogr;8 &OHgr; ist, so daß eine Ableitung elektrostatischer Elektrizität ermöglicht ist.
Unter „Fäden" sollen hier alle gesponnenen oder extrudierten Kunststoffasern, aus Folien geschnittene Kunststoffbändchen oder sonstige Kunststoffäden verstanden werden, die webtechnisch verarbeitbar sind.
Der „Schrumpf" von Kunststoffen ist definiert als die durch Relaxations- oder Retardationsvorgänge bewirkte absolute Län genänderungsdifferenz, bezogen auf die Ausgangslänge.
Überraschenderweise weist ein Gewebe gemäß der vorliegenden Erfindung flammhemmende Eigenschaften auf, obwohl die elektrisch leitenden Fäden aus brennbaren Kunststoffen hergestellt sind und keine flammhemmenden Zusatzstoffe enthalten oder die Zusatzstoffe allenfalls in einer geringen Menge enthalten sind, mit der allein ein Verlöschen einer Flamme nicht erreichbar ist.
Die elektrisch leitenden Fäden des erfindungsgemäßen Gewebes vermögen über die aufgebrachte Metallschicht oder die enthaltenen Metallpartikel eine elektrostatische Aufladung sicher gegen einen Erdleiter abzuleiten.
Bei der Einwirkung einer Flamme auf das erfindungsgemäße Gewebe schmilzt der Kunststoff im beflammten Bereich. Während die Zusatzstoffe in den nicht leitenden Fäden ein Entzünden verhindern oder ein schnelles Verlöschen bewirken, wird die Entzündung der elektrisch leitenden Fäden dadurch verhindert,
daß diese sich unter Wärmeeinwirkung stark zusammenziehen und sich damit einer längeren Einwirkung der Flamme durch Schrumpfen entziehen. Schon die Wärmeeinleitung aus benachbarten Bereichen nicht leitender, nahezu unbrennbarer Fäden führt zu einem schnellen Schrumpfen der elektrisch leitenden Fäden, so daß sich diese bereits vor einer unmittelbaren Flammeneinwirkung dem gefährdeten Bereich entziehen können. Das Schrumpfen geschieht außerordentlich rasch.
Um diesen Effekt zu erzielen, sind nach der Erfindung wenigstens die elektrisch leitenden Fäden unter Wärmeeinwirkung schrumpfbar. Werden solche Fäden in einem nicht schrumpfbaren Grundgewebe eingewebt, zieht sich dieser Faden bei Flammeneinwirkung zusammen und soweit aus dem Gewebe heraus, wie der Einfluß der durch die Flamme eingebrachten Wärme reicht. Außerhalb der Wärmeeinflußzone behält der Faden seine mechanischen und elektrischen Eigenschaften.
Die Erfindung sieht vor, daß der Schrumpf der elektrisch leitenden Fäden in jedem Fall größer ist als der Schrumpf der elektrisch nicht leitenden Fäden. Möglich ist daher auch, daß für das nicht leitende Grundgewebe ein ebenfalls wärmeschrumpfbarer Faden gewählt ist. Somit entzieht sich auch das Gesamtgewebe durch Schrumpfen einer Flammeneinwirkung. Durch den relativ zum Schrumpf des Grundgewebes höheren Schrumpfungsgrad der leitende Fäden ist sichergestellt, daß letztere sich rasch der Flammeinwirkung entziehen können.
Gute Ergebnisse bei der Brennbarkeitsprüfung werden erzielt, wenn der Schrumpf der elektrisch leitenden Fäden das 1,2 bis 4fache, vorzugsweise das 2fache, des Schrumpfs der elektrisch nicht leitenden Fäden beträgt.
Die elektrisch nicht leitenden Fäden bei einer vorteilhaften Ausführungsform bestehen aus einem Polypropylen, das mit ei-
nem flammhemmenden halogenhaltigen Additiv gefüllt und/oder beschichtet ist. Dieses Material ist kostengünstig und eignet sich daher besonders für die Fertigung großflächiger Gewebebahnen.
Die elektrisch leitenden Fäden können aus einem Kunststoff hergestellt sein, bei dem über eine Füllung mit Partikeln von Metallen oder Metallverbindungen oder mit kohlenstoffhaltigen Partikeln wie Ruß oder Graphit die Leitfähigkeit erhöht ist. Eine solche Füllung kann kostengünstig durch Zumischung der leitfähigkeitserhöhenden Partikel zum Kunststoff-Rohstoff bewirkt werden.
Es ist aber auch möglich, einen bereits an sich elektrisch leitfähigen Kunststoff zur Fadenherstellung zu verwenden, wodurch ein homogener Faden erhalten wird. Für die vorliegende Erfindung ist Polyanilin als leitfähiger Kunststoff gut geeignet. Der leitfähige Kunststoff kann als Zusatz dem Fadenwerkstoff zugegeben werden oder der Faden kann vollständig aus einem leitfähigen Kunststoff bestehen.
Die leitenden Fäden können mit Silber bedampft sein. Die gute elektrische Leitfähigkeit und die guten Haftungseigenschaften von Silber an dem Kunststoff ermöglichen eine elektrostatische Leitung über die Fadenaußenseite bei einer geringen Schichtdicke. Die Bedampfung der Fadenaußenseite kann auch bei einem Faden angewandt werden, der bereits mit leitfähigserhöhenden Zusätzen ausgerüstet oder gefüllt ist, wodurch die Leitfähigkeit weiter verbessert wird.
Eine kostengünstige Ausbildungsform sieht vor, ein Monofilament, beispielsweise einen extrudierten Polyamidfaden, mit Metall zu bedampfen oder mit leitfähigen Partikeln auszurüsten.
Die Flexibilität des Fadens ist erhöht bei einer weiteren Ausführungsform, bei der die elektrisch leitenden Fäden MuI-tifilamente sind. Ein solcher Zwirn kann aus mehreren Fasern bestehen, von denen wenigstens eine Faser mit leitfähigen Partikeln gefüllt und/oder beschichtet ist. Es können gleich dicke Fasern miteinander verdrillt sein, wobei auch denkbar ist, um eine dickere, leitende Faser herum als Kern eine Ummantelung aus dünneren Fasern anzuordnen, mit denen die Reißfestigkeit erhöht ist.
Um auch hohe Kräften aufnehmen und die elektrostatische Ableitung dabei sicherstellen zu können, sind die elektrisch leitenden Fäden aus einem Polyester, vorzugsweise aus Polyethylenterephtalat (PET), hergestellt.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften ist es, daß die elektrisch leitenden Fäden in Kette und/oder in Schuß eingewebt sein können. Wenn sowohl bei den Kett- als auch den Schußfäden elektrisch leitende eingewebt sind, wird bei der Herstellung körperhafter Gebilde aus dem erfindungsgemäßen Gewebe ein FARADAY-Käfig geschaffen. Elektrostatische Ladungen können somit zweidimensional abgeleitet werden und erhöhen die Sicherheit bei Verwendung des Gewebes in gefährdeter Atmosphäre. Eine Belastung des Gewebes kann dabei aufgrund gleichartiger Festigkeitswerte von elektrisch leitenden und nicht leitenden Fäden in beliebige Richtung erfolgen, ohne daß es zum Riß der leitenden Fäden kommt.
Um das Entziehen des schrumpfenden Fadens bei Flammeinwirkung zu verbessern, ist es vorteilhaft, daß der Querschnitt der elektrisch nicht leitenden Fäden das 2fache bis lOfache des Querschnitts der elektrisch leitenden Fäden beträgt. Die schrumpfende, elektrisch leitende Faser wird so nicht im
Grundgewebe blockiert und kann sich ungehindert dem beflammten Bereich entziehen.
Bei einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung ist jeder zehnte bis achtzigste Kett- bzw. Schußfaden ein elektrisch leitender Faden ist, wodurch unter dem Gesichtspunkt der Herstellungskosten, der optischen Erscheinung des Gewebes und der elektrostatischen Eigenschaften eine ausgewogene Kombination erreicht ist.
Um eine Bildung von „Inseln" von elektrostatisch isolierenden Gewebeabschnitten inmitten des Gitters aus elektrisch leitenden Fäden zu vermeiden, beträgt die Fläche des nichtleitenden Gewebes zwischen jeweils zwei, ein Rechteck einschließenden Kett- und Schußfäden höchstens 100 cm2. Es hat sich als vorteilhaft sowohl für die elektrischen Eigenschaften als auch für die Fertigung und die mechanische Belastbarkeit des Gewebes erweisen, wenn der Abstand der elektrisch leitenden Fäden zueinander in Kettrichtung (3) 1 bis 5 cm, vorzugsweise 2,5 cm, beträgt und in Schußrichtung 10 cm bis 60 cm, vorzugsweise 40 cm, beträgt.
Umgebungseinflüsse wie'die Luftfeuchtigkeit können den erforderlichen Oberflächenwiderstand und den Erdableitwiderstand, bei welchen eine Ladungsableitung erreicht wird, beeinflussen. Die Widerstände sollten so klein wie möglich sein, um in jedem Fall eine sichere Ableitung elektrostatischer Ladungen zu bewirken. Es ist daher ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, daß bei der Erfindung aufgrund der guten Leitfähigkeit der elektrisch leitenden Fäden und der geeigneten Anordnung der Fäden im Gewebe ein Oberflächenwiderstand und ein Erdableitwiderstand (nach DIN 53 482) von kleiner als &Igr;&Ogr;4 &OHgr; - bei gleichzeitigen flammhemmenden Eigenschaften des Gewebes und guten mechanischen Festigkeitswerten - erzielbar ist.
Um zur Herstellung hochfester Verpackungen oder Auskleidungsbahnen geeignet zu sein, hat das Gewebe vorteilhafterweise eine Bruchfestigkeit von 50 N/mm2 bis 250 N/mm2 bei einer Bruchdehnung von 10% bis 50%.
Vorteilhaft ist, daß der Elastizitätsmodul der elektrisch leitenden Fäden kleiner ist als der der nicht leitenden Fäden. Hierdurch wird verhindert, daß die elektrisch leitenden Fäden des Gewebes bei einer geringeren Belastung brechen als die Fäden des nicht leitenden Grundgewebes. Unterbrechungen im leitfähigen Gitter werden also in jedem Fall vermieden.
Die Erfindung wird anhand eines Beispiels näher erläutert/ das in der Zeichnung dargestellt ist. Die Figuren zeigen im einzelnen:
Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Gewebe nach einem Beflammungsversuch in Draufsicht,
Fig. 2 ein Gewebe gemäß dem Stand der Technik nach einem
Beflammungsversuch als Vergleichsbeispiel in Draufsicht,
Fig. 3 einen aus dem Gewebe gemäß der Erfindung hergestellten Schüttgutbehälter in perspektivischer Ansicht,
und ■"· ■ ■
Fig. 4 einen mit dem erfindungsgemäßen Gewebe ausgekleideten Schacht im Untertage-Bergbau in schematischer Schnittdarstellung.
In Fig. 1 ist ein Abschnitt eines nach der Erfindung hergestellten Gewebes 100 dargestellt. Sowohl Kettfaden 3 als auch Schußfäden 4 sind Bändchen aus einem thermoplastischen Kunststoff. Solche Bändchen werden auf einfache Weise dadurch erhalten, daß eine Folie aus einem Kunststoff hergestellt wird, die anschließend durch Messer in Bahnrichtung in Bändchen geschnitten wird. Da auch Standardkunststoffe, insbesondere Polypropylen, geeignet sind und die Bändchen im Vergleich zu
textlien Garnen eine große Breite von ca. 0,5 bis 5 mm haben, können kostengünstig großflächige Gewebe hergestellt werden. In das Gewebe 100 sind elektrisch leitende Fäden 2.1, 2.2 eingewebt, die hier zur besseren Darstellung schematisch als Doppellinie gezeichnet sind; bei einer bevorzugten Ausführungsform haben die elektrisch leitenden Fäden einen kleineren Querschnitt als die Fäden des Grundgewebes. Die leitenden Fäden 2.1, 2.2 sind sowohl in Kette, als auch in Schuß eingewebt, so daß eine Ableitung von elektrostatischer Elektrizitat in allen Richtungen der Fläche erfolgen kann.
Die elektrisch leitenden Fäden 2.1, 2.2 der bevorzugten Ausführungsform sind Zwirne, die aus mehreren Polyesterfasern texturiert sind, von denen wenigstens eine Faser, vorzugsweise 4 bis 6 Fasern, mit Silber bedampft ist. Die elektrisch leitenden Fäden 2.1, 2.2 sind monoaxial verstreckt. Die Verstreckung wird auf das 4 bis lOfache der Ausgangslänge bewirkt, wobei ein Streckungsverhältnis von 5 : 1 bis 6 : 1 für die meisten Kunststoffsorten günstig ist. Die Verstreckung wird nach Erwärmung des Kunststoffs auf eine Temperatur oberhalb der Glasübergangstemperatur eines amorphen Thermoplasten bzw. oberhalb der Kristallitschmelztemperatur eines teilkristallinen Thermoplasten" durchgeführt und wird während der Abkühlung aufrechterhalten. Die Kunststoffmoleküle werden durch die Verstreckung ausgerichtet. Die durch das Abkühlen eingefrorene Konfiguration von in Verstreckungsrichtung ausgerichteten Molekülen entspricht nicht dem thermodynamisehen Gleichgewichtszustand, so daß sich ein innerer Spannungszustand ergibt. Eine erneute Erwärmung, die die Moleküle beweglich macht, führt zu einem Abbau dieser Spannungen und damit zu einer zumindest teilweisen Rückbildung der aufgezwungenen Verformung. Der Effekt wird auch als „memory-effect" bezeichnet.
Werden also nun die elektrisch leitenden Fäden 2.1, 2.2 einer starken Erwärmung, beispielsweise durch eine offene Flamme oder durch die Wärme von Schmelze an benachbarten Fäden 3, 4 im Gewebe, ausgesetzt, so ziehen sich die leitenden Fasern 2.1, 2.2 zusammen und ihre Länge im erwärmten Bereich beträgt nur noch einen Bruchteil der Ausgangslänge.
Beispiel (vgl. Fig. 1) .
Der untere Bereich des Gewebes 100 in Fig. 1 stellt die Gewebeveränderungen nach einem Versuch zur Ermittlung des Brand-Verhaltens dar. Die Prüfkriterien wurden entsprechend DIN/EN/ISO 6941 „Messung der Flammenausbreitungseigenschaftung vertikal angeordneter Proben" gewählt, wodurch eine Beurteilung gemäß der DIN 66083 durchführbar ist.
Eine Brennerflamme wurde in einem Bereich 6 unter einem Winkel von 30° gegen die untere Kante 5 einer Gewebeprobe 100 gerichtet. In dem direkt beflammten Bereich 6 schmilzen die thermoplastischen Kett- und Schußfäden (3, 4) aufgrund der großen Wärme und bilden eine Kruste 7 aus Kunststoffschmelze. Da sie mit flammhemmenden Zusatzstoffen versehen sind, verlösehen die beflammten Fäden 3, 4 etwa ein bis zwei Sekunden nach dem Entfernen der Brennerflamme.
Die elektrisch leitenden Fäden 2.1, 2.2 sind in der Wärmeeinflußzone stark geschrumpft. Durch die von Brenner flamme und benachbarten schmilzenden Bändchen zugeführte Wärme wurden die Molekülketten des silberbedampften Polyesterzwirns beweglich und der aufgezwungene Ver streckungs zustand wurde abgebaut .
Da die elektrisch nicht leitenden Fäden 3, 4 des in diesem Beispiel dargestellten Gewebes 100 nicht schrumpfen, wird mit dem Schrumpf der leitenden Fäden 2.1, 2.2 eine Relativbewe-
gung hervorgerufen, mit der sich die leitenden Fäden von der Gefahrenstelle weg und aus dem Grundgewebe hinaus ziehen. Es entsteht, durch den Schrumpf beispielsweise des leitenden Fadens 2.1, eine Lücke 8.1 im Gewebe 100, in der ein einzelner Kettfaden fehlt. Die Schußfäden 4 sind in dem Bereich 8.1 der Lücke jedoch sämtlich vorhanden, so daß die Festigkeit des Gewebes nicht wesentlich vermindert wird.
Die Flamme breitet sich also nicht weiter im Gewebe aus und die Schadstelle im Gewebe bleibt auf den Bereich 6 der unmittelbaren Flammeinwirkung beschränkt, insbesondere bleiben außerhalb des direkt beflammten Bereichs sowohl die mechanischen als auch die elektrostatischen Eigenschaften des Gewebes erhalten.
Überraschenderweise hat sich demnach gezeigt, daß das erfindungsgemäße Gewebe 100 flammhemmend ist, obwohl der elektrisch leitende Faden 2.1, 2.2 nicht mit einem Gehalt an Zusatzstoffen gefüllt ist, der allein das Erlöschen einer Flamme bewirken könnte, wie es bei den Kett- und Schußfäden 3,4 der Fall ist.
Vergleichsbeispiel (vgl. Fig. 2)
Der Versuch zur Ermittlung des Brandverhaltens wird an einer Probe aus einem aus dem Stand der Technik bekannten Gewebe 200 wiederholt. Das Gewebe 200 besteht aus denselben Kettfaden 3 und Schußfäden 4, die im Gewebe 100 verwendet wurden; der Kunststoff der Fäden enthält ebenfalls flammhemmende Zusatzstoffe.
Die elektrisch-leitenden Fäden 2.1', 2.2' sind Monofilamente, die einen hohen'Anteil an Ruß aufweisen, wodurch eine gute Leitfähigkeit sichergestellt ist. Flammhemmende Zusatzstoffe
sind nicht beimischbar, da die Festigkeit der Fäden wesentlich herabgesetzt werden würde.
Die Probe wird in derselben Versuchsanordnung wie beim zuvor beschriebenen Beispiel im Bereich 6' beflammt. Aufgrund des hohen Kohlenstoffgehalts wurde ein rasches Entzünden und dochtartiges Abbrennen der elektrisch leitenden Fäden 2.1', 2.2' beobachtet. Die Flamme zog sich entlang der gitterartig eingewebten Fäden 2.1', 2.2' durch das Gewebe 200, wobei auch die Fäden 3, 4 des Grundgewebes trotz der enthaltenen flammhemmenden Zusatzstoffe zerstört wurden. Der Versuch mußte bei dem in Fig. 2 wiedergegebenen Grad der Zerstörung des Gewebes 200 abgebrochen werden, da die Flamme nicht von selbst verlöschte.
Mit dem Nachweis flammhemmender Eigenschaften des erfindungsgemäßen elektrisch leitenden Gewebes 100 ist dieses für Anwendungen in explosions- und/oder brandgefährdeter Umgebung geeignet, wie sie typischerweise in Lösemittel verarbeitenden Betrieben und im Bergbau aufgrund von Kohlenstaub und Methangas in der Luft unter Tage gegeben ist.
Figur 3 zeigt einen aus dem Gewebe 100 hergestellten flexiblen Schüttgutbehälter 10, der aus einem Tragbeutel 15 mit als Transportschlaufen 17, 17' ausgebildeten Tragegurt besteht. In seinem Deckelbereich 14 weist der Tragbeutel 15 einen Einfüllstutzen 18 und in seinem Bodenbereich 11 einen Auslaufstutzen 19 auf. Der Tragbeutel 5 ist aus dem hochfesten, elektrisch leitenden und flammhemmendem Kunstfasergewebe 100 hergestellt. Im Kragenbereich 16, im Deckelbereich sowie im Bereich des Einfüll- 18 und Auslaufstutzens 19 kann zur Optimierung des Ableitverhaltens eine Verdichtung des Gitternetzes 12 aus elektrisch leitenden Fäden 2.1, 2.2 vorgesehen werden. Ebenso ist in das Material für die Trageschlaufen 17, 17' zur Gewährleistung der Ableitung leitfähi-
• · · · · ft
ges Material eingearbeitet. Wichtig für die Sicherheit ist die lückenlose Erdung während der Befüllung und Entleerung, damit mögliche elektrostatische Aufladungen abgeleitet werden.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch einen Schacht 30 unter Tage. Bei horizontal vorgetrieben Tunneln und Schächten großen Querschnitts muß, insbesondere wenn diese für den Personen- und/oder Materialtransport vorgesehen sind, das Deckgebirge 31 abgestützt werden. Dazu werden Träger 33 mit hydraulischen Stempeln 32 gegen das Gebirge 31 gedrückt. Um zwischen den Trägern 33 das Herabfallen von aus dem Gebirge 31 herausbrechenden, kleineren Gesteinsbrocken 34 zu verhindern, werden großflächige Auskleidungsbahnen oder -matten mit den Trägern 33 angepreßt. Dies können Drahtmatten sein, die allerdings schwer sind und entsprechend viel Transportkapazität benötigen. Bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Gewebebahn 100 zur Auskleidung des Schachtes 30 steht ein wesentlich leichteres und einfach zuschneidbares Material zur Verfügung. Da das Gewebe 100 hochfest ist, reißt es auch beim Anpreßen gegen herausragende Gesteinsbrocken 34 nicht. Über das eingewebte Gitter aus elektrisch leitenden Fäden 2.1, 2.2 können elektrostatische Ladungen gegen die Erde abgeleitet werden. Ein mögliches Ausbreiten eines Feuers entlang der Auskleidungsbahn wird durch die flammhemmenden Eigenschaften des Gewebes 100 unterbunden.

Claims (21)

Al EUP10A_A2.doc
1. Elektrisch leitendes Gewebe (100) aus Kunststoffasern, Kunststoffbändchen oder Kunststoffäden zur Herstellung von hochfesten Verpackungen oder Auskleidungsbahnen, welches elektrisch nicht leitende (3,4) und elektrisch leitende Fäden (2.1, 2.2) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die elektrisch nicht leitenden Fäden (3,4) mit einem flammhemmenden Zusatzstoff ausgerüstet, beschichtet oder gefüllt sind,
- daß die elektrisch leitenden Fäden (2.1, 2.2) aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen, der mit wenigstens einem die Leitfähigkeit erhöhenden Zusatz ausgerüstet oder in fein dispergierter Form gefüllt ist, oder daß die elektrisch leitenden Fäden (2.1, 2.2) mit wenigstens einem die Leitfähigkeit erhöhenden Zusatz beschichtet sind und
- daß wenigstens die elektrisch leitenden Fäden (2.1, 2.2) mittels Wärmeeinwirkung in ihrer Länge schrumpfbar sind, wobei der Schrumpf der elektrisch leitenden Fäden (2.1, 2.2) größer ist als der Schrumpf der elektrisch nicht leitenden Fäden (3, 4).
2. Gewebe (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wärmeeinwirkung der Schrumpf der elektrisch leitenden Fäden (2.1, 2.2) das 1,2 bis 4fache, vorzugsweise das 2fache, des Schrumpfs der elektrisch nicht leitenden Fäden (3, 4) beträgt.
A2
3. Gewebe (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Leitfähigkeit erhöhende Zusatz ein Metall oder eine Metallverbindung, vorzugsweise in Partikelform, ist.
4. Gewebe (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Leitfähigkeit erhöhende Zusatz Kohlenstoff in Form von Ruß und/oder Graphit oder ein anorganischer leitfähigkeitserhöhender Stoff ist.
5. Gewebe (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Leitfähigkeit erhöhende Zusatz ein intrinsisches Polymer, vorzugsweise Polyanilin, ist.
6. Gewebe (100) nach wenigstens einem, der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Fäden (2.1, 2.2) mit Silber beschichtet sind.
7. Gewebe (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Fäden (2.1, 2.2) Monofilamente sind.
8. Gewebe (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Faden (2.1, 2.2) MuIt!filamente sind, von denen wenigstens eine Faser mit die Leitfähigkeit erhöhenden Zusätzen ausgerüstet ist.
9. Gewebe (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Faden (2.1, 2.2) aus einem Polyester, vorzugsweise aus Polyethylenterephtalat (PET)7 hergestellt sind.
10. Gewebe (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitenden Fäden (2.1, 2.2) in Kette (3) und/oder in Schuß (4) eingewebt sind.
A3
11. Gewebe (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch nicht leitenden Fäden (3, 4) aus einem Polypropylen bestehen, das mit einem flammhemmenden halogenhaltigen Additiv gefüllt und/oder beschichtet ist.
12. Gewebe (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der elektrisch nicht leitenden Fäden (3, 4) das 2fache bis lOfache des Querschnitts der elektrisch leitenden Fäden (2.1, 2.2) beträgt.
13. Gewebe (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 1
bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastizitätsmodul der elektrisch leitenden Fäden (2.1, 2.2) kleiner ist als der Elastizitätsmodul des übrigen in Kette (3) und Schuß (4) verwebten Fadenmaterials.
14. Gewebe (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 1
bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der elektrisch leitenden Fäden (2.1, 2.2) zueinander in Kettrichtung (3) 1 bis 5 cm, vorzugsweise 2,5 cm, beträgt und in Schußrichtung (4) 10 cm bis 60 cm, vorzugsweise 40 cm, beträgt. ~·
15. Gewebe (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zehnte bis achtzigste Kett-(3) bzw. Schußfaden (4) ein elektrisch leitender Faden (2.1, 2.2) ist.
16. Gewebe (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 1
bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberflächenwiderstand und/oder der Erdableitwiderstand des Gewebes (nach DIN 53 482) kleiner als &Igr;&Ogr;4 &OHgr; ist.
A4
17. Gewebe (100) nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Bruchfestigkeit des Gewebes (100) 50 N/mm2 bis 250 N/mm2 bei einer Bruchdehnung von 10% bis 50% beträgt.
18. Schüttgutbehälter (10), der aus einem flexiblen Tragbeutel und daran befestigten Tragvorrichtungen (Tragschlaufe (17, 17'), -öse, -gurt oder ähnliches) besteht und bei dem wenigstens der Tragbeutel aus einem hochfesten Gewebe (100) nach wenigstens einem der Ansprüchen 2 bis 18 hergestellt worden ist.
19. Schüttgutbehälter (10) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schüttgutbehälter in seinem Deckel-(14) und Kragenbereich (16) eine gegenüber dem übrigen Gewebe des Tragbeutels erhöhte Anzahl von elektrisch leitenden Fäden aufweist.
20. Schüttgutbehälter (10) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Tragschlaufen (17, 17') auch diese aus einem hochfesten Gewebe (100) nach wenigstens einem der Ansprüchen 1 bis 18 hergestellt worden sind.
21. Auskleidung (30) für Berg- und Tiefbauschächte, die aus aus einem hochfesten Gewebe (100) nach wenigstens einem der Ansprüchen 2 bis 18 hergestellt worden ist.
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