DE60301652T2

DE60301652T2 - Flammhemmendes Verbundgarn aus zwei Fasertypen

Info

Publication number: DE60301652T2
Application number: DE2003601652
Authority: DE
Inventors: Christian Paire; Thierry Lanier
Original assignee: PROLINE TEXTILE; PROLINE TEXTILE BUIRE COURCELL; Sofileta
Current assignee: PROLINE TEXTILE; PROLINE TEXTILE BUIRE COURCELL; Sofileta
Priority date: 2002-07-31
Filing date: 2003-07-30
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2023-07-31
Also published as: FR2843132A1; FR2843132B1; AU2003281834A1; EP1386987A1; AU2003281834A8; US20060234578A1; WO2004012540A2; WO2004012540A3; CN1671899A; ATE305061T1; EP1386987B1; CA2493943A1; DE60301652D1

Description

Die Erfindung betrifft einen feuerfesten Verbundfaden und ein Textil mit wenigstens einer mit einem derartigen Faden gebildete gewebte oder gewirkte Textilschicht.
Das Textil ist typischerweise zur Realisierung von Schutzkleidung bestimmt, insbesondere von Kleidung für Militärs, für Feuerwehrleute oder für den Gebrauch in der Industrie. Auf besondere Weise wird die Nutzung des Textils angepasst, wenn die Kleidung dem Nutzer einen gewissen thermischen Schutz bieten soll.
Bei derartigen Anwendungen ist die Nutzung von Fäden mit thermostabilen Fasern bekannt, die der Kleidung gute feuerfeste und mechanische Festigkeitseigenschaften verleihen, insbesondere in Bezug auf die Widerstandsfähigkeit gegen Abrasion, der Haltbarkeit und der Festigkeit bei der Nutzung oder den verschiedenen Waschvorgängen, denen die Kleidung unterzogen werden soll.
Ein Problem, das mit thermostabilen Fasern auftritt, ist jedoch die Unmöglichkeit, sie auf einfache Weise einzufärben oder zu bedrucken, insbesondere mit einer Standardtechnik vom Typ fixiert gewaschen.
Daher werden die Fäden in den betrachteten Anwendungen zuvor durch eine Technik vom Pigmenttyp gefärbt, in der die Farbstoffe auf den Fäden aufgestrichen werden.
Diese Technik erlaubt jedoch nicht den Erhalt einer ausreichend widerstandsfähigen Einfärbung, insbesondere gegenüber der Abrasion, da das Aufstreichen nur schwach mit den Fäden verbunden ist.
Die Patentschrift EP-A-O 237 451 schlägt die Nutzung von Fäden mit einer Mischung aus thermostabilen Fasern niedrigen Moduls und hohen Moduls vor, aber darüber hinaus stellt sich ein anderes Problem, nämlich das der hohen Kosten der thermostabilen Fasern.
Daher wurde die Nutzung von Fäden mit einer Mischung aus thermostabilen Fasern und flammwidrig imprägnierten Fasern zu niedrigeren Kosten vorgeschlagen.
Um jedoch einen Verbundfaden zu erhalten, der den spezifischen Auflagen der betrachteten Nutzungen gerecht wird, insbesondere mit Bezug auf die mechanische Widerstandsfähigkeit und der flammwidrigen Eigenschaften, schlägt der Stand der Technik den Einsatz von flammwidrig imprägnierten Fasern vor, die zu mehr als 50 Gew.-% mit thermostabilen Fasern verbunden werden müssen.
Bei einem derartigen Prozentsatz jedoch bleiben die erwähnten Einfärbeauflagen derart, dass die Integration eines spezifischen Farbstoffs, der angeordnet ist, um sich in den später auf dem Gewebe angewendeten Farben zu verschmelzen, in die thermostabilen Fasern vorgeschlagen wurde.
Diese Lösung ist nur. teilweise zufrieden stellend, insbesondere aufgrund des hohen Prozentsatzes von thermostabilen Fasern, und stellt insbesondere für eine militärische Anwendung, in der die Menge zu Beginn oder nach der Pflege der aufgedruckten oder eingefärbten Farben einen direkten Einfluss auf die Qualität der von der Kleidung verliehenen Tarnung hat, eine Einschränkung dar.
Die Erfindung zielt daher auf die Behebung dieses Nachteils ab, indem sie insbesondere einen Verbundfaden mit einem geringeren Prozentsatz an thermostabilen Fasern vorschlägt, und zwar ohne Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften noch der feuerfesten Eigenschaften des genannten Fadens.
Während also der Faden in einer einzigen Phase bedruckt oder eingefärbt wird, das heißt unter Einsatz eines einzigen Einfärbeverfahrens und damit unter Einsatz zum Beispiel der in der Masse eingefärbten thermostabilen Fasern, weist das Gewebe einen reduzierten Dichroismus proportional zur Minderung der Menge an thermostabilen Fasern auf.
Darüber hinaus weist der vorgeschlagene Faden immer noch aufgrund der Herabsetzung des Prozentsatzes der thermostabilen Fasern im Verhältnis zu den Produktionskosten des Standes der Technik niedrigere Produktionskosten auf.
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung gemäß einem ersten Aspekt einen feuerfesten Verbundfaden vor, umfassend:

– zwischen 70 Gew.-% und 90 Gew.-% flammwidrig imprägnierter Fasern, wobei die genannten Fasern ein polymerisches Material auf Polyvinylakohol-Basis umfassen;
– zwischen 10 Gew.-% und 30 Gew.-% wenigstens eines Typs thermostabiler Fasern, die 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 gewebte oder gewirkte, mit derartigen Fäden gebildete Textilschicht umfasst.
Weitere Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung deutlich.
Die Erfindung betrifft einen feuerfesten Verbundfaden aus der Verbindung von spezifischen Fasern, wobei der genannte Faden insbesondere für die Realisierung eines Textils für Schutzkleidung einsetzbar ist, zum Beispiel für Militärs, für Feuerwehrleute oder für den Gebrauch in der Industrie. Bei derartigen Anwendungen werden nämlich die Auflagen insbesondere in Bezug auf die feuerfesten Eigenschaften und den mechanischen Widerstand immer strenger, so dass eine starke Nachfrage zur Weiterentwicklung der bekannten Fäden besteht, und das zu beherrschten Kosten.
Der Faden umfasst Fasern, die ein polymerisches Material auf Polyvinyl-Basis umfassen.
Diese Art Material ist jedoch an sich nicht unentflammbar. Daher müssen die verwendeten Fasern flammwidrig imprägniert werden, um einen feuerfesten Faden zu erhalten.
Zu diesem Zweck können die flammwidriq imprägnierten Fasern ein flammwidriges polymerisches Material umfassen. In einem besonderen Beispiel kann das flammwidrige Material ein Vinyl-Polyhalogenid sein, insbesondere ein Polyvinylchlorid, das bei seiner Verbrennung eine ausreichende Menge an Chlor abgibt, um die Faser unentflammbar zu machen.
Die so erhaltenen flammwidrig imprägnierten 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 dank der teilweisen Verschmelzung der Fasern zu verzögern.
Das Problem, das sich bei derartigen flammwidrig imprägnierten Fasern stellt, ist das ihrer thermischen Stabilität. Die Absorption thermischer Energie wird nämlich dank der teilweisen Fusion der Fasern erhalten, was eine Verformung derselben nach sich zieht.
Um diesen Nachteil zu beheben, werden die flammwidrig imprägnierten Fasern wenigstens einem Typ thermostabiler Fasern zugeordnet, die aus einem unentflammbaren Material gebildet werden. Unter thermostabil sind Fasern zu verstehen, die ihre physikalischen Eigenschaften unter Temperaturen beibehalten, unter denen andere Fasern sie verloren haben.
Thermostabile Fasern haben insbesondere die Funktion, neben den thermischen Eigenschaften die mechanischen Leistungen des Fadens zu verstärken. Insbesondere erlaubt der Einsatz dieser Fasern den Erhalt einer Widerstandsfähigkeit gegen Abrasion, einer Haltbarkeit und einer Stabilität, insbesondere bei der Nutzung oder den verschiedenen Waschvorgängen, die mit der Realisierung von Schutzkleidung vereinbar sind. Darüber hinaus erlauben die thermostabilen Fasern die Begrenzung der Bildung von Löchern im Gewebe, wenn dieses einer Flamme ausgesetzt ist, und damit die Verbesserung des durch die Kleidung verliehenen Feuerschutzes. Schließlich haben die thermostabilen Fasern auch eine vorteilhafte Wirkung auf die Begrenzung des Wärmeschwundes des Fadens.
Die Antragstellerin hat Versuche durchgeführt und festgestellt, dass der Beitrag der thermostabilen Fäden in Verbindung mit den eingesetzten besonderen flammwidrig imprägnierten Fasern interessant war, sobald sie in einer Menge von gleich 10% im Verhältnis zum Gesamtgewicht des Fadens vorhanden waren. Dieser geringe Prozentsatz ist einerseits insbesondere aufgrund der hohen Kosten dieser thermostabilen Fasern und andererseits aufgrund der Unmöglichkeit interessant, sie mit einfachen Techniken, insbesondere den herkömmlicherweise für flammwidrig imprägnierte Fasern eingesetzten Techniken, zu bedrucken oder einzufärben. Diese Auflage ist insbesondere im militärischen Bereich wichtig, da die Qualität der bedruckten oder eingefärbten Farben einen direkten Einfluss auf die Qualität der durch die Kleidung verliehenen Tarnung hat. Und der im erfindungsgemäßen Faden notwendige geringe Mindestprozentsatz an thermostabilen Fasern erlaubt darüber hinaus den Einsatz von thermostabilen Fasern, in denen eine spezifische Farbe integriert ist, die angeordnet ist, um sich mit den später auf das Gewebe angewendeten Farben zu verschmelzen, und zwar ohne Beeinträchtigung insbesondere der Qualität der erreichten Tarnung.
In dem Fall, in dem man einen Verbundfaden mit hoher mechanischer Festigkeit wünscht, ist ebenfalls die Integration von bis zu 30% thermostabiler Fasern im Verhältnis zum Gesamtgewicht des Fadens möglich.
Die thermostabilen Fasern können auf der Basis eines polymerischen, aus der Gruppe der Para-Aramide, Meta-Aramide, Polybenzimidazol-Imide, Polybenzoxazole, Polyacrylate, Polyphenole, Polyamid-Imide, Poly-P-Phenylendiamin-Telephtamide (PPTA oder MS) ausgewählten Materials realisiert werden.
Gemäß einer Realisierung werden die den Faden bildenden Fasern eng durch eine klassische Spinntechnik vermischt. In dieser Realisierung kann der Faden zwischen 10% und 20% an thermostabilen Fasern umfassen, um das Verhältnis zwischen den von diesen Fasern verliehenen technischen Vorteilen gegenüber ihren Kosten und ihren Einfärbeauflagen zu optimieren.
In einem besonderen Beispiel eines Fadens gemäß dieser erfindungsgemäßen Realisierung kann ein aus 85 Gew.-% aus handelsüblichen PVA FR-Fasern (das heißt aus auf Basis von Polyvinylalkohol und einem Eintrag aus Polyvinylchlorid gebil dete Fasern) und 15 Gew.-% aus Meta-Aramiden gebildeter Faden genannt werden, der feuerfeste Eigenschaften (in Bezug auf LOI [Limit Oxygen Index), das heißt die für eine Aufrechterhaltung des In-Brand-Setzens des Fadens beim Kontakt mit einer Flamme notwendige Mindestkonzentration an Sauerstoff), mit einer mechanischen Festigkeit und Einfärbekapazität aufweist, die im Rahmen der betrachteten Anwendungen ganz besondere interessant sind. Insbesondere weist der Faden ein gemäß der Norm 4589-2 definiertes LOI auf, das größer ist als 25%.
Gemäß einer Realisierung umfasst der Faden insbesondere in dem Fall, in dem man einen Faden mit verstärkter Haltbarkeit wünscht, zwei Arten von thermostabilen Fasern, eine mit einer standardmäßigen Haltbarkeit – zum Beispiel aus Meta-Aramid – und die andere mit einer hohen Haltbarkeit – zum Beispiel aus Para-Aramid. Unter dem Begriff „hohe Haltbarkeit" ist typischerweise eine Haltbarkeit von mehr als 10 cN/dtex zu verstehen, insbesondere von mehr als 15 cN/dtex.
In dieser Realisierung kann der Faden durch enge Vermischungen von Fasern wie zuvor ausgeführt gebildet werden. Beispielhaft kann ein aus 85 Gew.-% handelsüblicher PVA FR-Fasern, 10 Gew.-% Fasern aus Meta-Aramid und 5 Gew.-% Fasern aus Para-Aramid gebildeter Faden genannt werden.
Als Variante kann der Faden durch eine Technik vom Typ Core-Spun realisiert werden. Der Faden umfasst dann einen mit den thermostabilen Fasern mit hoher Haltbarkeit gebildeten Seelenfaden und eine um den genannten Seelenfaden zugeordnete, aus anderen Fasern gebildete Ummantelung. Die Menge an thermostabilen Fasern kann dann typischerweise zwischen 20 Gew.-% und 30 Gew.-% des genannten Fadens festgelegt werden.
Es ist in dieser Realisierung anzumerken, dass die Einfärbeauflagen der thermostabilen Fasern mit hoher Haltbarkeit aufgrund der Tatsache, dass sie im Seelenfaden angeordnet sind, nicht zum Tragen kommen.
Die Erfindung schlägt daher eine besondere Verbindung von Fasern vor, die es auf optimale Weise erlaubt, insbesondere den oben erwähnten Einfärbeauflagen gerecht zu werden, und zwar ohne Beeinträchtigung sowohl der feuerfesten als auch der mechanischen Leistungen des Fadens. Darüber hinaus erlaubt der erfindungsgemäße Faden den Erhalt eines ausreichend elastischen Textils, um eine vorteilhafte Oberflächenbeschaffenheit zu erreichen, und zwar zu mit einer industriellen Produktion vereinbaren Kosten.
Daher sind die erfindungsgemäßen Fäden insbesondere zur Realisierung einer gewebten oder gewirkten Textilschicht bestimmt, die in einem Textil für Schutzkleidung eingesetzt wird.
Wie zuvor erläutert, kann die Textilschicht vorteilhaft mit einem Minimum an Dichroismus eingefärbt oder bedruckt werden, insbesondere in einer einzigen Phase, das heißt unter Einsatz eines einzigen Einfärbeverfahrens, zum Beispiel von der Art fixiert gewaschen.
Darüber hinaus kann das der Textilschicht zugeordnete Textil eine unduchlässige und atmende Schicht umfassen, das heißt undurchlässig gegen flüssiges Wasser und gegen Wind, aber durchlässig für Wasserdampf, und unentflammbar, so dass diese Eigenschaft der hergestellten Schutzkleidung verliehen wird.
Die undurchlässige und atmende Schicht kann in Form einer Membran oder einer porösen und / oder hydrophilen Mikrobeschichtung realisiert werden, zum Beispiel aus Polyurethan oder aus Polytetrafluoroethylen (PTFE) und der Textilschicht durch serigraphisches Auftragen eines Netzes mit Haftpunkten zugeordnet werden.

Claims

Feuerfester Verbundfaden, umfassend: – zwischen 70 Gew.-% und 90 Gew.-% flammwidrig imprägnierte Fasern, wobei die genannten Fasern ein polymerisches Material auf Polyvinylalkohol-Basis umfassen: – zwischen 10 Gew.-% und 30 Gew.-% wenigstens eines Typs thermostabiler Fasern, die aus einem unentflammbaren Material gebildet werden.
Faden gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flammwidrig imprägnierten Fasern darüber hinaus ein flammwidriges polymerisches Material umfassen.
Faser gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flammwidrige polymerische Material auf Vinyl-Polyhalogenid-Basis gebildet wird, insbesondere aus Polyvinylchlorid.
Faden gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die thermostabilen Fasern auf Basis eines polymerischen aus der Gruppe der Para-Aramide, Meta-Aramide, Polybenzimidazol-Imide, Polybenzoxazole, Polyacrylate, Polyphenole, Polyamid-Imide, Poly-P-Phenylendiamin-Telephtalamide ausgewählten polymerischen Materials realisiert werden,
Faden gemäß Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass er einen Typ thermostabiler Fasern mit hoher Festigkeit umfasst.
Faden gemäß Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die den Faden bildenden Fasern eng miteinander vermischt sind.
Faden gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass er zwischen 10 Gew.-% und 20 Gew-.-% an thermostabilen Fasern umfasst.
Faden gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er einen aus Fasern mit hoher Festigkeit gebildeten Seelenfaden und eine aus anderen Fäden gebildete, um den genannten Seelenfaden zugeordnete Ummantelung umfasst.
Faden gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass er zwischen 20 Gew.-% und 30 Gew.-% thermostabile Fasern umfasst.
Zur Realisierung von Schutzkleidung bestimmtes Textil, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens eine gewebte oder gewirkte, mit Fäden gemäß Anspruch 1 bis 9 gebildete Textilschicht umfasst.
Textil gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Textilschicht eingefärbt oder bedruckt ist.
Textil gemäß Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass es eine unentflammbare, dichte und atmende, der Textilschicht zugeordnete Schicht umfasst.