DE69612281T2

DE69612281T2 - Innere-beschichteten porösen nicht-gewebten textilmaterialien mit kontrollierter position von modifiziermitteln

Info

Publication number: DE69612281T2
Application number: DE69612281T
Authority: DE
Inventors: Michael Caldwell
Original assignee: Nextec Applications Inc
Current assignee: Nextec Applications Inc
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1996-05-16
Publication date: 2001-07-05
Anticipated expiration: 2016-05-17
Also published as: AU5750096A; DE69612281D1; US5869172A; JP2986218B2; EP0826082B1; ES2159029T3; DK0826082T3; WO1996036758A2; ATE200114T1; EP0826082A2; JPH10512023A; PT826082E; WO1996036758A3

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft neue Behandlungen von porösen Bahnen. Die Behandlungen verleihen den porösen Bahnen spezielle funktionelle Eigenschaften bei Aufrechterhaltung solcher gewünschter Eigenschaften wie Porosität, Atmungsaktivität und angenehmes Gefühl beim Anfassen. Insbesondere richtet sich die vorliegende Erfindung auf Verfahren zum gesteuerten und selektiven Anordnen eines oder mehrerer Modifiziermittel und einer härtbaren, durch Scheren verdünnbaren Polymerzusammensetzung in einer Bahn und um das oder die Modifiziermittel an ausgewählten Stellen anzuordnen oder zu konzentrieren. Die gesteuerte Anordnung von Modifiziermitteln erfolgt durch Einbringen von zum gesteuerten und selektiven Anordnen des (der) Modifiziermittel und härtbaren, durch Scheren verdünnbaren Polymerzusammensetzung in der Bahn ausreichenden Energie. Die gesteuerte Anordnung erfolgt vorzugsweise durch Beeinflussen von inhärenten chemischen und physikalischen Eigenschaften der Modifiziermittel und der durch die Energie gesteuerten Viskosität und Rheologie, die die Anordnung der Polymerzusammensetzung verändert. Selektive Anordnung von Modifiziermitteln wird typisch ausgeführt durch (1) gegebenenfalls Vorbehandlung einer Bahn mit ein oder mehreren Modifiziermitteln durch aus dem Stand der Technik bekannte Sättigungsverfahren, (2) gegebenenfalls Mischen von ein oder mehreren Modifiziermitteln mit einer Polymerzusammensetzung, (3) Aufbringen der gegebenenfalls gemischten Polymerzusammensetzung auf die Oberfläche der Bahn, (4) Verdünnen der Zusammensetzung durch Scheren und Anordnen in der Bahn, (5) gegebenenfalls Aufbringen von ein oder mehreren Modifiziermitteln auf die Oberfläche der behandelten Bahn und Einbringen des (der) Modifiziermittel in die Bahn und Polymerzusammensetzung und (6) Härten der Polymerzusammensetzung. Diese Arbeitsweise ergibt eine Bahn mit auf oder in der Bahn ausgerichteten Modifiziermitteln: (a) einen dünnen Film einer Polymerzusammensetzung, der strukturelle Elemente (d. h. Fasern oder Filamente), die die Bahn bilden einkapselt, jedoch mindestens einige Zwischenräume offen lässt, (b) eine Innenschicht einer Polymerzusammensetzung zwischen der oberen und der unteren Oberfläche der Bahn oder (c) gewisse Kombination von (a) und (b).

2. Beschreibung von nahekommendem Stand der Technik

Im Stand der Technik wurde vorgeschlagen, poröse Bahnen, insbesondere Gewebe mit Siliconharzen und auch mit Fluorchemikalien zu behandeln. Konventionelle Behandlungen von Bahnen fallen in zwei allgemeine Kategorien von (i) Oberflächenbeschichtungen und (ii) Sättigungen und Imprägnierungen.
Beispielsweise offenbaren US-A-(s) 3,436,366; 3,639,155; 4,472,470; 4,500,584 und 4,666,765 mit Silicon beschichtete Gewebe. Silikonbeschichtungen sind im allgemeinen dafür bekannt, dass sie relativ inert gegenüber extremen Temperaturen sind, beides, Hitze und Kälte und relativ beständig sind gegenüber Ozon und ultraviolettem Licht. Silikonbeschichtungen können auch selektiv schmutzabweisend sein, verbesserte Festigkeit und/oder Flammbeständigkeit aufweisen. Behandlung mit Fluorchemikalien ist bekannt, um Eigenschaften zu verleihen, wie Beständigkeit gegenüber Verschmutzen, Fettbeständigkeit und dergleichen.
Gewebebehandlung mit Fluorchemikalien und Siliconen nach dem Stand der Technik können nachweislich nur die Seite des Gewebes schützen, auf die sie aufgebracht werden. Diese Behandlungen verändern wesentlich das Gefühl beim Anfassen oder Berühren der behandelten Seite. Ältere Beschichtungen von Geweben mit Silicon verleihen typischerweise diesen ein schlechtes Berührungs- oder Tastempfinden und verleihen der beschichteten Seite des Gewebes eine gummierte Ausrüstung, die für viele Verwendungen der Gewebe, insbesondere Kleidungsstücke, nicht gefällt.
In US-A-4,454,191 ist ein wasserdichtes und Feuchtigkeit ableitendes Gewebe beschrieben, das mit einem hydrophilen Polymer beschichtet ist. Das Polymer ist ein verdichteter Schaum aus einem Acrylharz, modifiziert mit Polyvinylchlorid oder Polyurethan und wirkt als eine Art Schwamm, der Überschuss von Wasserdampf aufnimmt. Andere mikroporöse Polymerbeschichtungen wurden im Stand der Technik verwendet, um Bekleidungsstücke atmungsaktiv, jedoch wasserdicht zu machen.
Zahlreiche Polyorganosiloxanzusammensetzungen sind im Stand der Technik beschrieben, die verwendet werden können zum Herstellen von Beschichtungen, die Gewebe wasserabweisend machen. Typisch für solche Lehren ist das Verfahren, das in US-A-4,370,365 beschrieben ist, in dem ein wasserabweisendes Mittel offenbart ist, das zusätzlich zu einem Organohydrogenpolysiloxan entweder ein oder eine Kombination von linearen Organopolysiloxanen mit Alkengruppen und ein harzartiges Organopolysiloxan mit tetrafunktionellen und monofunktionellen Siloxaneinheiten enthält. Die resultierende Mischung ist katalytisch härtbar und in eine wässerige Emulsion dispergierbar. Das Gewebe wird in die Emulsion getaucht und erwärmt. Das erhaltene Produkt fühlt sich gut an und ist wasserdicht.
Diese Art der Behandlung, um Gewebe wasserdicht zu machen, ohne dass das Gefühl bei Berührung beeinflusst wird, ist üblicher, gut bekannter Stand der Technik. Es wurde jedoch nicht gezeigt, dass Polyorganosiloxane auf Gewebe in solcher Weise aufgebracht wurden, dass beides erreicht wird, hoher Widerstand der Fasern/Filamente gegenüber Wasser und hohe Durchlässigkeit gegenüber Wasserdampf.
Als hohe Wasserdampfdurchlässigkeit wird hier ein Wert von mindestens etwa 500 g/m²/Tag, gemessen nach ASTM E96-80B verstanden. Große Wasserdichtigkeit wird hier definiert mittels selektiver Prüfmethoden, die später in der Beschreibung diskutiert werden. Diese Methoden befassen sich insbesondere mit dem Widerstand von Geweben und ihren Faserbestandteilen gegenüber Wasser.
Oberflächenbeschichtungen von porösen Bahnen sind beispielsweise beschrieben in US-A-(s)-4,478,895; 4,112,179; 4,297,265; 2,893,962; 4,504,549; 3,360,394; 4,293,611; 4,472,470 und 4,666,765. Diese Oberflächenbeschichtungen verleihen der Oberfläche einer Bahn zahlreiche Eigenschaften, jedoch imprägnieren sie im wesentlichen nicht die Fasern der Bahn. Diese Beschichtungen verbleiben auf der Oberfläche und schaffen keinen Film auf einzelnen inneren Fasern und/oder Garnbündeln der Bahn. Zusätzlich weisen solche Beschichtungen der Bahnoberfläche die Tendenz zum schnellen Abwaschen auf.
Bahnbehandlungen des Standes der Technik durch Sättigung oder Imprägnierung weisen ebenfalls Grenzen auf. Sättigung, ausgeführt durch Eintauchen beim Durchlauf oder dergleichen, führt zu unterschiedlichen Konzentrationen einer gegebenen Chemikalie beim Tränken.
Zur Behandlung von flexiblen Bahnen durch starkes Tränken oder Imprägnieren mit Polymermaterialien, wie einem Siliconharz, wird im Stand der Technik vorgeschlagen, die flexible Bahn oder Gewebe in ein Durchlaufbad einzutauchen unter Verwendung von flüssigem Siliconharz mit niedriger Viskosität, so dass die niedrig viskose Flüssigkeit leicht hineinfließen kann und darin adsorbiert oder absorbiert wird. Das mit Siliconharz behandelte Produkt ist üblicherweise eine gummierte Bahn oder Gewebe, das stark mit Silicon imprägniert ist. Eine derart behandelte Bahn weicht wesentlich von ihrem ursprünglichen Tastempfinden und im sichtbaren Aussehen ab und hat statt dessen die charakteristischen Gummiei genschaften eines gehärteten Siliconpolymers.
US-A-2,673,823 lehrt das Imprägnieren eines Polymers in Zwischenräume eines Gewebes und vollständiges Auffüllen der Zwischenräume. Die Lehre dieses Patent schafft keine Kontrolle der Sättigung des Gewebes. Es lehrt vollständige Sättigung der Zwischenräume des Gewebes.
Das Aufbringen von flüssigen oder pastösen Zusammensetzungen auf Textilien nach dem Stand der Technik, zum Zwecke der Sättigung und/oder Imprägnierung, wird üblicherweise durch ein Tauchverfahren ausgeführt. Insbesondere bei flexiblen Bahnen, einschließlich Geweben, und Tauchbeschichtung einer flüssigen oder pastösen Zusammensetzung einer Bahn erfolgt dies beispielsweise durch das sogenannte Klotz-Verfahren, bei dem das Gewebematerial erst durch ein Bad und anschließend durch Abquetschwalzen geführt wird. Das Verfahren wird teilweise als Einfachtauchverfahren einfach "Nippklotzen" genannt. Alternativ kann beispielsweise das Gewebe durch Abquetschwalzen hindurchgeführt werden, wobei die Unterseite der einen eine flüssige oder - pastöse Zusammensetzung trägt und diese Arbeitsweise manchmal Doppel tauchen oder Doppel nipp-Klotzen genannt wird.
Bahnbehandlung nach dem Stand der Technik, bei der eine Zusammensetzung in Zwischenräume einer Bahn unter Aufrechterhaltung von gewisser Atmungsaktivität gedrückt wird, beruht auf Verwendung niedrigviskoser Zusammensetzung oder Lösemitteln, um das Fließen der Zusammensetzung zu unterstützen. In US-A-3,594,213 ist ein Verfahren beschrieben zum Imprägnieren oder Beschichten von Geweben mit flüssigen Zusammensetzungen, um ein atmungsaktives Gewebe auszubilden. Nach der Lehre dieses Patentes wird in die Zusammensetzung keine Energie eingebracht, um sie zu verflüssigen, während sie in die Zwischenräume der Bahn gedrückt wird. Die Zusammensetzung ist im wesentlichen verflüssigt vor der Anordnung auf und in der Bahn.
US-A-4,588,614 lehrt ein Verfahren zum Einbringen eines aktiven Mittels in einen porösen Träger. Die Arbeitsweise dieses Patentes verwendet ein Lösemittel, um das Einbringen des aktiven Mittels in die Bahn zu unterstützen. Das aktive Mittel ist ein nicht härtbares Mittel, weil das Beaufschlagen mit Wärme zu einer Verringerung der Viskosität führt.
In US-A-(s) 4,472,470 und 4,500,584 ist eine Siliconharzzusammensetzung des Standes der Technik beschrieben, die Polysiloxan mit endständigen Vinylgruppen aufweist und üblicherweise bei 25ºC eine Viskosität von bis zu etwa 2.000.000 mPas (Centipoise) aufweist und ein harzartiges Organosiloxanpolymer enthält. Die Zusammensetzung enthält ferner einen Platinkatalysator und ein Organohydrogenpolysiloxan-Vernetzungsmittel und ist üblicherweise flüssig. Diese Zusammensetzung ist härtbar bei einer Temperatur von Raumtemperatur bis 100ºC oder höher, in Abhängigkeit von Parametern, wie der in der Zusammensetzung enthaltenen Menge von Platinkatalysator, Zeit und Härtungstemperatur.
Solche Zusammensetzungen können zusätzlich Füllstoffe enthalten, einschließlich feinteiligen anorganischen Füllstoffen. Siliconharzzusammensetzungen, die frei von jeglichen Füllstoffen sind, sind im allgemeinen transparent oder transluzent, während Siliconzusammensetzungen mit Füllstoffen transluzent oder opak sind, in Abhängigkeit vom speziellen verwendeten Füllstoff. Gehärtete Siliconharzzusammensetzungen sind unterschiedlich, mehr harzartig oder hart, in Abhängigkeit von Parametern wie dem Verhältnis von herzförmigem Copolymer zu Polysiloxan mit endständigen Vinylgruppen, der Viskosität des Polysiloxans und dergleichen.
Härten (einschließlich Polymerisation und gesteuerter Vernetzung) kann die gleichen Reaktionen einschließen. Jedoch bei der Endausrüstung von Gewebe nach dem Stand der Technik, können diese Ausdrücke verwendet werden, um unterschiedliche Phänomene zu bezeichnen. Deshalb kann steuerbare und gesteuerte Härtung, wie sie im Stand der Technik beschrieben ist, nicht das gleiche sein, wie gesteuerte Vernetzung. Bei der Endausrüstung nach dem Stand der Technik ist Härten ein Verfahren, bei dem die Harze oder Kunststoffe in oder auf den Textilmaterialien verankert werden, üblicherweise durch Erwärmen. Gesteuertes Vernetzen kann angesehen werden als eine von Härten bei der Endausrüstung des Gewebes getrennte chemische Reaktion. Gesteuerte Vernetzung kann auftreten zwischen Stoffen, die bereits gehärtet sind. Gesteuertes Vernetzen kann Fasern stabilisieren, wie Cellulosefasern durch chemische Reaktion mit verschiedenen Verbindungen, die darauf aufgebracht sind. Gesteuertes Vernetzen kann die mechanischen Eigenschaften verbessern, wie die Knitterbeständigkeit und kann das Anfühl verhalten und den Faltenwurf der Bahn wesentlich verbessern und steuern. Polymerisation kann sich beziehen auf Polymerbildung oder Polymerwachstum.
Gewebe des Standes der Technik, die funktionelle Eigenschaften aufweisen, wie antimikrobielle Aktivität, blutabweisend, elektrisch leitfähig, feuerbeständig und dergleichen haben Oberflächenbeschichtungen oder weisen Materialschichten auf, um das gewünschte Ergebnis zu erreichen. Druckschriften des Standes der Technik beschreiben Erzeugnisse mit verbessertem Verhalten und funktionellen Eigenschaften zu Lasten von Komfort und Atmungsaktivität. Größerer Komfort geht zu Lasten maximaler Funktionalität und größere Funktionalität verringert Komfort.
US-A-(s) 4,872,220; 5,024,594; 5,180,585; 5,335,372 und 5,391,423 beschreiben Erzeugnisse, die Schichten von Geweben und/oder Polymeren verwenden, um Schutz zu verleihen gegenüber Hindurchtreten von Blut, Mikroben und Viren durch die Gewebe. US-A-4,991,232 beschreibt eine medizinische Schutzkleidung, die eine Vielzahl von Lagen enthält, um das Hindurchtreten von Blut durch die Kleidung zu verhindern.
Andere Erzeugnisse des Standes der Technik weisen "Zonen" mit dünnen Oberflächenfilmen auf, um spezielle funktionelle Eigenschaften zu erzeugen. Beispielsweise beschreibt US-A-5,110,683 Erzeugnisse, die eine halbmetallische Zone und eine elektrisch isolierende Zone, die übereinander angeordnet sind, aufweisen. In US-A-5,085,939 ist eine mit einem dünnen Polymerfilm beschichtete Bahn beschrieben, die eine elektronische Einrichtung in Form eines dünnen Films auf der Oberfläche des dünnen Films aufweist. In US-A- 4,961,985 ist eine Beschichtung mit speziellen funktionellen Eigenschaften beschrieben.
Aus WO 89/08553 ist eine flexible poröse Bahn bekannt, die mit einer Siliconpolymerzusammensetzung behandelt ist. Die verbundenen Fasern mit den dazwischenliegenden Zwischenräumen sind von dem Siliconpolymer eingekapselt. Es sind jedoch vorzugsweise einige oder alle Zwischenräume trotzdem offen. Das Siliconpolymer ist hauptsächlich auf Oberflächenteilen der Fasern der Bahn angeordnet.
WO 96/30432, das ein Dokument nach Artikel 54(3) EPÜ ist, bezieht sich auf die gesteuerte Anordnung einer Polymerzusammensetzung in einer porösen Bahn. Die Bahn weist einige ihrer Fasern oder ihrer strukturellen Elemente auf, die von der Polymerzusammensetzung eingekapselt sind, wobei mindestens einige der Zwischenräume der Bahn offen sind und weist eine Innenschicht der Polymerzusammensetzung auf, die sich durch die Bahn in einer generellen Richtung erstreckt im Abstand von mindestens einer der Hauptoberflächen der Bahn.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, poröse Erzeugnisse zu schaffen mit verbessertem Verhalten und funktionellen Eigenschaften unter Aufrechterhaltung von Atmungsaktivität und Anfühl verhalten.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein poröses Erzeugnis, enthaltend eine poröse Bahn aus einer Vielzahl von Fasern oder Filamenten mit Zwischenräumen zwischen denselben und mindestens teilweise gehärtetes Material, das von einer härtbaren, durch Scheren verdünnbaren thixotropen Polymerzusammensetzung herrührt, die einen dünnen Film ausbildet, der im wesentlichen die meisten Fasern oder Filamente einhüllt, jedoch mindestens einige Zwischenräume offen lässt und eine Innenschicht in Abstand von den äußeren Oberflächen der Bahn, die im wesentlichen durchgehend ausgefüllt ist, durch die Kombination der darin angeordneten Polymerzusammensetzung und die Fasern und Filamente der Bahn im Bereich der Innenschicht, und wobei mindestens ein Modifiziermittel/Zusatz selektiv angeordnet ist im wesentlichen auf oder im einhüllenden Film und/oder im wesentlichen auf oder in der durchgehenden Innenschicht, wobei das Modifiziermittel/der Zusatz mindestens eins ist von (i) Modifiziermittel mit reaktiven Gruppen, (ii) Modifiziermittel, das eine biologisch aktive Verbindung ist, (iii) Zusatz, der gesteuerte Abgabe von Mitteln aus dem behandelten Träger fördert, (iv) Zusatz, der die Haftung zwischen Behandlungsmaterialien und dem Träger unterstützt, (v) Zusatz, der ein Hydrogel bildet.
Vorzugsweise ist das Modifiziermittel (i) mit reaktiven Gruppen ausgewählt aus Polyurethan, Phenol harzen, Polyharnstoffharzen, Polyolefinen. Polyamiden, Polysiloxanen, Polysulfiden, Polyvinylestern oder Polyacetal harzen.
Vorzugsweise ist das Modifiziermittel (ii) ein Enzym, Antikörper, Antigen und der Zusatz (iii) ist ein wasserlösliches hygroskopisches Salz und der Zusatz (v) ist ausgewählt aus Polyacrylsäuren, Natriumcarboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Gelatine, Carageenan und anderen Polysacchariden, Hydroxyethylenmethacrylsäure (HEMA).
Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung enthält das mindestens teilweise gehärtete Material ein oder mehrere Zusätze, ausgewählt aus Biociden, therapeutischen Mitteln, Klebstoffen, Verfahrenshilfsmitteln, feuchtigkeitssteuernden Mitteln, wasserabweisenden Mitteln, Ionenaustauschern, lichtreflektierenden Mitteln, Farben und Pigmenten, Antischimmelmitteln, Leitfähigkeitsmitteln, Eiweißen, Handmodifiziermitteln, blutabweisenden Mitteln, flexibilitätsauslösenden Mitteln, Lichtbeständigkeit erzeugenden Mitteln, Antiverrottungsmitteln, Antiverfärbungsmitteln, Fettbeständigkeit erzeugenden Mitteln, UV-Strahlungsabsorbierenden Mitteln, Füllstoffen, Mattierungsmitteln, elektrisch leitenden Mitteln, wärmeleitenden Mitteln, Feuerbeständigkeitsmitteln, Antistatika, Submicronteilchen, elektromagnetische Strahlung abschirmenden Mitteln oder Radiofrequenz abschirmenden Mitteln.
Bei dem Verfahren zur gesteuerten Anordnung von Modifiziermitteln, bewirkt die Beeinflussung von inhärenten chemischen und physikalischen Eigenschaften der Modifiziermittel und die durch Energie gesteuerte Viskosität und Rheologie die modifizierte Anordnung der Polymerzusammensetzung. Dies wird erreicht durch (1) gegebenenfalls Vorbehandlung einer Bahn mit ein oder mehreren Modifiziermitteln durch aus dem Stand der Technik bekannte Sättigungsverfahren, (2) gegebenenfalls Mischen eines oder mehrerer Modifiziermittel mit einer Polymerzusammensetzung, (3) Aufbringen der gegebenenfalls gemischten Polymerzusammensetzung auf die Oberfläche der Bahn, (4) Scherverdünnen der Zusammensetzung und Anordnen in der Bahn, (5) gegebenenfalls Aufbringen ein oder mehrerer Modifiziermittel auf die Oberfläche der behandelten Bahn und Eindrücken des (der) Modifiziermittel in die Bahn und Polymerzusammensetzung und (6) Härten der Polymerzusammensetzung.
Zusätze und/oder Modifiziermittel können mit der Polymerzusammensetzung gemischt werden vor, während und nach dem Aufbringen der Zusammensetzung auf eine poröse Bahn. Um ein oder zwei Zusätze nach dem Aufbringen der Polymerzusammensetzung auf die Bahn aufzubringen, werden die Zusätze vor dem Härten aufgesprüht. Die Beaufschlagung von Druck verursacht Imprägnierung der Zusätze in die Oberfläche oder Bodenfläche der Bahn und in die Polymerzusammensetzung innerhalb der Bahn.
Die Polymerzusammensetzung, die ein oder mehrere Zusätze oder Modifiziermittel (i), (ii), (iii), (iv) und (v) enthält, wird auf die Oberfläche der Bahn aufgebracht. Nach dem Aufbringen des Polymers auf die Bahnoberfläche wird die Polymerzusammensetzung vorzugsweise unmittelbar durch Scheren verdünnt, um gesteuert und signifikant ihre Viskosität zu erniedrigen und sie an ausgewählten Plätzen in der Bahn anzuordnen. Um dieses Verfahren zu unterstützen, wird die Bahn vorzugsweise deformiert, üblicherweise durch Strecken an der Stelle des Verdünnens durch Scheren. Diese Deformierung bewirkt das Eintreten der Polymerzusammensetzung in die Bahn durch eine doppelte oder duale Verdünnung durch Scherung.
Die Hauptenergiequellen, die zur Orientierung der Zusätze verwendet werden, sind chemische, mechanische oder Strahlungsquellen. Chemische Quellen zur Ausrichtung der Zusätze schließen ein, sind jedoch nicht begrenzt auf zwischenmolekulare Kräfte wie Ionenkräfte, von der-Waals-Kräfte, Wasserstoff bindende Kräfte, polare Anziehungskräfte, elektrostatische Kräfte und dergleichen. Mechanische Quellen beziehen sich auf das Verdünnen durch Scheren, das auftritt an ein oder mehreren Blades und dem unter Druck erfolgenden Aufbringen von Modifiziermitteln am Spalt der Austrittswalzen. Wenn die Polymere eine extrem niedrige Viskosität erreichen durch Hindurchführen unter ein oder mehreren Blades, bewirkt die Scherenergie, dass Zusätze oder Modifiziermittel enthaltend entweder Teilchen oder Material mit anderem Molekulargewicht sich zu trennen und in die Oberfläche des Polymers zu migrieren. Strahlenquellen schließen Verfahren zum Härten der Polymerzusammensetzung ein. Vorzugsweise wird ein Ofen zum Härten der Polymerzusammensetzung verwendet.
Erfindungsgemäße gesteuerte Anordnung der Polymerzusammensetzung und ein oder mehrerer Modifiziermittel in der Bahn kann ausgeführt werden mit einer Grundausführung einer Anlage, das ist einfach ausgedrückt, ein Auftragswerk, um viskoses Polymer auf die Oberfläche der Bahn aufzubringen, ein Paar von Einrichtungen, um Spannung an einen Abschnitt der Bahn anzulegen, und ein Blade, das gegen die Bahn im unter Spannung stehenden Abschnitt drückt. Die Bahn wird unter Spannung unter dem Blade hindurchgezogen, oder alternativ wird das Blade relativ zur Bahn bewegt und die durch das Blade entwickelten Kräfte bewirken, dass die Polymerzusammensetzung in die dreidimensionale Matrix der Bahn fließt und gesteuert aus der Bahn abgezogen wird, so dass ein oder mehrere Modifiziermittel orientiert zurückbleiben auf oder in einem dünnen Film von Polymer der ausgewählte Fasern einkapselt oder auf oder in der Innenschicht von Polymer, oder auf einer oder beiden Oberflächen der Bahn oder einer gewissen Kombination dieser Alternativen. Die Bahn wird anschließend entspannt und gehärtet.
Die vorliegende Erfindung schafft Bahnen, Fasern und Gewebe, die verschiedene erwünschte physikalische und funktionelle Qualitäten aufweisen, durch Kombinieren der Verwendung von eingekapselten Fasern und Filamenten und einer atmungsaktiven oder gesteuerten Porengröße der Innenschicht mit einem oder mehreren erfindungsgemäßen Modifiziermitteln und einer gesteuerten Veränderung der Oberflächenchemie. Solche Bahnen, Fasern und Gewebe können verwendet werden zum Herstellen eines großen Bereiches von Produkten, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf, Teppiche, Spezialbekleidung, Sportbekleidung, biotechnische Oberflächen für diagnostische Zwecke, Inkontinenzprodukte, medizinische Produkte, medizinische Schutzkleidung und Polstermittel. Durch Verwendung der Erfindung können Bahnen, Fasern und Gewebe hergestellt werden mit einem breiten Bereich von gewünschten physikalischen und funktionellen Eigenschaften.
Oberflächenchemie wird gesteuert durch Verwendung ausreichender Bahnspannung und Energie an der Vorderseite des Blade, um Fluorchemikalien oder andere Modifiziermittel von der Bahn zu entfernen, so dass dann Oberflächenausrichtung und/oder Ausblühen ausgelöst wird. Die Bahnen oder Gewebe können Fasern in Form von Monofilamenten, Garnen, Stapelfasern oder dergleichen enthalten. Die Bahnen oder Gewebe können auch aus einer Matrix mit offenporigen Zellen oder Poren bestehen. Die Bahnen oder Gewebe können ein textiles Flächengebilde sein, dass gewebt oder nicht gewebt ist mit Fasern, die jede gewünschte Zusammensetzung aufweisen können. Die Bahnen oder Gewebe sind im allgemeinen dehnbar, jedoch nicht so weich oder elastomer, um erfindungsgemäß verarbeitet werden zu können.
Die nach dem Verfahren behandelten Bahnen enthalten ein oder mehrere Modifiziermittel und ein härtbares oder teilweise härtbares Polymer oder Copolymer, das Monomere enthalten kann, wobei diese anwesend sind als ein Film, Beschichtung oder Schicht innerhalb einer Bahn, die mindestens einen Teil der Fasern oder Zellen oder Porenwände der Bahn einhüllt oder einkapselt. Die Innenschicht ist ein Bereich, im allgemeinen in Abstand von den Außen- Oberflächen der Bahn, die im wesentlichen durchgehend gefüllt ist mit der Kombination des gesteuert angeordneten Polymers und den Fasern und Filamenten der Bahn in diesem Bereich. Die Zwischenräume oder offenen Zellen im Bereich der Innenschicht sind ebenfalls im wesentlichen gefüllt. Die Außen- Oberflächen der Bahn sind im wesentlichen frei von jeglichen anderen Polymerablagerungen als dem dünnen Film, der die Oberfläche von Fasern und Filamenten einkapselt. Die Bahn bleibt jedoch atmungsaktiv, wasserbeständig oder wasserdicht und weist die Funktionalität des Modifiziermittels auf, das in der Bahn und/oder der Polymerzusammensetzung angeordnet ist. Beispielsweise weist eine Bahn, die ein synthetisches seideähnliches Protein als Modifiziermittel enthält, Funktionalität des "Anfühlens wie Seide" auf. Die Dicke der Innenschicht liegt allgemein im Bereich von 0,01 bis 50 um.
In mikroskopischem Maßstab kann eine erfindungsgemäß behandelte Bahn, beispielsweise ein Gewebe, als einen komplexen Aufbau aufweisend angesehen werden, jedoch im allgemeinen ist die Innenschicht bei mikroskopischer Prüfung unterscheidbar, wie es aus den beigefügten rastereiektronenmikroskopischen Aufnahmen, die später erläutert werden, ersichtlich ist.
In Abhängigkeit von den bei der Herstellung angewandten Bedingungen kann eine erfindungsgemäß hergestellte Bahn vorzugsweise ein Anfühl empfinden bei Berührung mit Hand aufweisen, das mit dem der unbehandelten Bahn vergleichbar ist. In einigen Fällen kann der Unterschied beim Anfassen mit Hand zwischen behandelten und unbehandelten Bahnen nicht wahrnehmbar sein, kann jedoch messtechnisch aufgrund der gesteuerten Vernetzung des Polymeren erfassbar sein. Dies ist besonders überraschend im Hinblick auf die wesentliche Menge von Polymer, die der Bahn zugeführt wurde. Eine behandelte Bahn hat eine Atmungsaktivität, die vorzugsweise einen hohen Prozentsatz der unbehandelten Bahn erreichen kann, trotz der relativ großen Menge an vorhandenem Polymer.
Eine Polymerzusammensetzung mit einer Ausgangsviskosität im Bereich von größer als 1.000 mPas (Centipoise), jedoch weniger als 2.000.000 mPas (Centipoise), wird vorzugsweise zum Herstellen behandelter Bahnen verwendet. Falls erwünscht, können Zusätze und/oder Modifiziermittel in die Zusammensetzung eingemischt werden, um die Eigenschaften solcher Zusammensetzung oder Bahn einzustellen und zu verbessern, wie Viskosität und/oder Rheologie, Brennbarkeit, Reflexionsvermögen, Flexibilität, Leitfähigkeit, Lichtbeständigkeit, Schimmelbeständigkeit, Verrottungsbeständigkeit, Verfärbungsbeständigkeit, Fettbeständigkeit und dergleichen. Im allgemeinen weist eine erfindungsgemäß behandelte Bahn eine verbesserte Beständigkeit auf. Diese Additive werden im allgemeinen durch die technische Verdünnung der Polymerzusammensetzung durch Scheren und werden durch die Arbeitsweise und Vorrichtung erfindungsgemäß gesteuert ausgerichtet auf der Oberfläche des dünnen Films auf den eingekapselten Fasern und/oder beiden Oberflächen der Innenschicht oder auf einer oder auf beiden Oberflächen der Bahn oder gewissen Kombinationen der zuvor beschriebenen Alternativen.
Die Bahn kann das meiste oder sogar im wesentlichen vollständig das Anfühlverhalten im ursprünglichen unbehandelten Zustand behalten, auch nach längeren Gebrauchsperioden, und weist ausgezeichnete Abriebbeständigkeit auf. Im Gegensatz dazu verlieren unbehandelte Bahnen nach längerem Gebrauch ihren Original zustand und weisen geringere Abriebbeständigkeit auf. Dies wird erreicht durch die Ausbildung einer Innenschicht, die verhindert, dass neue Faseroberflächen frei werden, so dass der Anteil an unbehandelten Oberflächen minimiert ist, die sich sehr viel schneller abbauen, als die behandelter Fasern. Die behandelte Bahn kann sehr oft mit Waschmitteln in Waschmaschinen gewaschen werden, ohne dass erkennbare Änderung oder Zerstörungen auftreten. Die Zusammensetzung der Polymermatrix verlängert die Verwendungsdauer und Lebensdauer einer Bahn, üblicherweise mindestens um eine Größenordnung in Abhängigkeit von Faktoren wie Bahntype, Ausmaß und Typ der erfindungsgemäßen Behandlung und so weiter.
Gegebenenfalls und wie zuvor angedeutet, können Mittel oder Zusätze, die über die Polymerzusammensetzung in die Bahn eingebracht werden, stabil fixiert und selektiv in der Bahn mit dem gehärteten Polymer angeordnet werden. Zum Beispiel Mittel wie UV-Absorber, Mattierungsmittel, Reflexionsverstärker, antimikrobielle Mittel, Proteine, Antikörper, pharmazeutische Wirkstoffe, Zellwachstum unterstützende Stoffe, Flammbeständigkeitsmittel, wärmeabsorbierende Mittel, Antistatika, Mikrokapseln enthaltende chemische Mittel, die zeitverzögert freigesetzt werden und dergleichen sind vorzugsweise im wesentlichen auf den Oberflächen der Fasern der Bahnen angeordnet. Wenn diese Mittel in den einhüllenden Polymerfilm eingeflossen sind, sieht es so aus, als ob sie dort bleiben, wo sie abgelagert wurden. Bevorzugt wird zur Zeit, für UV-strahlenbeständige Bahnen erfindungsgemäß eine Siliconpolymerzusammensetzung zu verwenden, die ein Benzophenon enthält.
Zahlreiche andere und weitere Merkmale, Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann ersichtlich aus der Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, wobei die derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung nur beispielhaft wiedergegeben sind. Es wird ausdrücklich davon ausgegangen, dass die Zeichnungen und die entsprechenden Teile der Beschreibung nur zur Erläuterung der Erfindung dienen und die Erfindung nicht begrenzen.

Kurze Beschreibung der Abbildungen

Abb. 1 ist eine graphische Darstellung des rheologischen Verhaltens von Polymeren, die erfindungsgemäß verwendet werden.
Abb. 2 ist ein schematisches Vectordiagramm zur Darstellung der Oberflächenspannungskräfte.
Abb. 3 ist eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Kontakt - Winkels auf einer glatten, festen Oberfläche.
Abb. 4 zeigt in Form einer Übersicht eine Ausführungsform eines Blades, das geeignet ist zur Verwendung in einer Vorrichtung, wie sie zum Behandeln der Bahn mit der Polymerzusammensetzung verwendet wird.
Abb. 5 zeigt schematisch die derzeit bevorzugte Ausführungsform einer Vorrichtung, wie sie zur Behandlung der Bahn mit der Polymerzusammensetzung verwendet wird.
Abb. 6a bis 6g sind Rastereiektronenmikroskop(SEM)-Mikrophotographien und Elementaranalysen, die zahlreiche Ergebnisse in Gewebefasern und Filamenten aus der Rückstreuprüfung wiedergeben.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen

Erfindungsgemäß werden poröse Erzeugnisse geschaffen, die eine poröse Bahn enthalten mit einem härtbaren, thixotropen Material und ein oder mehreren Modifiziermitteln darin.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung bilden das härtbare, thixotrope Material und Modifiziermittel eine durchgehende Innenschicht aus, die zwischen der oberen und der unteren Oberfläche der porösen Bahn angeordnet ist. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kapselt das härtbare thixotrope Material und Modifiziermittel Fasern der Gewebebahn ein. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Modifiziermittel selektiv in der Bahn angeordnet. In jedem Falle können das oder die Modifiziermittel an ausgewählten Stellen konzentriert sein.
In einem speziellen Fall ist das Modifiziermittel selektiv angeordnet im wesentlichen auf oder in dem einkapselnden Material oder im wesentlichen auf oder in einer oder in mehreren Oberflächen der Bahn.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ausreichend Energie aufgebracht, um das Modifiziermittel selektiv im wesentlichen auf oder in dem dünnen Film, der die Fasern der Bahn einkapselt, anzuordnen oder auf oder in der durchgehenden Innenschicht oder in gewissen Kombinationen dieser Alternativen.
Andere Variablen, die das Endprodukt beeinflussen, jedoch nicht direkt von den Verfahren und den Vorrichtungen abhängen, schließen ein, ohne Begrenzung, die Polymermischung, Ausgangsviskosität der Polymerzusammensetzung, der Polymerzusammensetzung zugesetzte Beschleuniger, der Polymerzusammensetzung beigefügte Zusätze, Typ der verwendeten Bahn, Umgebungstemperatur, Feuchtigkeit, Luftverunreinigungen, Flusen auf der Bahn, Vorbehandlung der Bahn, Oberflächentemperatur der Unterbahn und Feuchtigkeitsgehalt der Bahn.
Bezüglich der Blades sind die vordere und die ablaufende Kante und die Oberflächenausrüstung bei der Herstellung dieser Kanten wichtig. Eine harte glatte Oberfläche von beiden Bladeseiten und -kanten ist erwünscht, um das Polymer durch Scherung zu verdünnen und fließend zu halten, um die Friktion to maximieren oder selektive Scherkräfte zwischen der Bahn und dem Polymer und den Blades zu erzeugen. In einigen Fällen sollen die Blades vorzugsweise in allen Richtungen stabil sein und minimale Resonanz aufweisen, um eine gleichmäßige Bahnbehandlung zu erreichen.
Die Vorrichtung hat Einrichtungen zum Drehen des Winkels jedes Blades, um ± 90º aus der Senkrechten. Um die Scherkräfte und die Anpresskräfte des Blades gegen die Bahn, Polymer und Zusätze zu verändern, sind Einstelleinrichtungen vorhanden, um das Blade senkrecht auf und ab und horizontal vor und zurück zu bewegen. Alle drei Achsen sind wichtig, um die gewünschte Steuerung zu bewirken, die das Einkapseln der Fasern und/oder Filamente, die Anordnung der Zusätze und Orientierung auf der Faser und den Filamenten zu bewirken, gegebenenfalls die interne Schicht auszubilden und die Dicke der einkapselnden Filme oder internen Schicht zu steuern. Queranordnung des Blades steuert die Mikrospannung und elastische Vibration der Bahn zwischen der vorhergehenden Walze und dem Blade. Dadurch wird das Verhalten der Bahn unmittelbar nach dem Austritt der Bahn vom Blade gesteuert und der in US-A- 4,539,930 beschriebene Coanda-Effekt gesteuert, so dass die gesteuerte Anordnung der internen Schicht stattfindet.
Änderung der Bahnspannung erzeugt Änderungen im Bahninneren wie der Stellung der internen Schicht in der Bahn, ebenso stark oder wie gering Einkapseln der Fasern auftritt und die Dicke des Films, der individuelle Fasern und Filamente einkapselt. Spannung verursacht Deformation der Bahn. Diese Deformation bewirkt das Eintreten der Polymerzusammensetzung in die Bahn durch Auslösen einer doppelten oder zweifachen Verdünnung durch Scheren. Im Falle einer Bahn wird dies erzeugt durch Zusammenwirken des Kantenzustandes des Blades, des durch Scheren verdünnten Polymers, der Bahngeschwindigkeit und der anschließenden Rückstellung der Fasern und Filamente unmittelbar nach ihrem Passieren unter der Bladekante.
An der vorderen Kante des Blade wird die Bahn in Längsrichtung gedehnt und gleichzeitig das Polymer dynamisch durch Scheren verdünnt und in der Bahn angeordnet und teilweise aus der Bahn entfernt, so dass eingekapselte Fasern und Filamente und/oder eine interne Schicht zurückbleiben. Wenn die Bahn die vordere Kante des Blade passiert hat, bewirken die elastischen Rückstellkräfte der Bahn zusammen mit der Entspannung oder elastischen Erholung der Fasern und Filamente die Einkapselung der Fasern und die Veränderung der Oberflächenchemie (oder Rückwanderung an die Oberfläche). Es wird angenommen, dass dies durch Abplatzen von einzelnen Fasern und Filamenten auftritt. Entweder ziehen die Fasern und Filamente das Polymer aus den Zwischenräumen oder die Rheologie des Polymers zieht es an die Fasern und Filamente oder es tritt eine gewisse Kombination beider Wirkungen auf. Im Endergebnis bewegt sich das Polymer in den Zwischenräumen an die Fasern und Filamente, während sie sich auseinanderbewegen oder auseinanderspringen, so dass dadurch Einkapseln der Fasern und Filamente erfolgt. Von der unteren Oberfläche des Blades wird die Dicke, die Tiefe und die gesteuerte Anordnung der internen Schicht bestimmt. Ein breiteres Blade erzeugt eine dickere Innenschicht von Polymer. Außerdem schafft die Dynamik von Dehnung und Entspannung der Fasern die erforderliche Energie zur Ausbildung des dünnen einkapselnden Filmes der Polymerzusammensetzung auf den Fasern.
Hindurchleiten der behandelten Bahn durch die Austrittsquetschwalzen drückt die Fasern oder Gefügeelemente der Bahn zusammen. Die Härte und das Material der Austrittsquetschwalzen beeinflusst die Endausrüstung der Bahn. Die Austrittsquetschwalzen können entweder zwei Kautschukwalzen oder zwei Stahlwalzen oder eine Stahlwalze und eine Kautschukwalze sein und die Kautschukwalzen können unterschiedliche Durometerhärten aufweisen. Außerdem bewirkt die Veränderung der Härte von einer oder beiden Quetschwalzen eine Änderung der Kontaktfläche zwischen den Quetschwalzen und der Bahn, wenn die Bahn hindurchläuft. Mit einer weicheren Walze tritt eine längere Kontaktfläche auf und die Bahn ist in der Lage, (a) die Einkapselung von individuellen Fasern und Filamenten, (b) die gesteuerte Anordnung der Innenschicht und (c) gesteuerte Anordnung von Zusätzen in (a) und (b) beizubehalten. Mit einer härteren Walze wird eine kleinere Kontaktfläche erzeugt, die für schwerere Bahnen geeignet ist.
Zusätzliche steuerbare Variablen sind die zahlreichen Einstellmöglichkeiten jedes Blade, der Durometerhärte der Quetschwalzen, die Trennwirkung des Spalts, die Oberflächencharakteristika des Spalts, die Führung und die Vorbehandlung des Trägers. Einige der steuerbaren Parameter sind: 1) Bahnspannung, 2) Eintrittswinkel des Gewebes an das Blade, 3) Bladewinkel, bezogen auf die horizontale Stellung, 4) Anpressdruck des Blades ans Gewebe (Bladehöhe), 5) Austrittswinkel des Gewebes vom Blade, 6) Bahngeschwindigkeit, 7) Zahl der Blades, 8) Anfangsrheologie und Viskosität von Polymeren, 9) Spaltdruck, 10) Druck am Eintrittsspalt, 11) statische Steuerung, 12) Bladedicke und Form, 13) Polymer und Polymermischung, 14) Beschleuniger und Hemmer, die den Polymeren zugesetzt werden, 15) Zusätze zu den Polymeren, 16) Temperatur des Härtungsofens, 17) Aufenthaltszeit im Härtungsofen, 18) Trägertyp, 19) Umgebungstemperatur des Polymeren, 20) Feuchtigkeit und dergleichen. Die Steuerung der zuvor beschriebenen Parameter bewirkt Ausrichtung und Konzentration von Zusätzen und oder Modifiziermitteln auf oder in dem (a) die individuellen Fasern und Filamenten einkapselnden dünnen Film, der (b) Innenschicht, den (c) Oberflächen der Bahn und (d) gewissen Kombinationen der vorstehenden Alternativen.
Ein Anstieg der Bahnspannung bewirkt, dass weniger Polymer auf die Bahn aufgebracht wird und außerdem wird mehr von dem, was auf die Bahn aufgebracht wurde, wieder abgezogen. Bahnspannung tritt zwischen dem Eingangszugständer und dem Ausgangszugständer auf (siehe Abb. 5). Die Spannung ist hauptsächlich das Ergebnis unterschiedlicher Antriebsgeschwindigkeiten des Eingangszugständers und des Ausgangszugständers, wobei der Ausgangszugständer mit einer höheren Geschwindigkeit betrieben wird als der Eingangszugständer. Andere Faktoren, die die Spannung beeinflussen, sind (1) Bladewalzendurchmesser, (2) Absenkung der Blades auf die Bahn, (3) Durometerhärte der Walze des Eingangszugständers und der Kautschukwalze des Ausgangszugständers und (4) Friktion der Bahn beim Passieren unter den Blades. Je größer der Bladewalzendurchmesser ist, um so höher ist die Bahnspannung. Wenn die Antriebsgeschwindigkeit der Bahn konstant bleibt, führt erhöhte Eindrucktiefe der Blades in die Bahn zu einem größeren Mikrospannungszustand unter dem Blade. Gleichermaßen führt geringere Eindrucktiefe in die Bahn zu Verringerung der Mikrospannung unter dem Blade. Je niedriger die Durometerhärte der Walze des Eingangszugständers und der Kautschukwalze des Ausgangszugständers ist, desto größer ist die Kontaktfläche oder Spaltfläche zwischen den Walzen. Eine größere Kontaktfläche erzeugt mehr Oberflächenfriktion und begrenzt Bahnrutschen und erhöhte die Spannung. Ebenso kann Bahnrutschen beeinflusst werden durch Veränderung der Oberflächentextur der Walzen, z. B. eine glatte Walze erlaubt stärkeres Gleiten als eine stark abhebende oder rauhe Oberflächentextur. Ansteigende Friktion beim Durchlauf des Gewebes unter den Blades erzeugt ebenso Spannung. Friktion ist eine Funktion der Oberfläche am Boden der Blades. Größere Oberfläche erhöht die Friktion, die zur höheren Spannung führt.
Der Eintrittswinkel der Bahn an den Blades kann verändert werden durch die eingestellte Höhe der Bladewalze, Durchmessers der Bladewalze, Bladewinkel, Abstand zwischen vorherigen Bladewalzen und Blades und der Höhe der Blades. Größere Höhe der Bladewalzen und Bladewalzendurchmesser erhöhen den Eintrittswinkel am Blade. Drehung des Bladewinkels in Uhrzeigerrichtung aus der Senkrechten, wobei sich die Bahn von links nach rechts bewegt, erhöht den Eintrittswinkel. Ebenso führt die Drehung des Bladewinkels entgegen der Uhrzeigerrichtung aus der Senkrechten, wobei sich die Bahn von links nach rechts bewegt, zur Erniedrigung des Eintrittswinkels. Abnehmender Abstand zwischen der Walze vor dem Blade und dem Blade verringert den Eintrittswinkel. Erhöhung der Eindringtiefe der Blades nach unten in die Bahn vermindert den Eintrittswinkel an den Blades.
Der Winkel der Blades ist vollständig veränderbar und voll drehbar um 360º. Die vollständige rotierende Drehachse ermöglicht es, mehr als ein Blade pro Drehachse vorzusehen. Deshalb kann ein zweites Blade mit unterschiedlicher Dicke, Abschrägung, Form, Resonanz, Textur oder Material montiert werden. Im Idealfalle enthält die Vorrichtung zwei oder drei Blades pro Blade-station.
Die Bladehöhe oder der Bladedruck, mit der es gegen die Bahn wirkt, kann erhalten werden durch senkrechte Anordnung der Blades in der Bladestation. Je tiefer die Blades nach unten angeordnet sind, um so größer ist der Druck. Bladedruck gegen die Bahn wird ebenso bewirkt durch die Bahnspannung wie zuvor beschrieben. Die gleichen Parameter, die den Eintrittswinkel der Bahn an den Blades beeinflussen, beeinflussen auch den Ablaufwinkel der Bahn vom Blade. Jede Änderung der Walzenhöhe in senkrechter Richtung, der Durchmesser oder der Abstand vom Blade, beeinflusst den Ablaufwinkel der Bahn. Wenn der Winkel des Blades in Uhrzeigerrichtung, wie zuvor beschrieben, gedreht wird, steigt der Eintrittswinkel der Bahn an und der Ablaufwinkel wird geringer.
Die Bahngeschwindigkeit ist proportional bei unterschiedlicher Geschwindigkeit der Motoren, die den Eingangs- und Ausgangswalzenständer antreiben.
Die Bahngeschwindigkeit kann die physikalischen Eigenschaften der Polymeren beeinflussen, wenn die Bahn unter den Blades durchläuft.
Die Zahl der Blades kann schwanken. Im allgemeinen ist mehr als ein Blade erforderlich. Polymer wird zuerst auf die Bahn vor dem ersten Blade aufgebracht. An diesem Blade kann sich an der Grenzfläche des Blades mit der Bahn (Eintrittswinkel) ein sich drehender Wulst des Polymeren ausbilden. Grundsätzlich wird ein hochviskoses Polymer aufgebracht und durch das Verfahren des Verdünnens durch Scheren die Viskosität stark verringert, so dass das Polymer in die Zwischenräume der Bahn eintreten kann. Jedes Blade nach dem ersten Blade dient zur weiteren Steuerung der Rheologie und Viskosität des Polymeren und setzt die gesteuerte Anordnung des Polymeren in der Bahn fort. Sie ist verbunden mit gesteuerter Entfernung von überschüssigem Polymer, um eine gleichmäßige Verteilung des Polymers in jedem Bereich zu erreichen oder in einer Kombination von drei Bereichen von (a) dünnem einkapselndem Film der einzelnen Fasern und Filamente, (b) gesteuerte Anordnung der Innenschicht und (c) gesteuerte Anordnung von Zusätzen in (a) und (b).
Die Ausgangsverfahrensdynamiken für die Rheologie und Viskosität des Polymers wird gewählt und bestimmt mit den erforderlichen Merkmalen zum Erreichen von (a) der Einkapselung individueller Fasern und Filamente mit einem dünnen Film, (b) gesteuerte Anordnung einer Innenschicht und (c) gesteuerte Anordnung von Zusätzen in (a) und (b). Wenn die Viskosität des Polymeren hoch ist, kann es erforderlich sein, das Polymer zuvor zu verdünnen.
Der Eingangszugständer ist eine angetriebene Walze, proportional angetrieben mit einer vorbestimmten niedrigeren Geschwindigkeit als der Ausgangszugständer (siehe Abb. 5). Die Eingangs- und Ausgangszugständer sind einstellbar von etwa 444,82 N (100 lbs) Kraft bis 49,82 KN oder mehr (5 Tonnen oder mehr) Kraft.
Die unteren Walzen von beiden, Eingangszugständer und Ausgangszugständer, weisen Feineinstellungsmöglichkeit, um den Spalt einzustellen und die Walzen aufeinander auszurichten. Die Zusammensetzung der oberen Walze von Eingangszugständer und Ausgangszugständer wird gewählt aufgrund der Durometerhärte aus Polyurethan oder Kautschuk. Die obere Walze des Ausgangszugständers weist vorzugsweise eine Teflonhülle auf, die nicht mit den bei diesem Verfahren verwendeten Polymeren reagiert. Die untere Walze des Ausgangszugständers ist vorzugsweise chromplattiert oder aus hochpoliertem Stahl, um die Beaufschlagung mit Druck des vorplacierten Polymer in der Bahn zu verringern.
Ein zusätzliches Walzenpaar kann zwischen den Blades angeordnet werden, um den unter Spannung stehenden Bereich der Bahn in mehrere Teilzonen mit Spannung aufzuteilen, mit Blades in ein oder mehreren der unter Spannung stehenden Teilzonen. Dies ermöglicht es dem Betreiber, die Spannung an jedem Blade einzustellen und dadurch die Anordnung der Zusätze in und auf der Bahn zu steuern über das Steuern der Anordnung der Polymerzusammensetzung.
Bladedicke und -form beeinflussen wesentlich die Bewegung struktureller Elemente der Bahn während der Verarbeitung und noch wichtiger, das viskoelastische Fließverhalten des Polymeren beim Steuern von (a) Einkapselung individueller Fasern und Filamente mit einem dünnen Film, (b) gesteuerter Anordnung der Innenbeschichtung und (c) gesteuerte Anordnung von Zusätzen in (a) und (b). Die abgefaste Kante des Blades kann den Eintritt senkrechter Bahnen beeinflussen und beeinflusst die Schärfe der Vorderkante des Blades. Eine schärfere Vorderkante hat eine bessere Möglichkeit, das Gewebe oder strukturelle Elemente der Bahn in Längsrichtung und Querrichtung zu drücken und die Größe der Zwischenräume zu vergrößern. Wenn die Bahn die Vorderkante des Blades passiert hat, nehmen die Zwischenräume ihre ursprüngliche Größe durch Zusammenziehen oder Zurückspringen wieder ein. Die Viskosität des Polymer ist verringert und das Polymer wird in der Bahn an der Vorderkante des Blades angeordnet. Bladedicke und -form beeinflussen die Polymeren und ihre ausgewählten Zusätze und deren Anordnung. Vorzugsweise ist die Kombination der Vorderkante und den beiden Oberflächen (Seite und Unterseite), die an der Vorderkante aufeinandertreffen, in Qualität RMS 8 oder besser geschliffen und/oder poliert. Dies erzeugt eine genaue Vorderkante; je präziser die Vorderkante ist, um so besser ist die Steuerung des Verdünnens durch Scherung.
Es gibt eine Zahl von vorqualifizierenden oder sich bei der Verarbeitung entwickelnden Merkmalen von Polymeren, die das Steuern des Fließens und Ausrichtung und Konzentration von Zusätzen und/oder Modifiziermitteln auf oder in dem (a) die individuellen Fasern und Filamente einkapselnden dünnem Film, der (b) der gesteuert angeordneten inneren Schicht, (c) einer oder beiden Bahnoberflächen oder (d) gewissen Kombinationen derselben verbessern. Mischen von Polymeren ist ein Weg, um ideale Fließbedingungen und Placierungsverhalten zu erreichen. Ein Beispiel einer Mischung von Polymeren ist das, bei dem ein Polymer ausgewählt ist wegen seiner physikalischen Eigenschaften und gemischt wird mit einem anderen Polymer, das ausgewählt ist wegen der Viskosität verändernden Eigenschaften. Zahlreiche Tests mit unterschiedlichen Polymermischungen wurden ausgeführt. Polymermischungen variieren durch beides, chemische und physikalische Haftung, Beständigkeit, erforderliche Härtungszeit, erforderliche Härtungstemperatur, Flexibilität, erforderliche Menge des Zusatzes in Prozent, Anforderungen an Wirksamkeit und ästhetisches Aussehen.
Beschleuniger und Inhibitoren, die den Polymeren zugesetzt werden, erzeugen im allgemeinen drei Wirkungen. Ein beispielhafter Beschleuniger oder Inhibitor ist ein Platinkatalysator, der ein Härtungs- oder Vernetzungsverstärker ist. Erste Wirkung ist die Steuerung der Zeit und Temperatur der Bahn während des Härtens. Härtungs- oder Vernetzungsverstärker kann den Faltenwurf und das Gefühl beim Berühren der Bahn wesentlich unterstützen. Die zweite Wirkung besteht darin, die Härtung zu verändern, so dass die Bahn teilweise Härtung erreicht und weiter aushärtet nach Verlassen der anfänglichen Heizzone. Diese zweite Wirkung unterstützt ebenfalls den Faltenwurf und das Gefühl beim Anfassen der Bahn. Die dritte Wirkung von Inhibitoren liegt darin, dass eine Halbhärtung erreicht wird und Aushärten in einem späteren Zeitraum möglich ist.
Zusätze, die den Polymeren zugesetzt werden, steuern wesentlich die Oberflächenchemie. Das chemische Verhalten der Oberfläche wird gesteuert durch Einbringen von Zusätzen, die beides haben, reaktive und biointeraktive Fähigkeiten. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung können die Anordnung der Additive auf der Oberfläche des dünnen, die Fasern einkapselnden Films steuern, ebenso von einer oder beiden Oberflächen der inneren Schicht und entweder einer oder beider Oberflächen der Bahn oder jeder Kombination der vorstehenden Möglichkeiten.
Die Temperatur des Härtungsofens und die Quelle und Typ der Härtungsenergie wird aus einer Zahl von Gründen gesteuert. Die Temperatur des Härtungsofens wird gesteuert, um den gewünschten Vernetzungsstand zu erreichen, entweder teilweise oder vollständig. Die Quelle und der Energietyp können ebenso die Anordnung des Polymeren und der Additive beeinflussen. Beispielsweise kann es durch Verwendung von einem hohen Grad von spezieller Infrarot- und Konvektionsheizenergie zum Härten dazu kommen, dass einige Additive veranlasst werden können, zu migrieren und/oder auf den Polymeroberflächen auszublühen.
Die Temperatur des Härtungsofens wird thermostatisch gesteuert auf eine vorbestimmte Temperatur der Bahn und der verwendeten Polymeren. Maschinenversuche von neuen Bahnen werden zuerst geprüft mit Ziehen von Hand, um die Haftung, die Härtungstemperatur, Potential für Verhalten, Faltenwurf, ästhetisches Aussehen usw. zu bestimmen. Die Wirkung auf die Bahn hängt von der Ofentemperatur, der Aufenthaltszeit und der Härtungsgeschwindigkeit des Polymeren ab. Bahnen können sich leicht unter Hitze ausdehnen.
Die Aufenthaltszeit im Härtungsofen ist die Dauer, in der die Bahn im Ofen ist. Die Aufenthaltszeit im Härtungsofen wird bestimmt durch die Geschwindigkeit des Trägers im Ofen und die physikalische Länge des Ofens. Wenn die Aufenthaltszeit und die Temperatur für eine spezielle Bahn am Maximum ist, dann ist die Geschwindigkeit des Ofentransportbandes bestimmend für die Geschwindigkeit der gesamten Prozesslinie, oder die Ofenlänge muss verlängert werden, um die Aufenthaltszeit zu erhöhen, um einwandfreies Durchhärten der Bahn sicherzustellen.
Der physikalische Aufbau und die Chemie der Bahn ist kritisch. Der Steuerungsgrad über die Rheologie des Polymeren und die Spannung der Bahn hängen von dem physikalischen Aufbau und der Chemie der Bahn ab. Die ausgewählte Bahn muss physikalische Eigenschaften aufweisen, die mit dem Fließverhalten des Polymeren kompatibel sind.
Die Umgebungstemperatur des Polymers bezieht sich auf den Startpunkt oder den ersten Behandlungspunkt zum Steuern der Viskosität und Rheologie. Die Prozessleitstelle kann die Raumtemperatur des Polymeren steuern durch eine gesteuerte Polymerzufuhr und gesteuerte Bladetemperaturen.
Feuchtigkeit kann in einigen Fällen das Härten des Polymeren hemmen oder beschleunigen. Deshalb muss die Feuchtigkeit überwacht werden und in einigen Fällen auch gesteuert werden.
In Anbetracht dessen, dass die Polymerzusammensetzung zwischen den Verdünungsstationen durch Scheren und im Ofen anfangen kann zu erstarren oder teilweise zu härten, kann es wünschenswert sein, stärker zu scheren, so dass zu dem Zeitpunkt, an dem die Bahn in den Härtungsofen eintritt, die Polymerzusammensetzung an dem Punkt ist, an dem das gewünschte Härten auftritt. Dieses "Überscheren" erfordert das Steuern verschiedener Variablen, einschließlich Kraft, mit dem die Blades gegen die bewegende Bahn gedrückt werden, als auch die Bahnspannung und Bahngeschwindigkeit.
Durch eine Vielzahl von Blades zum Verdünnen durch Scherung werden zahlreiche Scherverdünnungswirkungen erzeugt, die den endgültigen Aufbau des Polymeren ändern und insbesondere (a) die Einkapselung der einzelnen Fasern und Filamente durch dünnen Film, (b) gesteuerte Ausbildung der internen Schicht und (c) gesteuerte Anordnung der Additive in (a) und (b). Es ist klar, dass die erste Verdünnung durch Scheren viskoelastische Deformationen der Polymerzusammensetzung auslöst, die aufgrund des Gedächtnisses die Tendenz hat, auf ein bestimmtes Niveau zurückzukehren. Mit jedem erneutem Verdünnen durch Scheren wird das Niveau, an dem das Polymere am Scherpunkt startet und zu dem es zurückkehrt, geändert. Dies wird thixotrope Schleifenbildung oder Plateau-Bilden genannt (siehe Abb. 1).

Definitionen

Der Ausdruck "Haftvermögen" wird hier bezogen auf die Fähigkeit zum Binden anderer Feststoffe durch beides, chemische und physikalische Vorgänge.
Der Ausdruck "antistatisches Verhalten" wird hier verwendet, um die Fähigkeit zu beschreiben, das Entwickeln von elekrostatischer Ladung zu reduzieren, die Geschwindigkeit von Ladungsableitung zu erhöhen und den Aufbau von elektrostatischer Aufladung zu hemmen oder Kombinationen dieser vorgenannten.
Der Ausdruck "biocide Aktivität" wird hier verwendet, um das Vermögen einer Verbindung zum Töten pathogener und/oder nicht pathogener Mikroorganismen zu beschreiben und bezieht sich auf das Verhindern oder Hemmen von Aktivität oder Wachstum von Mikroorganismen, einschließlich Viren und Bakterien. Biozide Aktivität kann gemessen werden durch Prüfverfahren 100-1993, 147- 1993 und 174-1993 gemäß technischem Handbuch der amerikanischen Vereinigung von Textilchemie und Coloristen (AATCC), durch Prüfverfahren 0923 von Dow Corning Corporate und dem Kirby-Bauer Standard Antimicrobial Susceptibility Test, wie er im Handbuch der klinischen Mikrobiologie, 4. Auflage, beschrieben ist, auf die hier jeweils Bezug genommen wird.
Der hier verwendete Ausdruck "Biocide" bezieht sich auf alle physikalischen oder chemischen Mittel, die in der Lage sind, pathogene und nicht pathogene Mikroorganismen, einschließlich Bakterien und Viren zu bekämpfen.
Der hier verwendete Ausdruck "biologische Aktivität" bezieht sich auf die Funktionalität, Reaktivität und spezifische Verbindungen, die abgeleitet sind aus biologischen Systemen oder solchen Verbindungen, die damit reagieren können oder anderen Verbindungen, die die Funktionalität, Reaktivität und Spezifität dieser Verbindungen nachahmen. Beispiele von geeigneten biologisch aktiven Verbindungen schließen ein, Enzyme, Antikörper, Antigene und Proteine.
Der Ausdruck "Atmungsaktivität" wird hier verwendet zur Kennzeichnung von Gasdurchlässigkeit wie Wasserdampfdurchlässigkeit eines Materials, gemessen nach ASTM E96 und einer speziell entwickelten modifizierten "Beilow's Prüfung", die in nachfolgenden Abschnitten beschrieben wird.
Der Ausdruck "Beschichtung" wird hier verwendet, um im allgemeinen kontinuierliche Filme oder Schichten zu charakterisieren, die durch ein Material über oder auf der Oberfläche gebildet werden.
Der Ausdruck "Farbechtheit" bezieht sich auf das Vermögen eines Gewebes, dem Ausbleichen zu widerstehen während einer Zeit des normalen Tragens und zahlreichen Wäschen und Trockenreinigungen. Farbechtheit wird bestimmt unter Bedingungen beschleunigter Bewitterung.
Bezüglich der Polymerzusammensetzungen, die für diese Erfindung verwendet werden, bezieht sich der Ausdruck "gesteuerte Anordnung" oder "Anordnung" auf die Penetration solcher Polymerzusammensetzungen in eine poröse Bahn, die Verteilung dieser Zusammensetzung in einer gesteuerten Weise über die Bahn und das resultierende, zumindest teilweise Einhüllen von mindestens einem Teil der Fasern solcher Bahnen durch erfindungsgemäße Zusammensetzung oder die Bildung einer Innenschicht oder beides.
Der hier verwendete Ausdruck "Härtung" oder "Härten" bezieht sich auf die Änderung des Zustandes, Bedingung und/oder der Struktur in einem Material wie eine härtbare Polymerzusammensetzung, die üblicherweise, jedoch nicht zwangsläufig eingeleitet wird durch mindestens eine Variable, wie Zeit, Temperatur, Strahlung, Präsenz und Menge eines Härtungskatalysators im Material oder eines Härtungsbeschleunigers oder dergleichen.
Der Ausdruck "Härten" oder "gehärtet" schließt teilweises oder vollständiges Härten ein. In jedem Falle können beim Härten, wie dem Härten einer solchen Polymerzusammensetzung, die selektiv in einem porösen flexiblen Träger oder Bahn angeordnet wurde, die Bestandteile einer solchen Zusammensetzung ein oder mehrere vollständige oder unvollständige Umsetzungen erfahren, wie (a) Polymerisation, (b) Vernetzung oder (c) andere Reaktionen in Abhängigkeit von der Natur der Zusammensetzung, die gehärtet wird, den Anwendungsparametern und vorhersehbaren anderen Faktoren. Es ist klar, dass die Erfindung Polymere einschließt, die nach dem Aufbringen nicht oder nur teilweise gehärtet werden.
Der hier verwendete Ausdruck "Beständigkeit" bezieht sich auf das Vermögen eines Gewebes, seine physikalische Integrität und das Aussehen während einer normalen Trageperiode und zahlreichen Wäschen und Trockenreinigungen bei zubehalten.
Der Ausdruck "Elastomer" bezieht sich hier auf das Vermögen einer Bahn, die mit einem gehärteten Polymer behandelt wurde zum Dehnen und Zurückkehren in den Ausgangszustand.
Der Ausdruck "elektrische Leitfähigkeit" bezieht sich hier auf die Kapazität, elektrischen Strom zu leiten.
Der Ausdruck "Absorption elektromagnetischer Strahlung" wird hier verwendet, um die Absorption von Strahlung von Wellenlängen innerhalb des elektromagnetischen Spektrums zu kennzeichnen.
Der Ausdruck "elektromagnetische Abschirmungskapazität" wird hier verwendet, um das Vermögen elektromagnetische Strahlung zu reflektieren, zu absorbieren oder zu blockieren zu beschreiben.
Die Ausdrücke "einschließen" oder "einkapseln" werden hier austauschbar verwendet und beziehen sich auf teilweises oder vollständiges Umgeben, Einschließen durch eine diskrete Schicht, Film, Beschichtung und dergleichen von Oberflächenteilen von mindestens einigen einzelnen Fasern oder Auskleidungen einer Zelle oder Porenwand einer porösen Bahn. Solch eine Schicht kann manchmal angrenzend an oder in andere Teile des gleichen Hüllenmaterials integriert sein. Das Material wird abgeschieden auf inneren Flächen der Bahn, die angrenzend sind zu solcher einhüllenden Schicht, eingeschlossenen Fasern, ausgekleideten Zellen oder Porenwänden oder dergleichen. Die Dicke der einhüllenden Schicht liegt im allgemeinen im Bereich von 0,01 bis 50 um und vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 20 um.
Der Ausdruck "Faser" bezieht sich hier auf einen langen, biegsamen, kohäsiven, natürlichen oder synthetisch hergestellten fadenförmigen Gegenstand, wie ein Monofilament, Stapelfaser, Filament oder dergleichen. Eine für die Erfindung brauchbare Faser hat vorzugsweise eine Länge von mindestens dem Hundertfachen ihres Durchmessers oder ihrer Dicke. Die Fasern können angesehen werden als in der Form von Einheiten vorliegend, die mit bekannten Techniken hergestellt werden zu Garnen oder dergleichen. Fasern können durch bekannte Techniken zu Geweben oder Vliesen (insbesondere Textilien) verarbeitet werden, einschließlich Weben, Stricken, Flechten, Verfilzen, Zwirnen, Ausbildung von Matten, Nadeln, Pressen und dergleichen. Bevorzugt sind Fasern wie solche, die zum Spinnen zu Garnen oder dergleichen verwendet werden mit einer Länge von mindestens etwa 5 mm. Fasern, wie sie beispielsweise abgeleitet sind aus Cellulose, wie sie für die Herstellung von Papier verwendet werden, können verwendet werden zusammen mit langen Fasern, wie zuvor angegeben, und wie sie dem Fachmann gut bekannt sind.
Der hier verwendete Ausdruck "Filament" bezieht sich auf Fasern undefinierter Länge.
Der hier verwendete Ausdruck "gefüllt" bezieht sich auf Zwischenräume oder interstitielle Räume oder offene Zellen und auf die Menge von Polymerzusammensetzung, darin in einer vorgegebenen Bahn, einem Träger oder den Fasern in solchen Bahnen oder Trägern und bezeichnet die Anwesenheit solcher Zusammensetzung darin. Wenn ein gegebener interstitieller Raum oder offene Zelle vollständig von einer solchen Zusammensetzung eingenommen ist, gilt er als "vollständig gefüllt" oder "verstopft". Der Ausdruck "gefüllt" bezieht sich auch auf Zwischenräume mit einem Film oder einer Schicht von Polymerzusammensetzung darin, so dass er verschlossen ist, obwohl die gesamte Dicke des interstitiellen Raumes nicht vollständig gefüllt oder verstopft ist.
Bestimmung des Grads des Einhüllens, des Füllens oder Verstopfens von Zwischenräumen oder dergleichen bei einer Innenbeschichtung erfolgt üblicherweise durch Mikroskopie oder vorzugsweise durch konventionelle Rasterelektronenmikroskopie (SEM). Wegen der Natur der Messung durch SEM im Falle der vorliegenden Erfindung wird ein vollständig gefüllter Zwischenraum oder offene Zelle als ein verstopfter Zwischenraum oder verstopfte offene Zelle angesehen.
Der hier verwendete Ausdruck "Mattierungsmittel" bezieht sich auf eine Verbindung, die eine matte Ausrüstung von glänzenden Geweben erzeugt.
Der Ausdruck "Fließen" oder "Fließvermögen" wird hier verwendet, um das rheologische Verhalten eines Materials zu beschreiben, bei Beaufschlagung mit Energie auf ein geeignetes Material, so dass es fließt und ausbildet, (a) einen dünnen Film einer Polymerzusammensetzung der strukturellen Elemente (beispielsweise Fasern oder Filamente), die die Bahn bilden, einzukapseln, wobei mindestens einige der Zwischenräume offen bleiben, (b) eine Innenschicht der Polymerzusammensetzung zwischen oberer und unterer Oberfläche der Bahn auszubilden oder (c) eine Kombination der beiden vorgenannten Möglichkeiten.
Der Ausdruck "flüssigkeitsdicht" wird hier verwendet, um das Vermögen eines Materials, Penetration von Flüssigkeiten zu widerstehen, zu kennzeichnen.
Die Flüssigkeitsdichtigkeit wird gemessen durch die Regenprüfung, Suterprüfung und hydrostatische Widerstandsmessungen, wie sie in den Beispielen beschrieben sind und auf die hiermit Bezug genommen wird. Flüssigkeitsdichtigkeit für die Zwecke der Erfindung ist das Ergebnis von zwei Bedingungen: 1. Die Oberfläche der Bahn hat das Potential für einen erhöhten Widerstand gegenüber Flüssigkeit infolge der Auswahl des Polymeren und auch der Auswahl von Zusätzen und/oder Modifiziermitteln, um die Oberflächenenergien zu steuern. 2. Der äußere Widerstand gegenüber Flüssigkeit oder die Flüssigkeitsundurchlässigkeit kann erhalten werden durch Steuern der wirksamen Porengröße der Bahn. Zusätze und/oder Modifiziermittel können zum Erhöhen oder Erniedrigen der wirksamen Porengröße dienen zum Steuern der Viskosität und Rheologie, die erreicht wird durch das Verarbeiten von Polymer in der Maschine. Zusätzlich werden die bimodalen Verteilungen von Porengrößen, die in gewebten Textilien vorliegen, durch die Bearbeitung gesteuert. Die größeren Poren stammen von Zwischenräumen zwischen Garnen, während kleinere Poren die Garnstruktur und die Porengröße der Polymerzusammensetzung wiedergeben.
Der Ausdruck "funktionell" wird hier verwendet, um ein spezielles Verhalten zu kennzeichnen, wie biocide Aktivität, therapeutische Aktivität, Ionenaustauschvermögen, biologische Aktivität, biologisches interaktives Vermögen zum Binden von Verbindungen, chemische Oberflächenaktivität, Absorption elektromagnetischer Strahlung, Haftung, Berührungsverhalten, Beständigkeit, Farbechtheit, Lichtreflexion, Flüssigkeitsdichtigkeit, Wasserdichtigkeit, Atmungsaktivität, Schimmelbeständigkeit, Verrottungsbeständigkeit, Verfärbungsbeständigkeit, elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, antistatisches Verhalten, Verarbeitbarkeit, rheologisches Verhalten, Abschirmkapazität für elektromagnetische Strahlung und Radiofrequenz.
Der hier verwendete Ausdruck "Hand" bezieht sich auf das Gefühl beim Anfassen und in Faltenwurf oder die Qualität eines Textilmaterials, wie es für eine menschliche Hand beim Berühren wahrnehmbar ist.
Bezüglich der flüssigen Dispersionen oder Lösungen von Fluorchemikalien, die gegebenenfalls zur Vorbehandlung der Bahn verwendet werden können, bezieht sich der Ausdruck "Imprägnierung" auf die Penetration solcher Dispersionen oder Lösungen in eine poröse Bahn und die Verteilung solcher Dispersionen in vorzugsweise gleichmäßiger Form und gesteuerter Weise in der Bahn. Insbesondere bezieht sie sich auf Oberflächenteile von einzelnen strukturellen Bestandteilen der Bahn und Fasern.
Die Ausdrücke "innere Beschichtung" oder "innere Schicht" sind austauschbar. Sie werden hier verwendet als Ausdrücke für einen Bereich, der im allgemeinen Abstand von den Außenoberflächen der Bahn aufweist, der im wesentlichen durchgehend gefüllt ist durch die Kombination des gesteuert darin angeordneten Polymeren und die Fasern und Filamente der Bahn in dem angegebenen Bereich. Diese Beschichtung oder Schicht hüllt ein und/oder umgibt und/oder kapselt ein einzelne Fasern, oder kleidet Zellen oder Porenwände der porösen Bahn oder des Trägers in dem angegebenen Bereich aus. Innenschicht ist nicht zwangsläufig flach, sondern kann gekrümmt sein oder sich meanderförmig durch die Bahn erstrecken und gegebenenfalls eine oder beide Oberflächen der Bahn berühren. Im allgemeinen ist die Innenschicht freigelegt auf beiden Seiten einer Bahn als Teil des multikomplexen Aufbaus einer gewebten Bahn und Vliesbahn. Die Dicke der Innenschicht liegt im allgemeinen im Bereich von 0,01 bis 50 um und vorzugsweise im Bereich von 0,1 bis 20 um.
Der hier verwendete Ausdruck "Ionenaustauschkapazität" bezieht sich auf die Kapazität zum Austausch beweglicher wasserhaltiger Ionen eines Feststoffes, äquivalent für äquivalent, für Ionen ähnlicher Ladung in Lösung.
Der Ausdruck "Lichtreflexion" wird hier verwendet für das Vermögen, Licht im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu reflektieren.
Der Ausdruck "schimmelbeständig" wird hier verwendet auf das Vermögen, Schimmel entweder abzutöten oder dessen Wachstum zu verhindern oder zu hemmen. Schimmelbeständigkeit kann quantitativ bestimmt werden durch das Prüfverfahren 30-1993 des Technischen Handbuch der Amerikanischen Vereinigung von Textil Chemikern und Coloristen (AATCC), auf das hier Bezug genommen wird.
Die Ausdrücke "Modifiziermittel", "Agens" oder "Zusätze" werden hier austauschbar verwendet und beziehen sich auf Stoffe und Verbindungen, die den damit hergestellten Erzeugnissen spezielle physikalische oder chemische Eigenschaften verleihen oder diese verändern. Diese physikalischen oder chemischen Eigenschaften sind üblicherweise funktionelle Eigenschaften. Modifiziermittel können auch thixotropen Stoffen funktionelle Eigenschaften verleihen oder diese ändern. Beispiele von Modifiziermitteln, die zur Verwendung bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignet sind, schließen ein Biocide, therapeutische Mittel, Nährstoffe, klebende Mittel, Feuchtigkeit steuernde Mittel, wasserabweisende Mittel, Ionenaustauscher, lichtreflektierende Mittel, Farben und Pigmente, Mittel zum Erzeugen von Schimmelbeständigkeit, Leitfähigkeitsmittel, Eiweiß, Mittel, die das Anfassverhalten verändern, blutabweisende Mittel, Flexibilisierungsmittel, Mittel zum Erzeugen von Lichtbeständigkeit, Mittel zum Erzeugen von Verrottungsbeständigkeit, fleckenabstoßende Mittel, Mittel zum Erzeugen von Fettbeständigkeit, UV-Absorber, Füllstoffe, Mattierungsmittel, Mittel zum Erzeugen elektrischer Leitfähigkeit, wärmeleitende Mittel, Mittel zum Erzeugen von Flammbeständigkeit, Antistatika, Mittel zum Abschirmen von elektromagnetischer Strahlung und Radiofrequenz. Beispiele von Nährstoffen, die erfindungsgemäß verwendet werden können, schließen Nährmittel für das Zellwachstum ein.
Der Ausdruck "Polymer" oder "polymerisiert" wird hier verwendet für Monomere und Oligomere, ebenso wie für Polymere und polymere Zusammensetzungen und Mischungen derselben, wobei diese Zusammensetzungen und Mischungen härtbar und durch Scheren verdünnbar sind.
Der Ausdruck "Verarbeitbarkeit" bezieht sich auf die Natur von Materialien und ihr Verhalten bei zahlreichen Verarbeitungsverfahren und Verfahrensparameter. Verarbeitungshilfsmittel sollen erfindungsgemäß einschließen Vernetzungshemmer, die entweder das Härten verzögern oder aussetzen oder die Härtungsgeschwindigkeit des härtbaren thixotropen Materials verringern. Als thixotropes Verhalten auslösende Mittel oder rheologisches Verhalten verändernde Mittel werden solche verstanden, die beispielsweise die Viskosität des härtbaren Materials und dergleichen verändern.
Der Ausdruck "Abschirmkapazität für Radiofrequenz" wird hier verwendet für das Vermögen Radiofrequenzwellen zu reflektieren, absorbieren oder zu blockieren.
Der Ausdruck "rheologische Eigenschaften" wird hier für Materialeigenschaften verwendet, wie Fließverhalten, Viskosität, Elastizität und dergleichen.
Der Ausdruck "Verrottungsbeständigkeit" bezieht sich auf das Vermögen, die Zersetzung oder Verrottung natürlicher Stoffe zu verhindern oder zu hemmen.
Der Ausdruck "Verdünnen durch Scheren" oder "Scherverdünnung" soll im breitesten Sinne die Verringerung der Viskosität eines Materials durch Zuführung von Energie beschreiben.
Der Ausdruck "Fleckenbeständigkeit" oder "Verfärbungsbeständigkeit" bezieht sich hier auf das Vermögen von Stoffen, der Einfärbung durch Lösung oder Dispersionen eines Farbstoffes zu widerstehen. Auf Wasser basierende Fleckenbeständigkeit bezieht sich auf das Vermögen, Verfärbungen zu widerstehen, die von auf Wasser basierenden Farben ausgehen.
Im Zusammenhang mit Mengen wird hier der Ausdruck "ausreichend" verwendet für die Energiequelle, den porösen Träger, das härtbare thixotrope Material. verwendete Zusätze und/oder Modifiziermittel und die gewünschten funktionellen Eigenschaften daraus hergestellter Produkte.
Die Beschreibung und das Verfahren und die zahlreichen Beispiele geben dem Fachmann ausreichend Hinweise, um die Menge der erforderlichen Energie zur Ausführung der Erfindung zu ermitteln.
Die Bezeichnung "chemische Oberflächenaktivität" bezieht sich auf die Zusammensetzung, Reaktionsvermögen und Anordnung von chemischen Gruppen auf den Oberflächen des porösen Trägers. Der Zweck der erfindungsgemäßen Verwendung von Modifiziermitteln ist es, das chemische Verhalten der Oberfläche eines erhaltenen Erzeugnisses zu verändern. Modifiziermittel schließen ein Fluorchemikauen, Proteine und andere modifizierende Verbindungen, die selektiv angeordnet werden an den zahlreichen Oberflächen innerhalb des porösen Trägers.
Der Ausdruck "therapeutische Aktivität" wird hier verwendet für das Vermögen des Behandelns, Heilens oder Verhinderns einer Erkrankung oder eines Zustandes. Der Ausdruck "therapeutisches Mittel" bezieht sich auf Verbindungen, die wirksam sind zum Behandeln, Heilen, Verhindern einer Krankheit oder eines Zustandes.
Der Ausdruck "Wärmeleitfähigkeit" wird hier verwendet, um das Vermögen, Wärme zu leiten, zu beschreiben.
Das Wort "Thixotropie" bezieht sich auf das Fließverhalten von Flüssigkeiten, wobei die Viskosität einer Flüssigkeit geringer wird durch Scheren mittels Rühren, um auf diese Weise die Placierung der Flüssigkeit zu ermöglichen zum Ausbilden von (a) eines dünnen Filmes einer Polymerzusammensetzung, die strukturelle Elemente (Fasern und Filamente), aus denen die Bahn hergestellt ist, einkapselt, wobei zumindest einige Zwischenräume offen bleiben, (b) Ausbildung einer Innenschicht einer Polymerzusammensetzung zwischen der oberen und unteren Oberfläche der Bahn oder (c) Kombinationen der zuvor stehenden Alternativen. Es wird theoretisch angenommen, dass in der Ausgangsflüssigkeit einige lose aggregierte Strukturen zusammenbrechen, die sich während der Lagerung aufgebaut haben. Das Zusammenbrechen erfolgt während einer Periode, in der geeignete mechanische Beanspruchung erfolgt.
Der Ausdruck "Wasserdichtigkeit" wird hier benutzt, um das Benetzungsverhalten einem Material gegenüber Wasser zu beschreiben. Wasserdichtigkeit wird gemessen unter Verwendung des Müllen-Tests, Federal Standard 191, Verfahren 5 512, auf das hier Bezug genommen wird.
Der Ausdruck "Bahn" wird hier verwendet mit der Absicht, Textilmaterialien einzuschließen und bezieht sich auf einen flächenförmigen Aufbau (Gewebe oder Vlies) aus Fasern oder strukturellen Elementen. Zusammen mit den Fasern kann das flächenförmige Material auch nicht-faseriges Material enthalten, wie beispielsweise teilchenförmige Füllstoffe, Bindemittel, Farben, Schlichten und dergleichen in Mengen, die im wesentlichen nicht die Porosität oder Flexibilität der Bahn beeinflussen. Obwohl mindestens 50 Gew.% der erfindungsgemäß behandelten Bahn Fasern sind, weisen besonders bevorzugte Bahnen mindestens etwa 85 Gew.% ihrer Struktur als Fasern auf. Es ist bevorzugt, dass Bahnen mit jeglichem Schlichtmittel, Beschichtung oder dergleichen unbehandelt sind, ausgenommen wie es hier gelehrt wird. Die Bahn kann einen laminierten Film oder ein Gewebe oder ein gewebter poröser Träger oder ein poröses Vlies sein. Die Bahn kann auch eine Verbundfolie oder ein Film, der mit einem porösen Substrat zusammen laminiert ist oder eine Doppelschicht sein.
Der Ausdruck "Bahnen" schließt flexible und nicht flexible poröse Bahnen ein. Die erfindungsgemäß geeigneten Bahnen können klassifiziert werden in zwei allgemeine Typen:
(A) faserige Bahnen und
(B) Träger mit offenen Zellen oder Poren, wie Schäume.
Eine poröse flexible Faserbahn enthält eine Vielzahl von miteinander verbundenen oder ineinandergreifenden Fasern oder strukturellen Elementen mit dazwischen ausgebildeten Räumen. Bevorzugte Faserbahnen können Textilgewebe oder nichtgewebte Textilmaterialien einschließen. Andere Träger schließen ein, sind jedoch nicht begrenzt auf eine Matrix mit offenen Zellen oder Poren, wie einem Schaum oder synthetischen Ledern.
Der Ausdruck "Garn" wird hier verwendet zur Bezeichnung eines kontinuierlichen Stranges aus einer Vielzahl von Fasern, Filamenten oder dergleichen in Bündel form, der geeignet sein kann zum Stricken, Weben oder anderweitiger Form zur Ausbildung eines Textilmaterials. Garn kann aus einer Zahl von Fasern hergestellt werden, die miteinander verzwirnt sind oder aus einer Zahl von Filamenten, die zusammengelegt sind ohne Verzwirnen (einem nicht gezwirnten Garn).
Eine flexible poröse Bahn, die als Ausgangsmaterial für die Erfindung verwendet wird, ist im allgemeinen und üblicherweise im wesentlichen plan oder flach und hat im allgemeinen einander gegenüberliegende parallele Außen- Oberflächen. Solch eine Bahn hat einen dreidimensionalen Aufbau mit einer Vielzahl von Fasern und dazwischen angeordneten Zwischenräumen oder ist eine Matrix mit offenen Zellen oder Poren. Die Matrix kann aus polymeren Feststoffen, einschließlich Fasern und nicht-faserigen Bestandteilen bestehen.
Drei prinzipielle Klassen von Trägern mit offenen Poren oder Zellen können erfindungsgemäß verwendet werden: Leder (einschließlich natürlicher und synthetisch hergestellter Leder), aufgeschäumte Kunststofffolien oder Filme mit offenen Zellen und Filtrationsmembranen.
Aufgeschäumte Kunststofffolien oder Filme als Träger werden entweder durch Formulieren eines Aufschäummittels mit einem Harz oder durch Einblasen von Luft in eine flüchtige Flüssigkeit in das noch flüssige Polymer während seiner Ausformung in eine Folie oder Film hergestellt. Ein aufgeschäumter Träger weist einen Innenaufbau auf, der gekennzeichnet ist durch ein Netzwerk von Gasräumen oder Zellen, die den geschäumten Träger weniger dicht machen als das feste Polymer. Aufgeschäumte Folien oder Filme, die erfindungsgemäß als Ausgangsträgermaterialien verwendet werden, sind flexibel und haben einen offenzelligen Aufbau.
Für die Erfindung geeignete natürliche Leder sind üblicherweise Spaltleder. Synthetische Leder können einen breiten Bereich von Zusammensetzungen (oder Aufbau) und Eigenschaften haben, sie sehen jedoch wie Leder aus in den Waren, für die sie benutzt werden. Zum Zwecke der technischen Beschreibung können synthetische Leder in zwei generelle Kategorien eingeteilt werden, beschichtete Gewebe und Poromerics.
Synthetische Leder, die Poromerics sind, werden so hergestellt, dass sie möglichst lederähnlich sind bezüglich Atmungsaktivität und Wasserdampfdurchlässigkeit als auch bezüglich Bearbeitbarkeit, Maschinenverträglichkeit und anderer Eigenschaften. Die Sperrwirkung und Durchlässigkeitseigenschaften werden normal erweise erhalten durch Herstellen eines gesteuerten mikroporösen (offenzelligen) Aufbaus.
Synthetische Leder, die beschichtete Gewebe sind, weisen wie Poromerics ein Gleichgewicht von physikalischen Eigenschaften und wirtschaftlichen Überlegungen auf. Üblicherweise ist die Beschichtung entweder ein Vinyl polymer oder ein Polyurethan. Vinylbeschichtungen können entweder fest oder expandierte Vinylpolymere sein, die innere Luftblasen aufweisen, wie sie üblicherweise geschlossenzellige Schäume haben. Wegen dieses Aufbaus haben sie üblicherweise eine nicht-poröse Vorderoberfläche oder Aussehen. Dieser Aufbau führt zu schlechter Atmungsaktivität und Wasserdampfdurchlässigkeit. Weil jedoch das Innere oder die Rückseite porös sind, können diese Materialien für die Zwecke der Erfindung benutzt werden durch Aufbringen des härtbaren thixotropen Materials und ein oder mehrerer Modifiziermittel auf die rückseitige Oberfläche derselben.
Für die erfindungsgemäße Verwendung geeignete Filtrationsmembranen schließen ein, mikroporöse Membranen, Ultrafiltrationsmembranen, asymmetrische Membranen und dergleichen. Geeignete Membranmaterialien schließen ein Polysulfon, Polyamid, Polyimid, Nitrocellulose, Celluloseacetat, Nylon und Derivate derselben.
Andere poröse Bahnen, die für die erfindungsgemäße Verwendung geeignet sind, schließen ein Faserbahnen, gewebte Textilien und Vliese, hergestellt aus natürlichen oder synthetischen Fasern, Papieren und dergleichen. Beispiele von Papieren sind Papiere auf Cellulosebasis und auf Glasfaserbasis.
Fasern, die in einer erfindungsgemäß mit den beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen behandelten porösen flexiblen Bahn enthalten sind, können natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein. Mischungen von natürlichen Fasern und synthetischen Fasern können auch verwendet werden. Beispiele von natürlichen Fasern schließen ein Baumwolle, Wolle, Seide, Jute, Leinen und dergleichen. Beispiele von synthetischen Fasern schließen ein Acetat, Polyester (einschließlich Polyethylenterephthalat), Polyamide (einschließlich Nylon), Acryl polymere, Olefine, Aramide, Acalone, Gläser, Modacrylpolymere, Novolide, Nitrilfasern, Rayon, Saran, Spandex, Vinylfasern, Vinyonfasern, regenerierte Cellulose, Celluloseacetate und dergleichen. Mischungen von natürlichen und synthetischen Fasern können ebenso verwendet werden.
Eine poröse Bahn oder Gewebe ist vorzugsweise unbehandelt oder aufgerauht, ehe es erfindungsgemäß behandelt wird. Vorzugsweise kann eine Bahn vorbehandelt werden, besonders bevorzugt beispielsweise durch Klotzen, um im wesentlichen die Bahn gleichmäßig mit einer Fluorchemikalie zu imprägnieren. Üblicherweise und vorzugsweise ist die Beschichtungszusammensetzung eine Dispersion einer Fluorchemikalie in einem flüssigen Träger. Der flüssige Träger ist vorzugsweise wässerig und kann durch Erwärmen nach dem Aufbringen ausgetrieben werden. Die Behandlungszusammensetzung hat eine niedrige Viskosität, die üblicherweise vergleichbar ist mit der Viskosität von Wasser oder kleiner. Nach einer solchen Behandlung weist die erhaltene behandelte Bahn einen Kontaktwinkel, gemessen mit Wasser an der Außenoberfläche der behandelten Bahn auf, der größer ist als etwa 90º. Die behandelte Bahn enthält die Fluorchemikalie im wesentlichen gleichmäßig verteilt. Es wird deshalb angenommen, dass die Fluorchemikalie hauptsächlich auf und in den einzelnen Fasern, Zellen oder Poren angeordnet ist, wobei die Zwischenräume der Bahn oder offene Zellen im wesentlichen frei von Fluorchemikalien sind.
Eine derzeit bevorzugte Konzentration von Fluorchemikalien in einer Behandlungszusammensetzung liegt üblicherweise im Bereich von 1-10 Gew.% Fluorchemikalie, bezogen auf Gesamtgewicht der Behandlungszusammensetzung, und besonders bevorzugt sind etwa 2,5 Gew.% in einer wässerigen Behandlungsdispersion. Die Gewichtszunahme durch das Aufbringen der Fluorchemikalie kann schwanken in Abhängigkeit von Faktoren, die der speziellen behandelten Bahn, der Polymerzusammensetzung, die für den nächsten erfindungsgemäßen Behandlungsschritt verwendet wird, der beabsichtigten Endverwendung und den Eigenschaften der erfindungsgemäß behandelten Bahn und dergleichen. Die Gewichtszunahme der Bahn durch Einbringen der Fluorchemikalie liegt üblicherweise im Bereich von 0,01 bis 5 Gew.%, bezogen auf die unbehandelte Bahn. Nach der gesteuerte Anordnung der Fluorchemikalie wird die Bahn vorzugsweise abgequetscht, um Überschuss der Fluorchemikalienzusammensetzung zu entfernen, und anschließend wird die Bahn erwärmt oder anderweitig getrocknet, um die Trägerflüssigkeit zu verdampfen und dadurch auch die Fluorchemikalie unlöslich zu machen oder zu versintern, falls erlaubt oder möglich mit der speziellen verwendeten Zusammensetzung.
In die mit Fluorchemikalien behandelte Bahn wird anschließend eine vorbestimmte Menge einer härtbaren Polymerzusammensetzung gesteuert placiert mittels der beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen. Es wird dabei eine Bahn ausgebildet, deren Fasern, Zellen oder Poren mindestens teilweise eingehüllt oder ausgekleidet sind mit der härtbaren Polymerzusammensetzung, wobei die äußeren Oberflächen der Bahn im wesentlichen frei von härtbarem Polymer sind. Die Zwischenräume oder offenen Zellen der Bahn sind nicht vollständig gefüllt mit dem härtbaren Polymer und die Bahn kann außerdem eine Innenschicht aus dem Polymeren aufweisen. Die bevorzugt verwendete härtbare Polymerzusammensetzung weist eine Ausgangsviskosität von größer als 1,000 mPas (Centipoise) und weniger als 2,000,000 mPas (Centipoise) bei 25ºC und bei einer Schergeschwindigkeit von 10&supmin;¹ Sek. auf.
Der Rückstand der Fluorchemikalie, der in der Bahn nach deren Behandlung zurückbleibt, kann nicht genau gleichmäßig durch die Bahn verteilt sein, kann jedoch in der Bahn an verschiedenen Stellen vorhanden sein. Diese Stellen können statistisch verteilt sein in kleinen Flächen an der Oberfläche einzelner Fasern. Es wird jedoch angenommen, dass die Menge und Verteilung der Fluorchemikalie durch die Bahn im großen und ganzen steuerbar ist. Einige Teile der Fluorchemikalie können ihre Lage in der Bahn verändern und durch das Polymer migrieren infolge der Kräfte, die beim Verdünnen durch Scheren und der gesteuerten Anordnung des Polymeren einwirken.
Die härtbare Polymerzusammensetzung ist typischerweise polymerisiert (üblicherweise eine Mischung von miteinander härtbaren Polymeren und Oligomeren) und kann einen Katalysator zur Unterstützung der Härtung enthalten. Die erfindungsgemäß verwendeten Polymeren können Monomere oder teilpolymerisierte Polymere, üblicherweise auch Oligomere genannt, oder vollständig polymerisierte Polymere sein. Das Polymer kann härtbar sein, teilweise härtbar oder nicht härtbar in Abhängigkeit von den gewünschten physikalischen Eigenschaften des Endproduktes. Die Polymerzusammensetzung kann übliche Zusätze enthalten.
Obwohl Silicon eine bevorzugte Zusammensetzung ist, können auch andere Polymerzusammensetzungen einschließlich Polyurethanen, Fluorsiliconen, mit Silicon modifizierten Polyurethanen, Acrylpolymere, Polytetrafluorethylen enthaltende Materialien und dergleichen entweder allein oder in Kombination mit Siliconen verwendet werden.
Es ist klar, dass die Tiefe, in der das Polymer in der Bahn angeordnet wird, kontrolliert werden kann durch die Verfahren, wie sie hier beschrieben sind für die selektive Anordnung des Polymeren in der Bahn. Alle Additive und/oder Modifiziermittel, die in die Polymermischung eingemischt werden, werden gleichermaßen selektiv angeordnet zusammen mit der Polymerzusammensetzung. Die Bahn wird anschließend gegebenenfalls gehärtet, um die härtbare Zusammensetzung in ein festes elastomeres Polymer zu überführen.
Es wird theoretisch angenommen, dass die Polymerzusammensetzung veranlasst wird zu fließen und sich selbst über die Fasern, Zellen oder Poren der Bahn unter der Wirkung der Bearbeitungsbedingungen und der Vorrichtungen erfindungsgemäß zu verteilen. Es wird theoretisch weiterhin angenommen, dass dieses Fließen und Verteilung ausgeführt und unterstützt wird durch die Anwesenheit einer Fluorchemikalie mit der die Bahn, wie zuvor beschrieben, imprägniert wurde. Es wird angenommen, dass die Menge von Fluorchemikalie oder Fluorchemikalie-Rückstand in der Bahn die Menge und Anordnungen des Polymers beeinflusst. Das Polymer sammelt sich und lagert sich ab und erzeugt eingekapselte Fasern und/oder eine Innenschicht in der Bahn. Es ist jedoch klar, dass keine Absicht besteht, durch diese theoretischen Überlegungen gebunden zu sein.
Es wird weiterhin theoretisch angenommen, dass ein Anteil des Rückstandes von Fluorchemikalie, der aus einer vorherigen Bahnsättigungsbearbeitung herrührt, anwesend ist auf den Oberflächen behandelter Fasern nach dem Einhüllen von Fasern, Zellen oder Poren durch das Polymer. Das wurde erreicht während des erfindungsgemäßen Einkapselns von Fasern und/oder der Ausbildung der Innenschicht. Es wird angenommen, dass dies durch die Tatsache gezeigt wird, dass die erfindungsgemäß behandelte Bahn nach wie vor eine erhöhte Wasser- und Ölabweisung aufweist, die typisch ist für Fluorchemikalien in einer porösen Bahn. Es wird deshalb angenommen, dass die Fluorchemikalien die Haftung des Polymeren als dünne einhüllende Schicht auf den behandelten Fasern, Zellen oder Poren beeinflusst, ebenso wie sie den Polymerfluss unter Druck in und über die Zwischenräume oder offenen Zellen der Bahn während der Behandlung unterstützen, so dass das Polymer seine Stellung als die Fasern einhüllend oder Zellen oder Poren des Trägermaterials auskleidend einnehmen kann.
In solchen Textilmaterialien, die mit Fluorchemikalien vorbehandelt sind, lässt sich die Beziehung zwischen dem Polymerfilm und der imprägnierten Fluorchemikalie nur schwer beschreiben. Eine quantitative Beschreibung ist nahezu unmöglich wegen der beteiligten Parameter und weil das transparente Polymer schwer durch ein optisches Mikroskop zu beobachten ist. Es wird theoretisch angenommen, dass das Polymer und die Fluorchemikalie jeweils Neigung haben, diskontinuierliche Filme auf der Faseroberfläche auszubilden und dass diese Filme im weitesten Sinne diskontinuierlich sind. Alternativ kann theoretisch angenommen werden, dass der Polymerfilm benachbart ist oder im wesentlichen so relativ zu den Fluormolekülen auf der Faseroberfläche angeordnet ist und dass die Polymerschicht auf einer Faseroberfläche so dünn ist, dass jede räumliche Veränderung der Fluorchemikalie die Fluorchemikalie in den Polymerfilm entlässt, so dass sich die Fluoratome orientieren oder durch den Film ragen können. Bei der erforderlichen Härtungstemperatur des Polymeren wird der Oberflächenkontaktwinkel für Wasser wiederhergestellt, so dass das wasserabweisende Verhalten der Fluorchemikalie das Endprodukt beeinflusst. Unabhängig von jeder physikalischen oder chemischen Erklärung ergibt die Kombination von Polymerfilm und Fluorchemikalie ein Fasereinhüllen oder Auskleiden von Zellen oder Poren und der Ausbildung eingekapselter Fasern und/oder einer Innenschicht von Polymer in der Bahn, wenn die Erfindung ausgeführt wird. Nach dem Härten ist das Polymer dauerhaft im Material fixiert.
Durch Verwendung der zuvor beschriebenen Methoden kann man eine gesteuerte Anordnung von ein oder mehreren Zusätzen und/oder Modifiziermitteln auf oder in dem (a) die einzelnen Fasern und Filamente einkapselnden dünnen Film, der (b) Innenschicht, den (c) Oberflächen der Bahn oder (d) gewisse Kombination der Alternativen erreichen.
Ein härtbares Polymer, gemischt mit ein oder mehreren Zusätzen und/oder Modifiziermitteln wird aufgebracht auf und in die unter Spannung stehende Bahn unter Verwendung von Druckkräften und Scherkräften. Das Ausmaß der Orientierung von Additiven und/oder Modifiziermitteln auf und in der Fasereinhüllung und der Auskleidung der Zellen oder Poren wird als regulierbar angenommen. Die Regulierung dieser Orientierung wird ausgeführt durch Steuern der Faktoren, die zuvor beschrieben wurden, die Auswahl und Menge von Fluorchemikalien, des Typs von Polymer und Zusätzen (und/oder Modifiziermitteln), die verwendet werden und das Ausmaß von Druck- und Scherkräften, die bei einer gegebenen Temperatur angewandt werden. Diese Steuerung stellt sicher, dass Fasereinhüllung erreicht wird, während Zwischenräume und/oder offene Zellen der Bahn nicht vollständig mit dem Polymer gefüllt werden in dem Bereich der Innenschicht und dass die äußeren einander gegenüberliegenden Oberflächen der Bahn im wesentlichen vollständig frei von Polymerbeschichtung oder Rückstand sind. Nach einer solchen Behandlung wird das härtbare Polymer gehärtet.
Das härtbare Polymer wird mit ein oder mehreren Additiven und/oder Modifiziermitteln gemischt und dann auf die Oberfläche der Bahn aufgebracht. Dann wird die Bahn unter Spannung gesetzt und über oder gegen Schereinrichtungen gepresst oder durch eine Druckzone geführt, wie zwischen Walzen oder gegen ein Schermesser. Auf diese Weise wird auf die Bahn quer Scherkraft und Kompressionsdruck aufgebracht. Die Kombination von Spannung, Scherkräften und Bahngeschwindigkeit ist ausreichend, um das Polymer zu veranlassen, sich in die Bahn zu bewegen und aus den Zwischenräumen oder offenen Zellen um die Bahnfasern, Zellen oder Poren, die eingehüllt werden. Im Ergebnis bleiben mindestens einige Zwischenräume und/oder offene Zellen ungefüllt in den Bereichen außerhalb des Bereiches, der von der Innenbeschichtung oder der Innenschicht besetzt ist, und diese sind im wesentlichen frei von Polymer. Überschusspolymer wird von der Oberfläche entfernt durch Abstreifen mit Schermitteln. Das die Fasern einhüllende härtbare Polymer wird anschließend gehärtet.
Es wird angenommen, dass die gewünschte Penetration und Verteilung und Anordnung von Polymer und Zusätzen und/oder Modifiziermitteln in der Bahn erreicht wird durch lokale Druckkräfte, die auf die Bahnoberfläche einwirken und ausreichend stark sind, um die Viskosität einer Polymerzusammensetzung lokal zu verringern. Dadurch wird es dem Polymer ermöglicht, unter diesem Druck zu fließen und steuerbar in der Bahn angeordnet zu werden, um die Fasern damit einzuhüllen oder die Zellen oder Porenwände damit auszukleiden. Um das Verfahren zu unterstützen, wird die Bahn zumindest durch Spannen oder Dehnen leicht deformiert, während sie in Querrichtung an der Stelle der gesteuerte Anordnung etwas zusammengedrückt wird. Es wird angenommen, dass diese Deformierung den Eintritt der Polymerzusammensetzung in die Bahn und die Orientierung der ein oder mehreren Zusätze und/oder Modifiziermittel auf und in der Bahn bewirkt. Es wird angenommen, dass dann, wenn der Druck und die Spannung entfernt werden, das Polymer in und durch die Zwischenräume oder offenen Zell räume der behandelten Bahn gequetscht oder gepresst wird.
Wenn z. B. zu viel Polymer im Endprodukt vorhanden ist, kann entweder eines oder beides, die Spannung und Scherkraft, erhöht werden und umgekehrt, wenn zu wenig Polymer vorhanden ist. Wenn der Fluss des Polymeren auf die Faser unzureichend ist und eine unvollständige Fasereinhüllung erzeugt wird, kann die Viskosität der Polymerzusammensetzung verringert werden durch Erhöhen der Drucke und/oder Temperaturen, die für die gesteuerte Anordnung desselben verwendet werden. Alternativ kann, wenn die Viskosität zu niedrig ist, der Druck und/oder die Temperatur verringert werden. Wenn der Widerstand der Polymerzusammensetzung gegen die Anordnung und Placierung an der gewünschten Stelle in der gewünschten Menge in einer vorgegebenen Bahn bei zahlreichen Viskositäten und/oder Drucken groß ist, kann das Niveau der Behandlung der Bahn mit Fluorchemikalien erhöht oder erniedrigt werden, wie gewünscht. Die zuvor beschriebenen Faktoren beeinflussen auch die Anordnung von Zusätzen und/oder Modifiziermitteln, wenn diese Zusätze und/oder Modifiziermittel in die Polymerzusammensetzung eingemischt sind.
Einige Additive und/oder Modifiziermittel können wegen ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften nicht durch Vorbehandlung in die Bahn eingebracht werden oder durch Zumischen der Additive und/oder Modifiziermittel in die Polymerzusammensetzung in die Bahn eingebracht werden. Solche Zusätze und/oder Modifiziermittel können, nachdem die Bahn mit Druck beaufschlagt war und der Verdünnungsschritt durch Scheren erfolgt ist, jedoch vor dem Härten, auf die Bahnoberfläche aufgebracht werden. Wenn sie oben aufgebracht sind, werden die Zusätze und/oder Modifiziermittel in die Bahn gedrückt durch Hindurchleiten durch die Quetschwalzen am Ausgang. Die Additive und/oder Modifiziermittel haften an der Polymerzusammensetzung, die die Fasern einkapselt und eine innere Schicht ausbildet oder einer Kombination der beiden. Einige Additive und/oder Modifiziermittel können sogar an den strukturellen Elementen der Bahn haften.
Wie zuvor beschrieben, wird die Ausdünstungsaktivität in einem Endschritt bei der Ausführung der Erfindung im allgemeinen als Härtung bezeichnet. Die konventionellen Härtungsbedingungen, die aus dem Stand der Technik zum Härten von Polymerzusammensetzung bekannt sind, sind im allgemeinen zur erfindungsgemäßen Verwendung geeignet. Deshalb werden Temperaturen im Bereich von 121ºC (250ºF) bis 176,7ºC (350ºF) verwendet und Zeiten im Bereich von 30 Sek. bis zu 1 Min. können verwendet werden, obwohl längere und kürzere Härtungszeiten und -temperaturen ebenfalls verwendet werden können, falls erwünscht, wenn Wärmehärtung erfolgt. Strahlungshärtung mit einem Elektronenstrahl oder ultraviolettem Licht kann auch verwendet werden. Jedoch kann die Verwendung von Platinkatalysatoren das Härten beschleunigen bei der bevorzugten Verwendung niedriger Temperaturen und kürzerer Härtungszeiten.
Obwohl entweder gefüllt oder verstopft, bleiben die meisten der gefüllten Zwischenräume oder offenen Zellen im Bereich der Innenschicht in der erfindungsgemäß gehärteten Bahn durchlässig für Luft, so dass die Bahnen charakteristisch luftdurchlässig oder atmungsaktiv sind.
Proben von Bahnen oder Textilmaterialien, die vorteilhaft behandelt werden, wobei erfindungsgemäß Fasern eingehüllt und Innenschichten ausgebildet werden, schließen ein Nylon, Baumwolle, Rayon, Acrylfasern als auch Gewebe, die Mischungen dieser Fasertypen sind. Einige Nylongewebe enthalten Kalk, Korallenmehl, Himbeerpulp. Unter der Marke von ICI Americas, Inc. Gewebe sind erhältlich von Arthur Kahn, Inc. Proben von Baumwollgewebe schließen ein Intrepid® Baumwollsaatseide, gebürstete Baumwolle und hellblau gefärbte Baumwollgewebe, die ebenfalls von Arthur Kahn, Inc. erhältlich sind; nicht gewebte, Monofilamente enthaltende Textilmaterialien, wie TYVEK® (eingetragene Marke von E. I. duPont de Nemours Co., Inc.) und dergleichen sind auch verwendbar.
Es wird angenommen, dass, wenn ausreichend Energie eingebracht wird, ein Teil der dauerhaften wasserabweisenden Ausrüstung von der vorbehandelten Bahn entfernt wird und auf der Oberfläche des Polymers ausblüht, wenn der dünne Polymerfilm ausreichend dünn ist und die Viskosität und Rheologie während des Verdünnens durch Scheren ausreichend modifiziert wird.
Wie zuvor beschrieben, ist eine Bahn vorzugsweise vorbehandelt und imprägniert mit einer Fluorchemikalie, ehe sie erfindungsgemäß wie beschrieben mit einer Polymerzusammensetzung behandelt wird. Die Imprägnierung mit Fluorchemikalien wird vorzugsweise ausgeführt durch zunächst Sättigen der Bahn mit einer flüssigen Zusammensetzung, die die Fluorchemikalie enthält und anschließendes Entfernen des Überschusses flüssiger Zusammensetzung und verbleibender Trägerflüssigkeit aus der behandelten Bahn durch Absaugen, Pressen, Trocknen oder gewisser Kombination derselben.
Es wird jetzt angenommen, dass alle aus dem Stand der Technik bekannten Fluorchemikalien in den Bahnen verwendet werden können, insbesondere die zur Textilbehandlung, um die gewünschte Wasserabweisung, Schmutzabweisung, Fettabweisung und dergleichen zu erreichen. Es wird angenommen, dass der Typ von Fluorchemikalien, der für die Bahnbehandlung verwendet wird, als eine Verbindung charakterisiert werden kann, die ein oder mehrere hochfluorierte Teile aufweist, wobei jeder Teil ein fluorierter aliphatischer Rest oder dergleichen ist, die funktionell verbunden sind mit mindestens einem im allgemeinen nicht fluorierten organischen Teil. Dieser organische Anteil kann Teil eines Polymers, Teil eines reaktiven Monomers, eine Gruppe mit einer reaktionsfähigen Gruppe, die sich mit einem Binder umsetzen kann oder dergleichen sein. Solch eine Verbindungen wird üblicherweise auf ein Gewebe oder andere Bahn als Suspension oder als Lösung entweder in wässerigem oder nicht wässerigem Medium aufgebracht. Dieses Aufbringen kann konventionell ausgeführt werden in Kombination mit einem nicht fluorierten oder fluorierten Harz oder Bindemittel, um verbesserte Beständigkeit zu schaffen, wie beim Waschen und Trockenreinigen und dergleichen.
Von Fluorchemikalien des Standes der Technik ist teilweise bekannt, dass sie dauerhaft wasserabweisende (DWR) Chemikalien sind, obwohl von solchen Stoffen typischerweise angenommen wird, dass sie nicht besonders beständig sind und die Neigung haben, beim Waschen aus dem damit behandelten Gewebe entfernt zu werden. Im Gegensatz dazu weisen die erfindungsgemäß ausgebildeten Bahnen mit eingehüllten Fasern, die mit einer Fluorchemikalie vorbehandelt wurden, ausgezeichnete Beständigkeit und Waschverhalten auf. In der Tat scheint die Kombination von Vorbehandlung mit Fluorchemikalie und Einhüllen der Fasern mit Siliconpolymer eine Synergistische Verstärkung von Eigenschaften zu bewirken, weil die erreichten Wirkungen und Eigenschaften besser sind als diejenigen, die erreichbar sind durch Bahnbehandlung entweder mit der Fluorchemikalie oder dem Siliconpolymer allein.
Beispiele wasserabweisender Fluorchemikalienzusammensetzungen sind Zusammensetzungen, die von ICI Americas Inc. unter der eingetragenen Marke Milease® und den Typenbezeichnungen F-14 N, F-34, F-31X, F-53 verkauft werden. Diese Zusammensetzungen mit dem F in der Typenbezeichnung zeigen an, dass sie eine Fluorchemikalie als aktiven Hauptbestandteil enthalten. Insbesondere wird von Milease® F-14 Fluorchemikalie beispielsweise ausgeführt, dass es etwa 18% perfluoriertes Acrylatcopoylmer, 10% Ethylenglycol (CAS 107-21-1) und 7% Aceton (CAS 67-64-1) dispergiert und aufgelöst in 65% Wasser enthält. Von Milease® F-f31X wird ausgeführt, dass es eine Dispersion ist einer Kombination von fluoriertem Harz, Aceton und Wasser.
Eine andere brauchbare Klasse von wasserdicht machenden Chemikalien sind die Chemikalien Phobotex® von Ciba/Geigy mit den Typenbezeichnungen Phototex® FC104, FC461, FC731, FC208 und FC232, von denen angenommen wird, dass sie üblicherweise verwendet werden in einer Konzentration von 5% beim Sättigen einer Bahn für die erfindungsgemäße Verwendung. Von diesen und zahlreichen anderen wasserabweisenden Fluorchemikalien wird angenommen, dass sie in der Lage sind, bei Oberflächenkontakt mit Wasser einen Kontaktwinkel größer 90º auszubilden, wenn sie durch Sättigen in die Bahn eingebracht sind und generell für die erfindungsgemäße Verwendung geeignet sind.
Eine andere Gruppe von brauchbaren wasserabweisenden Fluorchemikalien sind die auf TEFLON® basierenden schmutzabweisenden Mittel und fleckenabweisende Mittel von E. I. duPont de Nemours & Co. Inc., 1007 Market Street, Wilmington, DE 19 89 8. Geeignete TEFLON® Typen für die erfindungsgemäße Verwendung sind TEFLON® G., NPA, SKF, UP, UPH, PPR, N. und MLV. Von der aktiven wasserabweisenden Chemikalie jeder Zusammensetzung wird angenommen, dass sie eine in Wasser dispergierbare Fluorchemikalie in polymerer Form ist, insbesondere in Kombination mit einem kationischen oberflächenaktiven Mittel als Dispergierhilfsmittel. Diese Dispersionen sind verdünnbar in allen Verhältnissen mit Wasser bei Raumtemperatur. Eine bevorzugte Klasse von erfindungsgemäß brauchbaren Fluorchemikalienzusammensetzungen enthält 1-10 Gew.%, ganz besonders bevorzugt etwa 5 Gew.%, eines der zuvor beschriebenen TEFLON® Typen von wasserabweisenden Fluorchemikalien in Wasser.
Eine andere Hauptgruppe erfindungsgemäß geeigneter wasserabweisender Fluorchemikalienzusammensetzungen ist kommerziell erhältlich unter der Marke ZEPEL® regen- und verschmutzungsabweisende Chemikalien von E. I. duPont de Nemours & Co. Inc., wie beispielsweise die wasserabweisenden Chemikalien der ZEPEL® Typen B, D, K, RN, RC, OR, HAT, 6700 und 7040. Von jeder wird angenommen, dass sie eine Fluorchemikalie in polymerer Form ist, die in allen Verhältnissen in Wasser bei Raumtemperatur dispergierbar ist. Von den Dispergiermittel ZEPEL® B, D, K und RN wird angenommen, dass sie kationisch sind, während angenommen wird, dass das Dispergiermittel ZEPEL® RC nichtionisch ist.
Von einer beispielhaften Zusammensetzung ZEPEL® 6700 wird ausgeführt, dass sie 15-20% perfluoralkyliertes Acryl-Copolymer, 1-2% alkoxylierte Carbonsäure und 3-5% Ethylenglycol enthält. Beispielhafte Eigenschaften der Zusammensetzungen sind ein Siedepunkt von 100ºC bei 760 mm Hg und eine spezifische Dichte von 1,08. Der Anteil flüchtiger Bestandteile beträgt etwa 80 Gew.%. Der pH-Wert ist 2-5. Der Geruch ist mild; die konzentrierte Form ist eine halbopake Flüssigkeit und die Farbe des Konzentrats ist strohweiß. Die Zusammensetzung und Eigenschaften von ZEPEL® 7040 wasserabweisender Chemikalie werden als im wesentlichen identisch mit denen von ZEPEL® 6700 angenommen, mit der Ausnahme, dass die erstgenannte Zusammensetzung zusätzlich 7-8% Aceton enthält.
Eine andere Hauptgruppe von wasserabweisenden Fluorchemikalien sind die wasserabweisender Chemikalien unter der Marke Scotchgard® von 3M Co., St. Paul, Minnesota. Von Scotchgard® Fluorchemikalie wird angenommen, dass sie in wässerigem Medium dispergierte Polymerfluorchemikalien sind. Es wird angenommen, dass die Zusammensetzung von zwei geeigneten Scotchgard® wasserabweisenden Fluorchemikalien in US-A-(s) 3,393,186 und 3,356,628 beschrieben sind, wobei hier auf diese Patente Bezug genommen wird. Demnach besteht Scotchgard® Fluorchemikalie von US-A-3,356,628 aus Copolymeren von Perfluoracrylaten und Hydroxyalkylacrylaten. Diese Copolymere sind geeignet zur Verwendung als Öl- und wasserabweisende Beschichtungen auf einer faserigen oder porösen Oberfläche. Sie weisen eine Kohlenstoff zu Kohlenstoff Hauptkette auf und enthalten wiederkehrende einwertige Perfluorkohlenstoffgruppen mit 4-18 Kohlenstoffatomen und weisen ebenso wiederkehrende Hydroxylreste auf. Von 20-70 Gew.% solch eines Copolymeren wird durch Fluoratome in den perfluorierten Kohlenstoffgruppen beigetragen und von 0,05 bis 2 Gew.% des Copolymeren tragen die Hydroxylgruppen bei. Von diesem Copolymer wird berichtet, dass es bessere Oberflächenhaftungseigenschaften aufweist als das Homopolymer eines korrespondierenden Fluorcarbonmonomeren.
Die Scotchgard® Fluorchemikalie aus US-A-3,393,186 besteht aus Perfluoralkenylacrylaten und Polymeren derselben. Ein beispielhaftes fluoriertes Monomer genügt der Formel
in der Rf eine Fluorkohlenstoffgruppe ist mit 3-18 Kohlenstoffatomen, R ist Wasserstoff oder Methyl und n ist 0-16. Diese wasserabweisende Fluorchemikalienzusammensetzung wird aufgebracht und gesättigt in die Trägerbahn in Form einer gut gießfähigen wässerigen Dispersion.
US-A-4,426,476 offenbart eine Fluorchemikalienzusammensetzung zur Behandlung von Textilien, enthaltend ein wasserunlöslichen aliphatischen, chlorhaltigen Ester mit fluoraliphatischen Resten und ein wasserunlösliches Polymer, das fluoraliphatische Reste enthält.
US-A-3,896,251 offenbart eine Fluorchemikalien enthaltende Zusammensetzung zur Behandlung von Textilien mit einem linearen Vinylpolymer, das fluoraliphatische Reste aufweist, mit einem Fluorgehalt von 10-60 Gew.% und einem in einem Lösemittel löslichen Carbodiimid, vorzugsweise enthaltend fluoraliphatische Gruppen. Eine in dem Patent enthaltene Tabelle weist eine Liste mit einer Vielzahl von fluoraliphatische Reste enthaltenden Polymeren des Standes der Technik auf, die geeignet sind zur Behandlung von Textilien und die zum Stand der Technik gehörenden Patente, in denen solche Polymere beschrieben sind.
US-A-3,328,661 offenbart Textilbehandlungslösungen eines Copolymeren eines ethylenisch ungesättigten Fluorkohlenstoffmonomeren und einem ethylenisch ungesättigten epoxygruppenhaltigen Monomer.
US-A-3,398,182 offenbart Fluorkohlenstoffverbindungen, die geeignet sind zur Behandlung von Geweben und hochfluorierte oleophobe und hydrophobe Endteile aufweisende Verbindungen sind, wobei ein unterschiedlicher nichtfluorierter oleophiler Teil über eine Urethangruppe verbunden ist.
Wasserabweisende Fluorchemikalienzusammensetzungen werden vorzugsweise verwendet zum Sättigen eines unbehandelten porösen bahnförmigen Trägers als Ausgangsmaterial, so dass die Zusammensetzung und seine Bestandteile im wesentlichen vollständig und im wesentlichen gleichmäßig alle Teile der Bahn benetzen. Solche eine Sättigung kann durch zahlreiche gut bekannte Techniken ausgeführt werden, wie Tauchen der Bahn in ein Bad der Zusammensetzung, oder Klotzen der Zusammensetzung auf und in die Bahn und dergleichen. Klotzen ist die derzeit bevorzugte Arbeitsweise zum Aufbringen von Fluorchemikalien.
Nach dem Aufbringen einer fluorchemikalienhaltigen Zusammensetzung auf die Bahn werden Wasser (oder flüssiger Träger) und andere flüchtige Bestandteile der Zusammensetzung durch konventionelle Verfahren entfernt, um eine behandelte Bahn zu schaffen, die mit der Fluorchemikalie durch den bahnförmigen Träger imprägniert ist.
Bei einer bevorzugten Arbeitsweise der gesteuerte Anordnung von Fluorchemikalien wird eine Bahn im wesentlichen vollständig gesättigt mit einer wässerigen Dispersion einer Fluorchemikalie. Anschließend wird die erhaltene imprägnierte Bahn abgepresst, um Überschussanteile der Dispersion zu entfernen. Schließlich wird die Bahn erwärmt, um die Trägerflüssigkeit zu verdampfen. Wenn die Fluorchemikalie härtbar ist, bewirkt das Erwärmen auch die Härtung. Nach der Behandlung mit Fluorchemikalien wird die Fluorchemikalie nur auf oder in den strukturellen Elementen oder Fasern der Bahn gefunden und ist im wesentlichen vollständig abwesend in den Zwischenräumen der Bahn.
Die Konzentration der Fluorchemikalie in der Behandlungszusammensetzung ist derart, dass die die zum Behandeln verwendete Fluorchemikalie enthaltende Bahn nach Entfernen der flüchtigen Bestandteile der Behandlungszusammensetzung einen Kontaktwinkel gegenüber Wasser, das auf die äußere Bahnoberfläche aufgebracht ist von größer als etwa 90º aufweist. Vorzugsweise ist der erhaltene Kontaktwinkel größer als etwa 130º.
Die Gewichtszunahme der Bahn durch die Fluorchemikalie nach Entfernung der flüchtigen Bestandteile ist üblicherweise relativ gering. Jedoch kann die Gewichtszunahme schwanken mit Faktoren wie der Natur der behandelten Bahn, des Typs der Polymerzusammensetzung, die im nächsten Verfahrensschritt verwendet wird, der Temperatur, bei der die Zusammensetzung aufgebracht wird und der endgültigen Verwendung der entsprechend behandelten Bahn und dergleichen.
Die typische Gewichtszunahme durch Fluorchemikalien liegt im Bereich von 1 bis 10 Gew.% des ursprünglichen Bahngewichtes. Besonders bevorzugt sind Gewichtszunahmen von 2 bis 4 Gew.% des Gewichts des Ausgangsgewebes.
Die Beständigkeit einer Bahn, die mit einer Fluorchemikalie behandelt wurde und die Beständigkeit einer Bahn, die anschließend mit einem Polymer behandelt wird, kann manchmal durch den konventionellen Prozess des "Sinterns" verbessert werden. Die genauen physikalischen und chemischen Verfahren, die während des Sinterns auftreten, sind nicht bekannt. Die sogenannter Sintertemperatur, die verwendet wird, ist eine Funktion der verwendeten Fluorchemikalienzusammensetzung und die Temperatur wird häufig von den Herstellern der Fluorchemikalie empfohlen. Üblicherweise wird das Sintern ausgeführt bei einer Temperatur von 130ºC bis 160ºC für eine Zeit von 2-5 Min. Saure Katalysatoren können zugesetzt werden, um verbesserte Beständigkeit beim Waschen und Trockenreinigen mit Lösemitteln zu erreichen.
Es wird angenommen, dass die Fluorchemikalie mehr als wasserabweisende oder andere abweisende Eigenschaften der erhaltenen behandelten Bahn schafft, insbesondere weil das härtbare Polymer häufig selbst wasserabweisend ist. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, wird angenommen, dass die Fluorchemikalie in der behandelten Bahn eine gewisse Gleitfähigkeit für die behandelten Faser während des Aufbringens des härtbaren Polymers durch Druck schafft. Das Polymer wird unter Druck aufgebracht, der relativ hoch sein kann und das Polymer selbst ist relativ viskos, wie hier beschrieben. Damit das härtbare Polymer die Fasern beschichtet und einhüllt, jedoch nicht die leeren Zwischenräume der Bahn auffüllt, können die Fasern in einem begrenzten Ausmaß sich über- und gegeneinander bewegen und damit dem Polymer den Eintritt in und um die Fasern ermöglichen. Es wird angenommen, dass die Ablagerung von Fluorchemikalien solche Faserbewegung erfordern kann und das Einhüllen während des Anlegens von Druck und anschließendes Scheren unterstützt.
Alternativ kann die Fluorchemikalie die Abscheidung des Polymers an Stellen, an denen Fluorchemikalie abgelagert ist, hemmen, dass bis zu einem gewissen Ausmaß die Neigung verursacht wird, dünne einhüllende Schichten von Polymer auf den Fasern auszubilden.
Die genaue Physik und Chemie des Zusammenwirkens zwischen der Fluorchemikalie und dem Polymer wird nicht verstanden. Ein einfaches Experiment demonstriert die Bewegung des flüssigen Polymer unter dem Einfluss der Anwesenheit der Fluorchemikalie:
Ein Gewebestück, beispielsweise das Red Kup Milliken Popelin-Polyester- Baumwollmischgewebe wird in Stoffproben zerschnitten. Eine Probe wird mit einem Hilfsmittel behandelt, beispielsweise einer 3%igen Lösung der beständigen wasserabweisenden Chemikalie Milease® F-31X. Die behandelte Gewebeprobe und die unbehandelte Gewebeprobe werden jeweils unter einem Winkel von 45º zur Senkrechten angeordnet. Eine gemessene Menge, beispielsweise 14,29 g (eine halbe Unze) einer viskosen Polymerzusammensetzung, beispielsweise die Siliconzusammensetzung Mobay® 2530A/B wird auf die schrägstehende Oberfläche jeder Probe aufgetropft. Der Weg in Zentimetern, den die Zusammensetzung auf der Oberfläche nach unten auf dem Muster fließt, wird über die Zeit gemessen, üblicherweise für 30 Min.
Eine grafische Darstellung des Fließverhaltens der Siliconzusammensetzung auf der unbehandelten und behandelten Stoffprobe über die Zeit kann hergestellt werden, wie sie in Abb. 1 gezeigt ist. Nach dem Ablauf von 30 Min. hat die viskose Zusammensetzung üblicherweise einen Weg von etwa 8,8 cm auf dem behandelten Muster zurückgelegt oder mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,29 cm pro Minute. Auf dem unbehandelten Stoffmuster hat die viskose Zusammensetzung nach dem Ablauf der gleichen 30 Min. eine geringere Distanz von etwa 7,1 cm zurückgelegt oder hat sich mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,24 cm pro Minute bewegt. Qualitativ vergleichbare Ergebnisse sind erhältlich mit anderen DWR-Fluorchemikalienhilfsmitteln, die den viskosen Fluss von Polymerzusammensetzung erfindungsgemäß fördern. Tatsächlich kann, falls gewünscht, dieser einfache Fließgeschwindigkeitstest verwendet werden, um eine Hilfsverbindung zur Verwendung beim erfindungsgemäßen Verfahren als geeignet zu qualifizieren. Die mit Fluorchemikalie vorbehandelte Bahn erhöht den Oberflächenkontaktwinkel des Polymers bei gleichzeitiger Verringerung der Sättigungsmenge des Polymeren in die Fasern selbst.
Die mit Fluorchemikauen behandelte Bahn wird anschließend unter Druck mit einer vorbestimmten Menge einer härtbaren Polymerzusammensetzung behandelt, um eine Bahn auszubilden, deren Fasern vorzugsweise im wesentlichen vollständig eingehüllt sind mit dem härtbaren Polymer und deren äußere Oberflächen und Zwischenräume vorzugsweise im wesentlichen vollständig frei vom härtbaren Polymer sind. Das Polymer wird anschließend durch Wärme, Strahlung oder dergleichen gehärtet. Es kann auch Härtung bei Raumtemperatur verwendet werden. Eine mit Polymer imprägnierte und mit Fluorchemikalien vorbehandelte Bahn kann zwischenzeitlich gelagert werden, ehe sie Härtungsbedingungen ausgesetzt wird in Abhängigkeit von der Lager- oder Lebensdauer der zur Behandlung verwendeten Siliconpolymerzusammensetzung.
Die erfindungsgemäß verwendete härtbare Polymerzusammensetzung hat vorzugsweise eine Viskosität, die ausreichend ist, um eine Innenschicht in der Bahn zu erhalten. Im allgemeinen ist die Ausgangsviskosität größer als etwa 1.000 mPas (Centipoise) und kleiner als etwa 2.000.000 mPas (Centipoise) bei einer Schergeschwindigkeit von 10&supmin;¹ Sek. Ganz besonders bevorzugt weist eine solche Zusammensetzung eine Viskosität im Bereich von 5.000 bis 1.000.000 mPas (Centipoise) bei 25ºC auf. Es wird angenommen, dass eine solche Zusammensetzung weniger als etwa 1 Gew.% flüchtiges Material enthält.
Es wird angenommen, dass das Polymer üblicherweise polymerisiert ist und üblicherweise eine Mischung von gleichzeitig härtbaren Polymer, Oligomeren und/oder Monomeren. Üblicherweise ist auch ein Katalysator anwesend und für die derzeit bevorzugte Siliconpolymerzusammensetzung, die nachfolgend beschrieben wird, ist Platin oder eine Platinverbindung, wie ein Platinsalz, der bevorzugte Katalysator.
Eine bevorzugte Klasse von flüssigen härtbaren Siliconpolymerzusammensetzungen enthält eine härtbare Mischung der folgenden Bestandteile:
(A) mindestens ein Organohydrogensilanpolymer (einschließlich Copolymeren),
(B) mindestens ein Polysiloxan mit Vinyl substituenten (einschließlich Copolymeren),
(C) ein Platin oder platinhaltigen Katalysator und
(D) gegebenenfalls Füllstoffe und Zusätze.
Typische Siliconhydride (Bestandteil A) sind Polymethylhydrogensiloxane, die Dimethylsiloxancopolymere sind. Typische Siloxane mit endständigen Vinylgruppen sind endständige Vinyldimethyl oder Vinyl substituenten aufweisende Polydimethylsiloxane. Ein typisches Katalysatorsystem schließt Lösungen oder Komplexe von Chlorplatinsäure in Alkohol, Ethern, Divinylsiloxanen und cyclischen Vinylsiloxanen ein.
Die Polymethylhydrogensiloxane (Bestandteil A) werden verwendet in Form ihrer Dimethylcopolymeren, weil ihre Reaktivität besser steuerbar ist, als die von Homopolymeren und weil sie beständigere Polymere ergeben mit einer geringeren Vernetzungsdichte. Es wird zwar berichtet, dass die Reaktion mit vinyl funktionellen Siliconen (Bestandteil B) im stöchiometrischen Verhältnis 1 : 1 abläuft, für Handelsprodukte wird jedoch ein Mindestverhältnis von Hydrid (Bestandteil A): vinylfunktionellem Silicon (Bestandteil B) von etwa 2 : 1 beschrieben und es kann sogar 6 : 1 betragen. Die Hydrosilierungsreaktion von Polymethylhydrogensilan wird in beiden sogenannten RTV (raumtemperaturvulkanisierbaren) und LTV (niedrigtemperatur-vulkanisierbaren) Systemen verwendet. Es wird angenommen, dass beide Systeme für die Erfindung geeignet sind. Trotzdem ist die Härtung bei erhöhter Temperatur zur Zeit bevorzugt.
Teilchenförmige Füllstoffe sind bekannt als geeignete Zusätze zum Einbringen in flüssige Siliconpolymerzusammensetzungen. Solche Füllstoffe können offensichtlich nicht nur die entstehenden gehärteten Produkte strecken und verstärken, sondern können auch das thixotrope Verhalten solcher Zusammensetzungen positiv beeinflussen. Die für die Ausführung der Erfindung Verwendung Zusammensetzungen weisen vorzugsweise thixotropes Verhalten auf. Eine endständige Silanolgruppe (Si-OH) ermöglicht solchen Silanol-Siloxanen die Härtungsreaktion, was als erwünscht angenommen wird.
Es wird angenommen, dass die gesamte Menge oder ein Teil von Bestandteil B ersetzt werden kann durch sogenannte Polysiloxane mit endständigen Silanol und Vinylgruppen unter Verwendung einer Organozinnverbindung als geeignetem Härtungskatalysator, wie es in US-A-4,162,356 offenbart ist. Trotzdem wird derzeit die Verwendung von vinyl substituierten Polysiloxanen als Bestandteil B bevorzugt.
Eine für die vorliegende Erfindung geeignete Polymerzusammensetzung kann ein härtbares Siliconharz, härtbare Polyurethane, härtbare Fluorsilicone, härtbare, mit Polyurethan modifizierte Silicone, härtbare mit Silicon modifizierte Polyurethane, härtbare Acryl polymere, Polytetrafluorethylen und dergleichen enthalten, entweder allein oder in Kombination mit ein oder mehreren Zusammensetzungen.
Ein besonders geeigneter Typ von Siliconzusammensetzung zur Verwendung beim gesteuerten Anordnen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist in US-A-(s) 4,472,470 und 4,500,584 und in US-A-4,666,765 beschrieben. Solch eine Zusammensetzung enthält in Kombination:
(i) ein flüssiges Polysiloxan mit endständigen Vinyleinheiten an der Kette mit der Formel:
in der R und R1 einwertige Kohlenwasserstoffreste sind, die keine aliphatischen Doppelbindungen aufweisen, wobei mindestens 50 MoU der R1-Reste Methyl sind und in der n einen ausreichenden Wert hat, um bei 25ºC eine Viskosität von 500 mPas (Centipoise) bis 2.000.000 mPas (Centipoise) zu ergeben;
(ii) ein harzförmiges Organopolysiloxancopolymer enthaltend:
(a) (R²)&sub3;SiO0.5-Einheiten und SiO&sub2;-Einheiten, oder
(b) (R³)&sub2;SiO0.5-Einheiten, (R³)2SiO-Einheiten und SiO&sub2;-Einheiten oder
(c) Mischungen derselben, wobei R2 und R3 ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Vinylresten und einwertigen Kohlenwasserstoffresten, die keine aliphatischen Doppelbindungen aufweisen und wobei von 1,5 bis 10 Mol% der Siliciumatome an Silicium gebundene Vinylgruppen aufweisen und das Verhältnis von monofunktionellen Einheiten zu tetrafunktionellen Einheiten von 0,5 : 1 bis 1 : 1 beträgt und die Verhältnisse von difunktionellen Einheiten zu tetrafunktionellen Einheiten im Bereich bis zu etwa 0,1 : 1 beträgt;
(iii) ein Platin- oder platinhaltigen Katalysator und
(iv) ein flüssiges Organohydrogenpolysiloxan mit der Formel
(R)a(H)bSiO4-a-b/2
in einer ausreichenden Menge, um von 0,5 bis 1,0 an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro an Silicium gebundener Vinylgruppe in Bestandteil (i) oder unter Bestandteil (ii) zu schaffen, Ra ist ein einwertiger Kohlenwasserstoffrest, der keine aliphatischen Doppelbindungen aufweist und a hat einen Wert von etwa 1,0 bis etwa 2,1, b hat einen Wert von etwa 0,1 bis etwa 1,0 und die Summe von a und b beträgt von etwa 2,0 bis etwa 2,7, wobei mindestens zwei an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül vorhanden sind.
Gegebenenfalls kann eine solche Zusammensetzung feinteiligen anorganischen Füllstoff (der Einfachheit halber hier als Bestandteil (v) bezeichnet) enthalten. Eine solche Zusammensetzung kann gegebenenfalls auch ein oder mehrere Zusätze und/oder Modifiziermittel enthalten (hier als Bestandteil (vi) definiert.
Beispielsweise kann solch eine Zusammensetzung an Gewichtsteilen enthalten:
(a) 100 Teile Bestandteil (i),
(b) 100-200 Teile Bestandteil (ii),
(c) eine katalytisch wirksame Menge von Bestandteil (iii), die ausschließlich beispielhaft im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 3 Gew.Tl. Bestandteil (iii) betragen kann, obwohl größere und kleinere Menge ohne Nachteile für die Verarbeitbarkeit (Härtbarkeit der Zusammensetzung) erwartungsgemäß vom Fachmann verwendet werden können;
(d) 50 bis 100 Teile Bestandteil (iv), obwohl größere oder kleinere Mengen ohne Nachteile für die Verarbeitbarkeit (Härtbarkeit) erwartungsgemäß vom Fachmann verwendet werden können und
(e) 0 bis 50 Teile Bestandteil (v), und
(f) unterschiedliche Mengen von obigem Bestandteil (vi) in Abhängigkeit von dem Bestandteil und der genauen erwünschten Funktionalität, wie es ein Fachmann erwartet.
Es wird davon ausgegangen, dass Ausführungsformen der Ausgangszusammensetzung kommerziell erhältlich sind von zahlreichen Herstellern unter zahlreichen Marken und Handelsbezeichnungen.
Kommerziell erhältlich ist eine solche Zusammensetzung üblicherweise in der Zwei-Komponenten-Verpackung, die vor Verwendung kombiniert werden. Üblicherweise wird Bestandteil (iv) getrennt gehalten von Bestandteilen (i) und (ii), um mögliche Gelierung während des Lagerns vor der Verwendung zu vermeiden. Beispielsweise kann eine Packung Bestandteile (i) und (ii) enthalten und kann zusammen formuliert sein mit mindestens einem Teil von Bestandteil (ii), gelöst in Bestandteil (i) zusammen mit Bestandteil (iii) und Gesamtmenge oder einem Teil von Bestandteil (v) (falls verwendet). Die zweite Packung kann Bestandteil (iv) und gegebenenfalls ein Teil von Bestandteil (v) (falls verwendet) enthalten. Durch Einstellen der Menge von Bestandteil (i) und Füllstoffbestandteil (v) (falls verwendet) in der zweiten Packung wird die erforderliche Menge von Katalysatorbestandteil (iii) zum Erreichen der härtbaren Zusammensetzung erhalten. Vorzugsweise sind Bestandteil (iii) und Bestandteil (iv) nicht zusammen in der gleichen Packung. Wie beispielsweise in US-A-3,436,366 beschrieben ist, ist die Verteilung der Bestandteile auf die zwei Packungen vorzugsweise derart, dass von 0,1 bis 1 Gew.Tl. der zweiten Packung pro Gew.Tl. der ersten Packung verwendet wird. Vor Gebrauch werden die zwei Packungen lediglich zusammengemischt in geeigneter Weise am Ort der Verwendung. Bestandteil (iv) wird gegebenenfalls in die Polymerzusammensetzung unmittelbar vor dem Aufbringen auf die poröse Bahn eingemischt.
Andere geeignete Siliconpolymerzusammensetzungen ohne Zusätze sind in folgenden US-Patenten offenbart:
US-A-4,032,502 schafft Zusammensetzungen, enthaltend ein lineares Polydiorganosiloxan mit zwei an Silicium gebundenen Vinylgruppen pro Molekül. Das Organosiloxan, das in einem solchen linearen Polydiorganosiloxan löslich ist, enthält eine Mischung eines Polyorganosiloxans und eines Polydiorganosiloxans, Platin enthaltenden Katalysator, ein Platinkatalysatorinhibitor und einen verstärkenden Kieselsäurefüllstoff, dessen Oberfläche mit einer Organosiliconverbindung behandelt wurde.
US-A-4,108,825 offenbart eine Zusammensetzung, enthaltend ein Polydiorganosiloxan mit endständigen blockierenden Triorganosiloxygruppen, ein Organohydrogensiloxan mit im Mittel mindestens 2.1 an Silicium gebundenen Wasser- Stoffatomen pro Molekül, einen verstärkenden Kieselsäurefüllstoff, dessen Oberfläche mit einer Organosiliconverbindung behandelt wurde, Platinkatalysator und Cer(IV)-Hydrat. Diese Siliconpolymerzusammensetzung ist erwünscht, wenn eine flammenbeständige Bahn hergestellt werden soll.
US-A-4,162,243 offenbart eine Siliconzusammensetzung mit 100 Gew.Tl. Polydimethylsiloxan mit endständigen blockierenden Triorganosiloxygruppen, verstärkender amorpher Kieselsäure, deren Oberfläche mit Organosiloxangruppen behandelt ist, Organohydrogensiloxan und Platinkatalysator.
US-A-4,250,075 offenbart eine flüssige Siliconpolymerzusammensetzung, die enthält Polydiorganosiloxan mit endständigen blockierenden Vinyldiorganosiloxygruppen, Polyorganohydrogensiloxan, Platinkatalysator, Platinkatalysatorinhibitor und Kohlenstoffteilchen. Diese Siliconpolymerzusammensetzung ist geeignet, wenn eine erfindungsgemäße Bahn hergestellt werden soll, die elektrisch leitfähig ist.
US-A-4,427,801 offenbart ein härtbares Organopolysiloxan aus flüssigem Polydiorganosiloxan mit endständigen blockierenden Triorganosiloxygruppen, wobei die Triorganosiloxygruppen Vinyldimethylsiloxy oder Vinylmethyl phenylsiloxy sind, feinteiligen amorphen Kieselsäureteilchen, behandelt mit gemischten Trimethylsiloxygruppen und Vinyl enthaltenden Siloxygruppen, Organopolysiloxanharz mit Vinylgruppen, Organohydrogensiloxan und einen platinhaltigen Katalysator.
US-A-4,500,659 offenbart eine Siliconzusammensetzung aus einem flüssigen Polydimethylsiloxan mit endständigen blockierenden Triorganosiloxyeinheiten, wobei die Trioorganosiloxyeinheiten Dimethylvinylsiloxy oder Methylphenylvinyloxy sind, einem verstärkenden Füllstoff, dessen Oberfläche mit einem flüssigen Polyorganosiloxan mit endständigen blockierenden Hydroxylgruppen und Fluorsubstituenten behandelt ist, ein flüssiges Methylhydrogensiloxan und einen platinhaltigen Katalysator.
US-A-4,585,830 offenbart eine Organosiloxanzusammensetzung aus einem Polydiorganosiloxan mit endständigen blockierenden Triorganosiloxyeinheiten, enthaltend mindestens Vinylreste pro Molekül, ein Organohydrogensiloxan, enthaltend mindestens zwei an Silicium gebundene Wasserstoffatome pro Molekül, einen platinhaltigen Hydrosilierungskatalysator, gegebenenfalls einen Katalysatorinhibitor, einen feinteiligen Kieselsäurefüllstoff und ein Kieselsäurebehandlungsmittel, das zumindest teilweise unmischbar mit dem Polydiorganosiloxan ist.
US-A-4,753,978 offenbart eine Organosiloxanzusammensetzung aus einem ersten Polydiorganosiloxan mit endständigen Diorganovinylsiloxygruppen mit einer speziellen Viskosität, das keine ethylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoffreste an nicht endständigen Siliciumatomen aufweist, ein zweites Polydiorganosiloxan mit endständigen Vinylsiloxygruppen, das mischbar ist mit dem ersten Polydiorganosiloxan und einen Vinylrest enthält, ein Organohydrogensiloxan, einen Platin-hydrosilierungskatalystor und einen behandelten verstärkenden Kieselsäurefüllstoff.
US-A-4,785,047 offenbart ein Siliconelastomer aus einer Mischung eines flüssigen Polydiorganosiloxans, das mindestens zwei Vinylreste oder andere ethylenisch ungesättigte Reste pro Molekül aufweist und einen feinteiligen Kieselsäurefüllstoff, der mit Hexaorganodisilazan behandelt ist, wobei die Mischung dann formuliert wird mit zusätzlichem Hexaorganodisoloxan.
US-A-4,329,274 offenbart viskose flüssige Siliconpolymerzusammensetzungen, von denen angenommen wird, dass sie brauchbar sind und enthalten vinylsubstituiertes Diorganopolysiloxan (entspricht Bestandteil B), Siliciumhydridsiloxan (entspricht Bestandteil A) und eine wirksame Menge eines Katalysators, welcher ein halogenierter tetramerer Platinkomplex ist.
US-A-4,442,060 offenbart eine Mischung aus 100 Gew.Tl. eines viskosen Diorganopolysiloxanöls, 10 bis 75 Gew.Tl. feinteiliger verstärkender Kieselsäure, 1 bis 20 Gew.Tl. eines Gelierungsinhibitors und 0,1 bis 4 Gew.Tl. 2,4- Dichlorbenzoylperoxid als Vernetzungsmittel.
Die Siliconharzzusammensetzungen der nachfolgenden Tabelle wurde alle für die Ausführung der Erfindung benutzt. Es wird angenommen, dass die Zusammensetzungen von Tabelle I Formulierungen des hier beschriebenen Typs beinhalten. Tabelle I Beispiele von Ausgangszusammensetzungen von Siliconpolymeren
Fußnote zu Tabelle I: (1) Identifizierte Bestandteile beschreiben nicht die vollständige Zusammensetzung des einzelnen beschriebenen Produktes.
Wenn eine Polymerzusammensetzung eines Siliconpolymers und ein Benzophenon durch Druck in die poröse Bahn, wie hier gelehrt, eingepresst werden, ist der Schutz einer organischen Bahn gegenüber UV-Strahlung verbessert und der bei Aussetzen von UV-Licht einsetzende Abbau verzögert. Dies kann aufgrund des aus dem Stand der Technik bekannten Verhaltens von Benzophenonen erwartet werden.
Für die Ausführung der vorliegenden Erfindung geeignete UV-Strahlung absorbierende Mittel schließen ein, UV-Absorber-A, wie Benzophenon-8-methylanthranilat, Benzophenon-4, Benzophenon-3, 2,4-Dihydroxybenzo-phenon; UV- Absorber-B, wie p-Aminobenzoesäure (PABA), Pentyldimethyl-PABA, Cinoxate, DEA p-Methoxycinnamat, Digalloyltrioleate, Ethyldihydroxypropyl -PABA, Octocrylen, Octylmethoxycinnamat, Octylsalicylat, Glyceryl -PABA, Homosalicilate, Lawson plus Dihydroxyaceton, Octyldimethyl -PABA, 2 -Phenylbenzimidazol- 5-sulfonsäure, TEA- Salicylat, Sulfomethylbenzylidenbornanon, Urocansäure und ihre Ester und physikalische Sperren wie rotes Petrolatum und Titandioxid.
Zur Herstellung einer Siliconpolymerzusammensetzung, die Benzophenon enthält ist es bevorzugt, das Benzophenon mit der Siliconpolymerzusammensetzung zum Zeitpunkt der Verwendung zu mischen. Der Benzophenonbestandteil kann betrachtet werden als oder hier definiert sein als Modifizierbestandteil (vi). In Gewichtsteilen, bezogen auf die gleiche Basis wie zuvor, enthält die erfindungsgemäße Zusammensetzung von etwa 0,1 bis etwa 15 Gewichtsteile Bestandteil (vi), obwohl die bevorzugte Menge von 0,3 bis etwa 10 Gewichtsteilen von Bestandteil (vi) beträgt, können auch, falls erwünscht, kleinere Mengen verwendet werden, ohne das erfinderische Konzept zu verlassen.
Eine Klasse von Benzophenonderivaten, die für die Erfindung verwendet werden kann, ist gekennzeichnet durch die allgemeine Formel
in der R¹ und R² jeweils ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Hydroxyl, niederes Alkoxy und Wasserstoff und n und m jeweils eine ganze Zahl von 1 oder 2 sind. Beispiele von substituierten Benzophenonen der zuvor stehenden Formel schließen die nachstehend wiedergegebenen Stoffe ein. Tabelle II Substituierte Benzophenone
Fußnote zu Tabelle II (1) derzeit am meisten bevorzugtes Benzophenon
Eine andere Klasse von Benzophenonderivaten, die erfindungsgemäß verwendet werden kann, ist gekennzeichnet durch die allgemeine Formel
in der R³ eine niedere Alkylgruppe ist.
Ein Beispiel eines substituierten Benzophenons der zuvor stehenden Formel ist 2-Ethylhexyl-2-cyano-3,3-diphenyl acrylat (erhältlich von BASF unter der Markenbezeichnung "Uvinul N-539").
In den zwei zuvor stehenden Formeln bedeutet der Ausdruck "niedere" eine Gruppe, die weniger als 8 Kohlenstoffatome enthält.
Der von einer erfindungsgemäß verwendeten Siliconzusammensetzung erzeugte Kontaktwinkel schwankt mit der speziellen Bahn, die damit gesättigt wurde. Jedoch ist der Kontaktwinkel von Wasser im allgemeinen niedriger für die nicht behandelte Seite als der der behandelten Seite. Die Kombination einer verarbeiteten Bahn, Siliconpolymer und Fluorchemikalie ergibt im allgemeinen für Wasser größere Kontaktwinkel als Bahnen, die nur mit Fluorchemikalien behandelt sind. Das Verhalten einer Polymerzusammensetzung kann bestimmt werden durch die Natur eines zuvor aufgebrachten Sättigungsmittels, wie einer Fluorchemikalie. Geeignete Ausgangszusammensetzungen, enthaltend 100% flüssige härtbare Siliconkautschukzusammensetzungen, wie SLE5600 A/B von General Electric, Mobay LSR 2580A/B, Dow Corning Silastic® 595 LSR und Silastic®590 bilden, wenn sie formuliert werden mit substituiertem Benzophenon, wie es hier beschrieben ist, einen Kontaktwinkel, der sehr viel größer als 70º ist und typischerweise 90+º beträgt bei typischen porösen Bahnen (wie Geweben) mit einem Rückstand von Fluorchemikalien auf (und innerhalb) der Bahn aus einer vorherigen Sättigung.
Die für die Ausführung der Erfindung verwendete Polymerzusammensetzung kann auch Zusätze in den dreidimensionalen Aufbau der Bahn während des Aufbringens unter Druck einbringen. Weiterhin ist es bevorzugt, dass alle Zusätze und/oder Modifiziermittel dauerhaft in der gehärteten Zusammensetzung gebunden sind und so in dem dreidimensionalen Aufbau der Bahn positioniert sind. Insbesondere im Falle von Textilmaterialien ist es erwünscht, die Zusätze und/oder Modifiziermittel hauptsächlich auf Oberflächenteilen der eingekapselten Garne und Fasern an Stellen anzuordnen, wo sie üblicherweise vorteilhaft angeordnet und gehalten werden, oder auf den Oberflächen der Innenschicht oder auf den Oberflächen der Bahn oder Kombinationen dieser Orte anzuordnen. Falls erforderlich, können die Polymerzusammensetzung, die verwendete Bahn oder Gewebe und die speziellen Zusätze und/oder Modifiziermittel geändert werden, um spezielle funktionelle Eigenschaften auszubilden, wie Haftung, antimikrobielle Aktivität, Blutabweisung, Leitfähigkeit, Flammbeständigkeit, Flexibilität, angenehmes Anfühlen bei Handkontakt, Fleckenbeständigkeit, UV-Absorptionsvermögen und andere erfindungsgemäße funktionelle Eigenschaften.
Wenn Siliconpolymere mit Zusätzen und/oder Modifiziermitteln formuliert werden, werden die erwünschten Eigenschaften erzeugt. Beispielsweise wird eine feinteilige Kieselsäure zum Siliconpolymer als Füllstoff oder Verstärkungsmittel zugesetzt, um die Härte zu erhöhen und die Klebrigkeit zu verringern. Zahlreiche Pigmente werden zum Färben verwendet. Solche festen Zusätze und/oder Modifiziermittel können durch Mischen mit dem Siliconpolymer mit einem bestimmten Verhältnis zugesetzt werden. Das Mischen des Siliconpolymer erfolgt üblicherweise in einem Mischer oder dergleichen. Es sollte dafür gesorgt werden, dass die Zugabe der pulverförmigen Zusätze (und/oder Modifiziermittel) langsam genug erfolgt, um Zusammenballungen mit hohem Additivanteil und niedrigem Silicongehalt und das Flotieren der Zusätze die Oberfläche des Siliconpolymer, das zu schlechter Dispersion führt, zu vermeiden. Schlechte Dispersion ergibt ungleichmäßige Verteilung des Zusatzes und/oder Modifiziermittels innerhalb der Bahn. Wenn sehr viel Zusatz und/oder Modifiziermittel zugesetzt wird, sorgen mehrere separate Zugaben und Überkreuzmischen für gute Dispersion. Die Schrittfolge der Zugabe ist ebenso wichtig. Beispielsweise, wenn streckende Füllstoffe zugesetzt werden, sollten sie nach den verstärkenden Füllstoffen zugefügt werden. Wenn verwendet, können Farben in dieser Stufe zugesetzt werden. Der Katalysator wird in der Endstufe zugesetzt oder ist Teil einer vorgemischten Polymerzusammensetzung. Es muss dafür gesorgt werden, dass die Temperatur der Komponenten ausreichend niedrig ist, um unerwartetes Härten des Siliconpolymer zu vermeiden.
Flüssige Zusätze und/oder Modifiziermittel können direkt mit dem Siliconpolymer gemischt werden oder fein in dem Siliconpolymer dispergiert werden. Zusätze und/oder Modifiziermittel können auch in einer homogenen Form zugesetzt werden, beispielsweise durch Auflösen in geeigneten organischen Lösemitteln oder Wasser oder in einer heterogenen Form, wie als Latex. Beispielsweise können hydrophobe Polyurethane oder Fluorkohlenstoffpolymere in Wasser dispergiert werden durch Zusetzen eines Emulgators oder oberflächenaktiven Mittels oder Ausbildung einer Emulsion oder Latex.
Eine große Zahl von Zusätzen, Mitteln oder Modifiziermitteln, wobei diese Ausdrücke hier austauschbar verwendet werden, kann erfindungsgemäß verwendet werden zum Herstellen poröser Bahnen, die die funktionellen Eigenschaften des in die Bahn eingebrachten Mittels behalten. Es ist nicht möglich, alle unterschiedlichen Mittel und Modifiziermittel, die erfindungsgemäß verwendet werden können, aufzulisten. Zahlreiche der Zusätze, die in der Kunststoffindustrie verwendet werden, sind beschrieben in Handbüchern und können erfindungsgemäß verwendet werden. Zwei solcher Handbücher sind Kunststoffzusätze, ein industrieller Führer von Ernest W. Flick (Noyes Publications 1986) und Chemische Zusätze für die Kunststoffindustrie: Eigenschaften, Anwendungen, Toxikologie von Radi an Corporation (Noyes Data Corp. 1987), auf die hier Bezug genommen wird. Von den Zusätzen gemäß Liste 1 ist bekannt, dass sie erfindungsgemäß einsetzbar sind. Die Zusätze (2) haben im wesentlichen die gleichen physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften, wie die Zusätze, von denen die Brauchbarkeit bekannt ist. Die Zusätze gemäß (3) sind in den vorstehend genannten Handbüchern als brauchbare Zusätze nicht genannt. Einige dieser Mittel werden detaillierter in nachfolgenden Abschnitten beschrieben.

Haftmittel

Epoxyharz
Co-Oligomer
Phenolharze
Polyharnstoffharze
Polyolefine
Polyamide
Polysiloxane
Polysulfide
Polyvinylester
Neopren

Polyurethane

Polyacetalharz, mit ein oder mehreren von Isothiocyanatverbindungen und Isocyanatverbindungen

Antistatika

Fettsäureester und deren Derivate
langkettige Amine
Amide
quartäre Ammoniumsalze
Polyoxyethylenderivate
mehrwertige Alkohole und deren Derivate
1,2-Epoxide wie 1,2-Epoxyhexan. 1,2-Epoxyoctan, 1,2-Epoxynonan, 1,2- Epoxydecan, 1,2-Epoxydodecan, 7,8-Epoxyoctadecan, 9,10-Epoxyoctadecan, 5,6-Epoxydodecan, 7,8-Epoxyoctadecan, 2,3-Epoxydodecan, 5,6- Epoxydodecan, 7,8-Epoxyoctadecan, 9,10-Epoxyoctadecan, 10,11- Epoxyeicosan
Epoxide werden umgesetzt unter Anwesenheit saurer oder alkalischer Katalysatoren mit Ethylenglycolen oder 1,2-Propylenglycol. Beispiele für Katalysatoren sind BF-Etherat, Schwefelsäure, Natriummethylat und Lithiummethylat. Die bevorzugten Ethylen- oder Propylenglycol sind Mono-, Di, Tri und Tetra-Glycole.

Biocide Mittel

Halogene und halogenhaltige Verbindungen wie Jod, Chlorazodin, chlorierte Cyanursäurederivate und Chloraminderivate
Antibiotika
Antivirusmittel wie Zidovudin
Nonoxynol-9
Phenole und phenolische Verbindungen wie o-Phenylphenol, o-Benzyl-pchlorphenol, p-tert.-Amylphenol, Bisphenole wie Hexachlorphen, Dichlorphen, Methylene-bis(4-chlorphenol), Fentichlor, und Trichlosan.
Quartäre Ammoniumsalze wie Cetrimid, Benzalkoniumchlorid, Cetylpyridiniumchlorid, Lauroliniumacetat, Dequaliniumchlorid, Hedaquiniumchlorid, Polyquaternium 1.
Zinkoxid, Z-N-octyl-4-isothiazole-3-on
Phenylmercuri-Acetat
Handdesinfektionsmittel wie Alcohole, quecksilberhaltige Mittel, Silberverbindungen, Neomycin
Wasserentkeimungsmittel wie Chlor und Natriumhypochlorit
Luftentkeimungsmittel wie Propylenglycol, Milchsäure, Glycolsäure und Levulinsäure
Gasförmige Desinfektionsmittel wie Ethylenoxid, Propiolacton und Formaldehyd
Textildesinfektionsmittel wie Neomycin
Methyldimethylpropoxylen Ammoniumchlorid
Polyiodid-Verbindungen wie Pentaiodid
Saure Salze von Chlorwasserstoff, Methansulfonsäure, Ethansulfonsäure, Isoethionsäure, Milchsäure und Zitronensäure.
Kohlenstofftrichlorid

Blutabweisende Mittel

Antimikrobielle oder biocide Mittel
Monoaldehyd
Iodophore wie Povidoniodid, Polyvinylpyrrolidon (PVP) oder Povidon USP, Butylcellosolv-Albumin-Povidone-Iodin-Komplex
Polyethyleneglycolmono(nonylphenyl)ether
Diethylether
Phenolharz
Harnstoffharz
Urethan modifiziertes Epoxyharz
Quartäre Ammoniumsalze von Organosiliciumverbindungen

Farben und Pigmente

Azofarbstoffe
Kationische Farbstoffe
Schwefel färben
Nigrosin
Ruß

Elektrisch leitende Mittel

Metallteilchen oder Füllstoffe
Zinkoxid
Zinnoxid
Indiumoxid
Wolfram und Wolframcarbid
Ruß
Graphit und mit Metall beschichteter Graphit
leitfähige Polymere
Silber, Nickel, Kupfer, Aluminium, Gold
Rhodium
Rhuthenium
Molybdän
Iridium
Platin
Palladium

Elektromagnetische Strahlung abschirmende Mittel

Hypophosphorverbindungen
Kohlenstoff-Phenol harz-Verbundstoffe

Füllstoffe

Kohlenstoff
Molekularsiebe
pyrogene Kieselsäure
kolloidale Kieselsäure

Flammenhemmende Mittel

Aluminiumhydroxid
Borax
Tetrakis-(hydroxymethyl)phosphoniumchlorid
Kaliumhexafluorzirconat
Kaliumhexafluortitanat
Polyamid
Polyimid
Polyparabansäure
Polyethersulfon, Polyetheretherketon, Polyetherimid
Filme aus fluorierten Kunststoffen
Polyphenylensulfid
Magnesiumhydroxid
mit Silicon behandeltes Magnesiumoxid
Polybenzimidazol
nicht dauerhaft flammfeste Fasern mit Fasern aus Metall, wie rostfreier Stahl, Kupfer, Nickel
Kohlenstoff oder in Kohlenstoff umwandelbare Zusammensetzung
Kevlar
Nomex
verzögernde Füllstoffpulver, wie Aluminiumoxid-Trihydrat
Kaolin, Gips und wasserhaltigen Clay mit Polydimethylsiloxanen
Polypropylen, Polybutylen
Metallsalze von Carbonsäuren mit mindestens 6 Kohlenstoffatomen
Calcium, Barium- und Strontium-Verbindungen
Carbonsäuresalze: Calciumstearat, Bariumstearat und Strontiumstearat, Stearate, Isostearate, Oleate, Palmitäte, Myristate, Laurate, Undecylenate, 2-Ethylhexanoate, Hexanoate
Salze folgender Säuren können brauchbar sein: Sulfinsäure, Sulfonsäure, aromatische Sulfonsäuren, Sulfaminsäure, Phosphonsäure, Phosphorsäuren
Polyolefine, wie Polyethylen niedriger und hoher Dichte
Polymere, wie Polystyrol, Polycarbonate und deren Copolymere
Polyester, Polyamide, Polycaprolactame
Ionomere, Polyurethane, Co- und Ter-Polymere derselben
Acrylnitril, Butadien, Styrol, Acryl-Polymere, Acetalharze, Ethylen vinylacetat
Polymethylpenten
Polyphenylenoxid, Polyphenylenoxid-Polystyrol, Mischungen der Copolymere mit organischen Haliden wie Decabromodiphenyloxid, Dechloranplus, chlorierte acyclische Kohlenwasserstoffe und Aluminiumoxid-Trihydrat

Flexibilisierungsmittel

Diglycidylether von dimerer Linolsäure
Diglycidylether von Polyethylenglycol
Diglycidylether von Polypropylenglycol
Diglycidylether von Alkylenoxid-Adduct von Bisphenol A
Urethanprepolymer
Urethan modifiziertes Epoxyharz
Polycarboxylverbindungen
Polycaprolacton
Phenoxyharz

Mattierungsmittel

Amorphe Kieselsäure 1-2 Gew.%, bezogen auf Harzgesamtgewicht, wie OK 412, hergestellt von Degussa A. G.. (Frankfurt, DE), erhältlich über die Pigmentabteilung in Teterboro, NJ.
Kieselsäure
feinteiliges Polyethylen

Fettbeständigkeitsmittel

Carboxymethylcellulose, Methylcellulose, Methyl ethyl cellulose, Hydroxypropyl methylcellulose, Hydroxypropylcellulose

Berührungsempfinden ändernde Mittel

Proteine zum Initiieren von Eigenschaften auf oder nahe der Oberfläche der Polymeren
Natürliche und synthetische beta-gefaltete Proteine
Hydrolysierte Seide wie "Crosilk," ein kommerziell erhältliches Seidenprotein (Croda, Inc. New York, NY). Crosilk ist ein Protein mit Molekulargewicht 10,000, hergestellt durch Hydrolyse von Seide und enthält 17 unterschiedliche Aminosäuresegmente, in Mengen von 0.1 Gew.% bis 20.3 Gew.%.
Polyolefinfasern oder -gewebe

Feuchtigkeit steuernde Mittel

feste Kupfersalze, vorzugsweise organische Kupfersalze, wie Kupferformiat, Kupferacetat, Kupferoxalat und andere

Ionenaustauscher

Duolite C255H von Diamond Shamrock
Ammoniumsalze
Chloride
Verbindungen and Stoffe, die saure oder basische Funktionalität haben
Nitrate
β-Zeolit, Chabazite-Zeolit (niedriger Calciumgehaltgehalt)

Lichtbeständigkeit verleihende Mittel

Druckfarben
kationische Farben
saure Farbstoffe
Monosulfonsäure, Disulfonsäure, Sulfonsäure-Carbonsäure- Verbindungen

Lichtreflektierende Mittel

Titanoxid
Zinkoxid

Antischimmelmittel

Thiazolylbenzimidazol
Zinkphosphit
Phenolderivate
Derivate von Benzothiazol
Quartäre Ammoniumsalze von Organosiliciumverbindungen

Verarbeitungshilfsmittel

Vernetzungsinhibitoren
Rheologieverändernde Mittel
Hydrophile Polymere
Polyvinylalkohol

Proteine

Seidenprotein
Fibroin
Collagen

Radiofrequenz abschirmende Mittel

Photoresistfilme aus Polyamid oder S06 (spin auf Glass)
magnetische Filme
Piezoelektrische Schichten
Photoresistfilme als schaltbare EMI-Sperre

Mittel gegen Verrotten

Zinkchlorid, mit Chrom modifiziertes Zinkchlorid

Schmutzabweisende Mittel

Mischung von Phenyl vinylether/Maleindisäurecopolymer und Z-(4-Hydroxymethyl-phenoxy)-ethylvinylether/Maleindisäurecopolymer und ein Copolymer, erhalten durch die Reaktion von Phenyl vinyl ether 2-(4- Hydroxymethyl- phenoxy)-ethylvinylether und Maleinsäureanhydrid
Erional NBS, Intratex N
Mesitol, FX-369, CB-130, Nylofixan P

Therapeutische Mittel

Antibiotika
Chemotherapeutische Verbindungen
Hormone
Analgesica, wie Aspirin
Vitamine
Spermacide, wie Ricinleinsäure, p-Diisobutylphenoxypolyethoxyethanol, Borsäure and Nonoxynol-9.
Arzneimittel
Molekularsiebe oder andere Formen, in die die vorherigen Mittel eingeschlossen sind

Wärmeleitende Mittel

Aluminiumteilchen, wie Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid
Füllstoffe, wie Silber
Graphit
Siliciumcarbid
Bornitrid
Diamantstaub
Synthetische Harze

Ultraviolette Strahlung absorbierende Mittel

Benzophenon und seine Derivate
Mit Arylgruppen substituierte Benztriazolverbindungen
Cinnamonsäureester
Benzoxazal
4-Thiazolidonverbindungen
Titandioxid
Zinkoxid

Wasserabweisende Mittel

Fluoralkylsilane
Alkyl silane
Dimethylpolysiloxane
Fluorierte wasserfest machende Mittel (Asahi Guard AG710)
Silazen-Verbindungen, z. B. (CH&sub3;)&sub3;SiNH-Si(CH&sub3;)&sub3;(6)
Stearinsäuresalze
Zirconium-Verbindungen
Fluorsilicon Typ KP-801
Epoxygruppen enthaltende Organosiloxane
Polysiloxane mit Fluoratomen
Perfluoroakylsilicon-KP801
Dimethylaminosilicon
Wachs
Einige Zusätze und/oder Modifiziermittel können oder können nicht mit dem thixotropen Material vor dem Aufbringen auf den porösen Träger kombiniert werden. Diese Stoffe werden auf die Oberfläche des porösen Trägers aufgebracht durch Abscheiden oder Aufdosieren oder durch andere Maßnahmen. Andere erfindungsgemäß geeignete Zusätze und/oder Modifiziermittel schließen Verbindungen ein, die reaktive Gruppen enthalten, Verbindungen, die Steuermittel in die Umgebung freisetzen, Verbindungen, die die Haftung zwischen den Behandlungsmaterialien und dem Träger fördern und Verbindungen, die die Oberflächenchemie der aus den behandelten Trägern hergestellten Erzeugnisse verändert.
Reaktive Gruppen im Sinne der Erfindung schließen ein funktionelle Gruppen, wie Hydroxyl, Carboxyl, Carbonsäure, Aminogruppen und dergleichen, die physikalische und/oder chemische Reaktionen mit anderen Materialien und Verbindungen unterstützen. Zum Beispiel kann das Modifiziermittel ein Enzym sein oder ein Metall, das eine spezielle Reaktion katalysiert. Alternativ kann ein Modifiziermittel ein anderes Mittel binden. Der Ausdruck Bindungskapazität, wie er hier verwendet wird, betrifft das Binden durch beides, kovalente und nicht-kovalente Bindung. Polyurethan ist ein Beispiel eines Modifiziermittels mit reaktiven Gruppen, die speziell Jod als Mittel binden. Ein Protein ist ein Beispiel eines Modifiziermittels mit reaktiven Gruppen, das speziell einen Antikörper als Mittel bindet. Die erhaltenen Erzeugnisse sind geeignet, beispielsweise wenn Jodfreisetzung erwünscht ist (z. B. als Desinfektionsmittel) wegen ihrer Neigung Jod unter Umgebungsbedingungen durch Sublimation abzugeben.
Modifiziermittel oder Mittel können auch biologisch aktiv oder "bioaktive Moleküle" sein, wie Enzyme, Antikörper, Antigene oder andere bindende Proteine, wie Biotin oder Avidin. Beispielsweise kann ein Modifiziermittel ein Antikörper sein, das Mittel ein Zielprotein und dergleichen. Oder das Modifiziermittel kann ein Protein sein und das Mittel ein Zielantikörper. Diese Ausführungsformen sind insbesondere geeignet für das Feld medizinischer Diagnostika.
Alternativ kann das Modifiziermittel in der Lage sein, jedes proteinhaltige Material zu binden, unabhängig von seiner Bioaktivität, wie beispielsweise Polypeptide, Enzyme oder ihre aktiven Gruppen, ebenso wie Antikörper oder Antikörperfragmente. Diese Ausführungsformen der Erfindung sind anwendbar im Forschungsbereich und in industriellem Maßstab bei Reinigungsverfahren.
In Abhängigkeit von der Endverwendung des behandelten Materials können zahlreiche Modifiziermittel mit reaktiven Gruppen verwendet werden. Beispielsweise können Modifiziermittel verwendet werden, die Mittel binden, die organische Verunreinigungen in Luft sind. Die spezielle Verbindung, die als Modifiziermittel verwendet wird, hängt von der chemischen Funktionalität des Zielmittels ab und kann ohne weiteres vom Fachmann bestimmt werden.
Erfindungsgemäß eingeschlossen ist auch die Verwendung von Modifiziermitteln, die das Freisetzen eines Mittels aus der behandelten Bahn unterstützen. Beispielsweise, wenn ein hydrolytisches Mittel aus dem thixotropen Material freigesetzt wird, kann das Modifiziermittel eine hygroskopische Verbindung sein, wie ein Salz, das die Aufnahme von Wasser fördert. Wenn Wasser in das Material gezogen wird, ersetzt sich das thixotrope Material durch Hydrolyse und infolgedessen das freisetzende Mittel. Alternativ kann das Modifiziermittel die Freisetzung anderer Mittel aus der behandelten Bahn unterstützen durch Ausbilden von Poren, wenn der erhaltene Gegenstand in einer speziellen Umgebung angeordnet wird. Beispielsweise kann ein wasserlösliches hygroskopisches Salz verwendet werden, um die Porenbildung in thixotropen Materialien auszulösen, wenn diese in einer feuchten oder wasserigen Umgebung angeordnet werden. Auf diese Weise unterstützt die Auflösung des Salzes das Freisetzen des Mittels aus dem behandelten Träger. Andere Modifiziermittel, die das Freisetzen anderer Mittel aus den Stoffen unterstützen, sind dem Fachmann bekannt. Mittel, die für diese Ausführungsformen geeignet sind, schließen ein, therapeutische Mittel, biologisch aktive Mittel, Pestizide, Biozide, Jod und dergleichen.
Zur Verwendung bei der Ausführung der Erfindung als modifizierender Bestandteil sind Hydrogele. Hydrogele sind polymere Stoffe, die in der Lage sind, relativ große Mengen Wasser aufzunehmen. Beispiele von Hydrogel bildenden Verbindungen sind Polyacrylsäuren, Natriumcarboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Gelatine, Carrageenan und andere Polysaccharide, Hydroxyethylenmethacrylsäure (HEMA), ebenso wie Derivate derselben, und dergleichen.
Die Steuerung des Auftragsschrittes durch Druck kann erfolgen an mehreren Stellen, weil das Scherverfahren sich empfindlich auf die Viskosität der Polymerzusammensetzung auswirkt, sowohl bei atmosphärischem Druck als auch bei überatmosphärischem Druck. Die Raumtemperatur beeinflusst das Polymer beim Aufbringen und Temperaturänderungen infolge Beaufschlagung mit Druck während der gesteuerte Anordnung des Polymeren spielen auch eine Rolle bei der Viskosität und deshalb beim Scherverfahren. In der Tat, die chemische Formulierung der Polymerzusammensetzung spielt eine Rolle beim Scherverfahren und unterstützt die Bildung einer internen Schicht und/oder inneren Einkapselung der Fasern oder strukturellen Elemente der Bahn.
Die Menge des verwendeten Polymers und die Gewichtszunahme sind unterschiedlich und hängen von zahlreichen Dingen ab, wie der behandelten Bahn, der gewünschten Endverwendung der Bahn, den Kosten und dergleichen. Die Gewichtszunahme der Bahn kann so niedrig wie 1 bis 5 Gew.%, bis zu 200 Gew.% der unbehandelten Bahn betragen. Zum Herstellen von atmungsaktiven, wasserdichten Gewebebahnen gemäß der Erfindung liegen die Gewichtszunahmen vorzugsweise im Bereich von 10 bis 100 Gew.% des Gewichtes der unbehandelten Bahn.
Die Fluorchemikalienzusammensetzung zum Sättigen kann ebenfalls ein Bindemittel enthalten. Das Bindemittel kann das Binden der wasserabweisenden und/oder die Imprägnierung des dreidimensionalen Aufbaus der Bahn bewirken, mit der die Bahn gesättigt wird. Mobay Silopren-Bindemittel Typ LSR Z 3042 und Norsil 815 Primer sind repräsentative Zusammensetzungen, die verwendet werden, um das Binden von wasserabweisenden Chemikalien und/oder Imprägniermittel an und in die Bahn zu bewirken. Die Verwendung von Bindemittel ist nicht wesentlich für die Ausführung der Erfindung, kann jedoch die Bindung der Fluorchemikalie und/oder der Polymerzusammensetzung an die Fasern verbessern.
Insbesondere die Fluorchemikalie und auch die Bindemittel, wenn verwendet, werden vorzugsweise im dreidimensionalen Aufbau der Bahn fixiert, vor der gesteuerten Anordnung des Polymer in der Bahn. Vollständige Fixierung der Fluorchemikalie ist nicht erforderlich. Die Fluorchemikalie erfordert offensichtlich das Aufbringen einer Polymerzusammensetzung durch Druck, auch wenn die Fluorchemikalie nicht vorher in der Bahn fixiert oder in der zu behandelnden Bahn angeordnet wurde. Es scheint jedoch, dass Fixieren, insbesondere durch Sintern, zur Folge hat, dass die wasserabweisenden Chemikalien fließen und sich besser an den dreidimensionalen Bahnaufbau anheften. In dieser Hinsicht verbleibt eine geringere Menge von Fluorchemikalie besser an ihrem Platz und wird das nachfolgende Aufbringen des Polymer unter Druck besser unterstützen, wenn der Sinter- oder unlöslich machende Schritt ausgeführt wird vor dem Aufbringen mittels Druck.
Nach der Sättigung mit Fluorchemikalie und anschließender kontrollierter Anordnung von Polymer und Härtung kann eine Bahn mit dem Polymer einen Oberflächenkontaktwinkel von größer als etwa 70º, besonders typisch größer als etwa 90º aufweisen. Bahndrucke können quer gerichtete Kraft oder Druck in den Bereich von 10-1000 Pfund pro Inch² Oberfläche erreichen.
In gleicher Weise, wie die funktionellen Eigenschaften, die erhalten werden durch Verwendung einer Fluorchemikalie in der bevorzugten Vorbehandlung durch Sättigung kann das mittels Druckauftrag eingebrachte Polymer definiert werden durch seine funktionellen Wirkungen. Beispielsweise erzeugt das Siliconpolymer in einer mit einer Fluorchemikalie behandelten Bahn einen Kontaktwinkel von mehr als etwa 70º. Der Kontaktwinkel einer Bahn mit Fluorchemikalie liegt im Bereich von 90º bis 180º, während der Kontaktwinkel einer mit Fluorchemikalie behandelten Bahn mit dem Siliconpolymer im Bereich von 70º bis 180º liegt.
Der Kontaktwinkel, der durch das Siliconpolymer erzeugt wird, kann, falls erwünscht, sich zum Vergleich eignen gegenüber der speziellen Bahn, gesättigt mit dem speziellen Fluorchemikaliensättigungsmittel. Die Auswahl der geeigneten Siliconpolymerzusammensetzung kann bestimmt werden durch die Natur der zuvor durch Sättigung aufgebrachten Fluorchemikalie. Die sättigende Fluorchemikalie und die Siliconpolymerzusammensetzung sind jedoch für die Ausführung der Erfindung nicht kritisch, weil diesbezüglich breite Zusammensetzungsbereiche beteiligt sein können. Insbesondere wird ein im wesentlicher unverdünnter flüssiger Siliconkautschuk, der erhältlich ist von Zulieferern wie GE, Dow Corning und Mobay-Bayer charakteristisch einen Kontaktwinkel von sehr viel mehr als etwa 70º ausbilden und üblicherweise größer als etwa 90º in einer typischen porösen Bahn (wie Gewebe), die einen Rückstand von Fluorchemikalie auf (und innerhalb) der Bahn aufweisen aus einer früheren Sättigung.
Die Polymerzusammensetzung kann Zusätze in den dreidimensionalen Bahnaufbau hineintragen während der erfindungsgemäßen Auftragsschritte unter Druck. Weiterhin ist die Polymerzusammensetzung, wenn gehärtet, in der Lage, an strukturellen Elementen Fasern, Garnen und dergleichen zu haften zusammen mit allen darin dispergierten Zusätzen. Deshalb sind die Zusätze benachbart zu oder auf Oberflächen der strukturellen Elemente, Garne und Fasern und dergleichen in einer Stellung angeordnet, in der sie Vorteile erzeugen.
Die Energie kann ebenso verwendet werden, um Additive und/oder Modifiziermittel in zahlreiche ausgewählte Stellungen innerhalb der porösen Bahn zu treiben. Während dieses Schrittes wird die Viskosität des thixotropen Materials niedrig genug und die Auftragsdicke dünn genug, so dass Zusätze und/oder Modifiziermittel in der Lage sind, sich zu bewegen mit entweder der ausreichenden mechanischen Energie oder durch Wellen eingebrachten Energie. Abhängig von der Affinität des Zusatzes und/oder Modifiziermittel für das thixotrope Imprägniermittel im Vergleich zu den Grenzflächen Träger/Imprägniermittel und Imprägniermittel/Luft migriert der Zusatz und/oder das Modifiziermittel in einen speziellen Bereich in der Bahn. Diese Wanderung wird hier als "Oberflächenausblühen" bezeichnet. Das Ausmaß und die Geschwindigkeit der Wanderung kann gesteuert werden durch Steuern der Viskosität und Dicke des Imprägniermittels und die Mobilität des speziellen Zusatzes und/oder Modifiziermittels. Beide Eigenschaften hängen von der Energiemenge ab, die dem System zugeführt wird. Infolge der Natur des thixotropen Materials können die Zusätze und/oder Modifiziermittel an jeder Stelle auf ihrem Wanderungspfad fixiert werden. Beispielsweise wird die Energiemenge, die auf das Imprägniermittel und die Bahn gerichtet wird, verringert, wenn die Zusätze und/oder Modifiziermittel in die Zielstellungen wandern. Wenn die Viskosität des thixotropen Imprägniermittels steigt, werden die Zusätze und/oder Modifiziermittel im wesentlichen am Platz befestigt. Dieses zyklische Schwanken der Energie kann wiederholt werden in dieser Stufe ebenso wie in den nachfolgend beschriebenen Stufen 4 und 5, bis die Zusätze und/oder Modifiziermittel sich endgültig bewegt haben und in der vorgewählten Stellung fixiert sind. Die Konzentration kann signifikant schwanken.
Oberflächenausblühen ist ein Ausdruck, der beides beschreibt, die Migration und die genaue Orientierung von Additiv und/oder Modifiziermittel auf oder in der Nähe der Oberfläche des Polymeren. Es scheint entweder solch eine dünne Polymerschicht (Monoschicht) oder ein tatsächliches Brechen der Oberflächenstruktur des Polymeren zu sein, dass das Freilegen des Zusatzes und/oder Modifiziermittels erlaubt. Es kann auch mit einer zeitabhängigen Wirkung aufgebracht werden, wobei während einer Zeit in Abhängigkeit von Umweltbedingungen und Bewegung zum Freisetzen der Zusatz und/oder Modifi- ziermittel freigesetzt werden, wie mit zeitlich wirkenden Freisetzungsmitteln.
Es wird angenommen, dass das Phänomen, das als "Oberflächenausblühen" das Ergebnis mehrerer zusammenwirkender Faktoren ist, von denen einige zuvor beschrieben wurden.
Die alternierenden Silicium- und Sauerstoffbindungen im Siloxan erzeugen ein flexibles Rückgrat und angemessene freie Rotation um die Si-0-Achse ist möglich, insbesondere bei kleinen Substituenten, z. B. Methyl an den Siliciumatomen. Rotation ist ebenfalls frei um die Si-C-Achse in Methyl siliconverbindungen. Als Ergebnis der freien Bewegung sind die intermolekularen Abstände zwischen Methylsiloxanketten größer als zwischen Kohlenwasserstoffen und intermolekulare Kräfte sind kleiner. Polydimethylsiloxan (PDMS) enthält eine sehr oberflächenaktive Gruppe, -CH&sub3; deren Aktivität sich am besten in der ungewöhnlichen Flexibilität des Rückgrats zeigt. Eine vollständigere Beschreibung der Oberflächeneigenschaften von Polydimethylsiloxanen ist erhältlich in "Die Oberflächenaktivität von Siliconen; Ein kurzer Überblick, Michael J. Owen, Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev., Band 19, S. 97 (1980) und in der Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, 2. Auflage, Wiley, New York, Band 15, Silicone (1985-90), auf die hier Bezug genommen wird.
Zusätzlich kann die Steuerung der Anordnung von Zusätzen oder Modifiziermitteln während des Härtungsprozesses in Stufe 8 ausgeübt werden. Dies wird anschließend beschrieben. Diese Steuerung betrifft einen anderen Mechanismus der Bewegung von Zusatz und/oder Modifiziermittel während der Behandlung, wie es nachfolgend in der Diskussion der Stufe 8 beschrieben wird.
Geeignete Energiequellen zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung schließen das Aussetzen des härtbaren thixotropen Materials und ein oder mehrerer Modifiziermittel Scherbedingungen ("Behandlungsmaterialien") ein. Beispielsweise können Scherbedingungen hergestellt werden durch Hindurchleiten des Behandlungsmaterials und der Bahn in Kontakt mit ein oder mehreren Blades mit einer fixierten Orientierung zu den Blades. Die Blades können entweder fest oder flexibel sein, um eine größere Zahl unterschiedlicher Bahnmaterialien einsetzen zu können. Beispielsweise kann ein härteres Blade verwendet werden, wenn die Bahn weich und flexibel ist. Gleichermaßen kann ein flexibles Blade verwendet werden, wenn die Bahn hart und fest ist.
Alternativ kann die Energie erzeugt werden durch Hindurchleiten des Beschichtungsmaterials und der Bahn durch Walzen mit einem steuerbaren Druck. Andere Energiequellen, die für die Verwendung bei der Erfindung geeignet sind, schließen ein thermische Energie, Ultraschall, Elektronenstrahlen, Mikrowellen und elektromagnetische Strahlung.
Beispiele von Zusätzen, die in wirksamen Mengen in einer viskosen Polymerzusammensetzung dispergierbar sind mit einer Konzentration von etwa 0,1 bis 20 Gew.% (bezogen auf Gesamtgewicht der Zusammensetzung) schließen ein Füllstoffe, blutabweisende Mittel, Markierungsmittel, Berührungsempfinden ändernde Mittel, bioverträgliche Proteine, hydrolysierte Seide und dergleichen. Hydrolysierte Seide ist ein Texturierungsmittel, das dem behandelten Gewebe ein im wesentlichen seidiges Anfühl verhalten vermittelt, unabhängig davon, ob die behandelte Bahn oder das Gewebe selbst Seide ist oder nicht.
Beispiele anderer im Polymer dispergierbarer Mittel schließen solche ein, die die thermische Leitfähigkeit, Strahlenreflexion, elektrische Leitfähigkeit und andere Eigenschaften beeinflussen. Beispielsweise können pulverförmige Metalle eindispergiert werden, wenn metallisches Aussehen und/oder Wärmeleitfähigkeit oder elektrische Leitfähigkeit oder Infrarotgrundhelligkeitsanpassung erwünscht ist.
Das Aufbringen des Polymeren unter Druck wirkt sich auf die Viskosität der Polymerzusammensetzung aus. Temperatur beeinflusst die Polymerzusammensetzung durch Verringerung oder Veränderung seiner Viskosität. Durch Scheren ausgelöste Temperaturänderungen, die während des Aufbringens auftreten oder während der anschließenden Scherbearbeitung des Polymeren, können die Viskosität beeinflussen. Die chemische Zusammensetzung des Polymer spielt auch eine Rolle im Behandlungsverfahren und wirkt sich auf die Behandlung der strukturellen Bahnelemente einschließlich Fasern aus und auf die Regulierung des Füllens von Zwischenräumen und Räumen offener Zellen.
Zahlreiche Einrichtungen und Verfahren können zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden. Eine bevorzugte Einrichtung zum Ausführen der vorliegenden Erfindung wird anschließend beschrieben.
Die für die vorliegende Erfindung verwendete Anlage bewirkt als erstes das Auftragen und vorzugsweise gleichzeitig das Verdünnen durch Scheren und Anordnen einer Polymerzusammensetzung, mit ein oder mehreren Zusätzen und/oder Modifiziermitteln, die in die Zusammensetzung eingemischt sind, in die Bahn mittels Druck. Diese Polymerzusammensetzung wird dann wieder eingebracht, verteilt und gemessen in gesteuerter Weise in der Bahn mit Hilfe von quer angelegten Scherkräften und Druckkräften, so dass die Polymerzusammensetzung in der Bahn verteilt wird, so dass Zusätze und/oder Modifiziermittel orientiert sind auf oder in dem (a) dünnen Film, der einzelne Fasern und Filamente einkapselt, der (b) Innenschicht, den (c) Oberflächen der Bahn, oder (d) gewisser Kombination der vorstehenden Möglichkeiten. Während der Behandlung wird die Bahn in Längsrichtung gespannt und das Aufbringen mittels Druck und die anschließende Scherung und Verdichtungsmaßnahmen werden schrittweise ausgeführt in bestimmten Zonen, die sich vorzugsweise im allgemeinen quer über die Bahn erstrecken (das ist im allgemeinen senkrecht zur Richtung der longitudinalen Bahnspannung) unter Verwendung von senkrecht aufgebrachter Kraft, die lokal gegen Oberflächenteile der Bahn wirkt, während jeder gesteuerten Anordnung und Scherbehandlung. Die Bahn wird üblicherweise und vorzugsweise, jedoch nicht zwangsläufig in Längsrichtung bewegt, relativ zu solchen sich quer erstreckenden Bahnbearbeitungszonen. Beim Behandeln kurzer Gewebelängen können die Blades relativ zur stationären Länge des Gewebes bewegt werden. Das Aufbringen mittels Druck, die Scher- und Druckschritte werden vorzugsweise nacheinander oder aufeinander folgend ausgeführt. Diese Zonen selbst sind vorzugsweise an festen Stellen, während die Bahn bewegt wird. Falls erwünscht, kann auch die Bahn stationär sein und die Zonen werden bewegt oder beides. Im Ergebnis fließt die Polymerzusammensetzung in die Bahn und wird im Inneren allgemein gleichmäßig in einem vorbestimmbaren und steuerbarem Ausmaß verteilt.
Einige Zusätze und/oder Modifiziermittel können aufgrund ihrer physikalischen oder chemischen Eigenschaften nicht auf und oder in die Bahn durch Vorbehandlung der Bahn oder Zumischen der Zusätze und/oder Modifiziermittel in die Polymerzusammensetzung eingebracht werden. Diese Zusätze und/oder Modifiziermittel können auf die Oberseite der Bahn aufgebracht werden nach der Stufe des Druckanlegens und des Verdünnens durch Scheren, wie zuvor beschrieben, jedoch vor dem Härten. Wenn Additive und/oder Modifiziermittel oberflächlich aufgebracht sind, werden sie in die Bahn gedrückt durch Hindurchleiten durch den Austrittswalzenspalt. Die Zusätze und/oder Modifiziermittel haften an der Polymerzusammensetzung, die eingekapselte Fasern, eine innere Schicht oder gewisse Kombination der zuvor beschriebenen Möglichkeiten ausbildet.
Abb. 5 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer bevorzugten Anlage zum Behandeln der Bahn. Bei dieser Ausführungsform wird eine kontinuierliche Bahn unter Spannung entlang eines Bahnweges bewegt von einer Abrolleinrichtung 301 zu einer Aufrolleinrichtung 327.
Die Hauptspannung resultiert aus unterschiedlicher Geschwindigkeit zwischen dem angetriebenen Eingangszugständer, bezeichnet als 306, und dem angetriebenen Ausgangszugständer, bezeichnet als 322, wobei der Ausgangszugständer 322 mit einer größeren Geschwindigkeit betrieben wird als der Eingangszugständer 306. Andere steuerbaren Faktoren, die die Spannung beeinflussen, sind der Durchmesser der Bladewalzen 309, 314, 316, 318, die Tiefe der senkrechten Anordnung von Blades 311, 315, 317, die Durometerhärte der Walzen des Eingangszugständers 304, 305 und der Kautschukwalze 321 des Ausgangszugstanders und die Friktion, mit der die Bahn unter den Blades hindurchgeführt wird. Bladewalze 316 kann gegebenenfalls ein Walzenspalt sein mit einer oberen Walze 329. Dies ermöglicht das Ausbilden einer Vielzahl von Spannungszonen, um das Verdünnen der Polymerzusammensetzung durch Scheren und die Anordnung von ein oder mehreren Zusätzen und/oder Modifiziermitteln auf oder in der Bahn anzuordnen.
Die Bahn 302 passiert den Spalt zwischen den zwei Walzen 304 und 305 des Eingangszugständers 306. Der Einzugsspalt ist einstellbar, um eine Kraft von 444,8 N (100 Pfund) bis 49.820 N (5 Tonnen) auf die Bahn einwirken zu lassen beim Passieren der zwei Walzen. Das Gewicht der oberen Walze 305 ergibt eine ebene Verteilung der Kraft über die Bahnbreite. Die Bahn 302 wird an diesem Punkt flachgepresst und die Zwischenräume werden in Querrichtung und Längsrichtung verringert. Die Bodenwalze 304 ist fein einstellbar, um Spalteinstellung und Ausrichtung zu ermöglichen. Die Zusammensetzung der oberen Walze 305 wird aufgrund der Durometerhärte aus Polyurethan oder Kautschuk ausgewählt.
Die Bahn 302 bewegt sich über die hintere Spannwalze 308 und Bladewalze 309 und bildet einen Eintrittswinkel und einen Austrittswinkel mit dem Blade 311. Blade 311 wird zur Illustration in Abb. 4 gezeigt. In Abb. 4 sind die Dimensionen A, B, C, D und E typisch und beispielhaft angegeben als etwa 88,9 mm (3,5 inch), etwa 38,1 mm (1,5 inch), etwa 50,8 mm (2 inch), etwa 2,7 mm (1/2 inch) und etwa 7,9 mm (5/16 inch). Die schmale Kante ist vorzugsweise abgeschliffen mit einer Toleranz von etwa 2,54 um (1/10.000 inch) kontinuierlich über die Kantenoberfläche jedes Blade, wie es typisch ist in einer Länge von etwa 96,5 cm (38 inch). Jede der Ecken der schmalen Kante ist vorzugsweise eine harte runde Kante, nicht abgeflacht oder geschliffen. Vorzugsweise sind die zwei Oberflächen (die Vorder- und Bodenfläche), die sich an der vorderen Kante treffen, auf RMS 8 oder besser geschliffen und/oder poliert. Für die in Abb. 5 wiedergegebene Anlage weist das Blade von Fig. 4 eine Vorderkante 250 und eine ablaufende Kante 260 auf. Der Eintrittswinkel kann verändert werden durch Einstellen (a) der Höhe und des Durchmessers der Bladewalzen 309 und 314, (b) der horizontalen Stellung der Bladewalzen 309 und 314, (c) des Winkels des Blades 311 und (d) die Höhe des Blades 311. In gleicher Weise können die Eintritts- und Austrittswinkel der Blades 315 und 317 verändert werden durch Einstellen der gleichen Einrichtungen, die jedes Blade umgeben.
Zum Zwecke der Illustration, ansteigende Höhe und Durchmesser der Bladewalze 309 verringert den Eintrittswinkel α. Drehen des Blade 311 im Uhrzeigersinn, wobei sich die Bahn 302 von links nach rechts bewegt, erhöht den Eintrittswinkel α. Ebenso bewirkt Drehen des Blade entgegen der Uhrzeigerrichtung, wobei sich die Bahn 302 von links nach rechts bewegt, eine Verringerung des Eintrittswinkels α. Abnehmender Abstand zwischen Bladewalzen 309 und Blade 311 verringert den Eintrittswinkel α. Absenkung des Blade 311 in die Bahn 302 verringert den Eintrittswinkel α.
Der Winkel der Blades 311, 315 und 317 ist vollständig veränderbar und sie sind voll um 360º drehbar. Die vollständige Rotationsachse ergibt die Möglichkeit der Anordnung eines oder mehrerer Blades pro Drehachse. Deshalb kann ein zweites Blade mit unterschiedlicher Dicke, Abschrägung, Form, Resonanz, Textur oder Material montiert werden. Im Ideal falle enthält die Anlage zwei oder drei Blades pro Bladestation. Die Bladestationen sind nicht gezeigt.
Die Kraft oder der Druck, den das Blade 311 auf die Bahn 302 ausübt, wird bestimmt durch die senkrechte Stellung des Blade 311 in der Bladestation. Je weiter das Blade 311 nach unten reicht, um so größer ist die Kraft oder der Druck. Der Druck des Blades gegen die Bahn wird ebenso bestimmt durch die Spannung der Bahn, wie zuvor beschrieben.
Die gleichen zusammenwirkenden Parameter, die den Eintrittswinkel α beeinflussen, beeinflussen auch den Austrittswinkel β. Jede Änderung in der Höhe, dem Durchmesser oder horizontale Anordnung der Bladewalzen 309 und 314 beeinflusst den Austrittswinkel β. Wenn der Winkel des Blade 311 in Uhrzeigerrichtung gedreht wird, wie zuvor beschrieben, steigt der Eintrittswinkel α und deshalb sinkt der Austrittswinkel β.
Wenn sich die Bahn 302 von links nach rechts in Fig. 5 bewegt, wird Polymer, gegebenenfalls gemischt mit einem oder mehreren Zusätzen und/oder Modifiziermitteln auf der Bahn 302 mittels der Polymerauftrags- oder Dispergiermittel 310 auf der Bahn abgelagert. Polymerauftragswerk 310 kann eine Pumpe sein, ein Schlauch oder jedes erhältliche Auftragsmittel zum Aufbringen von Polymer auf die Bahnoberfläche. Polymerauftragswerk 310 ist direkt vor dem Blade 311 angeordnet. Das Polymer wird unmittelbar durch Scheren verdünnt, angeordnet in und abgezogen von Bahn 302 durch die vordere Kante des Blades 311. Dadurch wird die Menge des in der Bahn 302 verbleibenden Polymer gesteuert. Die Abschrägung des Blade 311 kann den Eintrittswinkel beeinflussen und die Schärfe der vorderen Kante des Blade 311. Eine schärfere Vorderkante hat ein größeres Vermögen, das Gewebe oder die strukturellen Elemente der Bahn 302 in Längsrichtung und Querrichtung zu drücken unter Erhöhung der Größe der Zwischenräume. Wenn die Bahn die Vorderkante des Blade 311 passiert hat, dringen die Zwischenräumen zurück oder ziehen sich auf die Originalgröße zurück.
Wenn die Bahn 302 sich von links nach rechts in Fig. 5 bewegt, wird das Verdünnen durch Scheren und das Anordnen des Polymer in und das Abziehen aus der Bahn 302 wiederholt mit den anschließenden Blades 315 und 317. Auf diese Weise wird die Anordnung des Polymers über die Bahn 302 gesteuert. Die Bahn 302 passiert dann die Stützwalze 319 und Zusätze und/oder Modifiziermittel werden auf die Bahn 302 durch Zusatzauftragswerk oder Dispergiereinrichtung 328 auf die Oberseite aufgebracht. Das zusätzliche Auftragswerk 328 kann eine Pumpe, ein Schlauch oder jede andere Auftragseinrichtung zum Aufbringen von Zusätzen auf die Oberfläche der Bahn sein. Das zusätzliche Auftragswerk 328 ist unmittelbar vor dem Austrittszugständer 322 angeordnet.
Die Bahn 302 passiert dann zwischen den angetriebenen Walzen des Austrittszugständers 320, bestehend aus den Walzen 320 und 321. Zugwalze 320 ist eine angetriebene Walze, proportional angetrieben mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit, niedriger als die Eintrittswalze 304. Die Zugwalze 321 übt auf die Bahn keinen so großen Druck aus, dass sich ein großer Oberflächenbereich ausbildet, in dem die Bahn 302 in Kontakt mit der Walze kommen muß. Je größer die Oberfläche ist, um so höher ist die Friktion beim Kontakt. Die Zugwalze 321 ist einstellbar, um ausreichende, nach unten wirkende Kraft auszuüben, um jegliches Rutschen zwischen Bahn 302 und Zugwalze 320 zu eliminieren.
Nachdem die Bahn 302 den Ausgangszugständer 322 passiert hat, bewegt sie sich in einen Ofen 323 zum Härten. Die Walzen 324, 325 und 326 sind spannungsregulierende Mittel und dienen außerdem als Kühl weg für die Bahn 302, wenn sie aus dem Ofen 323 kommt und in die Aufrollstation 327 gelangt.
Die Härtungstemperatur des Ofens 323 ist thermostatisch gesteuert auf eine vorbestimmte Temperatur der verwendeten Bahn 302 und des Polymers. Bei Maschinenversuchen mit neuen Bahnen wird zunächst durch Ziehen von Hand die Haftung, die Härtungstemperatur, die Verhaltenswerte, der Faltenwurf, das ästhetische Aussehen usw. ermittelt. Die Wirkung auf die Bahn 302 hängt von der Temperatur im Ofen 323, der Aufenthaltszeit und der Härtungsgeschwindigkeit des Polymer ab. Die Bahn 302 kann sich unter Wärme etwas ausdehnen.
Der Ofen 323 dient zum Härten der Polymerzusammensetzung, die gesteuert in der Bahn 302 angeordnet ist. Der Ofen 323 kann mit Gas oder anderen Energiequellen betrieben werden. Außerdem kann der Ofen 323 Strahlungswärme, Induktionsheizung, Konvektionsheizung, Mikrowellenenergie oder andere geeignete Mittel verwenden, um die Härtung zu bewirken. Der Ofen 323 kann eine Länge von etwa 11 m (12 Yards) bis 18 m (20 Yards) aufweisen, wobei 13,7 m (15 Yards) Länge üblich sind.
Härtungstemperaturen von 160ºC (320ºF) bis 260ºC (500ºF), die einwirken für Zeiten von 2 Min. bis 30 Sek. (abhängig von der Temperatur und der Polymerzusammensetzung) sind erwünscht. Wenn ein Härtungsbeschleuniger im Polymer vorhanden ist, können die Härtungstemperaturen abgesenkt werden auf Temperaturen von 129ºC (265ºF) oder sogar niedriger, wobei die Aufenthaltszeiten im angegebenen Bereich bleiben.
Die Härtungstemperaturen von Ofen 323 und die Quelle und der Typ der Härtungsenergie werden aus zahlreichen Gründen gesteuert. Die Härtungstemperatur des Ofens 323 wird gesteuert, um die gewünschte Vernetzung, entweder vollständig oder teilweise, zu erreichen. Die Quelle und der Energietyp können ebenso die Anordnung des Polymer und der Zusätze beeinflussen. Anstelle eines Ofens oder in Kombination mit einem Ofen kann auch eine Strahlungsquelle(Elektronenstrahlen, UV-Licht oder dergleichen), falls erwünscht, zum Härten verwendet werden. Beispielsweise können bei Verwendung eines hohen Anteils an spezieller Infrarotenergie und etwa Konvektionswärme zum Härten einige Zusätze veranlasst werden, an die Polymeroberflächen zu wandern und/oder auszublühen.
Die Aufenthaltszeit im Härtungsofen ist die Zeit, für die sich die Bahn im Ofen 323 befindet. Die Aufenthaltszeit im Härtungsofen wird bestimmt durch die Geschwindigkeit des Transportbandes im Ofen und die physikalische Länge des Ofens. Wenn die Aufenthaltszeit und die Temperatur bei einer speziellen Bahn am Maximum ist, bestimmt die Ofen-Fördergeschwindigkeit die Geschwindigkeit der gesamten Verfahrenslinie oder die Länge des Ofens muss verlängert werden, um die Aufenthaltszeit zu erhöhen und um ausreichende Endhärtung der Bahn sicherzustellen.
Die Aufrollstation 327 wird betrieben mit etwa dergleichen Geschwindigkeit wie die Abrollstation 301. Wenn die Drehgeschwindigkeiten der Aufrollung 327 nicht synchronisiert sind mit den Drehgeschwindigkeit der Abrollung 301, können die Spannwalzenkombinationen von Walzen 324, 325 und 326 benutzt werden, um das Durchhängen der Bahn zu verringern.
Die Bahngeschwindigkeit ist proportional der variablen Geschwindigkeit des Motors, der den Eingangszugständer 306 und den Ausgangszugständer 322 antreibt. Die Bahngeschwindigkeit kann die physikalischen Eigenschaften der Polymeren beeinflussen, wenn die Bahn 302 unter den Blades 311. 315 und 317 hindurchläuft. Die Bahntransportgeschwindigkeiten können stark schwanken, beispielsweise von etwa 2 Yards/Min, bis zu etwa 90 Yards/Min.
Abb. 1 zeigt das Phänomen, das hier als thixotrope Schleife bezeichnet ist. Die Figur zeigt die Viskositätsänderung einer Polymerzusammensetzung, die auf die Bahn aufgebracht wird mit der in Abb. 5 gezeigten Vorrichtung. Zum Zwecke der Demonstration des allgemeinen Phänomens weist jedes Blade die gleiche Größe und Form auf und jedes Blade ist so angeordnet, dass die Schergeschwindigkeit jedes Blades identisch ist.
Wenn die Polymerzusammensetzung in Berührung mit dem ersten Blade kommt, verringert die Scherbeanspruchung die Viskosität der Polymerzusammensetzung. Unmittelbar nach dem ersten Blade beginnt die Viskosität des Polymers zu steigen, erreicht jedoch niemals seine Ausgangsviskosität. Wenn es in Berührung mit dem zweiten Blade kommt, fällt die Viskosität erneut ab, jedoch nicht so stark, wie beim ersten Blade. Unmittelbar nach dem zweiten Blade steigt die Viskosität an, jedoch nicht auf die Ausgangsviskosität. Dieses Verhalten tritt erneut auf beim nächsten Blade und würde sich bei anschließenden Blades fortsetzen, bis das Polymer seine minimale Viskosität erreicht hat.
Ein generelles Verfahren zum Herstellen einer porösen Bahn, die für die erfindungsgemäßen Erzeugnisse verwendet werden kann, enthält die Schritte: gegebenenfalls Vorbehandlung einer flexiblen, porösen Bahn mit einem Modifiziermittel durch Sättigung nach bekannten Verfahren, Spannen einer flexiblen porösen Bahn, wie zuvor beschrieben, Mischen ein oder mehrerer Zusätze und/oder Modifiziermittel mit einer härtbaren, durch Scheren verdünnbaren Polymerzusammensetzung, Aufbringen der gemischten härtbaren, durch Scheren verdünnbaren Polymerzusammensetzung, wie zuvor beschrieben, auf mindestens eine Bahnoberfläche und anschließendes Bewegen über und gegen eine Oberfläche der gespannten Bahn eine gleichmäßig aufgebrachte lokalisierte Scherkraft, um zu bewirken: Verdünnung der gegebenenfalls gemischten Polymerzusammensetzung durch Scheren, gleichmäßiges Anordnen der Zusammensetzung in der Bahn, wobei mindestens teilweise individuell Oberflächenteile von zumindest einigen Fasern durch die Bahnmatrix eingekapselt oder eingehüllt werden oder Anordnen der Zusammensetzung in einem gewünschten Innenbereich der Bahn oder eine Kombination von beiden. Einige Zusätze und/oder Modifiziermittel können anschließend gegebenenfalls auf die Oberfläche aufgebracht und eingepresst werden in die Bahn durch den Ausgangszugständer. Anschließend wird die Bahn Bedingungen ausgesetzt, die ausreichen, um die Zusammensetzung in der Bahn zu härten. Härten erfolgt durch Wärme, durch Strahlung oder beides.
Eine gegenwärtig bevorzugte Verfahrensführung zum Herstellen einer mit Fluorchemikalie und Siliconharz behandelten Bahn, die atmungsaktiv, wasserdicht und waschbar ist und die ein oder mehrere Zusätze und/oder Modifiziermittel enthält und die kontinuierlich betrieben werden kann, weist die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte auf: Imprägnieren der Bahn mit einer Fluorchemikalie, Längsspannen der mit Fluorchemikalie imprägnierten Bahn, während schrittweise zuerst auf eine Oberfläche eine härtbare Siliconpolymerzusammensetzung mit ein oder mehreren Zusätzen und/oder Modifiziermitteln darin aufgebracht wird und gleichzeitig Anlegen einer quer lokal einwirkenden Druckkraft gegen die Oberfläche und Bewegen über die Oberfläche der Bahn im wesentlichen starre Schereinrichtungen, die quer eine lokale Scherkraft auf die Oberfläche ausüben, um das Polymer durch Scheren zu verdünnen und die Teile der Siliconpolymerzusammensetzung von der Oberfläche abstreift. Dadurch wird eine Innenschicht aus Siliconpolymer ausgebildet und/oder es werden mindestens einige der Fasern oder Durchgangswege der Matrix eingehüllt oder beides. Gegebenenfalls werden auf die Oberseite ein oder mehrere Zusätze und/oder Modifiziermittel aufgebracht und die Siliconpolymerzusammensetzung in der Bahn wird gehärtet.
Die Zusätze und/oder Modifiziermittel können auch selektiv angeordnet werden während der Endstufe des Behandlungsverfahrens. Wenn ein Verdünnungsmittel in die Polymerzusammensetzung eingebracht ist, können die Zusätze und/oder Modifiziermittel bewegt werden durch Steuern der Verdampfung des Verdünnungsmittels. Wenn das Verdünnungsmittel aus der Luft/Polymer- Oberfläche durch Wärme ausgetrieben wird, bringt es Zusätze und/oder Modifiziermittel mit an die Oberfläche. Wenn die Polymerzusammensetzung härtet, steigt ihre Viskosität an und fixiert dadurch die Zusätze und/oder Modifiziermittel in ihrer Stellung. Geeignete Verdünnungsmittel schließen ein Wasser und Silicone mit niedrigem Molekulargewicht und Lösemittel, wie aromatische Lösemittel (z. B. Toluol), Ketone mit niedrigem Molekulargewicht (z. B. Aceton, Methylethylketon und dergleichen). Anordnung des Zusatzes und/oder Modifiziermittels auf diese Weise kann gesteuert werden durch Steuerung anderer Variablen, Energiemenge, die auf die Behandlungsmaterialien und den Träger gerichtet wird und die Menge und den Typ des Verdünnungsmittels in der Polymerzusammensetzung. Anordnung von Zusätzen und/oder Modifiziermitteln kann auch erfolgen durch Aufbringen unter Druck der Zusätze und Modifiziermittel auf und in die Bahn. Unmittelbar vor dem Hindurchführen der behandelten Bahn durch den Spalt der Austrittswalzen können ein oder mehrere Zusätze und/oder Modifiziermittel oben auf die Bahn aufgebracht werden und die Zusätze und/oder Modifiziermittel werden dann auf und in ein oder mehrere Oberflächen der Bahn gepresst. Der Zusatz und/oder Modifiziermittel kann an der Bahn haften und/oder der Polymerzusammensetzung in der Bahn. Vorzugsweise haften die Zusätze und/oder Modifiziermittel an der Polymerzusammensetzung, die die einzelnen Fasern oder Filamente einkapselt und die eine Innenschicht ausbildet, die einige Zwischenräume der Bahn ausfüllt oder es wird gewisse Kombination der zuvor beschriebenen Haftungen erreicht.
Der nachfolgende Text befasst sich mit der Theorie der Erfindung, wie sie derzeit verstanden wird. Es besteht jedoch nicht die Absicht, für eine solche Theorie gebunden zu sein.
Die derzeit für die erfindungsgemäße Behandlung von Bahnen bevorzugte Polymerzusammensetzung ist eine nicht-Newtonsche Flüssigkeit mit thixotropem pseudoplastischen Verhalten. Solch eine Flüssigkeit weist zeitweilig geringere Viskosität auf unter Einwirkung von Hochdruckscherkräften.
Ein Aspekt der Erfindung ist die Feststellung, dass, wenn starke Kräfte oder ausreichend Energie auf härtbare Polymerzusammensetzungen aufgebracht wird, die Viskositäten dieser Materialien stark verringert werden können. Wenn die Viskosität wiederholt verringert wird, resultiert eine thixotrope Schleife oder Zusammenziehen der Viskosität, rheologische Verknüpfung von Gelegenheiten und Gesamtorientierung von ein oder mehrerer Zusätze und/oder Modifiziermittel auf und/oder in (a) dem dünnen Film, der die einzelnen Fasern und Filamente der Bahn einkapselt, (b) der Innenschicht, (c) ein oder beiden Oberflächen der Bahn, oder (d) gewisser Kombination der vorstehenden Alternativen. Die thixotrope Schleife ist beispielhaft und qualitativ in Abb. 1 gezeigt für eine Vorrichtung mit drei Blades. Umgekehrt, wenn Härtung ausgesetzt, nimmt die gleiche flüssige Zusammensetzung eine feste Form an, die die Konsistenz vergleichbar mit der von hartem elastomeren Kautschuk haben kann. Es wird angenommen, dass die innere und äußere rheologische Steuerung der Polymermaterialien, die erfindungsgemäß erreicht wird, auf einem extremen Niveau liegt, auch für thixotrope Stoffe. Wenn die Polymerzusammensetzung Scherkraft ausgesetzt wird, verdünnt sie sich unter Scherung und kann sehr viel leichter fließen, vergleichbar mit Wasser.
Die Erfindung verwendet vorzugsweise eine Kombination von (i) mechanischem Druck, um die Zusammensetzung durch Scherung zu verdünnen und in einer porösen Bahn anzuordnen; (ii) gegebenenfalls eine Vorbehandlung der porösen Bahn mit einer wasserabweisenden Chemikalie, wie einer Fluorchemikalie. Theoretisch sollte dies die Oberflächenspannung der Bahn verringern und einen günstigen Oberflächenkontaktwinkel zwischen der Polymerzusammensetzung und der behandelten Bahn ergeben, der anschließend, unter Druck und Scherkraft angewandt und auf eine Polymerzusammensetzung aufgebracht, die Herstellung und Ausbildung einer Innenschicht oder Schicht, die die Fasern einhüllt oder Zellwände auskleidet in einem örtlich festgelegten Bereich in der Bahn erlaubt, als Ergebnis von Polymerfluss in die Bahn oder Einkapselung der Fasern in der Bahn; (iii) eine imprägnierende Polymerzusammensetzung, die vorzugsweise günstige rheologische und Viskositätseigenschaften aufweist und auf solche Bearbeitungsdrucke und Kräfte anspricht und die in einer Bahn gesteuert angeordnet und verteilt wird. Diese Kombination erzeugt eine Bahn mit dem Vermögen zu einem hohen Grad von Wirksamkeit. Dieses Produkt wird erreicht durch druckgesteuerte Anordnung und aufgebrachte Scherkräfte auf eine Bahn, auf diese Weise gesteuerte Bewegung und Fluss einer Polymerzusammensetzung und ein oder mehrerer Zusätze und/oder Modifiziermittel in und durch eine Bahn auszulösen. Bevorzugt werden wiederholtes Zusammendrücken des Beaufschlagens mit Druck oder schrittweises Anlegen von lokalen Scherkräften auf das Polymer in der Bahn angewandt.
Durch die bevorzugte Verwendung solcher Kombination wird eine Beziehung erzeugt zwischen den betreffenden Oberflächenspannungen des Polymers und der Bahn unter Erzeugung eines speziellen Kontaktwinkels. Das Polymer reagiert auf eine Vorbehandlung des Trägers mit einer wasserabweisenden Fluor - chemikalie derart, dass erhöhtes Fließverhalten des Polymers in die Bahn zugelassen wird. Wie auch immer, wird die Grenze oder Randzone des Polymer bewegt, bevorzugt mehrmals, als Folge des Anlegens geeigneter Kräfte auf den Innenbereich einer porösen Bahn, um auf diese Weise das Entwickeln dünner Polymerfilme auf den Fasernoberflächen auszulösen und an den gewünschten Stellen in der Bahn anzuordnen.
Bevorzugt wird thixotropes Verhalten in ein erfindungsgemäß verwendetes Polymer eingebaut, entweder durch Auswahl des Polymeren oder Formgebung oder Zusatz/Füllstoffdesign. Beispielsweise erscheint es jetzt, dass thixotropes Verhalten ausgelöst werden kann durch Einbringen von verschiedenen Zusätzen in eine Polymerzusammensetzung, von denen angenommen wird, dass sie der entstehenden Zusammensetzung erhöhte Thixotropie verleihen. Es wird angenommen, dass eine niedrige Viskosität bei hohen Schergeschwindigkeiten (während des Aufbringens auf die Bahn) Polymerfluss und Aufbringen auf eine Bahn erleichtert, während ein Polymer mit hoher Viskosität, oder aufgebracht mit niedriger Schergeschwindigkeit (vor und/oder nach Aufbringen) tatsächlich das Einhüllen oder Einkapseln struktureller Elemente (einschließlich Fasern) verzögern oder verhindern kann.
Die Ausführung der Erfindung kann als in Stufen ablaufend betrachtet werden:
In Stufe 1 wird eine imprägnierende Siliconpolymerzusamtnensetzung hergestellt. Sie kann kommerziell angeliefert werden und kommt üblicherweise in zwei Teilen, bezeichnet als A und B. Beispielsweise als eine Siliconpolymerzusammensetzung, wie sie in US-A-4,472,470 beschrieben ist, bei der ein Grundpolysiloxan mit endständigen Vinylgruppen Teil A bildet, während ein flüssiges Organohydrogensiloxan als steuerndes Vernetzungsmittel Teil B ist. Verschiedene weitere Bestandteile, wie ein herzförmiges Organopolysiloxancopolymer oder ein Platinkatalysator können offensichtlich entweder in Teil A oder Teil B vorhanden sein.
Stufe 2 kann angesehen werden als Mischen solcher Produktteile mit oder ohne Zusätze. Viskositätsänderungen können erhalten und gemessen werden in Abhängigkeit von angelegten Schergeschwindigkeiten und Schubspannungen. Solche Änderungen können experimentell ausgeführt werden an einem Polymer mit oder ohne Zusätze. Es wird angenommen, dass eine bis zu 99%ige Verringerung der Viskosität einer flüssigen Siliconpolymerzusammensetzung erhältlich ist durch Scherkräfte, die beim Verdünnen durch Scheren auftreten und eine imprägnierende Siliconpolymerzusammensetzung in die Bahn drücken und meistens gleichzeitig die korrekten Mengen abziehen. Es wird angenommen, dass anschließend ein sehr substantieller Anstieg der Polymerviskosität erhältlich ist bei Berücksichtigung der gleichen Faktoren. Es wird angenommen, dass der am stärksten signifikante Faktor der Schergradient ist, der üblicherweise die Viskosität des Polymeren unter die Ausgangsviskosität der Ruheviskosität verringert.
Stufe 3 wird betrachtet als die Stufe des Einbringens unter Druck. Es wird angenommen, dass eine bis zu 99%ige Verringerung der Polymerviskosität erhältlich ist durch das Anlegen von Scherkräften, abgelaufener Zeit, Temperatur, Strahlung und/oder chemische Änderungen. Anschließend ist ein signifikanter Anstieg oder sogar mehr der resultierenden Polymerviskosität erhältlich. In diesem Zustand kann eine teilweise Härtung des Polymer stattfinden. Es ist am üblichsten, die Polymerviskosität wesentlich zu verringern, während der gesteuerten Anordnung mittels Druck in Stufe 3 durch Anlegen von Scherkräften.
Stufe 4 kann angesehen werden als der erste Schritt innerer Matrixdispersion und Wiedereinbringen mit Dosierung und auch als Rückgewinnung und Rückführung von überschüssigem Polymer. Typisch lösen in dieser Stufe 4 die Scherkräfte eine wesentliche, jedoch zeitliche Erniedrigung der Polymerviskosität aus und bewirken ihren Fluss auf und in den dreidimensionalen Aufbau der Bahn. Theoretisch sollte sich der viskoelastische Charakter des Polymeren immer unmittelbar nach dem Entfernen der Scherkräfte zurückbilden.
Stufe 5 wird als ein zweiter Schritt einer Matrixdispersion und Wiedereinbringen mit Dosierung angesehen und auch als Rückgewinnung und Rückführung von überschüssigem Polymer. Die Veränderungen der Viskosität des Polymeren sind äquivalent zu Stufe 4. Die Viskosität des Polymeren wird wieder verringert, so dass es in die Bahn fließt. Die wegen des wiederholten Anlegens von Scherkraft ausgelösten Verringerungen der Viskosität, können das thixotrope Verhalten eines Polymeren anschließend an jedes Aufbringen von Scherkraft nicht vollständig zurückbilden und die Viskosität des Polymeren kann nicht ihre ursprünglichen Anordnungswerte erreichen. Es wird angenommen, dass die Polymerzusammensetzung das Vermögen hat, eine einhüllende Innenbeschichtung in einem vorbestimmten Bereich ausbildet, wobei die Zwischenräume oder offenen Zellen in der dreidimensionalen Matrix, die die Bahn bildet, vollständig gefüllt werden während der Zeltintervalle, in denen sie unter Druck veranlasst wird, in und über die Matrixbestandteile zu fließen. Zwischen diesen Zeiten kann das Polymer im wesentlichen die gesamte hohe Ausgangsviskosität zurückgewinnen, obwohl in der Regel etwas weniger bei jedem wiederholten Anlegen von Scherdruck oder Kraft.
Stufe 6 wird angesehen als mögliches Aufbringen von Zusätzen und/oder Modifiziermitteln. Einige Zusätze und/oder Modifiziermittel können infolge ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften nicht auf die Bahn oder in die Bahn eingebracht werden durch Vorbehandlung der Bahn oder Einmischen der Zusätze und/oder Modifiziermittel in die Polymerzusammensetzung. Solche Zusätze und/oder Modifiziermittel können oben auf die Bahn aufgebracht werden nach der zuvor beschriebenen Stufe des Aufschlagens mit Druck und Verdünnen durch Scheren, jedoch vor dem Härten. Wenn topisch aufgebracht, werden die Additive und/oder Modifiziermittel in die Bahn gedrückt durch Hindurchleiten der Bahn durch den Walzenspalt der Austrittswalzen. Die Additive und/oder Modifiziermittel können an der Polymerzusammensetzung haften oder an einzelnen Fasern der Bahn. Vorzugsweise haften die Additive und/oder Modifiziermittel an der Polymerzusammensetzung, die die Zwischenräume zwischen Kette und Schuss füllt und eingekapselte Fasern, eine Innen- Schicht oder Kombinationen derselben ausbildet.
Stufe 7 kann angesehen werden als den Beginn des Härtens und Moment, an dem Wärme oder andere Strahlung eingebracht wird.
Stufe 8 kann angesehen werden als die Ausübung der Steuerung von Härtung. Üblicherweise wird mindestens ein teilweises Härten (einschließlich gesteuerter Vernetzung und/oder Polymerisation) erhalten durch Anlegen relativ niedriger Temperaturen für relativ kurze Zeiten. Beispielsweise wenn leichte Baumwollgewebe, Nylon oder vergleichbare Gewebe behandelt werden, ergeben angewandte Temperaturen unter etwa 350ºF während weniger als etwa 10 Sek. Teilhärtung.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet das härtbare thixotrope Material plus Zusätze und/oder Modifiziermittel einen porösen Film mit einer mittleren Porengröße im Bereich von 0 bis 10 um (jedoch nicht 0 um) aus. Poröse Filme werden erzeugt durch Zugabe von porenbildenden Mitteln zum thixotropen Material. Beispiele von porenbildenden Mitteln schließen ein Polymere mit niedrigem Molekulargewicht und Oligomere, die anschließend aus dem behandelten Träger ausgewaschen werden können unter Verwendung geeigneter Lösemittel und Co-Lösemittel, die dem Fachmann bekannt sind.
Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wird ausreichend Energie verwendet, um selektiv die Zusätze und/oder Modifiziermittel an speziellen Stellen in der porösen Bahn anzuordnen. Der hier verwendete Ausdruck "selektive Anordnung" bezieht sich auf die Anordnung von Zusatz- und/oder Modifiziermaterialien in bestimmten Bereichen in der porösen Bahn.
"Selektive Anordnung" wird erreicht durch Steuern eines ungewöhnlichen Phänomens von dünnen Filmen, bekannt als "Ausblühen durch Migration an die Oberfläche". Ausblühen durch Wandern an die Oberfläche bezieht sich auf das Vermögen eines Zusatzes und/oder Modifiziermittels, an die Oberfläche zu wandern und eine multidimensionale Struktur anzunehmen.
Das Phänomen, das als "Oberflächenausblühen" bezeichnet wird, kann das Ergebnis des Zusammenwirkens zahlreicher Faktoren sein, wie Größe und Form der Zusätze und/oder Modifiziermittel, der Dicke des dünnen Films und den Eigenschaften von Polydimethylsiloxanen. Die alternierenden Silicium- und Sauerstoff(siloxan)bindungen erzeugen ein flexibles Rückgrat und Rotation um die Si-O-Achse ist möglich, insbesondere von kleinen Substituenten, z. B. Methyl an den Siliciumatomen. Rotation ist auch möglich um die Si-C-Achse in Methyl siliconverbindungen. Als Ergebnis der Bewegungsfreiheit sind die intermolekularen Abstände zwischen Methylsiloxanketten größer als zwischen Kohlenwasserstoffen und die intermolekularen Kräfte sind kleiner. Polydimethylsiloxan (PDMS) enthält eine sehr oberflächenaktive Gruppe, -CH&sub3;, deren Aktivität am besten aus der überraschenden Flexibilität des Rückgrats ersichtlich ist. Eine vollständige Beschreibung der Oberflächeneigenschaften von Polydimethylsiloxan ist erhältlich in die Oberflächenaktivität von Siliconen, ein kurzer Überblick, Michael J. Owen, Ind. Eng. Chem. Prod. Res. Dev., Band 19, Seite 97 (1980) und der Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Band 15, Silicone, (Wiley 1987), auf die hier Bezug genommen wird. In der vorliegenden Erfindung wird das Ausmaß des Oberflächenausblühens gesteuert durch Steuern der Energiemenge, die auf die Behandlungsmaterialien und Bahnen gerichtet werden.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Zusatz und/oder das Modifiziermittel selektiv angeordnet im wesentlichen auf der Oberfläche der porösen Bahn. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der Zusatz und/oder das Modifiziermittel selektiv angeordnet im wesentlichen auf der der Aufbringoberfläche gegenüberliegenden Oberfläche der porösen Bahn. Alternativ kann, wenn die poröse Bahn hergestellt ist aus diskreten Elementen, wie Fasern, die eingekapselt werden, der Zusatz und/oder das Modifiziermittel selektiv angeordnet werden, im wesentlichen in dem einkapselnden Material.
Abb. 2 ist ein schematisches Vektordiagramm, das die Oberflächenspannungskräfte zeigt, die am Scheitelpunkt der Grenzlinie des Kontaktwinkels einer Flüssigkeit auf einer ebenen festen Oberfläche wirken. Es wird gezeigt, wie die Oberflächenspannungskräfte gemessen werden können zwischen einer Siliconpolymerzusammensetzung und einer Faser einer Bahn oder eines Gewebes, das erfindungsgemäß behandelt wurde.
Für die Zwecke der Erfindung wird der Ausdruck "Oberflächenspannung" angesehen als sich auf einen einzelnen Faktor beziehend, der aus solchen Variablen besteht, wie Zwischenmolekulare oder sekundäre Bindungskräfte, wie permanente Dipolkräfte, induzierte Kräfte, Dispersions- oder unpolare von der Waals-Kräfte und Wasserstoff bindende Kräfte. Theoretisch sind Oberflächenspannungswirkungen durch die starken Bindungskräfte an der Grenzfläche aufgrund einer chemischen Reaktion auszuschließen. Wie auch immer, wird festgestellt, dass gerade ein kleiner Grad chemischer Reaktivität einen immensen Einfluss auf Benetzungswirkungen und das durch Oberflächenspannung beeinflusste Verhalten ausüben.
Das überraschende Merkmal von Polydimethylsiloxanen ist ihre hohe Oberflächenaktivität. Reine Polydimethylsiloxane weisen üblicherweise Oberflächenspannungswerte von 21 · 10&supmin;&sup5; N/cm (21 Dyn/cm) auf, der höher ist als von nur Fluorkohlenstoffen. Eine mögliche Erklärung für dieses Phänomen ist die dichte Packung von Methylgruppen an der Oberfläche der Polydimethylsiloxanen. Die niedrige Oberflächenspannung von Polydimethylsiloxanen vermittelt ihnen oberflächenaktive Eigenschaften in beiden, wässerigen und organischen Lösungen. Dieses Phänomen ist weiterhin beschrieben in der Veröffentlichung von David T. Floyd's Organo-modifizierte Siliconcopolymere zur Verwendung in Kosmetik, kosmetische und pharmazeutische Anwendungen von Polymeren, Seite 49-72, Plenum-Press (New York 1991), auf die hier Bezug genommen wird.
Es wird angenommen, dass Oberflächenspannung Benetzungswirkung induziert, die das Verhalten einer imprägnierenden Polymerzusammensetzung bezüglich der Bildung von entweder einer Faser einhüllenden Schicht aus der Zusammensetzung in einer Faser enthaltenden porösen Bahn, oder Einkapseln der Fasern oder beides beeinflusst. Beispielsweise kann die Haftung theoretisch als eine Benetzungswirkung angesehen werden. Spontane Haftung tritt immer auf bei Kontaktwinkeln von kleiner als 90º. Bei einer Kombination einer rauhen Oberfläche und einem Kontaktwinkel von über 90º kann Haftung auftreten oder kann auch nicht auftreten. In der Tat wirkt sich Rauhigkeit antagonistisch auf Haftung aus und Haftung ist weniger problematisch, wenn Rauhigkeit ansteigt.
Theoretisch kann auch die Penetration als eine Benetzungswirkung angesehen werden. Spontane Penetration tritt auf bei Kontaktwinkeln von kleiner als etwa 90º und tritt nicht auf bei Kontaktwinkeln über 90º. Rauhigkeit einer festen Oberfläche betont entweder die Penetration oder abweisende Wirkung, hat jedoch keinen Einfluss, welche Art von Benetzung stattfindet.
Zusätzlich wird Ausbreitung theoretisch auch als Benetzungswirkung angesehen. Zusammenziehen tritt auf bei Kontaktwinkeln über 90º oder auf ebenen Oberflächen für jeden Kontaktwinkel. In jedem Falle kann spontanes Ausbreiten bei Kontaktwinkeln unter 90º, insbesondere bei kleinen Kontaktwinkeln, induziert werden durch Oberflächenrauhigkeit.
Abb. 3 ist eine grafische Darstellung des Kontaktwinkels auf glatten festen Oberflächen als Funktion von θ und i derart, Haftung (I cosθ+1), Penetration (i cosθ) und Ausbreiten (i cosθ-1).
Bereiche von Haftung gegenüber Adhäsion, Penetration gegenüber Zurückweisung und Ausbreitung gegenüber Zusammenziehen werden durch schraffierte Flächen gezeigt. Abb. 3 zeigt theoretisch die Beziehung einer Siliconpolymerzusammensetzung zu Siliconpolymerzusammensetzungsfeststoffen in einer behandelten Bahn bezüglich solcher Faktoren wie Haftung, Penetration, Ausbreitung und Zusammenziehen.
Für die Zwecke der Erfindung wird der Ausdruck "Benetzen" verwendet, um solche Verhalten zu beschreiben, wie Haftung, Penetration, Ausbreitung und Kohäsion. Wenn Benetzen als ein spontanes Verfahren angesehen wird, dann ist Haftung und Penetration sichergestellt, wenn die Oberflächenspannung von Feststoffen die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten übersteigt. Oberflächenrauhigkeit unterstützt dieses spontane Benetzungsverhalten. Andererseits ist eine solche Verallgemeinerung nicht möglich, wenn die Oberflächenspannung von Feststoffen kleiner ist als die Oberflächenspannung der Flüssigkeit.
Oberflächenspannung wird bestimmt mit S. T. L.-Einheiten für Flüssigkeiten und durch S. T. S. -Einheiten für Feststoffe; beide Einheiten haben die Dimension Dyn/cm. Wenn S. T. S. kleiner ist als S. T. L., dann ist Benetzen weniger allgegenwärtig und Vorhersagen des Benetzungsverhaltens sind schwieriger. Jedoch lässt sich aus dem Kontaktwinkel flüssig/fest, der sich ausbildet, wenn eine Flüssigkeit sich auf einer festen Fläche zusammenzieht, mit vernünftiger Genauigkeit das zu erwartende Benetzungsverhalten kalkulieren. Die Verringerung der Flüssigkeitsoberfläche kann ausgedrückt werden in der Angabe des Kontaktwinkels, den eine Flüssigkeit mit einer festen Oberfläche bildet. Kontaktwinkel werden immer in der flüssigen Phase bestimmt. Es gibt einen Punkt eines Gleichgewichts, an dem sich die Oberflächenspannungskräfte ausgleichen.
Durch Messung des Kontaktwinkels einer Flüssigkeit auf einem Feststoff kann das Benetzungsverhalten der flüssigen Polymerzusammensetzung bestimmt werden.
Die Erfindung wird weiterhin erläutert durch die nachfolgenden Beispiele, die jedoch den Schutzbereich der Erfindung nicht begrenzen sollen. Im Gegenteil, es ist klar, dass dem Fachmann zahlreiche andere Ausführungen, Modifikationen und Äquivalente nach dem Lesen der Beschreibung einfallen, die nicht außerhalb des Schutzbereiches der Ansprüche liegen.

Beispiel 1 Herstellung von flüssigem Siliconpolymer

100 Gew.Tl. eines härtbaren flüssigen Siliconpolymer, kommerziell erhältlich von Mobay als "Silopren® LSR 2530", werden in einem 1 : 1 Verhältnis gemischt, wie vom Hersteller empfohlen. Ein Hockmayer F-Dispersionsblade mit niedriger Drehkraft und hoher Scherung wurde zum Mischen verwendet. Zu dieser Mischung wurden hinzugefügt 5 Gew.Tl. BSF "Uvinul 400" und 5/10 Gew.Tl. Dow Corning 7127 Beschleuniger, von denen angenommen ist, dass er ein Polysiloxan ist, jedoch nicht bekannte aktive Beschleuniger- Bestandteile enthält.

Beispiele 2 bis 8 Herstellung flüssiger Siliconpolymerzusammensetzungen mit ein oder mehreren Modifiziermitteln

Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt mit zahlreichen anderen kommerziell erhältlichen härtbaren viskosen flüssigen Siliconpolymerzusammensetzungen. Zu diesem Produktsystem wurde ein substituiertes Benzophenon zugesetzt oder es wurden gegebenenfalls andere Zusätze beigefügt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle III wiedergegeben. Die Beispiele zeigen, dass mehr als ein Zusatz erfindungsgemäß kombiniert werden kann. Alle Teile beziehen sich auf Gewicht. Tabelle III Beispiele von Siliconharzzusammensetzungen
Tabelle III Fußnoten:
(1) Verhältnis entspricht Empfehlung des Herstellers
(2) Syl-off® (eingetragene Marke von Dow Corning) ist ein Vernetzer
(5) Silopren® (eingetragene Marke von Mobay) ist eine Silicongrundierungsmischung (Haftmittel)
(6) Mattierungsmittel OK412® (eingetragene Marke von Degussa Corp.) ist ein mit Wachs beschichtetes Siliciumdioxid
(7) Nalco® 1SJ-612 kolloidale Kieselsäure (eingetragene Marke von Nalco Chemical Company) ist eine wässrige Lösung von Kieselsäure und Aluminiumoxid
(8) Nalco® 1SJ-614 kolloidales Aluminiumdioxid (eingetragene Marke von Nalco Chemical Company) ist eine wässrige kolloidale Dispersion von Aluminiumoxid
(9) 200 Fluid (eingetragene Marke von Dow Corning) ist ein Dimethylpolysiloxan mit einer Viskosität von 100 Centistokes
(10) Zepel® 7040 (eingetragene Marke von duPont) ist ein nichtionisches Fluorpolymer
(11) Zonyl® UR (eingetragene Marke von duPont) ist ein nichtionisches fluoriertes oberflächenaktives Mittel
(12) Zonyl® FSN-100 (eingetragene Marke von duPont) ist ein nichtionisches fluoriertes oberflächenaktives Mittel.

Beispiel 9 Herstellung eines Gewebes mit innenbeschichteten eingekapselten Fasern und gefüllten Zwischenräumen

Ein vollständiges schrittweises Aufbringen der Polymerzusammensetzung zur Herstellung eines eingekapselte Fasern enthaltenden Gewebes wurde wie folgt ausgeführt:
Das ausgewählte Grundgewebe war TACTEL® (Goldfaden) Nr. 612071, erhältlich von ICI Americas, Inc. Das Gewebe war 100% gewebtes Nylon. Falls erwünscht kann dieses oder können andere Gewebe kalandriert werden, um die Oberflächentextur, Geometrie und Porosität zu verändern. Das Gewebe wurde gewogen und gemessen. Das Ausgangsgewicht betrug 105 g/m² (3,1 Unzen pro Yard²). Die Dicke war 228,6 um (9 Mil). Das Gewebe wurde anschließend mit Waschmittel gewaschen, gespült und aufgehängt zum Trocknen an Luft. Das Gewebe wurde mit Wasser gesättigt, ausgewunden, getrocknet und gewogen. Der Feuchtigkeitsgehalt war 0,8 g Wasser pro g Gewebe. Das Gewebe wurde dann behandelt mit einer wasserabweisenden Fluorchemikalie, 2 gew.%ige Lösung eines nicht- ionischen Fluorcopolymeren (Zepel® 7040). Um die Behandlung auszuführen, wurde das Gewebe getränkt mit der 2,5 gew.%igen Lösung Zepel® wasserabweisende Chemikalie in destilliertem Wasser.
Dies erfolgte wegen:
1 g Gewebe%(0.02) / 0.8 g Wasser = 0.025
Das behandelte Gewebe wurde dann durch eine Wringeinrichtung geführt und an Luft getrocknet. Anschließend wurde das Gewebe in einem Ofen 1 Min. bei 176,7ºC (350ºF) erwärmt. Dieses Erwärmen versintert die wasserabweisende Fluorchemikalie. Das Gewebe mit dem Rückstand der Fluorchemikalie wird dann behandelt wie bei der Ausführungsform gemäß Abb. 7. Die Siliconpolymerzusammensetzung wird aufgebracht mit einem Gewicht von 33,9 g/m² (1,0 Unzen/Yard²). Die Polymerzusammensetzung ist GE 6108 A/B in einem 1 : 1 Verhältnis und kann als eine viskoelastische Flüssigkeit angesehen werden, die nur unter der Kraft fließt, die aus der gesteuerten Anordnung unter Druck herrührt. Es wird angenommen, dass die Polymerzusammensetzung im wesentlichen zu der ursprünglichen Viskosität zurückkehrt, meistens unmittelbar nach dem Entfernen des Druckes. Es wird angenommen, dass die Polymerzusammensetzung einen kurzen Weg in der Matrix des Gewebes geflossen ist während der kurzen Zeit aufgrund der durch Druckscherkräfte erniedrigten Viskosität. Deshalb kann es sinnvoll sein zahlreiche "Fließschritte" auszuführen mit zahlreichen Blades, um eine einwandfreie Verteilung der Polymerzusammensetzung in der gewünschten Stellung, in der sie im wesentlichen die Oberflächen der Gewebefasern einkapseln, zu erreichen.
Abschließend wurde das behandelte Gewebe durch einen Ofen mit einer Länge von 9,14 m (10 Yards) mit einer Geschwindigkeit von 3,7 bis 5,5 m (4-6 Yards) pro Minute geführt und gehärtet bei 163ºC-177ºC (325-350ºF). Dann läuft das Gewebe über eine Reihe von Spannwalzen und wird an einer Aufrollstation aufgerollt, die die Spannungszone komplettiert. Das erhaltene Gewebe wies einen nicht klebenden dünnen Film aus Silicon im Inneren auf, um eingekapselte Fasern und eine Schicht von gefüllten Zwischenräumen im Gewebe auszubilden.

Beispiel 10 Überprüfung der Eigenschaften des Gewebes mit eingekapselten Fasern

Bei den Testergebnissen wird das Original verhalten verglichen mit dem eingekapselte Fasern enthaltenden Gewebe von Beispiel 9 wie folgend: Tabelle IV
Imprägniermenge = 47.5 g/m² (1.4 oz/yd²)
*Klimakammer bei 40ºC (104ºF) und 74% Feuchtigkeit. Tabelle V

Verstärkte Bewitterungsprüfung (8)

Probe im QUV-Bewitterungsgerät für 72 h
Original = 7; Imprägnierte Seite = 9; Rückseite = 8
(1) Die Sprühprüfung wurde ausgeführt in Übereinstimmung mit AATCC 22-1974. Das Wasserabweisungsverhalten einer Gewebeprobe wird beurteilt auf einer Skala von 0-100, wobei die Bewertung 100 für ein vollständig wasserabweisendes Gewebe gilt.
(2) Die Regenprüfung wurde ausgeführt nach AATCC 35-1985. Bestimmt wird der Widerstand eines Gewebes gegenüber Durchtreten von Wasser unter statischem Druck aus einer Dusche im Abstand von 92 cm (3 Fuß)/5 Min. Ein Gewebe gilt als wetterfest, wenn ein zum Prüfen verwendetes Standardlöschblatt weniger als 1 g Wasser absorbiert.
(3) Die Abriebprüfung wurde ausgeführt nach staatlichem Standardprüfverfahren 191 A, Verfahren 5306. Die Abriebbeständigkeit wird bestimmt durch Anordnen einer Gewebeprobe auf einem Taber Abriebprüfgerät Modell 174 und Bestimmen der Zahl der Zyklen bis das Gewebe einzureißen beginnt.
(4) Die Prüfung des hydrostatischen Widerstandes wurde ausgeführt nach staatlichem Standardtestverfahren 191A, Verfahren 5512. Bei der Prüfung wird der Widerstand gegenüber Wasser von Gewebeproben bestimmt unter Druck unter Verwendung der Müllen's Burst Prüfverfahren und Vorrichtung. Die Ergebnisse werden wiedergegeben in Pfund pro Inch², bei dem Wasserperlen durch das Gewebe hindurchtreten.
(5) Die Prüfung der Wasserdampfdurchlässigkeit (MVTR) wurde ausgeführt nach ASTM E96-B. Dieses Prüfverfahren bestimmt die Menge von Wasserdampf, die durch eine Gewebeprobe hindurchtritt in einer gesteuerten Umgebung während 24 Std. Die erhaltenen MVTR-Werte werden ausgedrückt in Gramm Wasser/m² Oberfläche/24 Std. Die Klimakammer wurde 40ºC (104ºF) und 47% Feuchtigkeit gehalten.
(6) Die Waschprüfung erfolgte mit einer konventionellen Haushaltswaschmaschine. Die Gewebeproben wurden mit Tide®-Waschmittel gewaschen. Es wurde nicht getrocknet. Die Sprühprüfung wurde anschließend ausgeführt nach jeder Wäsche, um die Wirkung des Waschens zu bestimmen.
(7) Die verstärkte Bewitterungsprüfung wurde ausgeführt nach ASTM G-53. Original proben und Proben des imprägnierten Gewebes wurden in einem Bewitterungsgerät der Firma QUV angeordnet und die Ergebnisse verglichen. Alle Bewertungen beziehen sich auf eine Gradabstufungsskala von 0-20. 10 gilt für die ursprüngliche Farbe, während 0 für Ausbleichen vergeben wird.

Beispiel 11 Jod als biocides und antimikrobielles Mittel mit Polyurethan als reaktiver Stelle

Dieses Beispiel zeigt die Herstellung einer biociden oder selbst sterilisierenden Bahn. Polyurethan, Sancor® 898 in Latexform wurde gemischt mit Siliconpolymer, Dow Corning 2962 (Teile A & B 50 : 50) in Verhältnissen von 0 Gew.%, 5 Gew.%, 10 Gew.%, 15 Gew.% und 100 Gew.%. Zahlreiche Gewebe, wie Burlington 4040, 4045 und Versatec, wurden mit einer 15-20 gew.%igen Gewichtszunahme durch die vorgeschriebenen Polymermischungen erfindungsgemäß behandelt. Die Gewebe wurden bei 176ºC (350ºF) 26 Sek. gehärtet. Die behandelten Gewebe wurden in eine Jodlösung eingetaucht, die 2% Jod in einer 2.4%igen KJ-Lösung enthält oder 2% Jod in Ethanol gelöst für 10-30 Sek. bei Raumtemperatur und gespült in einem Wasserbad aus frisch destilliertem Wasser, bis kein freies Jod mehr austritt. Die Jod/Silicon/Urethan-behandelten Gewebe wurden dann an Luft getrocknet und wiesen auf der Silicon/Urethanbehandelten Fläche eine gelbliche Farbe auf, die die Anwesenheit von Jod anzeigt.
Eine Kultur von XL Blau E. Coli wurde hergestellt in gekühltem LB Agar und einer Wachstumszeit von 9 Std. Zwei Tropfen der XL Blau E. Coli-Kultur wurden aufgebracht auf vier Abstrich LB Agar-Platten und ausgebreitet mit einer gebogenen sterilen 1 mL-Pipette. Die mit Jod/Silicon/Urethanbehandelten Gewebeproben wurden mit der behandelten Seite nach unten auf den LB Agar-Platten angeordnet und in einem Inkubator bei 37ºC bebrütet. Nach 24 Std. wurde die Fläche der Wachstumshemmung bei allen Proben beurteilt, die das aktive Abtötungsvermögens jedes Stückes des behandelten Gewebes anzeigt. Das behandelte Gewebe wurde dann gewaschen, mit freiem Jod beladen und dann erneut bezüglich der antimikrobiellen Aktivität geprüft. Das Wachstum von Bakterien wurde gehemmt unter beiden und um die behandelten Gewebeproben. Eine Latexbahn anstelle einer Gewebebahn wurde dann mit Silicon/Polyurethan behandelt und hat ebenfalls die Eigenschaft, freies Jod zu binden. Nach Eintauchen in eine 2%ige ethanolische Jodlösung wurden die Jod/Silicon/Urethan-behandelten Latexbahnproben auf LB Agar-Platten angeordnet. Erneut wurde wieder Hemmung des Bakterienwachstums unter beiden und um die Proben beobachtet.

Beispiel 12 Proteinzusätze als das Anfühl verhalten veränderndes Mittel, zum Modifizieren der Oberflächenchemie und als Bindungsstelle für Antikörper

Die bei der Ausführung der Erfindung benutzten Proteine waren seidenähnliches Protein 3 (SLP-3), hergestellt von Protein Polymers, Inc. (San Diego, CA) und "Crosilk", hergestellt durch Croda. Inc. (New York, NY). Crosilk ist ein Protein mit einem Molekulargewicht von 10.000, hergestellt durch Hydrolyse von Seide und enthält 17 unterschiedliche Aminosäureabschnitte, von 0,1% bis 20,3t. Die verwendeten Silicone waren Mobay Siopren® LSP 2530 und Dow Corning Silastic® LSR 2303. Die verwendeten Bahnen waren Eggplant Supplex, Black Cordura und ein Mischgewebe aus 48% Nylon und 52% Baumwolle.
Vor dem Mischen des Proteins mit dem Siliconpolymer müssen die Dimensionen der Proteinteilchen eingestellt werden auf eine geeignete Teilchengröße von 0 bis 2 um in der Länge und 0 bis 2 um im Durchmesser. Dies kann erfolgen durch Mahlen von Proteinteilchen in einer kleinen Menge von Siliconpolymer in einer Kugelmühle in einem Lösemittel wie Xylol. Das Lösemittel wird verwendet, um die Viskosität der Siliconpolymerzusammensetzung in der Kugelmühle zu verringern. Im allgemeinen ist die Mischung in der Kugelmühle zusammengesetzt aus etwa 5% SLP-3, 50% Siliconpolymerzusammensetzung und etwa 45% Xylol. Das Mahlen des Proteins kann auch ohne Lösemittel erfolgen. Nach dem Mahlen wird weitere Siliconpolymerzusammensetzung zugesetzt zu der Protein/Siliconmischung, um eine Mischung mit einem Gehalt von etwa 2,5 Gew.% Protein auszubilden. Xylol-Lösemittel verdampft während dieser Arbeitsweise. Die endgültige Protein/Siliconmischung wird dann erfindungsgemäß auf die Bahnen aufgebracht. Die behandelte Bahn wurde gehärtet bei 160ºC (320ºF) während 2 Min. Jeglicher verbliebener Rest an Xylol verdampft während dieser Endhärtungsstufe. Die erhaltenen Bahnen zeigen ein verbessertes Berührungsempfinden beim Berühren mit der Hand, verbesserte Wasserdampfdurchlässigkeit und die Oberfläche wurden weiteren Bindungsprüfungen mit Antikörpern unterzogen. Die Permeabilitäts-Prüfergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt. Tabelle VI Wasserdampfdurchlässigkeit von mit SLP-3 Protein als Zusatz behandelten Bahnen
DWR - dauerhaft wasserabweisendes Mittel, wie eine Fluorchemikalienzusammensetzung
Jede Reihe zeigt beides, Gegenprobe (ohne Polymer und ohne SLP-3-Protein) und eine behandelte Bahnprobe mit Polymer und Zusatz von SLP-3-Protein. Die Durchlassgeschwindigkeit von Wasserdampf steigt mit dem SLP-3-Protein an. Dies zeigt, dass das Protein den Transport von Wasserdampf unterstützt.
Proben der mit SLP-3-Protein als Zusatz behandelten Bahnen wurden dem Anti- SLP-3-Antikörper ausgesetzt, gewaschen und dann mit radioaktiv markierten "Protein A" in Kontakt gebracht. Die Probe wurde dann gewaschen und bezüglich des Gehalts an radioaktiv markiertem "Protein A" analysiert. Protein A ist ein Bakterienprotein, das speziell Antikörper bindet. Die geprüften Proben enthielten 1 Gew.% und 5 Gew.% SLP-3-Protein und dann wurden Antikörper daran gebunden. Die Gegenproben enthalten die gleiche Menge von SLP- 3-Protein, jedoch keine Anti-SLP-3-Antikörper. Die Proben mit mehr SLP-3- Protein zeigten auch die Bindung größerer Mengen von Antikörpern. Dies Ergebnis belegt, dass das SLP-3-Protein an der Oberfläche liegt und als Bindungsstelle für Antikörper fungiert.
Crosilk wurde verwendet als Zusatz in Mobay LSP 1530 Siliconpolymer. Die Mischung wurde aufgebracht auf Bahnen, wie Arthur Kahn Blue Baumwolle, Arthur Kahn White Tactal und Patagonia Rot-Supplex. Alle Bahnen wurden zwei Minuten in einem Ofen bei 160ºC (320ºF) gehärtet. Die Anwesenheit von hydrolysierter Seide ändert nicht die Härtung des Siliconpolymer. Die behandelten Bahnen wiesen ein leicht verbessertes Anfühl verhalten auf und keine Unterschiede in den MVTR-Ergebnissen des Gewebes. Das Ergebnis zeigt, dass, obwohl verschiedene Proteine verwendet werden können, gleiche Funktionalität nicht auftritt. Einige Proteine können speziell zum Binden von Antikörpern verwendet werden, einige zum Verändern des Anfühlempfindens des Gewebes und einige zum Modifizieren der Oberflächeneigenschaften des Polymer und/oder der Bahn und einige zum Verändern der Wasserdampfdurchlässigkeit.

Beispiel 13 Pigmente, Farben und Proteine auf Fasern

Dieses Beispiel zeigt die Zugabe von Pigmenten, Farben und Proteinen zu Polymeren und das Aufbringen der Polymerzusammensetzungen auf Fasern. Die nachfolgende bevorzugte Arbeitsweise zum Bearbeiten der Fasern ist insbesondere für Teppiche geeignet.
1. Spannen eines Einzelfaserbündels in einer Laboreinrichtung zum Einkapseln. Diese Einrichtung verwendet eine Messer-gegen-Luft-Arbeitsbedingung auf der Teppichfaser.
2. Beim Kämmen der Fasern wird ein sehr feiner Kamm verwendet, um einzelne Filamente zu isolieren und zu verhindern, dass sie aneinander kleben oder Klumpen bilden.
3. Aufbringen der Polymerzusammensetzung mit eingemischter Farbe, Pigment oder Protein auf die Oberfläche der gespannten Fasern.
4. Es wird ein halbstumpfes Auftragsmittel verwendet, wie ein flexibles Messer, um die Polymerzusammensetzung zum Scheren zum Erreichen eines gleichmäßig vollständig eingekapselten Gewebes.
5. Erneut werden die Fasern gekämmt, um sie einzeln voneinander zu trennen und Aneinanderkleben zu vermeiden.
6. Befestigen des gekämmten Materials an einem Ende des Laboreinkapselungsrahmens und Härten der Polymerzusammensetzung.
Die zuvor beschriebene Arbeitsweise wurde verwendet, um Rotpigment auf Nylon 6 CF Teppichfasern aufzubringen. Die verwendete Polymerzusammensetzung war ein 50/50 DG2303, gemischt mit A 50 Rotpigment. 89 N (20 Pfund) Spannung wurden an die Fasern angelegt. Das flexible Messer wurde über die Fasern zehn Mal gezogen, um die Polymerzusammensetzung durch Scheren zu verdünnen. Die gehärteten Fasern wurden 5 Min. bei 160ºC (320ºF) gehärtet. Das Rotpigment erschien gleichmäßig um die Fasern verteilt bei der Prüfung unter einem Mikroskop.
Die zuvor beschriebene Arbeitsweise wurde auch verwendet zum Aufbringen einer Polymerzusammensetzung und Rotpigment auf ein BASF 70/32 Bright Tri- Lobal Nylon 6 Garn. Sieben 35,6 cm (14 inch) lange Stränge wurden gespannt mit etwa 44,5 N (10 Pfd.). Die Polymerzusammensetzung war SLC 5106 A&B in einem 10 : 1 Verhältnis gemischt, wobei 30% Gewichtszunahme auf das Silicon mit dem Rotpigment auftrat (8010.94 40% Pyrazalon - VT). Die Zusammensetzung wurde durch Scheren verdünnt und dann gehärtet bei 160ºC (320ºF) während 5 Min. Das Rotpigment erschien bei Prüfung unter dem Mikroskop als gleichmäßig um die Fasern verteilt. Dies zeigt die Einkapselungswirkung der Polymerzusammensetzung und das Vermögen rote Farben und Pigmente um einzelne Fasern anzuordnen.
Die zuvor beschriebene Arbeitsweise wurde auch verwendet, um SLP-3 Beta Seidenprotein auf einzelne Fasern aufzubringen. Die verwendete Polymerzusammensetzung war DC-2303 A&B in einem 1 : 1 Verhältnis gemischt mit 10 Gew.% von SLP.-3 Beta-Seidenprotein. Das Protein wurde gemahlen in einer Mühle vor Zugabe vor Polymerzusammensetzung. Es wurde eine Spannung von 44,5 N (10 Pfd.) angelegt. Die Fasern wurden gewaschen mit warmem Wasser und dann getrocknet. Sechs Mal wurde aufgebracht mittels Schermitteln auf die Oberseite und die Unterseite der Fasern. Zwischen den Aufbringschritten wurde Überschuss weggewischt. Die Zusammensetzung wurde 5 Min. bei 160ºC (320ºF) gehärtet. Die Anwesenheit von SLP-3 Protein war gleichmäßig um die Faser mittels eines Mikroskops feststellbar.
Weitere Proben wurden auf die gleiche Weise hergestellt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben. Tabelle VII Fortsetzung von Tabelle VII Fortsetzung von Tabelle VII

Beispiel 14 Mattierungsmittel als Zusatz

In diesem Beispiel wurde das Aussehen der behandelten Bahn mattiert durch Zugabe von amorpher Kieselsäure Typ OK 412 von Degussa AG (Frankfurt, DE), erhältlich durch ihre Pigmentabteilung in Teterboro, NJ, zum Siliconpolymer vor Aufbringen auf die Bahn. Das Einbringen dieses Materials in das Siliconpolymer verringert das glänzende Aussehen der durchgehärteten Siliconzusammensetzung und ermöglicht das Aufrechterhalten des baumwolleartigen Aussehens der Bahn und des Berührungsempfindens. Das verwendete Siliconpolymer ist Mobay Silopren® LSR 2530. Das Mattierungsmittel OK 412 wurde gemischt im Verhältnis 80 Gew.% LSR 2530 A/B, 17 Gew.% OK 412 und 3 Gew.% farbloses Lösungsbenzin. Die Mischung wurde dann erfindungsgemäß aufgebracht auf Milliken Popeline (65% Polyester/35% Baumwolle) und Arthur Kahn Dune (100% Baumwolle). Die Bahnen wurden vorbehandelt mit 3,5%iger Fluorchemikalienlösung F31X als beständigem wasserabweisenden Mittel (DWR). Die mit Silicon/OK 412 behandelten Bahnen wurden im Ofen gehärtet bei 160ºC (350ºF) für 1,5 Min. Alle Bahnen mit Silicon/OK 412-Mischung zeigten eine signifikante Verbesserung der Abriebbeständigkeit, mit mattem Aussehen und Aufrechterhalten des Berührungsempfindens der Bahn. Die Versuchsergebnisse mit den vorstehenden Proben sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst. Tabelle VIII Prüfergebnisse von mit OK 412 behandelten Bahnen
DWR - dauerhaft wasserabweisendes Mittel, wie Fluorchemikalienzusammensetzung
Jede Reihe zeigt beides, Gegenprobe (ohne Polymer und Zusätze) und behandelte Bahnproben mit Polymer und Zusatz von OK 412.

Beispiel 15 Aufbringen eines Mattierungsmittels auf die Oberfläche

In diesem Beispiel erfolgt eine Behandlung des Aussehens der Bahn durch Aufbringen auf die Oberfläche von amorpher Kieselsäure Typ OK 412, hergestellt von Degussa AG, Frankfurt, DE, als Mattierungsmittel, erhältlich durch die Pigmentabteilung in Teterboro, NJ, zum Siliconpolymer der behandelten Bahn vor dem Härten. Das Einbringen dieses Materials auf das mit Siliconpolymer behandelte Gewebe verringert den Glanz und verändert das Anfühl verhalten nach dem Härten. Das hier verwendete Siliconpolymer ist GE 6108 A : B (1 : 1).
Das Gewebe war marineblau 3fach Suppl ex (100% Nylon). Das Gewebe wurde ausgedehnt mit einer Spannung von 15 Newton. Das Polymer wurde aufgebracht und durch Scheren verdünnt in das Gewebe unter Verwendung eines Schermessers. Der Gewichtszuwachs durch Polymer betrug etwa 29%. Die Proben wurden dann mit OK 412 besprüht. Dies erfolgte durch ein feines Sieb, das das Pulver beim Schütteln dispergiert. Die Probe wurde dann durch einen Walzenspalt geführt, um den Zusatz in das Gewebe und in die Polymerzusammensetzung zu drücken. Die Probe wurde 30 Sek. bei 160ºC (350ºF) gehärtet. Eine Sutterprüfung wurde mit dem Beispiel ausgeführt und das Beispiel mit Wasser gespült und getrocknet.
Beim Spülen verschwanden die weißen Flecke auf dem marineblauen Supplex- Material. Nach dem Trocknen waren die Flecken wieder da, anzeigend, dass der Zusatz an der Polymerzusammensetzung im Gewebe haftet. Dies zeigt, dass von oben auf die Oberfläche aufgebrachte Zusätze an der Polymerzusammensetzung haften und ihre Funktionalität behalten.

Beispiel 16 Kupferteilchen als Zusatz

Dieses Beispiel zeigt die Herstellung einer Bahn enthaltend submikrone Kupferteilchen. Submikrone Kupferteilchen wurden gemischt mit Siliconpolymer, Dow Corning 2303 (Teile A&B 50 : 50) in den Verhältnissen von 0 Gew.-%, 6 Gew.-%. 10 Gew.-% und 20 Gew.-%. Zahlreiche Gewebe wie Burlington 4040, 4045 und Versatec wurden behandelt mit 15 bis 20 Gew.-% Zusatz der zuvor beschriebenen Polymermischungen gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Gewebe wurden bei 176ºC (350ºF) 26 Sek. gehärtet. Die Proben wurden dann geprüft mit dem Rasterelektronenmikroskop (SEM). Die Ergebnisse sind in Abb. 6f wiedergegeben und werden in den folgenden Beispielen besprochen, die die rastereiektronenmikroskopischen Abbildungen erläutern.

Beispiel 17 Beschreibung der gesteuerte Anordnung im Gewebe durch Fotografien mit dem Rasterelektronenmikroskop (SEM).

Abb. 6a zeigt ein abgeschnittenes Ende eines Filaments mit einem weißen dünnen einkapselnden Film. Ein Riss wurde im Filament erzeugt durch die hohe Temperatur des Elektronenstrahls. Dieser Riss setzt sich unter der Oberfläche des dünnen Films fort. Das Filament wurde abgeschnitten und der dünne Film wurde gereckt oder elastifiziert durch das Schneiden des Filamentes. Die zwei Pfeile in der rechten oberen Ecke zeigen die Dicke oder den Abstand, wiedergegeben durch den schwarzen Block in der linken unteren Ecke als 126 nm.
Abb. 6b zeigt ein isoliertes Bild einer 330 Denier Cordura Einzelfilamentfaser, bearbeitet mit einer Mikroausrüstungsfaserbeschichtungstechnik mit 5.720facher Vergrößerung. Rheologisch behandeltes Polymer, enthaltend bearbeitetes Protein und festes Silicon wurde verwendet im Verfahren mit einem moderaten Grad von Scherung. Das Bild auf der Oberseite der Faser ist ein nicht dispergiertes Proteinpolymer, das klar die Anwesenheit von Protein nach dem Bearbeiten der Faser nach dem Mikroausrüstungsverfahren anzeigt. Die Oberflächenmorphologie weist sehr kleine Proteinpolymerteilchen auf, die im festen Siliconpolymer eingekapselt sind und die homogen dispergiert sind durch das Filmsystem auf der Faser.
Abb. 6c ist ein Bild von weißem Nylon mit einer 178facher Vergrößerung. Die Auftragsseite ist gezeigt in der linken unteren Ecke des Bildes. Der obere Teil des Bildes ist die nicht beschichtete Seite. An der oberen rechten Ecke ist ein Querschnitt der Kette und gefüllter Faserbündel zu sehen, wobei die Anwesenheit von Polymer auf den Fasern deutlich sichtbar ist. Die Innenschicht von Polymer erzeugt eine Flüssigkeitssperre oder Widerstandseigenschaften. Dies ist ersichtlich aus der rechten unteren Ecke des Bildes. Die Innenschicht ist eine Kombination von Polymer, das einige Zwischenräume füllt und Polymer, das die Fasern und Filamente der Bahn miteinander verschweißt.
Abb. 6d zeigt die Oberfläche einer runden Faser, die durch den breiten Elektronenstrahl von etwa 2000ºC über den Bildbereich zerstört wurde. Das Bild zeigt das Abbrennmuster einer Fluorchemikalie auf der Oberfläche des Siloxanfilms. Das Bild zeigt auf der Oberfläche des Filaments die Oberflächenmigration der Fluorchemikalie von der Faser durch den dünnen Film und Orientierung an der Oberfläche des Silicons.
Abb. 6e ist ein Bild mit einem Tunnelelektronenmikroskop aufgenommen (TEM) und zeigt einen dünnen Querschnitt eines Filamentes, das mit Polymer eingekapselt ist. Das hellere Bild an der unteren Seite des Rahmens ist ein Polyesterfilament. Die schwarzen runden Flecken an der unteren Kante der Faser sind extrem dicht verarbeitetes Material. Bei dieser Abbildungstechnik ist das Bild um so dunkler, je dichter das spezifische Material ist.
Abb. 6f gibt ein Nylongewebe mit 419facher Vergrößerung wieder mit hellen Teilchenbildern und einem Querschnitt eines Nylongewebes. Die hellen Teilchen sind submikrobe Metallteilchen, dispergiert durch das Gewebe in dem verarbeiteten Film. Die Zugabe von hellen Kupferteilchen mit submikrobem Teilchendurchmesser in das Polymer erlaubt sekundäres Rückscattern, um das vollständige Einkapselungsvermögen der gesteuerten Anordnungstechnik zu demonstrieren. Die linke Seite des Bildes ist die Verhaltensseite des Gewebes, das ist die Seite ohne aufgebrachtes Polymer. Es ist jedoch klar, dass die Anwesenheit von hellglänzenden Kupferteilchen auf die andere Seite des Gewebes demonstriert, dass die gesteuerte Anordnungstechnik erfolgreich die Fasern vollständig einhüllt und zwar durch den gesamten Gewebeaufbau. Ein anderes deutliches Merkmal der gesteuerten Anordnungstechnologie ist, dass jede Faser nach wie vor unabhängig ist. Diese Differenzierung erlaubt die gesteuerte Anordnungstechnologie auf Bearbeitung von Geweben, um ein ausgezeichnetes Berührungsempfinden gegenüber menschlichen Händen und Tastqualität bei gleichzeitigem Beibehalten der Verhaltenseigenschaften. An der linken Seite des Gewebes direkt unterhalb des gedruckten Textes "Verhaltenseite" wurde eine Elementaranalyse ausgeführt und das Analysenergebnis in Abb. 6g wiedergegeben. Das Ergebnis zeigt klar die starke Anwesenheit von Kupferteilchen von Submikron-Größe.
Die nächsten Beispiele betreffen die beschleunigte Bewitterung, Abriebfestigkeit, Wasserzurückweisung, Feuchtigkeitspenetration, Regentest. Die Daten für ein Tactel-Gewebe sind identifiziert als Deva Blau. Das Gewebe ist 100% Nylon, erhältlich von Arthur Kahn und identisch in Zusammensetzung und Herstellung und entwickelten Eigenschaften zu dem von Hot Coral das in den vorherigen Beispielen verwendet wurde.

Beispiel 18 Beschleunigte Bewitterungsprüfung

Die Ergebnisse der Bewitterung einer erfindungsgemäß behandelten Bahn werden gezeigt als tatsächlich geprüfte Probenstücke, vergleichend Originalgewebe mit Ausführungsformen mit eingeschlossenen Fasern des Gewebes gemäß dieser Erfindung.
In jedem Falle wurde gefunden, dass Gewebe mit eingehüllten Fasern ein signifikant besseres Bewitterungsverhalten aufweist als die ursprünglichen unbehandelten Gewebe, wobei die Bestimmung nach der beschleunigten Bewitterungsprüfung durchgeführt wurde. Sogar die Rückseite (verglichen mit der behandelten Seite) eines Nylon-Gewebes des Typs Tactel® mit eingeschlossenen Fasern war gegenüber dem Originalgewebe verbessert. Zusätzlich wurde festgestellt, dass das ausgezeichnete Verhalten beim Anfühlen mit Hand auch nach der verstärkten Witterungsprüfung erhalten geblieben ist.
Die Prüfungen stehen in Übereinstimmung wurden nach folgenden Standards ausgeführt: ASTM G-53 Licht/Wasser ausgesetzte Stoffe
ASTM D-4329 Licht/Wasser ausgesetzte Kunststoffe
Allgemeine Motor Prüfungsbestimmungen TM-58-10
ISO 4892 Aussetzen von Kunststoffen an Laborlicht
Die Verfahrensweise, die für die beschleunigte Bewitterungsprüfung verwendet wurde beinhaltet, dass Aussetzen der Gewebeproben für 4 h hochintensiver UV-Bestrahlung in abwechselnder andauernder 4 h dauernden Wasserkondensation, Benetzen des Gewebes in der Dunkelheit. Die alternative Bewitterung (4 h mit, 4 h ohne) hochintensiver UV-Bestrahlung und Wasserbenetzung simuliert Außenumgebungsbedingungen in einer stark beschleunigten Form, in der schnell ungeschützte Farben und Fasern abgebaut werden. Die Verfahren und die Vorrichtung, die für diese Prüfung verwendet wurden, waren ein QUV- Prüfgerät für beschleunigte Bewitterungsprüfung der Q-Panel Company, 26200 First Street, Cleveland, Ohio 44145.
Die Ergebnisse, die mit einigen Gewebeproben erhalten wurden, sind in Tabelle IX wiedergegeben. In dieser Tabelle werden die Ergebnisse ausgedrückt in Form von "A/B", wobei A und B Zahlen sind. Die Zahl "A" ist eine Farbbewertung auf einer Skala von 0 bis 10. Die Zahl 10 entspricht den Originalbedingungen, während 0 weiße Farbe und vollständiges Ausbleichen des Gewebes bedeutet. Die Zahl "B" ist die Zahl von Stunden der Bewitterung, in der die Zahl "A" erhalten wurde. Tabelle IX Verstärkte Bewitterungsprüfung

Beispiel 19 Prüfung der Abriebbeständigkeit

Die Ergebnisse der Abriebbeständigkeitsprüfung zeigen deutlich, dass die erfindungsgemäßen Gewebe mit eingehüllten Fasern ausgezeichnetes Trageverhalten aufweisen im Vergleich zu den unbehandelten ursprünglichen Ausgangsgeweben. In den meisten Fällen hielten die Gewebeproben mit eingehüllten Fasern doppelt so viele Zyklen aus als unbehandelte Proben ohne Anzeichen von Einreißen. Die Ergebnisse können erklärt werden mit der Annahme, dass das Einhüllen der Garne und Fasern des Gewebes mit Siliconpolymer zu mit Gleitmitteln behandelten Garnen und Fasern führt, so dass Abrieb minimiert ist und die Unversehrtheit des Gewebes wesentlich länger erhalten bleibt. Das Abriebverhalten minimiert auch die Wirkung von aneinanderreibenden Fasern oder Garnen.
Der Versuch vergleicht die Abriebbeständigkeit von Ausführungsformen von Geweben mit erfindungsgemäß eingehüllten Fasern mit unbehandelten Geweben. Die Beständigkeit jeder zu prüfenden Gewebeprobe wurde mit dem Taber Abriebgerät bestimmt. Jede Probe wurde abgerieben mit einer Zahl von Zyklen wie angegeben. Vergleich wurden dann gemacht zwischen Geweben mit eingehüllten Fasern gemäß der Erfindung und unbehandelten Geweben. In diesem Testverfahren wurde insbesondere der Taber Abreiber Nr. 174 verwendet. Ein wesentliches Merkmal dieses Abreibers besteht darin, das die Räder sich in einem vollständigen Kreis auf der Oberfläche der zu prüfenden Probe bewegen. Dadurch wird die Oberfläche abgerieben, unter allen möglichen Winkeln relativ zum Gewebe oder Korn der Proben. Vergleiche der Gewebe mit eingehüllten Fasern und unbehandelten Geweben basieren auf einer Skala von 0 bis 10, wobei 0 für vollständig rissige Proben vergeben wird und 10 nahe dem Ausgangszustand der Probe liegt.
Jedem Versuch wurde eine einzelne Gewebeprobe mit eingehüllten Fasern mit einem Durchmesser von 7 Inch verwendet; im Vergleich dazu ein Originalgewebe mit dem Probendurchmesser von 7 Inch. Der verwendete Ablauf war wie folgt:
1. Prüfproben von Gewebe mit eingehüllten Fasern wurden auf einen Durchmesser von 7 Inch geschnitten.
2. Gleichgroße Gewebeproben wurden aus Originalgewebe (unbehandelt) geschnitten.
3. Die Gewebeproben wurden auf einem drehenden Rad befestigt und die Klemmen wurden nach unten geschraubt.
4. Das Zählwerk wurde in Betrieb genommen.
5. Die Vakuumkraftbelastung wurde gesetzt (Bei diesem Versuch wurde ein Vakuum von 80 eingestellt).
6. Abriebprüfung wurde begonnen.
7. Nach einer vorgegebenen Zahl von Umdrehungen wurde das Prüfgerät gestoppt und jede Gewebeprobe wurde mit einem Wert zwischen 0 und 10 bewertet.
Beispielhafte Ergebnisse der Prüfung von einigen Gewebeproben sind in Tabelle 10 wiedergegeben.

Abriebprüfung Zahlenskala für Abrieb von 0 bis 10

0 Vollständiges Versagen der Gewebeproben; Fasern sind herausgerissen;
5 Gewebeproben beginnen zu reißen; das Gewebe ist bemerkenswert dünner;
10 Ursprünglicher Gewebezustand ohne Abrieb Tabelle X

Beispiel 20 Prüfung der Atmungsaktivität

Dieses Prüfungsverfahren läuft nach einer modifizierten ASTM E96-8 Prüfung ab. Aus den in der nachfolgenden Tabelle wiedergegebenen Prüfergebnissen ist ersichtlich, dass die erfindungsgemäß eingehüllte Fasern aufweisenden Gewebe eine hohe Atmungsaktivität aufweisen. Diese Atmungsaktivität ist mehr als erforderlich, um den mittleren Wert von einigen Tausend Gramm Ausdünstungen, die täglich von einem menschlichen Körper abgegeben werden, zu entfernen. Die Ergebnisse der Gewebe mit erfindungsgemäß eingehüllten Fasern waren im allgemeinen deutlich besser im Vergleich zu korrespondierenden Ergebnissen, gemessen unter den gleichen Bedingungen für Gewebe, die nach dem Stand der Technik behandelt sind, wie beispielsweise Gore-Tex® Gewebe.
Die Atmungsaktivität einer Gewebeprobe wurde bestimmt durch genaues Wiegen der Menge Wasser, die durch die Gewebeprobe hindurchtritt unter sorgfältig gesteuerten Temperaturbedingungen und relativer Luftfeuchtigkeit in einer Klimakammer. Der Wasserverlust einer Schale, deren Öffnung mit einer Gewebeprobe verschlossen ist oder ausgedrückt als Gramm Wasserdampf pro Quadratmeter Gewebe pro 24 Std.
Um stärker realistisch zu simulieren, was tatsächlich auf der Innenseite der Kleidung während des Tragens auftritt oder eine spezielle Prüfung, ausgeführt, um den Wasserdampftransport in einem Faltenbalg zu demonstrieren. Die Prüfung simuliert ein hohes Volumen von Feuchtigkeit und Luft, das sich in einer Kleidung mischt und nach außen durchtritt, als auch den Einzug von Luft aufgrund der Aktivität des Trägers. Es wurde gefunden, dass die erfindungsgemäß eingehüllten Gewebe ein verbessertes Verhalten ergeben bei höherer Aktivität oder höherem Luftaustausch als erhältlich ist mit entsprechenden unbehandelten Geweben.
Der "Faltenbalg" MVTR Atmungsaktivitätstest wurde ausgeführt in einer Klimakammer mit gesteuerter Temperatur und Luftfeuchtigkeit, wie bei der zuvor beschriebenen Prüfung mit der Schale. Jedoch wurde anstelle einer Standardschale jede Gewebeprobe auf die obere Öffnung einer speziellen Schale aufgebracht, die eine Lufteinlassöffnung im Boden aufweist. Dies ermöglicht das Hindurchperlen von Luft durch den verschlossenen Behälter mit gesteuerter Geschwindigkeit. Ein Rückschlagventil am Lufteinlass verhindert während des Betriebes Rückfluss oder Wasserverlust aus dem Behälter. Die Luft perlt nach oben durch das Wasser und durch die Gewebeprobe, die sich über die obere Öffnung des Gefäßes erstreckt zusammen mit Wasserdampf. Tabelle XI zeigt einige repräsentativ erhaltene Ergebnisse. Tabelle XI Wasserdamofdurchlässigkeit (MVTR)
(1) MVTR bezieht sich hier auf den Wasserdampftransport durch eine Gewebeprobe, gemessen nach dem Faltenbalgtest mit Luft, zugeführt durch einen Blasenbildner mit 2 bis 4 psi Luftdruck in einer Klimakammer bei 37,8ºC bis 38.9ºC (100 bis 102ºF) und 38-42% relativer Feuchte. Der Wasserdampftransport wird ausgedrückt in Gramm Wasser pro Quadratmeter Oberfläche pro 24 Std.
Die nachfolgend wiedergegebenen MVTR-Daten sind ein Beispiel einer Bahn, bei der die Fluorchemikalie von den Fasern durch den dünnen Siliconfilm ausblüht und sich an der Oberfläche des dünnen Filmes rückorientiert. Diese Daten zeigen keine signifikante Verringerung der Wasserdampftransportrate zur Verwendung eines Fluorchemikalienzusatzes auf der Oberfläche des Silicons. Die verwendete Siliconpolymerzusammensetzung war GE 6108 A (1 : 1), mit 19,51% Gewichtszunahme und das dauerhaft abweisende Mittel war eine Fluorchemikalienzusammensetzung, die in die Bahn als Vorbehandlung aufgebracht wurde. Tabelle XII Wasserdampftransport einer Bahn, behandelt mit einer Fluorchemikalie

Beispiel 21 Wasserabweisung: Sprühprüfung

Die Sprühprüfung der Wasserabweisung wird ausgeführt nach AATCC Prüfverfahren 22-1974. Die Ergebnisse dieser Prüfung zeigen, dass die erfindungsgemäß eingeschlossenen Fasern von Tactel® Gewebe eine ausgezeichnete Anfangsbewertung zeigen, wie die ursprünglich unbehandelten Gewebe, die mit wasserabweisenden Chemikalien, wie Fluorchemikalien behandelt waren. Insbesondere zeigen die nachfolgend wiedergegebenen Ergebnisse, dass nach zehn verschiedenen Wäschen die behandelte Seite eines eingehüllte Fasern aufweisenden Gewebes gemäß vorliegender Erfindung stark wasserabweisend geblieben ist, während die Rückseite desselben einen signifikanten Abfall der Bewertung wasserabweisend im Vergleich zur ursprünglichen Wasserabweisung aufweist. Die Bewertung der Wasserabweisung beim Sprühtest von unbehandeltem Gewebe fällt noch stärker ab. Ausgezeichnetes Anfühl verhalten gegenüber menschlichen Händen war nach dieser Prüfung enthalten geblieben. Es wird angenommen, dass die Vorbehandlung mit einer Fluorchemikalie, die gute wasserabweisende Eigenschaften aufweist, zunehmen kann und sogar synergetisch mit dem zum Herstellen der Gewebe mit eingeschlossenen Fasern verwendeten Siliconharz zusammenwirkt, um erfindungsgemäß die überragenden Sprühprüfungsergebnisse in solchen Fasern zu erzeugen. Die Ergebnisse sind in Tabelle IX wiedergegeben.
Es wird angenommen, dass dieses Prüfverfahren anwendbar ist auf alle Textilgewebe, unabhängig davon, ob sie eine wasserfeste oder wasserabweisende Ausrüstung aufweisen. Der Zweck der Prüfung ist es, den Widerstand eines Gewebes zu messen durch Bestimmen der Wirkung der Wasserabweisung der auf Gewebe aufgebrachten Endausrüstung, insbesondere bei flachen gewebten Textilien. Die Transportierbarkeit und der einfache Aufbau des Gerätes und die kurzen einfachen Prüfverfahren machen dieses Prüfverfahren insbesondere brauchbar für die Produktionskontrolle in einer Fabrik. Dieses Testverfahren soll nicht dazu dienen, den erwarteten Widerstand gegenüber Regendurchtritt von Geweben vorherzusagen, denn es wird nicht das Durchtreten von Wasser durch das Gewebe gemessen. Es wird angenommen, dass die mit diesem Prüfverfahren erhaltenen Ergebnisse hauptsächlich von dem Widerstand gegen Benetzen oder der Wasserabweisung der Fasern und Garne des Gewebes abhängen und nicht vom Gewebeaufbau. Die Prüfung beinhaltet das Aufsprühen von Wasser gegen die straff gespannte Oberfläche einer Prüfgewebeprobe unter gesteuerten Bedingungen, die ein nasses Muster erzeugen, deren Größe von der relativen Wasserabweisung des Gewebes abhängt. Die Bewertung erfolgt durch Vergleich der Benetzungsmuster mit Bildern einer Standardkarte. Die Methoden und Vorrichtungen und Materialien, die für diese Prüfung verwendet werden, waren AATCC Sprühprüfer, ein Becher mit destilliertem Wasser und Gewebeproben.
Das Prüfverfahren läuft wie folgend ab: Ein zuvor konditioniertes Prüfmuster wird sicher in einem Metallreifen mit 15,2 cm (6") Durchmesser befestigt, so dass eine glatte faltenfreie Oberfläche vorhanden ist. Der Reifen wurde dann im Ständer des Prüfgerätes so angeordnet, dass das Gewebe in der höchsten Stellung ist in einer solchen Stellung, dass das Zentrum des Sprühmusters mit dem Zentrum des Reifens übereinstimmt. Im Falle von Körpergeweben, Gabardin, Pikee oder Geweben von gleichem Strukturaufbau wurde der Reifen so im Ständer angeordnet, dass die Rippen diagonal zum vom Gewebemuster ablaufenden Wasser verlaufen.
250 ml destilliertes Wasser mit 27ºC ± 1ºC (80ºF ± 2ºF) wurden in den Trichter des Prüfgerätes geschüttet und auf das Prüfmuster gesprüht, was etwa 25-30 Sek. erforderte. Nach Beendigung der Sprühperiode wurde der Reifen an einer Kante angefasst und die gegenüberliegende Kante leicht gegen einen festen Gegenstand geklopft, wobei das Gewebe dem Objekt zugewandt war. Der Reifen wurde dann um 180º gedreht und in der gleichen Stellung wie vorher erneut leicht gegen den Feststoff geklopft. Die Arbeitsweise und die Vorrichtung dieser Prüfung wurden geringfügig gegenüber den Spezifikationen wie folgend verändert.
1. Die Öffnungen der Sprühdüse waren geringfügig größer als angegeben, jedoch war die Austrittsgeschwindigkeit aus jeder Düse 250 ml/30 Sek., wie gefordert.
2. Die Zahl der Zapfen am Reifen waren zwei anstelle von einem.
Bei jeder Waschprüfung wurde eine Gewebeprobe gewaschen unter Verwendung eines Warmwaschen/Kaltspülen-Zyklus mit einem Becher von Tide® Waschmittel und Trocknen in einem Heiß/Trocken-Zyklus in einem Trockner, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben. Die Prüfergebnisse wurden entwickelt durch Vergleichen des Benetzungsmusters auf der Gewebeprobe nach dem Abklopfen des Reifens im Vergleich zu einer Standard-Bewertungskarte. Die Ergebnisse der Oberflächenbenetzung wurden erhalten, ohne dass Wasser vollständig durch die Prüfgewebeprobe hindurchtrat. Die Zahlen der Bewertungen basieren auf dem Standard. Die Werte sind deshalb subjektive Wiedergaben eines erfahrenen Prüfers. Tabelle XIII Ergebnisse Sprühprüfung

Beispiel 22 Feuchtigkeitspenetrationsprüfung

Die in der nachfolgenden Tabelle wiedergegebenen Ergebnisse zeigen, dass alle erfindungsgemäß eingehüllte Fasern enthaltenden Gewebe bei der Prüfung wesentlich besser waren als die ursprünglich unbehandelten Gewebe bezüglich des Durchtritts von Wasser unter den verwendeten Prüfbedingungen. Nach den Prüfungen der geprüften Gewebemustern war das Berührungsempfinden ausgezeichnet erhalten geblieben.
Zweck dieser Prüfung ist es, zu bestimmen, wie gut ein Gewebe Nässe unter kontinuierlichem Druck widersteht, wie beispielsweise Knien auf der Erde oder Sitzen in einem nassen Sessellift in einer Zeit von 30 Min. Die Prüfung beinhaltet das Anordnen von beiden, einem Gewebemuster und einer Standardlöschpapierprobe auf die Oberseite eines Wasser enthaltenden Behälters, der 700 ml Leitungswasser enthält. Die Gewebeprobe und die Löschpapierprobe werden jeweils dann einem kontinuierlichen Druck von 387 N (87 lbs) ausgesetzt, gleichmäßig verteilt über eine Oberfläche von 645 cm² (100 inch²) während 30 Min. Nach dieser Zeit erfolgt eine visuelle Inspektion des Gewebes auf jede Wasserpenetration und das Löschpapier wird gewogen, um die Wasseraufnähme oder Penetration zu bestimmen.
Die Arbeitsweise und Vorrichtung für jede dieser Prüfungen war eine Aluminiumpfanne mit 50,8 cm (20 inch) Durchmesser und einem Gewicht von 39,5 kg (87 lbs) gleichmäßig eben verteilt über 645 cm² (100 inch²) Gewebe, ein Löschpapier, 700 ml Wasser, verschiedene Gewebekratzer zum Schneiden und Erzeugen von Prüfgewebeproben.
Trockengewicht des Löschpapiers 4,7 g
auf Gewebe aufgebrachtes Gesamtgewicht 39,5 kg (87 lbs)
Druck, gleichmäßig verteilt über die Oberfläche von 645 cm² (100 inch²)
Druck 59,9 mbar (0,87 lbs/inch²)
Es wurde wie folgend bei dieser Prüfung vorgegangen:
1. 700 ml Leitungswasser wurden in der runden Pfanne angeordnet.
2. Die Gewebeprobe wurde angeordnet, wobei eine Seite dem Wasser zugewandt ist.
3. Ein Stück trockenes Löschpapier wurde auf dem Gewebe angeordnet, um die Pfanne abzudecken.
4. Ein Abfallgewebe wurde auf das Löschpapier gelegt, um das Gewicht zu polstern.
5. Das 39,5 kg (87 lbs) schwere Gewicht wurde gleichmäßig über die Fläche von 645 cm² (100 inch²) verteilt.
6. Die Anordnung wurde 30 Min. ungestört gehalten.
7. Nach dieser Zeitperiode wurden sichtbare Ergebnisse aufgezeichnet. Tabelle XIV Gewebe mit erfindungsgemäß eingehüllten Fasern

Beispiel 23 Regenprüfung

Bei dieser Prüfung wurde die Regenprüfungsmethode von AATCC Verfahren 35- 1985 angewandt. Die Ergebnisse der Regenprüfung zeigen die klare Überlegenheit der erfindungsgemäßen Gewebe mit eingehüllten Fasern im Vergleich zum unbehandelten Originalgewebe. Die Daten in der nachfolgenden Tabelle zeigen, dass Gewebe mit eingehüllten Fasern die Prüfung bestehen und kein Wasser hindurchtritt. Dieses Ergebnis ist vergleichbar mit den Ergebnissen, die erhalten werden, mit teureren atmungsaktiven wasserdichten Geweben, die seit einiger Zeit im Markt kommerziell erhältlich sind. Im Gegensatz dazu bestehen die unbehandelten Originalgewebe die Prüfung nicht, weil sie komplette Sättigung zeigen. Die Gewebeproben mit eingehüllten Fasern haben nach der Prüfung ein ausgezeichnetes Empfinden beim Anfühlen mit der Hand.
Der Zweck und Umfang dieser ASTM Prüfung ist es, den Widerstand eines Gewebes mit eingehüllten Fasern gegenüber Wasser unter ungünstigen Wetterbedingungen zu bestimmen. Bei der Prüfung gilt eine Gewebeprobe als wetterfest, wenn weniger als 1 g Wasser von einem Standardlöschblatt absorbiert wird, das durch die Probe hindurchgetreten ist unter statischem Druck aus einer Dusche im Abstand von 0,92 m/5 min (3 ft.). Dieses Prüfverfahren ist anwendbar auf alle Textilgewebe, unabhängig davon, ob sie eine wasserabweisende Ausrüstung aufweisen oder nicht. Es wird der Widerstand eines Gewebes gegenüber Durchtreten von Wasser unter Druck bestimmt und kann deshalb verwendet werden, um den wahrscheinlichen Widerstand gegenüber Regendurchtritt durch ein Gewebe vorherzusagen. Die mit diesem Verfahren erhaltenen Ergebnisse hängen ab von der Wasserabweisung der Fasern und Garne des geprüften Gewebes und dem Gewebeaufbau.
Bei dieser Prüfung werden die Prüfmuster auf der Rückseite mit einem vorgewogenen Standardlöschpapierblatt versehen. Die Anordnung wird mit Wasser unter gesteuerten Bedingungen 5 Minuten besprüht. Das Löschpapier wird dann abgetrennt und gewogen, um die Menge Wasser zu bestimmen, die falls Wasser durch das Mustergewebe während der Prüfung getreten ist, vom Löschpapier aufgenommen wurde.
Die Verfahren und Vorrichtungen und Stoffe, die bei jeder Prüfung verwendet wurden, waren ein modifizierter Regentester, Löschpapier, Wasser mit einer Temperatur von 26.7ºC ± 1ºC (80ºF ± 2ºF), eine Laborwaage, Gewebeproben, 20,3 · 20,3 cm, die vorkonditioniert waren in einer Atmosphäre mit 65(± 2)% relativer Feuchte und 21ºC ± 1ºC (70ºF (± 2ºF)) während einer Stunde vor der Prüfung und Band.
Die Arbeitsweise bei der Prüfung war wie folgt:
1. Ein 15,2 · 15,2 cm (6" · 6") großes Löschpapierblatt wurde gewogen auf 0,1 g genau und hinter dem Prüfungsmuster angeordnet.
2. Das Prüfgewebe mit dem daran befestigten Löschpapier wurde mit Klebeband auf dem Probenhalter befestigt.
3. Ein Rohr im Regenprüfer wurde mit Wasser bis zu einer Hülle von 0,9 m (3 ft.) gefüllt. Es wurde sichergestellt, dass das Wasser, das aus einem Überlaufrohr ausläuft, unter einem Druck von 0,9 m (3 ft.) Wassersäule steht.
4. Der Abstand beim Besprühen mit Wasser von der Spitze der Düse bis zum Probenhalter wurde gemessen und eingestellt auf 30,5 cm (12 inch).
5. Der Probenhalter wurde an der Stelle gehalten und das Regengerät angeschaltet und 5 Minuten betrieben.
6. Nach der Prüfzeit wurde das Löschpapier entfernt und mit einer Genauigkeit von 0,1 g zurückgewogen.
Die Prüfergebnisse von ausgewählten Gewebeproben sind in Tabelle XV wiedergegeben. Tabelle XV Regenprüfung: Durch wieder hindurchgetretenes Wasser in g

Originalgewebe - nur wasserabweisende Chemikalien, keine Einkapselung

Hot Coral Tactel - nicht bestanden - gesättigt mit Wasser
Deva Blue Tactes - nicht bestanden - gesättigt mit Wasser

Claims

1. Poröses Erzeugnis, enthaltend eine poröse Bahn aus einer Vielzahl von Fasern oder Filamenten mit Zwischenräumen zwischen denselben und mindestens teilweise gehärtetes Material, das von einer härtbaren, durch Scheren verdünnbaren, thixotropen Polymerzusammensetzung herrührt, die einen dünnen Film ausbildet, der im wesentlichen die meisten Fasern oder Filamente einhüllt, jedoch mindestens einige Zwischenräume offen lässt, und eine Innenschicht in Abstand von den äußeren Oberflächen der Bahn, die im wesentlichen durchgehend ausgefüllt ist durch die Kombination der darin angeordneten Polymerzusammensetzung und die Fasern und Filamente der Bahn im Bereich der Innenschicht und wobei mindestens ein Modifiziermittel/Zusatz selektiv angeordnet ist im wesentlichen auf oder im einhüllenden Film und/oder im wesentlichen auf oder in der durchgehenden Innenschicht, wobei das Modifiziermittel/der Zusatz mindestens eins ist von (i) Modifiziermittel mit reaktiven Gruppen, (ii) Modifiziermittel, das eine biologisch aktive Verbindung ist, (iii) Zusatz, der gesteuerte Abgabe von Mitteln aus dem behandelten Träger fördert, (iv) Zusatz, der die Haftung zwischen Behandlungsmaterialien und dem Träger unterstützt, (v) Zusatz, der ein Hydrogel bildet.

2. Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Modifiziermittel (i) mit reaktiven Gruppen ausgewählt ist aus Polyurethan, Phenolharzen, Polyharnstoffharzen, Polyolefinen, Polyamiden, Polysiloxanen, Polysulfiden, Polyvinylestern oder Polyacetal harzen.

3. Erzeugnis nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die für Reaktionen zur Verfügung stehenden reaktiven Gruppen des Modifiziermittels von einer Oberfläche der porösen Bahn nach außen orientiert sind.

4. Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Modifiziermittel (ii) ein Enzym, Antikörper, Antigen ist und der Zusatz (iii) ein wasserlösliches hygroskopisches Salz ist und der Zusatz (v) ausgewählt ist aus Polyacrylsäuren, Natriumcarboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Gelatine, Carageenan und anderen Polysacchariden, Hydroxyethylenmethacrylsäure (HEMA).

5. Erzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens teilweise gehärtete Material ein oder mehrere Zusätze enthält, ausgewählt aus Bioziden, therapeutischen Mitteln, Klebstoffen, Verfahrenshilfsmitteln, Feuchtigkeit steuernden Mitteln, wasserabweisenden Mitteln, Ionenaustauschern, lichtreflektierenden Mitteln, Farben und Pigmenten, Anti Schimmelmitteln, Leitfähigkeitsmitteln, Eiweißen, Handmodifiziermitteln, blutabweisenden Mitteln, Flexibilität auslösenden Mitteln, Lichtbeständigkeit erzeugenden Mitteln, Antiverrottungsmitteln, Antiverfärbungsmitteln, Fettbeständigkeit erzeugenden Mitteln, ultraviolette Strahlung absorbierenden Mitteln, Füllstoffen, Mattierungsmitteln, elektrisch leitenden Mitteln, wärmeleitenden Mitteln, Feuerbeständigkeitsmitteln, Antistatika, Submikronteilchen, elektromagnetische Strahlung abschirmenden Mitteln oder Radiofrequenz abschirmenden Mitteln.

6. Erzeugnis nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bahn ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Baumwolle, Wolle, Seide, Jute, Leinen, Rayon, Acetat, Polyestern, Polyethylenterephthalat, Polyamiden, Nylon, Acryl polymeren, Olefinen, Aramiden, Azlonen, Gläsern, Modacrylpolymeren, Novoloiden, Nytrilfasern, Rayonfasern, Saranfasern, Spandexfasern, Vinalfasern, Vinyonfasern, Schäumen, Folien, aufgeschäumten Folien, natürlichen Ledern, Spaltledern, synthetischen Ledern, Filtrationsmembranen aus Vinylurethan, Polysulfonen, Polyimiden, Nitrocellulose, Celluloseacetat. Cellulose, regenerierter Cellulose oder Kombinationen derselben.