DE2820688A1 - Aramidgarnkleidungsstuecke und -gewebe und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

Aramidgarnkleidungsstuecke und -gewebe und verfahren zu deren herstellung

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DE2820688A1
DE2820688A1 DE19782820688 DE2820688A DE2820688A1 DE 2820688 A1 DE2820688 A1 DE 2820688A1 DE 19782820688 DE19782820688 DE 19782820688 DE 2820688 A DE2820688 A DE 2820688A DE 2820688 A1 DE2820688 A1 DE 2820688A1
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yarn
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aramid
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Albert J Jasionowicz
Richard R Saffadi
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JP Stevens and Co Inc
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JP Stevens and Co Inc
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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, L>™l.-Phys. Dr. K. Fincke
Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. LisKA - " 2820688
SOOO MÜNCHEN 86, DEN
POSTFACH 860820
MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22
J.P. STEVENS & CO., INC.,
11 Aramidgarnkleidungsstücke und -gewebe und Verfahren zu deren Herstellung "
Aramidfasern sind für ihre Festigkeit und Scheuerfestigkeit bekannt und werden daher zur Herstellung von Schutzkleidung verwendet. Durch Kombination von Aramidfasern mit Metalldraht gelingt es, die Eigenschaften beider Materialien zu vereinigen. Die Verwendung des Aramids "Kevlar" zur Herstellung von Kleidern ist z.B. in den US-PSen 3 883 898 und 4 004 295 beschrieben.
In ballistischen Materialien oder anderen hochschlagfesten Kleidungsstücken werden Aramidfaserschichten verwendet, um die Festigkeit und den Eindringwiderstand zu erhöhen. Hierzu werden im allgemeinen mehrere Aramidschichten zusammen mit mehreren Nylon- oder Fasermaterialien zusammengenäht; vgl. US-PS 3 891 996. Diese ballistischen Aramidschichten sind auf Grund ihrer dichten Wirk- oder Webstruktur im wesentlichen dimensionsstabil und weisen deshalb auch geringere Flexibilität auf. Für andere hochschlagfeste Gegenstände aus Aramidfasergeweben verwendet man ein Harz, um das Gewebe
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dimensionsstabil zu machen; vgl. ÜS-PS 3 958 276.
Nicht ballistische oder lockerer gewirkte oder gewebte Gewebe, die Aramidfasergarne enthalten, werden durch das Wirken oder Weben nicht dimensionsstabil gemacht, so daß sie sich nur schwer handhaben und schneiden lassen. Das Gewebe ist locker und die daraus ausgeschnittenen Muster sind nicht formhaltig. Bisher wurden diese Gewebe durch Verwendung eines Harzes dimensic: . stabil gemacht. Verwendbare Fasern und Garne für Aramidg-webe sind in Beispiel 23 der US-PS 3 600 350 beschrieben.
Um Gegenstände aus Polymermaterialien dimensionsstabil zu machen, erhöht man üblicherweise die Temperatur eines aus mehreren Bestandteilen bestehenden.Filaments, um ein Schmelzverkleben zu bewirken; vgl. US-PS 3 620 892. Dieses und andere Verfahren zur Dimensionsstabilisierung von Gegenständen lassen sich jedoch nur schwer steuern und ergeben im allgemeinen kein aesthetisch akzeptables Gewebe.
Es besteht daher Bedarf für ein Verfahren zur Herstellung von dimensionsstabilen aramidgarnhaltigen Geweben, bei dem ohne Verwendung eines Harzes und ohne Schmelzverklebung ein flexibles,, lockeres und scheuerfestes Gewebe entsteht, das sich für Kleidungsstücke eignet.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Dimensionsstabilmachen von Aramidfasergarne enthaltenden Geweben bereitzustellen, das kein Verkleben oder Verbinden und keine Verwendung von Harzen erfordert. Aufgabe der Erfindung ist ferner die Bereitstellung von Aramidfasergarne enthaltenden Geweben, die leicht, atmungsfähig, dehnbar und scheuerfest sind und ohne Verwendung von Harzen oder durch Schmelzverkleben dimensionsstabil gemacht worden sind, sowie von Kleidungsstücken, die aus diesen dimensionsstabilen, Aramidfasergarne enthaltenden Geweben- hergestellt worden sind.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Aramidgarn enthaltendes Gewebe, das durch Verwendung eines duroplastischen Garnes ohne Verbinden oder Verkleben mit Harzen und ohne Schmelzen dimensionsstabil gemacht worden ist. Das Aramidgarn, das aus einem oder mehreren Bestandteilen bestehen kann," wird mit einem duroplastischen Garn, z.B. aus Nylon, Polyestern, PoIypropylenen, Baumwolle oder Wolle, gewoben oder gewirkt. Das Gewebe wird dann bei ausreichend hoher Temperatur genügend lange wärmebehandelt, um das duroplastische Garn hitzezuhärten, so daß es das Gewebe ohne Verbinden oder Verkleben dimensionsstabil macht. Als Aramidgarne eignen sich kontinuierliche Filamente oder gesponnene Garne. Die Kleidungsstücke weisen mindestens eine Lage aus dem dimensionsstabilisierten Gewebe auf, das vorzugsweise als dehnbarer und atmungsfähiger Futterstoff verwendet wird, auf welches ein Deckgewebe auflaminiert ist. Das Gewebe kann auch ein grob gewirkter Leinenstoff sein, der das duroplastische Garn in einer offenen Wirkstruktur eingelegt enthält oder als Linongarn in einem Linongewebe enthält.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Kleidungsstück mit einem Gewebe, das erfindungsgemäß dimensionsstabil gemacht worden ist;
Fig. 2 einen Querschnitt durch das Kleidungsstück von Fig. 1;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen gewirkten Gewebes;
Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Webstoff und Fig. 5 einen erfindungsgemäßen grob gewirkten Leinenstoff.
Mit der Entwicklung scheuerfester Aramidfasern wurden auch Versuche unternommen, diese in Gewebe für Schutzkleidung einzuarbeiten. Da Aramidfasern nicht hitzehärtbar sind, müssen daraus hergestellte Gewebe mit einem Kunstharz beschichtet werden, um sie dimensionsstabil zu machen. Nicht dimensionsstabil gemachte Gewebe lassen sich nur schwer schneiden. Erfindungsgemäß werden Aramidfasergarne in gewebter oder gewirkter Konfiguration mit einem duroplastischen Garn kombi-
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niert, wobei man das erhaltene Gewebe wärmebehandelt, um das duroplastische Garn hitzezuhärten und dadurch das Gewebe dimensionsstabil zu machen.
Ein Kleidungsstück, das unter Verwendung des erfindungsgemäß dimensionsstabil gemachten Gewebes hergestellt worden ist, ist in Fig. 1 gezeigt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, weist die Motorradjacke 10 ein Außengewebe 12 und ein Innenfutter 14 auf, die durch eine Isolierlage 16 getrennt sind. Das Außengewebe 12 kann aus Leder oder Nylon oder einem anderen geeigneten Material bestehen. Das Futter 14 ist ein erfindungsgemäß dimensionsstabil gemachtes Gewebe, das in einem lockeren (offen../») Muster gewirkt und daher dehnbar und atmungsfähig ist. Vorzugsweise verwendet man als Außenschicht Nylon, das direkt auf das Futter 14 auflaminiert ist, so daß eine leichte, flexible und scheuerfeste Jacke vorliegt.
Ein typisches Doppelwirkmuster ist in Fig. 3 gezeigt, wobei die Fäden oder Garne 18 aus Aramidfasern und die Fäden oder Garne 20 aus duroplastischen Fasern bestehen. Ein Beispiel für einen Webstoff ist in Fig. 4 gezeigt, wobei als Kette mehrere duroplastische Fasern 22 und mehrere Aramidfasern 24 verwendet werden. Die Schußfäden 26 können z.B. duroplastische Fasern sein. Der grob gewirkte Leinenstoff von Fig. 4 weist mehrere eingelegte Aramidfasern 28 und gewirkte duroplastische Fasern 30 auf.
Ein typisches erfindungsgemäßes Gewebe wird z.B. dadurch hergestellt, daß man "Kevlar", ein kontinuierliches 400 Denier-Filamentgarn, auf zwei Barren einer Vierbarren-Strickmaschine und Nylon 6,6 auf den beiden anderen Barren verwendet. Die Garnzufuhr kann über jede andere Nadel erfolgen. Obwohl zur Herstellung eines lockeren atmungsfähigen Musters 13 und 18 Nadeln pro 2,54 cm verwendet wurden, kann auch eine andere Nadelanzahl angewandt werden. Das auf diese Weise hergestellte Gewebe eignet sich zur Herstellung von leichter atmungsfähiger Schutzkleidung, z.B. Jacken für Fernsehröhren-Inspektoren, Handschuhen oder Futterstoffen für Motorradjacken.
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Die erfindungsgemäßen Gewebe können auch als hochfeste Leinenstoff verstärkungen für Laminate verwendet werden. Der Leinenstoff von Fig. 5 kann auf einer Vierbarrenmaschxne mit 6 Nadeln pro 2,54 cm hergestellt werden. Einer der Barren wirkt nur die Borte, während die drei übrigen Barren, von denen einer Nylon und die beiden anderen Kevlar zuführen, zwischen der Borte wirken. Kevlar wird auch sowohl in der Ketten- als auch der Füllrichtung eingelegt. Ein äquivalentes lockeres Gewebe ist ein LinDngewebe, das als Linongarn oder -faden das duroplastische Garn enthält. Das Aramidgarn kann auch ein gesponnenes Garn sein und mit einem duroplastischen Garn, z.B. aus Polyäthylenterephthalat, verwendet werden.
Das aus dem Aramidgarn und dem duroplastischen Garn hergestellte Gewebe wird dimensionsstabil gemacht, indem man es wärmebehandelt und dadurch das duroplastische Garn hitzehärtet. Das Gewebe wird in einen Rahmen eingespannt und genügend lange auf eine ausreichend hohe Temperatur erhitzt, um das duroplastische Material ohne Schmelzen oder Verschmelzen mit der Aramidfaser hitzezuhärten. In Tabelle I sind die Temperaturbereiche und Zeiten für bestimmte duroplastische Materialien angegeben.
Tabelle I
Zeit (see)
Temperatur (0C)
Nylon 6,6 30 - 180 182 - 216
Nylon 6 30 - 180 177 - 205
Polyester 30 - 180 149 - 194
Polypropylen 30 - 220 121 - 155
*Baumwolle 30 - 180 121 - 135
**Wolle 30 - 540 121 - 163
* Sanforisiert
** trocken/voll
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Neben diesen beispielhaften duroplastischen Materialien können beliebige andere duroplastische, natürliche oder synthetische Fasern verwendet werden, z.B. aus Polyamiden, Polyestern oder Polyolefinen. Da die Aramidfasern im allgemeinen hochtemperaturbeständig sind, können praktisch beliebige duroplastische Garne verwendet werden. Eine Beschränkung hinsichtlich des Garnes und seiner Verarbeitung besteht lediglich darin, daß das Gewebe aus dem duroplastischen Garn und der Aramidfaser auf genügend hohe Temperatur erhitzt werden muß, um das duroplastische Fasergarn hitzezuhärten, ohne daß es mit sich selbst und/oder dem Aramidfasergarn verschmilzt oder sintert.
Um die Verwendbarkeit des erfindungsgemäßen Aramidfasergewebes und seine Scheuerfestigkeit zu erläutern, wird ein dimensionsstabiles Aramidfasergewebe, auf das 100 % Nylon mit Hilfe eines Urethanklebers auflaminiert worden ist, mit einer handelsüblichen Leder-Motorradjacke verglichen. Das Kevlar-Gewebe ist eine Raschelware, die auf einer Vierbarrenmaschine (zwei Barren Nylon und zwei Barren 400 Denier Kevlar) hergestellt worden ist. Das Kevlargewebe hat etwa 271,25 g/m2 und das Nylon etwa 127,10 g/m2. Die Ergebnisse sind in Tabelle II wiedergegeben.
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Tabelle II
Scheuerfestigkeit, Cyclen (ASTM D 1175-71)
Methode mit aufgeblasenem Diaphragma
Kopflast - 0,454 kg
Druck - 0,28 kg/cm2 Scheuermittel - 40 Fastcu:
Verschleißgrad - 1 Loch
Kevlarmaterial (542- 2)
975
Leder-Sportjacke
507
Reißfestigkeit,
(Zungenmethode)
Länge
Breite
kg
22,9 11,5* 5,35 3,85
* Nach anfänglichem Reißen des Wirkgewebes fasert dieses auf und das Deckgewebe zerreißt.
Bruchfestigkeit, kg
(Greifmethode)
Länge
Breite
Berstfestigkeit, kg
335,1 314,7
93,4 62,8
130,7
** über der 227 kg-Kapazität der Prüfmaschine.
Das Aramidfasergewebe besit2t im Vergleich zur Lederjacke fast die doppelte Scheuerfestigkeit, die 3 bis 5-fache Reißfestigkeit und Bruchfestigkeit sowie mindestens die doppelte Berstfestigkeit.
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Claims (21)

" Aramidgarnklexdungsstücke und -gewebe und Verfahren zu deren Herstellung " Patentansprüche
1. Kleidungsstück, gekennzeichnet durch mindestens eine Gewebelage, die ein Aramidfasergarn und ein
duroplastisches Garn aufweist, die miteinander das Gewebe bilden, wobei das duroplastische Garn hitzegehärtet worden ist, um das Gewebe dimensionsstabil zu machen.
2. Kleidungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe durch Wirken der Garne erhalten worden ist.
3. Kleidungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe durch Weben der Garne erhalten worden ist.
4. · Kleidungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe atmungsfähig und dehnbar ist.
5. Kleidungsstück nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe ein Futterstoff ist.
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ORIGINAL INSPECTED
6. Kleidungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die erste Schicht eine zweite Materialschicht auflaminiert ist, die die Außenschicht des Kleidungsstücks darstellt.
7. Dimensionsstabiles Gewebe, dadurch gekennzeichnet, daß es ein erstes Aramidfasergarn und ein damit in Beziehung stehendes zweites Garn aus einer duroplatischen Faser aufweist, wobei das zweite Garn hitzegehärtet worden ist, um das Gewebe ohne Verbinden oder Verkleben dimensionsstabil zu machen.
8. Gewebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aramidfasergarn ein kontinuierliches Filamentgarn ist.
9. Gewebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Aramidfasergarn ein gesponnenes Einfachgarn ist.
10. Gewebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Garn aus einem Polyamid, Polyester, Polyolefin oder natürlichen oder synthetischen Fasern besteht.
11. Gewebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Garne zu einem Linongewebe gewoben sind und das duroplastische Fasergarn das Linongarn darstellt.
12. Gewebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Garne zu einem offenen, grob gewirkten Leinenstoff gewirkt sind.
13. Verfahren zur Herstellung eines dimensionsstabilen Gewebes, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Aramidfasergarn mit einem duroplastischen Fasergarn zu einem Gewebe kombiniert und das Gewebe bei einer ausreichend hohen Temperatur genügend lange wärmebehandelt, um das duroplastische Garn hitzezuhärten, wobei das Gewebe ohne Verbinden oder Kleben dimensionsstabil gemacht wird.
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14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das duroplastische Garn aus Nylon besteht und auf 177 bis
216°C erhitzt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das duroplastische Garn aus Polyester besteht und auf 149 bis 1930C erhitzt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das duroplastische Garn aus . ::lypropylen besteht und auf 121 bis 1540C erhitzt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das duroplastische Garn aus Baumwolle besteht und auf 121 bis 1350C erhitzt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das duroplastische Garn aus Wolle besteht und auf 121 bis
1630C erhitzt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Aramidgarn ein kontinuierliches Filament-Einfachgarn ist.
20. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Aramidgarn ein gesponnenes Garn ist.
21. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man eine zweite Materialschicht auf die Oberfläche des dimensionsstabilen Gewebes auflaminiert.
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