DE3210070A1

DE3210070A1 - Schutzmaterial

Info

Publication number: DE3210070A1
Application number: DE19823210070
Authority: DE
Inventors: Hideki Otsu Shiga Komagata; Takeshi Mitomi; Eiji Yoshimura
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1981-03-20
Filing date: 1982-03-19
Publication date: 1982-11-18
Anticipated expiration: 2002-03-20
Also published as: GB2096536A; US4500581A; DE3210070C2; GB2096536B; NL188911B; NL8201181A; JPS57156036A; NL188911C; JPH0157619B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Material zum Schutz des menschlichen Körpers vor schädlichen oder giftigen chemischen Substanzen, wie z.B. landwirtschaftliche, Phosphor enthaltende Chemikalien.

Wenn z.B. landwirtschaftliche, Phosphor enthaltende Chemikalien durch Verstreuen auf Reisfeldern verwendet werden, leiden die Arbeiter unter der schädlichen oder giftigen Einwirkung der Chemikalien durch die Haut. Um diese schädliche oder giftige Wirkung zu vermeiden, tragen die Arbeiter gewöhnlich eine besondere Arbeitskleidung zum Schutz vor den Chemikalien, d.h. sie tragen Schutzkleidung.

Das Material zur Herstellung von Schutzkleidung muß zwei Funktionen erfüllen, nämlich einmal den Schutz und zweitens Tragbarkeit, zwei Funktionen, die einander · widersprechen.Wo nur die Schutzfunktion berücksichtigt wird, ist ein gummiüberzogener Stoff brauchbar, dieser ist jedoch vom Gesichtspunkt der Tragbarkeit nicht zweckmäßig, weil er zu schwer und zu wenig weich ist. Aufgrund mangelnder Gaspermeabilität verhindert er weiter die Abgabe von Schweiß oder dessen Ausdünstung, so daß der menschliche Körper unter Wärmestress leidet.

Zur Überwindung dieser Nachteile ist vorgeschlagen worden, in die Schutzkleidung einen Luftstrom durch eine Gebläsepumpe einzuleiten, um den Druck innerhalb der Schutzkleidung gegenüber der Umgebung zu erhöhen. Dieser Vorschlag verringert jedoch nicht das Gewicht der Schutzkleidung, so daß die Tragbarkeit zu wünschen übrig läßt.

Eine schädliche oder giftige chemische Substanz liegt gewöhnlich als Dampf oder in flüssigem Zustand vor. Daher sollte das zur Herstellung von Schutzbekleidung verwendete Material (im folgenden als "Schutzmaterial" bezeichnet) verhindern, daß eine schädliche oder giftige chemische

Substanz ins Innere hindurchdringt, wobei es gleichzeitig eine problemlose Abgabe von Schweiß oder Körperdämpfen sowie eine leichte Freisetzung der Innenwärme erlauben soHl Weiter sollte es von geringem Gewicht, dünn und weich sein um so eine gute Tragbarkeit zu gewährleisten. Außerdem ist es zweckmäßig von ausgezeichneter mechanischer Festigkeit, wie Zug- und Reißfestigkeit, um so seine wiederholte Verwendung zuzulassen. Es ist auch günstig, wenn es stark wasser- und ölabweisend ist und gleichzeitig gute adsorptive Eigenschaften Über eine lange Lebensdauer zeigt.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Schutzmaterial, das nicht nur in seiner Schutzfunktion, sqndern auch bezüglich /TragDarkeit befriedigt und - wie oben ausgeführt - ausgezeichnete physikalische Eigenschaften zeigt.

Das erfindungsgemäße Schutzmaterial besteht aus einer Stoffschicht, in der die offensichtliche Dichte ("apparent density") einer der Oberflächen geringer ist als diejenige des gesamtes Gebildes der Stoffschicht und einer integral auf der anderen Oberfläche der Stoffschicht vorgesehenen Schicht aus Aktivkohle. Die Stoffschichtoberflache mit der kleineren offensichtlichen Dichte liegt als Schwabbel- oder JFlor- bzw. Schiingenschicht ("buffed or piled layer") vor, und das gesamte Schutzmaterial hat eine offensichtliche Dichte von 0,08 bis 0,30 g/cm , wobei die Schwabbel- oder Florschicht eine offensichtliche Dichte von 0,05 bis 0,20 g/cm³ besitzt. Weiter besitzt die Stoffschicht zweckmäßig eine gute Gaspermeabilität sowie einen hohen Wärmeübertragungswert. Die Stoffschicht ist außerdem zweckmäßig mit wasser- und ölabstoßenden Eigenschaften versehen. Die hier verwendete Bezeichnung "Schwabbelschicht" ("buffed layer") bedeutet eine Flauschschicht ("layer of fluff"), die z.B. durch "buffing" der Stoffoberfläche mit Nadeln oder nach ähnlichen Verfahren hergestellt ist und eine durchschnittliche Flauschlänge nicht unter 0,3 mm hat. Die Bezeichnung "Florschicht" ("piled layer") bedeutet

sowohl eine Schicht aus Fasern oder Garnen, die auf der Oberfläche eines gewebten oder gewirkten Stoffes systematisch in Schlingen gelegt wurden, als auch ein solches Material, bei welchem die einmal gebildeten Schlingen mit einem Messer oder ähnlichem aufgeschnitten wurden ("cut pile material").

Das erfindungsgemäße Schutzmaterial hat eine ausreichende Gaspermeabilität und kann eine schädliche oder giftige chemische Substanz im dampfförmigen Zustand wirksam auf der Aktivkohleschicht adsorbieren. Die Stoffschicht dient dazu, das Eindringen der chemischen Substanz in flüssigem Zustand zu verhindern. Somit wird eine flüssige chemische Substanz durch die Stoffschicht, insbesondere auf der auf deren Oberfläche vorgesehenen Schwabbel- oder Flerschicht aufgenommen und dort verdampft, und die verdampfte chemische Substanz wird dann durch die Aktivkohleschicht adsorbiert. Wenn die Stoffschicht mit wasser- und ölabstoßenden Eigenschaften versehen ist, wird dieser Einfangeffekt noch wesentlich verstärkt. Die Adsorptionsfähigkeit der Aktivkohleschicht wird verringert, wenn sie mit der chemischen Substanz in flüssigem Zustand in Iterührung kommt, was durch die Stoffschicht wirksam verhindert wird. Zweckmäßig ist das Schutzmaterial leicht und weich und ergibt damit keine Beeinträchtigung der Tragbarkeit.

Das erfindungsgemäße Schutzmaterial hat gewöhnlich ein

Gewicht von nicht mehr als 500 g/m , vorzugsweise nicht mehr als 300 g/m . Seine Dicke ist vorzugsweise höchstens 3 mm, insbesondere höchstens 2 mm, um die wünschenswerte Weichheit und Wärmeübertragung sicherzustellen. Die Gas-

permeabilität sollte nicht weniger als 500 ml/cm /min, vorzugsweise nicht weniger als 700 ml/cm /min bei einer Druckdifferenz von 1,27 cm in einem Wasserstandsanzeiger ("water level gauge") betragen, um so den Wärmestress wirksam zu verhindern.

- r -G-

Testpersonen in Schutzbekleidung, die aus Schutzmaterialien mit verschiedenen physikalischen Eigenschaften hergestellt war, gingen mit einer Geschwindigkeit von 5 km/h in einer atmosphärischem Strömung von 0,1 m/sec bei 30⁰C in einer relativen Feuchtigkeit von 70 %·, dabei entwickelte sich innerhalb von 30 min nach Testbeginn " ein erheblicher Wärmestress, wenn die Schutzmaterialien einen Wärmeübertragungswert von höchstens 10 Kcal/m .h.⁰C (bestimmt gemäß JIS L-1018) hatten. Der Pulsschlag der Testpersonen erhöhte sich von etwa 75/min bei Testbeginn auf mehr als etwa 150 pro min, und die rektal gemessenen Temperaturen lagen über 39⁰C. Da dies ein äußerst gefährlicher Zustand ist, wurde der Test abgebrochen. Eine Analyse der Testergebnisse bestätigte, daß es zur Ermöglichung eines mehr als 2-stündigen Arbeitens (was der Mindestzeit entspricht, die für ein übliches Verstreuen landwirtschaftlicher Chemikalien notwendig ist) unter Bedingungen hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit, wie sie dem japanischen Sommer entsprechen, erforderlich ist, daß das Schutzmaterial einen Wärmeübertragungswert nicht unter 10 Kcal/m .hr.°C, vorzugsweise nicht unter 15 Kcal/m .hr. C und (nach einer Stunde) eine Permeabilität für Feuchtigkeitsdampf nicht unter 10 %_t vorzugsweise nicht unter 20 % (bestimmt gemäß JIS L-1018) hat. Diese Bedingungen können erreicht werden, wenn das Schutzmaterial die obengenannten physikalischen Eigenschaften hat. Weiter sollte das Schutzmaterial zweckmäßig Feuchtigkeitsabsorptionseigenschaften besitzen; alle diese Ferderungen werden durch das erfindungsgemäße Schutzmaterial erfüllt.

Wenn die Aktivkohleschicht in Form eines Stoffes vorliegt, dann beträgt ihre Gaspermeabilität vorzugsweise nicht mehr

als 15 000 ml/cm /min, um gute Adsorptionseigenschaften zu gewährleisten. Um weiterhin sicherzustellen, daß die Gaspermeabilität des gesamten Gebildes des Schutzmaterials auf einem Wert nicht unter 500 ml/cm /min liegt, hat die Aktivkohleschicht vorzugsweise eine Gaspermeabilität von

nicht weniger als 700 ml/cm /min, da die Überlagerungen derselben berücksichtigt werden müssen.

Wenn z.B. zwei Stoffbahnen mit unterschiedlichen Gasper-

meabilitäten zwischen 200 und 20 000 ml/cm /min zusammengelegt werden, dann wird die Gaspermeabilität des Stoffes mit der geringeren Gaspermeabilität um etwa 25 bis 40 % verringert. Ein Stoff, der auf einen anderen Stoff mit

einer Mindestgaspermeabilität von 700 ml/cm /min aufgelegt werden soll, muß daher eine Gaspermeabilität von 700 ml/cm /min oder mehr haben.

Der Stoff, der integral mit der Aktivkohleschicht kombinierwerden soll, sollte eine Oberfläche mit einer geringeren offensichtlichen Dichte als das gesamte Gebilde der Stoffschicht haben, damit eine chemische Substanz in flüssigem Zustand nicht ein- oder hindurchdringt. Als Parameter, der die Verhütung eines Ein- oder Hindurchdringen einer chemischen Substanz in bzw. durch die Stoffschicht sowie die Gaspermeabilität dieser Stoffschicht ausdrückt, eignet sich die offensichtliche Dichte. Die Beziehung zwischen der offensichtlichen Dichte und der Gaspermeabilität ist sehr eng, und wenn die offensichtliche Dichte über 0,30

g/cm beträgt, wird die Gaspermeabilität niedriger als ml/cm²/min. Die offensichtliche Dichte der Stoffschicht kann gemäß JIS L-1018 bestimmt werden; dies gilt auch bezüglich der offensichtlichen Dichte einer Schwabbel- oder Florschicht.

Die Verhütung eines Eindringens der chemischen Substanz in flüssigem Zustand kann durch den Tropftest gemessen werden. Dieses Testverfahren wird durch Pig. 1 der beiliegenden Zeichnungen erläutert, die eine Ansicht einer bei dem Test verwendeten Vorrichtung zeigt; eine zu testende Stoffbahn (13) wird auf eine durchsichtige Glasplatte (12), die auf ihrer Oberfläche dünn mit rotem Eisenoxid (11) überzogen ist, so aufgelegt, daß die Schwabbel- oder Flor-' oberfläche nach oben zeigt. Aus verschiedenen Höhen wird

die mit einem Farbstoff oder Pigment gefärbte chemische Substanz (z.B. Chloroform) auf einem Tropfer (14) getropft und so die Verhütung eines Eindringens ausgewertet. Bei einem relativ dünnen und dichten Stoff mit kurzer Schwab» bei- oder Schlingenlänge mit einer offensichtlichen Dichte von 0,30 g/cm oder mehr (wobei die offensichtliche Dichte

Flor- bzw. . ·*

der Schwabbel- oder/ Schiingenschicht über 0,20 g/cm beträgt), breitet sich der Tropfen der chemischen Substanz aus und dringt in kurzer Zeit durch Kapillarwirkung durch die Fäden der Fasern hindurch, selbst wenn er aus einem relativ kurzen Abstand von nur etwa 1 cm fallengelassen wird. Bei einem gewirkten oder gewebten Stoff, der durch äußerst enge Verbindung harter Twistgarne hergestellt ist und eine offensichtliche Dichte von 0,40 g/cnr oder mehr hat, tritt die Kapillarwirkung nicht so leicht ein₉ und zum Eindringen und Ausbreiten ist eine erhebliche Dauer notwendig. In diesem Fall wird jedoch die Gaspermeabilität vermindert. Bei einem Stoff mit einer offensichtlichen Dichte unter 0,08 g/cnr dringt der Tropfen durch den Stoff ungeachtet der Stellung des Tropfers hindurch. Somit richtet sich dieser Test also auf die Auswertung, wie eine aufgetropfte chemische Substanz durch Kapillarwirkung auf die Unterseite des Teststoffen durchdringt; ein Teststoff, bei dem dieses Hindurchdringen erst nach einem Tropfen aus größerer Höhe erfolgt, kann mit einer besseren Schutzwirkung gegen Ein- oder Hindurchdringen bewertet werden»

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Schutzmaterials, insbesondere wenn es mit wasser- oder ölabstoßenden Eigenschaften versehen ist, wird der Tropfen der chemischen Substanz auf der Schwabbel- oder Floroberfläche, dtr Stoffschicht zurückgehalten und diffundiert dann allmählich bis zur Grundtextur, wobei der Tropfen während dieser Zeit ohne Hindurchdringen bis zur Unterseite fast verdampft. Die verdampfte chemische Substanz wird schnell von der Aktivkohleschicht absorbiert, selbst wenn sie durch die Stoffschicht bis zur Unterseite hindurch-

dringt. Um dies zu verhindern, liegt die offensichtliche Dichte der Stoffschicht vorzugsweise zwischen 0,08 bis 0,30 g/cm⁵, insbesondere zwischen 0,10 bis 0,25 g/cm-³,

und diejenige der Schwabbel- oder Florschicht liegt vorzugsweise zwischen 0,05 bis 0,20 g/cm⁵, insbesondere zwischen 0,07 bis 0,15 g/cm⁵. Wenn die offensichtliche Dichte der Stoffschicht unter 0,08 g/cm⁵ oder diejenige der Schwabbel- oder Florschicht unter 0,05 g/cm⁵ liegt, kann ein ausreichender Polsterungseffekt gegen die Tropfen der chemischen Substanz nicht ausgeübt werden, so daß sie schnell durch die Stoffschicht durchdringen. Die Stoffschicht mit der oben definierten offensichtliche Dichte zeigt zweckmäßig auch eine staubeliminierende Wirkung.

Die Stoffschicht kann nun im einzelnen aus jedem relativ bauschigen, leichten Stoff mit ausgezeichneter Größenbeständigkeit, der iü jedem Muster zugeschnitten werden kann, bestehen. Ein solcher Stoff ist z.B. eine aufgerauhte Kettenwirkware, z.B. Boucle-Stoff ("French pile fabric").. Bei letzterem kann der Schiingenanteil die Schiingenstruktur von zwei oder mehreren Schichten unterschiedlicher Dichten enthalten. Wie in Fig. 2 ersichtlich, die einen vergrößerten Ausschnitt eines Bouclestoffes mit doppeltem Riet zeigt, weist die Boucleschicht (21) nur Schlingen auf, die aus den Platinenmaschen der Frontfäden bestehen, während die Bouclesehicht (22) daneben noch Schlingen aufweist, die aus den Platinenmaschen der Rückfäden bestehen. So ist die Schlingendichte der

so Boucleschicht (22) höher als die der Boucleschicht (21), so daß - selbst wenn die chemische Substanz in flüssigem Zustand durch die Boucleschicht (21) hindurchdringt sie von der Boucleschicht (22) aufgehalten werden kann. Ein Stoff in nicht-gewebtem Zustand ist nicht günstig, weil seine Festigkeit relativ gering und seine Weichheit ungenügend ist. Außerdem dringt eine flüssige chemische Substanz leicht durch diesen hindurch.

*("double reet French pile")

Um einer Stoffschicht wasser- und ölabstoßende Eigenschaften zu verleihen, kann der Stoff mit jedem dazu geeigneten Mittel in per se bekannter Weise behandelt werden. So kann er z.B. in eine Lösung eines handelsüblichen Siliconoder fluorhaltigen Mittels in einem geeigneten Lösungsmittel eingetaucht und dann getrocknet und fixiert werden. Die auf dem Stoff abzuscheidende Menge des Mittels liegt gewöhnlich nicht unter 1,0 Gew.-%, bezogen auf das Stoffgewicht.

Die haftende Kohleschicht kann gebildet werden, indem man Aktivkohlepulver oder -granulat auf einen Grundstoff, z.B. Schwabbel- oder Florstoff, zusammen mit einem thermoplaste sehen Klebemittel in pulverförmigem Zustand oder als nichtgewebter Stoff unter Wärmeanwendung fixiert. Die Schicht wird vorzugsweise aus einem Stoff gebildet, der Aktivkohlefasern mit einem spezifischen Oberflächengebiet von 600 bis 2 500 m /g enthält. In jedem Fall ist die Dicke der Aktivkohleschicht zweckmäßig nicht größer als 3 mm.

Die Herstellung des Aktivkohlefasern enthaltenden Stoffes aus Fasermaterialien, wie Baumwolle, Hanf, regenerierte Cellulosefasern, Polyvinylalkoholfasern, Acrylharzfasern, aromatischen Polyamidfasern, vernetzten Formaldehydfasern, Ligninfasern, Phenolharzfasern oder Petroleumpechfasern kann nach jedem üblichen Verfahren erfolgen. Das Fasermaterial wird, gegebenenfalls nach Abscheidung eines geeigneten Flammverzögerungsmittels, bei einer Temperatur von höchstens 400 C einer Flammverzögerungsbehandlung unterworfen, worauf bei einer Temperatur von 500 bis 1000⁰C carbonisiert und aktiviert wird. Von den verschiedenen Fasermaterialien sind regenerierte Cellulosefasern, Phenolharzfasern und Acrylharzfasern besonders günstig, weil die erhaltenen Aktivkohlefasern gute physikalische Eigenschaften, wie mechanische Festigkeit und Adsorption, zeigen. Die Reaktivierungsbehandlung erfolgt gewöhnlich unter einer Atmosphäre

- Ai -

die ein aktivierendes Gas, wie Wasserdampf,oder Kohlendioxid, in einer Menge von 10 bis 70 Vol.-% enthält, wobei auf eine Temperatur über 700⁰C erhitzt wird. Nach Carbonisierung und Reaktivieiung können die Aktivkohlefasern zu einem Stoff geformt werden, vorzugsweise wird jedoch das Fasermaterial in Form eines gewebten, gewirkten, nichtgewebten Stoffes oder ähnlichem der Carbonisierung und Aktivierung unterworfen. Die entsprechende Wahl von Aktivierungstemperatur, Dauer, Konzentration des aktivierenden Gases usw. liefert Aktivkohlefasern mit einem spezifisehen Oberflächengebiet von 600 bis 2500 m /g.

Der Stoff aus Aktivkohlefaser ist gaspermeabel und kann zu einem Filz oder Stoff geformt werden. Im Hinblick auf die leichte Aufbringung als Stoffschicht auf den Grundstoff, die Schwierigkeit einer Eliminierung der Fasern, der geringen Dichte, der Weichheit usw., ist ein gewebter oder gewirkter Stoff aus Aktivkohlefaserstoff besonders günstig. Besonders vorteilhaft ist der Aktivkohlestoff in gewirkter Form, weil die den Stoff bildenden Garne in diesem eine große Formfreiheit haben. Daher ist er weicher als ein gewebter Stoff. Da seine Dehnung selbst nach Carbonisierung und Aktivierung hoch ist, kann sich eine daraus hergestellte Schutzkleidung gut dem Körper des Trägers anpassen. Weiter hat er eine größere Porösität und bessere Luftdurchlässigkeit als ein gewebter Stoff, so daß er Schweiß, Körperausdünstucgenund Wärme leichter durch die Kleidung nach außen freigibt. Bei der Carbonisierung und Aktivierung zeigt das Rohmaterial weiter die Neigung zu einer erheblichen Volumen- oder Flächenschrumpfung. Bei einem gewebten Stoff mit einer hohen offensichtlichen Dichte, der eine hohe gegenseitige Kohäsion besitzt, kann die Schrumpfung während der Carbonisierung und Aktivierung nicht genügend ausgeglichen werden, so daß auf den Oberflächen Falten oder wellenartige Verziehungen auftreten. Bei einem gewirkten Stoff, in dem die Garne

eine größere Freiheit haben und die gegenseitige Kohäsion geringer ist, kann die Schrumpfung gut ausgeglichen werden, so daß die Oberflächen flach und glatt sind. Weiter ist bei der Beschichtung mit irgendeinem anderen Material die Bildung von Spannungen unvermeidlich. Bei einem gewirkten Stoff mit hoher Dehnung ergibt sich kaum eine orliehe Spannungskonzentration, so daß die Verarbeitung leicht ohne Riss oder Bruch durchgeführt werden kann.

Die Verbindung des Grundstoffes als Stoffschicht und des Aktivkohlefaserstoffes als Aktivkohleschicht kann z.B. durch Verwendung eines thermoplastischen Klebemittels in Form eines nicht-gewebten Stoffes mit einem Gewicht von 50 g/m oder weniger erfolgen. Als thermoplastisches Klebemittel wählt man zweckmäßig ein solches mit einem niedrigen Schmelzpunkt, um eine Erhöhung der offensichtliche Dichte des Grundstoffes aufgrund eines Zusammendrückens der Schwabbel- oder Florschicht während des Erhitzeng oder der Preßfixierung zu vermeiden. So liegt der Schmelzpunkt des thermoplastischen Klebemittels vorzugsweise nicht über 150⁰C, insbesondere nicht über 12O⁰C. Als Harzmaterial für das thermoplastische Klebemittel kann man jedes handelsübliche Ester-, Amid-, Vinylaeetatharz usw. verwenden. Besonders günstig ist ein Harz mit hoher Lösungsmittelbeständigkeit. Es können auch irgendwelche andere Verfahren zum gegenseitigen Verbinden angewendet werden.

Aus dem obigen Ausführungen geht hervor, daß die wesentliehen Komponenten des erfindungsgemäßen Schutzmaterials ein Stoff mit einer bestimmten spezifischen offensichtlichen Dichte als Stoffschicht und ein Aktivkohlfaserstoff als Aktivkohleschicht sind, die integral kombiniert werden. Zur praktischen Verwendung kann das kombinierte Produkt durch Aufbringen eines Stoffes auf jeder der Oberflächen des kombinierten Produktes verstärkt werden. So kann man z.B. eines Stoff als Außenstoff schicht auf dein Grundstoff und einen weiteren als Innenstoffschicht auf dem Aktiv-

kohlefaserstoff vorsehen. Diese Stoffe als äußere und innere Stoffschicht können aus jeder natürlichen Faser (z.B. Baumwolle oder Hanf) oder synthetischen Faser (wie Polyester, Polyamid, regsnerierte Cellulose) hergestellt werden und in übliche Form gebracht werden, z.B. als gewebter oder nichtgewebter Stoff, Filz oder Wirkstoff. Der Stoff für die äußere Stoffschicht wird vorzugsweise mit wasser- und ölabstoßenden Eigenschaften versehen und hat eine Dicke von 0,1 bis 1,5 mm. Er besteht gewöhnlich aus synthetischer Faser. Der Stoff für die innere Stoffschicht ist vorzugsweise feuchtigkeitsabsorbierend und hat eine Dicke von 0,1 bis 1,5 mm. Er besteht gewöhnlich aus natürlicher oder synthetischer Faser, vorzugsweise aus natürlicher Faser. Weiterhin können die äußere und innere Stoffschicht jeweils auch aus zwei oder mehreren Stoffbahnen gebildet werden.

Eine typische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Schutzmaterials ist in Fig. 3 dargestellt, die einen vergrößerten Querschnitt zeigt. Dabei liegt ein, vorzugsweise mit wasser- und ölabstoßenden Eigenschaften versehener, synthetischer Faserstoff (31) als äußere Stoffschicht in Berührung mit einer Schwabbel- oder Flor'oberfläche

(32) eines Grundstoffes (33) als Stoffschicht vor. Der Grundstoff (33) ist vorzugsweise mit wasser- und ölabstoßenden Eigenschaften mindestens auf der Schwabbeloder Floroberfläche (32) versehen und integral mit einen Aktivkohlefaserstoff (34) als Aktivkohleschicht auf der anderen Oberfläche kombiniert. Der Aktivkohlefaserstoff (34) steht dann mit einem Stoff aus natürlicher Faser (35), der feuchtigkeitsabsorbierende Eigenschaften besitzt, in Berührung. Mit einem solchen Schutzmaterial kann man eine Schutzbekleidung herstellen, indem man den synthetischen Faserstoff (31) als Außenschicht benutzt, der mit der Atmosphäre in Berührung steht, während der Stoff aus natürlicher Faser (32) die Innenschicht darstellt und mit dem Körper des Trägers in Berührung steht.

* . .ι «J«J«-1|

In der gesamten vorliegenden Anmeldung ist der Wert der Gaspermeabilität derjenige gegenüber Luft.

Die folgenden Beispiele zeigen praktische und bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.

Die .Stoffdicke wurde gemäß JIS L-1018 gemessen; d.h. die Stoffdicke in mm wurde an mindestens 5 Punkten mit einer Dickenmeßvorrichtung unter einer anfänglichen Belastung von 7 g/cm (wenn keine Schwabbel- oder Floroberfläche vorlag) oder 3 g/m (im Fall einer Schwabbel- oder Floroberfläche) 10 see gemessen, worauf der Durchscnittswert berechnet wurde.

Die Dicke der Schwabbel- oder Florschicht wurde wie folgt bestimmt: die Stoffdicke (mit einer Schwabbel- oder Floroberfläche) wurde wie oben gemessen. Nach Eliminierung der Schwabbel- oder Florschicht durch Scheren oder Abbrennen wurde die Dicke des erhaltenen Stoffes (ohne Schwabbel- oder Floroberfläche) wie oben gemessen. Dann wurde die Differenz der gemessenen Werte berechnet.

Die offensichtliche Dichte wurde nach der folgenden Formel bestimmt:

D = W/100 χ Τ

. Dabei ist D die offensichtliche Dichte in g/cm³; W ist das Gewicht in g/m² und T die Dicke in mm. Beispiel 1_

Unter Verwendung einer 28 gauge Doppelriet-Trikotwirkmaschi ne wurden texturierte Polyestergarne mit Effektzwirn ("polyester false-twist textured yarns"). (75 den; 24 Filaments) und solche mit 20 den und 8 Filaments jeweils vollständig auf Vorder- und Rückriet aufgebracht, um einen Kettenwirkstoff mit einer Vordertextur von 1 - 0/3 - 4 und Rücktextur von 1 - 0/1 - 2 zu stricken. Dann wurde der Wirkstoff in

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Maschinenrichtung zur Bildung eines Schlingenflors verstreckt, um einen Florstoff ("French piles") zu erhalten. Der erhaltene Wirkstoff wurde gefärbt, mit einem fluorhaltigen Mittel wasser- und ölabstoßend gemacht ("Asaki Guard AG 710" der Firma Asahi Glass Co.), getrocknet Tand bei 150⁰C ausgehärtet, wodurch das Mittel in einem Feststoffgehalt von 2 Oev.-% darauf abgeschieden wurde. Der so erhaltene Wirkstoff hatte eine Dicke von 0,98 mm, ein Gewicht von 115 g/m , eine offensichtliche Dichte (des Stoffes) von 0,117 g/cm⁵ und eine solche der Florschicht von 0,092 g/cm⁵. Die Gaspermeabilität lag bei 8 300 ml/cm²/min unter einer Druckdifferenz von 1,27 cm in einem Wasserstandsanzeiger /; die Wasserabstoßung betrug 100_#(bestimmt gemäß JIS L-1006).

/ ("water level gauge")

Durch Verwendung einer 28 gauge ringförmigen Interlockwirkmaschine wurden gesponnene Garne aus regenerierter Cellulosefaser (Einzelgarn =2,0 den;AO's/l) zu einem runden Interlockwirkstoff mit einem Gewicht von 125 g/cm , einer Bruchdehnung von 85 % in der Kette und von 140 % im Schuß und einer Gaspermeabilität von 7 650 ml/cm /min gewirkt. Dieser Wirkstoff wurde gewaschen' und dann in eine wässrige Lösung aus Diammoniumhydrogenphosphat eingeweicht und getrocknet. Der so behandelte Wirkstoff mit Diammoniumhydrogenphosphat als Flammverzögerungsmittel in einer Menge von 10 Gew. -% wurde in einer inerten Atmosphäre 30 Minuten auf 280⁰C erhitzt und ergab einen flammverzögerten Faserstoff mit einen Kohlenstoffgehalt von 68 Gew. -% Der Faserstoff wurde, beginnend bei 280⁰C., in einer inerten Atmosphäre 90 Minuten auf 88O⁰C erhitzt, und'der erhaltene carbonisierte Stoff wurde in einer Atmosphäre, die Wasserdampf in einer Menge von 20 Vol.-% enthielt, 2 Stunden zur Aktivierung auf 880⁰C erhitzt. Der so hergestellte, aktivierte Kohlefaserstoff hatte eine flache schöne Oberfläche ohne Knitter oder Verziehungen mit den folgenden physikalischen Eigenschaften: Gewicht = 51 g/m ; spez.

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Oberflächengebiet = 1 400 m /g; Dicke = 0,42 mm; Gaspermeabilität = 9 800 ml/cm /min; Bruchdehnung = 52 % in Maschinenrichtung, 108 % in Querrichtung.

Der wie oben hergestellte Wirkstoff und Aktivkohlefaserstoff wurden mit einem thermoplastischen Klebemittel in Form eines nicht-webten Stoffes ("Dynack GX-900" der Firma Kureha Fiber Co.; Schmelzpunkt 118⁰C) unter Wärmeanwendung durch eine Heizwalze beschichtet, so daß der Aktivkohlefaserstoff auf die Rückseite des Wirkstoffes gebunden wurde Über dieses beschichtete Produkt wurde ein Stoff aus syn-

thetischer Faser von 80 g/m als Außenstoffschicht auf der Floroberfläche des Wirkstoffes und ein Baumwollstoff von 39 g/m als Innenstoffschicht auf der Oberfläche des Aktivkohlefaserstoffes aufgebracht; so erhielt man ein Schutzmaterial mit zufriedenstellender Gaspermeabilität, mechanischer Festigkeit und Weichheit und den folgenden physikalischen Eigenschaften: Dicke = 1,93 mm Gewicht = 300 g/m ; Gaspermeabilität 2 895 ml/cm /min.

Unter Verwendung dieses Schutzmaterial wurde Schutzkleidung hergestellt und einen Tretmühlentest unterworfen. Beim Gehen mit einer Geschwindigkeit von 5 km/h bei" einer Temperatur von 30⁰C, einer relatäsren Feuchtigkeit von 70 % und einem Luftstrom von 0,1 m/sec zeigte das Schutzmaterial einen Wärmeübertragungswert von 45 Kcal/m .h.⁰C und eine Feuchtigkeitspermeabilität(nach 1 std von 53 %. Dadurch zeigten sich beim Träger selbst nach ständigem, mehr als 6-stündigen Tragen, keine physiologischen Beschwerden.

Zur Bestimmung das Gasadsorptionsverhaltens des Schutzmaterials wurden verschiedene Tests durchgeführt. Gemäß Bestimmung nach JIS K-1474 betrug die Sättigungsadsorp-

tionsmenge von Tetrachlorkohlenstoff 39 g/m . Das Schutzmaterial wurde in Ringform von 10 cm tatsächlichem Durchmesser geschnitten und in ein Gebläserohr eingesetzt.

Von einer Seite desselben wurde Luft, die 1G ppm Tetrachlorkohlenstoff bei 20⁰C enthielt, mit einer Geschwindigkeit von 2 cm/sec eingeführt, und die Tetrachlorkohlenstoffkonzentration in oder durch das Schutzmaterial hindurchgehenden Luft wurde gemessen; die Konzentration der gasörmigen Substanz am Ausgang betrug nicht mehr als 0,01 ppm; diese Wirkung hielt für 2 Stunden an.

Veiter wurde der Permeationswiderstand eines Florgrundstoffes ("French pile base cloth") gegen eine aufgetropfte Flüssigkeit untersucht, d.h. die Dämpfwirkung gegen die Fallenergie des Flüssigkeitstropfens. Unter Verwendung der in Fig. 2 gezeigten Testvorrichtung wurde mit einem Farbstoff gefärbter Tetrachlorkohlenstoff aus verschiedenen Höhen auf die Floroberfläche des Schutzmaterials fallen gelassen, um die Permeabilität auszuwerten. Dieser Grundstoff zeigte, wie festgestellt wurde, eine ausgezeichnete dämpfende Wirkung, und selbst bei einem Fall aus einer Höhe von 30 cm drang der Tropfen nicht bis zur Aktivkohlefaserschicht vor. Somit wurde de-r Tetrachlorkohlenstoff verdampft, während er in Tropfenform in der Florschicht gehalten wurde. Selbst bei einem Fall aus 50 cm Höhe wurde das Material nicht durchdrungen, obgleich ein leichtes Durchsickern des Tropfens auf den Aktivkohlefaserstoff festgestellt wurde.
Beispiel 2
Mit Polyestergarnen aus gekräuseltem Effektzwirn (150 den; 30 Filaments) als Schlingengarn und Nylon 6 Florgarnen aus Effektzwirn (70 den; 24 Filaments) als Grundgarn wurde ein rundgewirkter Einfachvelour hergestellt. Der erhaltene Wirkstoff wurde mit einem fluorhaltigen Mittel wasser- und ölabstoßend gemacht, das in einer Menge von 1,8 Gew.-% (als feste Komponente) abgeschieden wurde. Der erhaltene Wirkstoff hatte ein Gewicht von 236 g/m , eine Dicke von 1,82 mm, eine offensichtliche Dichte von 0,130 g/cm , eine offensichtliche Dichte der Florschicht

von 0,093 g/cm und eine Gaspermeabilität von 4 120 ml/

cm /min bei einer Pruckdifferenz von 1,27 cm in einem Wasserstandsanzeiger und eine Wasserabstoßung von 100.

Weiter wurde ein ebener Webstoff aus einem Spinngarn aus einem Phenol~Novolakharz (Einzelgarn 1,5 denj 18's/l)

und einem Gewicht von 136 g/m in einer inerten Atmosphäre 20 Minuten auf 300⁰C erhitzt und dann zur Carbonisierung in einer inerten Atmosphäre 2 Stunden auf 900⁰C erhitzt. Der carbonisierte Stoff wurde dann in einer 25 Vol.-% Wasserdampf enthaltenden Atmosphäre während 3 Stunden zwecks Aktivierung auf 900⁰C erhitzt. Der erhaltene Aktivkohlefaserstoff hatte ein Gewicht von 55 g/m , ein spez.

Oberflächengebiet von 1 800 m /g, eine Dicke von 0,40 mm

und eine Gaspermeabilität von 4 420 ml/cm /min. Der Aktivkohlefaserstoff wurde auf die Rückseite eines Wirkstoffes mit einem Klebemittel vom Polyamidtyp in Form eines nichtgewebten Stoffes unter Wärmeanwendung mittels Heizwalze aufgebracht. Das so erhaltene Schutzmaterial hatte ein

so Gewicht von 312 g/m , eine Dicke von 2,19 mm und eine Gaspermeabilität von 3 095 ml/cm /min. Seine Tetrachlor-

kohlenstoffsättigungsmenge durch Adsorption betrug 72 g/m

Das Schutzmaterial wurde zu einer Ringform von 10 cm tatsächlichem Durchmesser geschnitten und in ein Gebläserohr eingesetzt. Luft von 20⁰C mit einem Tetrachlorkohlenstoffgehalt von 10 ppm wurde von einer Seite des Gebläselrohres mit einer Geschwindigkeit von 2 cm/sec eingeleitet, und die durch das Schutzmaterial hindurchgehende Tetrachlorkohlenstoffkonzentration der Luft wurde gemessen; am Ausgang betrug sie .nur 0,01 ppm. Diese Schutzwirkung hielt für 3,7 std an. Der Eindringwiderstand des verstärkten Wirkstoffes gegen den fallenden Tetrachlorkohlenstofftropfen wurde wie in Beispiel 1 bestimmt. Bei einer FaIlhöhe von mehr als 60 cm wurde ein leichtes Durchsickern der Flüssigkeit bis zur Aktivkohlefaserschicht festgestellt. Bei einer Fallhöhe von höchstens 50 cm wurde

keinerlei Eindringen des Materials festgestellt. Vergleichsbeispiel A

Durch Verwendung von Baunwollgarnen von 30's/l als Kette und Baumwollgarnen von 1O¹s/l als Schuß wurde ein Twill- ■ webstoff von 3/1 hergestellt, der mit einem fluorhaltigen Mittel zum Wasser- und Ölabstoßendmachen in einer abgeschie denen Menge von 3,0 Gew.-%, bezogen auf das Harz, behandelt wurde. Der erhaltene gewebte Stoffe hatte ein

Gewicht von 230 g/m , eine Dicke von 0,57 mm, eine offensichtliche Dichte von 0,40 g/cm , eine Gaspermeabilität voi

500 ml/cm /min und eine Wasserabstoßung von 90. Der in Beispiel 1 verwendete Aktivkohlefaserstoff wurde auf den oben erhaltenen gewebten Stoff mit dem in Beispiel 1 verwendete Klebemittel mittels Heizwalze beschichtet. Über das erhaltene, beschichtete Produkt wurde jeweils der in Beispiel 1 verwendete Stoff aus synthetischer Faser und aus Baumwolle gelegt. Das so erhaltene Schutzmaterial

hatte ein Gewicht von 415 g/m , eine Dicke von 1,52 mm

und eine Gaspermeabilität von 290 ml/cm /min. Das Gasadsorptionsverhalten des Schutzmaterial war ebenso gut wie in Beispiel 1. Der Eindringwiderstand gegen den fallenden Tropfen war jedoch gering. Wurde z.B. Tetrachlorkohlenstoff aus einer Höhe von nur 5 cm fallen gelassen, dann drang der Tropfen gründlich und leicht ein. Vergleichsbeispiel 2
Ein näh-gewirkter, nicht-gewebter Stoff wurde aus Nylon-6-fasern (2 den) mit einem Gewicht von 100 g/m und einer

mm
Dicke von 1,70/hergestellt und mit einem fluorhaltigen

so Mittel zum Wasser- und Ölabstoßendmachen behandelt, das in einer Menge von 2,0 Gew.-% abgeschieden wurde. Der erhaltene, nicht-gewebte Stoff hatte eine offensichtliche Dichte von 0,60 g/cm und eine Gaspermeabilität von

4 680 ml/cm /min. Auf die Rückseite dieses nicht-gewebten Stoffes wurde eine Mischung aus pulverförmiger Aktivkohle

(spez. Oberflächengebiet 700 m /g; Teilchengröße 100 bis 180 /Ura) und ein thermoplastisches pulverförmiges Klebemittel von Polyestertyp (Teilchengröße höchstens

25 /um) in einem Gewichtsverhältnis von 70:30 einheitlich in einer Menge von 60 g/m" verteilt, worauf mittels einer Heizpresse zur Fixierung der Aktivkohleteilchen erhitzt wurde. Der Eindringwiderstand des so erhaltenen Schutz-Tropfen aus material gegen einen fallenden/Tetrachlorkohlenstoff war, wie festgestellt wurde, sehr schlecht. Wurde z.B. Tetrachlorkohlenstoff aus einer Höhe von nur höchstens 5 cm fallen gelassen, dann drang es leicht ein.

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Claims

Patentansprüche

1) Schutzmaterial bestehend aus einer Stoffschicht, in der die offensichtliche Dichte einer der Oberflächen geringer ist als diejenige der gesamten Stoffschicht sowie einer Schicht aus Aktivkohle, die an der anderen Oberfläche der Stoffschicht integral aufgebracht ist.

2) Schutzmaterial gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Stoffschicht mit der geringeren offensichtlichen Dichte geschwabbelt ist oder mit einem Flor oder Schlingen versehen ist.

3) Schutzmaterial gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffschicht wasser- und ölabweisend ist.

4) Schutzmaterial gemäß Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffschicht aus zwei Schichten be-'steht.

5) Schutzmaterial gemäß Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die offensichtliche Dichte der gesamten Stoff schicht 0,08 bis 0,30 g/cnr⁵ ist und die offensichtliche Dichte der Oberfläche mit der geringeren offensichtlichen Dichte 0,05 bis 0,20 g/cnr⁵ beträgt.

go 6) Schutzmaterial gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die offensichtliche Dichte der gesamten Stoffschich 0,10 bis 0,25 g/cnr⁵ beträgt und die offensichtliche Dichte der Oberfläche mit der geringeren offensichtlichen Dichte 0,07 bis 0,15 g/cm³ beträgt.

7) Schutzmaterial gemäß Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Gewicht von nicht mehr als 500 g/m* besitzt, vorzugsweise ein Gewicht von nicht mehr als 300 g/m².

8) Schutzmaterial gemäß Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Dicke von nicht mehr als 3 mm, vorzugsweise nicht mehr als 2 mm, besitzt.

9) Schutzmaterial gemäß Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoffschicht eine Dicke von 0,3 bis 2,8 mm besitzt.

10) Schutzmaterial gemäß Anspruch 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Stoffschicht mit der geringeren offensichtlichen Dichte eine Dicke von 0,1 bis 2,6 mm besitzt.

11) Schutzmaterial gemäß Anspruch 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasperraeabilität nicht weniger als

500 ml/cm /min, vorzugsweise nicht weniger als 700 ml/ cm /min, beträgt.

12) Schutzmaterial gemäß Anspruch 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus aktivem Kohlenstoff aus Aktivkohlefasern vorzugsweise in gewirktem Zustand besteht .

13) Schutzmaterial gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohlefaser eine spezifische Oberfläche von 600 bis 2500 m²/g besitzt.

14) Schutzmaterial gemäß Anspruch 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohleschicht eine Gaspermeabilität von nicht mehr als 15000 ml/cm /min besitzt.

15) Schutzmaterial gemäß Anspruch 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohleschicht eine Dicke von 0,2 bis 2,7 mm besitzt.

16) Schutzmaterial gemäß Anspruch 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie noch eine Stoffschicht aus synthetischen Fasern auf der Stoffschicht und eine Stoffschicht aus Naturfasern auf der Aktivkohleschicht besitzt.