DE4132427A1 - Verbundwerkstoff fuer atmungsaktive schutzanzuege - Google Patents

Verbundwerkstoff fuer atmungsaktive schutzanzuege

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Description

Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff für at­ mungsaktive Schutzanzüge mit einer äußeren Schicht aus hydrophilen nicht oder kaum in Wasser quellendem Poly­ urethan, einer darunter angeordneten Kleberschicht und einem inneren textilen Träger.
Ein Verbundwerkstoff dieser Art ist z. B. in der DE 39 27 185 A1 beschrieben. Für eine gute Wasser­ dampfdurchlässigkeit wären stark quellende Polyuretha­ ne sehr gut geeignet, aber diese haben jedoch u. a. sehr schlechte mechanische Eigenschaften. So haben sie z. B. nur eine geringe Festigkeit und keine große Wi­ derstandsfähigkeit gegen Abrieb. Außerdem ist deren optischer Zustand bei Nässe unschön.
Aus diesem Grunde ist bei dem Verbundwerkstoff nach der DE 39 27 185 A1 als Außenseite eine glatte, ab­ waschbare, wasser- und winddichte, aber wasserdampf­ durchlässige Schicht aufgebracht, die in Wasser nicht, oder kaum quellen soll. Diese Polyurethanschicht soll dem Verbundwerkstoff bessere mechanische Eigenschaften geben. Unter der Außenschicht ist eine Kleberschicht angeordnet, an die sich innenseitig eine textile Schicht anschließt.
Zwar ist in dieser Patentschrift ausgeführt, daß die Wasserdampfdurchlässigkeit durch die äußere Polyure­ thanschicht mit ihrer geringen Quellung in Wasser von weniger als 10% nicht darunter leidet, aber in der Praxis trifft dies für die erforderlichen Schicht­ dicken nicht zu. Zwar ist als untere Schichtdicke für die Außenseite 10 µm angegeben, aber dabei handelt es sich mehr um einen theoretischen Wert, denn bei dem vorgegebenen Aufbau wird für den Verbundwerkstoff ins­ gesamt weder eine genügende Festigkeit noch eine genü­ gende Beständigkeit gegen Abrieb oder eine ausreichen­ de Wasserdichtigkeit erreicht. Sieht man jedoch eine in der Praxis erforderliche Schichtdicke vor, die deutlich über 10 µm liegt, so wird dadurch die Wasser­ dampfdurchlässigkeit erheblich verschlechtert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verbundwerkstoff der eingangs erwähnten Art der­ art zu verbessern, daß die für den Gebrauch erforder­ lichen Eigenschaften wie z. B. Abrieb, Festigkeit, Waschbarkeit, chemische Reinigungsbeständigkeit, gute Optik im nassen Zustand auch bei Vorliegen einer gleichzeitig hohen Wasserdampfdurchlässigkeit unverän­ dert bleiben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch folgenden Aufbau gelöst:
  • a) einer äußeren nicht oder kaum in Wasser quellenden, hydrophilen Polyurethanschicht mit einer Dicke von weniger als 10 µm,
  • b) einer darunter liegenden Hauptschicht aus einem stark quellenden, wasserdichten, hydrophilen Poly­ urethan mit hoher Wasserdampfdurchlässigkeit,
  • c) einer unter der Hauptschicht angeordneten Kleber­ schicht aus stark quellendem, waschbaren und reini­ gungsbeständigen, hydrophilen Polyurethan mit hoher Wasserdampfdurchlässigkeit und
  • d) den inneren textilen Träger.
Erfindungsgemäß wird nun ein mehrschichtiger Aufbau eines Verbundwerkstoffes für atmungsaktive Schutzanzü­ ge geschaffen, bei dem die verschiedenen Schichten un­ terschiedliche Funktionen haben, welche jedoch jeweils optimal für die für sie vorgesehenen Aufgaben einge­ setzt sind.
So wird z. B. nur eine sehr dünne Außenschicht aus ei­ ner nicht oder kaum in Wasser quellenden, hydrophilen Polyurethanschicht mit einer Dicke von weniger als 10 µm verwendet, die unempfindlich gegenüber Wasser ist und somit keine oder nur eine geringe Quellung be­ sitzt. Darüber hinaus ist sie lichtecht, abriebfest und abwaschbar. Aufgrund der vorgegebenen geringen Schichtdicke findet jedoch keine oder wenigstens keine nennenswerte Beeinträchtigung der Wasserdampfdurchläs­ sigkeit des Verbundes insgesamt statt.
Unter dieser äußeren Polyurethanschicht ist erfin­ dungsgemäß eine Hauptschicht von stark quellendem, hy­ drophilen Polyurethan angeordnet, die damit eine sehr gute Wasserdampfdurchlässigkeit bei einer gleichzeitig hohen Wasserdichtigkeit besitzt.
Die darunter liegende Kleberschicht aus ebenfalls stark quellendem, hydrophilen Polyurethan ist erfin­ dungsgemäß damit ebenfalls in einem hohen Maße wasser­ dampfdurchlässig, bei einer gleichzeitig guten Wasch­ barkeit und chemischen Reinigungsbeständigkeit.
Durch den erfindungsgemäßen Aufbau besitzt der Ver­ bundwerkstoff eine hohe mechanische Festigkeit, eine Beständigkeit gegen Abrieb, eine gute Waschbarkeit und chemische Reinigungsbeständigkeit bei hoher Wasser­ dampfdurchlässigkeit.
Die hohe Wasserdampfdurchlässigkeit wird durch den in­ neren Aufbau des Verbundwerkstoffes mit der Haupt­ schicht und der Kleberschicht erreicht, wobei selbst­ verständlich für den inneren textilen Träger ebenfalls ein Material mit einer entsprechend hohen Wasserdampf­ durchlässigkeit verwendet wird. Dieser Aufbau mit sei­ ner guten Wasserdampfdurchlässigkeit wird praktisch durch die äußere Schicht, die eine Art Korsett bildet, zusammengehalten, wobei sie gleichzeitig auch die er­ forderlichen mechanischen Eigenschaften für den prak­ tischen Einsatz bringt. Praktische Versuche haben ge­ zeigt, daß die Wasserdampfdurchlässigkeit durch den erfindungsgemäßen Aufbau bei gleicher Gesamtdicke deutlich besser ist, wobei z. T. nach DIN 53 122 die doppelten Werte im Vergleich zu Verbundwerkstoffen nach dem Stand der Technik erreichbar sind.
In vorteilhafter Weise wird man die äußere Polyure­ thanschicht in einer Dicke von 1,5-10 µm ausbilden, wobei die Quellung in Wasser kleiner als 10% betragen kann.
Als Hauptschicht hat sich ein hydrophiliertes aromati­ sches oder aliphatisches Einkomponenten-Polyurethan als besonders geeignet herausgestellt, wobei eine Quellung in Wasser von mehr als 60% und eine Wasser­ dampfdurchlässigkeit von mehr als 1000 g/m2tag nach DIN 53 122 vorgesehen sein kann. Besonders gute Gesamt­ ergebnisse werden bei einer Wasserdampfdurchlässigkeit von mehr als 1500 g/m2tag erzielt.
Für die Kleberschicht hat sich ein aromatisches oder aliphatisches hydrophiliertes Zweikomponenten-Polyur­ ethan als sehr geeignet herausgestellt, wobei eine Quellung in Wasser von 60%, insbesondere 80 bis 100% und eine Wasserdampfdurchlässigkeit von mehr als 1000 g/m2tag nach DIN 53 122 vorgesehen sein kann. Auch hier werden besonders gute Gesamtergebnisse bei einer Was­ serdampfdurchlässigkeit von mehr als 1500 g/m2tag er­ zielt.
Die Flächengewichte für die Hauptschicht und für die Kleberschicht befinden sich in vorteilhafter Weise in einem Bereich von 10 bis 50 g/m2, vorzugsweise 20 bis 40 g/m2.
Ein erfindungsgemäß für den Verbundwerkstoff angepaß­ tes Herstellverfahren kann darin bestehen, daß in ei­ ner Umkehrbeschichtung auf eine Hauptschicht aus stark quellendem, hydrophilen Polyurethan innenseitig eine Kleberschicht aus ebenfalls stark quellendem, hydro­ philen Polyurethan aufgebracht wird, die auf der In­ nenseite mit einem textilen Träger verbunden wird, wo­ nach auf die Hauptschicht die dünne Außenschicht aus nicht oder nur schwach quellendem, hydrophilen Polyur­ ethan aufgebracht wird.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, daß in einer Um­ kehrbeschichtung auf eine dünne, nicht quellende Au­ ßenschicht aus hydrophilem Polyurethan eine stark quellende, hydrophile Hauptschicht, anschließend eine ebenfalls stark quellende, hydrophile Kleberschicht und abschließend ein textiler Träger aufgebracht werden.
Ebenso ist es möglich, daß in einer Direktbeschichtung auf einen textilen Träger eine Kleberschicht aufge­ bracht wird, auf die nach dem Trocknen eine stark quellende, hydrophile Hauptschicht aufgebracht und nach einem Trocknen abschließend eine nicht oder nur schwach quellende dünne, hydrophile Außenschicht auf­ gebracht wird.
Nachfolgend ist anhand der Zeichnung ein Ausführungs­ beispiel der Erfindung prinzipmäßig in stark vergrö­ ßertem Maßstab dargestellt.
Der Verbundwerkstoff besteht aus einer äußeren nicht oder kaum in Wasser quellenden, hydrophilen Polyur­ ethanschicht 1, mit der auf der lnnenseite eine Haupt­ schicht 2 aus einem stark quellenden, wasserdichten, jedoch wasserdampfdurchlässigen Hauptschicht 2 aus ei­ nem hydrophilierten, aromatischen Einkomponenten-Poly­ urethan verbunden ist.
Auf der der Polyurethanschicht 1 gegenüberliegenden Seite ist die Hauptschicht 2 mit einer Kleberschicht 3 versehen, die aus einem stark quellenden, wasserdampf­ durchlässigen, waschbaren und chemisch reinigungsbe­ ständigen, hydrophilen Polyurethan besteht. Die Kle­ berschicht 3 selbst ist mit einem inneren textilen Träger verbunden. Als textiler Träger 4 können die verschiedensten Materialien verwendet werden, wie z. B. Natur- oder Kunstfasern als Gewirke, Gewebe, Vlies oder dergleichen.
Der Verbundwerkstoff kann in einer Umkehrbeschichtung hergestellt werden. Hierzu wird auf die Hauptschicht, die ein Flächengewicht von 35 bis 40 g/m2 aufweisen kann, die Kleberschicht 3 mit ebenfalls einem Flächen­ gewicht von 35 bis 40 g/m2 aufgebracht. Unterseitig wird die Kleberschicht 3 dann mit dem textilen Träger 4 verbunden, der z. B. ein Flächengewicht von 230 g/m2 besitzen kann. Abschließend wird mit einer Rasterwalze die äußere Polyurethanschicht 1 auf die Hauptschicht 2 mit einem Flächengewicht von 4 g/m2 aufgebracht. Die äußere Polyurethanschicht 1 besitzt eine Dicke von 3 bis 4 µm und ist mit einem Rasterverfahren aufge­ bracht.
Alternativ dazu kann eine Umkehrbeschichtung auch mit der äußeren Polyurethanschicht 1 begonnen werden, die auf ein Papier als Träger aufgebracht ist. Die Polyur­ ethanschicht kann dabei ein Flächengewicht von 8 bis 10 g/m2 besitzen, das einer Dicke von ca. 7 bis 9 µm entspricht. Auf die Polyurethanschicht 1 wird die Hauptschicht 2 mit einem Flächengewicht von 30 bis 33 g/m2 aufgebracht, wonach eine Beschichtung mit der Kleberschicht 3 mit einem Flächengewicht von ebenfalls 30 bis 33 g/m2 erfolgt. Mit der noch nassen Kleber­ schicht 3 wird der textile Träger 4 abschließend ver­ bunden.
Eine weitere Möglichkeit für die Herstellung des Ver­ bundwerkstoffes kann nach dem Direktbeschichtungsver­ fahren erfolgen. Dabei wird auf den textilen Träger 4 die Kleberschicht 3 aufgebracht. Nach einem Trock­ nungsvorgang wird die Hauptschicht 2 außenseitig auf den Kleber aufgebracht, wonach nach einer Zwischen­ trocknung die äußere Polyurethanschicht 1 aufgebracht wird. Bei dem Direktbeschichtungsverfahren kann z. B. ein Polyamid-Gewebe mit einem Flächengewicht von 120 g/m2 verwendet werden. Für die Kleberschicht 3 und die Hauptschicht 2 werden Materialien mit einem Flächenge­ wicht von 30 g/m2 verwendet, während für die äußere Polyurethanschicht 1 ein Flächengewicht von 6 g/m2, entsprechend ca. 5 µm, vorgesehen sein kann.
Als Kleberschicht 3 kann ein aromatisches hydrophi­ liertes Zweikomponenten-Polyurethan verwendet werden, wobei eine Quellung in Wasser von 100% erreichbar ist. Ein mögliches Beispiel für einen Kleber ist Ucecoat XBK-PLE von UBC.
Für das Einkomponenten-Polyurethan der Hauptschicht 2 kann eine Quellung von 65% in Wasser erreicht werden.
Für die Hauptschicht 2 kann z. B. als Material ein Polyurethan verwendet werden, das unter dem Waren­ zeichen "Impraperm" AD-03 von Bayer vertrieben wird.

Claims (15)

1. Verbundwerkstoff für atmungsaktive Schutzanzüge, mit einer äußeren Schicht aus hydrophilen nicht oder kaum in Wasser quellendem Polyurethan, einer darunter angeordneten Kleberschicht und einem in­ neren textilen Träger, gekennzeichnet durch folgenden Aufbau
  • a) einer äußeren nicht oder kaum in Wasser quel­ lenden, hydrophilen Polyurethanschicht (1) mit einer Dicke von weniger als 10 µm,
  • b) einer darunter liegenden Hauptschicht (2), aus einem stark quellenden, wasserdichten, hydro­ philen Polyurethan mit hoher Wasserdampfdurch­ lässigkeit,
  • c) einer unter der Hauptschicht (2) angeordneten Kleberschicht (3) aus stark quellendem, wasch­ baren und reinigungsbeständigen, hydrophilen Polyurethan mit hoher Wasserdampfdurchlässig­ keit und
  • d) einem inneren textilen Träger (4).
2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyurethanschicht (1) eine Dicke von 1,5 bis 10 µm besitzt.
3. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polyurethanschicht (1) eine Dicke von 3 bis 8 µm, insbesondere 4 bis 6 µm besitzt.
4. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, zwei oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Quellung der Polyurethanschicht (1) in Wasser kleiner als 10% beträgt.
5. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschicht (2) ein hydrophiliertes aromati­ sches oder aliphatisches Einkomponenten-Polyur­ ethan ist.
6. Verbundwerkstoff nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschicht (2) eine Wasserdampfdurchlässig­ keit von mehr als 1000 g/m2tag, insbesondere von mehr als 1500 g/m2tag aufweist.
7. Verbundwerkstoff nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Einkomponenten-Polyurethan eine Quellung in Wasser von mehr als 60% besitzt.
8. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleberschicht (3) ein aromatisches oder ali­ phatisches hydrophiliertes Zweikomponenten-Polyur­ ethan ist.
9. Verbundwerkstoff nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleberschicht (3) eine Wasserdampfdurchlässig­ keit von mehr als 1000 g/m2tag, insbesondere von mehr als 1500 g/m2tag aufweist.
10. Verbundwerkstoff nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweikomponenten-Polyurethan eine Quellung in Wasser von mehr als 60%, insbesondere 80 bis 100% besitzt.
11. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptschicht (2) ein Flächengewicht von 10 bis 50 g/m2, vorzugsweise 20 bis 40 g/m2 besitzt.
12. Verbundwerkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleberschicht (3) ein Flächengewicht von 10 bis 50 g/m2, vorzugsweise von 20 bis 40 g/m2 be­ sitzt.
13. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Umkehrbeschichtung auf eine Hauptschicht (2) aus stark quellendem, hydrophilen Polyurethan eine Kleberschicht (3) aus ebenfalls stark quel­ lendem, hydrophilen Polyurethan aufgebracht wird, die mit einem textilen Träger (4) verbunden wird, wonach auf die Hauptschicht (2) die dünne Außen­ schicht (1) aus nicht oder nur schwach quellendem, hydrophilen Polyurethan aufgebracht wird.
14. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Umkehrbeschichtung auf eine dünne, nicht quellende Außenschicht (1) aus hydrophilem Polyur­ ethan eine stark quellende hydrophile Hauptschicht (2), anschließend eine ebenfalls stark quellende, hydrophile Kleberschicht (3) und abschließend ein textiler Träger (4) aufgebracht werden.
15. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Direktbeschichtung auf einen textilen Träger (4) eine Kleberschicht (3) von quellendem, hydrophilen Polyurethan aufgebracht wird, auf die nach dem Trocknen eine stark quellende hydrophile Hauptschicht (2) aufgebracht und nach einem Trock­ nen abschließend eine nicht oder nur schwach quel­ lende, dünne, hydrophile Außenschicht (1) aufge­ bracht werden.
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