DE69817773T2

DE69817773T2 - Garn

Info

Publication number: DE69817773T2
Application number: DE69817773T
Authority: DE
Inventors: Oliver Opitz
Original assignee: KLINGLER TEXTIL AG; KLINGLER TEXTIL AG GOSSAU; WL Gore and Associates GmbH
Current assignee: KLINGLER TEXTIL AG; KLINGLER TEXTIL AG GOSSAU; WL Gore and Associates GmbH
Priority date: 1998-06-05
Filing date: 1998-06-05
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2018-06-06
Also published as: DE69817773D1; EP0962562B1; JP2000064140A; EP0962562A1

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Garn und ein aus dem Garn hergestelltes Gewebe für Schutzbekleidung.
Stand der Technik
Zur Bereitstellung von Textilien, die sich zum Einsatz in Schutzbekleidung wie zum Beispiel der Schutzbekleidung für Motorradfahrer eignen, sind schon verschiedenste Verfahren bekannt.
Motorradfahrerschutzbekleidung wird üblicherweise aus Leder hergestellt, welches bei einem Unfall dem Motorradfahrer einen guten Schutz gegen Abschürfungen und eine ausreichende Stoßdämpfung bietet.
Die Verwendung anderer Textilien ist bereits in der Technik bekannt. So wird beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung DE-A-196 42 912 von Woods ein textiles Schutzmaterial beschrieben, aus dem Schutzbekleidung wie zum Beispiel für Motorradfahrer hergestellt werden kann. Dabei besteht das textile Schutzmaterial aus zwei Schichten. Eine Außenschicht besteht für einen besseren Abrasionsschutz aus Fasern mit einer hohen Erweichungstemperatur und hoher Masse. Die Innenschicht soll als stoßdämpfende Schicht dienen.
Von der Firma W. L. Gore & Associates im deutschen Feldkirchen-Westerham wird zur Zeit ein als Z-Liner bekanntes, nach den Verfahren gemäß EP-B-0 081 850 (Kleis) hergestelltes Futterlaminat zum Einsatz in Motorradfahrerschutzkombinationen vertrieben. Dabei besteht das Laminat aus einer wasserdichten, jedoch wasserdampfdurchlässigen Funktionsschicht aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE) und einer Außenhülle aus Polyamid 6.6 oder Polyester. Nachteilig an diesem Laminat ist jedoch, daß sich in seinem nassen Zustand Wasser zwischen Außenhülle und Funktionsschicht ansammelt und die Schutzbekleidung wesentlich schwerer wird.
Zur Bereitstellung von Laminaten kann man zwar eine Außenhülle aus Polyamid 6.6 oder Polyester auf eine Funktionsschicht aus ePTFE auflaminieren. Bisher boten die Laminate dem Träger jedoch bei einem Unfall nicht genügend Schutz.
Versuche haben gezeigt, daß der durch das Material der Schutzbekleidung gebotene Schutz von der Belastbarkeit der Außenhülle abhängt. Diese kann man zwar durch Verwendung von Materialien mit einem höheren Gewicht erhöhen, was jedoch den Nachteil hat, daß sich auch das Gewicht der Schutzbekleidung erhöht. Alternativ dazu kann man die Außenhülle aus einem anderen Material herstellen.
Eine Außenhülle aus para-Aramidgarn, wie Kevlar^®-Garn, würde einen geeigneten Kompromiß zwischen dem Gewicht der Bekleidung und dem dem Fahrer bei einem Unfall gebotenen Schutz bieten. Dieses Garn läßt sich jedoch nicht färben und eignet sich daher wenig für ein Anwendungsgebiet, auf dem die Schutzbekleidung schon allein aus modischen oder sicherheitstechnischen Erwägungen gefärbt sein muß. Es wäre zwar möglich, eine Außenhülle aus einem färbbaren Polyamidgarn, wie Cordura^®-Garn, zu verwenden. Dieses ist jedoch nicht so belastungsfähig wie Kevlar^®-Garn und eignet sich daher nicht für Schutzbekleidung. Am Kevlar^®-Garn ist weiterhin nachteilig, daß es sich in ultraviolettem (UV) Licht zersetzt. Gemäß einem von der Schoeller-Textil in der Schweiz angewendeten Spinnungsverfahren wird eine para-Amidfaser mit Fasern aus Polybenzimidazol (PBI) zu einem Garn versponnen, das gegenüber UV-Licht weniger anfällig ist. Dies wird von Till Gottbrath in Textilwirtschaft Sport, Januar 98, S. 78–81 in einem Artikel mit dem Titel „Wegweiser durch den Markendschungel" insbesondere auf Seite 81 beschrieben. PBI-Fasern sind jedoch nicht färbbar und somit eignet sich auch dieses Garn nicht für den Einsatz bei Anwendungen, bei denen die Schutzbekleidung gefärbt sein muß.
Aus der US-amerikanischen Patentschrift US-A-4 868 041 im Namen Toyo Bodeki K. K. werden von Yamagishi et al. ein Stoff aus Garnen mit einer Struktur des Kernmanteltyps beschrieben. Dabei besteht der Kern des Garns aus einer Polyamidfaser und der Mantel aus um den Kern herum angeordneten Baumwollfasern. Das Gewebe soll Schutz gegen hohe Temperaturen und Flammen bieten.
Aus der japanischen Patentanmeldung JP-A-101 309 90 ist ein Kernmantelgarn bekannt, bei dem eine ungefärbte vollaromatische Aramidfaser (bevorzugt auf para-Basis) als Kern mit lichtfesten Kurzfasern wie Baumwolle oder Multifilament ummantelt ist.
Aus der US-amerikanischen Patentschrift US-A-4 381 639 ist ein Kernmantelgarn zum Einsatz in Sicherheitsbekleidungsstücken bekannt, das eine hervorragende Abriebfestigkeit und hohe Temperaturbeständigkeit bieten soll. Das Garn mit einem Mantel aus Aramidfasern umgibt einen Endlosfaserkern aus einer amorphen Kieselsäure mit einem Siliciumdioxidgehalt von mindestens 96% und den Temperaturgebrauchseigenschaften eines Feuerfestmaterials.
In der US-amerikanischen Patentschrift US-A-4 331 729 wird ein hochtemperaturbeständiges Garn beschrieben, das sich für Schutzbekleidung bzw. -kleidungsstücke eignen soll. Das Garn verfügt über einen mittig angeordneten Kern aus einem wenig abriebfesten Material, umwickelt von einem ebenfalls hochtemperaturbeständigen aber auch abriebfesten Material. Dabei besteht die Umwicklung bevorzugt aus Aramidfasern, beispielsweise aus Mischungen von Aramidfasern wie Kevlar^®.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Garns mit einer hohen Abriebfestigkeit, dem durch Behandlung weitere Eigenschaften verliehen werden können.
Aufgabe der Erfindung ist weiterhin die Bereitstellung eines sowohl hochabriebfesten als auch färbbaren Garns.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ferner die Bereitstellung eines Textillaminats zur Verwendung in Schutzbekleidung, wie Bekleidung für Motorradfahrer.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch Bereitstellung eines Garns mit einem Kern aus einer Kernfaser mit einer Reißfestigkeit längs von mehr als 0,8 cN/dtex und einem darum herum angeordneten Mantel aus einem hochabriebfesten Mantelmaterial mit Polyamidfaser, wobei die Polyamidfaser Partikelrezeptoren aufweist, bei denen es sich um amorphe Bereiche der Faserstruktur handelt, in denen Partikel physikalisch gebunden werden können. Diese Konstruktion ermöglicht die Herstellung von Garnen mit großer Festigkeit, Abriebfestigkeit und Färbbarkeit. Zudem schützt der Mantel den Kern vor Abbau seiner Reißfestigkeit, wie sie sich beispielsweise durch Einwirkung von UV-Licht ergeben kann. Da das Kernmaterial eine hohe Reißfestigkeit aufweist, besteht kein Erfordernis, das Mantelmaterial so zu wählen, daß dieses Material dem fertigen Garn ebenfalls eine hohe Reißfestigkeit verleiht. Im Gegenteil kann man ein Material wählen, das eine hohe Abriebfestigkeit aufweist und daneben weitere vorteilhafte Eigenschaften zeigt, wie Färbbarkeit oder Behandlungsfähigkeit mit wasserabweisenden Stoffen. Bevorzugt wird der Mantel um den Kern gesponnen.
Hierbei ist unter dem Begriff Partikelrezeptoren zu verstehen, daß die im Mantelmaterial vorhandenen Fasern sich physikalisch mit anderen Partikeln verbinden können. Die Fasern haben zum Teil amorphe Bereiche in ihrer Struktur, in denen Partikel, wie zum Beispiel Farbstoffteilchen, durch van der Waalssche Kräfte gehalten werden können. Zu solchen Partikeln zählen Farbstoffteilchen zum Färben der Fasern, wasserabweisende Stoffe zur Verbesserung der Hydrophobie der daraus hergestellten Garne oder Weichmacher für die Garne.
Die Kernfaser des Garns kann aus Aramidfasern, Polyamidfasern, Polyethylen-, Graphit-, Glas-, Stahl- oder Polytetrafluorethylenfasern und das Mantelmaterial aus einem aus der Gruppe der Polyamide ausgewählten Material bestehen. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich bei der Kernfaser um eine para-Aramidfaser wie einer KEVLAR^®-Faser und bei dem Mantelmaterial um Polyamid 6.6 wie CORDURA^®. Diese Kombination hat den Vorteil, daß die para-Aramidfaser vor dem für den Abbau seiner Festigkeitseigenschaften bekannten ultravioletten Licht geschützt ist und die Polyamid-6.6-Faser Partikelrezeptoren aufweist, bei denen es sich um amorphe Bereiche der Faserstrukturen handelt, in denen Teilchen physikalisch gebunden werden können.
Handelt es sich bei dem Mantelmaterial um Polyamid, dann liegen in der Struktur zusätzlich reaktive -NH₃-Gruppen vor, die Partikel chemisch binden können.
Aus dem Garn kann man ein Gewebe zur Auflaminierung auf eine wasserdichte und wasserdampfdurchlässige Funktionsschicht herstellen. So erhält man eine nicht nur hochabriebfeste, sondern auch wasserdichte und atmungsaktive Textilie. Für eine derartige Textilie gibt es verschiedenste Anwendungsmöglichkeiten bei Schutzbekleidung wie Schutzbekleidung für Motorradfahrer. Bevorzugt ist auf die andere Seite der Funktionsschicht mindestens eine textile Verstärkungsschicht auflaminiert. Diese textile Verstärkungsschicht kann als wärmeisolierende Schicht und/oder als Futter zur Verbesserung des Tragekomforts der aus der Textilie hergestellten Bekleidung dienen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur Herstellung des Gewebes neben dem erfindungsgemäßen Garn ein zweites Garn eingesetzt und hat das Gewebe ein Flächengewicht zwischen 100 und 500 g/m² und ganz besonders bevorzugt zwischen 250 und 500 g/m². Dabei besteht das zweite Garn aus einem unter Polyamid, Polyester, Polybenzimidazol und Baumwolle ausgewählten Material und ganz besonders bevorzugt aus einem Polyamidgarn.
Die Funktionsschicht ist eine Membrane beziehungsweise Folie und kann aus Materialien der Gruppe der Polyester, des Polyamids, der Polyolefine, des Polyvinylchlorids, der Polyketone, der Polysulfone, der Polycarbonate, der Fluorpolymere einschließlich Polytetrafluorethylen, der Polyacrylate, der Polyurethane, der Copolyetherester, der Copolyetheramide bestehen. Ganz besonders bevorzugt besteht die Funktionsschicht aus dem als hochwasserdicht und atmungsaktiv bekannten expandierten PTFE.
Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen
1 einen Schutzanzug für Motorradfahrer aus dem erfindungsgemäßen Garn,
2a einen Querschnitt der dem Schutzanzug zugrundeliegenden Textilie,
2b einen Querschnitt der in der Textilie gemäß 2a eingesetzten Funktionsschicht,
3 die Vorrichtung zur Herstellung der Funktionsschicht für ein erfindungsgemäßes Laminat,
4 eine Laminationsvorrichtung und
5 das erfindungsgemäße Garn.
Definition
Wasserdicht
Der Begriff „wasserdicht" bedeutet, daß das zu untersuchende Material einen Wassereintrittsdruck (hydrostatischen Druck) von mindestens 0,13 bar aushalten kann. Die Messung erfolgt, indem man eine Probe des zu untersuchenden Materials mit einer Fläche von 100 cm² einem ansteigenden Wasserdruck aussetzt. Zu diesem Zweck wird destilliertes Wasser von 20 ± 2°C verwendet und der Wasserdruck mit 60 ± 3 cmH₂O/min erhöht. Der Wassereintrittsdruck der Probe entspricht dem Druck, bei welchem Wasser auf der gegenüberliegenden Seite der Probe durchschlägt. Die genaue Methode zur Durchführung dieses Tests ist in der ISO-Norm Nr. 811 aus dem Jahre 1981 beschrieben.
Wasserdampfdurchlässig
Der Begriff „wasserdampfdurchlässig" meint vorliegend einen Wasserdampfdurchgangswiderstand RET von weniger als 150 (m²·Pa)/W. Der Wasserdampfdurchgangswiderstand wird mit dem Hohensteiner Modellversuch gemessen, welcher in der Standard-Prüfvorschrift Nr. BPI 1.4 des Bekleidungsphysiologischen Instituts e.V. Hohenstein vom September 1987 beschrieben ist.
Funktionsschicht
Unter „Funktionsschicht" ist eine Schicht mit wasserdichten und wasserdampfdurchlässigen Eigenschaften zu verstehen.
Garn
Unter „Garn" sind vorliegend die endlosen Materialstränge zu verstehen, aus denen die Textilie hergestellt wird. Dazu zählen Stränge, Filamente, Fasern und dergleichen.
dtex
Dabei handelt es sich um eine auf dem Gebiet der Textilien gängige Maßeinheit. Metrisch entspricht ein dtex einem g pro 10.000 m Garn. So wiegt beispielsweise ein 500 dtex starkes Garn 500 g pro 10.000 m Garn.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
1 zeigt einen Schutzanzug 10 für einen Motorradfahrer aus dem erfindungsgemäßen Garn. Wie in 2a dargestellt, liegt dem erfindungsgemäßen Schutzanzug 10 ein textiles dreischichtiges Laminat 20 zugrunde, welches als textile Außenhülle 30 eine Web-, Vlies- oder Maschenware aus dem erfindungsgemäßen Garn enthält. Die textile Außenhülle 30 ist auf die Oberseite einer Funktionsschicht 40 auflaminiert, die auf der anderen Seite eine auf laminierte textile Verstärkungsschicht 50 trägt.
Die Funktionsschicht 40 ist nach einer Ausführungsform der Erfindung eine poröse polymere Schicht 60 mit einer kontinuierlichen nichtporösen hydrophilen wasserdampfdurchlässigen Polymerschicht 70 gemäß 2b. Als poröse polymere Schicht 60 wird erfindungsgemäß bevorzugt eine mikroporöse polymere Membrane mit einer mikroskopischen Struktur von offenen, miteinander verbundenen Mikrohohlräumen eingesetzt. Sie zeigt Luftdurchlässigkeit und als luftdurchlässige Schicht verleiht sie Wasserdampfdurchlässigkeit beziehungsweise beeinträchtigt diese nicht. Die in dem hier beschriebenen textilen Laminat 20 eingesetzte mikroporöse Membrane hat typischerweise eine Dicke von 5 μm bis 125 μm und ganz besonders bevorzugt von etwa 5 μm bis 25 μm. Zu einsetzbaren Polymeren für die mikroporöse Membrane zählen sowohl Kunststoffpolymere als auch elastomere Polymere. Zu Beispielen für geeignete Polymere zählen Polyester, Polyamid, Polyolefine, Polyketone, Polysulfone, Polycarbonate, Fluorpolymere, Polyacrylate, Polyurethane, Copolyetherester, Copolyetheramide und dergleichen. Als Polymere bevorzugt sind Kunststoffpolymere.
Als mikroporöses polymeres Membranmaterial kommt ganz besonders bevorzugt mikroporös expandiertes Polytetrafluorethylen (ePTFE) zur Anwendung. Diese Materialien zeichnen sich aus durch eine Vielzahl von offenen, miteinander verbundenen Mikrohohlräumen, ein großes Hohlraumvolumen, hohe Festigkeit, Weichheit, Flexibilität, stabile chemische Eigenschaften, einen hohen Wasserdampfübergang und eine Oberfläche mit einer guten Abweisung gegenüber Verunreinigungen. In den US-Patentschriften US-A-3 953 566 und US-A-4 187 390 wird die Herstellung solcher Membranen aus mikroporös expandiertem Polytetrafluorethylen beschrieben, wobei hiermit auf diese Schriften ausdrücklich Bezug genommen wird.
Die kontinuierliche wasserdampfdurchlässige polymere Schicht 70 ist ein hydrophiles Polymer. Die hydrophile Schicht transportiert selektiv Wasser durch Diffusion aber unterstützt weder den Wasser- noch den Lufttransport unter Druck. Somit wird Feuchtigkeit, das heißt Wasserdampf, durch die Schicht hindurch transportiert, jedoch wird der Durchgang von Stoffen wie in der Luft schwebende Teilchen oder Mikroorganismen ausgeschlossen. Diese Eigenschaft verleiht gleichfalls der Textilie 20 mit der porösen polymeren Schicht 60 sowie den daraus hergestellten Artikeln wie zum Beispiel Schutzanzüge 10 eine gute Abweisung von Verunreinigungen als Barriere für Verunreinigungen aller Größe. Weiterhin erlauben die Wasserdampfübertragungseigenschaften des Materials Komforteigenschaften für den Träger.
Die kontinuierliche wasserdampfdurchlässige polymere Schicht 60 hat typischerweise eine Dicke zwischen 5 μm und 50 μm und bevorzugt zwischen etwa 10 μm und 25 μm. Diese Dicke hat sich als guter praktischer Kompromiß zwischen befriedigender Haltbarkeit, Kontinuität und Wasserdampfdurchlässigkeitsrate erwiesen.
Ohne Beschränkung darauf sind ganz besonders geeignete kontinuierliche wasserdampfdurchlässige Polymere solche aus der Familie der Polyurethane, der Familie der Silicone, der Familie der Copolyetherester oder der Familie der Copolyetheresteramide. Geeignete Copolyetherester hydrophiler Zusammensetzungen sind den Lehren gemäß US-A-4 493 870 (Vrouenraets) und US-A-4 725 481 (Ostapachenko) zu entnehmen. Geeignete hydrophile Zusammensetzungen sind in der US-A-4 2340 838 (Foy et al.) beschrieben. Geeignete Polyurethane sind in der US-A-4 194 041 (Gore) zu finden. Eine bevorzugte Klasse von kontinuierlichen wasserdampfdurchlässigen Polymeren sind Polyurethan, insbesondere solche mit Oxyethyleneinheiten gemäß US-A-4 532 316 (Henn). Typischerweise enthalten diese Materialien eine Zusammensetzung mit einer hohen Konzentration an Oxyethyleneinheiten, welche dem Polymer eine Hydrophilie verleihen soll. Die Konzentration an Oxyethyleneinheiten liegt typischerweise bei über 45 Gew.-%, bezogen auf das Grundpolymer, bevorzugt bei größer als 60% und ganz besonders bevorzugt bei größer als 70%.
Die Funktionsschicht 40 zur Herstellung des erfindungsgemäßen Laminats 20 kann nach der Lehre gemäß US-A-5 026 591 (Henn et al.) hergestellt werden. Dieses Verfahren ist in 3 dargestellt, aber nicht darauf beschränkt. 3 zeigt eine Anordnung von vier Walzen. Eine kontrollierte Zufuhr bzw. Dosierung von aufgeschmolzenem wasserdampfdurchlässigem Polymer 100 wird durch eine Gravurwalze 110 und einen mit einer Rakel versehenen Polymervorratsbehälter 120 gewährleistet. Das wasserdampfdurchlässige Polymer 100 wird als dünner kontinuierlicher flüssiger Film 105 auf die kontinuierlich bewegte poröse polymere Membrane 130 in der Spalte 140 zwischen den beiden Drehwalzen 150, 160 aufgetragen. Die erste Drehwalze 150 wird mit dem flüssigen Polymer beschichtet und die zweite Drehwalze 160 dient als Träger, so daß das flüssige Polymer partiell in die poröse Struktur der polymeren Membrane 130 eingedrückt wird.
Die textile Außenhülle 30 und das verstärkend wirkende textile Flächengebilde 50 werden nach einem üblichen Laminationsverfahren gemäß 4 auf die Funktionsschicht 40 aufgebracht. Der Einfachheit halber ist in 4 die Lamination nur eines textilen Flächengebildes, das heißt entweder der Außenhülle 30 oder der Verstärkungsschicht 50, auf eine Seite der Funktionsschicht 40 dargestellt. Dabei wird ein Heißkleber 170 aus einem mit einer Rakel versehenen Klebstoffvorratsbehälter 180 auf die zweite Seite der Funktionsschicht 40 mittels einer Gravurwalze 190 punktförmig aufgetragen. Die Funktionsschicht 40 wird dabei von einer einen niedrigen Durometerwert aufweisenden Gummiwalze 200 minimal gespannt mit einem ausreichenden Druck gegen die Gravurwalze 190 gedrückt, um die Klebstoffpunkte zu entfernen und auf die zweite Seite der Verbundschicht 50 zu übertragen.
Beim Verlassen eines Druckspalts 210 wird die mit Klebstoffpunkten beschichtete Verbundschicht 220 einer Laminationswalze 230 zugeführt, wo sie in unmittelbarem Kontakt mit dem verstärkend wirkenden textilen Flächengebilde 50 oder der textilen Außenhülle 30, zugeführt von einer Lagerwalze 240, gebracht wird. Das erzeugte Laminat 250 wird bei etwa 125°C gehärtet und anschließend auf eine Lagerwalze 260 aufgewickelt. Beim Verlassen des Spalts 270 zwischen Walze 260 und Druckwalze 280 wird das Laminat 250 auf einer Lagerwalze 290 aufgenommen.
Ein zur Herstellung der textilen Außenhülle 30 eingesetztes Garn 295 ist in 5 dargestellt. Man sieht einen Kern 300 aus einem ersten Material, umgeben von einem Mantel 310 aus einem zweiten Material. Beim ersten Material im Kern 300 handelt es sich nach einer Ausführungsform der Erfindung um eine Aramidfaser und insbesondere um eine meta-Amidfaser wie KEVLAR^®, erhältlich von E. I. Du Pont de Nemours Inc. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung besteht der Kern 300 aus einer Faser aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE) wie einer RASTEX^®-Faser, erhältlich von W. L. Gore & Associates. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht der Kern 300 aus einer Faser aus hochfestem NYLON^® (Polyamid 6.6), erhältlich von Du Pont, Genera, Nylstar, Deutschland oder Viscoswiss, Neuchateau, Schweiz. Ganz allgemein besteht der Kern 300 aus einer Faser aus einem ersten Material mit einer sehr hohen Reißfestigkeit. Tabelle 1 zeigt die Reißfestigkeiten der Fasern, die man als erstes Material im Kern 300 einsetzen könnte. Die Reißfestigkeiten werden nach DIN 53 834, Teil 1 vom Februar 1976 im Normalklima von (20 ± 2)°C und (65 ± 2)% Luftfeuchtigkeit gemäß DIN 53 802 gemessen.
Tabelle 1
Der Mantel 310 besteht aus einem zweiten Material, nach einer Ausführungsform der Erfindung aus Polyamidfaser und insbesondere aus einer Polyamid-6.6-Faser wie einer CORDURA^®-Faser, erhältlich von E. I. Du Pont de Nemours Inc. Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem im Kern 310 eingesetzten zweiten Material um eine NOMEX^®-Faser, gleichfalls erhältlich von E. I. Du Pont de Nemours Inc. Alternativ dazu käme auch in Frage eine Polyamid-4.6-Faser, erhältlich von DSM Chemicals & Fertilizers in Sittard, Niederlande. Alternativ dazu kann der Mantel 310 aus einem Harz bestehen, das den Kern 300 umschichtet. Ganz allgemein wird das im Mantel 310 eingesetzte zweite Material so gewählt, daß ein hochabriebfestes Garn resultiert, das auch Farbstoffteilchen annehmen kann.
Beispiele für derartige Fasern sind Polyamide.
Nach der bevorzugten Ausführungsform. der Erfindung besteht der Kern 300 aus KEVLAR^®-Faser mit darum herum angeordneten CORDURA^®-Fasern. Die KEVLAR^®-Faser verleiht dem Garn 295 eine hohe Zugfestigkeit. Der Mantel 310 besteht aus CORDURA^®-Faser mit einem Schmelzpunkt von etwa 255°C und ist hochabriebfest, wie weiter unten erläutert wird. Im Gegensatz zur KEVLAR^®-Faser ist die CORDURA^®-Faser beständig gegenüber Abbau durch ultraviolettes Licht und anfärbbar. Die KEVLAR^®-Faser hat einen sehr hohen Schmelzpunkt von etwa 400°C, so daß das aus dem Garn 295 hergestellte textile Flächengebilde 30 auch bei einem Schmelzen der CORDURA^®-Faser seine Struktur beibehält. Das hergestellte Garn 295 besitzt somit eine Beständigkeit gegenüber ultraviolettem Abbau, eine Anfärbbarkeit zur Herstellung von Textilien in einer erwünschten Farbe und eine hohe Zugfestigkeit. Die Farbstoffteilchen sind durch physikalische Kräfte (van der Waals) im Mantel 310 gebunden.
Zur Herstellung des Kerns 300 im Garn 295 kann man von einer einzigen Spinnfaser, einer multifilamentären Faser oder einer sogenannten reißkonvertierten Faser mit mehreren zerrissenen Fasern einer Länge von etwa 100 mm, deren Enden sich miteinander verhaken, ausgehen. Die einzelne Spinnfaser verfügt über die größte Reißfestigkeit längs. Vorgesehen wäre die Verwendung einer Faser mit einem Titer von etwa 200 dtex. Dieser Fasertyp ist wesentlich teurer als die reißkonvertierte Faser. Als einsetzbarer Fasertyp bietet sich weiterhin eine sogenannte Baumwollspinnfaser an, in der die zerrissenen Fasern mit einer Länge von etwa 38 bis 40 mm vorliegen. Die Baumwollspinnfaser bietet keine so hohe Längsfestigkeit wie die reißkonvertierte Faser oder die einzelfilamentäre Faser. Sie ist jedoch billiger als die beiden anderen Fasertypen.
Die Herstellung des in der 5 dargestellten Garns 295 erfolgt bevorzugt dadurch, daß man die den Kern 300 bildende Faser mit der den Mantel 310 bildenden Faser umwickelt. Derartige Verfahren sind in der Technik bekannt und die entsprechenden Maschinen zu beziehen bei Rieter in Ingolstadt und/oder Schlafhorst, in Mönchengladbach.
Das so hergestellte Garn 295 läßt sich nach bekannten Verfahren weben oder flechten, zum Beispiel auf den Maschinen der Dornier in Deutschland. Die aus dem erfindungsgemäßen Garn 295 hergestellte textile Außenhülle 30 kann mit verschiedenen Fadendichten schwerer oder leichter ausgeführt sein. Zudem kann man das erfindungsgemäße Garn 295 mit anderen Garnen in der textilen Außenhülle kombinieren.
Die textile Außenhülle 30 wurde nach dem Weben auf eine aus ePTFE und einer Polyurethanschicht bestehende Funktionsschicht 40 nach den im Zusammenhang mit 4 beschriebenen Laminationsverfahren auflaminiert. Auf die andere Seite der Funktionsschicht 40 wurde das verstärkend wirkende textile Flächengebilde 50 auflaminiert.
Die so hergestellte, die Textilie 20 für den Schutzanzug 10 bildende Drei-Laminat-Schicht wurde anschließend einer Prüfung des Abrasionswiderstandes nach einer entsprechenden Testmethode unterzogen. Eine derartige Testmethode wurde an der Technischen Universität Darmstadt entwickelt (als „Darmstädter Methode" bekannt) und wird in dem Artikel „Schutzkleidungsprüfung und Entwicklungsmöglichkeiten" von A. Weidete in VDI Berichte Nr. 657, 1987, S. 263–279 beschrieben. Dabei läßt man eine mit Stücken aus dem erfindungsgemäßen textilen Flächengebilde umspannte Scheibe mit einem Durchmesser von 125 cm auf eine Betonfläche fallen. Die Scheibe ist an einem vor dem Fallenlassen auf eine Drehgeschwindigkeit um eine Achse von 60 km/h beschleunigten Arm angebracht und darf anschließend zum Stillstand kommen. Die gewählte Geschwindigkeit soll das Trägheitsmoment eines in Rückenlage auf die Fahrbahn stürzenden Motorradfahrers simulieren. Ehe sie zum Stillstand kommt, durchläuft die Scheibe einen kreisförmigen Weg mit einem Umfang von 900 mm. Der Oberflächendruck zwischen Textilprobe und Fahrbahn beträgt 1,875 N/cm² und entspricht dem Druck eines 75 kg schweren, 1,75 m großen Motorradfahrers auf die Fahrbahn nach einem Sturz. Anschließend werden die Proben visuell ausgewertet. Dabei beurteilt man die Lochbildung im textilen Flächengebilde. Es wurden jeweils drei Proben geprüft, wobei das textile Flächengebilde mit verschiedenen Winkeln gegenüber der Drehrichtung angebracht wurde. Jeder Probe wird ein Index für die Höhe der Abrasion nach der folgenden Tabelle zugeordnet:
Tabelle 2
Daneben wurde auch noch ein mittlerer Reibungskoeffizient für das Material errechnet. Dieser sollte nach den Anforderungen für Motorradfahrerkleidung zwischen 0,7 und 1,1 liegen. Kleinere Werte würden bei einem wirklichen Unfall zu inakzeptabel langen Rutschpartien führen, die zu einer Kollision zwischen Motorradfahrer und einem weiteren Gegenstand führen könnten. Bei Koeffizienten größer 1,1 besteht die Gefahr, daß sich der Motorradfahrer auf der Fahrbahn überschlägt, was zu Knochenbrüchen führen könnte.
Beispiel 1
Aus einer Mischung aus dem erfindungsgemäßen Garn 295 und 500 dtex starkem CORDURA^®-Garn der Du Pont wurde eine textile Außenhülle 30 mit einem Gewicht von 250 bis 300 g/cm³ hergestellt. Dazu wurde das erfindungsgemäße Garn 295 mit einem Titer von etwa 1000 dtex aus einem Kern aus 200 dtex starkem KEVLAR^®-Reißgarn, erhältlich von Du Pont, durch Ummantelung mit zwei etwa 370 dtex starken CORDURA^®-Garnen der Du Pont hergestellt. Das Garn 295 wurde durch Erhitzen auf 160– 180°C unter Spannung thermofixiert.
Das so hergestellte Garn 295 wurde mit dem 500 dtex starken CORDURA^® verwoben, wobei es sich bei jedem vierten Schußfaden und bei jedem vierten Kettfaden um ein erfindungsgemäßes Garn 295 handelte. Die textile Außenhülle 30 wurde anschließend auf eine Funktionsschicht 40, enthaltend eine ePTFE-Lage 50, beschichtet mit einer Polyurethanschicht 70 und mit einer Dicke von 0,9 mm, zu einem zweischichtigen Laminat auflaminiert. Durch Laminierung der anderen Seite der Funktionsschicht 40 mit einem verstärkend wirkenden textilen Flächengebilde aus Polyester mit einem Gewicht von 30 g/m² wurde ein dreischichtiges Laminat hergestellt.
Beispiel 2
Das Garn 295 aus Beispiel 1 wird in einer unterschiedlichen Gewebebindung eingesetzt. In diesem Beispiel besteht der Schuß aus 16 500 dtex starken CORDURA^®-Fäden, gefolgt von zwei 1000 dtex starken Garnen 295 gemäß der Erfindung. Das Gewebe enthält vierzehn 500 dtex starke CORDURA^®-Garne und zwei 1000 dtex starke Garne 295 gemäß der Erfindung. Die so erwebte Außenhülle 30 wird anschließend auf die Funktionsschicht 40 auflaminiert.
Beispiel 3
Das Garn 295 aus Beispiel 1 wird verwendet. Sowohl Kette als auch Schuß bestehen aus zwei 1100 dtex starken CORDURA^®-Garnen, gefolgt von einem 1000 dtex starken Garn 295 gemäß der Erfindung. Die so erwebte Außenhülle 30 wird anschließend auf die Funktionsschicht 40 auflaminiert.
Beispiel 4
Das erfindungsgemäße Garn 295 wird mit einem Kern aus einem 100 dtex starken KEVLAR^®-Reiß- oder Einzelfilamentgarn der Du Pont durch Umspinnung mit zwei 180 dtex starken CORDURA^®-Garnen hergestellt. Aus diesem Garn webt man eine Außenhülle 30, die auf eine Funktionsschicht 40 auflaminiert wird.
Vergleichsbeispiele
Als ein Vergleichsbeispiele wurden vier bekannte textile Flächengebilde geprüft. Bei dem ersten Vergleichsbeispiel handelte es sich um ein zweischichtiges Flächengebilde LEMANS der W. L. Gore & Associates GmbH in Feldkirchen mit einer Außenhülle aus einer Mischung aus hochfestem Polyamid 6.6 und CORDURA^®-Garn, auflaminiert auf eine Funktionsschicht aus einer mit einer Polyurethanschicht beschichteten ePTFE-Schicht. Die Außenhülle hat ein Gewicht von 225 g/m².
Bei dem zweiten Vergleichsbeispiel handelte es sich um eine Rökona-Jacke aus einer Mischung aus Polyamid und Polyester.
Bei dem dritten Vergleichsbeispiel handelte es sich um das Gewebe K300, erhältlich von Schöller. Bei K300 handelt es sich um ein Gewebe aus Polyamid 4–6 Kevlar mit einem Gewicht von 330 g/m² und einem Z-Liner-Laminat.
Bei dem vierten Vergleichsbeispiel handelte es sich um eine CORDURA^®-500-Ware von Magocchi in Italien.
Schließlich handelte es sich bei dem fünften Vergleichsbeispiel um 1,4 mm starkes Rindleder.
Tabelle 3
Wie anhand der Ergebnisse in Tabelle 3 ersichtlich, beträgt der Abrasionsindex der erfindungsgemäß hergestellten zweischichtigen und dreischichtigen Laminate weniger als drei. Die Textilien der Vergleichsbeispiele 1 und 2 zeigen jeweils Abrasionsindizes größer drei. Ferner sieht man, daß der prozentuale Gewichtsverlust der erfindungsgemäß hergestellten zwei- und dreischichtigen Laminate weit unter dem des Laminats gemäß Vergleichsbeispiel 3 liegt. Vergleichsbeispiele 3 und 4 zeigen jeweils Abrasionsindizes kleiner drei. Sie haben jedoch ein hohes Gewicht, so daß daraus hergestellte Kleidungsstücke schwer sind. Ein aus CORDURA^®-500-Ware hergestelltes Kleidungsstück wäre vergleichsweise leicht. Da diese Ware jedoch keine wasserdichte Funktionsschicht enthält, ist sie nicht so wasserdicht wie die textilen Laminate gemäß der Erfindung oder die Laminate gemäß den Vergleichsbeispielen 1 und 3.

Claims

Garn (295) aus einem Kern (300) aus einer Kernfaser mit einer Reißfestigkeit längs von mehr als 0,8 cN/dtex und einem darum herum angeordneten Mantel (310) aus einem hochabriebfesten Mantelmaterial aus Polyamidfaser, wobei die Polyamidfaser Partikelrezeptoren aufweist, wobei es sich dabei um amorphe Bereiche der Faserstruktur handelt, in denen Partikel physikalisch gebunden werden können.
Garn (295) nach Anspruch 1, bei dem der Kern (300) mit dem Mantel (310) umsponnen ist.
Garn (295) nach Anspruch 1, bei dem die Kernfaser (300) unter Fasern der Reihe Aramidfasern, Polyamidfasern, Polyethylen-, Graphit-, Glas-, Stahl- oder Polytetrafluorethylenfasern ausgewählt ist.
Garn (295) nach Anspruch 3, bei dem es sich bei der Kernfaser (300) um para-Aramidfaser handelt.
Garn (295) nach Anspruch 1, bei dem es sich bei dem Mantelmaterial (310) um Polyamid 66 handelt.
Garn (295) nach Anspruch 1, bei dem die Kernfaser (300) aus mehreren Fasern mit ineinander verschlungenen ausgefransten Enden hergestellt ist.
Garn (295) nach Anspruch 1, bei dem es sich bei der Kernfaser (300) um eine multifilamentäre Faser handelt.
Garn (295) nach Anspruch 1, bei dem der Mantel abriebfest ist, wobei sich für ein aus dem Garn (295) hergestelltes, 300–400 g/m² schweres Gewebe beim Fallenlassen einer sich mit einer Umfangsgeschwindigkeit von 55–65 km/h drehenden Scheibe aus einer Höhe von 1 cm, entsprechend einer Flächenpressung von 1,875 N/cm², auf eine Fläche aus Beton ein Abrasionsindex < 3 ergibt.
Garn (295) nach Anspruch 1, bei dem die Partikelrezeptoren Farbstoffteilchen aufnehmen.
Gewebe aus Garn (295) gemäß Anspruch 1 bis 9.
Schutzbekleidung (10) aus dem Gewebe (30) gemäß Anspruch 10.
Schutzbekleidung (10) nach Anspruch 11, wobei das Gewebe (30) auf eine wasserdichte und wasserdampfdurchlässige Funktionsschicht (40) laminiert ist.
Schutzbekleidung (10) nach Anspruch 12, wobei die wasserdichte und wasserdampfdurchlässige Funktionsschicht (40) mit einem verstärkend wirkenden textilen Flächengebilde (50) laminiert ist.