DD281837A5 - Textiles flaechengebilde mit reaktivharz - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft textile Flaechengebilde mit Reaktivharz, die aus Fasern eines Elastizitaetsmoduls von 200 bis 2 500 daN/mm2 bestehen und vor der Aushaertung eine Dehnbarkeit in Laengsrichtung von mehr als 10% aufweisen. Die mit Reaktivharz beschichteten oder impraegnierten textilen Flaechengebilde koennen als Konstruktionsmaterialien, insbesondere als Stuetzverbaende in der Medizin oder fuer technische Vorrichtungen, verwendet werden.{Flaechengebilde, textil; reaktivharzbeschichtet; Laengsrichtung, dehnbar; Konstruktionsmaterialien; Stuetzverbaende; Medizin; Vorrichtungen, technisch}

Description

Die Erfindung betrifft Konstruktionsmaterialien, insbesondere für medizinische Stützverbände oder technische Vorrichtungen ι die außer einer Querelastizität noch eine Längselastizität aufweisen, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihrer Verwendung.

Die erfindungsgemäßen Konstruktionsmaterialien bestehen im allgemeinen aus einer Trägerschicht, die mit einem Reaktivharz beschichtet und/oder imprägniert ist.

Im allgemeinen können die erfindungsgemäßen Konstruktionsmaterialien zur Versteifung, Formgebung und Abdichtung im medizinischen oder technischen Bereich verwendet werden.

Die erfindungsgemäßen Konstruktionsmaterialien können aber auch zur Herstellung von Behältern, Filtern, von Rohren, zum Verbinden von Konstruktionselementen, zur Fabrikation von dekorativen oder künstlerischen Artikeln ,„.zu Versteifungszwecken oder als Füll- bzw. Dichtungsmaterial für Fugen und Hohlräume eingesetzt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Konstruktionsmaterialien, die aus einem flexiblen Träger bestehen, der mit einem wasserhärtenden Reaktivharz be-

schichtet oder getränkt ist ι sind bereits bekannt. Beispielsweise sei die DE-A 23 57 931 genannt, in der Konstruktionsmaterialien aus flexiblen Trägern, wie Gewirken, Geweben oder Vliesen, beschrieben werden, die mit wasserhärtenden Reaktivharzen, wie Isocyanaten oder durch Isocyanatgruppen modifizierte Präpolymere, beschichtet oder getränkt sind. Um die Festigkeit dieser Konstruktionsmaterialien zu erhöhen, wurden Trägermaterialien aus Glasfasern verwendet (US 45 02 479). Diese bekannten Trägermaterialien sind jedoch nur in der Querrichtung dehnbar, in der Längsrichtung jedoch praktisch starr, um damit eine höhere Stabilität zu erreichen (US 45 02 479, Spalte 3, Zeile 45 bis 47).

Nachteilig an den n\ir in Querrichtung dehnbaren Trägermaterialien ist das Auftreten von Falten bei der Anbringung des Materials auf einem ungleichmäßigen Untergrund mit konischen Erhebungen bzw. variablen Radien, z. B. einem menschlichen Bein.

In der US 46 09 578 werden als Träger für Konstruktionen materialien Raschel- und Trikotgewirke aus Glasfasern genannt, die in einer bestimmten Wirkweise verarbeitet sind. Diese Träger weisen außer der Querdehnung eine Längsdehnung von wenigstens 22 bis 25 % auf. Die Längsdehnung ist ,bei diesen Gewirken aufgrund einer bestimmten Legart bei der Maschenbildung und der hohen Rückstellkräfte der Glasfasern (Elastizitätsmodul 7000 bis 9000 (daN/mm²)) gegeben.

Konstruktionsmaterialien auf Basis von Glasfasern, wie sie in der US 46 09 578 beschrieben werden, haben den Nachteil der schlechten Röntgentransparenz. Auch bilden sie an den

Bruchstellen scharfe Kanten aus, die zu Verletzungen führen. Nachteilig ist außerdem das Auftreten von Glasstaub bei der Herstellung und dem Abnehmen des Konstruktionsmaterials.

Konstruktionsmaterialien wie sie in der US 46 09 578 beschrieben werden, lassen 3ich nicht mit anderen Fasern als Glasfasern herstellen. Andere Fasern als Glasfasern weisen wesentlich geringere Elastizitätsmodule auf, so daß man keine Träger mit vergleichbarer Längs- und Querdehnung erhält.

Ziel der Erfindung

Durch die vorliegende Erfindung werden textile Flächengebilde mit verbesserten Gebrauchseigenschaften zur Verfügung gestellt.

Gegenüber den bekannten Bandagen aus Glasfasern haben die erfindungsgemäßen Flächengebilde bei überlegener Festigkeit, den Vorteil eines leichteren Gewichtes. Hinzu kommt das sie keine scharfen Kanten ausbilden, rückstandfrei verbrennen und bei der Abnahme mit einer Säge und bei der Verarbeitung keinen Glasstaub bilden. Ein besonderer Vorteil ist die erhöhte Röntgentransparenz. Im Vorgleich zu Bandagen aus Glasfasern brechen die erfindungsgemäßen Flächengebilde selbst bei starker Deformation nicht.

Die erfindungsgemäßen Flächengebilde können besonders bevorzugt für Stützverbände im medizinischen und veterinärmedizinischen Bereich, verwendet werden. Sie weisen einen hervorragenden Anlegekomfort auf, was sich darin zeigt,

daß sowohl menschliche wie tierische Extremitäten an schwierigen Stellen wie Knie, Ellenbogen oder Ferse faltenfrei umwickelt werden können.

Ähnliches gilt für andere Anwendungsbereiche bei denen man Formteile, die gebogen oder verwinkelt sind, faltenfrei umwickeln kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, textile Flächengebilde mit verbesserten Gebrauchseigenschaften zur Verfügung zu stellen.

Es wurden textile Flächengebilde gefunden, welche mit einem wasserhärtenden Reaktivharz imprägniert und/oder beschichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus organischen Fasern mit einem Elastizitätsmodul von 200 bis 2500 daN/mm bestehen und vor der Aushärtung eine Dehnbarkeit in Längsr richtung von mehr als 10 % aufweisen.

Überraschenderweise weisen die erfindungsgemäßen Flächengebilde außer einer Dehnung in Querrichtung auch eine in Längsrichtung auf.

Die Längsrichtung bedeutet in der Regel die Vorarbeitungsrichtung des Textils, also beispielsweise in Richtung der Kette oder der Maschenstäbe.

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Querrichtung bedeutet in der Regel senkrecht zur Verar- ^ beitung&richtung des Textile, also in Richtung von Schuß oder Maschenreihe«

Die erfindungsgemäßen Flächengebilde können in verschiedenen geometrischen Formen vorliegen« Bevorzugt liegen sie in Bandform vor« wobei die lange Seite des Bandes der Verarbeitungsrichtung des Textile entspricht«

Organische Fasern für die erfindungsgemäßen Flächengebilde können Naturfasern oder Chemiefasern sein« 15

Als Naturfasern seien besonders Fasern von Pflanzenhaaren« wie Baumwolle« Bastfasern, wie Hanf und Jute und Hartfasern« wie Sisal, genannt» Insbesondere bevorzugt werden BaumwolIfasern» 20

Als Chemiefasern seien besonders Fasern aus synthetischen Polymeren genannt« Beispielsweise seien Polymerisatfasern, wie Polyethylen-, Polypropylen-, Polychlorid- (z.B. Polyvinylchlorid und Polyvinyliden-

25 chlorid), Polyacryl- und Vinylat-Fasern,

Polykondensatfasern, wie Polyamid-, Polyester- und Polyharnstoffaeern. und Polyadditionsfasern, wie Spandex oder Elasthanfasern,

genannt,

Es ist auch möglich, Viskosefasern einzusetzen«

Es ist auch möglich, Elastndienfäden (Gummifäden) einzusetzen« 35

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Bevorzugte Synthesefasern sind Fasern aus Polyestern» 5" Polyamiden und Polyacrylnitrillen,

Es ist selbstverständlich auch möglich, Flächengebilde aus verschiedenen Fasern einzusetzen.

Insbesondere bevorzugt werden Flächengebilde aus Polyester- und/oder Polyamid- und/oder Baumwollfasern«

Die Fasern für die erfindungsgemäßen Flächengebilde sind an eich bekannt (Synthesefasern, Seiten 3 bis 10 und bis 221 (1981), Verlag Chemie, Wainheim).

Das vorzugsweise in Längsrichtung eingearbeitete Fadensystem ermöglicht nach einem Schrumpfprozeß die elastische Dehnung in Längsrichtung. Im Falle der Verwendungvon Fäden aus natürlichen Fasern werden hochgedrehteGarne bzw. Zwirne aus Stapelfasergarnen mit einem Drehungskoeffizienten oc zwischen 120 und 600 bevorzugt, so daß durch die hohe Drehung ein großes Torsionsmoment und damit eine Kringelneigung gegeben ist. Der Drehungs-

25 koeffizient α errechnet sich nach

oc =

1000

wobei T die Anzahl der Drehungen je m Garn bzw. Zwirn bedeutet und TEX die längerbezogene Garnmasse in g je 1000 m Garn. Um ein unerwünschtes Drehen des textlien

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Flächengebildes zu vermeiden« werden bevorzugt die Fäden mit wechselnder Drehungsrichtung (im Uhrzeigersinn: S-Drehung, Gegen-Uhrzeigersinn: Z-Drehung) in alternierender Folge, z.B. ein Faden S-I Faden Z oder 2 Fäden S - 2 Fäden Z, eingearbeitet.

IQ Als dauorelastische Fäden können sowohl Fäden aus Naturgummi (Elastodien) als auch synthetische Polyurethan-Elastomerfäden (Elasthan) verwendet werden.

Als Chemiefasern werden zur Erreichung der Längendehnbarkeit polyfile texturierte Filamentgarne aus Polyester, Polyamid etc, eingesetzt.

Die elastischen Eigenschaften dieser Garne beruhen auf der im Verlauf des Texturierprozesses erhaltenen perma-

''·" nenten Kräuselung und Torsion der Fäden, die durch die thermoplastischen Eigenschaften der Materialien erreicht wird. Es können alle Typen von Texturierfäden verwendet werden, wie z.B. HE-Garne (hochelastische Kräuselgarne), Set-Garne, HB-Garne (Hochbauschgarne),

25

Das in Längsrichtung eingearbeitete Fadensystem wird durch Verbindungsfäden zusammengehal'. an, wobei sowohl Stapelfasergarne bzw. Zwirne aus naturlichen Fasern als auch Stapelfasergarne bzw, polyfile Filamentgarne (Glattgarn) aus Chemiefasern verwendet werden können, Die Festigkeit dieser Garne wird durch den Elastizitätsmodul (Ε-Modul) charakterisiert,

35

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Die Fasern für die r«rf indungsgemäfJen Fläcnengebilde weisen'einen Elastizitätsmodul (E-Modul) in Längsrichtung von 200 bis 2000« bevorzugt von 400 bis 200O₁ daN/nun² auf« Der Elastizitätsmodul kann nach an sich bekannten Verfahren bestimmt werden (Synthesefasern, Seiten 63 bis 68 (1981). Verlag Chemio. Weinheim). 10

Die erfindungsgemäßen toxtilen Flächengebilde weisen im allgemeinen vor Aushärtung des Reaktivharzes eine Dehnbarkeit in Längsrichtung von mehr uls 10, bevorzugt von 15 bis 200 X, insbesondere bevorzugt von 15 bis 80 X,auf« Unter der Dehnbarkeit in Längsrichtung verstehtman die Längenveränderung gegenüber dem voll entspannten Flachengebilde, die erreicht wird, wenn das textile Flächengebilde in Längsrichtung pro cm Breite mit 10 N belaetet wird. Solche Messungen können beispielsweise

20 nach DIN 61 632 (April 1985) durchgeführt werden.

Die erfindungsgemäßen Flächengebilde weisem im allgemeinen vor Aushärtung des Reaktivharzes «sine Dehnbarkeit in Querrichtung von 20 bis 300 X, bevorzugt von 40 bis 200 X, auf.

Die erfindungsgemäßen textlien Flächengebilde weisen im allgemeinen ein Gewicht pro Quadratmeter von 40 bis 300 g, bevorzugt von 100 bis 200 g, auf.

Erfindunnegemäß werden besonders textile Flächengebildu aus Fasern von synthetischen Polymeren bevorzugt, Iw Fall der Verwendung von Pflanzenfasern werden Miscntextilien bevorzugt, wobei man in Längsrichtung eineFaser aus einem synthetischen Polymer und in Querrichtung eine Pflanzenfaser verwendet.

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Bevorzugt als erfindungegemäße Flächengebilde werden Textilie'n aus Fasern von synthetischen Polymeren oder Mischtextilien von synthetischen Polymeren in Längsrichtung und Pflanzenfasern in Querrichtung, deren Längendehnung durch einen Schrumpfungsprozeß eingestellt wurde« 10

Der Schrumpfprozeß b tzt nach Aktivierung deu textlien Flächengebildes bzw. der darin enthaltenen Garne ein« wobei die Aktivierung z.B. mit Hilfe von folgenden Methoden erreicht werden kann: 15

a) thermische Behandlung mit Heißluft im Temperaturbe · reich 80 - 250⁰C,

b) thermische Behandlung mit Wasserdampf bzw. überhitztem Wasserdampf im Temperaturbereich 100 -

20 180⁰C,

c) Naßbehandlung des textlien Flächengebildes unter Verwendung von geeigneten Flüssigkeitsmedien, z.B. Wasser, Alkohol gegebenenfalls in Gegenwart von Hilfsmitteln (z.B. Tenside).

25

Insbesondere bevorzugt werden hier textile Flächengebilde, die in Längsrichtung polyfile, texturierte Filamentfäden aus Chemiefasern wie Polyester-, Polyamid-, PoIyacrylnitrilfasern enthalten, die thermisch geschrumpftwurden und die in Querrichtung aus Naturfasern oder Chemiefasern mit einem Elastizitätsmodul von 400 bis 2000 daN/mm² , bevorzugt aus Fasern aus hochfesten Polyethylenterephthalaten mit einem Elastizitätsmodul von 900 bis 2000 daN/mm², bestehen.

35

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Die Verarbeitungeformen der erfindungegemäßen textlien Flächengebilde können Gewebe, Gewirke, Gestricke oder Vliese Bein. Bevorzugt seien Gewirke wie Kettengewirke, Raschelgewirke und Trikotgewirke gemannt. Insbesondere bevorzugt werden Raschelgewirke«

Wasserhärtende Reaktivharze sind bevoi zugt Harze auf Polyurethan- oder Polyvinylharz-Basis,

Ale wasserhärtende Polyurethane kommen erfindungsgemäß alle an sich bekannten organischen Polyisocyanate in

Frage, d.h, beliebige Verbindungen bzw. Gemische von

Verbindungen, die pro Molekül mindestens zwei organisch gebundene Isocyanatgruppen aufweisen. Hierzu gehören sowohl niedermolekulare Polyisocyanate mit einem unter 400 liegendem Molekulargewicht als auch Modifizierungsprodukte derartiger niedermolekularer Polyisocyanate mit einem aus der Funktionalität und dem Gehalt an funktionellen Gruppen berechenbaren, z.B. 400 bis 10,000, vorzugsweise 600 bis 8.000, und insbesondere 800 bis 5,000, betragenden Molekulargewicht, Geeignete niedermolekulare Polyisocyanate sind beispielsweise solche der Formel

Q (NCO)_n, 30

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in der 5

η = 2 bis 4, vorzugsweise 2 bis 3, und

Q einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 18, vorzugsweise 6 bis 10 C-Atomen, einen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 15, vorzugsweise 5 bis 10 C-Atomen, einen aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis

15 15, vorzugsweise 6 bis 13 C-Atomen,

oder einen araliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 15, vorzugsweise 8 bis 13 C-Atomen,

bedeuten. 20

Geeignete derartige niedermolekulare Polyisocyanate sind z.B. Hexamethylendiisocyanat, 1,12-Dodecandiisocyanat, Cyclobutan-1,3-diisocyanat, Cyclohexan-1,3- und -1,4-diisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren,

25 l-Isocyanato-SjSiS-trimethyl-S-isocyanatomethyl-

cyclohexan, 2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Hexahydro-I,3- und/oder -1,4-phenylendiisocyanat, Perhydro-2,4'- und/oder -4,4'-diphenylmethan-diisocyanat, 1,3- und 1,4-Phenylendiisocyanat, 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, Diphenylmethan-2,4¹- und/oder -4,4'-diisocyanat, Naphthylen-1,5-diisocyanat, Triphenylmethan-4,4',4"-triisocyanat oder Polyphenyl-polymethylenpolyisocyanate, wie sie durch

35 Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung erhalten werden.

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Geeignete höhermolekulare Polyisocyanate sind Modifizierungsprodukte derartiger einfacher Polyisocyanate, d.h. Polyisocyanate mit Z₄B, Isocyanurat-, Carbodiimide Allophanat-, Biuret- oder Uretdion-Struktureinheiten, wie sie nach an sich bekannten Verfahren dee Standes der Technik aus den beispielhaft genannten einfachen PoIyisocyanaten der oben genannten allgemeinen Formel her gestellt werden können« Unter den höhermolekularen, modifizierten Polyisocyanaten sind insbesondere die aus der Polyurethanchemie bekannten Präpolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen des Molekulargewichtsbereichs400 bis 10.000, vorzugsweise 600 bis 8,000 und insbesondere 800 bis 5.000, von Interesse, Diese Verbindungen werden in an sich bekannter Weise durch Umsetzung von überschüssigen Mengen an einfachen Polyisocyanaten der beispielhaft genannten Art mit organischen Verbindungenmit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen, insbesondere organischen Polyhydroxyverbindungen hergestellt, Geeignete derartige Polyhydroxyverbindungen sind sowohl einfache mehrwertige Alkohole wie z.B. Ethylenglykol, Trimethylol-propan, Propandiol-1,2 oder Butandiol-1,2, insbesondere jedoch höhermolekulare Polyetherpolyole und/oder Polyesterpolyole der aus der Polyurethanchemie an sich bekannten Art mit Molekulargewichten von 600 bis 8,000, vorzugsweise 800 bis 4,000, die mindestens zwei, in der

30 Regel 2 bis 8, vorzugsweise aber 2 bis 4 primäre

und/oder sekundäre Hydroxylgruppen aufweisen, Selbstverständlich können auc/i solche NCO-Prepolymere eingesetzt werden, die beispielsweise aus niedermolekularen Polyisocyanaten der beispielhaft genannten Art und wenigerbevorzugten Verbindungen mit gegenüber Isocyanatgruppen

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reaktionsfähigen Gruppen wie z.B. Polythioetherpolyolen, Hydroxylgruppen aufweisenden Polyacetalen, Polyhydroxypolycarbonaten, Hydroxylgruppen aufweisenden Polyesteramiden oder Hydroxylgruppen aufweisenden Copolymerisaten olefinisch ungesättigter Verbindungen erhalten worden sind« Zur Herstellung der NCO-Prepolymoren geeigneteVerbindungen mit gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen» insbesondere Hydroxylgruppen» sind beispielsweise die in US-PS 4 218 543, Kolonne 7, Zeile 29 bis Kolonne 9, Zeile 25 beispielhaft offenbarten Verbindungen. Bei der Herstellung der NCO-Prepolymerenwerden diese Verbindungen mit gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen mit einfachen Polyisocyanaten der oben beispielhaft genannten Art unter Einhaltung einee NCO/OH-Xquivalentverhältnisses von >1 zur Umsetzung gebracht. Die NCO-Prepolymeren weisen im allge-meinen einen NCO-Gehalt von 2,5 bis 30, vorzugsweise 6 bis 25 Gew.-% auf. Hieraus geht bereits hervor, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter "NCO-Prepolymeren" bzw. unter "Prepolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen" sowohl die Umsetzungsprodukte als solcheals auch ihre Gemische mit überschüssigen Mengen annicht umgesetzten Ausgangspolyisocyanaten, die oft auch als "Semiprepolymer" bezeichnet werden, zu verstehen sind.

Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Polyisocyanatkomponenten sind die in der Polyurethanchemie üblichen technischen Polyisocyanate, d.h. Hexamethylendiisocyanat, l-l6ocyanato-3,3,5-trimethyl- 5-iBocyanatomethyl-cyclohexan (Isophorondiisocyanat, abgekürzt: IPDI), 4,4'-Diisocyanato-dicyclohexylmethan, 4,4'-Diisocyanatodiphenylmethan, dessen Gemische mit den entsprechenden

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2«4'- und 2«2'-Isomeren» Polyisocyanatgemische der Diphenylmethanreihe wie sie durch Phosgenierung von Anilin/Formaldehyd-Kondenr.aten in an sich bekannter Weise gewonnen werden können« die Biuret- oder Isocyanuratgruppen aufweisenden Modifizierungsprodukte dieser technischen Polyisocyanate und insbesondere NCO-Prepolymere der genannten Art auf Basis dieser techni schen Polyisocyanate einerseits und den beispielhaft genannten einfachen Polyolen und/oder Polyetherpolyolen und/oder Polyesterpolyolen andererseits, sowie beliebige Gemische derartiger Polyisocyanate. Isocyanate mitaromatisch gebundenen NCO-Gruppen sind erfindungsgemäß bevorzugt. Eine erfindungsgemäß besonders bevorzugte Polyisocyanat-Komponente etellt teilweise carbodiimidisiertes Diieocyanatodiphenylmethan dar« welches infolge Anlagerung von monomerem Diisocyanat an die Carbodiimid-

20 Struktur auch Uretonimingruppen aufweist.

Die wasserhärtenden Polyurethane können an sich bekannte Katalysatoren enthalten. Insbesondere können dies tert. Amine sein« die die Isocyanat/Wasser-Reaktion und nicht eine Selbstreaktion (Trimerisierung« Allophanatieierung) katalysieren (DE-A 23 57 931). Als Beispiele seien genannt tert. aminhaltige Polyether (DE-A 26 51 089)« niedermolekulare tert. Amine« wie

30 ^C_n. / \ / 3

N NH N oder Dimorpholindiethylether HoC ^"3

oder Bis-(2,6-dimethylmorpholino)-diethylether (WO 86/01397). Der Gehalt an Katalysator bezogen auf den tert,-Stickstoff beträgt im allgemeinen 0«05 bis 0,5 Gew.-y. bezogen auf das Polymerharz,

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Wasserhärtendo Polyvinylharze können beispielsweise " Vinylverbindungen sein, die aus einem hydrophilen Prepolymer mit mehr als einer polymerisierbaren Vinylgruppe beetehen, in der ein fester» unlöslicher Vinyl-Redox Katalysator eingelagert ist, dessen einer Bestandteil von einer wasserlöslichen bzw» wasserdurchlässigen Hülle umkapselt ist« Ein solcher Redox Katalysator ist beispielsweise Natriumhydrogensulfit/Kupfer(II)sulfat, bei dem beispielsweise das Kupfersulfat mit Poly-2-hydroxyethylmethylacrylat verkapselt ist«

15 Polyvinylharze werden beispielsweise in der EP-A 01 36 021 beschrieben. Bevorzugt werden wasserhärtende Polyurethane«

Die wasserhärtenden Kunststoffharze können an sich bekannte Zusatzmittel enthalten, wie z.B. Verlaufshilfs mittel« Thixotropiermittel« Entschäumer und Gleitmittel ·

Weiterhin können die Kunststoffharze eingefärbt sein oder, falls erwünscht, UV-Stabilisatoren enthalten,

Als Zusatzmittel seien beispielsweise genannt: Polydimethylsiloxane, Calciumsilikate vom Aerosil-Typ, PoIywachse (Polyethylenglykole), UV-Stabilisatoren vom Ionol-Typ (DE-A 29 21 163), Farbpigmente, wie Ruß, Eisenoxide, Titandioxid oder Phthalocyanine«

Die insbesondere für Polyurethan-Prepolymere geeigneten Zusatzmittel sind im Kunststoff-Handbuch, Band 7, PoIyurethane, Seiten 100 bis 109 (1983) beschrieben. Sie

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werden im allgemeinen in einer Menge von 0,5 bis 5 % (bezogen auf das Harz) zugesetzt.

Es wurde auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen textlien Flächengebilde mit einem wasserhärtenden Reaktivharz gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man aus organischen Fasern mit einem Elastizitätsmodul im

ο Bereich von 200 bis 2500 daN/mm das Textil herstellt, eine Dehnbarkeit in Längsrichtung von mehr als 10 % einstellt, dann mit dem wasserhärtenden Kunststoffharz imprägniert und/oder beschichtet.

Die Herstellung des Textils, also des Gewebes oder des Gewirkes, kann in an sich bekannter Weise erfolgen.

Die Einstellung der Dehnbarkeit in Längsrichtung kann bevorzugt durch eine thermische Schrumpfung oder eine Naßbehandlung erfolgen. Die Durchführung der thermischen Schrumpfung ist an sich bekannt und kann entweder im Trockenofen mit Warmluft und in SpezialÖfen mit überhitztem Wasserdampf durchgeführt werden. Die Verweildauer des zu schrumpfenden Materials beträgt im allgemeinen 0,1 bis 60 Minuten, bevorzugt 0,5 bis 5 Minuten, in dem erwärmten Bereich.

Die erfindungsgemäßen textlien Flächengebilde, die mit einem wasserhärtenden Kunststoffharz imprägniert und/oder beschichtet sind, werden im allgemeinen unter Ausschluß von Feuchtigkeit gelagert.

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Ausführungsbeispiele

Beispiel 1 (wasserhärtende Kunststoffharze)

Die textilen Trägermaterialien (Beispiel 2) werden mit nachstehend aufgeführten Harzen beschichtet.

Prepolymer I

100 Tie. eines technischen Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanates, erhalten durch Phosgenierung eines Anilin-Formaldehyd-Kondensates (η25 °C = 200 mPa.s; NCO-Gehalt ss 31 %), (Roh-MDI), werden mit 32,2 Teilen propoxyliertem Triethanolamin (OH-Zahl = 150 mg KOH/g) zu einem Prepolymer mit 20,0 % NCO-Gehalt und einer Viskosität von η25 ⁰C = 20.000 mPa.s umgesetzt. Katalysato,*gehalt = 0,30 % tert. Aminstickstoff.

Prepolymer II

660,0 Tie. Bis-(4-isocyanatophenyl)-methan, welches carbodiimidisierte Anteile enthält (NCO-Gehalt = 29 %), werden mit 3400 Tlen. propoxyliertem Triethanolamin (OH-Zahl = 150 mg KOH/g) zu einem Prepolymer umgesetzt. Ferner werden zugesetzt 1 Teil eines Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität η25 ⁰C von 11,24 mPa.s und 15 Tie. eines handelsüblichen UV-Stabilisators (ein Cyanalkylindolderivat). Das Prepolymer hat nach der Abreaktion eine Viskosität 7J25 ⁰C von 23 000 mPa.s und einen Isocyanatgehalt von 13,5 %·, es enthält 0,45 % tert. Stickstoff.

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Prepolymer III 5

In einen Rührkessel werden 6,48 kg Isocyanat (Bis(4-isocyanatophenyl)-methan, welches carbodiimidisierte Anteile enthält, vorgelegt. Dann werden 7,8 g eines Polydimethylsi loxans mit η25°0 = 30 000 g/mol und 4,9 gBenzoylchlorid sowie danach 1,93 kg eines durch Propoxylierung von Propylenglykol hergestellten Polyethers (OH-Zahl 112 mg KOH/g), 1,29 kg eines durch Propoxylierung von Glycerin hergestellten Polyesters (OH-Zahl 250 mg KOH/g) und 190 g Dimorpholinodiethylether zugegeben«Nach 50 Minuten erreicht die Reaktionstemperatur 45⁰C, nach 1 Stunde ist das Temperaturmaximum von 48°C erreicht, 500 g eines Polydimethylsiloxans mit η25°C = 100 mPa.s werden zugesetzt und untergerührt. Die Viskosität des fertigen Prepolymers η25°C beträgt 15 700

20 mPa.s, der Isocyanatgehalt 12,9 Y,,

Prepolymer IV

100 TIe. eines technischen Polyphenyl-polymethylenpolyisocyanate, erhalten durch Phosgenierung einesAnilin-Formaldehyd-Kondensates (η25°0ί 200 mPa.s; NCO-Gehalt: 31 Y, (Roh-MDI) werden mit 32,2 Γηίΐβη ethoxyliertem Triethanolamin (OH-Zahl = 149 mg KOH/g) zu einem Prepolymer mit 18,9 Y, NCO-Gehalt und einer Viskosität von η25°0: 28000 mPa.s umgesetzt, Katalysatorgehalt: 0,3 Y, tert. Aminstickstof f.

Beispiel 2 (Trägermaterialien)

Die Kenndaten des verwendeten textlien Trägermaterials sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

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Tabelle 1 Textile Trägermaterialien

Träger- Zusammensetzung* Breite Längen- g/m² Quer- Maschen- Maschenmaterial Gesamttyp IV. cm dehnung V. dehnung reihe stäbe cb '/· 10 cm 10 cm

8,6 37,5 % 115 80 56 49

7.5 35,0 % 155 68 54 44

7.6 13 V. 142 80 60 59 7,5 24 '/. 244 74 50 59 7,5 25 V. 193 70 50 59 7,5 25 '/. 230 48 50 59

7.7 53 % 102 84 72 57 , 7,9 18 */. 172 60 55 57 ^o 9,0 16 % 170 45 50 59

7,9 26 */. 79 74 53 58

11,0 62 */. HS 90 51 49

10,8 47 */. 140 64 58 78

7,5 19 '/. 291 66 56 51

7,5 0 64 310 35 60

*) Bemerkung: Die genaue Charakterisierung der Garntypen ergibt sich aus Tabelle 2, Sämtliche

Angaben beziehen sich auf das Rohmaterial. ~*"

	A	PüS-TEX/PES-HF
SJ Ln		27:73
LO	B	PES-TEXS/PES-HF
LO		45:55
	C	PES-TEXS/PES-GL
		59:41
	D	PES-TEXS/PES-NS
		38:62
	E	PES-TEXS/PES-HF
		49:51
	F	PES-TEXS/PES-HF
		42:58
	G	PES-TEX/BW
		51 :49
	H	PAl/PES-MF
		31 :69
	I	PES-TEX/PES-MF
		1.9:81
	K	PA2/BW
		46:54
	L	PES-TEX/PES-HF
		31 :69
	M	PES-TEXS/PES-ST
		55:45
	Vl (Ver	Glasfaser
	gleich)	(OS-PS 46 09 578)
	V2 (Ver	BW
	gleich)	(EP-PS 90 289)

- 20 -

Tabelle 2 Charakterisierung der Garntypen

PES-TEXSSPES-TEX:

PES-HF:

PES-GL!

PES-NSiPES-MF:

PES-ST:

ΡΛ l:

PA 2:

167 dtex, f 30 χ 2, polyfines texturiertee Polyester:*ilamantgarn HE-Garn, K = 62 %)

167 dtex, f 30 χ 1, polyfiles texturiertee Polyesterfilamentgarn (HE-Garn, K = 60y.)

550 dtex, f 96 VZ 60, polyfiles, hochfestes Polyester/ilamentgarn normal schrumpfend, E = 1650 daN/mm² 167 dte,., f 32 χ 2, polyfiles Polyesterfilamentgarn

830 dtex, f 200, polyfiles, hochfestes Polyesterfilamentgarn, normal schrumpfend E= 1170 daN/mm²

550 dtex, f 96, polyfiles, hochfestes Polyesterfilamentgarn, schrumpfarm, E = 980 daN/mm²

45 tex χ 1, normales Polyester Spinnfasergarn (Stapelfaser)

110 dtex, f 34 χ 2, polyfiles texturierte Polyamidfilamentgarn (HE-Garn, K = 61tt). 78 dtex, f 17 χ 2, polyfiles texturiertes Polyamidf ilamentgarn (HE-Garn, K = 66Y.) ,

K: Kennkräuselung (DlN 53 840) E: Elastizitätsmodul

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- 21 -

Das Trägermaterial wird zur Erzielung einer optimalen Längendehnung thermisch geschrumpft, z.B. 5 Minuten bei HO⁰C mit Wasserdampf oder 10 Minuten bei 135⁰C mit Heißluft im Trockenschrank. Falls erforderlich wird zu dem eigentlichen Verarbeitungsschritt nochmals bei 110° bis 190⁰C getrocknet, um Reste von Feuchtigkeit vollständig zu entfernen. Die Beschichtung mit den Präpoly meren I bis IV erfolgt in einer trockenen Kabine, deren relative Feuchte durch einen Taupunkt des Wassers von unterhalb -20⁰C gekennzeichnet ist. Die Beschichtung mit Harz wird so durchgeführt, daß man das Gewicht der gewünschten Länge des textlien Gewirkebandes ermittelt (z.B. 3 m oder 4 yard) und dann die fur eine ausreichende Verklebung erforderliche Menge des Prepolymers berechnet und auf das Gewirkeband aufbringt. Diese Beschichtung kann in der Weise erfolgen, daß das Prepoly-mer in einem geeigneten inerten Lösungsmittel (beispielsweise Methylenchlorid oder Aceton) aufgelöst wird, das Gewirkeband damit getränkt und das Lösungsmittel anschließend im Vakuum entfernt wird. Weiterhin kann das Harz aber auch über geeignete Walzenimprägnierwerke oderSchlitzdüsen aufgebracht werden. Solche Imprägniereinrichtungen sind z.B. in der US-PS 4 502 479 und der US-PS 4 427 002 beschrieben. Die Hohe des Harzgehaltes richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungszv/eck. Für den Einsatz als synthetische Stützverbände beträgt die

30 Höhe des Harzgehaltes 35 bis 65 X, während für

technische Verwendungen als Isolierung oder Abdichtung eine vollständige Tränkung aller Maschenöffnungen erwünscht sein kann (Auftragsmenge von mehr als 65 %)

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(Auftragsmenge bezogen auf Gesamtgewicht)« Die auf Lange geschnittenen beschichteten Bänder werden dann imentspannten Zustand aufgerollt und in einer wasserdampfundurchlässigen Folie versiegelt. Zur Herstellung der in den nachfolgenden Beispielen aufgeführten Probekörper, wird der Folienbeutel geöffnet und die Rolle inWasser getaucht. Danach wird die tropfnasse Rolle in einem Arbeitsgang zu dem gewünschten Formkörper gewickelt. Die Verarbeitungszeit des erfindungsgemäß bevorzugten Polyurethan-Prapolymeren beträgt ca, 2 bis 8 Minuten. Die Längendehnung des nicht gehärteten beschichteten Bandes ist in der Tabelle 1 angegebenen.

Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel)

3,66 m des Vergleichsmaterials Vl mit einem Gewicht von 79,9 g werden mit 51,1 g Prepolymer II in der oben angegebenen Art beschichtet, aufgerollt und verpackt.

25 Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel)

3,00 m des Vergleichsmaterials V2 mit einem Gewicht von 14,4 g werden mit 22,3 g Prepolymer I in der oben, angegebenen Art beschichtet, aufgerollt und verpackt, 30

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tr" ro

Beispiele 5 bis 18

Analog zu 1 und 2 werden folgende Bänder hergestellt und verpackt

Bsp. Trägermaterial Länge des Gewicht des Prepolymer Gewicht des

Bandes Bandes Prepolymeren

3,00 m 24,6 g II

3,00 m 35,7 g II

3,00 m 39,7 g II

3,00 m 56,0 g II

3,00 m 44,2 g II

3,00 m 52,0 g II

3,00 m 23,3 g I

3,66 m 47,2 g II

3,00 m 48,4 g II

3,00 m 15,6 τ I

3,66 m 32,6 g III

3,66 m 31,8 g IV

3,66 m 43,9 g III

3,66 ic 54,8 g III 82,2 g

OJ OJ	5	A
	6	B
	7	C
	8	D
	9	E
	10	F
	11	G
	12	H
	13	I
	14	K
	15	A
	16	A
	17	L
	18	M

34,4	g
42,8	g
55,6	g
56,0	g
53,0	g
57,2	g
34,9	g
42,4	g
53,2	g
23,7	g
48,9	g
44,5	g
65,9	g

- 24 -

^ Beispiel 19

Es werden 6 Probekörper gewickelt, die einen Innendurchmesser von 76 mm besitzen und aus 10 Lagen bestehen, die bündig übereinander angeordnet sind« Zur Bestimmung der

jQ Bruchfestigkeit werden die Probekörper 24 Stunden bei 40⁰C und danach 3 Stunden bei 21⁰C aufbewahrt. Danach werden sie in einer Druck-Dehnungs-Maschine (Typ Zwick Nr. 1484) zwischen zwei Platten in radialer Richtung (parallel zur Zylinderachse) zerdrückt, wobei maximaleKraft F und die dazugehörige Deformationsstrecke festgehalten werden (Vorschubgeschwindigkeit 50 mm/Min)»

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- 25 -

Ergebnisse:	FMax CN]	Deformationsweg
Probekörper aus		[nun]
Beispiel*	1300	15
3	377	18
4	840	60
12	833	50
11	1310	20
13	258	16
14

15 *) überschüssiges Band wird verworfen.

Beispiel 20

Es werden 6 Probekörper gewickelt, die einen Innendurchmesser von 45 mm besitzen und aus 7 Lagen bestehen, die bundig übereinander angeordnet sind· Zur Bestimmung der Bruchfestigkeit werden sie analog zu Beispiel 19 in einer Druck-Dehnungs-Maschine zu 20 X deformiert (9 mm).

25 Die erforderliche Kraft F wird festgestellt.

Ergebnisse: Probekörper aus Bsp,

bemessene Kraft F CN] bei 20 % Deformation

3	1050
4	180
7	1010
8	960
9	900
10	1120
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2 B j 8 3

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Beispiel 21

Es werden 5 Prüfkörper gewickelt« die einen Innendurchmesser von 76 nun besitzen und aus 8 Lagen bestehen« die bündig übereinander angeordnet sind« Zur Bestimmung der Bruchfestigkeit werden sie analog zu Beispiel 19 in einer Druck-Dehnungs-Maschine deformiert« wobei hier

sowohl die Kraft bei 20 % und 50 % Deformation gemessen wurde«

Ergebnisse:

Probekörper aus Gemessene Kraft F CN] Bsp. bei 20 K Deform. bei 50 % Deform.

3 892 1052

4 185 264

5 236 447

6 404 587 12 370 770

Beispiele 19. 20 und 21 verdeutlichen« daß längendehnbare textile Trägermaterialien die aus hochfesten Polyesterfasern bestehen bezüglich der Bruchfestigkeit 2g auf dem Niveau der Glasfaserbänder liegen, obwohl sie vorteilhafterweise gewichtsmäßig ca. 1/2 bis 1/3 und bezüglich des Ε-Moduls sogar ca. 1/7 tiefer liegen.

Somit sind längendehnbare textile Trägermaterialien durchaus in der Lage« längendehnbare Glasfaser-Trägermaterialien zu ersetzen, da sie neben ihren guten Bruchfestigkeitseigenschaften bedingt durch die Längendehnbarkeit auch ein gleich gutes Anlegeverhalten besitzen«

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28 \ 8 3

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jedoch Nachteile wie schlechte Rontgentransparenz»

Scharfkantigkeit und den gefahrlichen Glasstaub nicht aufweisen.

Beispiel 22

Analog zu Beispiel 19 werden 2 Prüfkörper gewickelt und die Bruchfestigkeit bei 20 % und 50 X Deformation bestimmt ,

Ergebnisse: Probekörper aus Gemessene Kraft F CN] Bsp« bei 20 Y, Deform, bei 50 M Deform.

15 220 349

16 223 376 17 280 435

18 163 175 (gebrochen)

Das Beispiel zeigt, daß die Bruchfestigkeit unabhängig vom Harztyp ist (Probekörper aus Bsp. 15 und 16).

Weiterhin, daß hochfeste polyfile Polyesterfasern den normalen Polyester-Spinnfasern (Stapelgarnen) deutlich überlegen sind (Probekörper aus Bsp. 17 und 18).

30

35

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Claims (10)

1. Patentansprüche 5

   1. Textile Flächengebilde, welche mit einem wasserhärtenden Kunststoffharz imprägniert und/oder beschichtet sind« dadurch gekennzeichnet, daß sie aus organischen Fasern mit einem Elastizitätsmodul von200 bis 2500 daN/mm^z bestehen und vor der Aushärtung eine Dehnbarkeit in Längsrichtung von mehr als 10 % aufweisen«
2. 2. Textile Flächengebilde nach den Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Fasern mit einen Elastizitätsmodul im Bereich von 400 bis 2000 daN/mm² bestehen.
3. 3. Textile Flächengebilde nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie vor derAushärtung eine Dehnbarkeit in Längsrichtung von 15 bis 200 '/. aufweisen.

   4« Textile Flächengebilde nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie vor der Aushärtung eine Dehnbarkeit in Längsrichtung von 15 bis 80 % aufweisen·
4. 5. Textiles Flächengebilde nach den Ansprüchen-1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Dehnbarkeit

   in Querrichtung von 20 bis 300 % aufweisen.
5. 6. Textile Flächengebilde nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Quadrat-

   35 metergewicht von 40 bis 300 g aufweisen.

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   - 29 -
6. 7. Textile Flächengebilde nach Anspruch 1> dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Polyester- und/oder Poly amid- und/oder Baumwollfasern besteht«
7. 8. Textile Flächengebilde nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet« daß als wasserhärtendesKunststoffharz ein Polyurethan- oder ein Polyvinylharz eingesetzt wird«

   9« Verfahren zur Herstellung von textlien Flächengebilden mit einem wasserhärtenden Reaktivharz»dadurch gekennzeichnet« daß man aus organischenFasern mit einem Elastizitätsmodul im Bereich von 200 bis 2500 daN/rnm² das Textil herstellt, eine Dehnbarkeit in Längsrichtung von mehr als 10 Y» einstellt, dann mit dem wasserhärtenden Kunststoff-

   20 harz imprägniert und/oder beschichtet.

   10« Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dehnbarkeit des Textils in Längsrichtung durch thermische Schrumpfung und/oder Naßschrumpfung einstellt.

   11« Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die thermische Schrumpfung im Temperaturbereich von 80 bis 250°C durchführt« 30

   12, Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Naßschrumpfung durch Eintauchen und/oder Imprägnierung des Flächengebildet: in ein flüssiges Medium gegebenenfalls in Gegenwart von Hilfsmitteln durchfahrt.

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   -SO-

   IS. Verwendung von textlien Flächengebilden, welche mit

   einem wässerhärtenden Kunststoffharz imprägniert und/ oder beschichtet sind, die aus organischen Fasern mit

   einem Elastizitätsmodul von 200 bis 2500 daN/mm bestehen und vor der Aushärtung eine Dehnbarkeit in Längs, richtung von mehr als 10 % aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Konstruktionsmaterial eingesetzt werden.
8. 14. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie als orthopädische Stützverbände eingesetzt werden.
9. 15. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Formungsmaterial für technische Vorrichtungen eingesetzt werden.
10. 16. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Isoliermaterial eingesetzt werden.