EP3775341A1 - Textiles flächengebilde - Google Patents

Textiles flächengebilde

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Publication number
EP3775341A1
EP3775341A1 EP19714371.2A EP19714371A EP3775341A1 EP 3775341 A1 EP3775341 A1 EP 3775341A1 EP 19714371 A EP19714371 A EP 19714371A EP 3775341 A1 EP3775341 A1 EP 3775341A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fabric
aramid
connections
para
meta
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP19714371.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sonja Huebner
Danny Steiner
Andreas Will
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Theodolf Fritsche & Co KG GmbH
Original Assignee
Theodolf Fritsche & Co KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Theodolf Fritsche & Co KG GmbH filed Critical Theodolf Fritsche & Co KG GmbH
Publication of EP3775341A1 publication Critical patent/EP3775341A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D11/00—Double or multi-ply fabrics not otherwise provided for
    • D03D11/02—Fabrics formed with pockets, tubes, loops, folds, tucks or flaps
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/50—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the properties of the yarns or threads
    • D03D15/513—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the properties of the yarns or threads heat-resistant or fireproof
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D15/00—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used
    • D03D15/50—Woven fabrics characterised by the material, structure or properties of the fibres, filaments, yarns, threads or other warp or weft elements used characterised by the properties of the yarns or threads
    • D03D15/567—Shapes or effects upon shrinkage

Definitions

  • the invention relates to a textile fabric, in particular to a single-layer composite fabric made of several layers, which is used for the production of protective clothing or for technical applications, e.g. can be used in machinery or property protection. Resistance to arc fault protection and protection against heat and flames play a greater role here. In protective clothing but are also more
  • Requirements such as a degree of comfort, in particular the basis weight, the air and water vapor permeability and the
  • the aim is to keep the temperature on the inside as low as possible after heat / energy exposure to damage and
  • this object is achieved with a multilayer textile
  • a lower layer of a first fabric pointing in a direction of a wearer of clothing formed with the textile fabric is selectively connected to one another by means of a weaving or sewing connection with a top layer of a second fabric arranged away from the backing ,
  • non-activated channels are formed, which develop only in the case of heat / flame action and form segments between the point connections, so that in a case of acting heat or flame air through the channels between the first tissue and the second tissue in all directions can flow.
  • heat can be distributed two-dimensionally over a larger area.
  • Polyamideimide twisted / filaments / fibers or blends with these be formed and the first tissue an increased proportion of a high-strength and higher temperature-resistant fiber component
  • para-aramid, polybenzimidazole or poly (p-phenylene-2,6-benzobisoxazole fibers / twines / filaments in relation to the first fabric layer have a defined admixture of high-strength, higher temperature-resistant fibers in the first fabric, the protective effect considerably This avoids the breaking of the first layer after activation of a channel structure and allows the fabric to develop its full protective effect, producing the first fabric from 100% or nearly 100% para-aramid or a material that has similar properties and for which Examples of these have been theoretically possible, but a fabric made in this way has disadvantages, since pure para-aramid has an abrasive effect and thus causes a poor wearing comfort.
  • Meta-aramid can be, for example, under the trade designations NOMEX ®, New Star or CONEX Polyamidimidgarne under the tradename KERMEL, para-aramid under the trade name KEVLAR ®, TWARON ®, Technora ®, colon ®, polybenzimidazole as PBI and poly (p-phenylene -2,6-benzobisoxazole under the trade name Zylon ®, obtain and use.
  • both tissues additionally at least one other fiber type may be contained in a proportion of less than 5%.
  • the first fabric should contain from 70% to 80% meta-aramid, 20% to 28% para-aramid, and 0 to 5% carbon fiber and the second fabric from 90% to 95% meta-aramid, 2% up to 10% para-aramid, and 0 to 5% carbon fiber. Very good results can be achieved when the first fabric with 75% meta-aramid, 23% para-aramid and 2% carbon fiber and the second fabric 93% meta-aramid, 5% para-aramid and 2% Carbon fiber are formed.
  • Carbon fibers which may be contained in a first and / or second fabric, may be coated with polyamide.
  • the fabric should have a basis weight greater than 220 g / m 2 and less than 450 g / m 2 in order not to compromise the wear comfort by a too large net mass.
  • a basis weight of 320 g / m 2 ⁇ 5% has been found to be favorable in terms of comfort and protective effect out.
  • the maximum tensile force of the second layer in accordance with ISO 13934-1 should be at least 450 N / 5cm in both directions, as is customary in the industry.
  • Yarns with a thickness of Nm 60/2 +/- 10 can usually be used for the production of the fabric of the invention with 320 g / m 2 .
  • Wavelength spectrum of near infrared light (NIR) and infrared light (IR) as the second layer This leads to increased energy absorption or improved carbonization and thus reduces the risk of tissue breakage, which still enhances the functioning of the first tissue in particular the increased para-aramid content or an equivalent material, examples of which have been mentioned above.
  • This can also be achieved, for example, by suitable coloring or the addition of more strongly absorbing fibers in the first fabric.
  • the lower layer and the upper layer should preferably be selectively connected to one another at the corners of a polygon, in particular a square or rectangle, and free spaces should remain between the punctual woven or stitched connections.
  • the two layers are held together only by the punctiform connections (see schematic cross section tissue figure 2). However, between the punctiform connections remain unconnected areas that can form channels in a puffing of the second tissue, for a pressure equalization and an improved
  • Flow behavior can be used. See figures la and lb, as an example of a section of the binding cartridge which is magnified by repeated duplication or reflection in the further course.
  • the second fabric which faces away from the respective support, inflates, as a result of which greatly heated regions of the textile fabric further remove the second fabric from the wearer's body and skin. This further improves the protective effect.
  • polygonal or tubular segments can preferably be formed whose cavities between the lower and upper layers are directly connected to one another via the intermediate spaces. Air can thus flow almost unhindered on a short path from one segment to an adjacent segment without having to accept a large detour or flow resistance. Thus, a pressure and temperature compensation between segments can be achieved in less time, since a reduced flow resistance can be achieved. In order to achieve this, a distance of at least 0.05 mm should be maintained between the individual punctual weaving or sewing connections, in which there is no connection between the lower and the upper layer.
  • the number of connection points of the punctual connections is in a range of 1% - 10% of the total possible binding points of the two layers. So there is in a comparable conventional
  • Multi-layer fabric with comparable setting and repeat size, the possibility for max. 484 setting options per repeat.
  • At least 90%, preferably at least 95% and at most 99%, of the length between juxtaposed punctiform connections of the first and second tissues should not be interconnected, so that a correspondingly large channel width can be achieved between adjacent segments when corresponding heating has occurred is that has led to a shrinkage and bloating. This is important because it can lead to breakage of the tissue and heat penetration at more tied bonds because the tissue is not able to dissipate the higher amount of energy targeted.
  • the selectively arranged weaving or sewing connections can be designed star-shaped.
  • Web or sewing connections for punctual connections should be anchored securely only to the one layer, preferably on the first tissue, thereby tensile forces act on these connections in an occurred shrinkage of the first tissue, which support a three-dimensional effect, as in a drawstring on a closable bag or foil bag occurs.
  • a known ATPV test (Arc-Thermal-Protective-Value, IEC 61482-1-1) should have a value of at least 20 cal / cm 2 , preferably at least 25 cal / cm 2 and most preferably at least 29 cal / cm 2 reached.
  • the class II of the box test according to IEC 61482-1-2 should be fulfilled (7kA).
  • materials with a Ret less than 6 are classified as extremely breathable. This is especially important because other commercially available materials - which provide approximately the same protection - have a much lower breathability and thus a poorer comfort. This is especially true for materials with integrated membrane. Considering that the protective clothing must be worn daily and constantly, the wearing comfort is an important
  • the sheet according to the invention is characterized by an improved protective effect, which is not recognizable in the normal state, with non-activated protective function, at the same time good wearing comfort.
  • the tissue In the non-activated state, the tissue is hardly distinguishable from a standard tissue of the same weight, the function is only activated in a fraction of a second in an emergency. Due to the resulting relatively low Thickness can also cost because of the lower
  • meta-aramid fibers one can use fibers of poly-metaphenylene
  • Isophtalamide and as para-aramid fibers can be used those of poly-Paraphenylene terephthalamide.
  • the first and the second fabric can be produced together in one operation and connected to one another.
  • FIGS. 1 a and b show examples of a possible punctiform connection of a first fabric forming a lower layer with a second fabric forming an upper layer with fixed punctiform connections which can be either mirrored or duplicated in the repeat;
  • Figure 2 shows a detail of a longitudinal section with the course of
  • Figure 3 is a diagram that is intended to illustrate the achievement of an ATPV value with different basis weights, and for comparison, a multi-layer fabric with
  • a first fabric 4 is formed with 75% meta-aramid, 23% para-aramid and 2% carbon fiber and the second fabric 3 is formed with 93% meta-aramid, 5% para-aramid and 2% carbon fiber ,
  • the carbon fibers are encased in a conventional manner with polyamide.
  • Tissues formed textile surface element has a basis weight of approx.
  • This type of connection can also be referred to as a hollow fabric with targeted setting of the layers based on pique.
  • Figure lb is a section of the binding cartridge, as is customary in the textile industry and which can be used for the production of selective compounds 1.
  • This form of punctiform connections 1 of the lower and the upper layer can be applied independently of the respective fabric compositions. It is not limited to the example described here.
  • punctiform connections 1 may actually be formed purely as punctiform seams or fabric structures. But it is important that the connection between the first and The spacing of the virtual centers of juxtaposed point connections 1 in this example is 9-12 mm.
  • FIG. 4 is intended to illustrate how a conventional two-ply textile structure behaves in the case of localized heating in comparison to a textile fabric according to the invention.
  • this is left and for the invention, this is shown on the right in four stages, which occur consecutively in time.
  • the inflated pockets are A and the bloated ones

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Professional, Industrial, Or Sporting Protective Garments (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein textiles Flächengebilde, bei dem eine in einer in Richtung eines Trägers von Bekleidung, die mit dem textilen Flächengebilde gebildet ist, weisende untere Lage eines ersten Gewebes mit einer vom Träger weg weisend angeordneten oberen Lage eines zweiten Gewebes mittels einer Web- oder Nähverbindung punktuell miteinander an Eckpunkten verbunden sind und zwischen punktuellen Verbindungen nicht aktivierte Kanäle ausgebildet sind. Die Kanäle entfalten sich erst im Fall von Hitze/Flammeinwirkung und zwischen den punktuellen Verbindungen bilden sie Segmente aus, so dass bei einem Fall von wirkender Hitze oder Flammen Luft durch die Kanäle zwischen dem ersten Gewebe und dem zweiten Gewebe in alle Richtungen strömen kann.

Description

Textiles Flächengebilde
Die Erfindung betrifft ein textiles Flächengebilde, im speziellen um ein einlagig hergestelltes Verbundtextil aus mehreren Lagen, das für die Herstellung von Schutzbekleidung bzw. auch für technische Anwendungen z.B. im Maschinen oder Sachwertschutz eingesetzt werden kann. Dabei spielen eine Resistenz bei Störlichtbogenschutz sowie ein Schutz vor Wärmeeinwirkung und Flammen eine größere Rolle. Bei Schutzbekleidung sind aber auch weitere
Erfordernisse, wie ein gewisses Maß an Tragekomfort, was insbesondere das Flächengewicht betrifft, die Luft- und Wasserdampfdurchlässigkeit sowie das
Reißverhalten von Bedeutung.
Beim Schweißen oder in anderen Bereichen mit Gefahr von offener Flamme, Hitze oder Störlichtbogen (z.B. Petrochemie, Energieversorger...) tragen die Werker üblicherweise Schutzbekleidung, die ein festgelegtes Maß an
Störlichtbogenschutz gewährleisten muss. Gemäß den Normen IEC 61482-1-2 (Boxtest), die in die Klassen I 4 kA (geringe Anforderung) bzw. die Klasse II 7 kA (hohe Anforderung) unterteilt ist und entweder erfüllt oder nicht erfüllt wird bzw. die IEC 61482-1-1, nach der ein möglichst hoher ATPV-Wert (Are Thermal Performance Value) erreicht werden soll. Beim Boxtest wird das Textil zusätzlich zur Wärmeeinwirkung durch Strahlung auch noch Wärme in Form von Konvektion (Plasma und Gaswolke) und Metallspritzer (Aluminium und Kupfer) ausgesetzt. Sicherheitsingenieure benötigen für die Auswahl bzw den Einsatz dieser Gewebe Zertifikate nach obigen Normen von akkreditierten Instituten, um den von Ihnen geforderten Schutz sicher abdecken zu können.
Es ist aus EP 2 050 348 Bl und WO 2006/026538 Al bekannt, mehrlagige Gewebe auch unter Einsatz von Aramidfasern, um einen gewissen Schutz gegen Störlichtbögen zu erreichen.
Es hat sich aber gezeigt, dass diese Schutzwirkung begrenzt ist und auch die Verbindung der Gewebelagen nicht optimal ist, um Hautpartien einer Person, die entsprechende Schutzkleidung trägt, besser und länger und gegen immer höhere elektrische Stromstärken schützen zu können.
Dabei ist es Ziel, nach Hitze-/Energieeinwirkung die Temperatur auf der Innenseite so niedrig wie möglich zu halten, um Schädigungen und
Verbrennungen der Haut zu vermeiden.
Durch empirische Versuche konnte nachgewiesen werden, dass ein verbesserter Schutz nicht durch eine alleinige Erhöhung des Flächengewichtes erreicht werden kann. Die Erhöhung des Flächengewichts führt ab einer definierten Grenze nicht mehr zu einer linearen Verbesserung der
Schutzleistung (ATPV- je höher, desto besser ist die Isolationsleistung und somit der Schutz), sondern pendelt sich auf einem gewissen Niveau ein. (siehe dazu Figur 3).
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für die Herstellung von Schutzbekleidung anzugeben, die einen verbesserten Störlichtbogenschutz und Schutz gegen übermäßiger Erwärmung, bei gleichzeitig gutem bzw.
verbessertem Tragekomfort bieten, anzugeben. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem mehrlagigen textilen
Flächengebilde, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Flächengebilde sind eine in einer in Richtung eines Trägers von Bekleidung, die mit dem textilen Flächengebilde gebildet ist, weisende untere Lage eines ersten Gewebes mit einer vom Träger weg weisend angeordneten oberen Lage eines zweiten Gewebes mittels einer Web- oder Nähverbindung punktuell miteinander verbunden. Zwischen punktuellen Verbindungen sind nicht aktivierte Kanäle ausgebildet, die sich erst im Fall von Hitze/Flammeinwirkung entfalten und zwischen den punktuellen Verbindungen Segmente ausbilden, so dass bei einem Fall von wirkender Hitze oder Flammen Luft durch die Kanäle zwischen dem ersten Gewebe und dem zweiten Gewebe in alle Richtungen strömen kann. In einem solchen Fall kann sich durch die durch die Kanäle strömende Luft Wärme über eine größere Fläche zweidimensional verteilen.
Bei Hitzeeinwirkung (oberhalb der Carbonisierungstemperatur, die
problemlos bei Gefahren, wie Explosion, Flash Fire oder Störlichtbogen auftreten) auf die obere Lage carbonisiert diese und schrumpft dadurch in einem gewissen Maß. Dadurch bilden sich im Bruchteil einer Sekunde definierte Hohlräume zwischen den mit punktuellen Verbindungen
ausgebildeten Segmenten. Die in dem Patent EP 2 050 348 B 1 beschriebenen Hohlräume waren klar abgegrenzte Strukturen, die nur eine gewisse
Isolationsleistung gewährleisten konnten. Darüber hinaus bzw. bei höherer Energie/Hitzezufuhr funktionierte der Schutz insbesondere infolge der Labyrinthwirkung nicht mehr, da es zum Aufbrechen des Materials kam und somit kein Schutz mehr gegeben war, bzw. die geforderten Normen nicht erfüllt wurden. Bei der Erfindung wird ein Weg eingeschlagen, der von relativ geschlossenen, abgegrenzten Strukturen hin zu einer offenen Kanalstruktur weist. Diese ermöglicht ein gezielteres und schnelleres Ableiten, speziell von höheren Temperaturen und damit verbundenen Drücken. Siehe dazu Figur 4.
Beide Gewebe sollten mit Meta-Aramidzwirnen/-filamenten/-fasern,
Polyamidimidzwirnen /-filamenten/-fasern oder Mischungen mit diesen gebildet sein und das erste Gewebe einen erhöhten Anteil an einer hochfesten und höher temperaturbeständigen Faserkomponente,
insbesondere Para-Aramid-, Polybenzimidazol- oder Poly(p-phenylen-2,6- benzobisoxazolfasern/-zwirnen/-filamenten in Bezug zur ersten Gewebelage aufweisen. Durch eine definierte Beimischung von hochfesten, höher temperaturbeständigen Fasern im ersten Gewebe kann die Schutzwirkung erheblich erhöht werden. Dadurch wird das Aufbrechen der ersten Lage nach Aktivierung einer Kanalstruktur vermieden und das Textil kann seine volle Schutzwirkung entfalten. Eine Fertigung des ersten Gewebes aus 100 % oder annähernd 100 % Para-Aramid oder ein Material, das ähnliche Eigenschaften aufweist und für das Beispiele o.g. worden sind, wäre theoretisch möglich. Ein so hergestelltes Gewebe hat aber Nachteile, da reines Para-Aramid abrasiv wirkt und dadurch ein verschlechter Tragekomfort hervor gerufen wird.
Außerdem neigt ein solches Gewebe beim Waschen zum Fibrillieren, was zu einer schlechten Optik führt. Das Material sieht innerhalb kurzer Zeit nicht mehr„wertig" aus. Außerdem hat sich gezeigt, dass diese Konstruktion (am Markt übliches Produkt mit Labyrinthstruktur, in der Figur 3 durch kleinen Kreis gekennzeichnet) nicht zu einer Verbesserung des ATPV-Wertes führt (siehe dazu Figur 3)
Meta-Aramid kann man z.B. unter den Handelsbezeichnungen NOMEX® , New Star oder CONEX, Polyamidimidgarne unter der Handelsbezeichnung KERMEL, Para-Aramid unter der Handelsbezeichnung KEVLAR ®, TWARON ®, Technora ®, KOLON ®, Polybenzimidazolfasern als PBI und Poly(p-phenylen-2,6- benzobisoxazol unter der Handelsbezeichnung Zylon ®, beziehen und einsetzen.
In beiden Geweben kann zusätzlich mindestens ein weiterer Fasertyp mit einem Anteil kleiner 5 % enthalten sein.
Besonders bevorzugt sollte das erste Gewebe mit 70 % bis 80 % Meta- Aramid-, 20 % bis 28 % Para-Aramid-, und 0 bis 5 % Carbonfaser und das zweite Gewebe mit 90 % bis 95 % Meta-Aramid-, 2 % bis 10 % Para-Aramid-, und 0 bis 5 % Carbonfaser gebildet sein. Ganz besonders gute Ergebnisse können erreicht werden, wenn das erste Gewebe mit 75% Meta-Aramid-, 23% Para-Aramid- und 2 % Carbonfaser sowie das zweite Gewebe 93% Meta-Aramid-, 5% Para-Aramid- und 2 % Carbonfaser gebildet sind.
Carbonfasern, die in einem ersten und/oder zweiten Gewebe enthalten sein können, können mit Polyamid ummantelt sein.
Das Flächengebilde sollte ein Flächengewicht größer 220 g/m2 und kleiner 450 g/m2 aufweisen, um den Trage ko mfort nicht durch eine zu große Eigenmasse zu beeinträchtigen. Ein Flächengewicht von 320 g/m2 ± 5 % hat sich als günstig, was den Tragekomfort und die Schutzwirkung betrifft, heraus gestellt.
Bei der Verteilung des Gesamtflächengewichtes auf die beiden Lagen hat sich ein Verhältnis von 1:1 bis zu 1:2 als vorteilhaft herausgestellt. Eine gewisse Robustheit der beiden Lagen wird benötigt, da das Material gegen z.B.
mechanische Einwirkungen oder viele Waschzyklen während des Lebenszyklus resistent sein sollte, um nicht durch vorzeitigen Verschleiß oder Beschädigung die Schutzwirkung zu verlieren oder zu beeinträchtigen. Es ist in der Branche durchaus üblich die Schutzwirkung auch nach 50 Pflegebehandlungen
(Waschbehandlung und Trocknung) zu überprüfen. Die Höchstzugkraft der zweiten Lage nach ISO 13934-1 sollte branchenüblich in beide Richtungen bei mind. 450 N/ 5cm liegen.
Für die Herstellung des erfindungsgemäßen Flächengebildes mit 320 g/m2 können üblicherweise Garne mit einer Stärke von Nm 60/2 +/- 10 eingesetzt werden.
Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die erste Lage einen höheren Absorptionsgrad für elektromagnetische Strahlung aus dem
Wellenlängenspektrum des nahen Infrarotlichts (NIR) und des Infrarotlichts (IR) als die zweite Lage aufweist. Dies führt zu erhöhter Energieaufnahme bzw. verbesserten Carbonisierung und verringert somit die Gefahr des Aufbrechens des Gewebes, was die Funktionsweise insbesondere des erhöhten Para- Aramidanteils oder eines dazu äquivalenten Materials, wofür Beispiele oben genannt worden sind, im ersten Gewebe noch unterstützt. Dies kann beispielsweise auch durch eine geeignete Einfärbung oder den Zusatz stärker absorbierender Fasern im ersten Gewebe erreicht werden. Vorzugsweise können Fasern, die einen Anteil Carbonschwarz im
Faserpolymer enthalten, dazu eingesetzt werden.
Die untere Lage und die obere Lage sollten bevorzugt jeweils an den Ecken eines Mehrecks, insbesondere eines Quadrats oder Rechtecks punktuell miteinander verbunden sein und zwischen den punktuellen Web- oder Nähverbindungen Freiräume verblieben sein. Dadurch kann bei einer Wärmeeinwirkung von außen die unterschiedliche Ausdehnung, die infolge des unterschiedlichen Schrumpfverhaltens des ersten und des zweiten Gewebes auftritt, besser ausgenutzt werden.
Die beiden Lagen werden lediglich durch die punktuellen Verbindungen zusammen gehalten (siehe Schemazeichnung Querschnitt Gewebe Figur 2). Zwischen den punktuellen Verbindungen verbleiben aber unverbundene Bereiche, die bei einem Aufblähen des zweiten Gewebes Kanäle bilden können, die für einen Druckausgleich und ein verbessertes
Strömungsverhalten genutzt werden können. Siehe dazu Figur la und lb, als exemplarischen Ausschnitt der Bindungspatrone die durch mehrmalige Vervielfältigung oder Spiegelung im weiteren Verlauf vergrößert wird. Bei Hitze- oder Flammeinwirkung bläht sich das zweite vom jeweiligen Träger weg weisend angeordnete Gewebe auf, wodurch stark erwärmte Bereiche des textilen Flächengebildes also das zweite Gewebe weiter vom Körper und auch der Haut eines Trägers entfernt. Dadurch wird die Schutzwirkung weiter verbessert.
Durch das Aufblähen von sich bei Erwärmung aufblähenden Segmenten, die mit punktuellen Verbindungen erhalten worden sind, und den Kanälen die zwischen punktuellen Verbindungen vorhanden sind kann ein Druckausgleich zwischen nebeneinander angeordneten Bereichen auf-direkterem Weg und mit weniger Strömungswiderstand für zwischen den Lagen vorhandene Luft erreicht werden. Im Gefahrenfall, wenn erhöhte Temperaturen aufgetreten sind, kann so eine Verteilung der Wärmeenergie über eine größere Fläche des textilen Gebildes erreicht werden und der Schutz eines Trägers so ausgebildeter Schutzbekleidung verbessert werden
Durch die punktuellen Verbindungen können bevorzugt mehreckige oder schlauchförmige Segmente gebildet werden, deren Hohlräume zwischen unterer und oberer Lage über die Zwischenräume direkt miteinander verbunden sind. Luft kann so nahezu ungehindert auf kurzem Weg von einem Segment in ein benachbartes Segment strömen ohne einen großen Umweg oder Strömungswiderstand in Kauf nehmen zu müssen. So kann ein Druck- und Temperaturausgleich zwischen Segmenten in kürzerer Zeit erreicht werden, da ein reduzierter Strömungswiderstand erreicht werden kann. Um dies zu erreichen sollte zwischen den einzelnen punktuellen Web- oder Nähverbindungen Abstand von mindestens 0,05 mm eingehalten sein, in dem keine Verbindung zwischen der unteren und der oberen Lage vorhanden ist. Die Anzahl der Verbindungspunkte der punktuellen Verbindungen liegt in einem Bereich von 1 % - 10% der insgesamt möglichen Bindungspunkte der beiden Lagen. So gibt es in einem vergleichbaren herkömmlichen
Mehrlagengewebe mit vergleichbarer Einstellung und Rapportgröße die Möglichkeit für max. 484 Abbindemöglichkeiten pro Rapport. Bei der
Erfindung können aber nur 8 Punkte pro Rapport genutzt werden, was 1,6 % entspricht).
Es sollten mindestens 90 %, bevorzugt mindestens 95 % und höchstens 99 % der Länge zwischen nebeneinander angeordneten punktuellen Verbindungen des ersten und des zweiten Gewebes nicht miteinander verbunden sein, so dass eine entsprechend große Kanalweite zwischen benachbarten Segmenten erreicht werden kann, wenn eine entsprechende Erwärmung aufgetreten ist, die zu einer Schrumpfung und Aufblähung geführt hat. Dies ist insofern wichtig, da es bei mehr abgebundenen Bindungen zu einem Aufbrechen der Gewebe und Hitzedurchschlag kommen kann, da das Gewebe nicht in der Lage ist die höhere Energiemenge gezielt abzuführen.
Durch das Aufblähen in einem erwärmten Bereich des Flächengebildes erhöht sich die thermische Isolationswirkung.
Die punktuell angeordneten Web- oder Nähverbindungen können sternförmig ausgebildet sein. Web- oder Nähverbindungen für punktuelle Verbindungen sollten lediglich an der an einer Lage, bevorzugt am ersten Gewebe sicher verankert sein, dadurch wirken Zugkräfte an diesen Anbindungen bei einer aufgetretenen Schrumpfung des ersten Gewebes, die eine dreidimensionalen Effekt unterstützen, wie dies bei einem Zugband an einem verschließbaren Sack oder Folienbeutel auftritt.
Bei einem bekannten ATPV-Test (Arc-Thermal-Protective-Value, IEC 61482-1- 1) sollte ein Wert von mindestens 20 cal/cm2, bevorzugt mindestens 25 cal/cm2 und ganz besonders bevorzugt von mindestens 29 cal/cm2 erreicht worden sein. Ebenso soll die Klasse II des Boxtestes nach IEC 61482-1-2 erfüllt werden (7kA).
Bei einem erfindungsgemäßen Flächengebilde sollte ein
Wärmedurchgangswiderstandswert Rct von höchstens 0,03 m2K/W, bevorzugt von höchstens 0,025 m2K/W, eine Wasserdampfwiderstandsdurchgangswert Ret von höchstens 6 m2Pa/W, bevorzugt von höchstens 5,5 m2Pa/W und/oder eine Wasserdampfdurchgangsindex imt von mindestens 0,25, bevorzugt von 0,3, alle Werte ermittelt nach DIN / EN ISO 11092:2014-12A, eingehalten sein.
Laut Hohensteiner Institute werden Materialien mit einem Ret kleiner 6 als extrem atmungsaktiv eingestuft. Dies ist vor allem deshalb wichtig, da andere, handelsübliche Materialien - die annähernd den gleichen Schutz bieten- eine sehr viel geringere Atmungsaktivität besitzen und damit einen schlechteren Tragekomfort. Dies trifft vor allem auf Materialien mit integrierter Membran zu. Wenn man bedenkt, dass die Schutzbekleidung tagtäglich und ständig getragen werden muss, ist der Tragekomfort ein wichtiges
Akzeptanzkriterium.
Das erfindungsgemäße Flächengebilde zeichnet sich durch eine verbesserte Schutzwirkung, die im Normalzustand, bei nicht aktivierter Schutzfunktion nicht erkennbar ist, bei gleichzeitig gutem Tragekomfort aus. Im nicht aktivierten Zustand ist das Gewebe kaum von einem Standardgewebe gleichen Gewichts zu unterscheiden, die Funktion wird erst im Ernstfall im Bruchteil einer Sekunde aktiviert. Durch das dadurch bedingte relativ geringe Flächengewicht können auch die Kosten wegen des geringeren
Materialverbrauchs in einem guten Verhältnis bei verbesserter Schutzwirkung gehalten werden.
Als Meta-Aramidfasern kann man Fasern aus Poly-Metaphenylen
Isophtalamid und als Para-Aramidfasern kann man solche aus Poly- Paraphenylene Terephthalamid einsetzen.
Vorteilhaft können das erste und das zweite Gewebe gemeinsam in einem Arbeitsgang hergestellt und miteinander verbunden werden.
Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
Figur la und b Beispiele einer möglichen punktuellen Verbindung eines eine untere Lage bildenden ersten Gewebes mit einem eine obere Lage bildenden zweiten Gewebe an mit festgelegten punktuellen Verbindungen, die im Rapport entweder gespiegelt oder dupliziert werden können;
Figur 2 einen Ausschnitt eines Längsschnitts mit dem Verlauf der
Kettfäden für eine punktuelle Verbindung des ersten mit dem zweiten Gewebe;
Figur 3 ein Diagramm das das Erreichen eines ATPV-Wertes mit unterschiedlichen Flächengewichten verdeutlichen soll , sowie zum Vergleich ein mehrlagiges Gewebe mit
Labyrinthstruktur und 100% Para-Aramid auf der ersten Warenseite und
Figur 4 in schematischer Form in zeitlicher Reihenfolge vier
Zustände von textilen Flächengebilden für ein
herkömmliches Beispiel nach dem Stand der Technik (links) und für ein erfindungsgemäßes Beispiel (rechts). Bei einem Beispiel sind ein erstes Gewebe 4 mit 75% Meta-Aramid-, 23% Para- Aramid- und 2 % Carbonfaser sowie das zweite Gewebe 3 mit 93% Meta- Aramid-, 5% Para-ARamid- und 2 % Carbonfaser gebildet. Die Carbonfasern sind in an sich bekannter Form mit Polyamid ummantelt.
Das mit den punktuell miteinander verbundenen ersten und zweiten
Geweben gebildete textile Flächenelement hat ein Flächengewicht von ca.
320 g/m2. Es wurde bei einem ATPV-Test ein Wert von 29 cal/cm2 erreicht. Es wurden ein Wärmedurchgangswiderstandswert Rct von 0,0274 m2K/W, ein Wasserdampfdurchgangswiderstandswert von 5,54 mPa/W und ein
Wasserdampfdurchgangsindex von imt von 0,3, ermittelt nach DIN / EN ISO 11092:2014-12A, erreicht.
Wie aus Figur 1 a bzw 1 b entnommen werden kann, sind punktuelle
Verbindungen 1 als Anbindung nach mehrmaliger Vervielfältigung bzw.
Spiegelung vergrößert und zwischen dem ersten 4 und dem zweiten Gewebe 3 jeweils an Ecken quadratischer Segmente 2 ausgebildet. Zwischen den punktuellen Verbindungen 1 ist jeweils keine Verbindung zwischen erstem 4 und zweitem Gewebe 3 realisiert, so dass sich freie Abstände, ohne direkte Verbindung zwischen den punktuellen Verbindungen von bevorzugt jeweils 0,5 mm ergeben. Diese Art der Verbindung kann auch als Hohlgewebe mit gezielter Abbindung der Lagen in Anlehnung an Pique bezeichnet werden.
Aus der schematischen Zeichnung von Figur la geht hervor, wie die beiden Lagen schematisch miteinander verbunden sind. Figur lb ist ein Ausschnitt aus der Bindungspatrone, wie sie in der Textilindustrie üblich ist und die für die Herstellung punktueller Verbindungen 1 eingesetzt werden kann.
Diese Form punktueller Verbindungen 1 der unteren mit der oberen Lage kann man unabhängig von den jeweiligen Gewebezusammensetzungen anwenden. Sie ist nicht auf das hier beschriebene Beispiel beschränkt.
Die Einzelabbindungen 1.1 treffen sich bei dem gezeigten Beispiel in keinem Punkt. In nicht dargestellter Form können punktuelle Verbindungen 1 auch tatsächlich rein punktförmig als Naht- oder Gewebestruktur ausgebildet sein. Es kommt dabei aber darauf an, dass die Verbindung zwischen erstem und zweitem Gewebe an Ecken ausgebildet ist Die Abstände der virtuellen Mittelpunkte von nebeneinander angeordneten punktuellen Verbindungen 1 betragen bei diesem Beispiel 9 - 12 mm.
Mit Figur 4 soll veranschaulicht werden, wie sich ein herkömmliches zweilagiges textiles Gebilde im Vergleich zu einem erfindungsgemäßen textilen Flächengebilde bei einer örtlichen Erwärmung verhält. Für das herkömmliche textile Gebilde ist dies links und für die Erfindung ist dies rechts in jeweils vier Stufen, die zeitlich nacheinander auftreten, dargestellt.
Für das erfindungsgemäße Beispiel in der rechten Darstellung wurden ein erstes Gewebe 4 und ein zweites Gewebe 3, die eine Zusammensetzung gemäß Anspruch 5 aufwiesen, punktuell miteinander verbunden.
In den obersten Darstellungen erfolgt keine Erwärmung.
In den zweiten von oben dargestellten Zuständen erfolgt eine lokale
Erwärmung auf die obere Lage. Dabei erfolgt ein Aufblähen von Taschen A beim Stand der Technik und von Segmenten B bei der Erfindung.
In der dritten Darstellung von oben erfolgt ein Austausch erwärmter Luft in benachbarte Taschen A beim Stand der Technik und zwischen Segmenten B über die Kanäle, die zwischen den Segmenten B bei der Erfindung mittels der punktuellen Verbindungen ausgebildet sind. Es wird deutlich, dass die Luftströmung, die infolge Erwärmung von einem Segment B in viel mehr Segmente B bei der Erfindung erfolgen kann. Dies kann durch die mit den punktuellen Verbindungen 1 erhaltenen relativ freien Kanäle zwischen den einzelnen Segmenten B erreicht werden. Die erwärmte Luft und damit auch die Erwärmung können sich so über eine größere Fläche verteilen, was die Schutzwirkung erheblich gegenüber dem Stand der Technik erhöht.
Mit den untersten Darstellungen wird deutlich, dass sich die Segmente B bei der Erfindung wegen der über eine größere Fläche verteilten Wärme in eine senkrecht zur mittleren Längsachse des textilen Flächengebildes wesentlich geringer ausdehnt, als dies beim links gezeigten Stand der Technik der Fall ist. Infolge des höheren Druckes und der höheren Temperaturen in den Taschen A und der Gewebe kommt es früher oder bei kleinerer Temperatur, als dies bei der Erfindung der Fall ist, zum Aufbrechen des Gewebes, wodurch die Schutzwirkung zumindest nahezu vollständig verloren geht. Bei der Erfindung sind bis zu einem Aufbrechen/Reißen von Gewebe erheblich höhere Temperaturen bzw. Energien erforderlich, als dies beim Stand der Technik der Fall ist.
In der Figur 4 sind die aufgeblähten Taschen A und die aufgeblähten
Segmente B nach der Wärmeeinwirkung dargestellt.

Claims

Patentansprüche
1. Textiles Flächengebilde, bei dem eine in einer in Richtung eines Trägers von Bekleidung, die mit dem textilen Flächengebilde gebildet ist, weisende untere Lage eines ersten Gewebes (4) mit einer vom Träger weg weisend angeordneten oberen Lage eines zweiten Gewebes (3) mittels einer Web- oder Nähverbindung punktuell miteinander an Eckpunkten verbunden sind und zwischen punktuellen Verbindungen (1) nicht aktivierte Kanäle ausgebildet sind, die sich erst im Fall von Hitze/Flammeinwirkung entfalten und zwischen den punktuellen Verbindungen (1) Segmente (B) ausbilden, so dass bei einem Fall von wirkender Hitze oder Flammen Luft durch die Kanäle zwischen dem ersten Gewebe (4) und dem zweiten Gewebe (3) in alle Richtungen strömen kann.
2. Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
das beide Gewebelagen mit Meta-Aramidzwirnen/-filamenten/-fasern oder Mischungen mit diesen gebildet sind und das zweite Gewebe (4) einen erhöhten Anteil an einer geringer schrumpfenden
Faserkomponente, insbesondere Para-Aramid-, Polybenzimidazol oder Poly(p-phenylen-2,6-benzobisoxazolfasern/-zwirnen/-filamenten in Bezug zum ersten Gewebe (4) aufweist.
3. Flächengebilde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Gewebe (3, 4) gemeinsam in einem
Arbeitsgang hergestellt und miteinander verbunden sind.
4. Flächengebilde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste mit 60 bis 80 % Meta- Aramid/Polyamidimid-, 20 bis 35 % Para-Aramid/bzw.- Poly(p- phenylen-2,6-benzobisoxazol oder Poly(p-phenylen-2,6- benzobisoxazol und 0 bis 5 % Carbonfaser und das zweite Gewebe (3) mit 90 % bis 95 % Meta-Aramid/Polyamidimid-, 10 bis 2 % Para- Aramid- oder Poly(p-phenylen-2,6-benzobisoxazol oder Poly(p- phenylen-2,6-benzobisoxazol- und 0 bis 5 % Carbonfaser gebildet sind.
5. Flächengebilde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gewebe (4) mit 75% Meta-Aramid-, 23 % Para-Aramid- und 2 % Carbonfaser sowie das zweite Gewebe (3) mit 93% Meta-Aramid-, 5 % Para-Aramid- und 2 % Carbonfaser gebildet sind.
6. Flächengebilde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde ein Flächengewicht größer 220 g/m2 und kleiner 450 g/m2 aufweist.
7. Flächengebilde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gewebe (4) für elektromagnetische Strahlung aus den Wellenlängenbereichen des NIR- und des I R-Lichtes einen höheren Absorptionsgrad als das zweite Gewebe (3) aufweist und dazu insbesondere einen erhöhten Anteil an Carbonschwarz enthält.
8. Flächengebilde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Lage und die obere Lage jeweils an den Ecken eines Mehrecks, insbesondere eines Quadrats punktuell miteinander verbunden sind und zwischen den punktuellen Web- oder Nähverbindungen Freiräume verblieben sind, die die Kanäle bilden.
9. Flächengebilde nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch
gekennzeichnet, dass die punktuell angeordneten Web- oder
Nähverbindungen (1) sternförmig ausgebildet sind und zwischen den einzelnen Web- oder Nähverbindungen jeweils ein Abstand von mindestens 0,05 mm eingehalten ist, in dem keine punktuelle
Verbindung (1) zwischen der unteren und der oberen Lage vorhanden ist und/oder
mindestens 90 %, bevorzugt mindestens 95 % der Länge zwischen nebeneinander angeordneten punktuellen Verbindungen (1) des ersten und des zweiten Gewebes (3) nicht miteinander verbunden und dort entsprechend ausgebildete Kanäle zwischen nebeneinander angeordneten Segmenten (B) vorhanden sind.
10. Flächengebilde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die punktuellen Verbindungen (1.1) mit vier sternförmig ausgerichteten Abbindungen ausgebildet sind.
11. Flächengebilde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem ATPV-Test ein Wert von mindestens 20 cal/cm2, bevorzugt mindestens 25 cal/cm2 und ganz besonders bevorzugt von mindestens 29 cal/cm2 erreicht ist und die Klasse II (7kA) nach IEC 61482-1-2 erreicht wird.
12. Flächengebilde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmedurchgangswiderstandswert Rct von höchstens 0,03 m2K/W, bevorzugt von höchstens 0,025 m2K/W, eine Wasserdampfwiderstandsdurchgangswert Ret von höchstens 6 m2Pa/W, bevorzugt höchstens 5,5 m2Pa/W und/oder eine Wasserdampfdurchgangsindex von mindestens imt von mindestens 0,25, bevorzugt von 0,3 alle Werte ermittelt nach DIN / EN ISO 11092:2014-12A eingehalten ist/sind.
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