DD301647A7

DD301647A7 - Process for the preparation of an adsorptive polymer film

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Publication number: DD301647A7
Application number: DD25134683A
Authority: DD
Original assignee: Forschungszentrum Fuer Umform
Priority date: 1983-05-19
Filing date: 1983-05-19
Publication date: 1993-05-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung adsorptionsfähiger Polymerfolie, die vielfältige Anwendungsgebiete aufweist, vorzugsweise zur Konfektionierung filtrierender Schutzbekleidung. Ziel der Erfindung sind Polymerfolien mit sehr guten Adsorptionseigenschaften und guter textiler Verarbeitbarkeit. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung eines Herstellungsverfahrens für adsorptionsfähige Polymerfolien. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in eine geeignete Polymerlösung das Adsorptionsmittel eingegeben, dieses Gemisch vorstrukturiert, verschäumt und auf ein Trägermaterial aufgebracht wird. Der Polymerschaum/Trägermaterial-Verbund wird durch ein Fällungsmittel verfestigt. Anschließend wird das restliche Lösungsmittel ausgewaschen und der Verbund getrocknet.The invention relates to a method for producing adsorptive polymer film, which has a variety of applications, preferably for the manufacture of filtering protective clothing. The aim of the invention are polymer films with very good adsorption properties and good textile processability. The object of the invention is the development of a production process for adsorptive polymer films. According to the invention the object is achieved in that entered into a suitable polymer solution, the adsorbent, this mixture prestructured, foamed and applied to a carrier material. The polymer foam / carrier composite is solidified by a precipitating agent. Subsequently, the remaining solvent is washed out and dried the composite.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung adsorptionsiähiger Polymerfolie, die vielfältige Anwendungsgebiete aufweist, vorzugsweise zur Konfektionierung filtrierender Schutzbekleidung, die dem Schutz vor Massenvernichtungsmitteln, insbesondere chemischen Kampfstoffen, sowie anderen Schadstoffen in der Atmosphäre dient.The invention relates to a method for producing adsorptive polymer film, which has a variety of applications, preferably for the manufacture of filtering protective clothing, which serves to protect against weapons of mass destruction, especially chemical warfare agents, and other pollutants in the atmosphere.

Characteristic of the known technical solutions

Mit Aktivkohle bestückte adsorptionsfähige Folie, insbesondere Schaumfolie ist durch DE-AS 2804154 bekannt. Bei dem Herstellungsverfahren wird ein wäßrignasser grobporiger Polyurethanschaum mit Aktivkohlepartikeln mit Hilfe eines Luftstromes beschossen. Die Aktivkohlepartikel bleiben dabei anteilig auf der Oberfläche der Folie haften.Adsorptive film equipped with activated carbon, in particular foam film, is known from DE-AS 2804154. In the manufacturing process, an aqueous-rich coarse-pored polyurethane foam with activated carbon particles is bombarded with the aid of an air stream. The activated carbon particles remain proportionally adhered to the surface of the film.

Ein auf diesem Wege hergestelltes Material weist folgende Nachteile auf:A material produced in this way has the following disadvantages:

Die Aktivkohlepartikel kommen nur in die offenen Poren der Oberfläche der Folie.The activated carbon particles only enter the open pores of the surface of the film.

Die Aktivkohleoartikel haften an der Oberfläche nur leicht, arbeiten sich beim Bewegen der Folie (z.B. Tragen der daraus hergestellten Schutzbekleidung) frei und fallen aus den Poren heraus, so daß die Schutzfolie auf mechanischem Wege inaktivThe activated charcoal articles only slightly adhere to the surface, work their way through the film (e.g., wearing the protective clothing made therefrom), and fall out of the pores so that the protective film becomes mechanically inactive

Durch die geschilderten Nachteile ist das Aufrechterhalten der Schutzaktivität des Materials problematisch.Due to the described disadvantages maintaining the protective activity of the material is problematic.

In der DE-AS 2804154 wird weiterhin die Möglichkeit erwähnt, daß zur Herstellung adsorptionsfähiger Folie die Adsorberkörner den Komponenten des Schaumstoffträgers vor dessen Aufschäumen zugemischt werden, wobei allerdings die innige Benetzung der Adsorberkörner verhindert werden muß.In DE-AS 2804154 the possibility is further mentioned that for the production of adsorptive film Adsorberkörner be added to the components of the foam carrier prior to foaming, although the intimate wetting of the adsorbent grains must be prevented.

Diese Problematik wird durch die DE-AS 2 804154 nicht gelöst, weil das vorgeschlagene Verfahren auf dem oben dargestellten Prinzip des Einschießens mit Hilfe eines Luftstromes beruht.This problem is not solved by DE-AS 2 804154, because the proposed method based on the above-described principle of shooting by means of an air flow.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung sind Polymerfolien mit sehr guten Adsorptionseigenschaften und einer guten textlien Verarbeitbarkeit.The aim of the invention are polymer films with very good adsorption properties and good textil processability.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung eines Herstellungsverfahrens für adsorptionsfähige Polymerfolien. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in eine Polymerlösung ein Adsorptionsmittel mit der Korngröße von 0,07 bis 0,4 Tim eingebracht wird. Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich in Dimethylformamid lösliche Polyurethane. Der Feststoffgehalt des Polyurethans in der Lösung liegt zwischen 5 und 30 Ma.-%, vorzugsweise zwischen 10 und 25 Ma.-%. Das Einbringen des Adsorptionsmittels in die Polyurethanlösung erfolgt durch Einrühren, Einschlagen, Eindrücken o.a. Die Konzentration dos Adsorptionsmittels in der Polyurethanlösung beträgt 100 bis 500Ma.-%, vorzugsweise 150 bis 250Ma.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Polyurethanlösung.The object of the invention is the development of a production process for adsorptive polymer films. According to the invention the object is achieved in that an adsorbent having a particle size of 0.07 to 0.4 Tim is introduced into a polymer solution. Soluble polyurethanes are suitable for the process according to the invention in dimethylformamide. The solids content of the polyurethane in the solution is between 5 and 30% by mass, preferably between 10 and 25% by mass. The introduction of the adsorbent in the polyurethane solution by stirring, wrapping, impressions o.a. The concentration of the adsorbent in the polyurethane solution is 100 to 500% by mass, preferably 150 to 250% by mass, based on the solids content of the polyurethane solution.

Nach dem orfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Vorstrukturierung des Polymerlosung/Adsorptionsmittel-Gemisches durch Zugabe von 0,1 bis 3,0Ma.-%, vorzugsweise 0,5 bis 2,0Ma.-%, bezogen auf den Foststoffgehalt der Polyurethanlösung, eines Koagulationsmittels, gegebenenfalls unter Zusatz von 10bis50Ma.-%, vorzugsweise von 20 bis 40 Ma.-%, bezogen auf den Feststoffgehalt der Polyurethanlösung, eines Schäummittels. Das Einbringen des Koagulationsmittels, gegebenenfalls des Schäummittels, in das Polymerlösung/Adsorptionsmittel-Gemisch erfolgt durch Einrühren, Einschlagen, Eindrücken o.a. Als Koagulationsmittel kann z. B. Wasser oder ein Wasser/Dimethylformamid-Gemisch verwende' werden. Als Schäummittel kommt ein Fettalkoholgemisch zur Anwendung.According to the method according to the invention, the prestructuring of the polymer solution / adsorbent mixture takes place by adding 0.1 to 3.0% by mass, preferably 0.5 to 2.0% by mass, based on the solids content of the polyurethane solution, of a coagulant, if appropriate with the addition of 10 to 50% by mass, preferably from 20 to 40% by mass, based on the solids content of the polyurethane solution, of a foaming agent. The introduction of the coagulant, optionally of the foaming agent, in the polymer solution / adsorbent mixture is carried out by stirring, wrapping, impressions o.a. As a coagulant z. For example, water or a water / dimethylformamide mixture 'be used. The foaming agent used is a fatty alcohol mixture.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Verschäumen des vorstrukturierten Polymerlösung/Adsorptionsmittel· Gemisches durch Einiühren, Einschlagen oder Eindrücken von Luft.According to the novel process, the foaming of the prestructured polymer solution / adsorbent mixture takes place by stirring in, blowing in or pushing in air.

Überraschend ist hierbei festzustellen, daß die Ad.sorplionsmittelpartikel nicht vollständig von der Polymerlösung überzogen sind, sondern nur anteilig vom Schaum festgehalten werden. Dadurch kann die feinstporige Struktur des Adsorptionsmittels vollständig für die Adsorption genutzt werden. Dieses anteilige Überziehen des Adsorptionsmittels mit Polyurothanschaum ist funktionell durch die Oberflächenspannung des Schaumes am Adsorptionsmittel bedingt. Weitere Einflußfaktoren si'id die Struktur und Zusammensetzung der Polyurethanlösung, die Konzentration des Adsorptionsmittels in der Polymer! jsung, das Verhältnis der Oberfläche des Adsorptionsmittels zur inneren Oberfläche des Polymerschaumes, die Stabilität der, Schaumes sowie die Art und Weise der Koagulation.Surprisingly, it should be noted that the Ad.sorplionsmittelpartikel are not completely covered by the polymer solution, but are only partially retained by the foam. As a result, the fine-pored structure of the adsorbent can be fully utilized for adsorption. This proportionate coating of the adsorbent with Polyurothanschaum is functionally due to the surface tension of the foam on the adsorbent. Further influencing factors are the structure and composition of the polyurethane solution, the concentration of the adsorbent in the polymer! Solution, the ratio of the surface of the adsorbent to the inner surface of the polymer foam, the stability of the, foam and the manner of coagulation.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das vorstrukturierte und verschäumte Polymerlösung/Adsorptionsmittel-Gemisch auf ein Trägermaterial durch Rakeln, Pflatschen, Drucken, Spritzen o. ä. aufgebracht. Als Trägermaterialien können Vliese, Gewebe, Gewirke, Papier, Metall, Holz, Glas oder andere, entsprechend dem bevorzugten Anwendungsgebiet, flammwidrige bzw. nichtbrennbare Flächengebilde, vorzugsweise in Bahnform, Verwendung finden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Fällung, das ist die Verfestigung und zugleich Mikroporosierung des Polymerschaum/Trägermaterial-Verbundes mit einem Fällungsmittel, gegebenenfalls unter Zusatz eines Lösungsmittels, vorgenommen. Der Polymerschaum bildet dabei im Inneren der Schicht kommunizierende Poren und Mikropore.i aus und bindet die Adsorptionsmittelpartikel, ohne sie zu umhüllen.According to the process of the invention, the prestructured and foamed polymer solution / adsorbent mixture is applied to a substrate by doctoring, paddling, printing, spraying or the like. Non-woven fabrics, woven fabrics, knitted fabrics, paper, metal, wood, glass or other, according to the preferred field of application, flame-resistant or non-combustible fabrics, preferably in web form, can be used as carrier materials. The process of the invention, the precipitation, which is the solidification and at the same time microporosation of the polymer foam / carrier material composite with a precipitant, optionally with the addition of a solvent made. The polymer foam forms in the interior of the layer communicating pores and Mikropore.i and binds the Adsorptionsmittelpartikel without wrapping them.

Das restliche Lösungsmittel wird anschließend ausgewaschen und der Verbund getrocknet.The remaining solvent is then washed out and dried the composite.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polymerfolien zeigen folgende verbesserte Eigenschaften: Oie Adsorptionsmittelpartikel sind homogen über die gesamte Foliendicke verteilt. Die adsorptionsfähige Polymerfolie hat eine wesentlich höhere Adsorptionskapazität je Flächeneinheit als bekannte Folien.The polymer films produced by the process according to the invention show the following improved properties: The adsorbent particles are distributed homogeneously over the entire film thickness. The adsorptive polymer film has a significantly higher adsorption capacity per unit area than known films.

Die Adsorptionsmittelpartikel sind so fest in das Polymergerüst der Schaumschicht eingebunden, daß sie bei mechanischer Beanspruchung der Folie nicht freigesetzt werden und herausfallen. Dadurch bleibt die Adsorptionsfähigkeit beim Tragen der daraus gefertigten Schutzbekleidung erhalten.The Adsorptionsmittelpartikel are so firmly involved in the polymer backbone of the foam layer that they are not released under mechanical stress of the film and fall out. As a result, the adsorption capacity is retained when wearing the protective clothing made therefrom.

example 1

80Gew.-% einer 25%igen Polyurethanlösung in Dimethylformamid, welche gemäß DD-WP 130713, Beispiel 1, hergestellt wurde, werden 14Gew.-% eines DMF/Wasser-Gemisches (Verhältnis 1:1) unter Rühren langsam zugegeben. Danach werden dieser Lösung 5Gew.-% eines C,₈-Alkohols, welcher in 6Gew.-% Dimethylformamid gelöst wurde, zugegeben. Danach erfolgt unter ständigem Rühren die Zugabe von 16Gew.-% Aktivkohle. Dieses Lösungsgemisch wird anschließend mittels Handmixer mechanisch verschäumt, bis ein Litergewicht von ca. 680g/l erreicht ist. Der auf diese Weise erzeugte Polyurethanschaum wird mittels Streichrakel auf eine Glasplatte mit einer Filmdicke von 1,8 mm aufgebracht. Dieser Film wird in einem Wasserbad koaguliert, ausgewaschen und anschließend an der Luft getrocknet. An der so entstandenen Polymerfolie wurde die Adsorptionsfähigkeit gemessen, die einem Rückhaltevermögen von Dichlordiäthylsulfid von 100 Minuten entspricht. Die Konzentration, die dabei auf der Unterseite der Polymerfolie einwirkt, entspricht der Größe, die 2 mm über einem Yperitspierel bei einer Temperatur von 26⁰C ±1⁰C entsprechend seines Dampfdruckes auftritt.80% by weight of a 25% strength polyurethane solution in dimethylformamide prepared according to DD-WP 130713, Example 1, 14% by weight of a DMF / water mixture (ratio 1: 1) are slowly added with stirring. Thereafter, 5 wt .-% of a C, ₈ -alcohol, which was dissolved in 6Gew .-% dimethylformamide added to this solution. Thereafter, with constant stirring, the addition of 16Gew .-% activated carbon. This mixed solution is then mechanically foamed by hand mixer until a liter weight of about 680 g / l is reached. The polyurethane foam produced in this way is applied by means of doctor blade on a glass plate with a film thickness of 1.8 mm. This film is coagulated in a water bath, washed out and then dried in air. On the resulting polymer film, the adsorption capacity was measured, which corresponds to a retention capacity of Dichlordiäthylsulfid of 100 minutes. The concentration acting on the underside of the polymer film corresponds to the size that occurs 2 mm above a Yperitspierel at a temperature of 26 ⁰ C ± 1 ⁰ C according to its vapor pressure.

Example 2

60Gew.-% einer 25%igen Polyurethanlösung in Dimethylformamid, welche gemäß DD-WP 130713, Beispiel 1, hergestellt wurde, werden 14Gew.-% eines DMF/Wasser-Gemisches (Verhältnis 1:1) unter Rühren langsam zugegeben. Danach werden dieser Lösung 5 Gew.-% eines Ο,β-Alkohols, welcher in 26Gew.-% Dimethylformamid gelöst wurde, zugegeben. Danach erfolgt unter ständigem Rühren die Zugabe von 30Gew.-% Kieselgei. Dieses Lösungsgemisch wird anschließend mittels Handmixer mechanisch verschäumt, bis zu einem Litergewicht zwischen 600 und 700g/l.60% by weight of a 25% strength polyurethane solution in dimethylformamide prepared according to DD-WP 130713, Example 1, 14% by weight of a DMF / water mixture (ratio 1: 1) are slowly added with stirring. Thereafter, this solution 5 wt .-% of a Ο, β-alcohol, which was dissolved in 26Gew .-% dimethylformamide added. Thereafter, with constant stirring, the addition of 30Gew .-% Kieselgei. This solution mixture is then mechanically foamed by means of a hand mixer up to a liter weight between 600 and 700 g / l.

Der auf diese Weise erzeugte Polyurethanschaum wird mittels Streichrakel auf eine Glasplatte mit einer Filmdicke von 1,8mm aufgebracht. Dieser Film wird in einem Wasserbad koaguliert, ausgewaschen und anschließend an der Luft getrocknet. An der so entstandenen Polymerfolie wurde eine Adsorptionsfähigkeit von 400 Minuten nach den im Beispiel 1 genannten Prüfbedingungen ermittelt.The polyurethane foam produced in this way is applied by means of doctor blade on a glass plate with a film thickness of 1.8 mm. This film is coagulated in a water bath, washed out and then dried in air. An adsorption capacity of 400 minutes after the test conditions mentioned in Example 1 was determined on the resulting polymer film.

Claims

-1- 301 64 / Invention claims:

1. A process for the preparation of adsorptive Polymerfolio, characterized in that introduced into a polymer solution, an adsorbent having a particle size of 0.07 to 0.4 mm, voi.nrukturi this polymer solution / adsorbent mixture with a coagulant, optionally with the addition of a foaming agent, foamed and then brought to a support material au, the Polymerschc to / carrier material composite using a precipitant, optionally solidified with the addition of a solvent, the remaining solvent is washed out and the composite is then dried.

2. The method according to item 1, characterized in that as the polymer solution preferably a polyurethane solution having a concentration of 5 to 30Ma .-%, preferably from 10 to 25Ma .-% is used.

3. The method according to item 1, characterized in that the adsorbent in a concentration of 100 to 500 wt .-%, preferably 150 to 250 Ma .-%, based on the solids content of the Polyurf) th in solution, introduced into the polyurethane solution becomes.

4. The method according to item 1, characterized in that the polymer solution by addition of 0.1 to 3.0 wt .-%, preferably 0.5 to 2.0 wt .-%, based on the solids content of the polymer solution, a coagulant , optionally with the addition of 10 to 50 wt .-%, preferably 20 to 40 wt .-% of a foaming agent, pre-structured.

5. The method according to item 4, characterized in that as coagulant water, optionally with the addition of dimethylformamide, is used.

6. Move: according to item 4, characterized in that a fatty alcohol mixture is preferably used as the foaming agent.