-
Es
ist bekannt, dass dem Schutz der menschlichen Haut vor ultravioletter
(UV-)Strahlung eine große Bedeutung zukommt.
-
Weltweit
ist ein besorgniserregender Anstieg der Hautkrebsraten zu verzeichnen,
wobei ein Zusammenhang mit ultravioletter Strahlung als gesichert
gilt. Deshalb sind geeignete Schutzmaßnahmen vor UV-Strahlung
ein wichtiger Beitrag zur primären Hautkrebsprävention.
-
Bei
den Präventionsmaßnahmen vor UV-Strahlung steht
nach dem Vermeiden der Sonne der Schutz der Haut durch das Tragen
geeigneter Kleidung an zweiter Stelle. Erst an dritter Stelle kommt
die Verwendung von Sonnenschutzcremes mit Lichtschutzfaktor.
-
Es
besteht somit ein Bedarf danach, Bekleidung mit verbesserten UV-Schutzeigenschaften
zu entwickeln. Die Anforderung an diese Kleidung besteht darin,
den verbesserten UV-Schutz mit einem möglichst leichten
und klimatisch komfortablen Gewebe zu gewährleisten. Wesentliche
Entwicklungsparameter betreffen die Garnauswahl (Material, Feinheit,
Garnkonstruktion), die Gewebekonstruktion (Gewebeaufbau, Fadendichten,
Gewebebindungen) und die Veredlung (Einsatz von Verfahren und Textilhilfsmitteln
für eine gezielte Oberflächenverdichtung, Einstellungen
weiterer wesentlicher Eigenschaften wie z. B. Griff), wobei auf
den Einsatz chemischer UV-Schutzmittel in der Textilveredlung verzichtet
werden soll.
-
UV-Schutz
wird heute definiert nach UV-Standard 801 vom Institut
Hohenstein und der Norm DIN EN 13758-2. Entsprechend
der Norm wird aktuell ein Schutzstandard mit einem UV-Schutzfaktor
(UPF) von UPF = 40+ bei einer gleichzeitigen UVA-Transmission < 5% angestrebt.
Gewebe mit UV-Schutzfaktoren von über 80 (UPF 80+) sind
ebenfalls aus dem Stand der Technik bekannt. Die dazugehörigen
UVA-Transmissionen derartiger Gewebe sind jedoch nicht bekannt.
Es handelt sich bei solchen Geweben überwiegend um dicht-ausgewebte
Baumwoll- bzw. Baumwoll-/Polyester-Gewebe oder Viskose bzw. Viskose/Polyester-Gewebe.
-
Bekannte
Gewebe sind nicht in der Lage einen umfassenden UV-Schutz zu bieten,
insbesondere für sehr empfindliche menschliche Hauttypen.
-
Auf
dem Markt befindet sich gegenwärtig in der Hauptsache UV-Schutzbekleidung,
welche durch den UPF-Wert nach australischem Standard AS/NZS
4399:1996 charakterisiert wird. Wird der UPF-Wert nach UV-Standard
801 angegeben, so wurden strengere und dem tatsächlichen
Textilgebrauch näher kommende Prüfbedingungen
angewendet. So wird der UPF-Wert im nassen, gedehnten und gebrauchten
Zustand ermittelt, wobei der niedrigste UPF-Wert für die
Zertifizierung maßgeblich ist.
-
Im
Rahmen des Anforderungsprofils an ein Gewebe mit verbessertem UV-Schutz
sollen möglichst hohe UPF-Werte bei gleichzeitiger UVA-Transmission < 5% erzielt werden.
Kriterien der Dermatologischen Klinik der Ruhr-Universität
Bochum und des Klaus Steilmann Institutes in Bezug auf Anforderungen
an Textilien und Bekleidungskonstruktion finden Berücksichtigung.
-
Je
nach Hauttyp beträgt die Eigenschutzzeit der Haut zwischen
drei bis fünf Minuten für sehr helle Haut (Hauttyp
I) und vierzig Minuten für die mediterrane bräunliche
Haut (Hauttyp IV).
-
Der
besonders dunkle Typ VI kann sich ca. 90 Minuten ungeschützt
in der Sonne aufhalten.
-
Die
Eigenschutzzeit wird standardisiert bei UV-Index 8 (Mittagssonne
im Sommer in Mitteleuropa). Bei höherem UV-Index (Hochgebirge,
Mittelmeer, Tropen) und bei reflektierender Umgebung (Wasser, Schnee, Sand)
ist die Eigenschutzzeit deutlich niedriger. Ebenso ist für
Kinderhaut ein besonders hoher Schutz angebracht.
-
Diese
Eigenschutzzeit der menschlichen Haut kann mit dem UPF-Wert multipliziert
werden und ergibt die maximal mögliche Zeit an der Sonne
ohne Sonnenbrand bei UV-Index 8. Also ergeben beispielsweise eine Eigenschutzzeit
von 20 Minuten und ein UPF-Wert von 10 etwa 200 Minuten für
die Dauer eines möglichen Sonnenbades. Sicherheitshalber
sollte diese Zeit jedoch nur zu zwei Dritteln ausgenützt
werden. Am selben Tag bereits erfolgte Aufenthalte an der Sonne
sind dabei zu berücksichtigen.
-
Somit
besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Gewebe
bereitzustellen, bei dem der zu UPF-Wert so hoch ausfüllt,
dass ein ganztägiger Aufenthalt von Menschen der unterschiedlichen
Hauttypen möglich ist. Dazu sind UV-Schutzfaktoren von
UPF > 200 bei gleichzeitiger
UVA-Transmission < 5%
erforderlich.
-
Gleichzeitig
wurden an das Gewebe hohe Ansprüche im Hinblick auf Gewicht
(leicht, Flächengewicht von 30–200 g/qm), Farbe
(hell), physiologisches Trageverhalten (atmungsaktiv, Feuchtigkeitstransport)
und Haptik (guter Griff, leichte Fall) gestellt.
-
Ein
Gewebe mit dem so eben beschriebenen Eigenschaften zu entwickeln,
stellte ein erhebliches Problem dar, da die aufgezählten
gewünschten Eigenschaften einzeln und in Kombination nach
herrschender Meinung dem Erzielen eines hohen UV-Schutzfaktors entgegenwirken.
-
Schwere
dicht ausgewebte Gewebe mit dunklen Farben waren bisher charakteristisch
für gute UV-Schutzeigenschaften, was einhergeht mit schlechten
physiologischem Trageverhalten und unangenehmen haptischen Eigenschaften
in Bezug auf angenehmen Griff und leichtem Fall. Gegenüber
dem gewünschten Anforderungsprofil weist der Stand der
Technik somit erkennbare Nachteile auf.
-
Das
Gewebe nach der vorliegenden Erfindung löst in überraschender
Weise das zuvor beschriebene Problem. Mit dem Einsatz entsprechender
Funktionsgarne in Kombination mit der gewählten Konstruktion
des Gewebes konnten hohe UV-Schutzwerte schon im Rohgewebe erreicht
werden. Durch die entsprechenden Maßnahmen in der Textilveredlung
wurden diese erwünschten Eigenschaften stabilisiert und
weiter verbessert.
-
Anhand
des nachfolgenden Ausführungsbeispiel, welches unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen nachfolgend beschrieben
wird, soll die vorliegende Erfindung deutlich werden.
-
1 zeigt
einen Querschnitt einer normalen Polyesterfaser
-
2 und 3 zeigen
den Querschnitt und Draufsicht einer Mehrkanalfaser
-
4 zeigt
die ausgewählte Gewebebindung
-
Eingesetzte Materialien
-
Es
werden neue Fasermaterialien eingesetzt, bei denen durch das zusätzliche
Einbringen von Mikropigmenten (z. B. Titandioxid) der UV-Schutz
des Gewebes signifikant erhöht wird. Das Einbringen dieser
Mikropigmente kann insbesondere bei Fasern eingesetzt werden, die
sonst einen eher geringen Schutz gewährleisten.
-
Es
wurde festgestellt, dass es faserabhängige Transmissionseigenschaften
gibt, die insbesondere bei Polyester, Polyestermischungen und TiO2-behandelten Stoffen beobachtet werden können.
Die UVA-Transmission von Polyester ist deutlich höher als
z. B. bei CO (CO steht für Baumwolle), CV (CV steht für
Viskose) und LI (LI steht für Leinen). Durch die Einarbeitung
von TiO2 kann die UVA-Transmission von PES
(PES steht für Polyester) deutlich verringert werden.
-
Neben
dem Einsatz von UV-Schutzgarnen wurden ebenfalls die Möglichkeiten
eines verstärkten Feuchtetransports durch das eingesetzte
Fadenmaterial untersucht.
-
Mit
speziellen Mehrkanalfasern (vgl. 2 + 3)
ist es möglich, gezielt Feuchtigkeit vom Körper weg
zur Oberfläche des Stoffes zu führen, wo sie schnell
verdunsten kann. Gleichzeitig bieten die einzigartig geformten Fasern
selbst in nassem Zustand eine hohe Atmungsaktivität. Die
Atmungsaktivität (Luftdurchlässigkeit) verbessert
darüber hinaus den wärmeregulierenden Effekt.
Diese Mehrkanal-Fadenmaterialien wurden in die späteren
Webversuche einbezogen.
-
Gewebekonstruktion
-
Die
zuvor beschriebenen Materialien werden sowohl in der Webkette als
auch im Schuss eingesetzt. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
wurde folgende Konstruktion gewählt.
| Webbindung: | Köper
(vgl. Fig. 4) |
| Kettfadendichte: | 20–80
Fd./cm |
| Kettmaterial: | dtex
167 f48 PES mattiert, texturiert |
| Schussfadendichte: | 10–60
Fd./cm |
| Schussmaterial: | PES
mit Mehrkanalfaser 83 dtex f 48 × 2, texturiert |
-
Die
erfindungsmäßige Herstellung der verwendeten Materialien
zu einem UV-Schutz-Gewebe erfolgt sowohl im Webprozess als auch
in der Textilveredlung ohne chemische Zusatzstoffe oder UV-Schutzbeschichtungen.
Mit dieser Erfindung ist es möglich Sonnenschutzfaktoren
von 250+ zu erreichen. Gleichzeitig werden die UVA-Transmissionen
unter 5% beschränkt. Dies war bisher ohne zusätzliche
UV-Schutzmittel bzw. Beschichtungen nicht möglich und macht
daher die Einzigartigkeit dieses Gewebes aus. Zum Vergleich sei
hier auf die Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2006 010 168 U1 2006.11.30
verwiesen. Auch hier spricht man von einem UV-Schutz von 80+ als
Stand der Technik.
-
Neben
dem soeben beschrieben Ausführungsbeispiel gibt es weitere
Ausführungsarten, die nach unterschiedlichen Parameter
wie folgt differenzieren.
| Kettdichten | 20–140
Fd./cm |
| Schussdichten | 10–80
Fd/cm |
| Garnstärke | dtex
22 – dtex 1100 |
| Bindungen | Leinwand,
Köper (Fig. 4), Satin, und deren Ableitungen |
| Gewebeart | Jacquard-,
Schaftgewebe |
| Garne | mattierte
PES Garne, Mehrkanalfaser |
| | Hohlfasern,
Funktionsgarne mit UV-Schutzfunktion |
| Material | Polyester,
Baumwolle, Viskose, Polyamid sowie Mischungen |
-
In
Tabelle 1 sind die Ergebnisse von zwei Varianten gegenübergestellt.
Beide grenzen sich stark vom bisherigen Stand der Technik ab. Mit
der im Ausführungsbeispiel beschriebenen Erfindung ist
es möglich, Menschen sensiblen Hauttyps ganztägig
vor UV-Strahlung zu schützen. Tabelle 1: Ergebnisse der Bestimmung des
UV-Schutzfaktors nach DIN EN 13758
| Probenbezeichnung | UVA
[%] | UVB
[%] | UPF |
| F
2305-1 Rohware | 2,8 | 0,2 | > 250 |
| E
2305-2 Rohware | 6,0 | 0,3 | 144 |
| F
2305-1 fixiert | 2,6 | 0,2 | > 250 |
| E
2305-2 fixiert | 4,9 | 0,2 | 181 |
-
Tabelle
2 + 3 zeigen den Einfluss verschiedener Veredlungsvarianten auf
die UVA und UPF-Werte.
Tabelle
4: Ergebnisse der UV-Prüfungen UVA-Werte (Ziel: < 5%)
Tabelle
5: Ergebnisse der UV-Prüfungen, UPF-Werte (Ziel: > 40)
-
Die
im Einzelnen durchgeführten Veredlungsvarianten werden
nachfolgend beschrieben.
-
Veredlungstechnologien
-
Waschen und Trocknen
-
Maschine:
Spann – Trocken – Fixier – Maschine mit
vorgeschaltetem Ultraschallbad und Vakuumextraktion Technologische
Parameter:
| Vorwaschen: | Badansatz: | 1
g/l Invadin FN |
| | Temperatur: | 40°C |
| | Ultraschallleistung: | 2 × 1500
Watt |
| Vakuumextraktion: | Druck: | 0,6
bar |
Trocknen
| Temperatur: | 160°C |
| Warengeschwindigkeit | 5
m/min |
| Warenbreite: | 39,5
cm |
| Voreilung: | 1% |
-
Fixieren
-
Maschine:
Spann – Trocken – Fixier – Maschine Technologische
Parameter:
| Temperatur: | 198°C |
| Verweilzeit: | 20
s |
| Warengeschwindigkeit | 2,5
m/min |
| Warenbreite: | 38
cm |
| Voreilung: | 1% |
-
Die
Ware wurde aufgerollt.
-
Färben
-
Warenvorlage:
gewaschen und fixiert
| Badansatz: | 1.
Färbung. | 0,25%
Dianix schwarz AM-SLR conc. |
| | 2.
Färbung | 2,5
% Dianix schwarz AM-SLR conc. |
| | 3.
Färbung | 5,0%
Dianix schwarz AM-SLR conc. |
| | 1
g/l | Zetesan
PD |
| | 0,75
ml/l | Puffer
SN |
| Maschine: | Turbomat |
| Materialmenge: | 265
g |
| Flottenverhältnis: | 1:20 |
| Arbeitsweise: | Starttemperatur.: | 30°C |
| | Aufheizen: | 2°C/min
(40%) |
| | Färbetemperatur: | 125–130°C |
| | Behandlungszeit: | 40–50
min |
| | Abkühlen | |
| | Reduktiv
Reinigen mit | 1–3
ml/l Natronlauge 40°BE' |
| | | 2–5
g/l Hydrosulfit konz. |
| | | Temperatur:
60–75°C |
| | | Zeit:
15–30 min |
| | Spülen | im
Vollbad, 2 × bei 40°C, 2 × kalt |
-
Schmirgeln
-
Warenvorlage:
gewaschen und fixiert
-
Die
zu schmirgelnde Ware wurde zunächst wie folgt aviviert:
Maschine:
Spann – Trocken – Fixier – Maschine mit
vorgeschaltetem Foulard Technologische
Parameter: Klotzen
| Badansatz: | 0,5–1,5
g/l Adulcinol BUN |
| Abquetschdruck: | 3–6
bar |
Trocknen
| Temperatur: | 150–170°C |
| Warengeschwindigkeit | 3–15
m/min |
| Warenbreite: | 39,5
cm |
| Voreilung: | 1% |
-
Danach
wurde das Gewebe 2 Tage im Normklima ausgelegt und anschließend
3 Passagen geschmirgelt.
-
Schmirgeln
-
Maschine:
Foulard mit Schmirgelpapier bezogene Foulardwalze
| Umschlingung: | etwa
50% der Schmirgelwalze |
| Geschwindigkeit: | 30
m/min |
-
Der
eingesetzte Aufwand entsprach nicht dem erreichten Effekte. Die
Versuche sollten aber mit einer größeren Warenmenge
wiederholt werden, da durch eine Produktionsmaschine bedeutend gleichmäßigere
Effekte erzielt werden können. Kalandern
| Warenvorlage: | 1.
gewaschen und fixiert |
| | 2.
gewaschen, fixiert, gefärbt |
| | 3.
gewaschen, fixiert, geschmirgelt |
| Maschine. | 2-Walzen-Kalander |
| Druck: | 4
t |
| Temperatur | kalt |
-
Die
gekettelten Ränder wurden vor dem Kalandern abgeschnitten.
-
Appretieren
-
Maschine:
Spann – Trocken – Fixier – Maschine mit
vorgeschaltetem Foulard Fleckschutzausrüstung
| Badansatz: | 60–90
g/l Anthydrin FS |
| | 0,5–1,5
g/l Essigsäure 30%ig |
Klotzen:
| Warengeschwindigkeit: | 1–10
m/min |
| Abquetschdruck: | 3–6
bar |
| Temperatur: | 100–130°C |
Kondensieren:
| Temperatur: | 130–160°C |
| Verweilzeit: | 1–5
min |
Avivage
| Badansatz: | 20–60
g/l Cefasoft MIS |
Klotzen:
| Warengeschwindigkeit: | 1–10
m/min |
| Abquetschdruck: | 3–6
bar |
| Temperatur: | 100–130°C |
Kondensieren:
| Temperatur: | 130–160°C |
| Verweilzeit: | 1–5
min |
-
Bemerkungen zur Technologie
und deren Wirkung auf den Warenausfall
-
Das
Waschen dient der Entfernung von leichtem Schmutz, der durch Verarbeitung,
Lagerung und Transport eingetragen wurde. Starke, insbesondere Ölverschmutzungen,
lassen sich damit nicht entfernen. Die Reinigung ist erforderlich,
da das nachfolgende Fixieren vorhandenen Schmutz einbrennt und eine
Entfernung erheblich erschwert bzw. unmöglich macht. Außerdem
werden Spinnpräparationen, die einen nachfolgenden Färbeprozess
negativ beeinflussen können, weitgehend abgelöst.
-
Das
Fixeren bewirkt eine Erhöhung der Flächenstabilität
(gute Maßänderungswerte, verminderte Knitterneigung)
bei gleichzeitiger Erhaltung eines positiven Griff und Falls. Das
wird beim Fixieren durch eine optimierte Verweiltemperatur und -zeit
erreicht, im Beispiel bei 198°C und 20 s. Die vorgenannten
Arbeiten müssen für die Warenqualität
unbedingt durchgeführt werden.
-
Die
nachfolgenden technologischen Arbeiten bewirken eine signifikante Änderung
des Eigenschaftsprofils und erfolgen entsprechend des Kundenwunsches.
-
Das
Färben wurde nach folgendem Prinzip durchgeführt:
zunächst das Gewebe auf einen perforierten Färbebaum
zu wickeln und diesen mit Farbflotte (bis zu 130°C) durchströmen
zu lassen. Dadurch wird eine etwas glattere und magerere Ware erhalten.
Ob sich bei Produktionspartien der gefürchtete Moire vermeiden lässt,
muss erprobt werden. Das Färben auf HT-Jigger ist problemlos
möglich und bringt einen ähnlichen Warenausfall.
Das Färben auf Jet- bzw. Air-Jet-Maschinen muss erprobt
werden, erscheint aber bei dieser Warenqualität prinzipiell
möglich. Dadurch wird die Warenqualität etwas
weicher und fülliger. Zur weiteren Erhöhung des
Weißgrades könnte das Gewebe analog dem Färben,
mit optischen Aufhellern behandelt werden. Diese könnten
auch kontinuierlich vor dem Vorfixieren appliziert werden.
-
Die
Applikation von Appreturmittel über Chassis Vakuumextraktion
oder über Foulards ist, wie am Beispiel der Fleckschutzausrüstung
und der Avivage gezeigt, problemlos möglich. Dadurch ergeben
sich die gewünschten Eigenschaftsänderungen.
-
Auch
mechanische Appreturverfahren können neue Eigenschaften
erzielen. Am Beispiel wurde das Schmirgeln getestet. Diese Versuche
sollten mit größeren Gewebemengen wiederholt werden,
da anzunehmen ist, dass durch eine Kombination von Bürsten
und Schmirgeln auch für diese Warenqualität homogen, weiche,
voluminöse und Pfirsichhaut ähnliche Effekte erreichbar
sind. Das Kalandern wurde im Beispiel kalt durchgeführt,
um eine hohe Weichheit mit einem kernigen Griff zu erzielen. Heißkalandern
würde eine erhöhte Steifheit und einen härteren
Griff bewirken. Dafür wäre dieser Effekt dann
erhöht waschpermanent.
-
Auf
die Arbeitsgänge alkalisch abkochen, laugieren oder mercerisieren
wurde verzichtet, da keine Baumwolle eingesetzt wurde.
-
Auch
auf den Einsatz spezieller Chemikalien zur weiteren Verbesserung
des Lichtschutzes wurde verzichtet, da durch den Materialeinsatz,
die Flächenkonstruktion und die Textilveredlung die zu
erreichenden Werte bereits deutlich übertroffen werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 202006010168
U1 [0027]
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- - UV-Standard
801 [0005]
- - Norm DIN EN 13758-2 [0005]
- - Standard AS/NZS 4399:1996 [0007]
- - UV-Standard 801 [0007]
Tabelle 5: Ergebnisse der UV-Prüfungen, UPF-Werte (Ziel: > 40)