DE202017003447U1

DE202017003447U1 - Textile Mehrschichtstruktur aus nicht-brennbaren, textilen Faserkonstruktionen in Kombination mit Mischungen intumeszierender Substanzen zur Erzeugung einer Hitze- und Flammenschutzbarriere

Info

Publication number: DE202017003447U1
Application number: DE202017003447.6U
Authority: DE
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Current assignee: Individual
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2027-06-30

Abstract

Textile Mehrschichtstrukturen aus nicht-brennbaren, textilen Faserkonstruktionen wie Gewebe, Gestricke und Vliestoffe, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den textilen Schichten eine Mischung intumeszierender Substanzen befindet, welche bei Hitze- und Flammeneinwirkung extrem schnell eine hitzeisolierende Schicht zwischen den textilen Schichten bildet und so einen wirksame Barriere zum Körper hin bildet. Die textilen Schichten bestehen bevorzugt aus Glasfaser, Basaltfaser und vergleichbar hoch schmelzenden Fasern und deren Mischungen (Erweichungspunkt von > 800°C), die den Temperaturen eines konventionellen Brandes widerstehen.

Description

Hauptanspruch: Textile Mehrschichtstrukturen aus nicht-brennbaren, textilen Faserkonstruktionen wie Gewebe, Gestricke und Vliestoffe, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den textilen Schichten eine Mischung intumeszierender Substanzen befindet, welche bei Hitze- und Flammeneinwirkung extrem schnell eine hitzeisolierende Schicht zwischen den textilen Schichten bildet und so einen wirksame Barriere zum Körper hin bildet. Die textilen Schichten bestehen bevorzugt aus Glasfaser, Basaltfaser und vergleichbar hoch schmelzenden Faser, die den Temperaturen eines konventionellen Brandes widerstehen.
Stand der Technik:
Intumeszierende Verbindungen und deren Mischungen sind hinlänglich bekannt und finden vielfältige Verwendung zum Schutz vor Bränden, indem sie eine Hitze isolierende Schicht zwischen dem zu schützenden Gegenstand und der Hitzequelle bilden. Dies dient auf der einen Seite zur Werterhaltung und auf der anderen Seite zum Schutz des Menschen. Vor allem findet man solche intumeszierende Mischungen bei Anstriche und Beschichtungen auf Baumaterialien. Sie sind teils sogar vorgeschrieben, um im Falle eines Brandes möglichst lange ihre bauliche Integrität zu erhalten.
Für textile Materialien, allerdings nicht explizit für Bekleidung, ist ein Patent der Kapp-Chemie unter der Veröffentlichungsnummer DE 19718876 A1 bekannt, welches eine Beschichtung dieser Form beschreibt. Anhand der genannten Beispiele ist allerdings klar ersichtlich, dass eine Beschichtung dieser Art für Bekleidung ungeeignet ist, da vor allem das Bindersystem aus wasserlöslichen oder in Wasser quellbaren Komponenten, wie z. B. Acrylaten, besteht. Bezüglich der Verwendung von Glasfaser bedeutet dies gleichzeitig eine unzureichende Schiebefestigkeit der Glasgarne, was zur Erosion und damit zum Versagen der Beschichtung führen würde.
Um intumeszierende Systeme dieser Art für Bekleidung nutzbar zu machen bedarf es völlig anderer System, welche auch nach multiplen Wäschen ihre Wirksamkeit nicht verlieren. Gefärbte Feuerwehruniformen werden nach dem Stand der Technik aus inhärent flammhemmenden Materialien wie m-Aramiden in Kombination mit anderen flammhemmenden Materialien wie p-Aramiden, Polybenzimidazolen (PBI) und vergleichbaren Polymeren gefertigt. Bei extremer punktueller Erhitzung dieser Materialien schmelzen auch diese Materialien auf oder erhitzen sich stark und bieten so keinen hinreichenden Schutz vor Verbrennungen.
Die Grundidee der vorliegenden Entwicklung ist die Herstellung eines sehr leichten Inlets für Feuerwehrbekleidung, welches in der Lage ist auf solche punktuell hohen Temperaturen durch Intumeszenz zu reagieren. Die Intumeszenzmischung wird, ähnlich wie bei einer Steppdecke, in separaten Kammern gelagert und bläht bei Hitzeeinwirkung diese Kammern vollständig auf. Grundmaterial für die Kammern sind sehr leichte und trotzdem sehr dichte Gewebe, bevorzugt aus besonders hitzeresistentem Silikatglas, Basalt oder vergleichbaren anorganischen Fasermaterialien mit einem Erweichungspunkt von mehr als 800°C. Bei plötzlicher Erhitzung tritt eine mehrfach positive Wirkung, wie unten beschrieben, ein.
Anorganischen Fasern, wie allgemein Glasfasern, Basaltfasern und keramische Fasern sind meist schlechte Wärmeleiter und verlangsamen signifikant die Zufuhr von Hitze. Temperaturmessungen auf der Rückseite des Inlets zeigten überraschend, dass die Intumeszenzmischung in Bruchteilen von Sekunden in der Lage ist auf die Hitzeinwirkung zu reagieren, so dass die Temperatur in Körpernähe in einem so geringen Maße ansteigt und keine Hautschädigung eintritt. Nach Eintritt der Intumeszenzwirkung erwies sich das entstandene Polster als ein wirksamer Schutz und Wärmeisolierung bei andauernder Hitzeeinwirkung. Gleichzeitig signalisiert das aufgeblähte Innenfutter des Kleidungsstücks, dass es erforderlich den Gefahrenstandort zu verlassen.
Konzipiert werden die Inlets so, dass sie nach Eintritt der Wirkung leicht ersetzt werden können. Konfektionsseitig befinden sich geeignete Taschen auf der Innenseite der Bekleidung, die eine Aufnahme der Inlets ermöglicht und einen Austausch ermöglichen.
Aufgrund der Notwendigkeit die Schutz- bzw. Arbeitsbekleidung regelmäßig zu waschen, wurden verschiedene Systeme entwickelt, die eine Waschpermanenz von mindestens 10 Haushaltswäschen ermöglichen. Ein System besteht z. B. darin die Intumeszenzmischung in eine hydrophobe, flammresistente Bindermatrix, wie z. B. aber nicht ausschließlich reaktionsträge Silane, anzubetten, die von Wasser kaum benetzt wird. Weitere Varianten bestehen in der Kapselung der Intumeszenzmischung, der Aufbewahrung in einer weitgehend reaktionsträgen Matrix, wie z. B. Folien und Beutel aus inhärent flammhemmenden, organischen Polymeren und eine Konfektionierung der Intumeszenzmischung in Form von Makroperlen, die Gewebezwischenräume nicht in der Lage sind zu passieren.
Typischerweise wird Feuerwehrbekleidung aus einem flammhemmenden Stoff gefertigt, der ein Flächengewicht von etwa 255 g/m² hat. Durch Einsatz eines leichten intumeszierenden Inlets wäre es, bei verbessertem Flammschutz, möglich, leichtere Gewebe zu verwenden und damit den Feuerwehrmann vom Gewicht her zu entlasten, was aufgrund der zahlreichen Kollapse des Kreislaufs von Feuerwehrleuten im Einsatz ein gewichtiges Verkaufsargument ist. Die Modularität des Inlets macht einen schnellen Austausch möglich, ohne die Kosten für ein neues Bekleidungsstück tragen zu müssen. Das Resultat ist verbesserte Sicherheit bei geringeren Kosten.
Das hier beschriebene System zur Herstellung von Inlets für flammhemmende Bekleidung lässt sich naturgemäß auch ausdehnen auf Rettungsdecken, Rettungsschotts und sogar feuerfeste, abgeschlossene Rettungszellen, bei denen für eine ergänzende Zufuhr von Atemluft gesorgt wurde. Letztere sind besonders geeignet für Personen, die bei Zimmerbränden keine Möglichkeit mehr haben aus eigener Kraft oder mit fremder Hilfe das Gebäude zu verlassen. Im Prinzip ist es damit möglich einen Zimmerbrand unbeschadet zu überstehen, da das anorganische Gewebe unten diesen Bedingungen nicht schmelzbar ist und die Intumezenzschicht eine stark Hitze isolierende Wirkung aufweist.
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 19718876 A1 [0003]

Claims

Textile Mehrschichtstrukturen aus nicht-brennbaren, textilen Faserkonstruktionen wie Gewebe, Gestricke und Vliestoffe, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen den textilen Schichten eine Mischung intumeszierender Substanzen befindet, welche bei Hitze- und Flammeneinwirkung extrem schnell eine hitzeisolierende Schicht zwischen den textilen Schichten bildet und so einen wirksame Barriere zum Körper hin bildet. Die textilen Schichten bestehen bevorzugt aus Glasfaser, Basaltfaser und vergleichbar hoch schmelzenden Fasern und deren Mischungen (Erweichungspunkt von > 800°C), die den Temperaturen eines konventionellen Brandes widerstehen.
Schiebefest ausgerüstete, textile Konstruktion aus mindestens zwei Schichten aus den oben beschriebenen Materialien, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Schichten abgeschlossene Kammern gebildet werden, die beispielsweise aber nicht ausschließlich durch Steppung gebildet werden, welche mit intumeszierenden Substanzen oder Mischungen intumeszierender Substanzen ausgerüstet sind und sich bei Hitzeeinwirkung unabhängig voneinander sehr schnell aufblähen zum Schutz vor punktueller starker Hitzeeinwirkung unter anderem durch Stichflammen.
Intumeszierende Mischungen, dadurch gekennzeichnet, dass sie sich in einer Matrix eines reaktionsträgen Binders, z. B. auf Basis von Silanen oder vergleichbar reaktionsträgen, wasserunlöslichen Systemen befinden, welche tauglich sind für den Einsatz in Bekleidung und mindestens 5 Haushaltswäschen in Anlehnung an DIN EN ISO 105-C06 überstehen.
Speicherung der intumeszierenden Mischungen in dünne Hüllen aus inhärent flammhemmenden Polymeren, dadurch gekennzeichnet, dass diese bei Hitzeeinwirkung und Ausdehnung der Intumeszenzsmischung platzen und die intumeszierende Mischung freisetzen.
Textile Konstruktionen mit Kammern gefüllt mit Intumeszenzmischungen, wie Rettungsdecken, Rettungsschotts und Rettungszellen für Personen, dadurch gekennzeichnet, dass diese Konstruktionen eine wirksame Flammschutzbarriere durch die Kombination mindestens zwei hochtemperaturfester Gewebe und stark gegen Hitze isolierende Intumeszenzsysteme darstellen, die in der Lage sind eine hochwirksame Flammen- und Hitzebarriere zu bilden.