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Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Textilverbundstoffe und Schuhobermaterial, das die Textilverbundstoffe umfasst, insbesondere auf Schuhobermaterial, das in Schuhen verwendet werden soll, die dem Benutzer Schutz vor extremer Hitze, Flammen, Flüssigkeiten, Partikeln und Abrieb bieten müssen, sowie auf Kleidungsstücke, die Textilverbundstoffe als Außenmaterialien umfassen.
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Hintergrund
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Schutzverbundstoffe, wie z.B. Textilverbundstoffe, Schuhobermaterial, Schuhe und Kleidungsstücke mit den Textilverbundstoffen werden oft zum Schutz vor einer gefährlichen Umgebung getragen, insbesondere zu solchen Schuhen, die von Feuerwehrleuten zum Schutz vor extremer Hitze, Flammen, Flüssigkeiten, Partikeln und Abrieb getragen werden.
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Schutzschuhe sind so konzipiert, um einen Träger vor einer Vielzahl von Umweltgefahren zu schützen, und Feuerwehrschuhe sind repräsentativ für solche Schutzschuhe.
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Schutzschuhe, die häufig von Feuerwehrleuten getragen werden, umfassen in der Regel ein schweres und dickes Lederobermaterial, um sicherzustellen, dass das Schuhobermaterial das erforderliche Schutzniveau bietet. Das Gewicht und die Dicke des Oberleders eines solchen Schutzschuhs können dazu führen, dass der Schuh schwer, unflexibel und für den Benutzer unangenehm ist. Darüber hinaus kann das Oberleder während des Gebrauchs Wasser aufnehmen oder absorbieren, was das Gewicht des Schuhs erhöht und entsprechend die Belastung und den Aufwand für den Benutzer, der mit dem nassen, schwereren Schuh arbeiten muss, weiter erhöht. Nach dem Gebrauch benötigt der nasse Schuh in der Regel eine lange Trocknungszeit, um ihn wieder in den ursprünglichen Zustand zu versetzen, was zu einem längeren Zeitraum führt, in dem der Schuh nicht für den Einsatz zur Verfügung steht.
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Darüber hinaus lässt das Oberleder während des Gebrauchs Partikel, wie z.B. in Rauch, in das Innere des Schuhwerks eindringen und lässt zu, dass der Träger potenziell gefährlichen Partikeln ausgesetzt wird.
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Oberleder weist auch Einschränkungen bei der Herstellung von Schuhobermaterial auf, da die Lederhaut in einer unregelmäßigen Form und begrenzten Größe vorliegt, die nicht in einem kontinuierlichen Produktionsprozess verwendet werden kann. Jedoch können alternative synthetische Schuhobermaterialien, die vorgeschlagen wurden, im Vergleich zu Oberleder möglicherweise eine geringere Haltbarkeit aufweisen und einen geringeren Schutz vor Partikel und extremer Hitze bieten.
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Dementsprechend besteht ein Bedarf an textilen Schutzverbundstoffen, Obermaterialien, die die Textilverbundstoffe umfassen, und Schuhe, die die Obermaterialien umfassen, die einen guten Schutz gegen Hitze und Flammen und das Eindringen von Partikeln bereitstellen und gleichzeitig eine verbesserte Flexibilität und ein geringeres Gewicht bieten.
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Es besteht auch Bedarf an einem schützenden Obermaterial, das nicht auf natürlicher Lederhaut basiert und in einem kontinuierlichen Schuhherstellungsprozess verwendet werden kann.
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Zusammenfassung
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In einer ersten Ausführungsform ist die vorliegende Offenbarung auf einen Textilverbundstoff gerichtet, der a) eine Polymerschicht auf Mikrofaserbasis aufweist, die an b) einer Vliesschicht befestigt ist.
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Der Textilverbundstoff ist besonders nützlich für ein synthetisches Obermaterial und Schuhe, die das synthetische Obermaterial umfassen. Dieser Textilverbundstoff ist, gemessen nach DIN EN 15090, trotz der Verwendung der Materialien a) und b) zündresistent, die für sich genommen nach DIN EN 15090 nicht zündresistent sind. Die Textilverbundstoffstoffe können auch Wasser aus Umweltquellen wie Schlauchwasser und Wetter abstoßen und können eine minimale Gewichtszunahme durch Feuchtigkeitseinwirkung aufweisen und haben eine effektive Fähigkeit, zwischen den Anwendungen schnell auszutrocknen. Darüber hinaus ermöglicht die vorliegende Offenbarung den Aufbau von Schuhen, insbesondere von Feuerwehrschuhen, mit verbesserter Mobilität (z.B. relativ dünner und leichter Textilverbundstoff), mit der Fähigkeit, die Nichtzündungsanforderungen der DIN EN 15090 zu erfüllen oder zu übertreffen, mit Beständigkeit gegen das Eindringen von Flüssigkeiten, Dauerhaftigkeit der Funktion und Leichtigkeit beim Anziehen und Ausziehen.
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Der Textilverbundstoff kann relativ leicht sein. So kann der Textilverbundstoff im Vergleich zu einem Standardoberleder beispielsweise die Hälfte des Basisgewichts pro Einheitsfläche haben oder noch weniger.
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In einigen Ausführungsformen kann die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis Polyamidfasern oder Polyesterfasern umfassen. Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis kann Polyurethan umfassen.
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In einigen Ausführungsformen umfasst eine Außenfläche der Polymerschicht auf Mikrofaserbasis eine Oberflächenbeschichtung. Die Oberflächenbeschichtung kann eine visuelle Struktur aufweisen. Die Oberflächenbeschichtung kann eine poröse Beschichtung sein. Die Oberflächenbeschichtung kann Polyurethan umfassen. Die Oberflächenbeschichtung kann poröses Polyurethan umfassen.
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In einigen Ausführungsformen kann die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis eine wasserabweisende und/oder eine feuerhemmende Behandlung umfassen.
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In einigen Ausführungsformen kann die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis eine Dicke von 0,6 Millimeter (mm) bis 2,0 mm aufweisen.
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In einigen Ausführungsformen kann die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis ein Gewicht von mehr als 250 g/m2 aufweisen.
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In einigen Ausführungsformen kann die Vliesschicht eine Dicke von mehr als 1,0 mm aufweisen. Die Vliesschicht kann eine Dicke von 1,0 bis 2,5 mm aufweisen.
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In einigen Ausführungsformen kann die Vliesschicht ein Gewicht von mehr als 350 g/m2 aufweisen. Die Vliesschicht kann ein Gewicht von 350 g/m2 bis 1300 g/m2 aufweisen.
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In einigen Ausführungsformen kann die Vliesschicht Polyester, Polyamid, Melamin, Kohlefaser, oxidiertes Polyacrylnitril (PAN) oder Aramide umfassen.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die Vliesschicht eine wasserabweisende und/oder flammhemmende Behandlung.
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In einigen Ausführungsformen kann die Vliesschicht ein Laminat sein, das eine Vielzahl von Schichten umfasst.
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Die Vliesschicht kann ein 2-Schicht-Laminat sein. Das 2-Schicht-Laminat kann das gleiche Material oder unterschiedliches Material umfassen.
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In einigen Ausführungsformen kann der Textilverbundstoff den Flammtest nach DIN EN 15025:2017 bestehen, wobei die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis die Flammenkontaktfläche bildet. Dementsprechend berührt die auf den Textilverbundstoff aufgebrachte Flamme während des Flammtests die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis.
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In einigen Ausführungsformen kann die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis eine Außenschicht sein, die eine geschlossene Außenfläche umfasst, so dass Partikel, zum Beispiel Schadstoffpartikel wie Rauchpartikel, nicht wesentlich in die Oberfläche der Polymerschicht auf Mikrofaserbasis eindringen. In einigen Ausführungsformen können die Partikel in die Dicke des Textilverbundstoffs nicht wesentlich eindringen.
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In einigen Ausführungsformen kann der Textilverbundstoff ein Gewicht von mehr als 900 g/m2 aufweisen.
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In einigen Ausführungsformen kann der Textilverbundstoff ferner eine Schutzschicht umfassen. Die Schutzschicht kann an der Vliesschicht auf einer Seite befestigt sein, die zur Polymerschicht auf Mikrofaserbasis entgegengesetzt ist.
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In einigen Ausführungsformen kann der Textilverbundstoff ein Außenmaterial für eines oder mehrere der folgenden sein: Schuhe, Handschuhe, eine Kopfbedeckung, eine Kapuze, Kleidungsstücke einschließlich Hosen und Jacken, ein Overall und eine Kombination derselben.
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In einigen Ausführungsformen, in denen der Textilverbundstoff ein Obermaterial für Schuhe ist, kann die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis eine Außenschicht des Schuhs sein, die der äußeren Umgebung zugewandt ist. Der Schuh kann eine innere wasserdichte, wasserdampfdurchlässige Funktionsfutter umfassen.
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Die vorliegende Offenbarung ermöglicht auch den Aufbau von Schutzbekleidung einschließlich Schuhen wie z.B. Feuerwehrschuhe, die im Vergleich zu herkömmlichem Lederschuhwerk die gleiche Qualität bei geringer Hitzebelastung für den Träger und gleichzeitig einen geringen Widerstand gegen Verdunstungstransport bieten. Insbesondere können die Schichten des Aufbaus einen Widerstand gegen den Verdunstungstransport, bemessen nach RET, von weniger als 50 m2Pa/W oder weniger als 25 m2Pa/W aufweisen.
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In einigen Ausführungsformen kann die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis eine textile Struktur umfassen, die aus Mikrofasern oder Bündeln von Mikrofasern oder Kombinationen davon besteht, wobei die Mikrofasern oder Bündel von Mikrofasern zumindest teilweise von einem polymeren Trägermaterial, beispielsweise einer mikroporösen oder geschäumten polymeren Trägerschicht, umgeben sind. In einigen Ausführungsformen kann es sich bei der textilen Struktur um verschlungene oder verwobene Mikrofasern oder Bündel von Mikrofasern handeln, die ferner ein polymeres Trägermaterial umfasst, das die Mikrofaser-Textilstruktur zumindest teilweise imprägniert. In anderen Ausführungsformen kann die textile Struktur eine Lage aus zufällig orientierten oder nicht zufällig orientierten Mikrofasern oder Bündeln von Mikrofasern sein, die ferner ein polymeres Trägermaterial umfasst, das die Mikrofaser-Textilstruktur zumindest teilweise imprägniert. In einer Ausführungsform ist die Mikrofaser-Textilstruktur vollständig in das polymere Trägermaterial eingebettet.
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Das polymere Trägermaterial kann ein Polymer umfassen, das die Mikrofasern oder Bündel von Mikrofasern zumindest teilweise umgibt oder in diese eindringt, oder ein Polymer, das mindestens in einen Teil der Hohlräume zwischen den Mikrofasern eindringt. Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis kann Mikrofasern oder Bündel von Mikrofasern umfassen, die in das polymere Trägermaterial eingebettet sind.
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In einigen Ausführungsformen kann das polymere Trägermaterial ein Polymerharz, beispielsweise ein Polyurethan, einen Polyester, einen Polyether oder ein Copolymer davon umfassen. In noch weiteren Ausführungsformen ist das polymere Trägermaterial ein mikroporöses Polymer oder ein Polymerschaum. In einigen Ausführungsformen umfasst das Polymerharz Polyurethanmaterial. In anderen Ausführungsformen kann das polymere Trägermaterial ein mikroporöses Polyurethan oder ein Polyurethanschaum sein. In alternativen Ausführungsformen ist die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis teilweise in das polymere Trägermaterial, beispielsweise ein geschäumtes polymeres Trägermaterial, eingebettet.
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Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis kann ferner eine Beschichtung umfassen. In einigen Ausführungsformen umfasst die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis mindestens eine Oberflächenbeschichtung aus dem polymeren Trägermaterial. Die Beschichtung kann die Oberfläche der Polymerschicht auf Mikrofaserbasis versiegeln und optional geprägt werden, um der Polymerschicht auf Mikrofaserbasis eine texturierte Oberfläche zu verleihen. Dementsprechend kann die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis eine versiegelte Oberfläche aufweisen, die dazu beitragen kann, das Eindringen von Partikeln, wie beispielsweise Schadstoffpartikeln wie Rauchpartikeln, in oder quer durch die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis zu begrenzen. In einigen Ausführungsformen weist die Oberflächenbeschichtung ein Polyurethan auf. Die Oberflächenbeschichtung kann behandelt werden, um eine spezifische Oberflächenstruktur wie den Anschein von Leder zu erzeugen.
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Im Vergleich dazu hat ein Ledermaterial, das als Schuhobermaterial von der Firma HAIX im Handel erhältlich ist, eine Dicke von 2,5 mm und ein Gewicht von 1595 g/m2.
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Der relativ dünne textile Verbundstoff mit einer Dicke von weniger als 3,5 mm für das Schuhobermaterial der Offenbarung hat sich als im Wesentlichen ebenso feuerbeständig und im Wesentlichen ebenso beständig gegen Partikel und Wärmestrahlung sowie als flexibel im Vergleich zu herkömmlichem Lederschuhobermaterial einer bestimmten Dicke erwiesen. Der Textilverbundstoff kann isolierende Eigenschaften aufweisen.
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Der Textilverbundstoff umfasst auch eine Vliesschicht, die an der Polymerschicht auf Mikrofaserbasis befestigt ist, und verbessert die Haltbarkeit und Flammbeständigkeit des Textilverbundstoffs. Die Vliesschicht kann isolierende Eigenschaften aufweisen.
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Die Vliesschicht kann der Polymerschicht auf Mikrofaserbasis Unterstützung, Festigkeit, Wärmedämmung oder eine Kombination derselben bieten. In anderen Ausführungsformen kann die Vliesschicht eine Verstärkungs- und Festigungsschicht sein. In noch weiteren Ausführungsformen kann die Vliesschicht einem Obermaterial eine thermische Isolierung verleihen, um den Wärmetransport durch das Obermaterial zu reduzieren. Infolgedessen kann der Textilverbundstoff, der die Vliesschicht umfasst, eine thermische Isolierung bereitstellen, um dadurch den Wärmetransport durch den Textilverbundstoff zu reduzieren. So kann beispielsweise bei Schuhen, die den Textilverbundstoff umfassen, die Vliesschicht die Wärmeübertragung von der Außenseite des Schuhs in das Innere des Schuhs reduzieren. Dementsprechend kann der Fuß eines Benutzers innerhalb des Schuhs zumindest teilweise vor extremer Hitze geschützt werden.
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In jeder der oben genannten Ausführungsformen ist der hierin offenbarte Textilverbundstoff nach DIN EN 15025:2017 typischerweise flammbeständig.
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In jeder der oben genannten Ausführungsformen ist der hierin offenbarte Textilverbundstoff wasserdampfdurchlässig gemäß dem Wasserdampfdurchlässigkeits-(MVTR)-Test (MVTR = Moisture Vapor Transmission Rate), wie nachfolgend erläutert.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Schuh bereitgestellt, der den Textilverbundstoff des ersten Aspekts umfasst, wobei das Schuhobermaterial des Schuhs den Textilverbundstoff umfasst. Der Begriff „Schuhobermaterial“ bedeutet, dass der Textilverbundstoff zumindest teilweise als äußerstes Material zum Bilden eines Schuhobermaterials verwendet wird, wobei die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis die Außenfläche des Schuhobermaterials bildet und die Vliesschicht eine Innenfläche des Schuhobermaterials bildet.
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Gemäß einem dritten Aspekt ist ein Kleidungsstück vorgesehen, das den Textilverbundstoff des ersten Aspekts umfasst, wobei die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis zumindest teilweise eine äußere Kleidungsoberfläche bildet und die Vliesschicht zumindest teilweise eine innere Kleidungsoberfläche bildet.
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Das Kleidungsstück kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die Jacken, Hosen, Handschuhen, Kapuzen, Kopfbedeckungen und Overalls umfasst.
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Figurenliste
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun anhand eines nicht einschränkenden Beispiels mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
- 1 ist ein schematischer Querschnitt eines Schuhobermaterials gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
- 2 ist ein schematischer Querschnitt eines Schuhobermaterials gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung;
- 3 ist eine Seitenansicht eines Schuhs, der ein Schuhobermaterial gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfasst; und
- 4 ist ein schematischer Querschnitt eines Schuhobermaterials gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
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Detaillierte Beschreibung
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Obwohl die Herstellung und Verwendung verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Folgenden ausführlich erläutert wird, ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare Erfindungskonzepte bietet, die in einer großen Vielfalt von spezifischen Kontexten umgesetzt werden können. Die hierin erörterten spezifischen Ausführungsformen veranschaulichen lediglich spezifische Möglichkeiten zur Herstellung und Nutzung der Erfindung und schränken den Anwendungsbereich der Erfindung nicht ein.
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Um das Verständnis dieser Erfindung zu erleichtern, werden im Folgenden einige Begriffe definiert. Die hierin definierten Begriffe haben eine Bedeutung, die von einem Durchschnittsfachmann in den für die vorliegende Erfindung relevanten Bereichen allgemein verstanden wird. Begriffe wie „ein“, „eine“ und „der/die/das“ sollen sich nicht nur auf eine einzige Einheit beziehen, sondern auch die allgemeine Klasse miteinbeziehen, von der ein konkretes Beispiel zur Veranschaulichung verwendet werden kann. Die hierin verwendete Terminologie dient der Beschreibung spezifischer Ausführungsformen der Erfindung, aber ihre Verwendung schränkt die Erfindung nicht ein, außer wie in den Ansprüchen beschrieben.
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Wie hierin verwendet, bezieht sich der Begriff „flüssigkeitswasserdichte Membran“ auf eine Schicht, die eine Membran oder eine Folie umfasst, die, gemessen mit einem von Suter stammenden hydrostatischen Druckprüfgerät, einen minimalen Flüssigkeitswasserwiderstand von mehr als 0,5 psi aufweist. In einigen Ausführungsformen hat die flüssigkeitswasserdichte Membran, gemessen mit einem hydrostatischen Druckprüfgerät von Suter, einen Flüssigkeitswasserwiderstand von mehr als 4psi, alternativ mehr als 10psi und alternativ mehr als 20psi.
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Textilverbundstoff, der a) eine Polymerschicht auf Mikrofaserbasis umfasst, die an b) einer Vliesschicht befestigt ist. Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis bildet bei Verwendung als Teil eines Kleidungsstücks, beispielsweise eines Schuhobermaterials, die äußerste Schicht des Kleidungsstücks. Als Teil eines Kleidungsstücks und/oder eines Schuhobermaterials ist die Vliesschicht eine Schicht, die näher am Träger liegt als die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis.
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Der Begriff „Polymerschicht auf Mikrofaserbasis“ bezeichnet eine Mikrofaser-Textilschicht, die im Wesentlichen aus einer sehr feinen synthetischen Mikrofaser bzw. einem sehr feinen Garn besteht, die/das mit einem polymeren Trägermaterial kombiniert ist. Die Mikrofasern können einzelne Mikrofasern sein, sie können Mikrofaserbündel oder eine Kombination aus einzelnen Mikrofasern und Mikrofaserbündeln sein. Die Mikrofasern können in der Länge von wenigen Millimetern bis zu im Wesentlichen endlos variieren, wie im Falle von Mikrofaserfilamenten, und die Mikrofasern können in fast jedem Muster abgelegt werden, z.B. in einem Zufallsmuster, einem nicht-zufälligen Muster oder in textiler Form. Typischerweise werden mehrere Schichten von Mikrofasern übereinander gelegt, um eine Schicht aus Mikrofasern zu bilden und der Polymerschicht auf Mikrofaserbasis eine Dicke zu verleihen. Die Schicht aus Mikrofasern kann dann mit dem polymeren Trägermaterial beschichtet werden, und das polymere Trägermaterial kann gegebenenfalls geschäumt werden, um die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis herzustellen. Das polymere Trägermaterial kann ein Polyurethan, ein Polyester, ein Polyether oder ein Copolymer oder eine Kombination davon sein. In einigen Ausführungsformen kann das Polymerharz ein Polyurethanharz, ein geschäumtes Polyurethanharz oder ein mikroporöses Polyurethanharz sein. Die Beschichtung der Mikrofasern kann nach jedem bekannten Beschichtungsverfahren erfolgen, z.B. Transferbeschichtung, Tauchbeschichtung, Messerbeschichtung, Sprühbeschichtung, Heißschmelzbeschichtung, Extrusionsbeschichtung oder Walzenbeschichtung. In einigen Ausführungsformen wird die Mikrofaser-Textilschicht in eine Lösung des polymeren Trägermaterials, beispielsweise ein Polyurethanharz, eingetaucht. Die Mischung aus der Mikrofaser-Textilschicht und der Polymerlösung kann koaguliert werden, um das Lösungsmittel zu entfernen und einen mikroporösen polymeren Träger zu bilden. In weiteren Ausführungsformen kann das polymere Trägermaterial, das die Mikrofasern beschichtet, aufgeschäumt werden, um Poren in das polymere Trägermaterial einzubringen. In anderen Ausführungsformen kann die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis eine dünne Deckschicht aus dem Polyurethanharz umfassen, die auf eine oder beide Oberflächen der Polymerschicht auf Mikrofaserbasis aufgebracht ist. Die dünne Deckschicht des Polyurethanharzes kann mechanisch behandelt werden, um eine texturierte Oberfläche an der Polymerschicht auf Mikrofaserbasis zu bilden. In noch weiteren Ausführungsformen kann das polymere Trägermaterial wasserdampfdurchlässig (atmungsaktiv) sein.
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Der Begriff „Mikrofaser“ bezieht sich auf eine sehr feine synthetische Faser bzw. ein sehr feines Garn von weniger als oder gleich 1 (einem) Denier (oder Decitex / Faden) und mit einem Durchmesser von weniger als 10 Mikrometern. Geeignete Mikrofasern können aus Polyester, Polyamiden (z.B. Nylon, TROGAMID®-Polyamide, erhältlich bei Evonik, Essen, Deutschland) oder einer Kombination aus Polyester und Polyamid-Mikrofasern hergestellt werden.
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Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis kann Mikrofasern, Bündel von Mikrofasern oder Kombinationen davon umfassen. Die Mikrofasern können in Form eines Textils vorliegen, wobei die Mikrofasern gewebt, gestrickt, vliesartig oder eine Kombination davon sind. In einigen Ausführungsformen kann die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis Polyamidfasern umfassen. Die Polyamidfasern können aliphatische Polyamide, wie beispielsweise Nylon, umfassen.
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In einigen Ausführungsformen kann die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis eine Dicke von 0,6 bis 2,0 Millimetern (mm) aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis eine Dicke von 2,0 mm bis etwa 0,6 mm oder etwa 2,0 bis etwa 0,7 mm oder 2,0 bis 0,8 mm oder 2,0 mm bis etwa 0,9 mm oder etwa 2,0 bis etwa 1,0 mm oder etwa 2,0 bis etwa 1,2 mm oder etwa 2,0 bis etwa 1,4 mm oder etwa 2,0 mm bis etwa 1,6 mm oder etwa 2,0 bis etwa 1,8 mm aufweisen. Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis kann eine Dicke von 2,0 mm oder weniger aufweisen. Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis kann eine Dicke von etwa 0,6 bis 2,0 mm oder von etwa 0,6 mm bis etwa 1,9 mm oder von etwa 0,6 mm bis etwa 1,8 mm oder von etwa 0,6 mm bis etwa 1,7 mm oder von etwa 0,6 mm bis etwa 1,4 mm oder von etwa 0,6 mm bis etwa 1,3 mm oder von etwa 0,6 mm bis etwa 1,2 mm oder etwa 0,6 mm bis etwa 1,1 mm aufweisen. Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis kann eine Dicke von etwa 0,6 mm bis 1,9 mm aufweisen. So kann die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis beispielsweise eine Dicke von etwa 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1,0, 1,1, 1,2, 1,3, 1,4 oder 1,5 mm oder Werte dazwischen aufweisen.
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Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis kann ein Gewicht von 250 Gramm pro Quadratmeter (g/m2) oder mehr aufweisen. Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis kann ein Gewicht von mehr als 300 Gramm pro Quadratmeter (g/m2) aufweisen. Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis kann ein Gewicht von mehr als 350 g/m2 aufweisen. Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis kann ein Gewicht von mehr als 400 g/m2 aufweisen. Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis kann ein Gewicht von mehr als 450 g/m2 aufweisen. In noch weiteren Ausführungsformen kann die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis ein Gewicht von 250 g/m2 bis 1000g/m2 aufweisen. Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis kann ein Gewicht von 300 g/m2 bis 1000 g/m2 aufweisen. Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis kann ein Gewicht von 300 g/m2 bis 750 g/m2 aufweisen. Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis kann ein Gewicht von 300 g/m2 bis 500 g/m2 aufweisen.
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Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis kann eine entflammbare Schicht sein. Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis besteht die Zündanforderungen der DIN EN 15090 möglicherweise nicht. Um die Zündresistenz der Polymerschicht auf Mikrofaserbasis zu verbessern und/oder andere vorteilhafte Eigenschaften zu erzielen, kann die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis behandelt werden. So kann die Behandlung der Polymerschicht auf Mikrofaserbasis zum Beispiel wasserabweisende Eigenschaften und/oder zündresistente Eigenschaften verleihen. Die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis kann ferner eine wasserabweisende Beschichtung und/oder eine zündresistente Beschichtung umfassen. Geeignete wasserabweisende Beschichtungen können beispielsweise fluorchemische oder fluorpolymerbasierte Beschichtungen, siliziumhaltige Beschichtungen oder eine Kombination derselben umfassen. Die zündresistente Beschichtung kann jede der bekannten zündresistenten Beschichtungen umfassen, die beispielsweise Melamin, Phosphate, Polyphosphate, Melaminpolyphosphat, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid oder eine der bekannten Organohalogen- oder Organophosphorbeschichtungen oder eine Kombination derselben enthalten. Obwohl die Behandlung mit einer zündresistenten Beschichtung das Verhalten der Polymerschicht auf Mikrofaserbasis verbessern kann, ist nicht zu erwarten, dass die Behandlung allein es der Polymerschicht auf Mikrofaserbasis ermöglicht, die Zündwiderstandskriterien der DIN EN 15090 zu erfüllen.
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Der Textilverbundstoff umfasst auch eine Vliesschicht, die an der Polymerschicht auf Mikrofaserbasis befestigt sein kann. Die Vliesschicht kann die Haltbarkeit und Flammbeständigkeit des Textilverbundstoffs verbessern. Der Begriff „Vliesschicht“ bezeichnet eine Lage oder eine Bahn aus verbundenen oder umschlungenen Fasern oder Filamenten. Die Fasern oder Filamente können durch mechanische, thermische und/oder chemische Mittel, wie sie in der Technik bekannt sind, miteinander verbunden oder umschlungen werden. Wie hierin verwendet, haben Fasern eine relativ kurze Länge, typischerweise weniger als etwa 20 cm. Vorzugsweise haben die Fasern eine Länge von weniger als 1 cm. Der Begriff „Filamente“ bezeichnet eine relativ lange Faser, d.h. eine Faser, die ein Verhältnis von Länge zu Breite oder Durchmesser von mehr als 1000 aufweist.
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In einigen Ausführungsformen kann die Vliesschicht der Polymerschicht auf Mikrofaserbasis Unterstützung, Festigkeit, Wärmeisolierung oder eine Kombination davon verleihen. In anderen Ausführungsformen kann die Vliesschicht eine Verstärkungs- und Festigungsschicht sein. In noch weiteren Ausführungsformen kann die Vliesschicht dem Textilverbundstoff eine thermische Isolierung verleihen, um den Wärmetransport durch den Textilverbundstoff hindurch zu reduzieren. So kann beispielsweise bei Schuhen, die ein Schuhobermaterial umfassen, das den Textilverbundstoff umfasst, die Vliesschicht die Wärmeübertragung von außerhalb des Schuhs in das Innere des Schuhs reduzieren. Dementsprechend kann der Fuß eines Benutzers innerhalb des Schuhs zumindest teilweise vor extremer Hitze geschützt werden.
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Die Vliesschicht kann beispielsweise Polyester, Polyamid, Melamin, Kohlefaser, oxidiertes Polyacrylnitril (PAN), Aramide oder eine Kombination davon umfassen. In einigen Ausführungsformen umfasst oder besteht die Vliesschicht im Wesentlichen aus Materialien, die nach DIN EN 15090 nicht zündresistent sind, wie z.B. aus Polyamiden, Polyestern oder einer Kombination derselben. Auch bei Verwendung von nicht zündresistenten Materialien für die Vliesschicht kann der Textilverbundstoff selbst, wie hierin beschrieben, nach DIN EN 15090 zündresistent sein. Um dem Textilverbundstoff jedoch bestimmte gewünschte Eigenschaften zu verleihen, kann die Vliesschicht zündresistente Materialien aufweisen, wie beispielsweise Kohlefaser und/oder oxidiertes Polyacrylnitril. Die gewünschten Eigenschaften des Textilverbundstoffs können in einer Kombination aus Zündresistenz und relativ geringem Gewicht, Weichheit, Flexibilität und Geschmeidigkeit bestehen.
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In einigen Ausführungsformen kann die Vliesschicht ein Laminat sein, das eine Vielzahl von Vliesschichten umfasst. Jede Schicht des Laminats kann unabhängig voneinander das gleiche Material oder ein anderes Material umfassen. Eine oder mehrere der Vielzahl von Schichten können Polyester, Polyamid oder inhärent zündresistente Fasern umfassen. Inhärent zündresistente Fasern können ausgewählt werden aus Melamin, Kohlefaser, Aramiden oder oxidiertem Polyacrylnitril (PAN).
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In einigen Ausführungsformen kann die Vliesschicht eine Dicke von 1,0 mm bis 2,5 mm aufweisen. Die Vliesschicht kann eine Dicke von 0,8 mm bis 1,3 mm aufweisen. Die Vliesschicht kann eine Dicke von 0,6 mm bis 1,3 mm aufweisen. Die Vliesschicht kann eine Dicke von 0,8 mm bis 1,5 mm aufweisen. Die Vliesschicht kann eine Dicke von mehr als 1,10 mm aufweisen.
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Die Vliesschicht kann ein Gewicht von mehr als 350g/m2 bis weniger als oder gleich 1300 g/m2 aufweisen. In einigen Ausführungsformen kann die Vliesschicht ein Gewicht von mehr als 375 g/m2 aufweisen. Die Vliesschicht kann ein Gewicht von mehr als 380 g/m2 aufweisen. Die Vliesschicht kann ein Gewicht von mehr als 390 g/m2 aufweisen. Die Vliesschicht kann ein Gewicht von mehr als 400 g/m2 aufweisen. Die Vliesschicht kann ein Gewicht von mehr als 425 g/m2 aufweisen. Die Vliesschicht kann ein Gewicht von mehr als 450 g/m2 aufweisen. In noch weiteren Ausführungsformen kann die Vliesschicht ein Gewicht von etwa 375 g/m2 bis etwa 500 g/m2 aufweisen. Die Vliesschicht kann ein Gewicht von etwa 375 g/m2 bis etwa 475 g/m2 aufweisen.
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Der Textilverbundstoff kann in Kombination mit einer oder mehreren anderen Schichten verwendet werden, einschließlich einer oder mehrerer Textilschichten, einer oder mehrerer flammbeständiger (FR) Schichten, einer oder mehrerer Membranschichten oder Kombinationen derselben.
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Der offenbarte Textilverbundstoff kann in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, z.B. für alle körperbedeckenden Kleidungsstücke, darunter Schuhe, Handschuhe, Jacken, Shorts, Hosen, Overalls, Kittel, Schürzen, Kopfbedeckungen, Kapuzen, Gamaschen oder eine Kombination daraus. In einigen Ausführungsformen kann der Textilverbundstoff als Außenmaterial in einem Kleidungsstück verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann der Textilverbundstoff als Schuhobermaterial in einem Schuh oder Stiefel verwendet werden. Wie hierin verwendet, bezeichnet der Begriff „Schuhobermaterial“ jeden Abschnitt eines Schuhs über der Schuhsohle. Der Begriff „Außenmaterial“ wird verwendet, um ein Material zu beschreiben, das mindestens einen Teil der äußersten Schicht eines Kleidungsstücks einschließlich Schuhe bildet. Der Textilverbundstoff kann in Kombination mit einer oder mehreren anderen Schichten verwendet werden, einschließlich einer oder mehrerer Textilschichten, einer oder mehrerer flammbeständiger (FR)-Schichten, einer oder mehrerer zusätzlicher Membranschichten oder Kombinationen derselben. Werden jedoch zusätzliche Schichten verwendet, wird der hier offenbarte Textilverbundstoff aufgrund der flammbeständigen Eigenschaften, die der Textilverbundstoff dem Schuh oder der Bekleidung verleihen kann, im Allgemeinen als äußerste Schicht verwendet.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist ein Textilverbundstoff 1 vorgesehen, der eine Polymerschicht 2 auf Mikrofaserbasis, eine Vliesschicht 4 und eine Schutzschicht 6 umfasst. Die Polymerschicht 2 auf Mikrofaserbasis umfasst Polyamidfasern, die von einem Polyurethanharz durchdrungen sind. Die Vliesschicht 4 umfasst ein Polyestervliesmaterial. Die Schutzschicht 6 besteht aus einem Gestrick aus Polyamid.
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Die Polymerschicht 2 auf Mikrofaserbasis wird mit einem Polyurethan-Klebstoff, der in einem Punktmuster oder als Pulver (nicht dargestellt) über die Innenfläche der Polymerschicht 2 auf Mikrofaserbasis aufgebracht ist, auf die Vliesschicht 4 auflaminiert.
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Während der Textilverbundstoff durch verschiedene Laminierungstechniken hergestellt werden kann, können auf Wunsch auch andere sequentielle Aufbautechniken eingesetzt werden. So kann eine Polymerschicht auf Mikrofaserbasis beispielsweise auf die Vliesschicht laminiert werden. Es könnte jede geeignete Laminierungstechnik verwendet werden, bei der der Klebstoff kontinuierlich über die Oberfläche einer Schicht, der anderen Schicht oder beider Schichten aufgebracht wird. In alternativen Ausführungsformen kann der Klebstoff diskontinuierlich auf die Oberfläche einer Schicht, der anderen Schicht oder beider Schichten aufgebracht werden. Diskontinuierliche Auftragungen von Klebstoffen können z.B. Punkte, Linien, Gitter oder eine Kombination davon sein. In einigen Ausführungsformen kann der Klebstoff FR-Additive enthalten.
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Unter Bezugnahme auf 2 kann die Außenfläche 13 der Polymerschicht 12 auf Mikrofaserbasis des Textilverbundstoffs 10 das Aussehen von Leder simulieren und kann als Schuhobermaterial oder die äußerste Schicht eines anderen Kleidungsstücks verwendet werden. In anderen Ausführungsformen kann die Außenfläche der Polymerschicht auf Mikrofaserbasis jedes andere, nicht lederartige Aussehen aufweisen. Die Außenfläche der Polymerschicht auf Mikrofaserbasis des Textilverbundstoffs umfasst ferner eine versiegelte Oberfläche, die das Eindringen von Partikeln verhindert. Dementsprechend kann der Textilverbundstoff dazu beitragen, den Träger während des Gebrauchs vor Partikeln zu schützen. Die versiegelte Oberfläche reduziert auch die Aufnahme von Flüssigkeiten.
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4 zeigt eine alternative Ausführungsform des Textilverbundstoffstoffs 30, wobei die Vliesschicht 34 beispielsweise ein mehrschichtiges Vliesmaterial ist, das eine Schicht aus einem vliesartigen, oxidierten Polyacrylnitrilmaterial 34a umfasst, das auf eine Schicht aus einem Polyestervliesmaterial 34b laminiert ist. Die optionale Schutzschicht 38 besteht aus einem Gestrick aus Polyamid.
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3 zeigt einen Schuh 100, der ein Obermaterial 102 und eine Sohle 104 umfasst. Das Obermaterial 102 umfasst zumindest teilweise den Textilverbundstoff der vorliegenden Offenbarung mit der Polymerschicht auf Mikrofaserbasis, welche die äußerste Oberfläche bildet.
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Schuhe können auch eine innere wasserdichte, wasserdampfdurchlässige Funktionsfutter auf der Innenoberseite aufweisen, z.B. in Form eines Stiefels und als 2- oder 3-lagiges Laminat mit einer flüssigkeitsbeständigen Membran. Dies ist in der Figur nicht dargestellt.
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Testverfahren
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Wasserdampfdurchlässigkeit (MVTR)
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Eine Beschreibung des Tests zur Messung der Wasserdampfdurchlässigkeit (MVTR) ist nachstehend aufgeführt. Die Vorgehensweise hat sich als geeignet für die Prüfung von Folien, Beschichtungen und beschichteten Produkten erwiesen.
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Bei dem Durchführungsmodus wurden etwa 70 ml einer Lösung, bestehend aus 35 Gewichtsteilen Kaliumacetat und 15 Gewichtsteilen destilliertem Wasser, in einen 133 ml fassenden Polypropylenbecher mit einem Innendurchmesser von 6,5 cm an seiner Mündung gegeben. Eine Membran aus expandiertem Polytetrafluorethylen (PTFE) mit einer MVTR von mindestens ca. 85.000 g/m
2/24 h, getestet nach dem im
US-Patent 4.862.730 (von Crosby) beschriebenen Verfahren, wurde mit dem Randabschluss des Bechers heißversiegelt, um eine straffe, auslaufsichere, mikroporöse Barriere zu schaffen, die die Lösung enthält.
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Eine ähnliche expandierte PTFE-Membran wurde auf der Oberfläche eines Wasserbades angebracht. Die Wasserbadanordnung wurde auf 23°C plus/minus 0,2°C eingeregelt, wobei ein temperaturgesteuerter Raum und ein Wasserumlaufbad verwendet wurden.
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Die zu prüfende Probe lagerte man in konditionierender Weise vor der Durchführung des Prüfablaufs bei einer Temperatur von 23°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50%. Die Proben wurden so platziert, dass die mikroporöse Polymermembran in Kontakt mit der expandierten Polytetrafluorethylen-Membran stand, die an der Oberfläche des Wasserbades angebracht war und die man vor der Einführung der Becheranordnung mindestens 15 Minuten lang ins Gleichgewicht kommen ließ.
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Die Becheranordnung wurde auf 1/1000 g genau gewogen und umgekehrt auf die Mitte des Prüfkörpers gelegt.
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Der Wassertransport erfolgte durch die treibende Kraft zwischen dem Wasser im Wasserbad und der gesättigten Salzlösung, die einen Wasserfluss durch Diffusion in diese Richtung bereitstellte. Die Probe wurde 15 Minuten lang getestet, und die Becheranordnung wurde dann entfernt und auf 1/1000g genau erneut gewogen.
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Die MVTR der Probe wurde aus der Gewichtszunahme der Becheranordnung berechnet und in Gramm Wasser pro Quadratmeter Probenfläche und 24 Stunden ausgedrückt.
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Verdampfungsbeständigkeit eines Textils - RET-Messung
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Eine Maßnahme zum Bewerten des Widerstands eines Materials oder einer Materialzusammenstellung gegenüber der Übertragung von Wasserdampf, um so die Wasserdampfdurchlässigkeit zu bewerten. Der RET wird gemäß ISO 11092, Ausgabe 1993, durchgeführt und wird in m2Pa/W angegeben. Höhere RET-Werte deuten auf eine geringere Wasserdampfdurchlässigkeit hin.
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Hydrostatisches Druckprüfgerät von Suter
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Die Probe wurde in einen In-Line-Filterhalter (Pall, 47 mm, Teilenummer 1235) eingespannt. Auf der einen Seite der Probenmembran befand sich eine Flüssigkeit, die unter Druck gesetzt werden konnte. Auf der anderen, für Atmosphärendruck offenen Seite der Probenmembran wurde ein Stück farbiges Papier zwischen die Probenmembran und einen Träger (perforierte Plexiglasscheibe) gelegt. Die Probe wurde dann in 17kPa-Schritten unter Druck gesetzt, wobei man nach jedem Druckanstieg 60 Sekunden lang wartete. Der Druck, bei dem ein Farbumschlag im Papier auftrat, wurde als Eingangsdruck erfasst. Die verwendete Flüssigkeit war ein 30%iges IPA-70%iges Wasser (v-v), was zu einer Oberflächenspannung der Flüssigkeit von ca. 31 dyn/cm (+/- ca. 1) führte, bestimmt durch die Pendant Drop Methode. Zwei Proben werden gemessen und gemittelt, um den anfänglichen Flüssigkeitseintrittsdruck (E-Pinitial) zu ermitteln.
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Flammtest
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Die Flammenprüfung wurde nach DIN EN 15025:2017 mit mehreren Änderungen durchgeführt. Die erste Änderung bestand darin, dass es sich bei den getesteten Proben um Musterabschnitte der Textilverbundstoffstoffe handelte und nicht um komplette Feuerwehrstiefel, wie im Testverfahren gefordert. Die zweite Abweichung war der Winkel der Flamme. Die DIN EN 15090 verlangt einen Flammenwinkel von 45° bezogen auf die zu prüfende Probe. Die hier untersuchten einzelnen Proben wurden vertikal und der Brenner horizontal ausgerichtet.
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Abschließend wurden eine Flammenhöhe und ein Flammenabstand verwendet, wie sie die DIN EN 15090 erfordert. Für jeden Textilverbundstoff wurde die Flamme auf die Polymerschicht auf Mikrofaserbasis gerichtet und die Seite mit der Sperrschicht war von der Flamme abgewandt.
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Die Probenauswertung nach dem Flammenaufprall war wie folgt:
- Schritt eins: Ist bis zu 10 Sekunden nach Entfernung des Flammenaufpralls ein Nachglühen oder eine Flamme sichtbar?
- Ja - nicht bestanden
- Nein - weiter zu Schritt zwei.
- Schritt zwei: Wenn die Probe keine Flamme oder Nachleuchten zeigt, dann nach Lochbildung suchen:
- Ja (Loch) - nicht bestanden
- Kein Loch - bestanden
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Für jeden getesteten Textilverbundstoff wurden mindestens 6 Replikate verwendet. Wenn irgendeines der Replikate den Test nicht bestanden hatte, dann hatte der Textilverbundstoff den Test nicht bestanden. Wenn jedes der Replikate das Testverfahren bestanden hatte, dann hatte der Textilverbundstoff den Test bestanden.
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Es hat sich überraschend gezeigt, dass das Schuhobermaterial nach der vorliegenden Offenbarung in der Lage ist, einen ausreichenden Flammschutz zu bieten, um die Flammenprüfnorm zu erfüllen, ohne dass eine Gewichts- oder Dickenerhöhung des Obermaterials erforderlich ist. Daher bieten Schuhe, die das Schuhobermaterial der vorliegenden Offenbarung umfassen, einen guten Flammschutz mit reduziertem Gewicht und reduzierter Materialdicke im Vergleich zu anderen bekannten Schuhen, was zu flexibleren, flammengeschützten Schuhen führt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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