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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Adsorptionsmaterial nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw.
42, insbesondere für
die Herstellung von Schutzmaterialien wie Schutzanzügen, Schutzhandschuhen,
Schutzabdeckungen (z. B. für
Krankentransporte) und dergleichen, insbesondere für den ABC-Einsatz,
sowie die mit diesem Adsorptionsmaterial hergestellten Schutzmaterialien.
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Es gibt eine Reihe von Stoffen, die
von der Haut aufgenommen werden und zu schweren körperlichen
Schäden
führen.
Als Beispiele seien das blasenziehende Lost (Gelbkreuz) und das
Nervengift Sarin erwähnt.
Menschen, die mit solchen Giften in Kontakt kommen können, müssen einen
geeigneten Schutzanzug tragen bzw. durch geeignete Schutzmaterialien
gegen diese Gifte geschützt
werden.
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Grundsätzlich gibt es drei Typen von
Schutzanzügen:
Die luft- und wasserdampfundurchlässigen Schutzanzüge, die
mit einer für
chemische Gifte undurchlässigen
Gummischicht ausgestattet sind und sehr schnell zu einem Hitzestau
führen,
die luft- und wasserdampfdurchlässigen
Schutzanzüge,
die den höchsten
Tragkomfort bieten, und schließlich
Schutzanzüge,
die mit einer Membran ausgestattet sind, die zwar Wasserdampf, nicht
aber die erwähnten
Gifte hindurchlassen.
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Schutzanzüge gegen chemische Kampfstoffe,
die für
einen längeren
Einsatz unter den verschiedensten Bedingungen gedacht sind, dürfen beim
Träger
zu keinem Hitzestau führen.
Daher verwendet man hauptsächlich
luftdurchlässige
Materialien.
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Die luftdurchlässigen, permeablen Schutzanzüge besitzen
im allgemeinen eine Adsorptionsschicht mit Aktivkohle, welche die
chemischen Gifte sehr dauerhaft bindet, so daß auch von stark kontaminierten
Anzügen
für den
Träger
keinerlei Gefahr ausgeht. Der große Vorteil dieses Systems ist,
daß die
Aktivkohle auch an der Innenseite zugänglich ist, so daß an Beschädigungen
oder sonstigen undichten Stellen eingedrungene Gifte sehr schnell
adsorbiert werden. Unter extremen Bedingungen, beispielsweise wenn
ein Tropfen eines eingedickten Giftes aus größerer Höhe auf eine etwas offene Stelle
des Aus senmaterials auftritt und bis zur Kohle durchschlägt, kann
die Kohleschicht aber örtlich
kurzzeitig überfordert
sein.
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Die Adsorptionsschicht in den zuvor
beschriebenen, luftdurchlässigen,
permeablen Schutzanzügen
ist in den meisten Fällen
derart ausgestaltet, daß entweder
im Durchschnitt bis zu circa 1,0 mm große Aktivkohleteilchen an auf
einem Träger
aufgedruckte Klebehäufchen
gebunden sind oder aber daß ein
retikulierter PU-Schaum, der mit einer "Kohlepaste" (d. h. Bindemittel und Aktivkohle)
imprägniert
ist, als Adsorptionsschicht zur Anwendung kommt, wobei die Adsorptionsschicht
im allgemeinen durch einen "Außenstoff' (d. h. ein Abdeckmaterial)
ergänzt wird
und an der dem Träger
zugewandten Innenseite durch ein leichtes textiles Material abgedeckt
ist. Gelegentlich findet man aber auch Verbundstoffe, die ein Aktivkohleflächengebilde,
so z. B. ein Aktivkohlevlies, beinhalten.
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Des weiteren kommen Schutzanzüge zum Einsatz,
welche mit einer Membran ausgestattet sind, die zur Erhöhung des
Tragekomforts zwar wasserdampfdurchlässig ausgebildet ist, aber
gleichzeitig als Sperrschicht gegen Flüssigkeiten, insbesondere Giftstoffe,
wirkt. Ein solches Material ist beispielsweise in der
EP 0 827 451 A2 beschrieben. Schutzanzüge mit einer
für Wasserdampf
durchlässigen,
aber für
Gifte, insbesondere Hautgifte, undurchlässigen Membran haben den Nachteil,
daß an
undichten Stellen eingedrungene Gifte im Inneren des Schutzanzuges
verbleiben und durch die Haut des Trägers aufgenommen werden.
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Die aus dem Hause der Anmelderin
selbst stammende deutsche Offenlegungsschrift
DE 198 29 975 A1 beschreibt
Adsorptionsmaterialien für Schutzanzüge mit einer
wasserdampfdurchlässigen, gleichzeitig
als Sperrschicht gegenüber
Flüssigkeiten wirkenden
Membran auf Basis eines Polyurethans und einer Adsorptionsschicht
auf Aktivkohlebasis. Die mit den dort beschriebenen Materialien
erreichte Wasserdampfdurchlässigkeit
ist jedoch nicht immer zufriedenstellend, insbesondere nicht unter
extremen Einsatzbedingungen.
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Es ist nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein Adsorptions- bzw.
Schutzmaterial bereitzustellen, was die zuvor geschilderten Nachteile vermeidet
und sich insbesondere für
die Herstellung von ABC-Schutzmateria lien wie Schutzanzügen, Schutzhandschuhen,
Schutzabdeckungen und dergleichen eignet.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht darin, ein Adsorptionsmaterial, insbesondere zur
Verwendung in Schutzmaterialien wie Schutzanzügen, Schutzhandschuhen, Schutzabdeckungen
und dergleichen, zu schaffen, welches – neben einer wasserdampfdurchlässigen,
den Durchgang insbesondere von chemischen Kampf- und Giftstoffen
(z. B. Hautgiften) stark verzögernden
Membran – eine
Adsorptionsschicht auf Aktivkohlebasis enthält. Dabei ist auch eine gewisse
Gewichtseinsparung des Adsorptionsmaterials angestrebt.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Adsorptionsmaterials,
insbesondere zur Verwendung in Schutzmaterialien wie Schutzanzügen, Schutzhandschuhen,
Schutzabdeckungen und dergleichen, welches einen hohen Tragekomfort
gewährleistet.
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Schließlich besteht eine weitere
Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, das Adsorptionsmaterial,
welches Gegenstand der aus dem Hause der Anmelderin selbst stammenden
deutschen Offenlegungsschrift
DE 198 29 975 A1 ist, weiterzuentwickeln.
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Zur Lösung der zuvor geschilderten
Aufgabenstellung schlägt
die vorliegenden Erfindung ein Adsorptionsmaterial gemäß Anspruch
1 bzw. gemäß Anspruch
42 vor. Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials sind
Gegenstand der Unteransprüche
(Ansprüche
2 bis 41 bzw. 43 bis 47).
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Weiterer Gegenstand der vorliegenden
Erfindung sind Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials.
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Weiterer Gegenstand der vorliegenden
Erfindung ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials zur
Herstellung von Schutzmaterialien, insbesondere von Schutzanzügen, Schutzhandschuhen,
Schutzabdeckungen (z. B. für Krankentransporte)
und dergleichen, vorzugsweise für
den ABC-Einsatz.
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Schließlich sind ein weiterer Gegenstand
der vorliegenden Erfindung Schutzmaterialien wie Schutzanzüge, Schutzhandschuhe,
Schutzabdeckungen (z. B. für
Krankentransporte), Schutzanzüge und
dergleichen, insbesondere für
den ABC-Einsatz, die mit dem erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterial hergestellt
sind, wie sie Gegenstand der Ansprüche 48 und 49 sind.
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Das erfindungsgemäße Adsorptionsmaterial weist
eine Sperrschicht mit einer extrem hohen Wasserdampfdurchlässigkeit
von mindestens 20 l/m2 pro 24 h bei einer
Dicke von 50 μm
auf (gemessen nach der "Methode
des umgekehrten Bechers" und
bei 25 °C).
Hierdurch wird bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials
in Schutzmaterialien, wie z. B in Schutzanzügen, Schutzhandschuhen, Schutzabdeckungen
und dergleichen, ein besonders hoher Tragekomfort gewährleistet.
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Das Trägermaterial, die Adsorptionsschicht und
das gegebenenfalls vorhandene Abdeckmaterial setzen die Wasserdampfdurchlässigkeit
des Adsorptionsmaterials zwar insgesamt – im Vergleich zur reinen Sperrschicht – etwas
herab; die Wasserdampfdurchlässigkeit
des Adsorptionsmaterials insgesamt ist dennoch sehr hoch und beträgt mindestens
10 l/m2 pro 24 h bei einer Dicke der Sperrschicht
von 50 μm
(bei 25 °C).
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Die guten Trageeigenschaften werden
bei Verwendung einer Adsorptionsschicht auf Aktivkohlebasis durch
die Pufferwirkung der Aktivkohle noch zusätzlich verbessert. Bei Verwendung
beispielsweise von Aktivkohlekügelchen
als Adsorbensmaterial für
die Adsorptionsschicht sind Auflagen von bis zu circa 250 g/m2 oder mehr üblich, so daß z. B.
bei einem Schweißausbruch
etwa 40 g/m2 Feuchtigkeit gespeichert werden
können,
die dann durch die Sperrschicht hindurch wieder nach außen abgegeben
werden können.
Ein auf Basis eines solchen Materials hergestellter Schutzanzug
kann also theoretisch etwa 150 g Feuchtigkeit speichern.
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Die Wasserdampfdurchlässigkeit
einer kompakten, also nichtporösen
bzw. kontinuierlichen (geschlossenen) Sperrschicht beruht immer
auch auf dem Vorhandensein hydrophiler Segmente. Um einen guten
Feuchtetransport bei nur mäßiger Quellung
zu erzielen, sollten die hydrophilen Bereiche zwar zahlreich sein,
aber nur ein mittleres wasserbindendes Vermögen aufweisen.
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Bei der erfindungsgemäß vorgesehen
Sperrschicht handelt es sich also um eine hochwasserdampfdurchlässige Schicht,
deren Durchlässigkeit für Gifte
bzw. Kampfstoffe aber gering ist. Von der Sperrschicht aufgenommene
Feuchtigkeit erhöht
die Sperrwirkung. Die Quellbarkeit in Wasser sollte aber höchstens
35 % betragen.
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Eine typische Verfahrensweise zur
Herstellung des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials sieht
wie folgt aus: Zur Herstellung der erfindungsgemäß vorgesehenen Sperrschicht
wird bevorzugt eine wäßrige Dispersion
aus einem präpolymeren,
maskierten bzw. blockierten Isocyanats (z. B. IMPRAPERM
® VP
LS 2329 der Bayer AG Leverkusen) und einem isocyanatreaktivem Vernetzer
(z. B. IMPRAFIX
® VP
LS 2330 der Bayer AG Leverkusen) eingesetzt. Weitere erfindungsgemäß ebenfalls
geeignete Dispersionen sind z. B. in der
EP 0 784 097 A1 beschrieben,
deren gesamter Offenbarungsgehalt hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen
ist. Um eine ausreichende Lagerfähigkeit
der Dispersion zu garantieren, ist die verringerte Reaktivität der maskierten
bzw. blockierten Isocyanatgruppe ein sorgfältiger Kompromiß; andererseits
dürfen
die hydrophilen Segmente nur zu einer mäßigen Quellung der resultierenden
Sperrschicht führen.
Derartige Dispersionen lassen sich als sehr dünner Strich auftragen und dringen
nur wenig in das Trägermaterial
ein, das bevorzugterweise oleophobiert ist (Die Oleophobierung des
Trägermaterials
hat einerseits den Vorteil, daß die
Kampf- bzw. Giftstoffe vom fertigen Adsorptionsmaterial abgewiesen
werden bzw. hiervon "abperlen", und andererseits
bei der Herstellung des Adsorptionsmaterials die aufgetragene Dispersion
nicht bzw. nur geringfügig
vom Trägermaterial
aufgenommen wird). Diese Beschichtung kann dann getrocknet werden,
ohne zu vernetzen, so daß auf
dem Träger
eine sehr klebrige, geschlossene Schicht entsteht, die anschliessend
mit Adsorbentien versehen wird, die schließlich die Adsorptionsschicht
ausbilden. Aufgrund der hohen Anfangshaftung bleiben die Adsorbentien
haften, wo sie auftreffen. Der Kleber wird anschließend, z.
B. bei ca. 160 bis 180 °C
vernetzt, wobei es vorteilhaft ist, die Adsorbentien gleichzeitig
anzupressen (z. B. mit einem Flachkalander). Nach der Vernetzung
der Haftmasse kann die Adsorptionsschicht noch mit einer Abdeckschicht versehen
werden, die z. B. mit Hilfe von aufgedruckten Schmelzkleberpunkten
oder einem Schmelzkleberweb zum Haften gebracht wird. Gemäß einer
besonderen Ausführungsform
können
die Vernetzung der Haftmasse und das Aufkaschieren der Abdeckschicht
auch gleichzeitig durchgeführt
werden. Es resultiert ein erfindungsgemäßes Adsorptionsmaterial mit
einer Sperrschicht auf Basis einer Polyurethan-Membran (PU-Membran).
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Erfindungsgemäß ist es gleichermaßen möglich, alternativ
zu der zuvor beschriebenen Verfahrensweise die Adsorptionsschicht
auf die noch nicht getrocknete und noch wasserhaltige Dispersionsschicht
aufzubringen und erst anschließend
die Trocknung und Vernetzung der Dispersionsschicht durchzuführen.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der
Erfindung kann die Sperrschicht des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials
als ein mehrschichtiges Laminat bzw. als ein mehrschichtiger Verbund ausgebildet
sein, wobei das Laminat bzw. der Verbund insbesondere aus mindestens
drei miteinander verbundenen Schichten oder Lagen bestehen kann. Gemäß einer
Ausgestaltung kann das Laminat bzw. der Verbund z. B. eine Kernschicht
auf Basis eines Polymers auf Polyurethanbasis und zwei mit der Kernschicht
verbundene äussere
Schichten ebenfalls auf Polyurethanbasis umfassen, d. h. also aus drei
miteinander verbundenen Schichten oder Lagen jeweils auf Polyurethanbasis
bestehen. Gemäß einer anderen
Ausgestaltung kann das Laminat bzw. der Verbund z. B. eine Kernschicht
auf Basis eines Polymers auf Cellulosegrundlage und zwei mit der
Kernschicht verbundene äußere Schichten
auf Basis eines Polyurethans umfassen, wobei die Kernschicht auf
Basis des Polymers auf Cellulosegrundlage als 1 bis 100 μm, insbesondere
5 bis 50 μm,
vorzugsweise 10 bis 20 μm
dicke Membran ausgebildet sein kann und die zwei mit der Kernschicht
verbundenen äußeren Schichten
auf Basis eines Polyurethans jeweils als 1 bis 100 μm, insbesondere
5 bis 50 μm,
vorzugsweise 5 bis 10 μm
dicke Membran ausgebildet sein können.
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Wie zuvor beschrieben, kann gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung das erfindungsgemäße Adsorptionsmaterial eine
Sperrschicht auf Basis eines Polymers auf Cellulosegrundlage umfassen.
Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung dieser Ausführungsform kann, wie zuvor
beschrieben, die Sperrschicht dabei als ein mehrschichtiges Laminat
bzw. als ein mehrschichtiger Verbund aus mindestens drei miteinander
verbundenen Schichten bzw. Lagen ausgebildet sein, wobei bei dieser
Ausführungsform
vorzugsweise die Kernschicht auf Basis eines Polymers auf Cellulosegrund lage
und die zwei mit der Kernschicht verbundenen äußeren Schichten auf Basis eines
Polyurethans ausgebildet sein können;
die auf dem Trägermaterial
aufgebrachte, erste äußere polyurethanbasierte
Schicht des Laminats bzw. Verbunds dient dabei gleichzeitig als
Haftschicht sowohl für
die Kernschicht als auch für
das Trägermaterial,
und die auf die Kernschicht aufgebrachte, zweite äußere polyurethanbasierte
Schicht des Laminats bzw. Verbunds dient gleichzeitig als Haftschicht
für die
auf der dem Trägermaterial
abgewandten Seite der Sperrschicht aufgebrachte Adsorptionsschicht.
Die Verwendung von Polymeren auf Cellulosebasis für die Ausbildung der
Sperrschicht, insbesondere als Kernschichtmaterial und vorzugsweise
im Verbund mit zwei polyurethanbasierten Außenschichten, hat eine Reihe
von Vorteilen: Zum einen sind Cellulose und Cellulosederivate ausgezeichnete
Sperrschichtmaterialien insbesondere gegenüber chemischen Schad- bzw.
Giftstoffen, wie z. B. Kampfstoffen (Lost etc.), und werden von
diesen Materialien nicht angegriffen bzw. aufgelöst, und zum anderen verhindern
die polyurethanbasierten Außenschichten
eine Migration bzw. Diffusion der in der Kernschicht gegebenenfalls
vorhandenen Weichmacher und dämpfen
außerdem das
durch die cellulosebasierte Kernschicht bedingte, beim Tragen als
Schutzmaterial auftretende Knistern.
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Besonders homogene, gleichmäßige Sperrschichten
werden erhalten, wenn man nach dem sogenannten "Umkehrverfahren" arbeitet, d. h. wenn man die die Sperrschicht
bildende Masse (z. B. eine PU-Dispersion) zunächst auf eine entfernbare bzw. abziehbare
Trennschicht (z. B. silikonisiertes oder gewachstes Papier) aufträgt, anschließend trocknet und
gegebenenfalls vernetzt und dann hierauf eine weitere Schicht aufträgt, die
dann mit dem Trägermaterial
verklebt werden kann. Nach Entfernen der Trennschicht kann man dann
auf die zuvor mit der Trennschicht bedeckte Seite des Films (d.
h. also auf die vom Trägermaterial
abgewandte Seite des Films) eine weitere Schicht (z. B. eine PU-Dispersion)
aufbringen, welche gleichzeitig als Haftschicht für die anschließend aufzubringende
Adsorptionsschicht dient. Nach Aufbringen der Adsorptionsschicht
sowie Trocknung und Vernetzung des Sperrschichtmaterials, gegebenenfalls
unter Aufbringung eines Abdeckmaterials, resultiert dann ein erfindungsgemäßes Adsorptionsmaterial.
Die zuvor beschriebene Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
eignet sich somit insbesondere zur Ausbildung mehrlagiger Sperrschichten
in Form eines Verbunds bzw.
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Laminats, z. B. Sperrschichten aus
drei miteinander verbundenen bzw. verklebten Polyurethanschichten
bzw. -lagen.
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Für
die Ausbildung der Adsorptionsschicht können unterschiedliche Adsorbentien
zum Einsatz kommen, wie sie in den Ansprüchen 30 bis 35 definiert sind.
Bei der Verwendung von diskreten Aktivkohleteilchen, vorzugsweise
in Kornform ("Kornkohle") oder Kugelform
("Kugelkohle"), für die Ausbildung
der Adsorptionsschicht haben diese vorzugsweise mittlere Durchmesser
der Aktivkohleteilchen von < 0,5
mm, vorzugsweise < 0,4
mm, bevorzugt < 0,35
mm, besonders bevorzugt < 0,3
mm, ganz besonders bevorzugt ≤ 0,25
mm, jedoch mindestens 0,1 mm; die kleineren Aktivkohleteilchen sind
für Anwendungen
bevorzugt, bei denen eine gute Adsorptionskinetik und ein geringes
Gewicht des Adsorptionsmaterials gefordert ist, während die
größeren Aktivkohleteilchen
insbesondere dann zum Einsatz kommen, wenn eine größere Adsorptionskapazität gefordert
ist.
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Die Verfahren zur Herstellung des
erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials
können
wie folgt zusammengefaßt
werden:
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Gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung eines Adsorptionsmaterials nach der vorliegenden
Erfindung die folgenden Verfahrensschritte umfassen:
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- (a) Bereitstellung eines Trägermaterial, wie in den Ansprüchen 1 bis
7 und 42 definiert, insbesondere in Bahnform; dann
- (b) Aufbringung einer vorzugsweise wäßrigen Dispersion, enthaltend
ein Isocyanat und einen isocyanatreaktiven Vernetzer, wie in den
Ansprüchen
18 bis 24 definiert, auf das Trägermaterial,
insbesondere durch Aufsprühen,
Aufrakeln oder dergleichen und in Mengen, wie in den Ansprüchen 9 und
10 definiert; dann
- (c) Vortrocknung der in Schritt (b) aufgetragenen Dispersion,
insbesondere bis zur Entfernung des Wassers, wobei die Vortrocknungstemperaturen
insbesondere unterhalb der Vernetzungstemperatur der Dispersion
liegen und vorzugsweise etwa 80 °C
bis 120 °C,
besonders bevorzugt etwa 100 °C,
betragen, so daß eine
kontinuierliche, geschlossene klebrige Schicht oder Film entsteht,
die oder der gleichzeitig als Haftschicht für die im sich anschließenden Schritt (d)
aufzubringende Adsorptionsschicht dient; dann
- (d) Ausbringen der Adsorptionsschicht, wie in den Ansprüchen 1 und
30 bis 35 definiert, auf die in Schritt (c) erzeugte, noch klebrige
Haftschicht, insbesondere in Mengen wie in den Ansprüchen 31
und 32 definiert; dann
- (e) Vernetzen der noch klebrigen Haftschicht unter Erwärmen oberhalb
der Vernetzungstemperatur, vorzugsweise bei Temperaturen von 140
bis 180 °C
oder mehr, so daß eine
Sperrschicht, wie in den Ansprüchen
1, 8 bis 29 und 42 bis 47 definiert, mit der darauf aufgebrachten
Adsorptionsschicht resultiert; dann
- (f) gegebenenfalls Aufbringung eines Abdeckmaterials, wie in
den Ansprüchen
36 bis 40 definiert, auf die Adsorptionsschicht.
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Die in Schritt (b) verwendete Dispersion
kann eine Dispersion gemäß
EP 0 784 097 A1 sein.
Die Schritte (e) und (f) können
gleichzeitig durchgeführt werden,
wobei das Vernetzen der noch klebrigen Haftschicht zusammen mit
der thermischen Auskaschierung des Abdeckmaterials erfolgen kann.
Die Adsorptionsschicht kann ein Aktivkohleflächengebilde, wie in den Ansprüchen 32
bis 35 definiert, umfassen, welches in Schritt (d) in die vorgetrocknete,
noch klebrige Haftschicht eingedrückt oder hieran angedrückt werden
kann. Das Abdeckmaterial kann in Schritt (f) mittels eines Schmelzkleberwebs
oder aufgedruckten Schmelzklebepunkten thermisch auskaschiert werden.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung eines Adsorptionsmaterials nach der vorliegenden
Erfindung die folgenden Verfahrensschritte umfassen:
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- (a) Bereitstellung eines Trägermaterials, wie in den Ansprüchen 1 bis
7 und 42 definiert, insbesondere in Bahnform; dann
- (b) Aufbringung einer vorzugsweise wäßrigen Dispersion, enthaltend
ein Isocyanat und einen isocyanatreaktiven Vernetzer, wie in den
Ansprüchen
18 bis 24 definiert, auf das Trägermaterial,
insbesondere durch Aufsprühen,
Aufrakeln oder dergleichen und in Mengen, wie in den Ansprüchen 9 und
10 definiert; dann
- (c) Aufbringen der Adsorptionsschicht, wie in den Ansprüchen 1 und
30 bis 35 definiert, auf die in Schritt (b) aufgebrachte, aus der
Dispersion bestehende Schicht, insbesondere in Mengen wie in den
Ansprüchen
31 und 32 definiert; dann
- (d) Trocknung der in Schritt (b) aufgebrachten, aus der Dispersion
bestehenden Schicht, gegebenenfalls unter Vernetzen; dann
- (e) gegebenenfalls Aufbringung eines Abdeckmaterials, wie in
den Ansprüchen
36 bis 40 definiert, auf die Adsorptionsschicht.
-
Die in Schritt (b) verwendete Dispersion
kann eine Dispersion gemäß
EP 0 784 097 A1 sein.
Die Schritte (d) und (e) können
gleichzeitig durchgeführt werden,
wobei das Trocknen und Vernetzen der in Schritt (b) aufgebrachten,
aus der Dispersion bestehenden Schicht zusammen mit der thermischen
Aufkaschierung des Abdeckmaterials erfolgen kann. Das Abdeckmaterial
kann in Schritt (e) mittels eines Schmelzkleberwebs oder aufgedruckten
Schmelzklebepunkten thermisch aufkaschiert werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung eines Adsorptionsmaterials nach der vorliegenden
Erfindung die folgenden Verfahrensschritte umfassen:
-
- (a) Bereitstellung eines Trägermaterials, wie in den Ansprüchen 1 bis
7 und 42 definiert, insbesondere in Bahnform; dann
- (b) Aufbringung einer vorzugsweise wäßrigen Dispersion, enthaltend
ein Isocyanat und einen isocyanatreaktiven Vernetzer, wie in den
Ansprüchen
18 bis 24 definiert, auf das Trägermaterial,
insbesondere durch Aufsprühen,
Aufrakeln oder dergleichen und in Mengen, wie in den Ansprüchen 9 und
10 definiert; dann
- (c) Vortrocknung der in Schritt (b) aufgetragenen Dispersionen,
insbesondere bis zur Entfernung des Wassers, wobei die Vortrocknungstemperaturen
insbesondere unterhalb der Vernetzungstemperatur der Dispersion
liegen und vorzugsweise etwa 80 °C
bis 120 °C,
besonders bevorzugt etwa 100 °C,
betragen, so daß eine
kontinuierliche, geschlossene klebrige Schicht oder Film entsteht,
die oder der gleichzeitig als Haftschicht für die im sich anschließenden Schritt (d)
aufzubringende Schicht und/oder Membran auf Basis eines Polymers
auf Cellulosegrundlage, wie in den Ansprüchen 25 bis 28 sowie 44 und
45 definiert, dient; dann
- (d) Aufbringen einer Schicht und/oder Membran auf Basis eines
Polymers auf Cellulosegrundlage, wie in den Ansprüchen 25
bis 28 sowie 44 und 45 definiert, auf die in Schritt (c) erzeugte,
noch klebrige Haftschicht; dann
- (e) Aufbringung einer vorzugsweise wäßrigen Dispersion, enthaltend
ein Isocyanat und einen isocyanatreaktiven Vernetzer, wie in den
Ansprüchen
18 bis 24 definiert, auf die in Schritt (d) aufgebrachte Schicht
und/oder Membran auf Basis eines Polymers auf Cellulosegrundlage,
insbesondere durch Aufsprühen,
Aufrakeln oder dergleichen und in Mengen, wie in den Ansprüchen 9 und
10 definiert; dann
- (f) gegebenenfalls Vortrocknung der in Schritt (e) aufgetragenen
Dispersionen, insbesondere bis zur Entfernung des Wassers, wobei
die Vortrocknungstemperaturen insbesondere unterhalb der Vernetzungstemperatur
der Dispersion liegen und vorzugsweise etwa 80 °C bis 120 °C, besonders bevorzugt etwa 100 °C, betragen,
so daß eine
kontinuierliche, geschlossene klebrige Schicht oder Film entsteht,
die oder der gleichzeitig als Haftschicht für die im sich anschließenden Schritt
(g) aufzubringende Adsorptionsschicht dient; dann
- (g) Aufbingen der Adsorptionsschicht, wie in den Ansprüchen 1 und
30 bis 35 definiert, auf die in Schritt (e) aufgebrachte, aus der
Dispersion bestehende Schicht oder aber auf die in Schritt (f) erzeugte,
noch klebrige Haftschicht, insbesondere in Mengen wie in den Ansprüchen 31
und 32 definiert; dann
- (h) Trocknen und/oder Vernetzen der Dispersion oder der noch
klebrigen Haftschicht unter Erwärmen
oberhalb der Vernetzungstemperatur, vorzugsweise bei Temperaturen
von 140 bis 180 °C
oder mehr, so daß eine
Sperrschicht, wie in den Ansprüchen
1, 8 bis 29 und 42 bis 47 definiert, mit der darauf aufgebrachten Adsorptionsschicht
resultiert; dann
- (i) gegebenenfalls Aufbringung eines Abdeckmaterials, wie in
den Ansprüchen
36 bis 40 definiert, auf die Adsorptionsschicht, insbesondere wobei
der Schritt (i) zusammen mit Schritt (h) durchgeführt werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann das erfindungsgemäße Verfahren
zur Herstellung eines Adsorptionsmaterials nach der vorliegenden
Erfindung die folgenden Verfahrensschritte umfassen:
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- (a) Bereitstellung einer Trennschicht, insbesondere in Form
eines vorzugsweise silikonisierten oder gewachsten Trennpapiers;
dann
- (b) Aufbringung einer vorzugsweise wäßrigen Dispersion, enthaltend
ein Isocyanat und einen isocyanatreaktiven Vernetzer, wie in den
Ansprüchen
18 bis 24 definiert, auf die Trennschicht, insbesondere durch Aufsprühen, Aufrakeln
oder dergleichen und in Mengen, wie in den Ansprüchen 9 und 10 definiert; dann
- (c) Vortrocknung der in Schritt (b) aufgebrachten, aus der Dispersion
bestehenden Schicht, insbesondere bis zur Entfernung des Wassers,
gegebenenfalls unter Vernetzen; dann
- (d) erneute Aufbringung einer vorzugsweise wäßrigen Dispersion, enthaltend
ein Isocyanat und einen isocyanatreaktiven Vernetzer, wie in den
Ansprüchen 18
bis 24 definiert, auf die in Schritt (c) erhaltene, getrocknete
und gegebenenfalls vernetzte Schicht, insbesondere durch Aufsprühen, Aufrakeln
oder dergleichen und in Mengen, wie in den Ansprüchen 9 und 10 definiert; dann
- (e) gegebenenfalls Vortrocknung der in Schritt (d) erhaltenen
zweiten Schicht, insbesondere bis zur Entfernung des Wassers, und
Aufbringung eines Trägermaterials,
wie in den Ansprüchen
1 bis 7 und 42 definiert, insbesondere in Bahnform, auf die in Schritt (d)
erhaltene zweite Schicht; dann
- (f) gegebenenfalls Vortrocknung der in Schritt (d) aufgetragenen
zweiten Schicht, insbesondere bis zur Entfernung des Wassers, gegebenenfalls
unter Vernetzen; dann
- (g) Entfernen der Trennschicht; dann
- (h) erneute Aufbringung einer vorzugsweise wäßrigen Dispersion, enthaltend
ein Isocyanat und einen isocyanatreaktiven Vernetzer, wie in den
Ansprüchen 18
bis 24 definiert, auf die zuvor mit der Trennschicht bedeckte Seite
der in Schritt (c) erhaltenen, getrockneten und gegebenenfalls vernetzten
Schicht, insbesondere durch Aufsprühen, Aufrakeln oder dergleichen
und in Mengen, wie in den Ansprüchen
9 und 10 definiert; dann
- (i) gegebenenfalls Vortrocknung der in Schritt (h) aufgetragenen
Dispersionen, insbesondere bis zur Entfernung des Wassers, wobei
die Vortrocknungstemperaturen insbesondere unterhalb der Vernetzungstem peratur
der Dispersion liegen und vorzugsweise etwa 80 °C bis 120 °C, besonders bevorzugt etwa 100 °C, betragen,
so daß eine
kontinuierliche, geschlossene klebrige Schicht oder Film entsteht,
die oder der gleichzeitig als Haftschicht für die im sich anschließenden Schritt
(j) aufzubringende Adsorptionsschicht dient; dann
- (j) Aufbringen der Adsorptionsschicht, wie in den Ansprüchen 1 und
30 bis 35 definiert, auf die in Schritt (h) aufgebrachte, aus der
Dispersion bestehende Schicht oder aber auf die in Schritt (i) erzeugte,
noch klebrige Haftschicht, insbesondere in Mengen wie in den Ansprüchen 31
und 32 definiert; dann
- (k) Trocknen und/oder Vernetzen der Dispersion oder der noch
klebrigen Haftschicht unter Erwärmen
oberhalb der Vernetzungstemperatur, vorzugsweise bei Temperaturen
von 140 bis 180 °C
oder mehr, so daß eine
Sperrschicht auf Basis eines Laminats oder Verbunds von drei miteinander
verbundenen Polyurethanschichten mit der darauf aufgebrachten Adsorptionsschicht
resultiert; dann
- (l) gegebenenfalls Aufbringung eines Abdeckmaterials, wie in
den Ansprüchen
36 bis 40 definiert, auf die Adsorptionsschicht, insbesondere wobei
der Schritt (k) zusammen mit Schritt (1) durchgeführt werden kann.
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Weitere Vorteile, Eigenschaften,
Aspekte und Merkmale des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials ergeben
sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten,
bevorzugten Ausführungsbeispiels
der vorliegenden Erfindung. Es zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines Adsorptionsmaterials gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, welches als Adsorptionsschicht diskrete Aktivkohlekügelchen
enthält;
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2 eine
schematische Darstellung eines Adsorptionsmaterials gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, welches als Adsorptionsschicht ein Aktivkohleflächengebilde
enthält.
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1 und 2 zeigen ein Adsorptionsmaterial 1 gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der
Erfindung, welches sich insbesondere für die Herstellung von Schutzmaterialien
aller Art (z. B. Schutzanzüge,
Schutzhandschuhe, Schutzabdeckungen und dergleichen) eignet. Das
Adsorptionsmaterial 1 weist ein insbesondere flächiges Trägermaterial 2,
eine zumindest im wesentlichen luftundurchlässige, wasserdampfdurchlässige Spenschicht 3 und
eine Adsorptionsschicht 4 auf, wobei die Spenschicht 3 auf
dem Trägermaterial 2 aufgebracht
ist und gleichzeitig als Haftschicht für die auf der dem Trägermaterial 2 abgewandten
Seite der Spenschicht 3 angeordnete Adsorptionsschicht 4 dient.
Bei der Ausführungsform
gemäß 1 wird die Adsorptionsschicht 4 durch
diskrete Aktivkohlekügelchen
ausgebildet, während
bei der Ausführungsform
gemäß 2 die Adsorptionsschicht durch
ein Aktivkohleflächengebilde
in Form eines Gewebes mit Kett- und Schußfäden ausgebildet ist. Die Spenschicht 3 weist
in beiden Fällen
eine Wasserdampfdurchlässigkeit
von mindestens 20 l/m2 pro 24 h bei einer
Dicke von 50 μm
auf (bezogen auf eine Temperatur von 25 °C). Bei beiden Ausführungsformen
ist auf die Adsorptionsschicht 4 noch ein Abdeckmaterial 5 aufgebracht.
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Das Adsorptionsmaterial nach der
vorliegenden Erfindung eignet sich zur Herstellung von Schutzmaterialien
aller Art, insbesondere Schutzanzügen, Schutzhandschuhen und
Schutzabdeckungen, vorzugsweise für den ABC-Einsatz. Vorteilhafterweise ist bei
der Verwendung des Adsorptionsmaterials nach der vorliegenden Erfindung
das Trägermaterial 2 der
Schadstoffquelle zugewandt.
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Weitere Ausgestaltungen, Abwandlungen und
Variationen der vorliegenden Erfindung sind für den Fachmann beim Lesen der
Beschreibung ohne weiteres erkennbar und realisierbar, ohne daß er dabei
den Rahmen der vorliegenden Erfindung verläßt.
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Die vorliegende Erfindung wird anhand
der folgenden Ausführungsbeispiele
veranschaulicht, welche die vorliegende Erfindung jedoch keinesfalls beschränken.
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Ausführungsbeispiele:
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Beispiel 1:
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Auf einen oleophobierten Außenstoff
(Trägermaterial)
wird in einer Menge von etwa 60 g/m2 eine
Dispersion eines maskierten bzw. blockierten Diisocyanats mit dem
dazugehörigen
Vernetzer (Diisocyanat: IMPRAPERM® VP
LS 2329 der Bayer AG Leverkusen und Vernetzer: IMPRAFIX® VP
LS 2330 der Bayer AG Leverkusen) aufgerakelt und bei etwa 100 °C getrocknet.
Bei der Trocknung bildet sich ein geschlossener, klebriger Film
eines präpolymeren Polyurethans,
der einerseits nach seiner Vernetzung das direkte Durchschlagen
von Giftstoffen bzw. Kampfstoffen verhindert bzw. deren Eindringen
stark verzögert
und dabei diese über
eine größere Fläche verteilt.
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Auf diesem klebrigen Film wird dann
die Adsorptionsschicht aufgebracht. Die Adsorptionsschicht kann
entweder aus einem Aktivkohlegewebe oder sonstigen Aktivkohleflächengebilden
mit einem Flächengewicht
von vorzugsweise 50 bis 100 g/m2 oder aus
diskreten Aktivkohlekügelchen
mit mittleren Durchmessern ≤ 0,3
mm in einer Menge von etwa 100 g/m2 bestehen.
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Anschließend wird die Adsorptionsschicht mit
einem leichten Textil (circa 15 bis 30 g/m2),
welches mit Hilfe eines Schmelzkleberwebs aufkaschiert wird, abgedeckt.
Bei dieser Kaschierung muß die Temperatur
mindestens 160 °C
erreichen, um die blockierten Isocyanatgruppen freizusetzen und
die Vernetzung zu starten.
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Es resultiert ein erfindungsgemäßes Adsorptionsmaterial
mit einer im wesentlichen luftundurchlässigen, wasserdampfdurchlässigen Spenschicht auf
Basis einer PU-Membran, die bei 25 °C eine Wasserdampfdurchlässigkeit
von mindestens 20 l/m2 pro 24 h bei einer
Dicke von 50 μm
aufweist und gleichzeitig als Haftmasse für die auf der vom Trägermaterial
abgewandten Seite der Spenschicht angeordnete Adsorptionsschicht
(Aktivkohleflächengebilde
bzw. diskrete Aktivkohlekügelchen)
dient. Das auf diese Weise hergestellte Adsorptionsmaterial eignet
sich insbesondere zur Herstellung von Schutzmaterialien aller, insbesondere
zur Herstellung von Schutzanzügen,
Schutzhandschuhen, Schutzabdeckungen und dergleichen.
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Beispiel 2:
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Auf ein silikonisiertes Papier wird
in einer Menge von etwa 15 g/m2 eine Dispersion
eines maskierten bzw. blockierten Diisocyanats mit dem dazugehörigen Vernetzer
(Diisocyanat: IMPRAPERM® VP LS 2329 der Bayer
AG Leverkusen und Vernetzer: IMPRAFIX® VP
LS 2330 der Bayer AG Leverkusen) aufgerakelt und bei etwa 160 °C bis etwa
180 °C zu einem
Film getrocknet und vernetzt. Auf diesen getrockneten und vernetzten
Film wird erneut in einer Menge von etwa 15 g/m2 die
zuvor genannte Dispersion aufgerakelt und bei etwa 100 °C getrocknet.
Bei der Trocknung bildet sich ein geschlossener, klebriger Film
eines präpolymeren
Polyurethans. Auf den noch klebrigen Film bringt man einen oleophobierten Außenstoff
(Trägermaterial)
auf, vernetzt das Ganze durch Erwärmen auf Temperaturen zwischen
etwa 160 °C
und etwa 180 °C
und entfernt anschließend das
silikonisierte Papier.
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Anschließend wird auf die zuvor mit
dem silikonisierten Papier bedeckte Seite des zuvor erzeugten Polyurethanfilms
erneut in einer Menge von etwa 15 g/m2 die
zuvor genannte Dispersion aufgerakelt und bei etwa 100 °C getrocknet,
so daß sich
ein geschlossener, klebriger Film eines präpolymeren Polyurethans bildet,
auf den anschließend
die Adsorptionsschicht aufgebracht wird. Die Adsorptionsschicht kann
entweder aus einem Aktivkohlegewebe oder sonstigen Aktivkohleflächengebilden
mit einem Flächengewicht
von vorzugsweise 50 bis 100 g/m2 oder aus
diskreten Aktivkohlekügelchen
mit mittleren Durchmessern ≤ 0,3
mm in einer Menge von etwa 100 g/m2 bestehen.
Dann wird die Adsorptionsschicht mit einem leichten Textil (circa
15 bis 30 g/m2), welches mit Hilfe eines
Schmelzkleberwebs aufkaschiert wird, abgedeckt. Bei dieser Kaschierung muß die Temperatur
mindestens 160 °C
erreichen, um die blockierten Isocyanatgruppen freizusetzen und
die Vernetzung zu starten.
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Es resultiert ein erfindungsgemäßes Adsorptionsmaterial
mit einer im wesentlichen luftundurchlässigen, wasserdampfdurchlässigen Sperrschicht auf
Basis einer dreischichtigen PU-Verbundmembran bzw. eines dreischichtigen
Laminats mit einer Wasserdampfdurchlässigkeit von mindestens 20
l/m2 pro 24 h bei einer Dicke von 50 μm und bei
25 °C. Das auf
diese Weise hergestellte Adsorptionsmaterial eignet sich insbesondere
zur Herstellung von Schutzmaterialien aller, insbesondere zur Herstellung
von Schutzanzügen,
Schutzhandschuhen, Schutzabdeckungen und dergleichen.