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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein atmungsaktives Adsorptionsmaterial
mit Schutzfunktion gegenüber
chemischen Giften, insbesondere chemischen Kampfstoffen, mit verbessertem
Tragekomfor, insbesondere für
die Herstellung von Schutzmaterialien, wie Schutzanzügen, Schutzhandschuhen, Schutzschuhen,
Schutzabdeckungen (z. B. für Krankentransporte)
und dergleichen, insbesondere für
den ABC-Einsatz, sowie seine Verwendung in den zuvor genannten 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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ABC-Schutzkleidung
wird also traditionell entweder aus vollständig impermeablen Systemen (z.
B. Anzüge
aus Butylkautschuk) oder permeablen, adsorptiven Filtersystemen
auf Basis von Aktivkohle (Pulver, Faserstoffen oder Kugelkohle)
hergestellt.
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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 Außenmaterials
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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Es
ist nunmehr die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Adsorptions-
bzw. Schutzmaterial bereitzustellen, welches die zuvor geschilderten
Nachteile zumindest teilweise vermeidet und sich insbesondere für die Herstellung
von ABC- Schutzmaterialien,
wie Schutzanzügen,
Schutzhandschuhen, Schutzschuhen, Schutzabdeckungen und dergleichen,
eignet.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Adsorptionsmaterial,
insbesondere zur Verwendung in Schutzmaterialien, wie beispielsweise
Schutzanzügen,
Schutzhandschuhen, Schutzschuhen, Schutzabdeckungen und dergleichen,
zu schaffen, welches – neben
einer wasserdampfdurchlässigen,
den Durchgang insbesondere von chemischen Kampf- und Giftstoffen
(z. B. Hautgiften) zumindest stark verzögernden bzw. verhindernden
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, Schutzschuhen, Schutzabdeckungen und dergleichen,
welches einen hohen Tragekomfort gewährleistet.
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Zur
Lösung
der zuvor geschilderten Aufgabenstellung schlägt die vorliegenden Erfindung
ein Adsorptionsmaterial gemäß Anspruch
1 vor. Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials
sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche bzw. der Nebenansprüche.
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Weiterer
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials
zur Herstellung von Schutzmaterialien, insbesondere von Schutzanzügen, Schutzhandschuhen,
Schutzschuhen, 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, Schutzschuhe, Schutzabdeckungen (z. B. für Krankentransporte), Schutzanzüge und dergleichen,
insbesondere für den
ABC-Einsatz, die mit dem erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterial hergestellt
sind.
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Weitere
Vorteile, Eigenschaften, Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung
dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Es zeigt:
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Fig.
eine schematische Schnittdarstellung durch den Schichtaufbau eines
atmungsaktiven Adsorptionsmaterials gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung entsprechend einer speziellen Ausführungsform.
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Die
einzige Fig. zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch den
Schichtaufbau 2 eines erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials 1 entsprechend
einer speziellen Ausgestaltung. Das erfindungsgemäß atmungsaktive
Adsorptionsmaterial 1 nach der vorliegenden Erfindung,
welches mit einer Schutzfunktion gegenüber chemischen Giften, insbesondere
chemischen Kampfstoffen, ausgestattet ist, weist einen mehrschichtigen
Schichtausbau 2 auf, wobei der Schichtaufbau 2 mindestens
eine insbesondere flächige
Trägerschicht 3 und
eine der Trägerschicht 3 zugeordnete,
den Durchtritt chemischer Gifte verhindernde oder zumindest verzögernde Sperrschicht 4 aufweist;
die Sperrschicht 4 wiederum umfaßt einerseits mindestens eine
Adsorptionsschicht 5 auf Basis eines chemische Gifte adsorbierenden
Adsorbens, insbesondere auf Basis von Aktivkohle, und andererseits
mindestens eine zumindest im wesentlichen wasser- und luftundurchlässige, aber
wasserdampfdurchlässige,
den Durchtritt chemischer Gifte verzögernde oder gegenüber chemischen
Giften zumindest im wesentlichen undurchlässige Membran 6.
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Die
grundlegende Idee der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein
atmungsaktives Adsorptionsmaterial 1 mit mehrschichtigem
Schichtausbau 2 dadurch mit einer erhöhten bzw. verbesserten Schutzfunktion
gegenüber
chemischen Giften, insbesondere chemischen Kampfstoffen, auszurüsten, daß die Sperrschicht 4 sowohl
mit mindestens einer Adsorptionsschicht 5 als auch mit
mindestens einer zumindest im wesentlichen wasser- und luftundurchlässigen,
aber wasserdampfdurchlässigen,
den Durchtritt chemischer Gifte verzögernden oder gegenüber chemischen
Giften zumindest im wesentlichen undurchlässigen Membran 6 ausgestattet
wird.
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Die
vorgenannte Membran 6, welche beispielsweise zwischen der
Trägerschicht 3 und
der Adsorptionsschicht 5 angeordnet werden, bewirkt, daß gegebenenfalls
durch die Trägerschicht 3 eingedrungene
chemische Gifte, wie z. B. chemische Kampfstoffe, nicht weiter in
das Material eindringen können
und daß diese
Gifte, z. B. bei Anordnung der Membran 6 zwischen Trägerschicht 3 und
Adsorptions- . schickt 5, die Adsorptionsschicht 5 nicht
oder zumindest zu einem überwiegenden
Teil gar nicht erst erreichen, so daß die Adsorptionskapazität der Adsorptionsschicht 5 quasi
unerschöpflich
bleibt. Zum anderen wird durch die Anwesenheit der Membran 6 ein
zusätzlicher
Schutz für
den Träger
des Adsorptionsmaterials 1 bereitgestellt, so daß ein Adsorptionsmaterial 1 mit
sozusagen doppelter Schutzfunktion gegenüber chemischen Giften resultiert (nämlich einerseits
durch die Sperrwirkung der Membran 6 und andererseits durch
die Adsorptionswirkung der Adsorptionsschicht 5). Durch
die Ausstattung des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials 1 mit
einer speziellen atmungsaktiven Membran 6, welche den Durchtritt
chemischer Gifte verzögert
bzw. gegenüber
chemischen Giften zumindest im wesentlichen undurchlässig ist,
wird gleichzeitig eine gute Dekontaminierbarkeit und Regenerierbarkeit
des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials 1 erreicht. Denn
durch die Außen-
bzw. Trägerschicht 3 gegebenenfalls
eingedrungene, auf der Membran 6 befindliche Gifte können durch
entsprechende Behandlungsverfahren ohne weiteres von der Membran 6 wieder
entfernt werden (z. B. durch Herunterspülen, beispielsweise mit geeigneten
Dekontaminationslösungen,
welche dem Fachmann zu diesen Zwecken bestens bekannt sind).
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Erfindungsgemäß umfaßt die Sperrschicht 4 des
erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials 1 also sowohl
eine Adsorptionsschicht 5 als auch eine Membran 6 mit
den vorgenannten Eigenschaften. Durch die Kombination von Adsorptionsschicht 5 einerseits
und Membran 6 andererseits entsprechend dem erfindungsgemäßen Schichtausbau 2 wird
ein effizienter Schutz gegenüber
chemischen Giften, insbesondere chemischen Kampfstoffen, bei gleichzeitig
hohem Tragekomfort, insbesondere Atmungsaktivität, gewährleistet.
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Im
Gebrauchszustand des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials 1 ist
die Trägerschicht 3 vorteilhafterweise
außenseitig
angeordnet, insbesondere einer chemische Gifte freisetzenden Schadstoffquelle
zugewandt. Folglich ist die Sperrschicht 4, bezogen auf
die Trägerschicht 3,
vorteilhafterweise innenseitig angeordnet, insbesondere einer chemische Gifte
freisetzenden Schadstoffquelle abgewandt.
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Des
weiteren kann vorgesehen sein, daß das Adsorptionsmaterial 1
außerdem
mindestens eine insbesondere flächige,
der Adsorptionsschicht 5 zugeordnete Abdeckschicht 7 aufweist.
Die Abdeckschicht 7 kann dabei insbesondere zur Abdeckung der
Sperrschicht 4, insbesondere der Adsorptionsschicht 5,
dienen. Die Abdeckschicht 7 kann insbesondere dazu beitragen,
eine übermäßige mechanische
Belastung der Sperrschicht 4, insbesondere der Adsorptionsschicht 5,
zu verhindern. Gegebenenfalls kann die Abdeckschicht 7 gleichzeitig
als Träger
für das
Adsorbens der Adsorptionsschicht 5 und/oder für die Membran 6 dienen.
Insbesondere kann die Abdeckschicht 7 Bestandteil der Sperrschicht 4 sein.
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Weiter
kann vorgesehen sein, daß das
Adsorptionsmaterial 1 außerdem
mindestens eine weitere, insbesondere flächige zusätzliche Abdeckschicht 8 aufweist,
wobei im Gebrauchszustand des Adsorptionsmaterials 1 die
zusätzliche
Abdeckschicht 8 vorzugsweise innenseitig angeordnet wird, insbesondere
einer chemische Gifte freisetzenden Schadstoffquelle abgewandt,
d. h. also der Trägerschicht 3 gegenüber angeordnet
ist. Dabei können die
zusätzliche
Abdeckschicht 8 und die Trägerschicht 3 insbesondere
die beiden Außenschichten 3, 8 des
Adsorptionsmaterials 1 bilden, wobei im Gebrauchszustand
des Adsorptionsmaterials 1 die zusätzliche Abdeckschicht 8 vorteilhafterweise
ein Innenfutter ausbildet.
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Die
einzelnen Schichten 3, 4, 5, 6, 7, 8 des Schichtaufbaus 2 können jeweils
miteinander verbunden sein; dies geschieht mit an sich für diese Zwecke
bekannten Methoden (z. B. durch Verkleben, Verschweißen, Vernähen, Verheften
etc.). Vorteilhafterweise erfolgt das Verbinden bzw. Fixieren der
einzelnen Schichten 3, 4, 5, 6, 7, 8 des
Schichtaufbaus 2 jeweils miteinander nahtlos, vorzugsweise
ohne Beschädigung
der einzelnen Schichten 3, 4, 5, 6, 7, 8 (z.
B. durch Verkleben, Verschweißen
etc.). Für
den Fall, daß die
Schichten 3, 4, 5, 6, 7, 8 – zumindest
teilweise – vernäht oder
dergleichen werden, empfiehlt es sich, die Nahtstellen abzudichten
(z. B. mit einem sogenannten Nahtversiegelungsband). Insbesondere
bilden die einzelnen Schichten 3, 4, 5, 6, 7, 8 des Schichtaufbaus 2 einen
zusammenhängenden
Verbund aus.
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Alternativ
können
die einzelnen Schichten 3, 4, 5, 6, 7, 8 des
Schichtaufbaus 2 aber auch – zumindest teilweise – unverbunden
vorliegen, z. B. lose übereinander
gelegt sein.
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Die
einzelnen Schichten 3, 4, 5, 6, 7, 8 des Schichtaufbaus 2 können in
dem Adsorptionsmaterial 1 wie folgt angeordnet sein, wobei
die einzelnen Schichten 3, 4, 5, 6, 7, 8 miteinander
verbunden sein können,
was mit dem Symbol "+" wiedergegeben wird,
oder aber unverbunden übereinander
liegen können,
was mit dem Symbol "/" wiedergegeben wird.
- – (3)+(6)+(7)+(5)+(8)
- – (3)+(6)/(7)+(5)+(8)
- – (3)/(6)+(5)+(8)
- – (3)/(6)+(7)+(5)+(8)
- – (3)+(6)+(5)+(7)/(8)
- – (3)+(6)/(5)+(8)
- – (3)+(6)+(5)+(8)
- – (3)/(6)+(5)+(7)/(8)
- – (3)/(6)+(5)/(8)
- – (3)+(6)/(7)+(5)/(8)
- – (3)+(6)/(7)+(5)+(7)/(8).
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Dabei
ist im Gebrauchszustand des Adsorptionsmaterials 1 die
Trägerschicht
3 im allgemeinen außenseitig
angeordnet, insbesondere einer chemische Gifte freisetzenden Schadstoffquelle
zugewandt und die zusätzliche
Abdeckschicht 8 innenseitig angeordnet, insbesondere einer
chemische Gifte freisetzenden Schadstoffquelle abgewandt.
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Was
die Abdeckschicht 7 und/oder die zusätzliche Abdeckschicht 8 anbelangt,
so können
die Abdeckschicht 7 und/oder die zusätzliche Abdeckschicht 8 zur
Stabilisierung und/oder zum Schutz der Adsorptionsschicht 5 und/oder
der Membran 6 dienen. Dabei können die Abdeckschicht 7 und/oder
die zusätzliche
Abdeckschicht 8 als ein vorzugsweise luftdurchlässiges Textilmaterial,
insbesondere ein textiles Flächengebilde,
wie ein Gewebe, Gewirke, Gestricke, Gelege oder Textilverbundstoff,
ausgebildet sein. Vorzugsweise besitzen die Abdeckschicht 7 und/oder
die zusätzliche
Abdeckschicht 8 ein geringeres Flächengewicht als die Trägerschicht 3.
Insbesondere hat die Abdeckschicht 7 ein Flächengewicht von
5 bis 75 g / m2, insbesondere 10 bis 50
g / m2, vorzugsweise 15 bis 30 g / m2, bevorzugt von weniger als 60 g / m2, insbesondere von weniger als 50 g / m2, vorzugsweise von weniger als 40 g / m2. Die zusätzliche Trägerschicht 8 hat insbesondere
ein Flächengewicht
von 5 bis 150 g / m2, insbesondere 20 bis
125 g / m2, vorzugsweise 30 bis 100 g /
m2, bevorzugt 40 bis 90 g / m2.
Je nach Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials 1,
kann z. B. die Membran 6 auf die Abdeckschicht 7 und/oder
auf die zusätzliche
Abdeckschicht 8 auflaminiert oder aufkaschiert sein, z.
B. mittels eines vorzugsweise diskontinuierlich, insbesondere punktförmig aufgetragenen Klebstoffes
und/oder mittels eines Schmelzklebergewebes ("Schmelzkleberweb"). Vorteilhaferweise können die
Abdeckschicht 7 und/oder zusätzliche Abdeckschicht 8 abriebfest
ausgebildet sein und insbesondere aus einem abriebfesten Textilmaterial
bestehen.
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Was
das Material der Trägerschicht 3,
die im Gebrauchs- bzw. Tragezustand im allgemeinen die Außenschicht
des Adsorptionsmaterials 1 bildet, anbelangt, so können hier
beliebige, insbesondere atmungsaktive Materialien verwendet werden.
Beispiele hierfür
sind Textilmaterialien aller Art, vorzugsweise luftdurchlässige Textilmaterialien,
insbesondere in Form textiler Flächengebilde,
so z. B. Gewebe, Gewirke, Gestricke, Gelege oder Textilverbundstoffe. Beispielsweise
kann der Textilverbundstoff ein Vlies sein.
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Um
ein Eindringen chemischer Gifte (z. B. konzentrierter Tropfen von
Kampfstoffen) zu verhindern bzw. zu erschweren, empfiehlt sich eine
Oleophobierung und/oder Hydrophobierung des Materials der Trägerschicht 3,
insbesondere durch eine spezielle Imprägnierung.
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Das
Material der Trägerschicht 3 besitzt
im allgemeinen ein Flächengewicht
von 50 bis 300 g / m2, insbesondere 75 bis
250 g / m2, vorzugsweise 90 bis 175 g /
m2. Insbesondere ist die Trägerschicht 3 als
ein luftdurchlässiges,
75 bis 250 g / m2, vorzugsweise 90 bis 175
g / m2 schweres textiles Flächengebilde,
welches oleophob und/oder hydrophob ausgerüstet sein kann, ausgebildet.
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Was
die Membran 6 anbelangt, so handelt es sich hierbei im
allgemeinen um eine kontinuierliche, insbesondere geschlossene oder
allenfalls mikroporöse
Membran. Dabei beträgt
die Dicke der Membran 6 im allgemeinen 1 bis 500 μm, insbesondere
1 bis 250 μm,
vorzugsweise 1 bis 100 μm,
bevorzugt 1 bis 50 μm,
besonders bevorzugt von 2,5 bis 30 μm, ganz besonders bevorzugt
5 bis 25 μm.
Zur Erhöhung
des Tragekomforts, insbesondere der Atmungsaktivität, weist
die Membran 6 bei 25 °C
und bei einer Dicke von 50 μm
eine hohe Wasserdampfdurchlässigkeit von
mindestens 12,5 l/ m2 pro 24 h, insbesondere mindestens
17,5 l/ m2 pro 24 h, vorzugsweise mindestens
20 l/ m2 pro 24 h oder mehr, auf (gemessen nach
der "Methode des
umgekehrten Bechers" bzw. "inverted cup method" nach ASTM E 96 und
bei 25 °C)
(Zu weiteren Einzelheiten zur Messung der Wasserdampfdurchlässigkeit
[water vapour transmission, WVT] vgl. auch McCullough et al. "A comparison of standard
methods for measuring water vapour permeability of fabrics" in Meas. Sci. Technol.
[Measurements Science and Technology] l4, 1402-1408, August 2003).
Hierdurch wird ein besonders hoher Tragekomfort gewährleistet.
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Aufgrund
der Vielzahl von Schichten 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 des
Schichtaufbaus 2 ist die Wasserdampfdurchlässigkeit
des Adsorptionsmaterials 1 insgesamt – im Vergleich zu der Membran 6 allein – geringfügig geringer;
die Wasserdampfdurchlässigkeit
des Adsorptionsmaterials 1 insgesamt ist dennoch sehr hoch
und beträgt
mindestens 10 l / m2 pro 24 h, insbesondere
mindestens 15 l / m2 pro 24 h, vorzugsweise
mindestens 20 l / m2 pro 24 h, bei einer
Dicke der Membran 6 von 50 μm (bei 25 °C).
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Die
Membran 6 sollte aus Gründen
der Atmungsaktivität
einen geringen Wasserdampfdurchgangswiderstand Ret unter
stationären
Bedingungen – gemessen
nach DIN EN 31 092:1993 vom Februar 1994 ("Textilien – Physiologische Wirkungen,
Messung des Wärme-
und Wasserdampfdurchgangswiderstandes unter stationären Bedingungen
[sweating guarded-hotplate test]")
bzw. nach gleichlautender internationaler Norm ISO 11 092 – bei 35 °C von höchstens
30 (m2 · Pascal) / Watt, insbesondere
höchstens 25
(m2 · Pascal)
/ Watt, vorzugsweise höchstens
20 (m2 · Pascal) / Watt, bei einer
Dicke der Membran 6 von 50 μm aufweisen. Aufgrund der Vielzahl
von Schichten 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 des
Schichtaufbaus 2 ist der Wasserdampfdurchgangswiderstand
Ret des Adsorptionsmaterials 1 insgesamt – im Vergleich
zu der Membran 6 allein – geringfügig höher; im allgemeinen beträgt der Wasserdampfdurchgangswiderstand
Ret des Adsorptionsmaterials 1 insgesamt höchstens
30 (m2 · Pascal) / Watt, insbesondere höchstens
25 (m2 · Pascal) / Watt, vorzugsweise höchstens
20 (m2 · Pascal) / Watt, bei einer
Dicke der Membran 6 von 50 μm.
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Die
Membran 6 sollte im übrigen
allenfalls nur geringfügig
wasseraufnahmefähig
bzw. quellfähig
sein; eine geringfügige
Wasseraufnahmefähigkeit bzw.
Quellfähigkeit
erhöht
den Tragekomfort. Insbesondere sollte die Quellfähigkeit bzw. das Wasseraufnahmevermögen der
Membran 6 höchstens
35 %, insbesondere höchstens
25 %, vorzugsweise höchstens
20 %, bezogen auf das Eigengewicht der Membran 6, betragen.
Im übrigen
sollte die Membran 6 gegenüber Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, und/oder
gegenüber
Aerosolen zumindest im wesentlichen undurchlässig sein oder zumindest deren Durchtritt
verzögern.
Zur Erreichung einer allenfalls geringfügigen Quellfähigkeit
sollte die Membran 6 keine oder im wesentlichen keine stark
hydrophilen Gruppen, insbesondere keine Hydroxylgruppen, aufweisen.
Zu Zwecken einer geringfügigen
Quellung kann die Membran 6 aber schwach hydrophile Gruppen,
beispielsweise Polyethergruppen, aufweisen.
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Die
Membran 6 kann aus einem Kunststoff oder einen Polymermaterial
bestehen oder ein solches umfassen. Ein solcher Kunststoff bzw.
ein solches Polymer kann geeigneterweise z. B. ausgewählt sein
aus der Gruppe von Polyurethanen, Polyetheramiden, Polyesteramiden,
Polytetrafluorethylenen und/oder Polymeren auf Cellulosebasis sowie Derivaten
der vorgenannten Verbindungen. Beispielsweise kann die Membran 6 als
Reaktionsprodukt aus der Reaktion eines Isocyanats, insbesondere
eines maskierten oder blockierten Isocyanats, mit einem isocyanatreaktiven
Vernetzer erhalten sein. So kann die Membran 6 beispielsweise
eine polyurethanbasierte Membran sein. Gleichermaßen kann
die Membran 6 auch eine expandierte, gegebenenfalls mikroporöse Membran
auf Basis von Polytetrafluorethylen sein.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform kann
die gegebenenfalls vorhandene Membran 6 als ein mehrschichtiges
Membranlaminat bzw. als ein mehrschichtiger Membranverbund ausgebildet
sein. Dieses Membranlaminat bzw. dieser Membranverbund kann aus
mindestens zwei, vorzugsweise mindestens drei miteinander verbundenen
Membranschichten oder -lagen bestehen. Beispielsweise kann dieses
Membranlaminat bzw. dieser Membranverbund eine Kernschicht auf Basis
eines Polymers auf Cellulosegrundlage und zwei mit der Kernschicht
verbundene äußere Schichten,
insbesondere auf Basis eines Polyurethans, eines Polyetheramids
und/oder eines Polyesteramids, umfassen. Dabei kann die Kernschicht
auf Basis eines Polymers auf Cellulosegrundlage als 1 bis 100 μm, insbesondere
5 bis 50 μm,
vorzugsweise 10 bis 20 μm
dicke Membran ausgebildet sein und können die zwei mit der Kernschicht
verbundenen äußeren Schichten
jeweils als 1 bis 100 μm,
insbesondere 5 bis 50 μm,
vorzugsweise 5 bis 10 μm
dicke Membran ausgebildet sein. Diese besondere Ausgestaltung der
Membran 6 ermöglicht es,
verschiedene Membranmaterialien mit jeweils unterschiedlichen Eigenschaften,
insbesondere unterschiedlichen Wasserdampfdurchlässigkeiten und/oder Barrierewirkungen
gegenüber
chemischen Giften, miteinander zu kombinieren und so eine Optimierung
der Eigenschaften der Membran 6 zu erreichen. Beispielsweise
sind Cellulose und Cellulosederivate ausgezeichnete Spenschichtmaterialien, insbesondere
gegenüber
chemischen Schad- bzw. Giftstoffen, wie z. B. Kampfstoffen (Lost
etc.), und werden von diesen Giften nicht angegriffen bzw. aufgelöst; zum
anderen verhindern polyurethanbasierte Materialien eine Migration
bzw. Diffusion der in der Celluloseschicht gegebenenfalls vorhandenen Weichmacher
und dämpfen
außerdem
das durch die Cellulose bedingte, beim Tragen auftretende Knistern.
Deswegen ist es gemäß dieser
besonderen Ausführungsform
bevorzugt, daß im
Fall eines Membranlaminats oder -verbunds die Kernschicht auf Basis
eines Polymers auf Cellulosegrundlage gebildet wird, während die
beiden Außenschichten
der Membran 6 durch Polyurethanschichten gebildet werden.
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Insbesondere
um die Stabilität
bzw. Verschließbeständigkeit,
insbesondere die Reißfestigkeit,
der Membran 6 im Herstellungsprozeß (z. B. beim Bedrucken der
Membran 6 mit heißem
Klebstoff) wie auch beim Gebrauch bzw. beim Tragen zu erhöhen, kann
die Membran 6 auf einer zusätzlichen, in der Fig. nicht
dargestellten Trägerschicht
aufgebracht bzw. aufkaschiert sein.
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Zur
Erhöhung
des Tragekomforts einerseits und zur Erzielung einer guten Verschleißbeständigkeit
andererseits ist es vorteilhaft, wenn die Membran 6 eine
gewisse Elastizität
aufweist. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die Membran 6 zu
mindestens 10 %, insbesondere zu mindestens 20 %, vorzugsweise zu
mindestens 30 % oder mehr, zumindest in eine Richtung gedehnt bzw.
gestreckt wer den kann (bezogen auf die Membran 6). Auch
der Schichtaufbau 2 insgesamt sollte zu den vorgenannten
Zwecken – neben
einer guten Biegsamkeit – auch
eine gewisse Elastizität
aufweisen; verglichen mit der Membran 6, ist die Elastizität des Schichtaufbaus 2 als
Ganzes jedoch etwas geringer, und im allgemeinen ist der Schichtausbau 2 insgesamt
zu mindestens 5 %, vorzugsweise zu mindestens 10 %, ganz besonders
bevorzugt zu mindestens 15 % oder mehr, zumindest in eine Richtung
dehnbar bzw. streckbar.
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Gemäß einer
besonderen, in der Fig. nicht dargestellten Ausführungsform kann die Membran 6 gleichzeitig
die Klebstoffschicht 7 zur Befestigung der Adsorptionsschicht 5 darstellen.
In diesem Fall muß die
Membran 6 selbstklebend, insbesondere hitzeklebrig, ausgebildet
sein. Gemäß dieser
besonderen Ausführungsform
kommt es zu einer Einsparung von Gewicht, da auf eine zusätzliche
Klebstoffschicht verzichtet werden kann.
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Durch
den Einsatz sogenannter atmungsaktiver Membranen 6, d.
h. insbesondere wasserdampfdurchlässigen, aber flüssigkeitsundurchlässigen Membranen 6,
insbesondere in Form dünner
Filme, lassen sich überraschende
Verbesserungen für ABC-Schutzkleidung
erzielen, insbesondere wenn die adsorptive Filterschicht 5 sozusagen
hinter der Membran 6, d. h. also im Gebrauchs- bzw. Tragezustand,
stromabwärts
zur Membran 6, angeordnet ist. Solchen Membranen 6 können z.
B. verschiedene Konstruktionen zugrundeliegen, wobei im folgenden nichtbeschränkend zwei
genannt seien:
- 1. monolithische, (schwach)
hydrophile Membranen, insbesondere aus mit Polyurethan beschichtetem
PTFE, Polyurethanen, gegebenenfalls modifizierten Polyestern oder
gegebenenfalls modifizierten Polyamiden;
- 2. mikroporöse,
hydrophobe Membranen, insbesondere aus mikroporösem PTFE, Polyurethanen oder
Polyolefinen (wobei diese Membranen im allgemeinen nur begrenzt
flüssigkeitsdicht,
aber luftdurchlässig
sind).
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Durch
Verwendung von Membranen der Gruppe 1 lassen sich die Durchströmungsgeschwindigkeiten
der adsorptiven Aktivkohlefilterschichten 5 verringern
bzw. unter Umständen
sogar auf Null reduzieren. Die adsorptiven Filterschichten 5 können daher
abhängig
von der Diffusionsgeschwindigkeit von Schadstoffen durch die Membran 6 in
ihrer Dicke und Masse um bis zu 90 % reduziert wer den. Zusätzlich sind
die erhaltenen Schutzanzüge
partikeldicht, so daß sie
auch zum Schutz vor B-Waffen und radioaktiven Partikeln dienen können.
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Durch
den Einsatz von Membranen der Gruppe 2 lassen sich die
adsorptiven Filterschichten 5 in ihrem Gewicht wegen der
Luftströmung
zwar nicht verringern. Die Membranen 6 dienen allerdings in
diesem Fall als wirksame Partikelfilter für Aerosole, B-Waffen und radioaktive
Partikel.
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Was
die Adsorptionsschicht 5 des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials 1 anbelangt, so
ist diese im allgemeinen diskontinuierlich ausgebildet, d. h. die
Adsorptionsschicht 5 umfaßt im allgemeinen diskrete,
chemische Gifte adsorbierende Adsorptionspartikel (z. B. Adsorbentien
auf Basis von Aktivkohle), die beispielsweise mittels eines Klebstoffs
auf der Membran 6 oder aber auf den Abdeckschichten 7, 8 oder
aber auf einem zusätzlichen
Träger
etc. fixiert sein können.
Das Adsorptionsmaterial der Adsorptionsschicht 5 kann insbesondere
ein Aktivkohle enthaltendes oder hieraus bestehendes Adsorptionsmaterial,
beispielsweise ein Material auf Basis von Aktivkohle in Form von
Aktivkohleteilchen und/oder Aktivkohlefasern, sein.
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Denn,
wenn als Adsorptionsmaterial für
die Ausbildung der Adsorptionsschicht 5 aktivkohlehaltige
Materialien verwendet werden, kann der ohnehin bestehende, hohe
Tragekomfort noch weiter gesteigert werden, weil die Aktivkohle
als intermediärer Feuchtigkeits-
bzw. Wasserspeicher (z. B. für Schweiß) dient
und Feuchtigkeit bzw. Wasser sozusagen "abpuffern" kann. Bei Verwendung beispielsweise
von Aktivkohlekügelchen
als Adsorptionsmaterial für
die Adsorptionsschicht 5 sind Auflagen von bis zu ca. 250
g / m2 oder mehr üblich, so daß z. B.
bei einem Schweißausbruch
etwa 40 g / m2 Feuchtigkeit gespeichert
werden können,
die im Fall einer atmungsaktiven Träger- bzw. Außenschicht 3 dann wieder
an die Umgebung abgegeben werden können.
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Vorteilhaferweise
kann die Adsorptionsschicht 5 als ein Adsorptionsflächenfilter,
insbesondere auf Basis eines an einem vorzugsweise flächigen,
insbesondere textilen Träger
fixierten Adsorbens, ausgebildet sein.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfaßt
die Adsorptionsschicht 5 diskrete Aktivkohleteilchen, vorzugsweise
in Kornform ("Korn kohle") oder ("Kugelkohle"). In diesem Fall
beträgt
der mittlere Durchmesser der Aktivkohleteilchen weniger als 1,0
mm, insbesondere weniger als 0,5 mm, vorzugsweise weniger als 0,4
mm, bevorzugt weniger als 0,35 mm; der mittlere Durchmesser der
Aktivkohleteilchen beträgt
jedoch mindestens 0,1 mm. Bei dieser Ausführungsform werden die Aktivkohleteilchen
im allgemeinen in einer Menge von 5 bis 500 g/m2,
vorzugsweise 20 bis 300 g/m2, bevorzugt
25 bis 250. g/m2, besonders bevorzugt 50
bis 100 g/m2, verwendet. Geeignete Aktivkohleteilchen weisen
innere Oberflächen
(BET) von mindestens 800 m2 / g, insbesondere
von mindestens 900 m2 / g, vorzugsweise
von mindestens 1.000 m2 / g, bevorzugt im
Bereich von 800 bis 1.500 m2 / g, auf. Kornkohle,
insbesondere Kugelkohle, hat den entscheidenden Vorteil, daß sie enorm
abriebfest und sehr hart ist, was in Bezug auf die Verschleißeigenschaften
von großer
Bedeutung ist. Bevorzugterweise beträgt der Berstdruck für ein einzelnes
Aktivkohleteilchen, insbesondere Aktivkohlekörnchen Bzw. -kügelchen,
im allgemeinen mindestens etwa 5 Newton, insbesondere mindestens
etwa 10 Newton, und kann bis zu etwa 20 Newton erreichen.
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Gemäß einer
alternativen Ausführungsform kann
die Adsorptionsschicht 5 als Adsorbens Aktivkohlefasern,
insbesondere in Form von Aktivkohlefaserflächengebilden, umfassen. Derartige
Aktivkohlefaserflächengebilde
können
beispielsweise ein Flächengewicht
von 20 bis 200 g/m2, insbesondere 30 bis
150 g/m2, vorzugsweise 15 bis 120 g/m2, aufweisen. Bei diesen Aktivkohlefaserflächengebilden
kann es sich beispielsweise um Aktivkohlefasergewebe, -gewirke,
-gelege oder -verbundstoffe handeln (z. B. auf Basis von carbonisierter
und aktivierter Cellulose und/oder carbonisierten und aktivierten
Acrylnitrilen).
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Gleichermaßen ist
es auch möglich,
als Adsorbens der Adsorptionsschicht 5 Aktivkohleteilchen und
Aktivkohlefasern miteinander zu kombinieren. Aktivkohleteilchen
haben den Vorteil einer höheren Adsorptionskapazität, während Aktivkohlefasern
eine bessere Adsorptionskinetik aufweisen.
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Zur
Erhöhung
der Adsorptionseffizienz bzw. Adsorptionsleistung besteht die Möglichkeit,
das Adsorbens der Adsorptionsschicht 5, insbesondere die Aktivkohleteilchen
und/oder die Aktivkohlefasern, außerdem mit mindestens einem
Katalysator zu imprägnieren.
Erfindungsgemäß geeignete
Katalysatoren sind beispielsweise Enzyme und/oder Metallionen, vorzugsweise
Kupfer-, Silber-, Cadmium-, Platin-, Palladium-, Zink- und/ oder
Quecksilberionen. Die Menge an Katalysator kann in weiten Bereichen
variieren; im allgemeinen beträgt
sie 0,05 bis 12 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%, besonders
bevorzugt 2 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Adsorptionsschicht 5.
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Für eine effiziente
Adsorptionsleistung ist es bevorzugt, wenn mindestens 50 %, insbesondere mindestens
60 %, vorzugsweise mindestens 70 %, der Adsorptionsschicht 5 bzw.
der Adsorbentien der Adsorptionsschicht 5 für die zu
adsorbierenden Gifte bzw. Kampfstoffe frei zugänglich sind, d. h. insbesondere
nicht mit Klebstoff bedeckt sind. Dies geschieht dadurch, daß die Menge
und die Art, insbesondere die Viskosität, des Klebstoffs, mit der
die Adsorbentien gegebenenfalls fixiert werden, derart ausgelegt sind,
daß die
Adsorbentien der Adsorptionsschicht 5 nicht vollständig in
den Klebstoff eingedrückt
werden bzw. einsinken.
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Das
erfindungsgemäße Adsorptionsmaterial 1 bietet
einen effizienten Schutz gegenüber
chemischen Giften, insbesondere chemischen Kampfstoffen, bei gleichzeitig
hohem Tragekomfort, insbesondere guter Atmungsaktivität, im Fall
von ABC-Schutzanzügen.
Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich das erfindungsgemäße Adsorptionsmaterial 1 nach der
vorliegenden Erfindung insbesondere für den militärischen Einsatz bzw. den ABC-Einsatz
(z. B. in der Form eines ABC-Schutzanzugs).
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Infolge
der hohen Effizienz der Schutzfunktion der Adsorptionsschicht 5,
welche durch die erfindungsgemäße Verwendung
der Membran 6 erhöht wird,
lassen sich auch atmungsaktive Träger- bzw. Außenmaterialien 3,
so z. B. Textilien, einsetzen, so daß sich auf diese Weise der
Tragekomfort erhöhen läßt, ohne
daß der
Träger
eines entsprechenden Schutzanzuges einer erhöhten Gefährdung durch die Verwendung
eines atmungsaktiven Träger-
bzw. Außenmaterials 3 ausgesetzt
ist.
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Aufgrund
der hohen Flexibilität
bzw. guten Biegsamkeit der einzelnen Schichten 3, 4, 5, 6, 7 und 8 bzw.
des Schichtaufbaus 2 insgesamt wird nicht nur ein guter
Tragekomfort erreicht, sondern außerdem auch eine gute Verschleißbeständigkeit
des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials 1.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung des
Adsorptionsmaterials 1 nach der vorliegenden Erfindung
wird eine ausgezeichnete Barrierewirkung gegenüber chemischen Kampfstoffen
erreicht. Die Barrierewirkung des Adsorptionsmaterials 1 bzw.
der Membran 6 gegenüber
chemischen Kampfstoffen, insbesondere Bis-[2-chlorethyl]sulfid (synonym
auch als Senfgas, Lost oder Gelbkreuz bezeichnet), gemessen nach
CRDEC-SP-84010, Methode 2.2, beträgt höchstens 4 μg / cm2 pro
24 h, μinsbesondere höchstens
3,5 μg /
cm2 pro 24 h, vorzugsweise höchstens
3,0 μg /
cm2 pro 24 h, besonders bevorzugt höchstens
2,5 μg /
cm2 pro 24 h, bei einer Dicke der Membran 6 von
50 μm.
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Die
Herstellung des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials
kann in an sich bekannter Weise erfolgen. Dies ist dem mit der Herstellung
von Adsorptionsmaterialien befaßten
Fachmann bestens bekannt, so daß hier
auf keine weiteren Einzelheiten eingegangen zu werden braucht.
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Wie
zuvor beschrieben, eignet sich das erfindungsgemäße Adsorptionsmaterial zur
Herstellung von Schutzmaterialien aller Art, insbesondere Schutzanzügen, Schutzhandschuhen,
Schutzschuhen, und Schutzabdeckungen. Gegenstand der vorliegenden
Erfindung sind somit auch derartige, unter Verwendung des erfindungsgemäßen Adsorptionsmaterials
hergestellte Schutzmaterialien.
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Wie
zuvor erwähnt,
ist bei den erfindungsgemäßen Schutzmaterialien
im Gebrauchszustand des Adsorptionsmaterials im allgemeinen die
Trägerschicht
außenseitig
angeordnet, insbesondere einer chemische Gifte freisetzenden Schadstoffquelle
zugewandt. Vorzugsweise handelt es sich bei den Schutzmaterialien
um Schutzanzüge,
insbesondere ABC-Schutzanzüge,
wobei im Gebrauchszustand die Trägerschicht
außenseitig
angeordnet, insbesondere einer chemische Gifte freisetzenden Schadstoffquelle
zugewandt ist bzw. auf der vom Körper
abgewandten Seite angeordnet ist.
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Im
folgenden werden noch konkrete Ausführungsbeispiele beschrieben.
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1. Konstruktion
eines kompletten Schutzanzugs
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Details
der Ausführung:
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In
einem ABC-Schutzanzug mit Membranen können folgende Schichten vorhanden
sein:
- A: Oberstoff
- B: Membran
- C: Abdeckung (falls die gewählte
adsorptive Schicht dies erfordert)
- D: adsorptive Schicht
- E: Futterstoff
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Diese
Schichten können
durch Lamination miteinander verbunden werden ("+")
oder unverbunden bzw. lose übereinander
liegen ("/"). Folgende Konstruktionsmöglichkeiten
sind z. B. sinnvoll und technisch realisierbar:
- 1.
A+B+C+D+E
- 2. A+B/C+D+E
- 3. A/B+D+E
- 4. A/B+C+D+E
- 5. A+B+D+C/E
- 6. A+B/D+E
- 7. A+B+D+E
- 8. A/B+D+C/E
- 9. A/B+D/E
- 10. A+B/C+D/E
- 11. A+B/C+D+C/E.
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Bei
den Konstruktionen 2, 3, 4, 6, 7, 9, 10, 11 können die Nähte des Membranlaminats durch
Heißklebebänder flüssigkeitsdicht
abgedichtet werden. Durch die Verwendung des adsorptiven Filtermaterials
ist dies aber nicht notwendig, um die geforderte ABC-Schutzwirkung
zu erhalten.
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Die
Reißverschlüsse werden
z. B. mit außen- oder
innenliegenden doppelten Abdeckungen (z. B. je einer auf der rechten
und linken Seite des Reißverschlusses),
bestehend aus Membranlaminat und Filter mit hoher Aktivkohlemenge,
ausgeführt.
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In
einer speziellen Ausführung,
in der die Nähte
des Membranlaminats nicht wasserdicht verschweißt werden, werden beispielsweise
die Nähte im
Membrarilaminat und im adsorptiven Futter konfektionstechnisch so
angeordnet, daß sie
nicht direkt übereinander
liegen. So wird die Sicherheit der Schutzwirkung weiter erhöht.
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2. Kombination Membranschutzanzug
mit adsorptivem Undergarmnent
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In
einer weiteren Konstruktionsmöglichkeit werden
Membranfunktionsschicht und adsorptive Funktionsschicht voneinander
in verschiedenen Lagen der Bekleidung getrennt. Die adsorptive Schicht wird
dabei als Undergarment in der Art eines Unteranzuges oder in der
Art von Unterwäsche
getragen.
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Die
Membran kann dabei in eine äußere Schutzjacke
eingebaut werden, und zwar gibt es folgende Kombinationsmöglichkeiten
(mit denselben Symbolen wie zuvor)
- 1. A+B+E
- 2. A+B/E
- 3. A/B+E
- 4. A/B+C/E.
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Die
die Membran durchstechenden Nähte werden
dabei mittels eines Nahtversiegelungsbandes flüssigkeitsdicht versiegelt.
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3. Herausnehmbare
adsorptive Funktionsschicht
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Die
adsorptive Funktionsschicht kann herausnehmbar gestaltet werden,
z. B. wenn die Schutzkleidung auch für andere Einsatzzwecke dienen
soll, oder von einem geringen Gefährdungspotential ausgegangen
werden kann. Die Membrankonstruktion entspricht dabei den Konstruktionsmöglichkeiten
unter Ziff. 2. Die adsorptive Schicht hat z. B. den Aufbau C+D+E
(mit denselben Symbolen wie zuvor) und kann z. B. mittels Reißverschlüssen, Klettverschlüssen, Druckknöpfen und
dergleichen mit der Membranschicht verbunden werden.
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Für die ABC-Schutzanzüge genügt es in
der Regel, daß herkömmliche
Verschlußsysteme
verwendet werden. In einer Ausführung
für erhöhten Schutz
kann an allen oder einigen dieser Öffnungen z. B. ein ca. 10 cm
breiter Streifen des adsorptiven Filtermaterials in einer Masse
verwendet werden, wie sie Systemen ohne Verwendung von Membranen entspricht.
Dadurch wird ein Eindringen von Kampfstoffen durch Öffnungen
weiter verringert bzw. verhindert.
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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.