-
BESCHREIBUNG
-
Die Erfindung betrifft ein flammenbeständiges Garn mit anorganischen
textilen Fäden , sowie ferner eine Verwendung des Garnes.
-
Es ist eine Reihe von flammenbeständigen Materialien zum Herstellen
einer Schutzkleidung , insbesondere für Feuerwehrleute bekannt. Die bekannten Stoffe
sind aber dann nicht vollständig befriedigend, wenn sie einem brennenden Kohlenwasserstoff,
beispielsweise einem Benzinfeuer, ausgesetzt sind. Es besteht infolgedessen ein
spezieller Bedarf für einen flammenbeständigen Stoff, der einen ausreichenden Schutz
gegen ein Benzinfeuer bietet und beispielsweise von Autorennfahrern und Tankwarten
getragen werden kann, die einem Benzinfeuer ausgesetzt werden können.
-
Es wurden verschiedene Versuche unternommen, um Stoffe aus Glasfasern
als nicht brennbare Materialien zu verwenden, wobei aber die zu Kleidungsstücken
verarbeiteten Glasfaserstoffe unbequem sein und rasch abgenutzt werden können. Kombinationen
aus Glasfasern mit anderen Textilien wurden bereits vorgeschlagen, aber diese leiden
in grösserem oder kleinerem Ausmass an den gleichen Nachteilen.
-
Es wird angenommen, dass ein Hauptgrund für die schlechten Abnutzungseigenschaften
von Glasfasern, die mit anderen Fasern zu einem Stoff verarbeitet sind, äuf die
unterschiedliche Schrumpfung zurückzuführen ist.
-
Die meisten Textilfasern Schrumpfen während der Verarbeitung oder
der Verwendung, während das Glas nicht schrumpft. Infolgedessen verbiegen sich die
Glasfasern und neigen infolge ihrer Sprödigkeit an den scharfen Bogen in den Fasern
zum brechen. Diese Wirkung wird in denjenigen Stoffen verstärkt, die dauernd in
Bewegung sind, wie dies bei KleidungsstGcken der Fall ist.
-
Zweck der Erfindung ist somit die Schaffung eines flammenbestandigen
Garns sowie eine Verwendung desselben, welche beide die Nachteile bestehender Ausführungen
nicht aufweisen.
-
Das erfindungsgemäße flammenbeständige Garn mit anorganischen Fäden
oder Filamenten ist dadurch gekennzeichnet, daß die anorganischen endlosen Fäden
einen Kern bilden, der mit organischen Textilfasern umgeben ist, welche eine flammenbeständige
Mischung enthalten oder tragen.
-
Das erfindungsgemäße Garn kann zu einem flammenbeständigen Stoff verarbeitet
werden, der wenigstens auf einer Seite einen hitzereflektierenden Überzug trägt.
-
Das Garn kann einen Kern aus anorganischen Fäden aufweisen, der mit
den organischen Fasern umwickelt fst, oder kann wenigstens einen Strang der anorganischen
Fäden einschließen, welche mit wenigstens einem strang aus organischen Fasern ,
die flammenbeständig gemacht wurden,umwickelt oder verzwlrrit L;t.
-
Diese Garne und Stoffe weisen die besseren Abnutzungs-und Komforteigenschaften
der organischen Textilkomponente auf und profitieren von den flammenbeständigen
Elenschaften der Mineralfaserkomponente. Um ein Höchstmaß an Komfort mittels der
organischen Fasern zu erhalten, sollte das gesamte Garn mindestens etwa 50 Gew.%
und vorzugsweise von 70 bis 8@ Gew.% organische Fasern aufweisen.
-
Wihrend die organischen Faserkomponenten vorzugsweise nur aus Schafswolle
bestehen, kann bis zu 20% von anderen Fasern vorhanden sein. Die auf Flammenbeständigkeit
behandelte Wolle brennt nicht leicht, wenn sie einer Flamme ausgesetzt wird, und
bei einer längeren Hitzeeinwirkung verkohlt sie nur, ohne dass ein Brand entsteht.
Als geeignete flammenbeständige Mischungen sind anorganische Salze, z.B. Ammoniumsulfat,
llischungen aus Borsäure und Bor, Monoammoniumphosphate oder Schlämm-Mischungen
aus Zinn, Titan oder Zirkon, beispielsweise Oxyde aus Zinn, Titan oder Zi@-kon.
Fern@r sind Behandlungen, die auf Phosphorsäure basiert sind auch verwendbar, wobei
z.B. Behandlungen, die auf eine Harnstoff-Phosphonsäuremischung oder auf Derivate
@on Melamin-For@aldehyd-Phosphate basiert sind, verwendb@@ Der Stoff k@nn auch mit
Tetrakis-(hy droxymethyl) Phosphonchlorid, oder ihre Kondensate mit Harnstoff behandelt
werden, wobei geeignete Behandlungen auch mit den Handelsmarken THPC (von der Hooker
Chemical Corpor@@@@@) oder PROBAN (von Albright & Wilson) möglich sind.
-
tii tler Schweizerischen Patentschrift lIr . 5 1 918 ist e n Verfahren
zur flammenbeständigen Behandlung
von natürlichen oder synthetischen
Polyamidfasern beschrieben, das eine Behandlung der Fasern mit einem anionischen
Titankomplex mit einem PH-Wert unterhalb von vier einschliesst, wobei das Komplex
ein organisches Gelat, insbesondere ein Citrato-Titan-Komplex oder ein Fluor-Titan-Komplex
sein kann.
-
In der Schweizerischen Patentschrift Nr. 557 8(32 ist ein Verfahren
für eine flammenbeständige Behandlung von Polyamiden beschrieben, welche die Behandlung
der Faser mit einem ähnlichen Komplex aus Zirkon einschliesst. Wolle kann durch
diese Verfahren während irgendeiner Stufe während des Behandlungsvorganges behandelt
werden und kann in Form von losen Fasern (Garn oder Stoffe) vorhanden sein. Herkömmliche
Behandlungsverfahren, z.B. das Pad-dry- oder das Spray-nip-dry-Verfahren oder das
Schöpfungsverfahren, können auch Ubernommen werden.
-
Die bevorzugten, anorganischen Fäden sind feine Vielfachfäden aus
Glas. Je feiner die einzelnen Fäden sind, desto grösser ist die Biegung, welcher
sie unterworfen werden können, bevor sie brechen, und infolgedessen sie eher für
eine Verwendung in einem Stoff geeignet, der als Kleidung verwendet wird.
-
Ein Garn mit niedrigem Textilinhalt sollte vorzugsweise zur Herstellung
der zusammengestellten Garne nach der Erfindung verwendet werden.
-
Eingekleidete Garne oder anorganische und organische Fasern, die
für den vorliegenden Stoff verwendet werden, können zweckmässigerweise an einem
Webstuhl produziert werden. So kann beispielsweise ein Vielfachfaden aus Glasfasern
unter niedriger Spannung zu den vorderen Einzugrollen des Webstuhls zugeführt werden,
während ein Vorgarn aus Wolle abgezogen wird. Dieses Verfahren ähnelt demjenigen
zur Herstellung eines Kerngarns, wobei der Kern eines herkömmlichen Kerngarns zu
einem bestimmten Ausmass von den vorderen erzugswalzen gedehnt, und nach dem Spinnvorgang
entspannt wird, so dass die Deckfasern statt um sie angezogen werden, wobei die
Glasfäden, die hier verwendet werden, nicht dehnbar sind, und um fertigen Garn einen
viel losere Umwicklung aus Wolle aufweisen. Das resultierende Garn besteht aus einem
Vielfacndraht aus Glasfasern, um das die Wolle unwickelt ist, und es neigt zur Entstellung
infolge der Drehbewegung im Glasfadenteil, die nicht durch Einstellen entfernt werden
kann.
-
Infolgedessen sollten zwei solche Garne vorzugsweise in einer entgegengesetzten
Drehrichtung
verdoppelt werden. Dabei kann ein aus Glas und Wolle
bestehendes Garn mit einem vollständig aus Wolle bestehenden Garn oder einem anderen
Garn, nach Wunsch verdoppelt werden.
-
In einem in dieser Weise ungewickelten Garn, das auf diese Weise
erzeugt ist, beschichtet der organische Textilteil die. Glas fäden wirksam und schützt
sie vor einer Abnutzung. Ein Stoffs der mindestens einen Teil aus solchem Garn aufweist,
wird infolge des Glasfadenteils seine Integrität oft dann aufrechterhalten, wenn
der Textilteil verkohlt ist.
-
Der Stoff kann gestrickt oder gewoben sein, obschon die letztgenannte
Lösung bevorzugt wird.
-
Gemäss einer Verwendung des Garnes wird es zur Herstellung eines
flammenbeständigen Stoffes benutzt, welches Garn eiñeEoder mehrere Stränge von zusammenhängenden,
organischen Fäden aufweist, die mit einen oder mehreren, organischen Textilsträngq
verdreht sind, die eine flammenbeständige Mischung aufweisen. So kann beispielsweise
vieldrähtige Glasfaser mit drei Wollgarnen verdreht werden, um ein zusammengesetztes
Garn zu erzeugen. In diesem
Falle sollten die Glasdrähte sehr fein
sein, um Brüche beim Biegen zu verhindern.
-
Die Stoffe gemäss der vorliegenden Erfindung können beispielsweise
als Polsterstoffe, Vorhangstoffe oder zur Herstellung von Kleidungsstücken verwendet
werden. Eine sehr vorteilhafte Verwendung des Stoffes ist bei der Herstellung von
Schutzkleidungen, die von Letzten getragen werden können, die leicht Bränden ausgesetzt
werden können, wie dies beispielsweise bei Leuten in Vorhöfen von Garagen, in Giessereen,
in den Betankungsmannschaf ten für Flugzeuge unci in den Rennfahrer-Equipen der
Fall ist.
-
Um einen Beispielen zu erwähnen, so sind die Erfordernisse an die
Kleidung für Autorennfahrer besonders hoch. Diese Anzüge miüssen den Fahrer gegen
intensive Strahlungswarre von Flammen von brennenden Benzin schützen, wobei der
ässere Stoff nicht schmelzen oder brennen und ferner nicht über massiv schwach oder
brüchig sein darf. Der Anzug muss gut passen, ohne dass e ne übermässige Irritation
der Haut auftritt, und er muss ferner angenehm tragbar sein, sogar in sehr warmer
Umgebung. Schliesslich
muss der Anzug die volle Mobilität des
Trägers gewährleisten. Der Anzug muss einen ausreichenden Schutz für den Fahrer
gegen einen Benzinbrand für eine Dauer von mindestens 30 Sekunden und vorzugsweise
für eine Periode von einer bis anderthalb Minuten gewährleisten. Für den vorliegenden
Fall entspricht eine Erhöhung der Hauttemperatur von 20 bis 250C über die Umgebungstemperatur
einer tatsächlichen Temperatur von 40 bis SO0C, bei welcher Gewebeschäden auftreten
können, sodass diese Temperatur den Maximalwert darstellt, der tragbar ist. Dabei
wurde bereits festgestellt, dass die Temperatur vorzugsweise innerhalb dieser Grenze
während einer Periode von mindestens eincr Minute bestehen bleiben sollte.
-
Die zur Zeit beste Kleidung dieser Art ist eine aus mehreren Schichten
bestehende Ausführung.
-
Die Aussenschicht dient als Abschirmung gegen die Flamme und verhindert
sie daran, in die inneren Isolationsschichten einzudringen oder diese anzugreifen.
-
Die vorliegende Erfindung schafft einen Stoff der für die Aussenschicht
einer solchen Kleidung verwendbar ist, wobei die gesamte Kleidung zum Schutz gegen
Feuer für Perioden bis zu einer Minute
oder mehr geeignet ist.
-
Der Stoff kann in einen Schutzanzug eingesetzt sein, der vorzugsweise
einstückig ausgebildet ist und solche Kleidungsstücke bilden auch ein Teil dieser
Erfindung. Derartige Kleidungsstücke haben eine stark erhöhte Abnutzungszeit, verglichen
mit Kleidungsstücken aus Glasfasern allein, weil der Reibungswiderstand der Glasfasern
von den beigemischten Textilfasern erhöht wird. Wenn der Textilteil brennendem Benzin
ausgesetzt wird, wird der Textilteil allmählich verkohlt, aber bleibt trotzdem intakt,
weil die Glas fladen praktisch nicht beeinträchtigt werden, und die Eigenart des
Stoffes aufrechterhalten. Die Wärmeübertragung des Stoffes ist bedeutend niedriger
als zu erwarten ist.
-
Für einen höchsten thermalen Schutz sollte ein Overall gemäss der
vorliegenden Erfindung mit einem oder vorzugsweise zwei Schichten von Unterwäsche
getragen werden. Diese Unterkleidungen können aus Wolle hergestellt sein, welche
vorzugsweise durch eines der obengenannten Verfahren flammbeständig gemacht wurde
und kann eine einfach- oder doppelugestrickte Jersey-Ausführung Sein. Einer oder
mehere Sätze der Unterkleidung von andern Stoffen kann aber verwendet werden,
wobei
beispielsweise gestrickte Unterkleidungen aus einem aromatischen Polyamin beispielsweise
dasjenige, welches unter dem Handels namen Nomex hergestellt wird und eine Fadendichte
aufweist, wie diejenige, weiche bei Polyamidfasern vorhanden sind, verwendbar sind,die
unter dem Handelsnamen Taslan verkauft werden. Ferner kann eine Schicht aus gestrickter
Baumwoll-Unterkleidung auch verwendet werden.
-
Im folgenden werden Beispiele zur Erläuterung der Wirksamkeit der
Erfindung besprochen.
-
Beispiel Ein Stoff nach der vorliegenden Erfindung wurde in der folgenden
weise hergestellt: Zusammenhängende Vielfachglasfaserfäden von 34 tex (Owens Corning
riberglass Corporation), Typ B 150 1/0) wurde zusammen mit Wolle an einem Webstuhl
kombiniert, um ein ungewsckeltes Garn dadurch zu bilden, dass eine Wollkomponente
von 20 tex den Glasfasern an der vorderen Einzugwalze zugeführt wurde. Das resultierende
Glas/Wollgarn hatte 54 t« (entspricht einer Worsted-Zählung: 1/16.5) und enthielt
10 Umdrehungen pro Zoll, d.h. etwa vier Undrehungen pro cm.
-
Das aus Glas und Wolle bestehende Garn wurde in einer S-Richtung
verdoppelt, d.h. in der zur Drehrichtung umgekehrten Richtung des ursprünglichen
Garnes, wobei eine 1/22.5 Worsted-Zählung (40 tex) Wollgarn zur herstellung eines
endgültigen, stabilen, doppelgefalteten Garns mit einer Zählung von R 94 tex/2 erzeugt
wurde.
-
Ein gewobener Stoff mit einer 2/2-Köperbindung wurde aus diesem Garn
zu den folgenden Spezifikationen hergestellt: Gewoben ein Schussfaden aus Wolle/Glas
(R 94 tex/2) ein Schussfaden nur aus Wolle 2/2L.5 (R 82 tex/2) ergibt 44 p.p.i.
-
Gekettet ein Ende aus Wolle/Glas (R zur tex/2) ein Ende nur aus Wolle
2/21.5 (R82 tex/2) rt zu 44 e.p.i.
-
Die Wollkomponente des Stoffes wurde durch eine Ablagerung aus einem
Zirkon-Komplex flammenbeständig beharclelt, wie dies in der britischen Patentschrift
Nr.
1 379 752, Beispiel 4, erläutert ist.
-
In den beigelegten Figuren 1 und 2 ist eine graphische Darstellung
gezeigt, welche die Resultate von vertikalen und horizontalen Flammenprüfungen auf
den vorliegenden Stoff und drei andere S,offausführungen zum Vergleich darstellt.
Dabei wurde die folgende Stoffkombinatlon verwendet: Aussenschicht Zweite Schicht
Dritte Schicht Kurve 1 Gewobene "Nomex-" Gestrickter Gestrickte "Nomex"-Kettenfaden;
Stoff, "Taslan" Unterwäsche gesponnene zerfasertes Schussfaden "Nomex" 237,3 p/m
Kurve 2 Nicht brennbare tiomex-Polyamid Gestrickte Aussenkleidung 170 gr. Unterwäsche
(etwa 40 Wolle aus flammenbe-30% PVC, 30% ständig behan-Glas) delter Wolle Kurve
3 Neoprene-be- Modifizierte "Nomex-"Auskleidung schichtete Polyamide 169,5 pp/m
Polyamide, Nadeldurchstich 169,5 p/m 203,4 p/m Kurve 4 Stoff der im Gestrickte Gestrickte
obigen Beispiel Innenkleidung Innenkleidung beschrieben ist aus Wolle aus Wolle
Alle Versuche am Stoff wurden im folgenden
Zustand durchgeführt.
In jedem Versuch wurde eine Fläche des dreischichtigen Musters einem brennenden,
handelsüblichen n-Hexan ausgesetzt, das etwa die gleiche Brenneigenschaft aufweist
wie Benzin für Motorfahrzeuge, sowohl in vertikaler als auch in horizontaler Richtung,
und die Temperatur der nicht ausgesetzten Seite des Stoffes wurde daran mittels
eines Thermoelementes gemessen, das mit einem Aufzeichnungsgerät verbunden war.
-
Aus den Fig. 1 und 2 geht hervor, dass die Stoffkombination gemäss
der vorliegenden Erfindung (Kurve 4) insbesondere inbezug auf die engere Zeit überlegen
ist, welche für einen gegebenen Temperaturanstieg an der Innenseite benötigt wird.
Im Falle der vertikalen Prüfung ist eine bedeutende Ueberlegenheit bei einem Temperaturanstieg
von 300 und mehr festzustellen, während bei der horizontalen Prüfung die Ueberlegenheit
über den gesamten Bereich deutlich hervorgeht. Ein besonderer Vorteil des Kleidungsstücks
aus dem Stoff gemäss der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine solche
Kleidung beim Tragen leicht und komfortabel ist, welche Eigenschaften besonders
wichtig sind, wenn das
Kleidungsstück während einer längeren Dauer
oder in einer heißen Umgebung getragen werden muß, in welchem klobige Ausführnngen
nicht annehmbar sind.
-
Eine weitere wichtige Anwendungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen
Garnes oder elnes daraus hergestellten textilen Stoffes besteht in der Herstellung
metallisierter , gegen Hitze schützenden Stoffen, speziell Geweben. Der Stoff kann
zu diesem Zweck , insbesondere auf einer Seite, mit einer Folie aus für den Hitzeschutz
geeignetem Metall wie Aluminium beschichtet oder mit Aluminium unter Vakuum bzw;
Unterdruck besprüht werden. Die hitzereflektierenden Eigenschaften einer derartigen
metallisierten Schicht oder Oberfläche bilden einen bedeutenden Beitrag zur BrauUhbarkeit
der erflndungsgemäßen Stoffe, die auf diese Weise ausgerUstet wurden.
-
Fig. 3 zeigt einen stark schematisierten Querschnitt durch eine erfindungsgemäße
Gewebebahn 10, die aus Garnen 1 oder 4 der in Fig. 4 und 5 bzw. 6 dargestellten
Art gewebt ist und auf der Oberseite eine hitzereflektierende Schicht 11 aus Aluminium
trägt.
-
Das in Fig. 4 in schaubildlicher Ansicht gegenüber natürlicher Größe
vergrößert und in Fig. 5 in noch mehr vergrößertem Querschnitt dargestellte Garn
1 weist
eine Seele bzw. einen Kern 2 aus einer Vielzahl von anorganischen
Endlosfäden 7, beispielsweise Glasfaserfäden, und eine um den Kern 2 aus Wollfasern
8 gesponnene Hülle 3 auf.
-
Das in Fig. 6 in schaubildlicher Ansicht und gegenüber natürlicher
Größe vergrößert dargestellte Garn 4 besteht aus zwei miteinander verzwirnten Strängen
5 und 6, von denen einer wie der Kern 2 des Garnes 1 oder auch wie das Garn 1 ausgebildet
ist, während der andere aus einem Material wie beispielswelse versponnenen Wollfasern
bestehen kann.
-
L e e r s e i t e