DE3437337C2

DE3437337C2 -

Info

Publication number: DE3437337C2
Application number: DE19843437337
Authority: DE
Inventors: Joseph G. Dr. Thompson Conn. Us Adiletta
Original assignee: Pall Corp
Current assignee: Pall Corp
Priority date: 1983-10-14
Filing date: 1984-10-11
Publication date: 1990-10-11
Also published as: GB2147849B; GB2147849A; US4508775A; DE3437337A1; GB8425855D0; CA1268912A

Description

Die Erfindung betrifft eine flexible, wasser- und ölabweisende, folienartige, zusam mengesetzte Struktur und deren Verwendung.

Es gibt eine Reihe von An wendungen, bei denen ein flexibles, gasdurchlässiges Material, welches außerdem wasser- und ölabweisend ist, nützlich ist. Beispielsweise bei der Säuberung von Deponien für chemische Abfälle, was heutzutage ein wich tiges Problem in unserem Lande darstellt, besteht ein Bedarf an Schutzbekleidung, welche erstens keine wasser- und ölhaltigen Stoffe bzw. Gemische hindurchtreten läßt und zweitens gasdurchlässig ist, so daß Luft und Wasser dampf passieren können, so daß vom Körper Luft und Feuchtigkeit (Schweiß) durch das Material in die Atmos phäre austreten kann. Bei dieser Art von Verwendung ist auch die Widerstandsfähigkeit gegen Detergenzien und Lösungsmittel wertvoll, da die Art der Stoffe, die bei den Aufräumungsarbeiten angetroffen werden, nicht immer bekannt ist. Außerdem sorgt der Bedarf an Schutz bekleidung und Zelten für Militärpersonal, welches im Felde schädlichen Aerosolen auf Öl- und Wasserbasis aus gesetzt sein kann, für einen zusätzlichen Anreiz für die Entwicklung von leichten, flexiblen bzw. geschmei digen, mikroporösen (und damit gasdurchlässigen) wasser- und ölabweisenden Strukturen, welche zugeschnitten wer den können, um Schutzstoffe zu bilden, die in der Form von Abdeckungen im Felde verwendet werden können, bei spielsweise als Zelte oder als Abdeckplanen für Fahrzeuge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verbesserte Strukturen der eingangs angegebenen Art zu schaffen, welche die gewünschten Eigenschaften für die vorstehend erwähnten Anwendungen in besonderem Maße besitzen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine flexible, wasser- und ölabweisende, folienartige, zusammengesetzte Struktur mit einer Porosität von etwa 3,05 bis etwa 30 500 l Luft pro m² Oberfläche pro Minute bei einem Druck von 1,27 mbar und einer Temperatur von 20°C und bestehend aus einer Mischung von:
25 bis 75 Gewichtsteile anorganische, verstärkende Mikrofasern;
75 bis 25 Gewichtsteile eines Ethylenvinyl chloridterpolymeren mit funktionellen Amidgruppen, eines Copolymeren aus Ethylen und Vinylacetat oder eines Copolymeren aus Ethylen und Vinylacetat mit chlorierten Seitenketten als Bindemittel, welches in Form einer Emulsion oder eines Latex aus in einer Flüssigkeit suspendierten Partikeln mit einer Partikelgröße von weniger als etwa 1 µm eingesetzt wird, und
zusätzlich einem an sich bekannten, die Struktur wasser- und ölabweisend machenden Imprägnierungs mittel.

Vorteilhaft ist eine zusammengesetzte Struktur gemäß der Erfindung, bei der zumindest an einer ihrer Oberflächen ein Trägerstoff aus Polyester, einem Polyamid, Baumwolle oder Kunstseide festgelegt ist.

Verschiedene Kombinationen von solchen zusammengesetzten Struk turen gemäß der Erfindung mit verschiedenen anderen Materialien sind in Betracht zu ziehen. Vorzugsweise umfaßt eine solche Kombination

1. eine äußere Schicht aus Stoff, die an einer Seite von
2. einer Zwischenschicht der erfindungsgemäßen zusammengesetzten Struktur festgelegt ist, während die andere Seite dieser Zwischenschicht an
3. einer Seite einer Aktiv kohle-Auskleidung festgelegt ist, wobei die andere Sei te der Aktivkohle-Auskleidung an
4. einem inne ren auskleidenden Stoff oder einer anderen Schicht einer zusammengesetzten Struktur gemäß der Erfindung festge legt ist.

Die zusammengesetzte Struktur gemäß der Erfindung be steht also aus einer Mischung anorganischer verstärkender Mikrofasern und eines speziellen polymeren Bindemittels in Form einer kontinuierlichen Matrix, welche durch die anorganischen Fasern verstärkt ist, wobei die so erhaltene Struktur sowohl porös als auch flexibel und anschmiegsam ist. Die zusammengesetzte Struktur hat insofern folienartige Eigenschaften, als sie eine kontinuierliche Matrix des Bindemittels in der Form einer dünnen porösen Membran darstellt, in die die anorganischen Mikrofasern eingebettet sind. Dies steht im Kontrast zu konventionellen Matten mit anorganischen Fasern, bei denen ein Kunstharz-Bindemittel dazu ver wendet wird, die Fasern an ihren Kreuzungspunkten zu verkleben. Dieser Unterschied verleiht in Verbindung mit der Verwendung von Bindemittel-Partikeln mit einer Größe von vorzugsweise weni ger als etwa 0,3 µm den zusammengesetzten Strukturen gemäß der Erfindung ihre erwünschte Eigen schaft.

Für gewisse Anwendungen, beispielsweise bei Verwendung als Schicht auf einer Schale bzw. einem Mantel oder auf einem äußeren Stoff und bei der Verwendung als Schutz bekleidung hat das Material vorzugsweise stoffartige Eigenschaften, indem es nicht nur flexibel bzw. an schmiegsam ist, sondern auch ähnlich wie Tuch drapiert werden kann, d. h. in losen Falten fällt. Die verstär kenden anorganischen Mikrofasern sind in der folien artigen zusammengesetzten Struktur in einer Menge in dem Bereich von vorzugsweise etwa 40 bis etwa 70 Gewichtsteilen, und insbesondere von etwa 60 bis 67 Gewichtsteilen vorhanden, während das Bindemittel in einer Menge von vorzugsweise etwa 60 bis etwa 30 Gewichtsteilen, und insbesondere in einer Menge von etwa 40 bis etwa 33 Gewichtsteilen vorhanden ist (wobei das Bindemittel und die anorgani schen Mikrofasern in der zusammengesetzten Struktur in einer Gesamtmenge von 100 Gewichtsteilen, bezogen auf das Gewicht des Bindemittels und der Mikrofasern vor handen sind).

Die anorganischen Mikrofasern werden in Form von Mikro faser-Stapelfasern verwendet. Glas-Mikrofasern, welche erfindungsgemäß verwendet werden, haben eine mittlere Länge in dem Bereich von etwa 50 bis etwa 3000 µm und Durchmesser in dem Bereich von etwa 0,4 bis etwa 4,0 µm, vorzugsweise in dem Bereich von etwa 0,5 bis etwa 2,0 µm, und insbesondere in dem Bereich von etwa 0,4 bis etwa 1,2 µm. Das Längen-(zu Durchmesser-)Verhältnis der Glasfasern liegt im allgemeinen in dem Bereich von etwa 20 : 1 bis etwa 1000 : 1 und vorzugsweise in der Größenordnung von etwa 100 : 1. Glas-Mikrofasern dieser Art sind im Handel in verschiedenen "Graden" erhältlich. Beispielsweise entspricht der Grad 106 einem Nenndurchmesser von 0,6 µm bei einer Toleranzbreite von 0,54 bis 0,68 µm. Der Grad 104 ent spricht einem Nenndurchmesser von 0,45 µm bei einer Streuung von 0,40 bis 0,55 µm. Der Grad 108A entspricht einem Nenndurchmesser von 0,9 µm bei einem Streubereich von 0,69 bis 1,1 µm, und der Grad 112 entspricht einem Durchmesser von 3 µm bei einem Toleranzbereich von 2,6 bis 3,8 µm. Mischungen von Glasfasern unterschied lichen Grades können ebenfalls verwendet werden, um eine breitere Größen- bzw. Durchmesserverteilung zu erreichen als sie bei Fasern eines einzigen Grades möglich ist.

Andere anorganische Mikrofasern, beispielsweise aus Me tall, Aluminiumoxid oder Kaliumtitanat können ebenfalls verwendet werden, werden jedoch weniger bevorzugt. Mischungen anorganischer Mikrofasern, beispielsweise aus Glas und Kaliumtitanat, können auch verwendet werden. Solche Mischungen sind bei Anwendungen wünschens wert, wo eine geringere Durchlässigkeit erwünscht ist, da Kaliumtitanat-Fasern im allgemeinen feiner als Glas fasern sind. Die Kaliumtitanat-Fasern haben vorzugs weise Durchmesser in dem Bereich von etwa 0,1 bis etwa 0,5 µm bei einem bevorzugten Verhältnis von Länge zu Durchmesser von etwa 50 : 1. Vorzugsweise liegt die Länge dieser Fasern in dem Bereich von etwa 5 bis etwa 25 µm. Eine bevorzugte Mischung besteht aus etwa 80 Gew.-% Glas-Mikrofasern und etwa 20 Gew.-% Kaliumtitanat-Mikrofasern.

Das Bindemittel - ein Ethylenvinylterpolymer mit funktionellen Amidgruppen - muß die folgenden Eigenschaften haben. Es muß

a) die Mikrofasern an ihrer Stelle halten bzw. einbinden, d. h. für eine strukturelle Integrität des thermischen Isolationsteils der zusammengesetzten Struk tur gemäß der Erfindung sorgen. Außerdem muß das Binde mittel
b) bei Kombination mit den Mikrofasern eine Struktur bilden, welche porös und anschmiegsam bzw. flexibel ist, so daß die zusammengesetzte Struktur für solche Zwecke wie die Herstellung von Bekleidungsstücken verwendet werden kann, wo die Biegsamkeit bzw. Flexibi lität im Gebrauch wichtig ist und wo eine Atmungsaktivi tät des Materials gefordert wird.

Damit sich die er forderliche Porosität bzw. Gasdurchlässigkeit des Ma terials ergibt, die einen Luftaustausch zwischen dem Körper eines Benutzers und der Atmosphäre ermöglicht, wird das Bindemittel mit den Mikrofasern in der Weise gemischt, daß man eine Schlämme oder Dispersion des Bindemittels herstellt, in dem das Bindemittel in Form von Partikeln vorhanden ist (vorzugsweise wird eine Emulsion bzw. ein Latex verwendet), wobei die Größe der Bindemittelpartikel kleiner als etwa 1 µm und vor zugsweise kleiner als etwa 0,5 µm ist. In dieser Form wird das Bindemittel mit den Mikrofasern gemischt. Das Bindemittel sollte in vielen Anwendungsfällen schwer entflammbar und bei den im Feld angetroffenen Tempera turen stabil sein, d. h. bei Temperaturen, die von Minus- Temperaturen über die gewöhnlichen Umgebungstemperaturen bis zu Temperaturen von etwa 50°C reichen.

Die zusammengesetzte Struktur gemäß der Erfindung wird vorzugsweise nach dem nachfolgend allgemein beschrie benen Verfahren hergestellt.

Die Fasern werden unter Umgebungsbedingungen mit Wasser gemischt, um eine Dispersion oder Schlämme herzustellen. (Wenn Glas-Mikrofasern verwendet werden, dann wird der pH-Wert des Wassers vor der Zugabe der Mikrofasern auf einen sauren pH-Wert von vorzugsweise etwa 5 eingestellt, obwohl auch pH-Werte in dem Bereich zwischen etwa 3 und etwa 11 benutzt werden können.)

Nach dem Umrühren zum Herstellen einer Schlämme oder Dispersion der Fasern wird das Bindemittel als Emulsion oder Latex zugesetzt. Die dabei erhaltene Mischung hat

a) einen Feststoffgehalt von etwa 0,5 bis etwa 20 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.-%, und ins besondere von etwa 2 Gew.-%, und
b) eine Viskosität in dem Bereich von etwa 1 bis 100 × 10^-3 Pa · s (1 bis etwa 100 cP) - bei Umgebungs bedingungen -, vorzugsweise weniger als etwa 30 · 10^-3 Pa · s (30 cP) und wird dann für einen längeren Zeitraum durchmischt, vor zugsweise für etwa 20 bis etwa 60 Minuten, um eine gleichmäßige Schlämme zu bilden.

Die Schlämme wird dann zu einem Flachmaterial bzw. einem blattförmigen Mate rial ausgegossen bzw. ausgebreitet, wobei sie auf eine offenzellige Unterlage aufgebracht wird, so das Wasser entfernt wird. Jede brauchbare Vorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung, wie sie bei der Papierherstellung ver wendet wird, wie z. B. eine Kopfbox, um die Dispersion der Fasern und des polymeren Bindemittels auf den porösen Träger aufzugießen bzw. auf diesem auszubreiten, kann verwendet werden. Nach dem Entfernen des Wassers, was typischerweise durch Abtropfen und anschließende Anwendung eines Unterdrucks erfolgt, wird die so gebil dete Struktur getrocknet, und das Bindemittel wird ausgehärtet. Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann die zusammengesetzte Struktur gemäß der Erfindung hergestellt werden, indem man die Schlämme direkt auf eine Lage Tuch gießt, die (später) einen Teil der fertigen Struktur bildet, beispielsweise auf einen schweren Baumwollstoff oder auf einen grob ge webten, der Verstärkung dienenden Stoff, beispielsweise aus verwebten Glasfilamenten.

Ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der zusammen gesetzten Struktur mit den erfindungsgemäß bevorzugten Fasern, d. h. mit Glas-Mikrofasern, umfaßt die folgenden Schritte:

1. Es werden etwa 1000 Teile Wasser in einen Tank ein gefüllt, und der pH-Wert des Wassers wird mit einer organischen oder anorganischen Säure, beispielsweise mit Schwefelsäure auf etwa 5 eingestellt.
2. Eine Mischung aus
- a) Glas-Mikrofasern mit einem Durchmesser zwischen etwa 0,1 und 1,2 µm undmit einem Längenverhältnis von etwa 100 : 1 und
- b) Kaliumtitanat fasern mit Durchmessern zwischen etwa 0,1 und 0,5 µm und Längenverhältnissen in der Größenordnung von etwa 50 : 1 werden in einem Gewichtsverhältnis von Glasfasern zu Kaliumtitanat-Fasern von etwa 4 : 1 in dem Wassertank dispergiert, und zwar in einer solchen Menge, daß etwa 1 Teil der anorganischen Mikrofasern auf etwa 1000 Gewichtsteile des Wassers vorhanden ist. Die anorgani schen Mikrofasern werden in dem Wasser durch Umrühren bei Umgebungsbedingungen dispergiert.
3. Dieser Dispersion wird das Bindemittel in Form einer wäßrigen Emulsion zugesetzt, welche 15 Gew.-% von Feststoffen des Kunstharz-Binders enthält. Die Kunstharzbinder-Emulsion wird in einer solchen Menge zugesetzt, daß der Feststoffgehalt der Emulsion, d. h. das Gewicht des Bindemittels, in einer Menge von etwa 1 Gewichtsteil Feststoffe auf 2 Gewichtsteile der an organischen Mikrofasern vorhanden ist. Das Verhältnis von Feststoffanteil des Kunstharz-Bindemittels zu an organischen Mikrofasern beträgt also etwa 1 : 2.
4. Nach dem Umrühren für eine längere Zeit von bei spielsweise etwa 40 Minuten zur Erzielung einer gleich mäßigen Dispersion der Bestandteile wird die Disper sion auf eine offenzellige Fläche gegossen bzw. ausge breitet, wobei man das Wasser zunächst für etwa 2 Se kunden frei abtropfen läßt und dann einen Unterdruck erzeugt. Die dabei erhaltene flache Struktur wird dann bei einer Temperatur von etwa 104 bis 177°C, vorzugs weise etwa 149°C, und für ein Zeitintervall von etwa 2 Minuten durch einen Trockner hindurchgeführt. Das dabei erhaltene flexible mikroporöse Folienmaterial, d. h. die zusammengesetzte Struktur gemäß der Erfindung, besteht aus einer kontinuierlichen, folienartigen Ma trix des Polymer-Bindemittels, welche durch die anor ganischen Mikrofasern verstärkt ist. Die Folie kann nunmehr in dieser Form oder in Form eines Laminats aus mehreren Lagen, gegebenenfalls nach einer Behandlung zur Herbeiführung wasserabweisender und ölabweisender Eigenschaften, verwendet werden. Die zusammengesetzte Struktur kann durch eine Nachbehandlung der zunächst hergestellten Folie mit einem geeigneten Behandlungs mittel wasserabweisend und ölabweisend sowie wider standsfähig gegen Lösungsmittel und Detergenzien ge macht werden. Es besteht auch die Möglichkeit, das Be handlungsmittel den Mikrofasern und dem Bindemittel in der Schlämme zuzusetzen, ehe diese ausgebreitet wird und ehe die Folie fertiggestellt wird. Obwohl hierdurch das Herstellungsverfahren vereinfacht wird, hat es sich gezeigt, daß die Nachbehandlung der fertigen zusammen gesetzten Struktur mit einem die Oberflächenspannung modifzierenden Behandlungsmittel zu günstigeren Er gebnissen hinsichtlich der Ölsabweisung, der Wasserab weisung und der Widerstandsfähigkeit gegen Detergenzien und Lösungsmittel führt. Folglich wird die nachstehend noch näher beschriebene Nachbehandlung bevorzugt.

In der vorliegenden Anmeldung haben die nachfolgend aufgeführten Begriffe die folgende Bedeutung:
Wasserabweisend: Mit wasserabweisend wird ein Ma terial bezeichnet, welches von Wasser nicht benetzt wird und in welches das Wasser auch nicht eindringt. Es wurde nach folgendem Prüfverfahren gearbeitet: ein quadratisches Materialstück mit einer Seitenlänge von etwa 12,7 cm wird unter einem Winkel von 45° ange ordnet. Man läßt 5 Tropfen Wasser mit einer Pipette aus einer Höhe von etwa 15,2 cm auf die Oberfläche des Materials fallen. Wenn die Wassertropfen von der Ober fläche abrollen und nicht in das Material eindringen oder dieses benetzen, dann wird das Material bzw. die Struktur als wasserabweisend eingestuft.
Ölabweisend: Mit diesem Begriff wird die Eigen schaft des Materials bezeichnet, daß es für Öl bzw. ölhaltige Flüssigkeiten nicht durchlässig ist und von diesen auch nicht benetzt wird. Die Prüfung erfolgt in derselben Weise wie bei der Prüfung der Wasserabweisung, mit dem Unterschied, daß man anstelle von Wassertropfen 5 Mineralöltropfen auf das Material fallen läßt. Das Material wird als ölabweisend eingestuft, wenn sich die Mineralöltropfen sammeln und die Oberfläche des Mate rials bzw. der Struktur nicht benetzen und nicht in dieses eindringen.
Widerstandsfähig gegen Detergenzien: Ein Material wird widerstandsfähig gegen Detergenzien bzw. detergenzienfest genannt, wenn es von einem Detergens bzw. einer Detergenzienlösung nicht benetzt und nicht durchdrungen wird. Man arbeitet wieder mit derselben Prüfanordnung, wobei man 5 Tropfen einer wäßrigen Detergens-Zusammensetzung auf den Stoff fallen läßt, beispielsweise ein im Handel erhält liches Polyoxyethylensorbitanmonolaurat (mit einer Kon zentration von 20 Gew.-% in Wasser). Wenn sich das Detergens sammelt, die Oberfläche der Struktur aber weder benetzt noch durchdringt, dann wird das Material als widerstandsfähig gegen Detergenzien bezeichnet.
Widerstandsfähig gegen Lösungsmittel: Zur Prüfung dieser Eigenschaft läßt man bei der betrachteten Ver suchsanordnung 5 Tropfen einer 20prozentigen Lösung von Isopropylalkohol in Wasser auf das Material tropfen. Wenn sich das Lösungsmittel sammelt und die Oberfläche der Struktur weder benetzt noch durchdringt, dann wird das Material als widerstandsfähig gegen Lösungsmittel bzw. als lösungsmittelfest bezeichnet.

Ein weiterer Test, der üblicherweise ausgeführt wird, um die Widerstandsfähigkeit einer Struktur, wie z. B. eines Stoffes gegenüber einem Testmaterial wie z. B. Wasser, Öl einer Detergens-Komposition oder einem Lö sungsmittel festzustellen, ist der sogenannte "Flecken"- Test. Bei diesem Test wird eine kleine Menge der Probe, beispielsweise ein oder zwei Tropfen auf die zu unter suchende Struktur aufgebracht, wobei diese in einer horizontalen Lage gehalten wird. Die Fleckengröße wird dann nach einer vorgegebenen Zeit, beispielsweise nach 30 Sekunden, gemessen. Je größer der Fleck ist, desto weniger widerstandsfähig bzw. abweisend ist der unter suchte Stoff für das zu prüfende Testmaterial. Bei den zusammengesetzten Strukturen gemäß der Erfindung breiten sich Tropfen von Wasser, Mineralöl, Detergens-Gemischen oder Lösungsmitteln während eines Zeitraums von 30 Se kunden nicht aus. Die Tropfen können vielmehr vollstän dig aufgesaugt werden, beispielsweise mit einem Papier handtuch, ohne einen Flech zu hinterlassen. Bei vielen anderen luftdurchlässigen Strukturen, welche behandelt wurden, um sie ölabweisend zu machen, bildet sich da gegen ein Mineralölfleck (oder ein Flech eines anderen Testmaterials, welches benutzt wird, um die abweisende Wirkung zu untersuchen), welcher nicht vollständig ab getupft werden kann.

Das Imprägnierungsmittel, welches erfindungsgemäß verwendet wird, um die zusammengesetzten Strukturen öl- und wasser abweisend sowie vorzugsweise detertens- und lösungsmit telfest zu machen, kann jedes Imprägnierungsmittel sein, welches dem Material die gemäß dem obigen Test zu über prüfenden gewünschten Eigenschaften verleiht. Die dabei bevorzugten Fluor-Chemikalien können unterschiedliche chemische Strukturen haben. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf die US-PS 34 89 148 und die dort in Spalte 4 zitierten weiteren Patentschriften verwiesen. Besonders bevorzugte Imprägnierungsmittel enthalten handelsübliche per fluorierte Fluor-Chemikalien. Die aktiven Imprägnierungsmittel-Bestand teile in FC-807 und FC-809 sind detailliert im "Federal Register", Band 37, Nr. 96, Seiten 9762 und 9763 be schrieben. Speziell handelt es sich hierbei um Zusam mensetzungen auf Flüssigkeitsbasis, welche als aktiven Feststoff mindestens 40% Ammonium-bis-(N-Ethyl-2-Per- Fluoralkylsulfonamidethyl)-Phosphate enthalten, bei denen die Alkylgruppe in mehr als 95% der Fälle 8 Kohlen stoffatome aufweist und bei denen der Fluorgehalt zwischen 50,1 und 52,8 Gew.-% liegt. FC-824 ist ein Perfluor acrylatcopolymer. Diese Behandlungsmaterialien werden vorzugsweise in Form einer verdünnten Mischung aufge bracht, welche beispielsweise 7 Volumenteile Wasser, 0,5 Volumenteile Diethylenglycolmonobutyläther als flüchtiges Netzmittel und 2,5 Volumenteile des fluor chemischen Behandlungsmittels enthält, welches seiner seits typischerweise 40 Gew.-% oder mehr an Feststoffen enthält. Die vorstehend angegebenen 2,5 Volumenteile beziehen sich dabei auf das Gesamtvolumen des fluor chemischen Behandlungsmittels, beispielsweise des FC- 824, wie es im Handel erhältlich ist. Zur Herstel lung der verdünnten Mischung sollten Wasser und n-Butyl alkohol vorgemischt werden, wobei dem Gemisch dann das fluorchemische Behandlungsmittel unter Fortsetzung des Mischvorganges langsam zugesetzt wird.

Nachdem die zusammengesetzte Struktur behandelt ist, beispielsweise durch Aufsprühen oder Aufwalzen des ver dünnten Imprägnierungsmittels auf die Struktur, wird es, vorzugsweise bei etwa 121°C, getrocknet.

Die folienartige zusammengesetzte Struktur gemäß vor liegender Erfindung hat eine Dicke zwischen etwa 76 und 508 µm, vorzugsweise von etwa 127 µm. Das Material besitzt eine Porosität oder Luftdurchlässigkeit von etwa 3,05 bis etwa 30 500 l/m² pro Minute bei einem Druck von etwa 1,27 mbar und einer Temperatur von 20°C. Die erfindungsgemäßen, zusammengesetzten Strukturen bzw. Materialien sind ölabweisend (gemäß der vorstehend gegebenen Definition) und widerstehen Aerosolen auf Öl basis bis zu einem Druck von mindestens etwa 152 mbar. Außerdem sind sie wasserabweisend (im Sinne der obigen Definition) und nehmen beim Eintauchen oder Besprühen bis zu einem Druck von mindestens 352 mbar kein Wasser auf.

Eine zusammengesetzte Struktur gemäß der Erfindung kann als Basismaterial in Verbindung mit verschiedenen ande ren Materialien verwendet werden, welche die Eigen schaften weiter verbessern, wenn das erfindungsgemäße Material zur Herstellung von Schutzbekleidung, Stoffen, Filtern und dergleichen verwendet wird. Beispielweise können mehrere Lagen des erfindungsgemäßen Materials mit einer kohlenstoffhaltigen Schicht, beispielsweise einer Aktivkohle-Auskleidung zu einem Laminat verbunden werden, welches die Fähigkeit hat, schädliche Gase zu absorbieren. Die Kohleschicht für die Absorption der schädlichen Gase kann unterschiedlich ausgebildet sein. Beispielsweise kann sie aus einem karbonisierten bzw. verkohlten Stoff, aus Kunstharz-gebundenen Kohlenstoff partikeln, auf einem Tuchträger, aus Kunststoff-gebundenen Kohlenstoffpartikeln, auf einem porösen Schaum, wie z. B. einem Polyurethanschaum oder dergleichen, bestehen. Typischerweise verliert ein Kohlematerial dieser Art seine Wirksamkeit, wenn es naß ist. Da die zusammenge setzte Struktur gemäß der Erfindung wasserabweisend ist, wird die Aktivkohle-Einlage bzw. das Aktivkohle- Futter in der erwünschten Weise gegen Feuchtigkeit ge schützt, wie dies nachstehend noch näher erläutert wird.

Die zusammengesetzte Struktur gemäß der Erfindung kann auch mit einer äußeren Schutzschicht aus einem konven tionellen Stoffmaterial zu einem Laminat verbunden werden, beispielsweise mit einem schweren Baumwollstoff, der für Abrieb- und Verschleißfestigkeit sorgt und die Unversehrtheit der zusammengesetzten Struktur schützt. Andere Stoffe, wie z. B. Nylon, Polyester oder Poly propylengewebe und Gewebe aus Nylon/Baumwoll-Gemischen können ebenfalls als weitere Schutzschicht verwendet werden. Wenn die zusammengesetzte Struktur bei Schutz bekleidung in Verbindung mit einer Einlage aus Kohlen stoff oder einer anderen Chemikalie verwendet wird, kann es wünschenswert sein, die Einlage gegen die Trans piration des Trägers des Kleidungsstückes zu schützen, indem man mit der Aktivkohle-Einlage auf der gegenüber liegenden Seite der zusammengesetzten Struktur eine abriebfeste Schicht als weitere Schicht des Laminats verbindet. Es kann auch eine weitere Schicht der wasser- und ölabweisenden zusammengesetzten Struktur als innere Schutzschicht gegen die Transpiration eingesetzt werden, um die Aktivkohlefüllung oder dergleichen gegen Feuchtig keit zu schützen.

Verschiedene andere Kombinationen können ebenfalls ver wendet werden. Weiter kann die zusammengesetzte Struktur, wie oben angemerkt, dadurch hergestellt werden, daß man eine Schlämme der Mikrofasern und des Bindemittels di rekt auf eine Stofflage gießt, deren Oberfläche ent sprechend vorbehandelt, beispielsweise entfettet ist und die dann einstückiger Bestandteil der Struktur wird. Wenn dieses Verfahren angewandt wird, dann wird die Stofflage, auf der die zusammengesetzte Struktur ge bildet wird, an ihrer Oberfläche vorzugsweise mit Iso propylalkohol behandelt, um eine Oberfläche zu gewähr leisten, die frei von Fett und dergleichen ist, so daß eine starke integrierte Struktur erhalten wird.

Die folgenden Beispiele zeigen die Art, in der die folienartige zusammengesetzte Struktur hergestellt werden kann. Die Beispiele zeigen weiter kombinierte Strukturen, bei denen eine Komponente die zusammenge setzte Struktur gemäß der Erfindung ist. Dabei ist an zumerken, daß die Erfindung nicht auf die Ausführungs beispiele beschränkt ist.

Eine Hülle bzw. Außenschicht aus einem gewebten Stoff mit einem Grundgewicht von etwa 254 g/m², welche aus einem Nylon/Baumwolle-Gemisch bestand, wurde mit einer Schlämme aus Glasfasern mit einem Durchmesser in dem Bereich von etwa 0,4 bis etwa 1,2 µm und mit demselben Gewicht an Kaliumtitanat-Fasern mit einem Durchmesser von etwa 0,2 bis 0,5 µm beschichtet. Die Schlämme ent hielt ferner etwa 50 Gew.-% eines Ethylen/Vinylacetat- Copolymers als Bindemittel-Feststoff (bezogen auf das Gewicht der Fasern). Der Feststoffgehalt der Schlämme setzt sich also wie folgt zusammen: 50 Gewichtsteile Bindemittel-Feststoffe und 100 Gewichtsteile anorgani sche Fasern. Das Verfahren zur Herstellung der Schlämme war im wesentlichen das obenbeschriebene, bevorzugte Verfahren. Nach der Extraktion des Wassers aus der Schlämme betrug die verbleibende Gesamt-Feststoffmenge etwa 53,8 g/m², was zu einem Gesamtgewicht der be schichteten einstückigen Struktur von etwa 308 g/m² führte. Die auf diese Weise erhaltene zusammengesetzte Struktur hatte eine Dicke von etwa 100 µm und eine Luftdurchlässigkeit von etwa 79,3 l/m² bei einem Druck von etwa 1,27 mbar bei 20°C. Die mittlere Porengröße betrug 0,5 µm.

Die so erhaltene zusammengesetzte Struktur wurde mit einer 4prozentigen Lösung des bevorzugten, obenbe schriebenen fluorchemischen Behandlungsmittel imprägniert und dann ausgehärtet, um die wasser- und ölabweisende Struktur gemäß der Erfindung zu erhalten. Die einstückige Struktur gemäß dem Ausführungsbeispiel besaß eine hydro statische Wasserfestigkeit gegen ein Eindringen des Wassers von etwa 0,35 bar und war bei Messung gemäß den vorstehend angegebenen Versuchsbedingungen lösungs mittel- und detergenzienfest.

Industrielle Anwendbarkeit

Die folienartige, zusammengesetzte Struktur gemäß der Erfindung kann für verschiedene Zwecke Anwendung finden, bei denen gasdurchlässige Strukturen, die wasser- und ölabweisend sind, benötigt werden oder nützlich sein können. Besonders findet das erfindungsgemäße Material Anwendung für Schutzbekleidung für Personen, die mit Aufräumungsarbeiten auf Chemiedeponien beschäftigt sind sowie für Schutzbekleidung und Feld-Schutzeinrichtungen für Militärpersonal, welches gefährlichen Aerosolen auf Öl- und Wasserbasis ausgesetzt sein kann. Das Material findet ferner Verwendung als Filtermaterial zum Ent fernen von öl- und wasserhaltigen Substanzen aus Gasen.

Die folienartige zusammengesetzte Struktur gemäß der Erfindung kann beispielsweise mit einem sehr porösen, aus Polyester- oder Polypropylen-Material gewebten Stoff zu einem Laminat verbunden werden und zu schützen der Fußbekleidung, wie z. B. Schuhen oder Stiefeln, ver arbeitet werden. Das auf diese Weise erhaltene Mate rial besitzt eine Dicke von etwa 1270 bis 1524 µm und kann mit einer kohlenstoffhaltigen Einlage kombiniert werden, welche die Fähigkeit besitzt, schädliche Gase zu adsorbieren. Daher kann es wünschenswert sein, auf die der zusammengesetzten Struktur gegenüberliegende Seite der kohlenstoffhaltigen Einlage als weitere Lami natschicht eine abriebfeste Schicht, beispielsweise einen flexiblen und geschmeidigen gestrickten Stoff auf Polyesterbasis aufzubringen. Auf diese Weise kann im Inneren des Schuhs eine weiche und bequeme Material schicht vorgesehen werden, welche in Kontakt mit der Haut des Benutzers steht und nicht scheuert. Ein aus dem genannten Material hergestellter Stiefel ist flexibel und paßt sich der Fußform an, er ist gasdurchlässig und gestattet somit die Transpiration, ist ferner wasser- und ölabweisend sowie lösungsmittelfest und kann beim Aufräumen von Chemiedeponien oder einfach zum Schutz gegen schlechtes Wetter verwendet werden.

Die zusammengesetzte Struktur gemäß der Erfindung kann auch in Kombination mit verschiedenen anderen Materia lien als Bezug für Flugzeugsitzkissen und als Matratzen bezug für Anstalten und für den Privatgebrauch verwendet werden. Da das Material außerdem unempfindlich gegen Flecken und luftdurchlässig ist, kann es, wenn man ein schwer entflammbares Bindemittel verwendet, als feuer hemmendes Material eingesetzt werden, welches beispiels weise von einer brennenden Zigarette nicht verbrannt wird.

Claims

1. Flexible, wasser- und ölabweisende, folienartige, zusammengesetzte Struktur mit einer Porosität von etwa 3,05 bis etwa 30 500 l Luft pro m² Oberfläche pro Minute bei einem Druck von 1,27 mbar und einer Temperatur von 20°C und bestehend aus einer Mischung von:

1. 25 bis 75 Gewichtsteile anorganische, verstärkende Mikrofasern;
2. 75 bis 25 Gewichtsteile eines Ethylenvinyl chloridterpolymeren mit funktionellen Amidgruppen, eines Copolymeren aus Ethylen und Vinylacetat oder eines Copolymeren aus Ethylen und Vinylacetat mit chlorierten Seitenketten als Bindemittel, welches in Form einer Emulsion oder eines Latex aus in einer Flüssigkeit suspendierten Partikeln mit einer Partikelgröße von weniger als etwa 1 µm eingesetzt wird, und
3. zusätzlich einem an sich bekannten, die Struktur wasser- und ölabweisend machenden Imprägnierungs mittel.

2. Zusammengesetzte Struktur gemäß Anspruch 1, bei der die anorganischen, verstärkenden Mikrofasern Glas- Mikrofasern sind.

3. Zusammengesetzte Struktur gemäß Anspruch 2, bei der die Glas-Mikrofasern einen Durchmesser im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 2,0 µm und ein Längen-zu- Durchmesser-Verhältnis von etwa 100 : 1 haben.

4. Zusammengesetzte Struktur gemäß Anspruch 1, bei der die anorganischen, verstärkenden Mikrofasern aus einer Mischung von Kaliumtitanat- und Glas-Mikrofasern bestehen.

5. Zusammengesetzte Struktur gemäß Anspruch 1, bei der das polymere Bindemittel in etwa 70 bis etwa 30 Gewichtsteilen der zusammengesetzten Struktur vorhanden ist.

6. Zusammengesetzte Struktur gemäß Anspruch 1, bei der die Porosität in dem Bereich von etwa 30,5 bis etwa 6093 l Luft pro m² liegt.

7. Zusammengesetzte Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der zumindest an einer ihrer Obeflächen ein Trägerstoff aus Polyester, einem Polyamid, Baumwolle oder Kunstseide festgelegt ist.

8. Zusammengesetzte Struktur gemäß Anspruch 7, bei der die folienartige, zusammengesetzte Struktur einstückig mit dem Trägerstoff ist.

9. Zusammengesetzte Struktur gemäß Anspruch 7, welche zusätzlich eine Schicht aus einem kohlenstoffhaltigen Material mit Gasadsorptionseigenschaften enthält.

10. Zusammengesetzte Struktur gemäß Anspruch 7, welche zusätzlich eine Schicht aus gewebtem Polypropylen umfaßt, die mit der folienartigen, zusammengesetzten Struktur zu einem Laminat verbunden ist.

11. Zusammengesetzte Struktur gemäß Anspruch 10, bei der das polymere Bindemittel schwer entflammbar ist.

12. Verwendung der zusammengesetzten Struktur gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Herstellung von Fußbekleidungsartikeln, Polsterstoffen oder Matratzenabdeckungen.