DE3872340T4 - Gewebe für Schutzkleidung. - Google Patents
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbundstoff, der für die Verwendung in Bekleidung geeignet ist, die Schutz gegen Kontakt mit gefährlichen Substanzen bietet. Insbesondere betrifft die Erfindung einen solchen Stoff und daraus hergestellte Schutzbekleidung, in der mindestens zwei unterschiedliche Folienschichten und ein textiler Stoff enthalten sind, wobei eine Folie aus Polyvinyl- oder Polyvinylidenfluorid und die zweite Folie aus Polyvinylalkohol besteht.
- Arbeiter in vielen Industrien benötigen Schutz vor gefährlichen Substanzen. Einiger Schutz liegt oft in Form von Wegwerfartikeln oder Artikeln von begrenzter Verwendung und Oberbekleidung vor, welche die Bekleidung des Arbeiters oder die Haut vor Kontakt mit gefährlichem Material schützt. Arbeiter in chemischen Fabriken, Asbestentferner, Reinigungsapparate von radioaktiv verseuchter Umgebung, Arbeiter, die mit der Entfernung von chemischem Abfall zu tun haben und Bauern, die verschiedene agrikulturelle Chemikalien und Pestizide handhaben, sind unter den vielen Verwendern solcher Schutzbekleidungen. Eine solche Schutzbekleidung muß für Chemikalien so undurchlässig sein, wie es sich mit Sicherheit, Komfort und Kosten verträgt. Viele der nun kommerziell erhältlichen Wegwerfschutzbekleidungen ergeben nur einen kurzzeitigen Schutz. Chemikalien können durch solche Schutzbekleidungen in nur wenigen Minuten hindurchtreten, und danach muß der Träger sofort den Arbeitsbereich verlassen, die verschmutzte Bekleidung entfernen und baden. Ein solcher kurzzeitiger Schutz führt zu Verlusten an Produktionszeit und, noch wichtiger, zur Exposition des Arbeiters mit den schädlichen Substanzen.
- Goldstein, US-A-4 272 851 beschreibt Schutzbekleidung aus spinngebundener Polyethylen-Nonwovenfol ie (z .3. "Tyvek ", verkauft von E.I. du Pont de Nemours and Company), die auf einer Seite beschichtet oder laminiert sein kann mit einer Polyethylenfolie. Die DuPont-Broschüre E-32814 mit dem Titel "For Hazardous or Dirty Jobs...Protect Your Workers with Garments of "TYVEK " Spunbonded Olefin" beschreibt Schutzbekleidung, hergestellt aus Folien von spinngebundenen Polyolefin-Nonwovens, die mit einer mehrschichten thermoplastischen Folie laminiert oder koextrudiert sein kann (z.B. "Saranex ", verkauft von Dow Chemical Company) zusammen mit den Permeationseigenschaften dieser laminierten Folien. 'Saranex " ist ein dreischichtiges Laminat von "Saran " Vinylchlorid/Vinylidenchlorid-Copolymerfolie, zwischen zwei Schichten von Polyethylen angeordnet.
- Research Disclosure, 12410 (Aug. 1974) beschreibt Schutzbekleidung aus spunlaced Aramidfaser (z.B. "Nomex ", verkauft von E.I. du Pont de Nemours and Company). JP 61 32753 (86 32 753) beschreibt, daß Folien von guter Verschmutzungs- und Wetterfestigkeit hergestellt werden können, indem man Wasserfestschichten aus natürlichem oder synthetischem Material oder aus Kunststoffen auf Stoffen aufbringt, z.B. Acrylharz, Polyurethan oder Schichten aus cyanethyliertem Ethylen-Vinylalkoholpolymeren und mit CH&sub2;=CF&sub2;-Harzen überzieht.
- Obgleich nicht mit den Stoffen für Schutzbekleidung verwandt, beschreiben Dehennau, US-A-4 585 694 und Decroly und Dehennau, US-A-4 659 625 Folien aus Polyvinylfluorid oder Polyvinylidenfluorid, die an ein anderes Polymer gebunden sind. Kuga et al, US-A-4 230 654 beschreibt Polyvinylalkoholfolien, die mit Copolymerzusammensetzungen überzogen sind. Bolt, US-A-4 416 946 beschreibt eine Folie aus Polyvinylalkohol, die auf ein Substrat laminiert ist, wie ein Fluorkohlenstoffmaterial, welches dann mit Jod behandelt wird, um eine polarisierende Folie herzustellen.
- Die bekannten Schutzbekleidungen haben einigen kommerziellen Erfolg erlebt. Indessen sind Stoffe erforderlich, die der Schutzbekleidung eine längere Haltbarkeit geben, bevor schädliche Substanzen durch den Stoff hindurchdringen oder in diesen eindringen können; eine Zunahme in der sogenannten "Abhaltezeit der gefährlichen Substanzen durch den Stoff würde die Brauchbarkeit der Schutzbekleidung, die daraus hergestellt ist, erhöhen. Demzufolge ist es ein Ziel der Erfindung, einen verbesserten Stoff für die Verwendung in Schutzbekleidungen zur Verfügung zu stellen.
- Die vorliegende Erfindung stellt einen verbesserten textilen Verbundstoff zur Verfügung, der besonders geeignet für die Verwendung in einer Schutzbekleidung ist. Der Stoff enthält eine Folie, die an ein textiles Stoffsubstrat gebunden ist. Die Verbesserung der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine äußere Polymerfolie, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Polyvinylfluorid (nachfolgend auch als "PVF" bezeichnet), Polyvinylidenfluorid (nachfolgend auch als "PVF&sub2;" bezeichnet) und Copolymere davon an eine zweite Folie gebunden ist, die ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Polyvinylalkohol (nachfolgend auch als "PVA" bezeichnet) und Copolymere von Vinylacetat, und die zweite Folie an das textile Stoffsubstrat gebunden ist. Die Bindung zwischen den Schichten kann durch Klebstoffe erfolgen, durch thermisches Binden, durch Gießen einer Folienschicht auf die andere, durch Lösungsmittelverbinden oder dergleichen. Das textile Substrat kann gewebt, gewirkt oder Nonwoven sein, aber aus Gründen der Wirtschaftlichkeit sind Nonwovens bevorzugt. Vorzugsweise besteht die spinngebundene Nonwovenfolie aus Folien-fibrillierten Plexussträngen aus Polyethylen.
- In einer bevorzugten Ausführungsform des Verbundstoffes der Erfindung besteht die äußere Folie aus Polyvinylfluorid, die zweite Folie aus Polyvinylalkohol und das textile Substrat aus einer spinngebundenen Folie von Folien-fibrillierten Plexussträngen aus Polyethylen, und die Verbindung der Komponenten wird durch Klebstoffschichten erzielt.
- In Schutzbekleidungen der Erfindung bildet das textile Substrat des Verbundstoffes gewöhnlich die innere Fläche der Bekleidung, und die Polyvinylfluoridfolie bildet die äußere Fläche.
- Verbundstoffe der Erfindung haben Abhaltezeiten für verschiedene Chemikalien, die um das mehrfache größer sind als Abhaltezeiten, die die bekannten kommerziellen Schutzbekleidungen haben.
- Die Erfindung wird besser verstanden durch einen Hinweis auf die Zeichnungen, in denen Fig. 1 einen Querschnitt eines verbesserten Verbundstoffes der Erfindung und Fig. 2 einen Querschnitt einer Laboratoriumsapparatur darstellen, die in den Beispielen II und III für die Bestimmung der Abhaltezeiten der getesteten Stoffe gegen verschiedene Flüssigkeiten bestimmt wird. In Fig. 1 ist 10 eine Folie von Polyvinylfluorid (oder Polyvinylidenfluorid), 12 und 12' sind Schichten von Klebstoff, 14 ist eine Folie aus Polyvinylalkohol und 16 ein textiles Stoffsubstrat.
- Der Verbundstoff der Erfindung wird in eine Schutzbekleidung so eingearbeitet, daß die fluoridhaltige Folie 10 an der Außenseite der Schutzbekleidung liegt und das textile Stoffsubstrat 16 an der Innenseite der Bekleidung (d.h. dem Körper des Verbrauchers zunächst) liegt.
- Übliche Methoden sind für die Laminierung der Folien aneinander und für die Laminierung der PVA-Folie auf das textile Stoffsubstrat geeignet. Klebstoffe, basierend auf Polyester, Polyacryl, Polyurethanen, Isocyanaten und dergleichen sind brauchbar. Weil die Folien aus PVF und PVF&sub2; gegen Adhäsion widerstandsfähig sind, werden Behandlungen, wie Lepel- oder Flammbehandlung, gewöhnlich verwendet, um auf der Folienoberfläche aktive Stellen für Adhäsion zu schaffen. Diese und andere derartige Behandlungen sind in der Technik bekannt. Andere bekannte Methoden, wie Lösungsmittelbinden und dergleichen können verwendet werden.
- Die Laminierung der Polyvinylalkoholfolie an den textilen Stoff kann mit den gleichen Klebemitteln bewirkt werden, wie sie verwendet werden, um die Folien zu laminieren. Außerdem können Heißkalandrieren oder Heißschmelzadhäsionsmethoden sowie andere bekannte Verbindungsmethoden verwendet werden.
- Schutzbekleidungen (z.B. Hemden, Gewänder, Schürzen, Overalls usw.) werden hergestellt, indem man zuerst den Verbundstoff in die gewünschte Form schneidet und dann die zerschnittenen Teile durch Zusammennähen miteinander kombiniert. Die Nähte können durch Ultraschallbindung, thermische Punktbindung, Kleben, Nähen mit Faden und durch andere äquivalente Methoden gebildet werden. Wenn die Nähte durch Nähen gemacht werden, sollen die Nadellöcher bedeckt werden (z.B. durch ein Schutzband), um das mögliche Durchsickern von Flüssigkeit von außen ins Innere des Verbundstoffes zu blockieren.
- Geeignete Dicken für die verschiedenen Komponenten des Verbundstoffes der Erfindung liegen im allgemeinen im Bereich von 0,01 bis 0,10 mm für die Schicht aus Polyvinylfluorid (oder Polyvinylidenfluorid), 0,01 bis 0,05 mm für die Schicht aus Polyvinylalkohol und mindestens 0,05 mm für das Stützgewebe.
- Es kann mehr als ein PVF/PVA-Folienlaminat in einem Verbundstoff der Erfindung enthalten sein. Ein solcher Stoff ergibt eine weitere Beständigkeit gegen chemische Penetration, aber die zusätzlichen Schichten reduzieren den Tragekomfort und erhöhen die Kosten. Trotzdem können in bestimmten Umgebungen solche zusätzlichen Schichten erwünscht sein. Zum Beispiel wird ein Verbundstoff der Erfindung, der aus einem textilen Stoffsubstrat hergestellt ist, das auf beiden Seiten an PVA/PVF-Laminate gebunden ist, oft für solche ungünstigen Umgebungen bevorzugt. (Die PVF-Folien bilden natürlich die Außenschicht.) Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung, bei der beide Seiten des textilen Stoffsubstrates überzogen sind, kann die PVA-Folie von der Seite des Verbundstoffes weggelassen werden, die für das Innere der Schutzbekleidung bestimmt ist.
- Die verschiedenen polymeren Schichten des Verbundstoffes der Erfindung können auch übliche Mengen von Additiven enthalten, wie Pigmente, Stabilisatoren, Weichmacher und dergleichen, solange diese Additive keinen wahrnehmbar schädlichen Einfluß auf die Gesamtschutzeigenschaften des Verbundstoffes haben.
- In den nachfolgenden Beispielen wurden zwei Arten von Instrumenten verwendet, um die Widerstandsfähigkeit der Proben gegen Permeation oder Durchbruch verschiedener Chemikalien zu prüfen. Die Zeit, die für einen solchen Durchbruch oder Permeation erforderlich ist, hier "Abhaltezeit" genannt, wurde für die Proben von Beispiel I nach American Society of Testing Materials Method ASTM 739-85 gemessen. In den Beispielen II und III wurde die Laboratoriumsapparatur von Fig. 2 für die Messung der Abhaltezeit benutzt. Die Laboratoriumsapparatur enthält zwei primäre Glasteile; Kniestück 30 und horizontalen Zylinder 31. Eine Testprobe des Verbundstoffes 50 wird zwischen die mit Flanschen versehenen Enden 32 und 33 der Glasteile 30 und 31 angeordnet. Die beiden Glasteile werden mittels Bolzen 34 zusammengehalten, welche zusammenwirken mit O-Ringen 35, um die Testproben 50 flach an Ort und Stelle zu halten. Die Testflüssigkeit 40 wird in das Kniestück 30 eingebracht, so daß sie den vertikalen Arm des Kniestückes bis zu einer Höhe von etwa 5 cm über der Achse des horizontalen Arms füllt. Ein lose sitzender Verschlußstopfen 36 verhindert einen überflüssigen Verlust von Dämpfen aus dem Kniestück. Ein Verschlußstopfen 37, der den Durchgang 38 enthält und das Samplerrohr 39, wird in dem anderen Ende des horizontalen Zylinders 31 angeordnet. Luft wird sorgsam von dem Inneren des horizontalen Teils 31 durch das Sampler-Rohr 39 in einen Combustible Gas Indicator (nicht gezeigt), Modell 40, hergestellt von Mine Safety Appliance, Pittsburgh, Pennsylvania, geleitet. Das Instrument ist gegen 2 % Methan in Luft geeicht. Die organischen Flüssigkeiten, die in der Apparatur getestetet werden, sind genügend flüchtig, so daß im wesentlichen unmittelbar nach der Permeation durch den Teststoff genügend Dampf gebildet wird, um vom Sampler-Rohr 39 aufgenommen und vom Combustible Gas Indicator gemessen zu werden. Wenn die Apparatur verwendet wird, um die Abhaltezeit gegen Säure oder basische Flüssigkeiten zu bestimmen, wird ein Stück von einem befeuchteten Lackmuspapier in dem horizontalen Zylinder 31 angeordnet, um den Durchbruch zu entdecken.
- In den nachfolgenden Beispielen schließen die Ausgangsmaterialien mindestens eines der folgenden Produkte ein:
- "Tedlar" TTR05AG2 Polyvinylfluorid-(PVF)-Folie, verkauft von E.I. du Pont de Nemours and Co., Wilmington, Delaware, von einer Dicke von 0,00125 mm (0,0005 inch), auf einer Seite für verbesserte Adhäsion flammfest gemacht.
- "Kynar" Polyvinylidenfluorid (PVF2), verkauft von der Penwalt Corp. und von der Westlake Co., Lenni, Pehnsylvania, in eine Folie von einer Dicke von 0,076 mm extrudiert.
- "Mono-Sol" 1,0015-3-Folie aus Polyvinylalkohol (PVA) von einer Dicke von 0,038 mm, verkauft von der Chris Craft Industrial Products Inc., Gary, Indiana.
- "Tyvek" Type 1422A, spinngebundenes Olefin, eine Nonwoven- Folie, verkauft von E.I. du Pont de Nemours and Co., Wilmington, Delaware, von einem Einheitsgewicht von 39 g/m² und einer Dicke von 0,13 mm.
- "Adcote" 333, ein isocyanat-terminiertem Präpolymer-Klebstoff, gelöst in Methylethylketon, verkauft von Morton Chemical Co., Chicago, Illinois.
- Dieses Beispiel erläutert die Herstellung eines Verbundstoffes der Erfindung und zeigt seine überlegenen Abhaltezeiten für mehrere Flüssigkeiten in Vergleich zu einem handelsüblichen Verbundstoff, der für Schutzbekleidungen vorgesehen ist.
- In diesem Beispiel wird eine Inta Roto-Auftrags- und Laminiermaschine, verkauft von der Inta Roto Company of Richmond, Virginia, verwendet, um den Verbundstoff der Erfindung herzustellen. Zuerst wurde eine Lösung von "Adcote" 333 in Methylethylketon von einer Viskositätsgeschwindigkeit (Zahn #2 Becher) von 25 Sekunden auf die Oberfläche einer einer Länge von "Tedlar" PVF-Folie mit einer Gravurrolle, die 43,3 Stiche je cm Rollenbreite hat, aufgebracht. Die mit Klebstoff überzogene PVF-Folie wurde dann durch einen Ofen von einer Lange von 3,35 m geleitet, der auf eine Temperatur im Bereich von 57 bis 63 ºC beheizt war. Die Verweilzeit im Ofen betrug 44 Sekunden. Die entstandene überzogene und beheizte PVF-Folie wurde dann in Oberseite-an-Oberseite-Kontakt mit einer Länge von "Mono-Sol" PVA-Folie gebracht und durch einen Walzenspalt geleitet, der von einer polierten Walze mit Chromoberfläche, die auf 74 ºC erhitzt war, und einer elastomerbedeckten Gegenwalze von einer Durometerhärte von 70 Shore A gebildet war. Der Walzenspalt übte eine Belastung von 175 N/cm (100 lb/inch) der Spaltbreite aus. Eine Lösung von "Adcote" 333 wurde dann mit der oben beschriebenen Gravurwalze auf die PVA-Oberfläche des PVF/PVA-Folienlaminates aufgebracht und dann auf eine Länge von Folie aus spinngebundenem Olefin "Tyvek" mittels des gleichen Ofens und Walzenspaltes, wie er für die Herstellung des PVF/PVA-Folienlaminates benutzt wurde; die Ofentemperatur lag im Bereich von 65 bis 70 ºC und die Ofenverweilzeit betrug 26 Sekunden und die Spaltbelastung 175 N/cm.
- Proben des Verbundstoffes PVF/PVA/"Tyvek" der Erfindung, hergestellt wie in dem vorhergehenden Absatz beschrieben, und Proben eines bekannten handelsüblichen Verbundstoffes "Saranex"/"Tyvek" wurden auf ihre Widerstandsfähigkeit gegen das Durchbrechen verschiedener Chemikalien gemäß American Society of Testing Materials Method ASTM 739-85 getestet. "Saranex", welches von der Dow Chemical Company verkauft wird, ist ein Dreischichten-Folienlaminat von "Saran" zwischen zwei Schichten von Polyethylen. "Saranex"/"Tyvek"-Laminate werden von der Shawmut, Inc. of Boston, Massachusetts, unter anderem verkauft. Die Zeit für ein gegebenes Chemikal, eine Stoffprobe zu durchbrechen oder penetrieren (d.h. die Abhaltezeit) wurde bestimmt. Die Proben wurden für maximal 480 Minuten getestet. Tabelle I Abhaltezeit, Minuten Chemikalie Erfindung Stand der Technik Kohlendisulfid Diethylether Ethylacetat Methylenchlorid Tetrahydrofuran
- In der vorhergehenden Tabelle bedeutet > 480 Min., daß kein Durchbruch erkannt wurde, bevor der Test beendet war und 0 Min. bedeutet, daß der Durchbruch fast unmittelbar erfolgte.
- Dieses Beispiel erläutert die unerwartet vorteilhaften und synergistischen Effekte des Verbundstoffes der Erfindung für die Verlängerung der Abhaltezeit, verglichen zu einzelnen Schichten, aus denen der Verbundstoff zusammengesetzt ist.
- Eine Klebstofflösung "Adcote" 333 wurde mit einem Walzenbeschichter (#20 Drahtumwindungen) auf die flammbehandelte Oberfläche einer 30 mal 30 cm-Probe von PVF-Folie "Tedlar" aufgebracht. Man beläßt die überzogene PVF-Folie an Luft bei Raumtemperatur 15 Minuten, so daß im wesentlichen das gesamte Methylethylketonlösungsmittel von dem Klebstoffüberzug verdampfte. Eine 30 mal 30 cm-Probe der PVA-Folie "Mono-Sol" wurde auf die klebstoffüberzogene Oberfläche der PVF-Folie aufgebracht, geglättet, um Lufttaschen zu entfernen, und dann in einer Laboratoriumspresse einem Druck von 6,89 kPa (1 psi) und einer Plattentemperatur von 75 ºC für 2 Minuten unterworfen. Ein anderer Überzug der Klebstofflösung "Adcote" 333 wurde auf die PVA-Oberfläche des PVA/PVF-Laminates aufgebracht, 15 Minuten bei Raumtemperatur an Luft getrocknet und dann auf eine 30 mal 30 cm-Probe von Folie aus spinngebundenem Olefin ("Tyvek") in der Laboratoriumspresse unter einem Druck von 6,89 kPa 2 Minuten bei einer Plattentemperatur von 75 ºC laminiert, um einen Verbundstoff der Erfindung herzustellen, der in der nachfolgenden Tabelle als Probe II bezeichnet ist.
- Proben von Probe II wurden mit der Laboratoriumsapparatur von Fig. 2 auf die Abhaltezeit verschiedener Chemikalien geprüft. Die Abhaltezeiten wurden auch für Proben gemessen, (1) worin "Mono-Sol"-PVA-Folie, bezeichnet als Vergleich A und (2) einem Verbundstoff aus "Tedlar"-PVF-Folie und Folie aus spinngebundenem Olefin (Tyvek), bezeichnet als Vergleich B.
- Es ist zu bemerken, daß wenn kein Synergismus zwischen den Komponenten des Verbundes von Probe II bestünde, dann wäre die Abhaltezeit dieses Verbundstoffes der Erfindung lediglich die Summe der Abhaltezeiten der Vergleiche A und B. Indessen ist aus der Tabelle klar zu erkennen, daß der Verbundstoff der Erfindung (Probe II) einen ausgesprochen überraschenden synergistischen Effekt zeigt. Die Abhaltezeiten für Probe II waren mindestens 1,85 mal bis mehr als 14 mal länger als die Summe der Abhaltezeiten der Vergleiche A und B. Tabelle II Abhaltezeiten, Minuten Flüssigkeit Probe II Vergleich Methylethylketon Methanol Methylenchlorid Tetrahydrofuran 27 % Ammoniumhydroxid
- Das Verfahren des zweiten Absatzes von Beispiel II wurde wiederholt, dabei jedoch die Polyvinylfluorid (PVF)-Folie "Tedlar" ersetzt durch die Polyvinylidenfluorid (PVF&sub2;)-Folie "Kynar". Die Abhaltezeiten wurden mit der Apparatur von Fig. 2 gemessen. Die Abhaltezeit für den Verbundstoff PVF&sub2;/PVA/"Tyvek" betrug 180 Minuten für Methylethylketon und mehr als 420 Minuten für Methylenchlorid.
Claims (7)
1. Verbundstoff, insbesondere für Schutzbekleidung
geeignet, welcher eine Schicht einer an ein textiles
Stoffsubstrat gebundenen Polymerfolie einschliesst,
gekennzeichnet durch eine erste Polymerfolie, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus Polyvinylfluorid,
Polyvinylidenfluorid und Copolymeren davon, gebunden an eine zweite
Polymerfolie, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus
Polyvinylalkohol und Copolymeren von Vinylalkohol, und
die zweite Folie an ein textiles Stoffsubstrat gebunden
ist.
2. Verbundstoff von Anspruch 1, bei dem das textile
Stoffsubstrat ein Nonwoven ist.
3. Verbundstoff von Anspruch 1, bei dem das textile
Stoffsubstrat eine spinngebundene Nonwovenfolie von
folienfibrillierten Plexussträngen aus Polyethylen ist.
4. Verbundstoff von Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die zweite
Fläche des textilen Stoffsubstrats an eine dritte
Polymerfolie gebunden ist, die aus der gleichen Gruppe wie
die erste Polymerfolie ausgewählt ist.
5. Verbundstoff von Anspruch 4, bei dem eine vierte
Polymerfolie, ausgewählt aus der gleichen Gruppe wie die zweite
Polymerfolie, zwischen der dritten Polymerfolie und dem
textilen Stoffsubstrat angeordnet ist.
6. Verbundstoff von Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem eine
Klebebondierschicht zwischen der ersten und der zweiten
Folie und zwischen der zweiten Folie und dem textilen
Stoffsubstrat angeordnet ist.
7. Schutzbekleidung, hergestellt aus einem Verbundstoff
von einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das textile
Stoffsubstrat die Innenfläche des Kleidungsstückes
und die Folie aus Polyvinylfluorid, Polyvinylidenfluorid
oder Copolymeren davon die Aussenfläche des
Kleidungsstückes bildet.
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