DE6947827U - Verbrennung nicht unterhaltendes gewebe - Google Patents

Verbrennung nicht unterhaltendes gewebe

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Description

Dr. D. Thomsen H. Tiedtke G. Bühling Dipl.-Chem. Oipl.-Ing. Dipl.-Chem.
8000 MÖNCHEN 2
TAL 33
TELeFON 0811/226894
TELEGRAMMADRESSE: THOPATEKl
München 10· Dezember 1969 case F-4052 / T 3397
Uniroyal, Inc.
New York / USA
Verbrennung nicht unterhaltendes Gewebe
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf nicht brennbare Gewebe und insbesondere auf ein Gewebe, das zum Einsatz in . einer Raumkapsel unter Verwendung einer Atmosphäre aus reinem Sauerstoff völlig sicher ist.
Es gibt eine Anzahl von Situationen, in denen es erwünscht oder wesentlich ist, die Verwendung von Materialien vollständig zu vermeiden, welche eine Verbrennung unterhalten; dazu gehören Atmosphären aus reinem Sauerstoff oder mit einer hohen Sauerstoffkonzentration und Raumkapseln allgemein, selbst wenn reiner Sauerstoff nicht verwendet wird. Jedoch ist es in vielen derartigen Situationen nicht möglich, die Verwendung von Textilien mit einem Gehalt an organischen Fasern zu vermeiden, die oxydieren. Insbesondere tragen für Weltraumzwecke Astronauten iir allgemeinen Raumanzüge, die einen Flexibilitätsgrad und einen Beständigkeits- bzw. Festigkeit sgrad aufweisen müssen, der nur durch die Verwendung der-
MOndliche Abreden, Insbesondere durch Ttelofon, bedOrfen schriftlicher BesUtlgung Dresdner Bank β>Οώ ^8°2°9 ΤΪΤίΙ'Τΐ München 11M74
artige1" Textilien erhalten werden kann.
Es sind bisher zahlreiche Versuche gemacht worden, um nicht brennbare Gewebe durch Verwendung von anorganischem Material, wie Glas- oder Asbestfasern, zu entwickeln. Völlig aus diesen t4aterialien hergestellte Gewebe sind nicht brennbar, je- *doch sind sie auch recht steif, gegen Abrieb und Bruch abfällig und im allgemeinen schwierig zu handhaben und herzustellen.
Es ist bakannt, daß Glas- und Asbestfaser—Textilien besser handhabbar hergestellt werden können, indem sie mit anderen Fasern mit größerer Flexibilität und Zähigkeit gemischt werden. Jedoch sind bekannte Materialien, die mit Glasoder Asbestfasern in dieser Weise gemischt werden können, von ihrer chemischen Natur her organisch; sie unterhalten die Verbrennung. (Der Ausdruck "unterhalten einer Verbrennung" bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, daß derartige Fasern, wenn sie durch eine Wärmequelle entzündet sind, selbst nach Entfernung der Wärmequelle weiter brennen) Bisher bekannte Texti!materialien mit einem ausreichend hohen Prozentgehalt an organischen Fasern zur Erzielung eines flexiblen, beständigen und handhabbaren Endprodukts haben ebenfalls die Verbrennung unterhalten, zumindest in einer Atmosphäre aus reinem Sauerstoff.
Gemäß der Erfindung wird ein Garn, das aus mindestens 85 Gew.-55 Asbestfasern gebildet ist, wobei der Rest eine or-
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ganische Spezialhochtentperaturfaser ist, mit Glasfäden bzw.
-filamenten zur Bildung von Kett- und Schußfäden umwickelt, i
die zu einem die Verbrennung nicht unterhaltenden Gewebe ver- ;
webt werden. | >
Die einzige Figur der Zeichnung erläutert ein gewebtes Gewebe gemäß der Erfindung ind umfaßt einen vergrößerten Bereich, der den Aufbau eines einzigen Fadens des Gewebes
erläutert. l
Es ist eine spezielle Faserart aus Polyamid (Nylon) bekannt, die eine besonders gute Beständigkeit gegenüber y
hohen Temperaturen besitzt und durch Mischpolymerisation von ;■
■ f meta-Phenylendiamin und Isophthaloylchlorid erhalte, wird Die ^ Hersteller geben für das meta-Phenylendiamin/Isophthaloylchlorid-Mischpolymere eine hervorragend hohe Temperaturbeständigkeit an, da es nicht schmilzt und eine extrem ni ·Λχί ■_ ; Entflammbarkeit besitzt. Es wird angegeben, daß das Material überhaupt nicht oxydiert* bis eine Temperatur von 371 C (700°F) erreicht ist, bei der es sich zu einer leiche zecreibbaren Kohle mit einer Rate zersetzt, die der Intensität der '· Wärmequelle proportional ist. Es ist bekannr, daß das Material I in einer Luftatmosphäre selbst—auslöschend ist, wenn es a* i der Wärmequelle entfernt wird. Im vorliegenden Zusammenhang werden
I · · · rt r->
It· · · t
-H-
Materialion dieses Typs allgemein als "Hochtemperatur-beständige11 Materialien bezeichnet.
Fachleute auf dem Textilgebiet werden keine überraschenden Ergebnisse von einem Gemisch aus meta-Phenylendiamin/Isophthaloylchlorid-Mischpolymeren mit anorganischen Fasern erwartet haben. Es mag ganz folgerichtig angenommen worden sein, daß ein derartiges Gemisch bezüglich seiner Flammenbeständigkeit einem üblichen Gemisch aus Asbest- oder Glasfasern mit irgendwelchen anderen organischen Fasern ähnlich :,st, wobei das meta-Phenylendic .iin /Isopbiialoylchlorid-Mischpolyme-'^emisch zu einer gerinieren Unterhaltung der Verbrennung führt, die sich jedoch zu der größere Flammenbeständigkeit des meta-Phenyleni' '·■ ?■ ri/ xsophthr-loylchlorid-Mist hpolymeren im Vergleich zu anderen • ?ga; Ischen Fasern nur proportional verhalt.
T ie vorliegende Erfindung basiert auf der unerwarteten Feststellt··-'irs, daß .'rgeni-eiie derartige Parallele z\ij.i(hen der Flammenbestäi "igkeit vcn meta-Phenylendiamin/Is jphtinialoylchorid-Mischpolymergemischen und Gemischen - iderer organischer Fasern abrupt '-»ei einem kri: ischen Ψ. welenv/ert der Zusammensetzung aufbc'rt. Diesbezügliche Tests, die auf den Einrichtungen der "National Aex mautics p.nd bpaco Adninistration" (eine USA-Regierungsstelle) durchgeführt vmrden, haben ergeben, daß Texti lien, die ein aus Asbest-und meta-Phenylendiamin/IsophthaJbylchlorid-Mischpolymer-Fasern gemischtes Garn enthalten, die Verbrennung - zumindest in einer Atmosphäre aus reinem Sauerstoff-Unterhalten, obgleich der Asbestgehalt des Garnes den hohen Wert |
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von 80 Gew.-Si besitzt. Unter derartigen Bedingungen wurden bei einem Druck von nur einer Atmosphäre abs. Verbrennungsraten von 0,043 cm (.017 inches) der Kette und von 0,0310 cm (.01218 inches) des Schußes beobachtet. Wenn jedoch das Verhältnis der Asbestfasern zu den meta-Phenylendiamin/Isophthaloylchlorid-Iiischpolymerfasern im Garn auf den kritischen Wert von 85% heraufgesetzt wurde, unterhielt das Material die Verbrennung selbst in einer Atmosphäre aus reinem Sauerstoff bei Drucken von mindestens bis zu zwei Atmosphären abs. überhaupt nicht, wobe5_ es seine Verbrennung selbst spontan auslöschte, wenn es von der Wärmequelle entfernt wurde. Das Gewebe gemäß der Erfindung ist daher das erste Textilmaterial, das die Flexibilitätseigen-schäften von Textilien, die organische Fasern enthalten, besitzt und die Verbrennung selbst in einer Atmosphäre aus reinem Sauerstoff nicht unterhält.
In der einzigen Figur der Ze chnung -weist das Gewebe 1.0 gemäß der Erfindung mehrere Kettfäden 12 und Schußfäden auf, di miteinander in bekannter Weise verwebt sind. Bei einer besonderen Ausführungsform, die effektiv bei den vorstehend angeführten I ammenbeständigkeitSoests verwendet wurde, betrug die Fadenzahl in der Kette λλ je 2,5^ cm gegenüber 20 je 2,54cm im Schuß.
Die genaue Struktur eines bestimmten Kettfadens 12, die mit der aller Fäden 12 und lh identisch ist, ist im vergrößer·
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ten Abschnitt schematisch dargestellt. Ein großer Anteil Asbestfasern und ein kleinerer Anteil meta-Phenylendiamin/IsophthaJoylchlorid-Mischpolymerfasern sind zur Bildung eines zusammengesetzten Deckfaserstrangs 20 vermischt worden, der auf einen Glasmehrfachfiilanen-tfaserstrang 22 zur Bildung des Fadens 12 gewickelt ist. Eine gleicherweise vergrößerte Ansicht irgendeines anderen Fadens 12 oder 1H würde eine identische Mikrostruktur zeigen. Gemäß der Erfindung soll der Anteil an Asbestfasern im Deckfaserstrang oder Umwicklung 20 nicht weniger als 85 Gew.-# und der Anteil der darin enthaltenen meta-Phenylendiamin /Isophthaloylchlorid-Polymerfasern nicht größer als 15 Gew.-% sein. Die bevorzugte Zusammensetzung der Umwicklung beträgt 92 Gew.-# Asbestfasern und 8 Gew.-% meta-Phenylendiamin/ Isophthaloylchlorid-Mischpolymerfasern. Beim bevorzugten Material für die Glasfilamente 22 handelt es sich um beta-Faserglas, das die Tendenz von Glasfasermaterialien htsabsetzt, die Haut der Träger zu reizen.
Die Asbest-und die meta-Phenylendiamin/Isophthaloyl-
chlordd-Mischpolymerfasern werden zum Faserstrang 2o in üblicher. Weise vermischt, was ε thematisch aus dt.1 Zeichnung hervorgeht, da Einrichtungen und Arbeitsweisen zur Durchführung in der Technik recht gut bekannt sind. Das bevorzugte Maß des Faserstrangs 20 beträgt 25 cut (Stücklänge).und das bevorzugte Maß des Faserglas-Mehrfachfilamentfaserstrangs 22 beträgt I50-I/0. Nachdem ein Deckfaserstrang 20 mit e^ner Schnittlänge von 25 auf einen Kernfaserstrang 22 mit einem Maß von I5O-I/O gewickelt wurde, weist
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der resultierende zusammengesetzte Faden 12 bzw. 14 eine Schnittlänge von 19 auf. Die auf diese Weise gebildeten Fäden 12 und Ik werden in üblicher Weise zur Bildung des Gewebes IO verwebt, das danach naß abgebürstet wird und eine Standardausrüstung erhält.
Wenn die te/orzugte Deckzusammensetzung aus 92% Asbest und %% meta-Phenylendiamin/IsophthaDoylchlorid-Mischpolymerem zusammen mit dem bevorzugten beta-Faserglasmaterial verwendet wird, beträgt die resultierende Gewebegesamt zusammensetzung 79 GewrS? Asbestfaser, 7 Gew.-? meta-Phenylendiamin/Isophthaloylchlorid-Mischpolymerfaser und 14 Gew.-SS Faserglasfilamente.
Das Gewebe 10 besitzt zusätzlich zu seinen Flammenbeständigkeitseigenschaften relativ hohe Festigkeit und geringes Gewicht. Die Reißfestigkeit wurde mit 7,3kg (16 pounds) in der Kette und 7,7kg (17 pounds) im Schuß ermittelt. Die Zugfestigkeit wurde mit 36,7kg (8l pounds) in der Kette und 30,4kg (67 pounds) im Schuß ermittelt. Trotz dieser Festigkeit besitzt das Gewebe nur ein Gewicht von 368g je 0,836m (13 ounces per square yard.). Infolgedessen besitzen .Raumanzüge und andere aus dem Gewebe 10 gebildete Bekleidungen ein relativ leichtes Gewicht; daher sind sie eine geringe Last für die sie tragenden Astronauten. Jedoch sind sie auch fest, flexibel und abriebbeständig und werden nicht leicht durch Reiß- oder Zugbeanspruchungen zerstöre.
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Jedoch ist die Haupteigenschaft natürlich die Tatsache, daß das Gewebe 10 des Anzugs bei einem momentanen elektrischen Unglück, selbst, wenn es kurz entzündet wird, unmittelbar zu brennen aufhört, sobald der elektrische Defekt behoben ist, z.B. durch Schmelzen einer Schutzsicherung. Wenn dies eintritc, ist die elektrische Wärmequelle wirksam beseitigt Und brennt das Gewebe 10 des Anzugs nicht länger. Diese Tatsache kann leicht über Leben und Tod des Trägers entscheiden, der sich in einer Raumkapsel aufhalten kann, wenn der Unfall eintritt. Es ist wichtig,festzustellen, daß dieser Grad an Sicherheit selbst in einer Atmosphäre aus reinem Sauerstoff und selbst dann erzielt wird, wenn der · umgebende Druck höher als Atmosphärendruck ist.
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Claims (17)

Ansprüche
1. Verbrennung nicht unterhaltendes Gewebe mit einem Gehalt an anorganischen Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe (10) beim Wegziehen von einer Wärmequelle selbst auslö-.schende organische Fasern und im wesentlichen kein anderes organisches Material enthält.
2. Gewebe nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß· es im wesentlichen aus ?9 Gew.-# anorganischen Fasern, 7 Gew.-% organischen Fasern i.nd 14 Gew.-% zusätzlichem anorganischem Material besteht.
3. Gewebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, d;. ß es aus Fasersträngen (20) aus im wesentlichen mindestens 85 Gew.-% anorganischen Fasern gebildet, ist,, wobei der Rest organische Fasern sind.
4. C ewebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Fasersträngen (20) aus im wesentlichen 92 Gew.-% anorganischen Fasern gebildet ist, wobei der Rest organische Fasern sind.
5. Gewebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aus Pasersträngen
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- 10 (20) una zusätzlichem anorganischem Material (22) besteht.
6. Gewebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Fäden (12,. 14) mit zusätzlichem anorganischem Material (22) in Form von Filamenten besteht.
7. Gewebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus durch Aufwickeln von Fasersträngen (20) auf anorganische Filamente gebildeten Fäden (1.2, 14) besteht.
8. Gewebe nach einem der vorherg(?hendenA nsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es im wesentlichen aut> zur Bildung von Kettfäden (12) und Schußfäden (14) miteinander verwebten Fcden (12, 1]A) besteht.
9. Gewebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Fäder (12, 14) mit anorganischen Filamenten aus im wesentlic an unoxydierbarem Material Desteht.
10. Gewebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Fäden (12, 14; mit anorganischen Filamenten aus im wesentlichen Glas besteht.
11. Gewebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
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dadurch gekennzeichnet, daß es als anorganische Fasern Asbestfasern enthält.
12. Gewebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es organische Pasern mit einer Oxydationsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen enthält, ,die mindestens im wesentlichen der von Polyamidfasern aus msta-Phenylendiamin/IsophthäLoylchlorid-Mischpolymerem entspricht.
13. Gewebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es organische Fasern aus einer im wesentlichen Hochtemperatur-beständigen Polyamidart enthält.
14. Gewebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekannzeichnet, daß es organische Fasern aus durch Mischpolymerisation von meta-Phenyxendiamin und Isophfaaloylchlorid gebildetem Polyamidmaterial enthält.
15. Gewebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Kettfäden (12) und Schußfäden (14) in einer Anzahl von 24 χ 20 Fäden (12,14) je 2,54cm besteht.
16. Gewebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Fasersträngen (20) mit einem
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t t β
II*.
- 12 -
Gewicht, entsprechend 25 cut (Stückläneo), besteht.
17. Gewebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es aus Fäden (12,1*1) mit anorganischen Filamenten mit einem Gewicht von 150 den besteht.
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