EP0073948B1 - Wasserdichtes feuchtigkeitsleitendes Textilmaterial - Google Patents

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    • D—TEXTILES; PAPER
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Definitions

  • the invention relates to a waterproof moisture-conducting textile material made of a water vapor-permeable textile carrier, which is coated with a hydrophilic polymer.
  • a waterproof moisture-conducting textile material of the type mentioned is known, in which the coating is carried out with a hydrophilic acrylic resin which contains free carboxyl groups.
  • the coating is done chemically by decomposing tert-butyl acrylate at temperatures from 70 to 170 ° C. Butene is eliminated in the decomposition of the tert-butyl acrylate, so that a foam is obtained. Since considerable amounts of butene are released during the decomposition of the tert-butyl acrylate, a foam layer of a few centimeters would be obtained using a pure tert-butyl acrylate polymer.
  • EP-A-52 915 which is to be regarded as state of the art within the meaning of Art. 54 (3) in relation to the present invention for the contracting states AT, BE, CH, DE, FR, IT, LI, NL, SE the coating of waterproof moisture-conducting textile materials with a breathable and thus water vapor-permeable polyurethane film.
  • the polyurethane is a block polymer made of harder and softer segments, the latter carrying OH groups, which enable water vapor migration.
  • this has the further disadvantage that the polymer can only be processed in solution.
  • the present invention is therefore based on the object to provide a waterproof moisture-conducting textile material of the aforementioned type which is water-tight and possibly also air-tight, but is able to store a considerable amount of moisture initially, but also to transport and in shape to release water vapor on both sides again, the disadvantages of the previously known textile materials being avoided.
  • the hydrophilic polymer with which the textile backing material is coated is a hydrophilic acrylic resin applied as a dispersion with sufficient hydroxyl, ether, amine or carboxyl groups to provide a coating with a water vapor permeability of at least 500 g / 24 hm 2 according to DIN 53 122, which can store 200 to 400% of its weight in moisture.
  • the textile material according to the invention can absorb a brief overproduction of moisture, which cannot be drained out quickly enough, like a buffer.
  • This buffer effect of the coating which has a favorable influence on the wearing comfort, is combined with the moisture transport in such a way that the textile material meets the high mechanical requirements. It is also possible to use the properties of the textile material according to the invention to provide a specific protective action, e.g. against aggressive chemicals, bacteria or radiation.
  • the sealing layer is preferably a foam coating which can additionally be compressed. Such a foam coating and the subsequent compression are common working methods in textile equipment.
  • the textile backing can be coated on both sides.
  • a further layer of a water vapor-permeable textile fabric can be applied to the coating with the hydrophilic polymer. Materials with a specific protective effect can be embedded in the coating. These materials with a specific protective effect can also be applied to the coating.
  • the coating according to the invention can be airtight.
  • the hydrophilic acrylic resin according to the invention can be modified with polyvinyl chloride.
  • a hydrophilic acrylic resin modified with polyurethane can also be used.
  • the polyurethane can be a dispersion or another system with a solids content of 80 to 100%.
  • the textile backing can have the structure of a woven or knitted fabric, but also a fleece or a so-called nonwoven material. It can be made from natural fibers such as cotton, wool or silk as well as from synthetic fibers based on polyesters, polyamides, polyacrylonitrile, polyurethanes, polyolefins, polyvinyl chloride, aramids or even mineral fibers such as glass fibers or carbon fibers. It is not important whether the textile backing itself is hydrophobic or hydrophilic, but what matters most is that it is permeable to water vapor. In the case of a very dense, only slightly air-permeable textile fabric, the own hydrophilicity of the fibers can also contribute, while a hydrophobic textile support should be sufficiently open to be sufficiently permeable to water vapor in this way.
  • the textile material according to the invention offers a wide range of uses, for example e.g. for protective clothing, in particular for emergency rescue suits for pilots. It can also be used for sleeping bags or as an upper material for shoes.
  • the property of the textile material according to the invention to absorb water vapor at locations with high partial pressure, to allow the water molecules in the layer to migrate to locations with lower partial pressure and to release it on the surface in the form of water vapor is due to the fact that the closed layer has enough hydrophilic properties Groups, especially hydroxyl, ether, amine or carboxyl groups are included. These hydrophilic groups can be produced on the basis of a copolymerization or cocondensation of monomers which cause chain formation or crosslinking with hydrophilic monomers. It is equally possible to process polymers with a very high water absorption capacity together with polymers which have other desired properties but are themselves not or less hydrophilic.
  • Monomers with hydrophilic groups are, for example, hydroxyalkyl acrylates or the acrylic and methacrylic acid esters of polyalkylene oxides or polyalkyleneimides. Such acrylic or methacrylic acid derivatives can then be copolymerized with the acrylic or methacrylic acid esters forming the base polymer and crosslinkable monomers. Dispersions of such hydrophilic resins are known for example from DE-OS 2 749 386. The commercial product Plextol 4871 DO from Röhm GmbH is also suitable for sealing moisture-conducting coatings, but also modified vinyl alcohol resins or cellulose regenerates.
  • copolymers of vinyl chloride and vinyl acetate in which the acetate groups have been hydrolyzed to OH groups or polyurethanes with an excess of OH or NH and NH 2 groups.
  • hydrophilic monomers can be copolymerized, it is also possible to blend dispersions made therefrom with dispersions whose properties are desired for other reasons.
  • polyurethanes have very good mechanical properties and polyvinyl chloride improves flame retardancy. Z is useful.
  • B. also a polyvinyl chloride with built-in monomers with strongly hydrophilic groups.
  • the desired properties can also be obtained by using starting materials which have sufficient hydrophilic groups, in particular ether or imine groups.
  • Test trials can easily determine whether a coating meets the requirements of the invention with regard to moisture absorption and moisture conduction.
  • the coatings according to the invention can store 200 to 400% of their weight in moisture and their water vapor permeability is at least 500 g / 24 hxm 2 according to DIN 53 122.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein wasserdichtes feuchtigkeitsleitendes Textilmaterial aus einem wasserdampfdurchlässigen textilen Träger, der mit einem hydrophilen Polymeren beschichtet ist.
  • Der wirksamste Weg, überschüssige Körperwärme abzugeben, ist beim Menschen die Verdunstung von Wasser, die normalerweise bereits in der Haut geschieht, die dabei trocken bleibt. Dieser Mechanismus funktioniert aber nur, wenn der produzierte Wasserdampf abtransportiert werden kann. Hieraus folgt, dass die Fähigkeit einer Kleidung, Wasserdampf hindurchzulassen, für das Wohlbefinden des Trägers massgebend ist. Normalerweise wird diese Eigenschaft der Kleidung durch eine mehr oder weniger hohe Luftdurchlässigkeit erreicht und so entstand der im Grunde irreführende Begriff der Atmungsaktivität, weil es keine Hautatmung gibt, sondern lediglich die Feuchtigkeit nach aussen abgegeben werden muss.
  • Es gibt Fälle, und zwar besonders im Bereich der Schutzbekleidung, wie Wetterschutz, Arbeitsschutz und für militärische Zwecke, aber auch im Freizeitsektor, z. B. bei Anoraks, Zeiten, Schlafsäcken, in denen neben der Wasserdampfdurchlässigkeit eine mehr oder weniger ausgeprägte Dichtigkeit gegen Wasser oder Luft verlangt wird. Es wurde versucht in Beschichtungen, die normalerweise wasserdampfundurchlässig sind, hydrophile Quellkörper, z.B. auf Stärkebasis, einzuarbeiten. Der wesentliche Effekt war jedoch eine Minderung der mechanischen Eigenschaften der Beschichtung. Es wurde auch versucht, Gewebe auf eine mikroporöse Folie, z.B. aus Polytetrafluorethylen, aufzukaschieren. Auch diese Produkte haben ihre Schwächen. Die Herstellung ist zudem kompliziert und extrem teuer.
  • Aus der US-H-320 261 ist ein wasserdichtes feuchtigkeitsleitendes Textilmaterial der eingangs genannten Art bekannt geworden, bei dem die Beschichtung mit einem hydrophilen Acrylharz erfolgt, das freie Carboxylgruppen enthält. Die Beschichtung erfolgt dabei auf chemischem Wege durch Zersetzung von tert.-Butylacrylat bei Temperaturen von 70 bis 170°C. Bei der Zersetzung des tert.-Butylacrylats wird Buten eliminiert, so dass man einen Schaumstoff erhält. Da bei der Zersetzung des tert.-Butylacrylats erhebliche Mengen an Buten frei werden, würde man bei der Verwendung eines reinen tert.-Butylacrylat-Polymeren eine einige Zentimeter dicke Schaumstoffschicht erhalten. Um zu einem brauchbaren Produkt zu kommen, muss man daher ein tert.-Butylacrylat mit einem erheblichen Anteil an Comonomeren einsetzen. Hierdurch ist die Adsorptionskapazität des bekannten Textilmaterials für Wasser entsprechend niedrig. Das bekannte Textilmaterial hat daher keinen Eingang in die Praxis gefunden.
  • Aus der US-A-3 384 506 ist es weiter bekannt, Textilmaterialien mit hydrophilen Urethanen zu beschichten, um feuchtigkeitsbindende atmungsaktive Textilien herzustellen. Es werden dort Polyether, Polyurethanpräpolymere mit maskierten Endgruppen mit Hilfe von Verbindungen, die aktiven Wasserstoff enthalten, wie z. B. Ketoxime oder Imine unter thermischer Abspaltung der maskierenden Gruppen vernetzt. Das bekannte Textilmaterial ist in der Lage, eine gewisse Menge an Wasserdampf zu speichern. Es handelt sich jedoch nicht um eine wasserdichte und gegebenenfalls luftdichte Beschichtung, die dennoch den Wasserdampf leitet. Auch haben die dort beschriebenen Polyurethanmaterialien den Nachteil einer relativ schlechten Hydrolysebeständigkeit sowie relativ geringer Lichtechtheit.
  • Die EP-A-52 915, die gegenüber der vorliegenden Erfindung für die Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, FR, IT, LI, NL, SE als Stand der Technik im Sinne von Art. 54 (3) anzusehen ist, beschreibt das Beschichten wasserdichter feuchtigkeitsleitender Textilmaterialien mit einem atmungsaktiven und somit wasserdampfdurchlässigen Polyurethanfilm. Das Polyurethan ein Blockpolymer aus härteren und weicheren Segmenten, wobei letztere OH-Gruppen tragen, die die Wasserdampfmigration ermöglichen. Neben den bereits oben erwähnten nachteiligen Eigenschaften von Polyurethanen weist dieses den weiteren Nachteil auf, dass sich das Polymere nur in Lösung verarbeiten lässt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein wasserdichtes feuchtigkeitsleitendes Textilmaterial der vorgenannten Art zu schaffen, das zwar wasser- und gegebenenfalls auch luftdicht ist, jedoch in der Lage ist, eine beträchtliche Menge Feuchtigkeit zunächst zu speichern, aber auch zu transportieren und in Form von Wasserdampf auf beiden Seiten wieder abzugeben, wobei die genannten Nachteile der vorbekannten Textilmaterialien vermieden werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das hydrophile Polymere, mit dem das textile Trägermaterial beschichtet ist, ein als Dispersion aufgetragenes hydrophiles Acrylharz mit genügend Hydroxyl-, Ether-, Amin- oder Carboxylgruppen ist, um eine Beschichtung mit einer Wasserdampfdurchlässigkeit von mindestens 500 g/24 h m2 nach DIN 53 122 zu ergeben, die 200 bis 400% ihres Gewichtes an Feuchtigkeit speichern kann.
  • Eine solche Speicherwirkung der Bekleidung ist erwünscht, weil die Schweissproduktion nicht gleichmässig über die Zeit verteilt ist. Das erfindungsgemässe Textilmaterial kann eine kurzzeitige Überproduktion an Feuchtigkeit, die nicht schnell genug nach aussen abgeleitet werden kann, wie ein Puffer aufnehmen. Diese den Tragekomfort günstig beeinflussende Pufferwirkung der Beschichtung wird verbunden mit dem Feuchtigkeitstransport in einer Weise erzielt, dass das Textilmaterial den hohen mechanischen Anforderungen genügt. Ferner ist es möglich, mit den genannten Eigenschaften des erfindungsgemässen Textilmaterials eine spezifische Schutzwirkung, z.B. gegen aggressive Chemikalien, Bakterien oder Strahlen zu verbinden.
  • Die abdichtende Schicht ist vorzugsweise eine Schaumbeschichtung, die zusätzlich noch komprimiertsein kann. Eine solche Schaumbeschichtung und das anschliessende Komprimieren sind in der Textilausrüstung übliche Arbeitsweisen. Der textile Träger kann beidseitig beschichtet werden. Auf die Beschichtung mit dem hydrophilen Polymeren kann eine weitere Lage eines wasserdampfdurchlässigen textilen Flächengebildes aufgebracht werden. In die Beschichtung können Materialien mit spezifischer Schutzwirkung eingelagert sein. Diese Materialien mit spezifischer Schutzwirkung können auch auf die Beschichtung aufgebracht werden. Die erfindungsgemässe Beschichtung kann luftdicht sein.
  • Das erfindungsgemässe hydrophile Acrylharz kann mit Polyvinylchlorid modifiziert sein. Ebenso kann ein mit Polyurethan modifiziertes hydrophiles Acrylharz verwendet werden. In diesem Fall kann das Polyurethan eine Dispersion oder ein anderes System mit einem Festkörpergehalt von 80 bis 100% sein.
  • Der textile Träger kann die Struktur eines Gewebes oder Gewirkes aber auch eines Vlieses bzw. eines sogenannten nonwoven Materials haben. Es kann sowohl aus Naturfasern, wie Baumwolle, Wolle oder Seide als auch aus synthetischen Fasern auf Basis von Polyestern, Polyamiden, Polyacrylnitril, Polyurethanen, Polyolefinen, Polyvinylchlorid, Aramiden oder sogar mineralischen Fasern, wie Glasfasern oder Kohlenstoffasern hergestellt sein. Es ist nicht entscheidend, ob der textile Träger selbst hydrophob oder hydrophil ist, sondern es kommt vorwiegend darauf an, dass er wasserdampfdurchlässig ist. Dazu kann bei einem sehr dichten, nur noch wenig luftdurchlässigen textilen Flächengebilde, auch die eigene Hydrophilität der Fasern beitragen, während ein hydrophober textiler Träger genügend offen sein sollte, um auf diese Weise ausreichend wasserdampfdurchlässig zu sein.
  • Das erfindungsgemässe Textilmaterial bietet vielseitige Verwendungsmöglichkeiten, so kann es u.a. z.B. für Schutzbekleidung, insbesondere für Seenot-Rettungsanzüge für Piloten verwendet werden. Ebenso ist eine Verwendung für Schlafsäcke oder auch als Obermaterial für Schuhe möglich.
  • Die Eigenschaft des erfindungsgemässen Textilmaterials, Wasserdampf an Stellen mit hohem Partialdruck aufzunehmen, eine Wanderung der Wassermoleküle in der Schicht zu Stellen mit geringerem Partialdruck und die Abgabe an der Oberfläche in Form von Wasserdampf zu ermöglichen, kommt dadurch zustande, dass in der geschlossenen Schicht genügend hydrophile Gruppen, insbesondere Hydroxyl-, Ether-, Amin- oder Carboxylgruppen enthalen sind. Diese hydrophilen Gruppen können aufgrund einer Copolymerisation oder Cokondensation von Monomeren, die die Kettenbildung bzw. die Vernetzung bewirken, mit hydrophilen Monomeren hergestellt werden. Ebensogut kann man Polymerisate mit sehr hohem Wasseraufnahmevermögen zusammen mit Polymeren, die andere gewünschte Eigenschaften mitbringen, aber selbst nicht oder weniger hydrophil sind, verarbeiten.
  • Monomere mit hydrophilen Gruppen sind beispielsweise Hydroxyalkylacrylate oder die Acryl-und Methacrylsäureester von Polyalkylenoxiden oder Polyalkylenimiden. Solche Acryl- oder Methacrylsäurederivate können dann mit dem das Basispolymerisat bildenden Acryl- bzw. Methacrylsäureestern und vernetzungsfähigen Monomeren copolymerisiert werden. Dispersionen derartiger hydrophiler Harze sind beispielsweise aus der DE-OS 2 749 386 bekannt. Geeignet ist ferner das Handelsprodukt Plextol 4871 DO der Firma Röhm GmbH für abdichtende feuchtigkeitsleitende Beschichtung aber auch modifizierte Vinylalkoholharze oder Celluloseregenerate. Weiterhin geeignet sind Copolymerisate aus Vinylchlorid und Vinylacetat, bei welchem die Acetatgruppen zu OH-Gruppen hydrolysiert wurden, bzw. Polyurethane mit Überschuss an OH- bzw. NH- und NH2-Gruppen. Ebenso wie die hydrophilen Monomeren copolymerisiert werden können, ist es auch möglich, daraus hergestellte Dispersionen mit Dispersionen zu verschneiden, deren Eigenschaften aus anderen Gründen erwünscht sind. Beispielsweise haben Polyurethane sehr gute mechanische Eigenschaften und Polyvinylchlorid verbessert den Flammschutz. Brauchbar ist z. B. auch ein Polyvinylchlorid mit eingebauten Monomeren mit stark hydrophilen Gruppen. Bei den Polyurethanen kann man die gewünschten Eigenschaften auch durch die Verwendung von Ausgangsstoffen erhalten, die genügend hydrophile Gruppen, insbesondere Ether- oder lmingruppen, haben.
  • Ob eine Beschichtung den Anforderungen der Erfindung hinsichtlich der Feuchtigkeitsaufnahme und der Feuchtigkeitsleitung genügt, kann durch Testversuche leicht festgestellt werden. Die erfindungsgemässen Beschichtungen können 200 bis 400% ihres Gewichtes an Feuchtigkeit speichern und ihre Wasserdampfdurchlässigkeit beträgt mindestens 500 g/24 h x m2 nach DIN 53 122.

Claims (14)

1. Wasserdichtes feuchtigkeitsleitendes Textilmaterial aus einem wasserdampfdurchlässigen textilen Träger, der mit einem hydrophilen Polymeren beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrophile Polymere ein als Dispersion aufgetragenes hydrophiles Acrylharz mit genügend Hydroxyl-, Ether-, Amin- oder Carboxylgruppen ist, um eine Beschichtung mit einer Wasserdampfdurchlässigkeit von mindestens 500 g/ 24 h m2 nach DIN 53 122 zu ergeben, die 200-400% ihres Gewichtes an Feuchtigkeit speichern kann.
2. Textilmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abdichtende Schicht (2) eine Schaumbeschichtung ist.
3. Textilmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaumbeschichtung komprimiert ist.
4. Textilmaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der textile Träger (1) beidseitig beschichtet ist.
5. Textilmaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Beschichtung (2) mit dem hydrophilen Polymeren eine weitere Lage eines wasserdampfdurchlässigen textilen Flächengebildes (1, 8) aufgebracht ist.
6. Textilmaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Beschichtung (2) Materialien (3,4) mit spezifischer Schutzwirkung eingelagert sind.
7. Textilmaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Materialien (3, 4) mit spezifischer Schutzwirkung auf die Beschichtung (2) aufgebracht sind.
8. Textilmaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung luftdicht ist.
9. Textilmaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrophile Polymere ein mit Polyvinylchlorid modifiziertes hydrophiles Acrylharz ist.
10. Textilmaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das hydrophile Polymere ein mit einem Polyurethan modifiziertes hydrophiles Acrylharz ist.
11. Textilmaterial nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyurethan eine Dispersion oder ein anderes System mit einem Festkörpergehalt von 80 bis 100% ist.
12. Verwendung des Textilmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 11 für Schutzbekleidung, insbesondere als Seenot-Rettungsanzug für Piloten.
13. Verwendung des Textilmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 11 für Schlafsäcke.
14. Verwendung des Textilmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 11 als Obermaterial für Schuhe.
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