EP2766521B1 - Textilien mit schutzfunktion gegen abrieb und kontakthitze - Google Patents

Textilien mit schutzfunktion gegen abrieb und kontakthitze Download PDF

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EP2766521B1
EP2766521B1 EP12772893.9A EP12772893A EP2766521B1 EP 2766521 B1 EP2766521 B1 EP 2766521B1 EP 12772893 A EP12772893 A EP 12772893A EP 2766521 B1 EP2766521 B1 EP 2766521B1
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EP
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coating
support layer
coating material
sheet
textile
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Vedran GARTMANN
Roland Lottenbach
Hans-Jürgen HÜBNER
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Schoeller Textil AG
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Schoeller Textil AG
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Definitions

  • the invention relates to textile flat products that are abrasion-resistant and / or offer protection from contact heat and / or are cut-resistant, as well as methods for producing such textile flat products.
  • materials are preferably used that have a high level of abrasion resistance in order to avoid excessive wear and tear during normal use.
  • Examples are functional clothing in the sport and leisure sector, and work and protective clothing.
  • motorcycle clothing In the event of a fall, motorcycle clothing also needs a high level of abrasion resistance in order to avoid or reduce injuries.
  • Leather is traditionally used for motorcycle clothing.
  • plastic-based materials that have high abrasion resistance. However, it is common to all of these materials that they have little or no breathability due to their stable construction. In addition, such materials are usually stiff.
  • the WO200112889 discloses abrasion-resistant textiles.
  • a polymer between 5 and 40 g / m 2 is applied to the surface of the textile in order to increase the abrasion resistance.
  • the object of the invention is to provide flat textile products which do not have the disadvantages mentioned above and others.
  • such textile flat products according to the invention should at the same time have high abrasion resistance and high flexibility.
  • Another object of the invention is to provide flat textile products which are flexible and protect against contact heat.
  • Another object of the invention is to create flat textile products that are both cut-resistant and flexible.
  • Such textile flat products according to the invention should advantageously have a high level of breathability.
  • Another object of the invention is to provide a method for producing such textile flat products according to the invention.
  • the inventive principle of a textile planar product according to the invention is based on the fact that a large number of coating elements are applied to a carrier layer, which, however, do not significantly affect the pliability and flexibility of the carrier layer and any further layers that may be present.
  • the coating elements are designed to be abrasion-resistant and are arranged in such a way that, in the event of sliding friction of the flat textile product on a rough surface, only the coating elements come into contact with the rough surface.
  • the textile carrier layer itself is thus protected from abrasion.
  • abrasion-resistant textile surfaces Possible areas of application of such abrasion-resistant textile surfaces are sportswear, workwear and protective clothing, for example for motorcyclists and firefighters.
  • Flat products according to the invention are particularly suitable for sportswear, since they can be designed to be breathable.
  • a textile flat product according to the invention also protects against contact heat, since only the coating elements can come into direct contact with a hot surface.
  • One possible area of application is, for example, work gloves.
  • a textile planar product according to the invention is characterized by a multiplicity of coating elements which are arranged on a surface of a textile carrier layer of the planar product in such a way that only part of the mentioned surface of the carrier layer is covered by the coating elements.
  • the coating elements consist of a material that is essentially a mixture of a polymer material, preferably a prepolymer that can be crosslinked to form a thermoset, and a filler in the form of inorganic and / or metallic particles.
  • the coating elements are advantageously distributed over the carrier layer in such a way that the flexibility of the flat textile product with coating elements corresponds essentially to the flat textile product without coating elements.
  • the coating elements can, for example, be point-shaped or circular.
  • An advantageous arrangement of coating elements includes, for example, staggered, circular coating elements with a diameter of approximately 4 mm, and a distance between the adjacent coating elements of approximately 2 mm.
  • the proportion of the coating elements on the entire surface of the carrier layer is advantageously between 30% and 70% in order to ensure flexibility and at the same time ensure abrasion resistance.
  • the coating elements are shaped and / or arranged on the carrier layer in such a way that there is no continuous straight line on the surface of the carrier layer which does not cross at least one coating element.
  • the flat textile product is cut-resistant, since a sharp edge cannot reach the sensitive carrier layer.
  • the filler particles of the coating material are advantageously selected from a group consisting of glass, quartz, feldspar, aluminum oxide (corundum), hard metal, hard ceramic, rock powder, and mixtures thereof.
  • Spherical filler particles, such as glass beads, ceramic beads, or chilled cast beads, are particularly advantageous.
  • the filler particles should advantageously have a Mohs hardness of at least 5.
  • the proportion of filler in the coating material is preferably between 5 and 40% by volume. With a higher proportion, the adhesion and stability of the coating element decrease. If the proportion is lower, the abrasion resistance of the coating element decreases.
  • the coating elements are preferably made from a coating material which comprises a curable prepolymer.
  • Epoxy resins preferably liquid epoxy resins with a molar mass ⁇ 700 g / mol, are particularly suitable.
  • the coating material can comprise a rheological additive which is suitable for imparting thixotropic properties to the as yet uncured coating material.
  • Hydrophobic silica for example, is particularly suitable.
  • this is breathable.
  • the flat product can comprise a breathable membrane.
  • other breathable textiles can also be used for flat products according to the invention. Since only part of the surface is covered with coating elements, there is enough surface for gas exchange.
  • the surface of the carrier layer and the coating elements can be provided with an additional coating.
  • a textile carrier layer and a coating material are provided.
  • the coating material comprises a polymer material and a filler which contains inorganic and / or metallic particles.
  • a plurality of portions of the coating material is applied to a surface of the carrier layer, the portions of the coating material being arranged on the surface in such a way that the portions do not overlap and only part of the surface of the carrier layer is covered by the coating material.
  • the coating material is fixed, whereby a multiplicity of solid coating elements are formed on the carrier layer.
  • the carrier layer is advantageously designed in such a way that a viscous coating material can at least partially flow into the fiber structure of the carrier layer.
  • the coating material penetrates partially into the fiber structure of the textile carrier layer after application to the surface of the carrier layer and before fixing, so that after fixing there is a form fit between the carrier layer and the coating material.
  • the surface of the carrier layer is preferably designed in such a way, for example by coating, that the contact angle in air between the surface and the coating material is greater than 60 °, preferably greater than 80 °. In this way, the portions of the viscous coating material do not flow on the surface of the carrier layer. As a further effect, the depth of penetration of the polymer in the coating material decreases, so that the polymer preferably does not penetrate the entire thickness of the carrier layer.
  • the polymer material of the coating material is advantageously a prepolymer which can be crosslinked to form a thermoset, in particular a curable epoxy resin prepolymer.
  • a prepolymer which can be crosslinked to form a thermoset, in particular a curable epoxy resin prepolymer.
  • Such can be cold-curing, hot-curing or UV-curing.
  • the large number of portions of the coating material can be applied to the surface of the carrier layer by means of stencil printing.
  • FIG Figure 1 A basic example of a textile flat product 1 according to the invention is shown in FIG Figure 1 shown.
  • a multiplicity of coating elements 2 is arranged on a carrier layer 11.
  • the carrier layer 11 is the only textile layer of the flat product 1. It can be designed as a woven fabric, knitted fabric or fleece. In any case, however, it is advantageous that the coating material to be applied in a viscous, uncured state can flow at least superficially into the structure of the carrier layer 11 in order to establish a positive connection of the coating elements after curing 2 to achieve with the carrier layer.
  • the method for applying the coating elements will be discussed below.
  • the coating elements 2 are designed as circular elevations arranged in a grid shape. However, other shapes and arrangements are also possible.
  • the first carrier layer 11 is designed to be comparatively thin and is arranged on a second layer 12, which can be thicker.
  • a second layer 12 which can be thicker.
  • the first layer 11 can be designed, for example, as a thin but stable, tear-resistant fabric.
  • the cured coating elements 2 are arranged on a surface 111 of this carrier layer and connected to the fabric 11 in a form-fitting manner. This side of the carrier layer thus forms the outer surface / right side 10 of the textile flat product, which is protected against abrasion or contact heat.
  • the second layer can be designed, for example, as a knitted fabric or foamed polymer that has a certain thickness and thus acts as a cushioning layer.
  • the two layers can be connected to one another by gluing or laminating, for example.
  • the layers can be connected to one another before the application of the coating elements, or afterwards.
  • FIG. 3 The mode of operation of a textile flat product according to the invention is for example in Figure 3 shown, as a schematic cross section through a carrier layer 11 with a single coating element 2. This has the shape of an elevation which protrudes over the surface 111 of the carrier layer.
  • part of the polymer material penetrates into an upper layer of the textile structure of the carrier layer.
  • the polymer material flows around the fiber structure of the carrier layer and, after curing, forms an extremely stable, form-fitting connection.
  • some of the filler particles can optionally penetrate into the carrier structure.
  • the particles 22 of the filler material are fixed in a form-fitting manner in the polymer matrix 21 of the coating element.
  • a certain proportion of the hard, advantageously spherical particles 22 is partially exposed on the outer surface of the coating elements 2.
  • the rough surface 43 mainly comes into contact with the rounded, hard surface of the particles. Since these particles are harder than the rough surface, there is little or no abrasion of the particles themselves. Only parts of the crosslinked polymer matrix that are exposed, if any, are abrasively removed, but in the process further hard, surface-near particles are automatically partially exposed. The result is an overall structure which has very high abrasion resistance.
  • a higher proportion of polymer means an increased stability of the polymer matrix 21, and thus an increased fixation of the particles in the polymer matrix.
  • More filler content increases the amount of abrasion-resistant particles on the surface, so that less polymer matrix is exposed. Optimal values naturally depend on the type of polymer and the type of filler.
  • a breathable membrane can, for example, be arranged at a suitable location.
  • a breathable membrane 13 is arranged between the carrier layer 11 and the second layer 12.
  • FIG Figure 4 (b) Another embodiment of a textile flat product according to the invention is shown in FIG Figure 4 (b) shown, in which a further coating 14 is applied on the outside, which completely covers the carrier layer 11 and the coating elements 2 applied thereon.
  • a coating can consist, for example, of a foamed, flexible polymer layer 14, for example of a polyurethane polymer, which is applied to the carrier layer 11 after the coating elements 2 have been applied and cured.
  • the outside is additionally provided with a further textile layer 15.
  • Such an embodiment is advantageous, for example, when the coating elements should normally not be visible.
  • One possible area of application is, for example, textiles for motorcyclists. Normally only the outer layer 15 is visible. In the event of a fall, the outer layers 15, 14 are removed very quickly by abrasion. However, the underlying coating elements 2 prevent further penetration. The wearer remains protected.
  • FIG Figure 4 (c) Another variant of a textile flat product according to the invention is shown in FIG Figure 4 (c) shown.
  • the carrier layer 11 is on both sides Coating elements 2, 2 'attached.
  • a coating 14, 14 ' is also applied to the carrier layer 11 and the coating elements on both sides.
  • Such a textile flat product according to the invention offers the advantage that both sides can be used equally.
  • textile flat products according to the invention are very suitable for the production of cut-resistant textiles.
  • a sharp edge for example of a knife, cannot penetrate the coating elements of a textile flat product according to the invention. If these coating elements are then applied to the carrier layer in a suitable form and in a suitable arrangement, so that there is no geometrical situation in which a straight line 42 does not intersect at least one coating element 2, the result is a cut-resistant textile flat product.
  • FIG Figure 5 A possible example of such an arrangement of coating elements 2 is shown in FIG Figure 5 shown.
  • a plurality of rectangular coating elements 2 are arranged alternately horizontally and vertically.
  • a pattern results in which there is no straight line 42 which does not intersect any coating element 2.
  • each sharp edge slides exclusively over the surface of the coating elements and does not come into contact with the carrier layer 11 in the spaces 112.
  • the carrier layer or any further layers of the sheet product underneath cannot be cut through.
  • the coating material for coating the carrier layer of the textile surface according to the invention with the coating elements essentially comprises a polymer material and a filler in the form of the hard particles which ensure the abrasion resistance of the coating elements. There are also other components that influence the properties of the coating material.
  • the main components of the coating material are the polymer material and the filler.
  • the fixed, preferably thermosetting polymer must be able to hold the embedded fillers with sufficient strength so that they can absorb the high forces in use.
  • the particles of the fillers on the other hand, must have the highest possible compressive strength and hardness so that they are damaged as little as possible during use.
  • Thermosets have the particular advantage that they do not melt.
  • the coating elements remain stable even with strong friction, since they do not melt in the frictional heat.
  • Liquid resin prepolymers are advantageously used as the polymer for the coating material, for example epoxy resins with a molar mass ⁇ 700 g / mol. These can be cold-curing, hot-curing or UV-curing. When using liquid resins, for physical reasons, less cratering occurs and the formation of Benard cells is made impossible. In order to avoid pore formation in the interior of the material, which would have a negative effect on the mechanical stability of the fastening elements, the coating material should be as free of air as possible.
  • the liquid resin prepolymer is advantageously 100%, i.e. without solvent. This avoids the formation of pores by evaporating solvents and a slow drying phase before the start of the crosslinking reaction.
  • Hard, spherical particles such as those used, for example, for sandblasting, are particularly advantageous, especially since similar requirements are placed on the material here.
  • glass beads, ceramic beads and hard cast beads are suitable.
  • spherical particles are the low abrasion of the particles lying on the surface of the coating elements, since their spherical surface has less interaction with other surfaces during sliding friction, so that less force is absorbed by an object rubbing over the coating elements on the particles.
  • Another advantage of spherical filler particles over broken, angular filler particles is the peculiarity that spherical particles in dispersion have less of an influence on viscosity.
  • the optimum filler content depends on the type of filler itself and the polymer material as well as on the setting of the properties of the coating elements. For example, good results are achieved with 70% by weight of filler in the total mixture. With lower filler contents, the abrasion resistance decreases because more of the polymer matrix is exposed on the surface of the coating elements. With higher filler contents, the stability of the polymer matrix in which the particles are embedded decreases, which also leads to a decrease in abrasion resistance. In addition, the adhesion of the coating elements to the carrier layer of the textile flat product according to the invention decreases.
  • a pasty coating material is advantageous for coating the carrier layer with the coating elements.
  • the resin prepolymer is presented.
  • additives such as wetting agents and dispersants are then added to make the coating material easier to manufacture.
  • Optional additives such as dyes, additives to improve long-term stability (light stabilizers, radical scavengers, etc.), and additives for additional functions are then added with stirring.
  • the fillers are then dispersed into the paste.
  • the rheological additives are only added at the end so that the other components can be mixed more easily.
  • the rheological additives are used to adjust the viscosity of the coating material to a value suitable for the invention.
  • Strongly thixotropic types are advantageously chosen as rheology additives in order to keep the flow resistance in the conveying lines low and at the same time to achieve high stability of the coating elements applied to the carrier layer. In this way, unwanted bleeding of the still uncured coating elements after application is avoided.
  • the high viscosity of the static thixotropic paste in a mixture prepared in this way has a lower tendency to sedimentation.
  • hardeners is done differently depending on the type. In the case of the cold-curing hardener types, the addition takes place shortly before production, whereby the pot life must be taken into account. In the case of hot-curing hardener types, they can also be added to the resin as the first component. In the case of UV-curing mixtures, the UV initiator can also be added to the resin as the first component, but the paste should be strictly protected from exposure to light.
  • Suitable parameters for a pasty coating material are, for example, a viscosity of 80 to 200 dPa.s, a filler content of 30 to 70% by weight, and a grain size of the filler material between 15 and 1000 ⁇ m, preferably ⁇ 150 ⁇ m.
  • Bisphenol A resins and aliphatic epoxy resins are well suited as liquid resins.
  • the coating material is cold-curing, hot-curing or UV-curing is not directly relevant to the invention, but must be geared to the specific design of the coating process.
  • composition of the coating material should be chosen so that the shortest possible curing time is necessary and the lowest possible exothermicity occurs.
  • the curing times should be in the range of normal finishing processes for textiles. Too high an exotherm during curing would lead to a strong local rise in temperature, which could damage the carrier layer.
  • the cured coating elements should also preferably have a high resistance to solvents, fuels, acids and alkalis.
  • Proportion ( parts in relation to weight ) component examples 1000 parts Synthetic resin Bisphenol A and / or F / epichlorohydrin resin (aromatic types), hexahydrophthalic acid resin (cycloaliphatic types) if necessary Additives for better manufacturability Wetting agents, deaerators, defoamers etc. if necessary Accessories for functional improvement Scratch resistance: e.g. through paraffin; UV absorbers: e.g. benzotriazole derivatives; Free radical scavengers: e.g. HALS compounds if necessary Additions for additional functions e.g. flame retardants such as expandable graphite; photoluminescent additives 15 parts dye e.g.
  • powdery pigments 600 parts Hard particles (filler) e.g. glass beads, ceramic beads, chilled cast beads 60 parts Rheology additive e.g. hydrophobic silica 270 parts Harder* e.g. cycloaliphatic amines * The hardener must be added before use, taking the pot life into account.
  • Hard particles e.g. glass beads, ceramic beads, chilled cast beads
  • Rheology additive e.g. hydrophobic silica 270 parts
  • Harder* e.g. cycloaliphatic amines * The hardener must be added before use, taking the pot life into account.
  • Proportion (parts in relation to weight) component examples 1000 parts Synthetic resin Bisphenol A and / or F / epichlorohydrin resin (aromatic types), hexahydrophthalic acid resin (cycloaliphatic types) if necessary Additives for better manufacturability Wetting agents, deaerators, defoamers etc. if necessary Accessories for functional improvement Scratch resistance: e.g. through paraffin; UV absorbers: e.g. benzotriazole derivatives; Radical scavengers: e.g. HALS compounds if necessary Additions for additional functions e.g. flame retardants such as expandable graphite; photoluminescent additives 15 parts dye e.g.
  • powdery pigments 600 parts Hard particles (filler) e.g. glass beads, ceramic beads, chilled cast beads 30 parts Rheology additive e.g. hydrophobic silica 110 parts Harder Temperature-activated crosslinkers, e.g. dicyandiamide derivatives
  • Proportion (parts in relation to weight) component 1000 (Bis-A) Aromatic epoxy resin: "Epikote Resin 828LVEL” (Hexion Specialty Chemicals) 120 Temperature activated crosslinkers: triglycidyl isocyanurate (TGIC) 30th Rheology additive: Hydrophobic silica "Aerosil R202" (Evonik Industries) 270 Hard particles (filler): high-grade corundum pink P220 16 Dye: Gas black "Spezialschwarz 4" (Degussa)
  • Proportion (parts in relation to weight) component 1000 Cycloaliphatic epoxy resin: "Epikote Resin 760" (Hexion Specialty Chemicals) 120 Temperature-activated crosslinkers: dicyandiamide 30th Rheology additive: Hydrophobic silica "Aerosil R202" (Evonik Industries) 290 Hard particles (filler): high-grade corundum pink P220 16 Dye: Gas black "Spezialschwarz 4" (Degussa)
  • Proportion (parts in relation to weight) component examples 1000 parts Synthetic resin Bisphenol A and / or F / epichlorohydrin resin (aromatic types), hexahydrophthalic acid resin (cycloaliphatic types) if necessary Additives for better manufacturability Wetting agents, deaerators, defoamers etc. if necessary Accessories for functional improvement Scratch resistance: e.g. through paraffin; UV absorbers: e.g. benzotriazole derivatives; Radical longer: e.g. HALS compounds if necessary Additions for additional functions e.g. flame retardants such as expandable graphite; photoluminescent additives 15 parts dye e.g.
  • powdery pigments 600 parts Hard particles (filler) e.g. glass beads, ceramic beads, chilled cast beads 30 parts Rheology additive e.g. hydrophobic silica 10 parts UV initiator Light-activated crosslinkers, e.g. triarylsulfonium salts
  • the textile surface to be coated is advantageously at least temporarily hydrophobicized in order to prevent excessive sinking of the paste. This can be done, for example, by impregnation or a one-sided coating, for example with a fluorocarbon finish.
  • a stencil printing process is advantageously used, for example by means of rotary stencils or flat stencils.
  • the wall thickness of the templates is advantageously between 0.5 and 4 mm.
  • the printed area should be between 30 and 70% of the total area of the carrier layer. The higher the degree of coverage, the more the textile feel is influenced.
  • the stencils lie on the carrier layer to be coated, the paste is applied to the stencil and wiped off. The paste is removed from the stencil surface and remains in the openings. When the stencil is peeled off, the coating elements adhere to the carrier layer. Taking into account the stencil geometry and the type of carrier material, the paste viscosity and paste density of the coating material, the squeegee pressure and the distance to the substrate must be coordinated with one another.
  • the amount of coating material to be applied varies depending on the property to be achieved of the textile flat product according to the invention and is approximately 100 to 1500 g / m 2 , preferably 100 to 600 g / m 2 .
  • the paste penetrates the surface of the textile before it hardens, and after hardening, the interlocking of the crosslinked polymer matrix with the structure of the carrier layer results in a very firm, mechanical anchoring of the coating elements on the carrier layer and thus a high level of adhesion.
  • the coating elements are cured, that is, the crosslinking reaction of the thermoset prepolymer mixture is started. No drying is necessary as the paste preferably does not contain any solvents.
  • the curing conditions must be adapted to the resin systems used. If temperature-activated crosslinkers are used or if a self-crosslinking binder system is involved, a certain reaction temperature must then be applied to the application of the coating elements can be achieved.
  • the typical parameters are as follows: Cold-curing mixtures: 120-200 ° C; hot-curing mixtures: 150-200 ° C.
  • the carrier layer with the coating elements is irradiated with UV light in order to start the crosslinking reaction.
  • No temperature increase is necessary for curing, but thermal post-curing is possible at 150 to 200 ° C.
  • the coating elements must be cured under the above conditions at least to the extent that they no longer stick and have sufficient strength and that they cannot smear, smudge or otherwise be destroyed.
  • the carrier layer can then be rolled up or stacked, or fed directly to further processing into the finished textile sheet product, for example by applying further layers.
  • the coating material can then be post-crosslinked, if necessary by a renewed temperature treatment. However, some of the resins used also react at room temperature until they have cured completely.

Landscapes

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Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft textile Flächenprodukte, die abriebfest sind und/oder Schutz vor Kontakthitze bieten und/oder schnittfest sind, sowie Verfahren zur Herstellung solcher textilen Flächenprodukte.
    • Stand der Technik
  • Für verschiedene Anwendungen werden vorzugsweise Materialien verwendet, die eine hohe Abriebfestigkeit aufweisen, um einen übermässigen Verschleiss bei normalem Gebrauch zu vermeiden. Beispiele sind funktionelle Kleidungsstücke im Sport- und Freizeitbereich, und Berufs- und Schutzbekleidung. Auch für Motorradbekleidung ist im Falle eines Sturzes eine hohe Abriebfestigkeit notwendig, um Verletzungen zu vermeiden oder zu verringern. Traditionell wird für Motorradbekleidung Leder eingesetzt. Es existieren auch kunststoffbasierte Materialien, die eine hohe Abriebfestigkeit aufweisen. Allen diesen Materialien ist jedoch eigen, dass sie aufgrund Ihres stabilen Aufbaus lediglich eine geringe oder gar keine Atmungsaktivität aufweisen. Zudem sind solche Materialien meist steif.
  • Ebenfalls bekannt sind Materialien, welche vor Kontakthitze schützen, beispielsweise für Arbeitshandschuhe, insbesondere im Küchenbereich. Dazu ist jedoch eine gewisse Dicke des Materials notwendig, was wiederum zu einer Steifigkeit des Materials führt. Bei langem Tragen führen solche Handschuhe zudem zur Bildung von Schwitzfeuchte, was unangenehm ist.
  • Stoffe mit hoher Atmungsaktivität, gegebenenfalls kombiniert mit hoher Wasserabweisung, gehören für qualitative funktionelle Kleidung, beispielsweise Regenjacken, heutzutage zum Standard. Ein Beispiel für ein entsprechend funktionell ausgerüstetes Gewebe ist unter anderem aus WO 2002/075038 bekannt. Ebenfalls bekannt sind membranbasierte Systeme. Solche funktionellen Textilien weisen jedoch weder eine hohe Abriebfestigkeit auf, noch bieten sie Schutz vor Kontakthitze
  • Die WO200112889 offenbart abreibfeste Textilien. Auf die Oberfläche des Textils wird ein Polymer zwischen 5 und 40 g/m2 aufgebracht, um die Abriebfestigkeit zu erhöhen.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist, textile Flächenprodukte zur Verfügung zu stellen, welche die die oben erwähnten und andere Nachteile nicht aufweisen. Insbesondere sollen solche erfindungsgemässe textile Flächeprodukte gleichzeitig eine hohe Abriebfestigkeit und eine hohe Flexibilität aufweisen.
  • Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, textile Flächenprodukte zur Verfügung zu stellen, welche flexibel sind und vor Kontakthitze schützen.
  • Noch eine Aufgabe der Erfindung ist es, textile Flächenprodukte zu schaffen die sowohl schnittfest als auch flexibel sind.
  • Vorteilhaft sollen solche erfindungsgemässe textile Flächenprodukte eine hohe Atmungsaktivität aufweisen.
  • Ebenfalls Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren bereitzustellen zur Herstellung solcher erfindungsgemässer textiler Flächenprodukte.
  • Diese und andere Aufgaben werden gelöst durch ein erfindungsgemässes textiles Flächenprodukt und ein erfindungsgemässes Verfahren zur Herstellung textiler Flächenprodukte gemäss den unabhängigen Ansprüchen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
    • Darstellung der Erfindung
  • Das erfinderische Prinzip eines erfindungsgemässen textilen Flächenprodukts beruht darauf, dass auf einer Trägerschicht eine Vielzahl von Beschichtungselementen aufgebracht ist, welche jedoch die Biegsamkeit und Flexibilität der Trägerschicht und gegebenenfalls vorhandener weiterer Schichten nicht wesentlich beeinflussen. Die Beschichtungselemente sind abriebfest ausgestaltet, und so angeordnet, dass bei Gleitreibung des textilen Flächenprodukts auf einer rauen Oberfläche nur die Beschichtungselemente in Kontakt mit der rauen Oberfläche kommen. Die textile Trägerschicht selber ist so vor Abrieb geschützt.
  • Mögliche Einsatzgebiete solcher abriebfester Textilflächen sind Sportbekleidung, Arbeitsbekleidung, und Schutzbekleidung beispielsweise für Motorradfahrer und Feuerwehrleute. Insbesondere für Sportbekleidung sind erfindungsgemässe Flächenprodukte sehr geeignet, da sie atmungsaktiv ausgestaltet werden können. So ist es beispielsweise möglich, leichte, atmungsaktive Bekleidung für Fahrradfahrer herzustellen, welche bei einem Sturz des Radfahrers dennoch nicht auf dem Asphalt durchscheuert, und so den Träger vor Hautverletzungen schützen kann. Ebenfalls vorteilhaft ist der Einsatz zum Schutz sehr empfindlichen Textilien, oder zum Schutz von exponierten Stellen an Kleidungsstücken mit dauernder Reibung, beispielsweise bei Outdoor-Jacken in dem Bereich, in der Rucksack scheuert.
  • Bei geeigneter, wenig hitzeleitender Ausgestaltung der Beschichtungselemente schützt ein erfindungsgemässes textiles Flächenprodukt auch vor Kontakthitze, da lediglich die Beschichtungselemente direkt in Kontakt kommen können mit einer heissen Oberfläche. Ein mögliches Einsatzgebiet sind beispielsweise Arbeitshandschuhe.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Form und Anordnung der Beschichtungselemente ist es zudem auch möglich, erfindungsgemässe textile Flächenprodukte zu erhalten, die schnittfest sind. Dies wird insbesondere dann erreicht, wenn keine Gerade existiert, die kein Beschichtungselement auf der Trägerschicht schneidet. Eine scharfe Kante, zum Beispiel die Klinge eines Messers, gleitet auf den abriebfesten Beschichtungselementen. Da sie nicht in Kontakt kommen kann mit der darunter liegenden Trägerschicht, kann die Klinge das textile Flächenprodukt nicht durchschneiden.
  • Ein erfindungsgemässes textiles Flächenprodukt ist gekennzeichnet durch eine Vielzahl an Beschichtungselementen, welche derart auf einer Oberfläche einer textilen Trägerschicht des Flächenprodukts angeordnet sind, dass nur ein Teil der genannten Oberfläche der Trägerschicht durch die Beschichtungselemente bedeckt ist. Die Beschichtungselemente bestehen aus einem Material, dass im Wesentlichen ein Gemisch ist aus einem Polymermaterial, vorzugsweise einem zu einem Duroplast vernetzbaren Präpolymer, und einem Füllstoff in Form von anorganischen und/oder metallischen Partikeln.
  • Vorteilweise sind die Beschichtungselemente so über die Trägerschicht verteilt, dass das textile Flächenprodukt mit Beschichtungselementen in seiner Biegsamkeit im Wesentlichen dem textilen Flächenprodukt ohne Beschichtungselemente entspricht.
  • Die Beschichtungselemente können beispielsweise punktförmig oder kreisförmig sein. Eine vorteilhafte Anordnung Beschichtungselemente umfasst beispielsweise versetzt angeordnete, kreisförmige Beschichtungselemente mit einem Durchmesser von etwa 4 mm, und einem Abstand zwischen den benachbarten Beschichtungselementen von etwa 2 mm.
  • Vorteilsweise beträgt der Anteil der Beschichtungselemente an der gesamten Oberfläche der Trägerschicht zwischen 30 % und 70 %, um die Flexibilität zu gewährleisten und gleichzeitig die Abriebfestigkeit sicherzustellen.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemässen textilen Flächenprodukts sind die Beschichtungselemente derart geformt und/oder derart auf der Trägerschicht angeordnet, dass keine durchgehende Gerade auf der Oberfläche der Trägerschicht existiert, welche nicht mindestens ein Beschichtungselement quert. Als Folge davon ist das textile Flächenprodukt schnittfest, da eine scharfe Kante die empfindliche Trägerschicht nicht erreichen kann.
  • Die Füllstoff-Partikel des Beschichtungsmaterials sind vorteilhaft ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Glas, Quarz, Feldspat, Aluminiumoxid (Korund), Hartmetall, Hartkeramik, Gesteinsmehl, und Gemische davon. Besonders vorteilhaft sind kugelförmige Füllstoff-Partikel, wie beispielsweise Glasperlen, Keramikperlen, oder Hartgussperlen. Die Füllstoff-Partikel sollten vorteilsweise eine Mohs-Härte von mindestens 5 aufweisen.
  • Der Anteil des Füllstoffs am Beschichtungsmaterial beträgt vorzugsweise zwischen 5 und 40 vol.%. Bei einem höheren Anteil sinkt Haftung und Stabilität des Beschichtungselements. Bei einem niedrigeren Anteil sinkt die Abriebfestigkeit des Beschichtungselements.
  • Bei einem erfindungsgemässen Flächenprodukt sind die Beschichtungselemente bevorzugt aus einem Beschichtungsmaterial hergestellt, das ein härtbares Präpolymer umfasst. Besonders geeignet sind Epoxidharze, vorzugsweise flüssige Epoxidharze mit einer Molmasse < 700 g/mol.
  • Das Beschichtungsmaterial kann ein Rheologieadditiv umfassen, welches geeignet ist, dem noch ungehärteten Beschichtungsmaterial thixotrope Eigenschaften zu verleihen. Besonders geeignet ist beispielsweise hydrophobe Kieselsäure.
  • Bei einer besonders vorteilhaften Variante eines erfindungsgemässen Flächenprodukts ist dieses atmungsaktiv. Das Flächenprodukt kann dazu eine atmungsaktive Membran umfassen. Jedoch sind auch andere atmungsaktiven Textilien für erfindungsgemässe Flächenprodukte anwendbar. Da immer nut ein Teil der Oberfläche mit Beschichtungselementen bedeckt ist, verbleibt genügend Oberfläche für den Gasaustausch.
  • Die Oberfläche der Trägerschicht und die Beschichtungselemente können mit einer zusätzlichen Beschichtung versehen sein.
  • Bei einem erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung eines textilen Flächenprodukts werden eine textile Trägerschicht und ein Beschichtungsmaterial bereitgestellt. Das Beschichtungsmaterial umfasst ein Polymermaterial und einen Füllstoff, der anorganische und/oder metallische Partikel enthält. Zur Bildung von Beschichtungselementen wird eine Vielzahl an Portionen des Beschichtungsmaterials auf einer Oberfläche der Trägerschicht aufgetragen, wobei die Portionen des Beschichtungsmaterial derart auf der Oberfläche angeordnet werden, dass die Portionen nicht überlappen, und nur ein Teil der Oberfläche der Trägerschicht durch das Beschichtungsmaterial bedeckt ist. Das Beschichtungsmaterial wird fixiert, wodurch eine Vielzahl von festen Beschichtungselementen auf der Trägerschicht gebildet wird.
  • Vorteilsweise ist die Trägerschicht derart ausgestaltet, dass ein viskoses Beschichtungsmaterial zumindest teilweise in die Faserstruktur der Trägerschicht einfliessen kann.
  • In einer besonders vorteilhaften Variante des erfindungsgemässen Verfahrens dringt das Beschichtungsmaterial nach dem Aufbringen auf die Oberfläche der Trägerschicht und vor dem Fixieren teilweise in die Faserstruktur der textilen Trägerschicht ein, so dass sich nach dem Fixieren ein Formschluss zwischen der Trägerschicht und dem Beschichtungsmaterial ergibt.
  • Die Oberfläche der Trägerschicht ist vorzugsweise derart ausgestaltet, beispielsweise durch Beschichtung, dass der Kontaktwinkel in Luft zwischen Oberfläche und Beschichtungsmaterial grösser ist als 60°, vorzugsweise grösser als 80°. Auf diese Weise zerfliessen die Portionen des viskosen Beschichtungsmaterials nicht auf der Oberfläche der Trägerschicht. Als weiterer Effekt sinkt die Eindringtiefe des Polymers im Beschichtungsmaterial, so dass das Polymer vorzugsweise nicht die ganze Dicke der Trägerschicht durchdringt.
  • Das Polymermaterial des Beschichtungsmaterials ist vorteilsweise ein zu einem Duroplast vernetzbares Präpolymer, insbesondere ein härtbares Epoxidharz-Präpolymer. Ein solches kann kalthärtend, heisshärtend oder UV-härtend sein.
  • Die Vielzahl an Portionen des Beschichtungsmaterials können mittels Schablonendruck auf der Oberfläche der Trägerschicht aufgebracht werden.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend auf die Zeichnungen Bezug genommen. Diese zeigen lediglich Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstands.
    • Figur 1
    zeigt schematisch ein grundlegendes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen textilen Flächenprodukts, (a) in einem Querschnitt, und (b) in einer perspektivischen Ansicht.
    Figur 2
    zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen flexiblen Flächenprodukts mit zwei Schichten.
    Figur 3
    zeigt schematisch einen Detailquerschnitt durch ein einzelnes auf der ersten Trägerschicht angeordnetes Beschichtungselement, während eines Gleitreibungsvorgangs mit einer rauen Oberfläche.
    Figur 4
    zeigt schematisch Querschnitte von weiteren Ausführungsbeispielen erfindungsgemässer Flächenprodukte.
    Figur 5
    zeigt eine vorteilhafte Anordnung von Beschichtungselementen auf einem erfindungsgemässen Flächenprodukt, bei der keine durchgehende Schneidkante existiert.
    Ausführung der Erfindung
  • Ein grundlegendes Beispiel eines erfindungsgemässen textilen Flächenprodukts 1 ist in Figur 1 dargestellt. Auf einer Trägerschicht 11 ist eine Vielzahl von Beschichtungselementen 2 angeordnet. Die Trägerschicht 11 ist im vorliegenden Beispiel die einzige textile Schicht des Flächenprodukts 1. Sie kann als Gewebe, Maschenware, oder Vlies ausgestaltet sein. In jedem Fall ist jedoch vorteilhaft, dass das aufzutragende Beschichtungsmaterial in einem viskosen, ungehärteten Zustand zumindest oberflächlich in die Struktur der Trägerschicht 11 einfliessen kann, um nach der Härtung eine formschlüssige Verbindung der Beschichtungselemente 2 mit der Trägerschicht zu erreichen. Auf das Verfahren zur Auftragung der Beschichtungselemente wird nachfolgend noch eingegangen werden.
  • In der dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Flächenprodukts sind die Beschichtungselemente 2 als kreisrunde, rasterförmig angeordnete Erhebungen ausgestaltet. Andere Formgebungen und Anordnungen sind jedoch ebenfalls möglich.
  • In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemässen textilen Flächenprodukts 1 ist die erste Trägerschicht 11 vergleichsweise dünn ausgestaltet, und auf einer zweiten Schicht 12 angeordnet, die dicker sein kann. Eine solche Variante ist beispielsweise in Figur 2 schematisch dargestellt.
  • Die erste Schicht 11 kann beispielsweise als dünnes aber stabiles, reissfestes Gewebe ausgestaltet sein. Die ausgehärteten Beschichtungselemente 2 sind auf einer Oberfläche 111 dieser Trägerschicht angeordnet, und mit dem Gewebe 11 formschlüssig verbunden. Diese Seite der Trägerschicht bildet somit die Aussenfläche / rechte Seite 10 des textilen Flächenprodukts, welche gegen Abrieb bzw. Kontakthitze geschützt ist.
  • Die zweite Schicht kann beispielsweise als Gewirke oder geschäumtes Polymer ausgestaltet sein, dass eine gewisse Dicke aufweist und so als Polsterungsschicht wirkt. Die beiden Schichten können zum Beispiel durch verkleben oder durch laminieren miteinander verbunden werden. Die Schichten können vor dem Aufbringen der Beschichtungselemente miteinander verbunden werden, oder anschliessend.
  • Die Funktionsweise eines erfindungsgemässen textilen Flächenprodukts ist beispielsweise in Figur 3 dargestellt, als schematischer Querschnitt durch eine Trägerschicht 11 mit einem einzelnen Beschichtungselement 2. Dieses hat die Form einer Erhebung, welche die Oberfläche 111 der Trägerschicht überragt.
  • Beim Auftragen des noch viskosen, unfixierten Beschichtungsmaterials auf die Trägerschicht dringt ein Teil des Polymermaterials in eine obere Schicht der textilen Struktur der Trägerschicht ein. In diesem Bereich 23 umfliesst das Polymermaterial die Faserstruktur der Trägerschicht, und bildet nach dem Aushärten eine äusserst stabile, formschlüssige Verbindung. Je nach Art des Füllmaterials und der Trägerschicht kann gegebenenfalls auch ein Teil der Füllstoffpartikel in die Trägerstruktur eindringen. Nach dem Aushärten des Beschichtungsmaterials sind die Partikel 22 des Füllmaterials in der Polymermatrix 21 des Beschichtungselementes formschlüssig fixiert.
  • Kommt nun die Aussenseite des erfindungsgemässen textilen Flächenprodukts in Kontakt mit einer rauen, zwei-dimensionalen Oberfläche 43, in Figur 3 dargestellt als unregelmässige Kante, die entlang des Pfeils über die Oberfläche des Beschichtungselements gleitet, so können aufgrund der Anordnung der Vielzahl von Beschichtungselemente 2 auf der Trägerschicht 11 im Wesentlichen nur die Beschichtungselemente 2 in Kontakt mit dieser rauen Oberfläche kommen. Die Trägerschicht ist hingegen von der Oberfläche 43 räumlich getrennt, so dass es zu keinem Abrieb der Trägerschicht kommen kann.
  • Auf der aussen liegenden Oberfläche der Beschichtungselemente 2 liegt ein gewisser Anteil der harten, vorteilsweise kugelförmigen Partikel 22 teilweise frei. Auf diese Weise kommt die raue Oberfläche 43 hauptsächlich mit der gerundeten, harten Oberfläche der Partikel in Kontakt. Da diese Partikel härter sind als die raue Oberfläche, findet keine oder nur eine geringe Abrasion der Partikel selber statt. Nur gegebenenfalls freiliegende Teile der vernetzten Polymermatrix werden abrasiv entfernt, wobei dabei jedoch automatisch weitere harte, oberflächennahe Partikel teilweise freigelegt werden. Es resultiert eine Gesamtstruktur, welche eine sehr hohe Abriebfestigkeit aufweist.
  • Um eine optimale, maximale Abriebfestigkeit zu finden, muss ein Kompromiss gefunden werden in Bezug auf das Mengenverhältnis zwischen Polymermatrix und Füllstoffpartikel. Mehr Polymeranteil bedeutet eine erhöhte Stabilität der Polymermatrix 21, und damit eine erhöhte Fixierung der Partikel in der Polymermatrix. Mehr Füllstoffanteil erhöht die Menge abriebfester Partikel an der Oberfläche, so dass weniger Polymermatrix freiliegt. Optimale Werte hängen natürlich jeweils von der Art des Polymers und der Art des Füllstoffs ab.
  • Um ein atmungsaktives erfindungsgemässes Flächenprodukt zu erhalten, kann beispielsweise an geeigneter Stelle eine atmungsaktive Membran angeordnet werden. Eine solche mögliche Ausführungsform ist schematisch in Figur 4(a) dargestellt. Zwischen der Trägerschicht 11 und der zweiten Schicht 12 ist eine atmungsaktive Membran 13 angeordnet.
  • Eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemässen textilen Flächenprodukts ist in Figur 4(b) dargestellt, bei welchem auf der Aussenseite noch eine weitere Beschichtung 14 angebracht ist, welche die Trägerschicht 11 und die darauf angebrachten Beschichtungselemente 2 vollständig abdeckt. Eine solche Beschichtung kann beispielsweise aus einer geschäumten, flexiblen Polymerschicht 14 bestehen, beispielsweise aus einem Polyurethan-Polymer, welche nach dem Auftragen und Aushärten der Beschichtungselemente 2 auf der Trägerschicht 11 aufgebracht wird. Im gezeigten Beispiel ist die Aussenseite zusätzlich noch mit einer weiteren textilen Schicht 15 versehen.
  • Eine solche Ausführungsform ist beispielsweise vorteilhaft, wenn die Beschichtungselemente im Normalfall nicht sichtbar sein sollen. Ein mögliches Anwendungsgebiet sind beispielsweise Textilien für Motorradfahrer. Im Normalfall ist nur die äussere Schicht 15 sichtbar. Bei einem Sturz werden die äusseren Schichten 15, 14 sehr schnell durch Abrasion abgetragen. Jedoch verhindern die darunter liegenden Beschichtungselemente 2 ein weiteres Durchdringen. Der Träger bleibt geschützt.
  • Eine andere Ausführungsvariante eines erfindungsgemässen textilen Flächenprodukts ist in Figur 4(c) dargestellt. In dieser Ausführungsform sind auf beiden Seiten der Trägerschicht 11 Beschichtungselemente 2, 2' angebracht. Ebenfalls auf beiden Seiten ist eine Beschichtung 14, 14' auf die Trägerschicht 11 und die Beschichtungselemente aufgebracht. Ein solches erfindungsgemässes textiles Flächenprodukt bietet den Vorteil, dass beide Seiten gleichwertig verwendet werden können.
  • Aufgrund der hohen Abriebfestigkeit der Beschichtungselemente sind erfindungsgemässe textile Flächenprodukte sehr geeignet für die Herstellung schnittfester Textilien. Eine scharfe Kante, beispielsweise eines Messers, kann die Beschichtungselemente eines erfindungsgemässen textilen Flächenproduktes nicht durchdringen. Werden nun diese Beschichtungselemente in einer geeigneten Form und in einer geeigneten Anordnung auf der Trägerschicht angebracht, so dass keine geometrische Situation existiert, in der eine Gerade 42 nicht mindestens ein Beschichtungselement 2 schneidet, so resultiert ein schnittsicheres textiles Flächenprodukt.
  • Ein mögliches Beispiel für eine solche Anordnung von Beschichtungselementen 2 ist in Figur 5 dargestellt. Eine Vielzahl von rechteckigen Beschichtungselementen 2 sind abwechselnd horizontal und vertikal angeordnet. Es resultiert ein Muster, bei dem keine Gerade 42 existiert, die kein Beschichtungselement 2 schneidet. Als Folge davon gleitet jede scharfe Kante ausschliesslich über die Oberfläche der Beschichtungselemente, und kommt nicht in Kontakt mit der Trägerschicht 11 in den Zwischenräumen 112. Die Trägerschicht bzw. gegebenenfalls darunter liegende weitere Schichten des Flächenproduktes können nicht durchschnitten werden.
  • Das in Figur 5 gezeigte Muster ist lediglich eines einer Vielzahl von möglichen schnittfesten Mustern. Diese könne je nach gewünschter Eigenschaft optimiert werden. Grundsätzlich führt eine höhere Anzahl von Beschichtungselementen zu einer grösseren Schneidfestigkeit, aber auch zu einer zunehmenden Steifigkeit des textilen Flächenprodukts.
    • Beschichtungsmaterial
  • Das Beschichtungsmaterial zur Beschichtung der Trägerschicht der erfindungsgemässen textilen Fläche mit den Beschichtungselementen umfasst im wesentlichen ein Polymermaterial und einen Füllstoff in Form der harten Partikel, welche die Abriebfestigkeit der Beschichtungselemente sicherstellen. Dazu kommen noch weitere Bestandteile zur Beeinflussung der Eigenschaften des Beschichtungsmaterials.
  • Die Hauptkomponenten des Beschichtungsmaterials sind das Polymermaterial und der Füllstoff. Das fixierte, vorzugsweise duroplastische Polymer muss die eingebetteten Füllstoffe mit genügender Festigkeit halten können, damit diese die hohen Kräfte im Einsatz aufnehmen können. Die Partikel der Füllstoffe dagegen müssen möglichst hohe Druckfestigkeit und Härte haben, damit sie im Einsatz möglichst wenig beschädigt werden.
  • Duroplaste haben den besonderen Vorteil, dass sie nicht schmelzen. Auch bei starker Reibung bleiben die Beschichtungselemente stabil, da diese in der Reibungshitze nicht schmelzen.
  • Als Polymer für das Beschichtungsmaterial werden vorteilhaft Flüssigharz-Präpolymere verwendet, z.B. Epoxidharze mit einer Molmasse < 700 g/mol. Diese können kalthärtend, heisshärtend oder UV-härtend ausgeführt sein. Bei Verwendung von Flüssigharzen tritt aus physikalischen Gründen weniger Kraterbildung auf, und die Bildung von Benard-Zellen wird verunmöglicht. Um Porenbildung im Innern des Materials zu vermeiden, die sich negativ auf die mechanische Stabilität der Befestigungselemente auswirken würde, sollte das Beschichtungsmaterial möglichst luftfrei sein.
  • Das Flüssigharz-Präpolymer ist vorteilsweise 100%, d.h. ohne Lösungsmittel. Dies vermeidet die Bildung von Poren durch verdampfendes Lösungsmittel, sowie eine langsame Trocknungsphase vor dem Start der Vernetzungsreaktion.
  • Als Füllstoffe geeignet sind Materialien mit harten anorganischen/mineralischen oder metallischen Partikeln. Besonders vorteilhaft sind harte, kugelförmige Partikel, wie sie beispielsweise auch zum Sandstrahlen eingesetzt werden, zumal hier ähnliche Anforderungen an das Material gestellt werden. Geeignet sind beispielsweise Glasperlen, Keramikperlen und Hartgussperlen.
  • Ein Vorteil kugelförmiger Partikel ist die niedrige Abrasion der an der Oberfläche der Beschichtungselemente liegenden Partikel, da deren kugelförmige Oberfläche bei Gleitreibung eine geringere Wechselwirkung mit anderen Oberflächen aufweist, so dass eine geringere Kraftaufnahme von einem über die Beschichtungselemente reibenden Gegenstand auf die Partikel erfolgt. Ein weiterer Vorteil von kugelförmigen Füllstoff-Partikeln gegenüber gebrochenen, kantigen Füllstoffpartikeln ist die Eigenart, dass kugelförmige Partikel in Dispersion die Viskosität weniger beeinflussen.
  • Der optimale Füllstoffgehalt ist von der Art des Füllstoffs selbst und des Polymermaterials sowie von der Einstellung der Eigenschaften der Beschichtungselemente abhängig. Beispielsweise werden mit 70 Gew.% Anteil Füllstoff am Gesamtgemisch gute Ergebnisse erzielt. Bei tieferen Füllstoffgehalten sinkt die Abriebfestigkeit, da mehr der Polymermatrix auf der Oberfläche der Beschichtungselemente freiliegt. Bei höheren Füllstoffgehalten sinkt die Stabilität der Polymermatrix, in welche die Partikel eingebettet sind, was ebenfalls zum Sinken der Abriebfestigkeit führt. Zudem sinkt die Haftung der Beschichtungselemente auf der Trägerschicht des erfindungsgemässen textilen Flächenprodukts.
  • Zur Beschichtung der Trägerschicht mit den Beschichtungselementen ist ein pastöses Beschichtungsmaterial vorteilhaft. Beim Pastenansatz wird das Harz-Präpolymer vorgelegt. Falls notwendig werden dann die Zusätze für eine bessere Herstellbarkeit des Beschichtungsmaterials, wie z.B. Netzmittel und Dispergiermittel zugegeben. Anschliessend werden unter Rühren optionale Zusätze wie Farbstoffe, Zusätze zur Verbesserung der Langzeitstabilität (Lichtschutzmittel, Radikalfänger etc.), und Zusätze für Zusatzfunktionen zugegeben. Anschliessend werden die Füllstoffe in die Paste dispergiert. Die Zugabe von Rheologieadditiven erfolgt erst am Schluss, damit die Durchmischung der anderen Bestandteile leichter erfolgen kann.
  • Die Rheologieadditive dienen der Einstellung der Viskosität des Beschichtungsmaterials auf einen für die Erfindung geeigneten Wert. Als Rheologieadditiv wählt man vorteilhaft stark thixotrope Typen, um den Fliesswiderstand in den Förderleitungen niedrig zu halten und gleichzeitig eine hohe Standfestigkeit der auf der Trägerschicht aufgebrachten Beschichtungselemente zu erreichen. Ein unerwünschtes Zerlaufen der noch ungehärteten Beschichtungselemente nach dem Auftrag wir so vermieden. Zusätzlich hat man in einem so hergestellten Gemisch durch die hohe Viskosität der ruhenden thixotropen Paste eine niedrigere Sedimentationsneigung.
  • Die Zugabe von Härtern geschieht je nach Typ unterschiedlich. Bei den kalthärtenden Härtertypen erfolgt die Zugabe kurz vor der Herstellung, wobei die Topfzeit zu beachten ist. Bei heisshärtenden Härtertypen kann die Zugabe auch als erste Komponente ins Harz erfolgen. Bei UV-härtenden Gemischen kann die UV-Initiator-Zugabe ebenfalls als erste Komponente ins Harz erfolgen, jedoch sollte die Paste strikt von Lichteinwirkung geschützt werden.
  • Geeignete Parameter für ein pastenförmiges Beschichtungsmaterial sind beispielsweise eine Viskosität von 80 bis 200 dPa.s, ein Füllstoffanteil von 30 bis 70 Gew.%, und eine Korngrösse des Füllmaterials zwischen 15 und 1000 µm, vorzugsweise < 150 µm. Als Flüssigharze gut geeignet sind Bisphenol-A-Harze und aliphatische Epoxyharze.
  • Ob das Beschichtungsmaterial kalthärtend, heisshärtend oder UV-härtend ausgeführt wird, ist für die Erfindung nicht direkt relevant, sondern muss auf die konkrete Ausgestaltung des Beschichtungsverfahrens ausgerichtet werden.
  • Die Zusammensetzung des Beschichtungsmaterials sollte so gewählt sein, dass eine möglichst geringe Härtungszeit notwendig ist und eine möglichst geringe Exothermie auftritt. Die Härtungszeiten sollten im Bereich normaler Ausrüstungsverfahren für Textilien liegen. Eine zu hohe Exothermie bei der Härtung würde zu einem starken lokalen Anstieg der Temperatur führen, was die Trägerschicht schädigen könnte.
  • Die gehärteten Beschichtungselemente sollten auch vorzugsweise eine hohe Beständigkeit gegenüber Lösungsmitteln, Treibstoffen, Säuren und Laugen aufweisen.
    • Beispielrezepturen für das Beschichtungsmaterial
  • Nachfolgend werden einige Beispiele für Rezepturen zur Herstellung von Beschichtungsmaterial-Massen für erfindungsgemässe Flächenprodukte bzw. erfindungsgemässe Verfahren aufgeführt.
    • Beispiel 1: Kalthärtend
  • Anteil (Teile in Bezug auf das Gewicht) Bestandteil Beispiele
    1000 Teile Kunstharz Bisphenol A und/oder F/ Epichlorhydrinharz (aromatische Typen), Hexahydrophtalsäure-Harz (cycloaliphatische Typen)
    bei Bedarf Zusätze für bessere Herstellbarkeit Netzmittel, Entlüfter, Entschäumer etc.
    bei Bedarf Zusätze für Funktionsverbesserung Kratzfestigkeit: z.B. durch Parafine; UV-Absorber: z.B. Benztriazol-Derivate; Radikalfänger: z.B. HALS-Verbindungen
    bei Bedarf Zusätze für Zusatzfunktionen z.B. Flammschutzmittel wie Blähgraphit; nachleuchtende Zusätze
    15 Teile Farbstoff z.B. Russ, pulverförmige Pigmente
    600 Teile Harte Partikel (Füllstoff) z.B. Glasperlen, Keramikperlen, Hartgussperlen
    60 Teile Rheologieadditiv z.B. Hydrophobe Kieselsäure
    270 Teile Härter* z.B. Cycloaliphatische Amine
    * Der Härter muss vor Anwendung unter Berücksichtigung der Topfzeit beigemischt werden.
    • Beispiel 2: Heisshärtend
  • Anteil (Teile in Bezug auf das Gewicht) Bestandteil Beispiele
    1000 Teile Kunstharz Bisphenol A und/oder F/ Epichlorhydrinharz (aromatische Typen), Hexahydrophtalsäure-Harz (cycloaliphatische Typen)
    bei Bedarf Zusätze für bessere Herstellbarkeit Netzmittel, Entlüfter, Entschäumer etc.
    bei Bedarf Zusätze für Funktionsverbesserung Kratzfestigkeit: z.B. durch Parafine; UV-Absorber: z.B. Benztriazol-Derivate; Radikalfänger: z.B. HALS-Verbindunqen
    bei Bedarf Zusätze für Zusatzfunktionen z.B. Flammschutzmittel wie Blähgraphit; nachleuchtende Zusätze
    15 Teile Farbstoff z.B. Russ, pulverförmige Pigmente
    600 Teile Harte Partikel (Füllstoff) z.B. Glasperlen, Keramikperlen, Hartgussperlen
    30 Teile Rheologieadditiv z.B. Hydrophobe Kieselsäure
    110 Teile Härter Temperaturaktivierte Vernetzer, z.B. Dicyandiamid-Derivate
    • Beispiel 3: Heisshärtend
  • Anteil (Teile in Bezug auf das Gewicht) Bestandteil
    1000 (Bis-A) Aromatisches Epoxiharz: "Epikote Resin 828LVEL" (Hexion Specialty Chemicals)
    120 Temperaturaktivierte Vernetzer: Triglycidylisocyanurat (TGIC)
    30 Rheologieadditiv: Hydrophobe Kieselsäure "Aerosil R202" (Evonik Industries)
    270 Harte Partikel (Füllstoff): Edelkorund Rosa P220
    16 Farbstoff: Gasruss "Spezialschwarz 4" (Degussa)
    • Beispiel 4: Heisshärtend
  • Anteil (Teile in Bezug auf das Gewicht) Bestandteil
    1000 Cycloaliphatisches Epoxiharz: "Epikote Resin 760" (Hexion Specialty Chemicals)
    120 Temperaturaktivierte Vernetzer: Dicyandiamid
    30 Rheologieadditiv: Hydrophobe Kieselsäure "Aerosil R202" (Evonik Industries)
    290 Harte Partikel (Füllstoff): Edelkorund Rosa P220
    16 Farbstoff: Gasruss "Spezialschwarz 4" (Degussa)
    • Beispiel 5: UV-Härtend
  • Anteil (Teile in Bezug auf das Gewicht) Bestandteil Beispiele
    1000 Teile Kunstharz Bisphenol A und/oder F/ Epichlorhydrinharz (aromatische Typen), Hexahydrophtalsäure-Harz (cycloaliphatische Typen)
    bei Bedarf Zusätze für bessere Herstellbarkeit Netzmittel, Entlüfter, Entschäumer etc.
    bei Bedarf Zusätze für Funktionsverbesserung Kratzfestigkeit: z.B. durch Parafine; UV-Absorber: z.B. Benztriazol-Derivate; Radikalänger: z.B. HALS-Verbindungen
    bei Bedarf Zusätze für Zusatzfunktionen z.B. Flammschutzmittel wie Blähgraphit; nachleuchtende Zusätze
    15 Teile Farbstoff z.B. Russ, pulverförmige Pigmente
    600 Teile Harte Partikel (Füllstoff) z.B. Glasperlen, Keramikperlen, Hartgussperlen
    30 Teile Rheologieadditiv z.B. Hydrophobe Kieselsäure
    10 Teile UV-Initiator Lichtaktivierte Vernetzer, z.B. Triarylsulfoniumsalze
    • Auftragen der Beschichtungselemente
  • Die zu beschichtende textile Fläche wird vorteilhaft zumindest vorübergehend hydrophobiert, um ein übermässiges Einsinken der Paste zu verhindern. Dies kann durch beispielsweise durch Imprägnieren oder eine einseitige Beschichtung beispielsweise mit einer Fluorcarbon-Ausrüstung geschehen.
  • Um die Beschichtungselemente auf die Trägerschicht aufzutragen, wird vorteilhaft ein Schablonendruckverfahren angewandt, beispielsweise mittels Rotationsschablonen oder Flachschablonen. Die Wandstärke der Schablonen liegt vorteilhaft zwischen 0.5 und 4 mm. Die bedruckte Fläche sollte zwischen 30 und 70% der Gesamtfläche der Trägerschicht liegen. Je höher der Deckungsgrad, desto mehr wird der textile Griff beeinflusst.
  • Die Schablonen liegen auf der zu beschichtenden Trägerschicht auf, die Paste wird auf die Schablone gebracht und abgerakelt. Die Paste wird von der Schablonenfläche abgetragen und verbleibt in den Öffnungen. Beim Abziehen der Schablone bleiben die Beschichtungselemente auf der Trägerschicht haften. Unter Berücksichtigung der Schablonengeometrie und der Art des Trägermaterials müssen die Pastenviskosität und Pastendichte des Beschichtungsmaterials, der Rakeldruck, und der Abstand zum Substrat aufeinander abgestimmt werden.
  • Die Menge an aufzutragendem Beschichtungsmaterial variiert je nach zu erreichender Eigenschaft des erfindungsgemässen textilen Flächenprodukts, und beträgt ca. 100 bis 1500 g/m2, vorzugsweise 100 bis 600 g/m2. Die Paste dringt noch vor dem Aushärten oberflächlich in das Textil ein, wobei nach dem Aushärten durch Formschluss der vernetzten Polymermatrix mit der Struktur der Trägerschicht eine sehr feste, mechanische Verankerung der Beschichtungselemente auf der Trägerschicht und damit eine hohe Haftung entsteht.
  • In einem ersten Schritt wird werden die Beschichtungselemente ausgehärtet, dass heisst, die Vernetzungsreaktion des Duroplast-Präpolymer-Gemisches wird gestartet. Es ist keine Trocknung notwendig da vorzugsweise keine Lösungsmittel in der Paste enthalten sind. Die Aushärtebedingungen sind den verwendeten Harzsystemen anzupassen. Werden temperaturaktivierte Vernetzer eingesetzt oder handelt es sich um ein selbstvernetzendes Bindersystem, so muss anschliessend auf das Auftragen der Beschichtungselemente eine bestimmte Reaktionstemperatur erreicht werden. Die typischen Parameter gestalten sich folgendermassen: Kalthärtende Gemische: 120-200 °C; heisshärtende Gemische: 150-200 °C.
  • Beim Einsatz von UV-Vernetzern wird die Trägerschicht mit den Beschichtungselementen mit UV-Licht bestrahlt, um die Vernetzungsreaktion zu starten. Für die Aushärtung ist keine Temperaturerhöhung notwendig, allerdings ist eine thermische Nachhärtung möglich bei 150 bis 200 °C.
  • Die Beschichtungselemente müssen unter den oben genannten Bedingungen mindestens soweit ausgehärtet sein, dass sie nicht mehr kleben und genügend Festigkeit aufweisen, und dass sie nicht verschmieren, verwischen oder sonst irgendwie zerstört werden können. Anschliessend kann die Trägerschicht aufgerollt oder gestapelt werden, oder direkt einer Weiterverarbeitung zum fertigen textilen Flächenprodukt zugeführt werden, indem beispielsweise weitere Schichten aufgebracht werden.
  • Das Beschichtungsmaterial kann anschliessend, wenn nötig durch eine erneute Temperaturbehandlung, nachvernetzt werden. Allerdings reagieren die verwendeten Harze teilweise auch bei Raumtemperatur bis zur vollständigen Aushärtung aus.
  • Die offenbarten spezifischen Ausführungsformen sind nicht dazu geeignet, die vorliegende Erfindung in ihrem Unfang zu beschränken. Dem Fachmann ergeben sich aus der vorangehenden Beschreibung und den Zeichnungen verschiedene mögliche Abwandlungen und Modifikationen, zusätzlich zu den offenbarten Beispielen, die ebenfalls unter den Schutzbereich der Ansprüche fallen sollen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    textiles Flächenprodukt
    10
    Aussenfläche des Flächenprodukts
    11
    erste Schicht, Trägerschicht
    12
    zweite Schicht
    13
    atmungsaktive Membran
    14, 14'
    Beschichtung
    15
    Schicht
    111
    Oberfläche
    112
    Zwischenraum
    2, 2'
    Beschichtungselement
    21
    Polymermatrix
    22
    Füllstoff-Partikel
    23
    Bereich der formschlüssigen Verbindung
    31
    Aussenseite
    32
    Innenseite
    42
    Schnitt-Gerade
    43
    raue Oberfläche

Claims (14)

  1. Ein textiles Flächenprodukt (1), gekennzeichnet durch eine Vielzahl an Beschichtungselementen (2), welche derart auf einer Oberfläche (111) einer textilen Trägerschicht (11) des Flächenprodukts angeordnet sind, dass nur ein Teil der genannten Oberfläche der Trägerschicht durch die Beschichtungselemente bedeckt ist, wobei die textile Trägerschicht hydrophobiert, insbesondere imprägniert, ist und wobei die Beschichtungselemente aus einem Material bestehen, dass ein Gemisch ist aus einem Polymermaterial, vorzugsweise einem zu einem Duroplast vernetzbaren Präpolymer, und einem Füllstoff in Form von anorganischen und/oder metallischen Partikeln (22), wobei der Anteil des Füllstoffs am Beschichtungsmaterial zwischen 5 und 40 vol.% beträgt und wobei die Korngrösse des Füllstoffs zwischen 15 und 1000 µm beträgt.
  2. Flächenprodukt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungselemente (2) so über die Trägerschicht (11) verteilt sind, dass das textile Flächenprodukt (1) mit Beschichtungselementen in seiner Biegsamkeit dem textilen Flächenprodukt ohne Beschichtungselemente entspricht.
  3. Flächenprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Beschichtungselemente (2) an der gesamten Oberfläche (111) der Trägerschicht (11) zwischen 30 % und 70 % beträgt.
  4. Flächenprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungselemente (2) derart geformt sind und/oder derart auf der Trägerschicht (11) angeordnet sind, dass keine durchgehende Gerade (42) auf der Oberfläche (111) der Trägerschicht existiert, welche nicht mindestens ein Beschichtungselement quert.
  5. Flächenprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoff-Partikel (22) ausgewählt sind aus einer Gruppe bestehend aus Glas, Quarz, Feldspat, Aluminiumoxid (Korund), Hartmetall, Hartkeramik, Gesteinsmehl, und Gemische davon, wobei die Füllstoff-Partikel (22) vorzugsweise kugelförmig sind und besonders bevorzugt eine Mohs-Härte von mindestens 5 aufweisen.
  6. Flächenprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungselemente (2) aus einem Beschichtungsmaterial hergestellt sind, das ein härtbares Präpolymer umfasst, wobei das härtbare Präpolymer vorzugsweise ein Epoxidharz ist, besonders bevorzugt ein flüssiges Epoxidharz mit einer Molmasse < 700 g/mol.
  7. Flächenprodukt nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial ein Rheologieadditiv umfasst, welches geeignet ist, dem noch ungehärteten Beschichtungsmaterial thixotrope Eigenschaften zu verleihen, vorzugsweise eine hydrophobe Kieselsäure.
  8. Flächenprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenprodukt (1) atmungsaktiv ist und/oder eine atmungsaktive Membran (13) umfasst.
  9. Flächenprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (111) der Trägerschicht (11) und die Beschichtungselemente (2) mit einer Beschichtung (14) versehen sind.
  10. Verfahren zur Herstellung eines textilen Flächenprodukts (1), bei welchem
    eine textile Trägerschicht (11) bereitgestellt wird;
    die textile Trägerschicht hydrophobiert, insbesondere imprägniert wird;
    ein pastenförmiges Beschichtungsmaterial bereitgestellt wird, umfassend ein Polymermaterial und einen Füllstoff, der anorganische und/oder metallische Partikel (22) enthält, wobei der Füllstoffanteil von 30 bis 70 Gew.% beträgt und wobei die Korngrösse des Füllstoffs zwischen 15 und 1000 µm beträgt;
    zur Bildung von Beschichtungselementen (2) eine Vielzahl an Portionen des Beschichtungsmaterials auf einer Oberfläche (111) der Trägerschicht aufgetragen werden, wobei die Portionen des Beschichtungsmaterials derart auf der Oberfläche angeordnet werden, dass die Portionen nicht überlappen, und nur ein Teil der Oberfläche der Trägerschicht durch das Beschichtungsmaterial bedeckt ist;
    das Beschichtungsmaterial fixiert wird, wodurch eine Vielzahl von festen Beschichtungselementen (2) auf der Trägerschicht gebildet wird, und die Trägerschicht (11) vorzugsweise derart ausgestaltet ist, dass ein viskoses Beschichtungsmaterial zumindest teilweise in die Faserstruktur der Trägerschicht einfliessen kann.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial nach dem Aufbringen auf die Oberfläche (111) der Trägerschicht (11) und vor dem Fixieren teilweise in die Faserstruktur der textilenTrägerschicht (11) eindringt, so dass sich nach dem Fixieren ein Formschluss zwischen der Trägerschicht und dem Beschichtungsmaterial ergibt.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (111) der Trägerschicht (11) derart ausgestaltet ist, beispielsweise durch Beschichtung, dass der Kontaktwinkel in Luft zwischen Oberfläche und Beschichtungsmaterial grösser ist als 60°, vorzugsweise grösser als 80°.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial des Beschichtungsmaterials ein zu einem Duroplast vernetzbares Präpolymer ist, insbesondere ein härtbares Epoxidharz-Präpolymer.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl an Portionen des Beschichtungsmaterials mittels Schablonendruck auf der Oberfläche (111) der Trägerschicht (11) aufgebracht wird.
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