NL8002486A - Beschermingsmateriaal tegen schadelijke chemische stoffen en kortstondige inwerking van hitte, alsmede werkwijze voor het vervaardigen van dit materiaal. - Google Patents

Description

i i · λ 49 498/Bos/AS - 1 -

Beschermingsmateriaal tegen schadelijke chemische stoffen en kortstondige inwerking van hitte, alsmede werkwijze voor het vervaardigen van dit materiaal.

De uitvinding heeft betrekking op een beschermingsmateriaal tegen schadelijke chemische stoffen en kortstondige inwerking van hitte, bestaande uit een luchtdoorlaatbare, flexibele dragerlaag voor adsorbeer-5 middeldeeltjes, in het bijzonder poreuze adsorbeermiddel- korrels, alsmede op een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijk materiaal.

Bij de constructie en vervaardiging van be-schermingsuitrustingen, in het bijzonder bij beschermende 10 kleding voor de mens, maar ook bij de bouw van medische apparaten, klimaatregelingsinstallaties, waterzuiveringsinstallaties en vliegtuigen bestaat de noodzaak, flexibele filters aan te brengen, die in staat zijn, het doorlaten van giftige of schadelijke dampen en gassen te 15 verhinderen.

Dit bewerkstelligt bijvoorbeeld een materiaal v volgens het Duitse "Offenlegungsschrift" 2.400.827, dat uit een flexibele schuimstofdrager met open poriën en door de poriënwanden daarvan gedragen adsorbeermiddel-20 deeltjes bestaat, waarbij het bijzondere voordeel van het bekende materiaal daarin is gelegen, dat het voor doorstromende gassen een slechts verhoudingsgewijze geringe weerstand biedt.

Waar evenwel naast gas- of dampvormige scha-25 delijke stoffen ook die in de vloeibare fase optreden, was tot nu toe voor de absorptie van vloeibare stoffen een zwaar voorschakelfilter noodzakelijk, zodat de eclatante voordelen van het flexibele vlakke filter, zoals bijvoorbeeld gering gewicht, buigzaamheid, geringe 30 warmtedemping en hoge ventilatie, verloren gaan.

In het bijzonder bij beschermingsgarnituren, die bij verzwaarde omstandigheden worden gebruikt, zoals bijvoorbeeld bij branden en ongeluksvoorvallen in chemische fabrieken, was het tot nu toe vereist, al naar de 35 overwegend optredende schadelijke stoffen, speciaal 800 2 4 86 - 2 - daarvoor geschikte garnituren te gebruiken, waarbij bijvoorbeeld in een lichte beschermende kleding, waarmee het oponthoud in een dichte nevel van schadelijke stoffen mogelijk zal zijn, het bovengenoemde, op zich-5 zelf uitzonderlijk voordelige materiaal slechts begrensd kan worden toegepast, daar dit materiaal ten opzichte van vloeibare schadelijke stoffen slechts een geringe weerstand biedt.

Ter vermijding van deze nadelen werd voorgesteld, 10 het materiaal volgens het Duitse "Offenlegungsschrift" 2.400.827 zo verder te verbeteren,, dat in poriën van de schuimstofdrager aanvullend poreuze adsorbeermiddel-korrels zijn ingebed. Deze ingebedde adsorbeermiddelkor-rels verhinderen de gasstroom door de poriën niet op 15 noemenswaardige wijze, maar zijn op grond van hun poro siteit in staat, vloeistof op te zuigen en schadelijke stoffen te adsorberen, waarbij zelfs dan, wanneer praktisch alle adsorbeermiddelkorrels met vloeistof zijn volgezogen, de doorlaatbaarheid voor gas niet noemens-20 waard wordt beïnvloed.(Duits "Offenlegungsschrift" 2.804.154) .

Het uit het Duitse "Offenlegungsschrift" 2.804.154 bekende materiaal maakt het niet alleen mogelijk, flexibele lucht- of gasfilters te bouwen, die een 25 aanzienlijk opnamevermogen voor vloeistoffen vertonen, maar maakt het daarnaast mogelijk, het materiaal ook te gebruiken als vloeistoffilters, daa^oor de werking van de poreuze adsorbeermiddelkorrels de verblijftijd van vloeistofelementen in principe wordt verhoogd. Ver-30 der is dit filtermateriaal in staat, aanzienlijke hoe veelheden vloeibare schadelijke stoffen op te nemen en vast te houden, zonder dat de vloeibare schadelijke stof het filter doordringt. Voorzover vloeibare schadelijke stof in de adsorbeermiddelkorrels verdampt, worden deze 35 dampen geadsorbeerd door de adsorbeermiddeldeeltjes die door de poriënwanden worden gedragen.

Een nadeel van de bekende oplossing, volgens het Duitse "Offenlegungsschrift" 2.804.154 is echter, dat de flexibele schuimstofdrager relatief veel ruimte 800 24 86 - 3 - inneemt, zodat het filtermateriaal relatief volumineus is. Verder beïnvloedt de schuimstofdrager ook de buigzaamheid van het bekende filtermateriaal.

Met de uitvinding wordt derhalve beoogd, een 5 materiaal van de in de aanhef genoemde soort te ver schaffen, dat zich ten opzichte van het materiaal volgens het Duitse "Offenlegungsschrift" 2.804.154 onderscheidt door een wezenlijk geringe^volume bij gelijk gewicht en verhoogde absorptiecapaciteit en buigzaam-10 heid.

Met de uitvinding wordt voorts beoogd, een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijk materiaal te verschaffen.

Ten aanzien van het voortbrengsel wordt het 15 beoogde doel daardoor bereikt, dat de absorbeermiddel- deeltjes op, op ten minste ëên zijde van de dragerlaag aangebrachte, draagzuiltjes zijn geplaatst.

Ten aanzien van de werkwijze wordt het beoogde doel daardoor bereikt, dat men op de dragerlaag 20 puntsgewijs een aanvankelijk visceuze hechtmassa aan brengt, op de nog visceuze hechtmassa de adsorbeer-middeldeeltjes aanbrengt en aansluitend dit halfprodukt mechanisch zo behandelt, dat de adsorbeermiddelkorrels de hechtmassa tot draagzuiltjes omhoog trekken, waarna 25 men de hechtmassa laat opstijven.

Het materiaal volgens de uitvinding is een lichtfiltermateriaal met extreem gering volume en met een verwonderlijke adsorptiekinetiek, respectievelijk -capaciteit.

30 Bij voorkeur dient als dragerlaag een textiel- weefsel, bijvoorbeeld katoenweefsel, dat sterk luchtdoorlaatbaar, bestand tegen de kookwas en bij ge-eigende behandeling brandbestendig is. De opbouw van het materiaal volgens de uitvinding dient zo te zijn, dat 35 het bij een onderdruk van 1,33 kPa 1500 1/m sec. doorlaat.

Op de dragerlaag, waarvan één zijde een enigszins opgeruwd oppervlak vertoont, wordt eerst puntsgewijs een aanvankelijk visceuze, bij voorkeur thermoplastische hechtmassa aangebracht, waarop dan de adsor- 2 4 Sö - 4 - beermiddelkorrels worden aangebracht, bij voorkeur worden opgestrooid. Aansluitend wordt dit halfprodukt zo behandeld, dat de absorbeermiddelkorrels de hechtmassa tot draagzuiltjes omhoog trekken. Dan laat men de hecht-5 massa stijf worden. Op deze wijze is gewaarborgd, dat bijvoorbeeld toxinen in de dampfase van vrijwel alle kanten uit toegang tot de adsorbeermiddelkorrels hebben. De filterwerking wordt door de opbouw van het materiaal volgens de uitvinding aanzienlijk verhoogd. De ads orbeer-10 middelkorrels bestaan uit organische of anorganische uitgangsmaterialen en vertonen inbeddingsruimtes voor toeslagstoffen zoals zwaar metaal katalysatoren, vlam-vertragers, anti-bacteriële evenals fungicide stoffen.

In de thermoplastische hechtmassa worden even-15 eens bij voorkeur toeslagstoffen ingebracht, die de adsorptiewegen van het adsorbeermiddel ontlasten en een uittreden en daarmee voortijdig verouderen van het synergetische systeem verhinderen.

De hechtmassa heeft bij voorkeur de volgende 20 samenstelling: 100 delen polymeer uit latex 5 delen zinkoxide 1 deel zwavel 3 delen roet 25 10 delen harde kaolien 1 deel theocarbanilide 2 delen zinkdibutyldithiocarbamaat

Bovendien kunnen latices van verschillende herkomst worden toegepast, zoals bijvoorbeeld chloro-30 prenen, natuurlijke latex, acrylaten, polyurethanen, siliconenrubber, fluoroprenen, polyvinylidenen, evenals verbindingen of mengsels daarvan.

Als toeslagstoffen blijken de volgende zouten zeer werkzame katalysatoren te zijn: 35 3 % op metaaJ^kopernitraat (CuÜSIO^^·3 H 0) 1,5 % op metaalizilvernitraat 1 % op metaaljchroomnitraat.

De samenstellingen voor de hechtmassa hebben bij voorkeur een druppeltijd van 12 uren en dienen on 800 2 4 86 - 5 - middellijk en volledig na de bereiding te worden verbruikt .

Ter vermijding van ontvlamming, nabranden en nagloeien kan aan de samenstelling ijzerchloride 5 - in de dampfase gewonnen - worden toegevoegd en welis waar in een verhouding van 1:30. De agglomeratie van de zware metaaltoeslagen met de vlamwerende uitrusting vindt plaats op het moment van de polymerisatie van het hechtaggregaat, zonder dat daarbij de agglutinering van 10 het bindmiddelsysteem wordt verminderd. Er wordt op ge wezen, dat ook andere vlamvertragers kunnen worden toegepast, bijvoorbeeld op basis van antimoontrioxide, broom, kaliumbromide, chloor, enz., waarbij echter geen andere dan de gebruikte receptuur een zo ideale gewicht/ 15 nuttigheidsverhouding toont. Het uittreden van de toe slagen, een gevaar voor de levensduurverkorting van het filter, kan daarbij worden verwaarloosd.

Voor de vervaardiging van het materiaal volgens de uitvinding wordt volgens een eerste werkwijze 20 een baan uit katoenweefsel door een vacuümkamer (- 1,33 kPa) bewogen, waarin deze door opbrengen met een rasterwals puntsgewijze wordt voorzien van een hecht- massalaag. Het aanbrengen van de laag vindt daarbij zo 2 plaats, dat ongeveer 1000 punten per 10 cm aanwezig 25 zijn. Het katoenweefsel bestaat uit geverfde katoen met een ingestelde glansgraad en vooraf bepaalde IR-remissie.

Onmiddellijk na het aanbrengen van de laag op de weefselbaan worden op de van de laag voorziene zijde adsorbeermiddelkorrels, bij voorkeur in de vorm van 30 kogeltjes, opgestrooid, waarbij de strooidichtheid on- 2 geveer 4,5 millioen korreltjes per m bedragen. Het opstrooien vindt plaats door een strooizeef. De adsor-beermiddelkorreltjes zinken diep in de opgeblazen hechtmassa, verbinden zich met de hechtstoffen en ver-35 heffen zich bij het verlaten van de vacuümkamer tot bekroningen van de zuiltjes, zodra de hechtmassa in de normale atmosfeer in elkaar zakt. Aansluitend vindt een droging door middel van warme lucht plaats. Daarna volgt een coronabehandeling met ionisering van de 800 2 4 86 - 6 - zuiltjesbekroningen, respectievelijk adsorbeermiddel-korrels. Volgens een tweede werkwijze worden de adsorbeermiddelkorrels met behulp van een elektrostatisch veld op de hechtmassa gestrooid. Aansluitend wordt de 5 dragerlaag met hechtmassa en opgestrooide adsorbeer- middelkorrels over meerdere omkeerwalsen geleid, zodat de adsorbeermiddelkorrels zich op grond van de optredende middelpuntvliedende krachten onder vorming van de draag-zuiltjes verheffen van de dragerlaag. De adorbeermiddeΙ-ΙΟ korrels trekken de hechtmassa omhoog tot zuiltjes. De snelheid waarmee de met hechtmassa en adsorbeermiddelkorrels voorziene dragerlaag (halfprodukt) over omkeerwalsen wordt geleid, bedraagt ongeveer 400 m/min. Aansluitend vindt de bovenbeschreven nabehandeling (droging, corona-15 behandeling) plaats.

Volgens een derde werkwijze voor de vervaardiging van het materiaal volgens de uitvinding worden de adsorbeermiddelkorrels in de hechtmassa gebracht en aansluitend de hechtmassa met een rakel op de dragerlaag 20 gestreken. Daarna wordt dit halfprodukt over een sproeier 2 met brede spleetopening geleid, waaruit ca. 3000 m /min. lucht uitstroomt. Door de van onderen door de dragerlaag heen naar boven stromende lucht worden de adsorbeermiddelkorrels naar boven van de dragerlaag afgeheven. De ad-25 sorbeermiddelkorrels nemen daarbij hechtmassa mede, waardoor de dragerzuiltjes worden gevormd.

De voordeligste werkwijze ter vervaardiging van het materiaal volgens de uitvinding is daardoor gekenmerkt, dat eerst weer door middel van de hierboven 30 beschreven rasterwalswerkwijze hechtmassa op de drager laag, bijvoorbeeld katoenweefsel , wordt aangebracht, aansluitend adsorbeermiddelkorrels op de hechtmassa worden gestrooid en dan dit halfprodukt over 180° wordt omgekeerd. Het omgekeerde halfprodukt met de hechtmassa 35 naar beneden wijzend wordt door een warm. luchtkanaal geleid, waarin bij 180°C de hechtmassa zo wordt verweekt, dat de adsorbeermiddelkorrels naar beneden zinken en weliswaar onder meename van visceuze hechtmassa. Daarbij moet er natuurlijk op worden gelet, dat 800 2 4 86 ** ^ - 7 - de adsorbeermiddelkorrels niet "afdruppelen". Aansluitend laat men de hechtmassa opstijven, zodat stijve draagzuiltjes voor de adsorbeermiddelkorrels ontstaan.

Het omkeren van het halfprodukt vindt bij voorkeur plaats 5 door dit om een wals om te leiden. De nabehandeling van het aldus vervaardigde materiaal vindt als bovenbeschreven plaats.

Het geïoniseerde materiaal wordt bij voorkeur in autoclaven bij ongeveer 120°C gedurende ongeveer 3 10 uren nagecondenseerd en voor drie dagen in een zuivere atmosfeer bewaard teneinde een drukevenwicht van de adsorbeermiddelkorrels te bereiken. Hierbij is een frequent omwentelen van de gefilterde omgevingslucht zeer belangrijk.

15 De adsorbeermiddelkorrels kunnen, zoals ver meld, kogelvormig zijn. Zij kunnen echter ook iedere andere vormgeving bezitten, bijvoorbeeld pyramidevormig, blokvormig, enz.

Bij het materiaal volgens de uitvinding zijn 20 dus de adsorbeermiddelkorrels op een dragermateriaal, respectievelijk een dragerlaag, met behulp van een warm zegelbaar gèl gefixeerd (thermofixering). De adsorbeermiddelkorrels bezitten bij voorkeur een doorsnede van ongeveer 0,1-0,7 mm.

25 Er is gebleken,, dat men met het materiaal vol gens de uitvinding ten opzichte van het in het Duitse "Offenlegungsschrift" 2.804.154 beschreven materiaal een verhoogd adsorptievermogen bij gelijk vlakgewicht verkrijgt. Verder is op grond van het ontbreken van een 30 schuimstofdrager het volume van het materiaal volgens de uitvinding ongeveer 50% geringer dan dat volgens het Duitse "Offenlegungsschrift" 2.804.154.

Door het wegvallen van het polyurethaanbe-r standdeel van de schuimstofdrager wordt een hydrolyse 35 verhinderd. Verder is de veroudering aanmerkelijk ge ringer, d.w.z. de houdbaarheid van het materiaal volgens de uitvinding is aanmerkelijker hoger dan die van het bekende materiaal.

Er is ook gebleken, dat het materiaal volgens 800 24 86 - 8 - de uitvinding uitermate buigzaam is. Het brandgedrag is eveneens aanmerkelijk verbeterd, daar een afdruppelen van gesmolten massa’s niet meer mogelijk is. Er is gebleken, dat na een inwerking gedurende ongeveer 16 sec.

5 van een steekvlam van 1200°C geen beïnvloeding van de filtercapaciteit van het materiaal volgens de uitvinding optrad.

Bijzonder goede resultaten tegen de inwerking van schadelijke chemische stoffen, napalm of hitte ver-10 krijgt men met een uit meer lagen bestaand materiaal, dat bijvoorbeeld uit 7 lagen bestaat. De eerste laag wordt bij voorkeur gevormd door een vlambestendig, water- en olie-afstotend weefsel, breisel of dergelijke, of een vliesstof uit mineraalvezels. De tweede laag is 15 een bindlaag uit kunststof. De derde laag is weer een weefsel, breisel of dergelijke of een vliesstof, waarbij de derde laag evenals de eerste laag zo is behandeld of uit zulke stoffen bestaat, dat deze vlambestendig evenals water- en olie-afstotend is. De vierde laag bestaat 20 uit de bovenbeschreven hechtmassa, respectievelijk uit de draagzuiltjes uit hechtmassa. De vijfde laag wordt door de op de draagzuiltjes geplaatste adsorbeermiddel-korrels gevormd. De zesde laag bestaat uit hyperboloïde hechtbruggen die de adsorbeermiddelkorrels verbinden.

25 De zevende en bij beschermende kleding binnenste laag, is op gelijke wijze als de eerste laag gevormd.

Dit uit meer lagen bestaande materiaal werd 16 sec. lang aan de inwerking van een steekvlam met een temperatuur van ca. 1000°C onderworpen. Daarbij ver-30 kooide alleen de eerste, bij beschermende kleding bui tenste laag. De mechanische sterkte en het adsorbeer-vermogen van de vijfde laag bleven zeer goed behouden.

Conclusies.

800 24 86

Claims (21)

1. Beschermingsmateriaal tegen schadelijke chemische stoffen en kortstondige inwerking van hitte, bestaande uit een luchtdoorlaatbare, flexibele drager-laag voor adsorbeermiddeldeeltjes, in het bijzonder 5 poreuze adsorbeermiddelkorrels, met het ken merk, dat de adsorbeermiddeldeelt jes op, op tenminste één zijde van de dragerlaag aangebrachte, draagzuiltjes zijn geplaatst.

2. Materiaal volgens conclusie 1, m e t het 10 kenmerk, dat de adsorbeermiddelkorrels bolvormig zijn.

3. Materiaal volgens conclusie 1 of 2, m e t het k enm erk, dat de dragerlaag uit een weefsel en de draagzuiltjes uit een stijf geworden hechtmassa 15 bestaan.

4. Materiaal volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat de dragerlaag uit katoenweefsel bestaat.

5. Materiaal volgens conclusie 3 of 4, m e t 20 het kenmerk, dat de hechtmassa ongeveer als volgt is samengesteld: 100 delen polymeer uit latex 5 delen zinkoxide 1 deel zwavel 25 3 delen roet 10 delen harde kaolien 1 deel theocarbanilide 2 delen zinkdibutyldithiocarbamaat.

6. Materiaal volgens conclusie 3, 4 of 5, 30 met het kenmerk, dat de adsorbeermiddelkor rels op de draagzuiltjes geënt of er aan vast gehecht zijn. 800 24 86 - 10 -

7. Materiaal volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de dragerlaag uit een zodanig materiaal bestaat of is geïmpregneerd, dat dit moeilijk ontvlambaar en olie- evenals waterafstotend 5 is.

8. Materiaal volgens een der conclusies 1-7, met het kenmerk, dat het uit zeven lagen bestaat, waarbij de eerste laag wordt gevormd door een vlambestendig, water- en olie-afstotend weefsel, breisel 10 of dergelijke of een vliesstof uit minerale vezels, de tweede laag een bindlaag uit kunststof is, de derde laag weer door een weefsel, breisel of dergelijke of een vliesstof uit minerale vezels wordt gevormd, de vierde laag uit de hechtmassa met draagzuiltjes bestaat, 15 die met de adsorbaermiddelkorrels zijn bezet, die de vijfde laag vormen, de zesde laag is gevormd door hyper-boloïde hechtbruggen die de adsorbeermiddelkorrels verbinden en de zevende laag een deklaag uit vlambestendig, water- en olie-afstotend weefsel, breisel of dergelijke 20 of vliesstof is.

9. Materiaal volgens conclusie 8, m e t het kenmerk, dat de adsorbeermiddelkorrels kogelvormig zijn en een doorsnede hebben van ongeveer 0,5 mm.

10. Materiaal volgens conclusie 8 of 9, m e t 25 het k enmerk, dat de afzonderlijke lagen steeds zo zijn gedimensioneerd, dat bij inwerking van een steekvlam van ca. 1000°C gedurende ca. 16 sec. alleen de eerste laag verdoolt, zodat de mechanische stabiliteit door de derde laag en het adsorptievermogen van de 30 de vijfde laag vormende adsorbeermiddelkorrels blijven behouden.

11. Materiaal volgens een der conclusies 5-10, met het k enmerk, dat de hechtmassa als latices chloroprenen, natuurlijke latex, acrylaten, 35 polyurethanen, siliconenrubber, fluoroprenen of poly- vinylidenen of verbindingen en/of mengsels daarvan bevat. 800 2 4 85 - 11 -

12. Werkwijze voor het vervaardigen van een materiaal volgens een derconclusies 1-11 onder toepassing van een luchtdoorlaatbare, flexibele dragerlaag voor adsorbeermiddeldeeltjes, in het bijzonder poreuze 5 adsorbeermiddelkorrels, met het kenmerk, dat men op de dragerlaag puntsgewijs een aanvankelijk visceuze hechtmassa aanbrengt, op de nog visceuze hecht-massa de adsorbeermiddelkorrels aanbrengt en aansluitend dit halfprodukt mechanisch zo behandelt, dat de adsor-10 beermiddelkorrels de hechtmassa tot draagzuiltjes omhoog trekken, waarna men de hechtmassa laat opstijven.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, me t het kenmerk, dat de adsorbeermiddelkorrels op de hechtmassa worden gestrooid.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, m e t het k enmerk, dat de adsorbeermiddelkorrels worden gestrooid in een strooidichtheid van ongeveer 4,5 millioen korrels/m .

15. Werkwijze volgens conclusie 12, 13 of 14, 20 met het kenmerk, dat het halfprodukt voor de vorming van de draagzuiltjes in vacuum wordt opgeblazen.

16. Werkwijze volgens conclusie 12, 13 of 14, met het ken merk, dat het halfprodukt over 25 keerwalsen wordt bewogen, zodat de adsorbeermiddelkor rels onder de invloed van de daarbij optredende middelpuntvliedende krachten de hechtmassa tot zuiltjes omhoog trekken.

17. Werkwijze volgens conclusie 12, m e t 30 het kenmerk, dat eerst aan de hechtmassa ad sorbeermiddelkorrels worden toegevoegd, aansluitend de van de adsorbeermiddelkorrels voorziene hechtmassa met een rakel of dergelijke op de dragerlaag wordt opgestreken en dan dit halfprodukt over een luchtsproeier 35 wordt geleid op zodanige wijze, dat de uitstromende lucht door de dragerlaag heen de adsorbeermiddelkorrels 800 24 86 - 12 - onder vorming van de draagzuiltjes naar boven van de dragerlaag afheft.

18. Werkwijze volgens conclusie 17, me t het kenmerk, dat een sproeier met brede spleet- 3 5 opening wordt gebruikt, waaruit ongeveer 3000 m lucht/min. uitstroomt.

19. Werkwijze volgens conclusie 12, 13 of 14, met het kenmerk, dat men het halfprodukt zo keert, dat de dragerlaag boven ligt, aansluitend het 10 halfprodukt in deze toestand door een hete luchtstation leidt, waarin het op een zodanige temperatuur wordt verhit, dat de hechtmassa zodanig verweekt, dat de adsor-beermiddelkorrels onder vorming van draagzuiltjes naar beneden zinken, waarna.men de hechtmassa laat op-15 stijven.

20. Werkwijze volgens een der conclusies 12-19, met het kenmerk, dat de draagzuiltjes geïoniseerd worden.

21. Werkwijze volgens conclusie 20, me t 20 het k enmerk, dat het geïoniseerde materiaal in een autoclaaf of dergelijke bij verhoogde temperatuur gedurende een vooraf bepaalde tijd wordt nagecondenseerd. 800 24 86