NO162571B

NO162571B - Garn omfattende en baerende kjerne og en mantel.

Info

Publication number: NO162571B
Application number: NO834298A
Authority: NO
Inventors: Hubert Von Bluecher; Hasso Von Bluecher; Ernest De Ruiter
Original assignee: Bluecher Hubert; Hasso Von Bluecher; Ernest De Ruiter
Priority date: 1982-11-24
Filing date: 1983-11-23
Publication date: 1989-10-09
Also published as: NO162571C; GR79403B; KR840006683A; EP0110287A1; JPS59112044A; DE3366484D1; US4610905A; NO834298L; ATE22471T1; EP0110287B1; ES527477A0; KR880000378B1; ES8407123A1; CA1225078A

Description

Denne oppfinnelse vedrører garn som omfatter en bærende kjerne og en mantel som inneholder et polymert bindemiddel, inn i hvilket det er innleiret et pulverformet materiale med en partikkelstørrelse på fra 10-100 pm, idet det pulverformede materiale består av et eller flere av elementene; aktivt kull,

et flammevernmiddel f.eks. en radikalfanger eller en oppdemmingssjiktblander, et dekontanimeringsmiddel for kjemiske kampstoffer, en katalysator, et fiksert enzym, og et metallpulver. Oppfinnelsen vedrører også anvendelsen av slike garn til fremstilling av fleksible flatfiltre og verneantrekk.

Tekstile flatfiltre med adsorbjonsegenskaper benyttes i de forskjelligste tekniske bruksområder. De finnes f.eks. i avtrekkshetter for kjøkkener, i klimaanlegg for bygninger,i kjøretøy, i masker og verneantrekk mot giftstoffer osv.

Prinsipielt finnes det to forskjellige flatfiltre. En

kjent type består av en vevnad eller såkalt Vlies (uvevet vare) f.eks. av cellulose eller PAC-fibre, hvor vevnaden hhv. Vlies,

som heretter skal kalles matte, er karbonisert og siden aktivert. En sådan flatfilterinnretning er riktignok sterkt aktiv, men fastheten er ofte utilstrekkelig, slik at innsats-muligheten for et sådant filter er begrenset. Man har derfor gått over til å innleire dene type flatfiltre i en såkalt laminatanordning innlagt mellom to matter, men også der

begrenser anvendelsen av slike flatfiltre seg fremdeles hovedsakelig til stasjonære anlegg.

For fremstiling av f.eks. beskyttelsesantrekk kreves det dog flatfiltre som er tilstrekkelig bøyelige og samtidig meget sterke. Til slike anvendelsesformål er flatfiltre kjent som består av et bæremateriale som er fleksibelt, f.eks. en tekstil-vevnad, eller en matte eller et skumstoff og som er ladet med adsorberingsmidler. For "lading" av bærematerialer med substanser med verne- og/eller adsorbsjonsegenskaper kreves imidlertid bindemidler for å kunne forbinde disse substanser med bærematerialet. Derved tillukkes imidlertid ved bindemidlet samtidig en betydelig del av bæreir. terialets porevolum, slik at aktiviteten av slike flatfiltre er begrenset og ofte utilstrekkelig.

Flate tekstilvarer som er utstyrt for å motstå flammer, spiller en stor rolle ved utstyring av rom i hoteller, teatre og kongress-sentre, ved busser og luftfartøy som preventivt vern. Bortsett fra flammefast utstyr, som i hvert tilfelle bare reagerer på en type fibre, f.eks. cellulosefibre eller ull, forandrer alle andre flammevernmidler tekstilvarens karakter ufordelaktig. Grepet blir hardt hhv. brettaktig, og evnen til å slippe gjennom luft og vanndamp hhv. fuktighet blir sterkt innskrenket. Dermed lider også bæreegenskapene betraktelig. Grunnen til dette er særlig å finne ved bindemidlet som fikserer det pigmentformige flammevernmidlet, men som også limer sammen eller tilkleber vevnaden.

For å belyse teknikkens stand på området nærmere skal en drl publikasjoner som omtaler garn hhv. produkter av den her gjeldende eller beslektet art nevnes nedenfor.

US patentskrift 4 010 308 beskriver fibre som er overtrukket skumstoff hvis åpne porer kan være fyllt med flammevernmidler eller aktivt kull. US patentskrift 4 351 878 beskriver et garn med en kjerne og en mantel hvor kjernen inneholder grafittfibre. US patenskrift 4 154 881 beskriver antistatisk garn til bruk i tepper med elektrisk ledende mantel som inneholder aktiv kull. Fra tysk Offentliggjørelsesskrift 2 720 633 er et flammebestandig garn tidligere kjent med en kjerne av uorganiske tråder som er omviklet med organiske fibre som er gjort flammebestandige. Sveitsisk patentskrift 497 596 omtaler tekstilmaterialer av syntetiske fibre som er belagt kjemisk med metaller. Fra tysk Offentliggjørelsesskrift 3 039 420 er syntetisk garn tidligere kjent som omfatter enkelte tråder som er beflokket med fiber-stoffer for oppnåelse av stor belastningsstyrke og lang brukstid. EP patentskrift 0 037 745 beskriver en vernekledning av et sammensatt stoff som inneholder en film av fluorert ionebyttepolymer. Tysk Offentliggjørelsesskrift 2 055 909 beskriver en vernekledning av luftgjennomslippelig tekstil med et filtersjikt som kan inneholde aktivkull.

I patentskrift 127 5Ci (tysk Offentliggjørelsesskrift

1 810 060) omtales et garn med spesifikke egenskaper, bestående av tråder som omfatter en bærefiber og en mantel som inneholder et polymert bindemiddel. Et pulverformet materiale som kan være sølv eller kjønrøk er innleiret i bindemeidlet. Garnet benyttes i tekstilgjenstander med antistatiske egenskaper. Endelig skal nevnes US patent 3 968 283 som omfatter et garnlignende produkt med en kjerne bestående av filamenter av polymermateriale, et klebemiddel som holder filamentene sammen og som også danner et sjikt rundt kjernens omkrets og et ytre "lag" bestående av i det vesentlige enkelte cellulosefibre som er klebet fast til klebelaget. Cellulosefibrene er forholdsvis lange og garnet brukes til fremstilling av forholdsvis "myke" bøyelige produkter såsom håndkler, kluter, sanitetsprodukter etc.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe et garn av den innledningsvis nevnte art som egner seg særlig godt til fremstilling av flatfiltre, tekstiler for verneantrekk o.l. Garnet ifølge oppfinnelsen utmerker seg ved at mantelen er oppspunnet eller beflokket med fibre.

For den bærende kjerne gjelder ingen særlige innskrenkninger hverken med hensyn til oppbygning eller kjemisk natur. Bærekjernen må bare være tilstrekkelig fast og burde ha en viss "ruhet" hhv. strukturering eller teksturering, slik at mantelen kan hefte godt. Bærekjernen kan både være monofilt garn eller multifilt garn og kan bestå av mineralfibre, syntesefibre eller naturfibre. Anvendelsen av vanskelig antennelige eller særlig rivefaste garn av aramider (Kevlar og Nomex, varemerker) eller polymider kan være nyttige til bestemte anvendelsesformål. Også metallfibre eller metallisert garn kan tjene som bærer.

Bihdemidler eller klebemidler for fiksering av virkestoffer på garnet er særlig polymere bindemidler, f.eks. i form av polyuretan- eller polyakrylatlatekser, lateks av eventuelt halogenerte elastomere, såsom natur-, syntese- eller silikon-kautsjukk, kloropren eller fluorpren. For å fjerne de flyktige lateksbestanddeler må disse overtrekk tørkes i et senere prosesstrinn. Når dette skal skje, er avhengig av hvilken funksjon bindemidlet eller klebemidlet har å oppfylle. Hvis virkestoffene bare skal hefte utvendig på klebemidlet, foretas tørkingen etter klebemiddeltype før eller etter anbringelsen av virkestoffene. Hvis virkestoffene imidlertid anbringes som blanding med bindemidlet, dvs. er i. nleiret i bindemidlet og dette dessuten også skal tjene til forankring av flokkfibrene, foretas tørkingen hensiktsmessig først med garnet omhyllet med mantel og utvendig dekket med flokkfibre.

Avhengig av bindemidlets kjemiske natur og den videre

forarbeidelse kan det foruten tørking også forekomme en varme-innvirkning for fukting hhv. vulkanisering eller forgrening av de polymere bindemidler. Vel egnet er videre smelteklebemidler på basisav polyamider, polyestere eller etylen-vinylacetat-sampolymerer (EVA). Også disse benyttes til formålet ifølge oppfinnelsen overveiende som dispersjoner. Gehalten av binde-midlene kan være 5 til 200, særlig 10 til 100 vekt%, regnet i forhold til virkestoffet.

Etter anvendelsesformålet kan garnet først være omhyllet med et klebemiddel og deretter pådratt med virkestoff, eller garnet kan ommantles direkte med en pasta av bindemiddel og vi^kesubstanser. For påføring av klebemiddel hhv. pasta egner seg særlig anordninger som benyttes til påføring av flokk-klebemiddel eller flokkbindere ved Cjarnf lokking. Disse består vanligvis av et trau, hvori garnet fuktes, et valsepar med riller, som avstryker det overskytende klebemiddel, og en tørkestrekning. Hvis de pulverformede virkestoffer skal hefte på utsiden til klebemidlet på fibrene, foretas tørkingen selvfølgelig etter anbringelsen av virkestoffet.

Garnet som på en eller annen måte er omhyllet med virkestoffer, omspinnes deretter hensiktsmessig eller forsynes med flokk for å bedre forarbeidelse og øke garnets nedslitningsmot-stand.

Omspinningen av det omhyllede garn med et fintitret kontinuerlig garn skjer på den måte som f.eks. ved omspining av elastomertråder i korsettvarer. Garnets utseende kan da i stor grad være preget ved omspinningen. Også den videre forarbeidelse til flate tekstilvarer kan gjøres meget lettere ved hjelp av omspinningen, særlig hvis omspinningen er forholdsvis ru.

Istedenfor omspinning kan det med virkestoffene ommantlede garn også forsynes med flokk, hvor formålet, nemlig farvegiving, beskyttelse av ommantlingen, forbedringen av forarbeidelses-dyktigheten, er det samme som ved omspinningen. Beflokking kan skje samtidig med ladningen av klebesjiktet med de pulverformede virkestoffer, eller direkte etter anbringelsen av en pasta av virkestoff og bindemiddel, altså før tørkingen av mantelen. I det sistnevnte, tilfelle kan en stor andel av virkestoffene i mantelen kreve et ytterligere klebemiddelsjikt. Flokkingen skjer på vanlig måte med monofile tekstilfibre med en lengde på ofte bare brøkdeler av millimetre og som oftest elektrostatiske. Som flokkmateriale kommer prinsipielt alle naturfiberstoffer eller kjemifiberstoffer på tale. Fiberstøv består oftest av bomull, ull, silke, viskose, kunstsilke eller polyamidf ibre.

Som adsorbent kan brukes kjente adsorberende materialer

som f.eks. kiselsyrexerogel, metalloksyd og -hydroksyd, særlig aluminiumoksyd og -hydroksyd, molekulærsikter, ionebyttere og aktivt kull av forskjellige provenienser. Aktivkullene kan fremstilles av hensiktsmessig organiske materialer på kjent måte.

Et meget brukbart aktivt kull fåes f.eks. ved karbonisering av ionebyttere på basis av polystyrol og etterfølgende aktivering med vanndamp. Den indre og ytre overflate av adsorberentene kan være ladet med additiver, såsom tungmetallkatalysatorer eller flammehemmende, antibakterielle eller fungicide substanser.

For forarbeidelsen og anvendelsen kan det være meget hensiktsmessig å omhylle adsorbentsmådelene, særlig aktivkullpartiklene med et tynt sj ikt av polymerer som har selektiv gjennomslippelighet for de substanser som skal adsorberes. Det lykkes f.eks. å omgi aktivkullpartiklene ved forbehandling med akrylatdispersjoner, f.eks. acronal 50D og 27D fra BASF, med en omhylling av makromolekyler som riktgnok er gjennomslippelige for kampstoffer, men ikke for tallrike stoffer som blokkerer aktivkullet, f.eks. svette. En annen mulighet å innkapsle adsorbentkornene består i at de hvirvles inn i en tokomponents vifte sammen med polyamidpulver ved så lik som mulig partikkel-størrelse og omtrent i mengdeforholdet 1 : 1 og deretter slynges gjennom en gassflammerørovn mot en kjølt, speilforkrommet stålplate. Polyamdidet som er oppmyket i gassflammerørovnen, legger seg i luftstrømmen rundt adsorbsjonsmiddelpartiklene og festner der under passeringen av utløpet fra flammerøret i den kjølte luftstrøm.

Enhver sammenklebning av de med polyamid omhyllede adsorbentkorn motvirkes ved sammenstøtet med den speilforkrommede stålplate som er nedkjølt til omtrent -15°C. Andre kjente prosesser for mikroinnkapsling av adsorbentkornene med forskjellige anorganiske eller organiske omhyllingsmaterialer kan også benyttes. Ved hjelp av innkapslingen kan oppnås at bindemidlet ikke blokkerer aktivkullet, når det for ommantlingen benyttes en pasta av pulverisert aktivkull og et bindemiddel. For å garantere stor virkningsgrad er det pulverformede adsorbentmiddel i dette tilfelle oppmalt meget fint og har en partikkelstørrelse på 0,01 til 50 pm, fortrinnsvis 1 til 10 pm. Med f.eks. strålemøller kan aktivkullet bringes ned til partikkelstørrelser med 95% under 3 pm. Slike aktivkull kan ha på forhånd bestemte porestørrelser med en meget høy aktiv flate opp til 1400 m<2>/g. Hvis et klebemiddel først påføres på garnet og deretter aktivkullet fikseres, foretrekkes avhengig av garntykkelsen partikler fra 10 til 100 pm. Fint støv må unngås fordi det fører til pudring av klebesjiktet.

Hvis det som virkestoff i mantelen benyttes katalysatorer, særlig metalloksyder, ionebyttere, molekularsikter eller pigmentformede flammevernmidler, gjelder det for typen av anbringelsen og partikkelstrørrelsen omtrent det samme som for adsorbentene, særlig avtivkullet.

Med hensyn til flammevernmidler som er anvendelige som virkestoff, finnes det praktisk talt ingen innskrenkninger for oppfinnelsen. Både forkullingspåskynnende og flammekvelende og også sperresjiktdannende flammevernmidler eller radikalfangere kan komme på tale. Velegnede er også de såkalte tåkesjiktdannere som inneholder substanser som blåses skumaktig opp ved oppvarming, forkulles ved fra 200 til 300°C, og deretter festner seg og danner et finporet, godt isolerende polstringselement. Brukbare er videre kjente flamitievernmidler for kunststoffer, hvis flammehemmende virkning ytterligere kan forsterkes ved hjelp av såkalte synergister eller bestemte mykere hhv. de særlig for pigmentformede flammevernmidler nødvendige bindemidler. Også selvslukkende kunststoffer, særlig slike med høyere halogen-innhold, kan benyttes alene eller i kombinasjon med andre kjente flammevernmidler. Sammenfattende er altså alle flammevernmidler anvendelige innenfor oppfinnelsens ramme, hvilke flammevernmidler er beskrevet i kombinasjon med det som bærer virkende flate tekstilmateriale og som er forenlige med hverandre og f.eks. beskrevet i Rompps Chemie-Lexikon, 8. opplag (1981) under stikkordet "Flammschutzmittel" og er beskrevet i de der oppførte litteratursteder. Tåkesjiktdannere blåser seg skumaktig opp under innvirkning av varme for dannelse av ikke antennelig, isolerende skum som i alvorlige tilfelle også under omspinning hhv. fnugging sveller frem og tetter eller isolerer en med slikt garn fremstilt vevnad mot hete gasser.

På samme måte som absorbenter eller flammevernmidler kan også som virkestoff innebygges kjemikalier i ommantlingen, hvilke kjemikalier ødelegger kjemiske kampstoffer, slik at man herav kunne fremstille et verneantrekk som dekontaminerer seg selv. Fagmannen vil velge bindemidler og garn som er forenlige med de innsatte kjemikalier. Garn som er ommantlet med ionebyttere, egner seg til fremstilling av flate varer hhv. flatfiltere med utskiftbare egenskaper. På lignende måte kan flate varer fremstilles med katalytiske egenskaper som er egnet for katalytiske prosesser som ikke krever noen høyere temperaturer.

Særlig skal det legges merke til enzymer som ofte kalles organiske katalysatorer, men som er mer spesifikke og mer effek-tive enn vanlige katalysatorer. Enzymer bruker imidlertid nor-malt vann for å kunne utfolde sin aktivitet. En mulighet å om-gå disse vanskeligheter på, består i å innkapsle gel-smådråper som inneholder enzymet og å benytte disse mikrokapsler ved ommantlingen, hvor innkapslingen skal erholde gelet, men ikke skal forhindre reaksjonen med enzymet. Det finnes enzymer som meget spesifikt angriper kjemiske kampstoffer i gruppen nervegifter. I dette tilfelle velges en innkapsling med hydrofobe og oleofile egenskaper slik at kampstoffet kan trenge inn. Flatfiltere som er ladet med enzymer, egner seg for verneantrekk (C-vern, nervegifter) ,industrifiltere, klimaanlegg osv. En variant av ommantlingen som fastholder enzymet består i at garnet først omgis med et svampaktig sjikt - et slikt ble f.eks. fremstilt ved en koa-gulert polyuretan - hvori gelet som fastholder enzymet innleires. For beskyttelse av gelet anbefales et hydrofobt dekksjikt, hvis virkemåte allerede er beskrevet i forbindelse med innkapslingen. Endelig har det vist seg at gelet kan stabiliseres mot luftfuk-tighet ved tilsetning av ikke-flyktige, hygroskopiske stoffer, som kan være av de forskjelligste typer, men ikke må påvirke pH-verdien og reaksjonsmekanismen, slik at avhengig av anvendelsen kan det gis avkall på det sjikt som skal beskytte gelet. Endelig kan også aktivt kull tas i bruk som bærer for enzymer hhv. enzymer som er bygget inn i en kunststoffmatrix. Det er kjent for fagmannen at enzymer må beskyttes mot mikroorganismer.

Tykkelsen av ommantlingen er avhengig i høy grad av tykkelsen av bæregarnet og foreligger omtrent i lignende størrel-sesordenDet fore trekkes garn med tykkelse fra 5 til 100 denier etter anvendelsesformålet, hvor de mindre garntykkelser velges for bekledningsformål og de større garntykkelser f.eks. for indu-strif iltere. Ommantlingens tykkelse utgjør særlig fra 25 til 300% av garnets diameter.

Det ommantlede, særlig ytterligere omspunne eller fnuggede garn forarbeides deretter til en flat tekstilvare. Foretrukken vare er en vevnad hvor de adsorberende tråder danner varpen.

I en slik utførelse kan alle varptråder være ommantlede tråder eller garn ifølge oppfinnelsen eller så kan også andre varptråder være benyttet i tillegg. Farven på vevnaden bestemmes ved hjelp av veftgarnet hhv. det materiale som benyttes for omspinning av garnet eller fnugging av garnet. De frembrakte vevnader blir f.eks. til flatfiltere med opptil 100 g aktivkull pr. m 2.

De tekstile og fysiologiske egenskaper tillater at fremragende verneantrekk mot kjemiske kampstoffer kan fremstilles av slike tekstiler.

Claims

1. Garn omfattende en bærende kjerne og en mantel som inneholder et polymert bindemiddel, inn i hvilket det er innleiret et pulverformet materiale med en partikkelstørrelse på fra 10-100 pm; idet det pulverformede materiale består av et eller flere av elementene; aktivt kull, et flammevernmiddel f.eks. en radikalfanger eller en oppdemmingssjiktblander, et dekontanimeringsmiddel for kjemiske kampstoffer, en katalysator, et fiksert enzym, og et metallpulver, karakterisert ved at mantelen er omspunnet eller beflokket med fibre.

2. Anvendelse av garn ifølge krav 1 til fremstilling av fleksible flatfiltre.

3. Anvendelse av garn ifølge krav 1 til fremstilling av verneantrekk.