WO2013053587A1 - Textilien mit schutzfunktion gegen abrieb und kontakthitze - Google Patents

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WO2013053587A1
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coating
carrier layer
coating material
surface product
textile
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PCT/EP2012/068773
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Vedran GARTMANN
Roland Lottenbach
Hans-Jürgen HÜBNER
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Schoeller Textil Ag
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    • Y10T428/2481—Discontinuous or differential coating, impregnation or bond [e.g., artwork, printing, retouched photograph, etc.] including layer of mechanically interengaged strands, strand-portions or strand-like strips

Definitions

  • the invention relates to textile surface products which are resistant to abrasion and / or provide protection against contact heat and / or are cut-resistant, and to processes for producing such textile surface products.
  • materials which have high abrasion resistance are preferred to avoid excessive wear under normal use.
  • Examples are functional garments in the sports and leisure sector, and professional and protective clothing.
  • a high abrasion resistance is necessary to avoid or reduce injuries.
  • leather is used for motorcycle clothing.
  • plastic-based materials that have high abrasion resistance. However, all of these materials have the peculiarity of having little or no breathability due to their sturdy construction. In addition, such materials are usually stiff.
  • the object of the invention is to provide textile sheet products which do not have the above-mentioned and other disadvantages.
  • such textile surface products according to the invention should simultaneously have high abrasion resistance and high flexibility.
  • Another object of the invention is to provide textile sheet products which are flexible and protect against contact heat.
  • Yet another object of the invention is to provide textile surface products that are both cut-resistant and flexible.
  • such inventive surface area products have a high breathability.
  • the inventive principle of a textile surface product according to the invention is based on the fact that a multiplicity of coating elements are applied to a carrier layer, which, however, do not substantially influence the flexibility and flexibility of the carrier layer and any further layers present.
  • the coating elements are designed abrasion resistant, and arranged so that when sliding friction of the textile surface 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 fields of use of such abrasion-resistant textile surfaces are sportswear, workwear, and protective clothing, for example for motorcyclists and firefighters.
  • sportswear surface products according to the invention are very suitable because they can be designed to be breathable. It is thus possible, for example, to manufacture lightweight, breathable clothing for cyclists, which nevertheless does not rub through on the asphalt in the event of a fall of the cyclist, and thus can protect the wearer from skin injuries.
  • Also advantageous is the use to protect very delicate textiles, or to protect exposed areas on garments with permanent friction, for example, outdoor jackets in the area where scrubbing backpack.
  • a textile surface product according to the invention also protects against contact heat, since only the coating elements can come into direct contact with a hot surface.
  • a possible field of application are, for example, work gloves.
  • a textile surface 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 surface product in such a way that only a part of said 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 thermoset-crosslinkable prepolymer, and a filler in the form of inorganic and / or metallic particles.
  • the coating elements are distributed over the support layer such that the textile surface product with coating elements substantially corresponds in its flexibility to the textile surface product without coating elements.
  • the coating elements may, for example, be punctiform or circular.
  • An advantageous arrangement of coating elements comprises, for example, staggered, circular coating elements with a diameter of about 4 mm, and a distance between the adjacent coating elements of about 2 mm.
  • the proportion of the coating elements on the entire surface of the carrier layer is between 30% and 70% in order to ensure flexibility while ensuring abrasion resistance.
  • the coating elements are shaped and / or arranged on the carrier layer such that no continuous straight line exists on the surface of the carrier layer which does not cross at least one coating element.
  • the textile surface product is cut-resistant because a sharp edge can not reach the sensitive support 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 ceramics, rock flour, and mixtures thereof. Particularly advantageous are spherical filler particles, such as glass beads, ceramic beads, or chilled cast iron beads.
  • the filler particles should advantageously have an ohs hardness of at least 5.
  • the proportion of the filler in the coating material is preferably between 5 and 40 vol.%. At a higher level, adhesion and stability of the coating element decreases. At a lower level, the abrasion resistance of the coating element decreases.
  • the coating elements are preferably made of a coating material comprising a curable prepolymer.
  • a coating material comprising a curable prepolymer.
  • epoxy resins preferably liquid epoxy resins with an ol mass ⁇ 700 g / mol.
  • the coating material may comprise a rheology additive which is suitable for imparting thixotropic properties to the uncured coating material.
  • hydrophobic silica is particularly suitable.
  • this is breathable.
  • the surface product may for this purpose comprise a breathable membrane.
  • other breathable fabrics for surface products of the invention are applicable. Since only a part of the surface is covered with coating elements, there remains enough surface for the Casa exchange.
  • the surface of the carrier layer and the coating elements may be provided with an additional coating.
  • a textile carrier layer and a coating material are provided.
  • the coating material comprises a polymeric material and a filler containing inorganic and / or metallic particles.
  • a multiplicity of portions of the coating material are 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 a part of the surface of the carrier layer is covered by the coating material.
  • the coating material is fixed, whereby a plurality of solid coating elements is formed on the carrier layer.
  • the carrier layer is designed such that a viscous coating material can at least partially flow into the fiber structure of the carrier layer.
  • the coating material partially penetrates into the fiber structure of the textile carrier layer after application to the surface of the carrier layer and before fixing, so that a positive connection between the carrier layer and the coating material results after fixing.
  • the surface of the carrier layer is preferably designed such, 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 melt on the surface of the carrier layer. As a further effect, the penetration depth of the polymer in the coating material decreases, so that preferably the polymer does not penetrate the entire thickness of the carrier layer.
  • the polymer material of the coating material is advantageously a thermoset-crosslinkable prepolymer, in particular a curable epoxy resin prepolymer. Such may be cold-curing, hot-curing or UV-curing.
  • the plurality of portions of the coating material can be applied by means of stencil printing on the surface of the carrier layer.
  • Figure 1 shows schematically a basic embodiment of a textile fabric according to the invention, (a) in a cross-section, and (b) in a perspective view.
  • FIG. 2 shows a schematic cross section through an exemplary embodiment of a flexible surface product according to the invention with two layers.
  • FIG. 3 schematically shows a detail cross section through a single one on the first one
  • Carrier layer disposed coating element during a sliding friction process with a rough surface.
  • FIG. 4 shows diagrammatically cross sections of further exemplary embodiments of surface products according to the invention.
  • Figure 5 shows an advantageous arrangement of coating elements on a surface product according to the invention, in which no continuous cutting edge exists.
  • FIG. 1 A basic example of a textile surface product 1 according to the invention is shown in FIG.
  • a carrier layer 1 1 On a carrier layer 1 1 a plurality of coating elements 2 is arranged.
  • the carrier layer 11 in the present example is the only textile layer of the surface product 1. It can be designed as a fabric, ash, or fleece. In any case, however, it is advantageous that the coating material to be applied can flow into the structure of the carrier layer 11 at least superficially in a viscous, uncured state, in order to achieve a positive connection of the coating layer after curing. To reach elements 2 with the carrier layer. The procedure for applying the coating elements will be discussed below.
  • the coating elements 2 are designed as circular, raster-shaped elevations. However, other shapes and arrangements are also possible.
  • the first carrier layer 1 1 is made comparatively thin, and arranged on a second layer 1 2, which may be thicker.
  • a second layer 1 2 which may be thicker.
  • the first layer 1 1 can be configured, for example, as a thin but stable, tear-resistant fabric.
  • the cured coating elements 2 are arranged on a surface 1 1 1 of this carrier layer, and positively connected to the fabric 1 1. This side of the carrier layer thus forms the outer surface / right side 1 0 of the textile surface product, which is protected against abrasion or contact heat.
  • the second layer may for example be designed as a knitted or foamed polymer that has a certain thickness and thus acts as a cushioning layer.
  • the two layers can be bonded together or laminated together.
  • the layers can be joined together before applying the coating elements, or subsequently.
  • FIG. 3 The mode of operation of a textile surface product according to the invention is illustrated, for example, in FIG. 3 as a schematic cross section through a carrier layer 11 having a single coating element 2. This has the form of an elevation which projects beyond the surface 11 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 forms after curing an extremely stable, positive connection.
  • the particles 22 of the filling material are positively fixed in the polymer matrix 21 of the coating element.
  • the plurality of coating elements 2 can be due to the arrangement of the two the carrier layer 1 1 essentially only the coating elements 2 come into contact with this rough surface.
  • the carrier layer is spatially separated from the surface 43, so that it can not lead to abrasion of the carrier layer.
  • the coating elements 2 On the outer surface of the coating elements 2, a certain proportion of the hard, advantageously spherical particles 22 is partially exposed. In this way, the rough surface 43 comes into contact mainly with the rounded, hard surface of the particles. Since these particles are harder than the rough surface, no or only a slight abrasion of the particles takes place. Only optionally exposed parts of the crosslinked polymer matrix are removed by abrasion, whereby, however, additional hard, near-surface particles are automatically exposed in part. The result is a Cefelteil which has a very high abrasion resistance.
  • a breathable membrane at a suitable point.
  • FIG. 4 (a) Such a possible embodiment is shown schematically in FIG. 4 (a). Between the carrier layer 1 1 and the second layer 1 2 a breathable membrane 1 3 is arranged.
  • FIG. 4 (b) A further embodiment of a textile surface product according to the invention is shown in FIG. 4 (b), in which a further coating 14 is applied on the outside, which completely covers the carrier layer 11 and the coating elements 2 mounted thereon.
  • a further coating 14 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 application and curing of the coating elements 2.
  • the outside is additionally provided with a further textile layer 1 5.
  • Such an embodiment is advantageous, for example, if the coating elements should normally not be visible.
  • a possible field of application are, for example, textiles for motorcyclists. Normally only the outer layer 1 5 is visible. In a fall, the outer layers 1 5, 1 4 are removed very quickly by abrasion. However, the underlying coating elements 2 prevent further penetration. The carrier remains protected.
  • FIG. 4 (c) Another embodiment of a textile surface product according to the invention is shown in FIG. 4 (c).
  • the carrier layer 1 1 Coating elements 2, 2 'attached.
  • Such a textile surface product according to the invention offers the advantage that both sides can be used equally.
  • FIG. 1 A possible example of such an arrangement of coating elements 2 is shown in FIG.
  • a plurality of rectangular coating elements 2 are alternately arranged horizontally and vertically. The result is a pattern in which there is no straight line 42 that does not intersect a coating element 2. As a result, each sharp edge slides exclusively over the surface of the coating elements, and does not come into contact with the carrier layer 1 1 in the spaces 1 1 2.
  • the carrier layer or optionally underlying further layers of the surface product can not be cut.
  • the pattern shown in Figure 5 is just one of a variety of possible cut-resistant patterns. This can be optimized depending on the desired property. Basically, a higher number of coating elements leads to a greater cutting resistance, but also to an increasing stiffness of the textile surface product. coating material
  • the coating material for coating the carrier layer of the inventive textile surface with the coating elements essentially comprises a polymer material and a filler in the form of hard particles, which ensure the abrasion resistance of the coating elements. There are also other ingredients for influencing the properties of the coating material.
  • the major components of the coating material are the polymeric material and the filler.
  • the fixed, preferably thermoset 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 must have the highest possible compressive strength and hardness so that they are as little damaged as possible during use.
  • Thermosets have the particular advantage that they do not melt. Even with strong friction, the coating elements remain stable because they do not melt in the friction heat.
  • liquid resin prepolymers are advantageously used, for example epoxy resins having a molecular weight ⁇ 700 g / mol. These can be cold-setting, heat-curing or UV-curing. When using liquid resins, less cratering occurs for physical reasons and the formation of Benard cells becomes impossible. In order to avoid pore formation in the interior of the material, which would adversely affect the mechanical stability of the fasteners, the coating material should be as free of air as possible.
  • the liquid resin prepolymer is advantageously 1 00%, ie without solvent. This avoids the formation of pores by evaporating solvent, as well as a slow drying phase before the start of the crosslinking reaction.
  • Suitable fillers are materials with hard inorganic / mineral or metallic particles. Particularly advantageous are hard, spherical particles, as used for example for sandblasting, especially since similar demands are placed on the material. Suitable examples are glass beads, ceramic beads and chilled cast beads.
  • spherical particles An advantage of spherical particles is 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 onto the particles.
  • Another advantage of spherical filler particles over broken, edged filler particles is the peculiarity that spherical particles in dispersion less affect the viscosity.
  • the optimum filler content depends on the nature of the filler itself and the polymer material as well as on the adjustment of the properties of the coating elements. For example, good results are achieved with 70% by weight proportion of filler in the overall mixture. At lower filler levels, the abrasion resistance decreases as more of the polymer matrix is exposed on the surface of the coating elements. At 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 inventive textile planar product decreases. For coating the carrier layer with the coating elements, a pasty coating material is advantageous. The paste batch is initially charged with the resin prepolymer.
  • the additives for a better manufacturability of the Be Schweizerungsma- terials such as wetting agents and dispersants are added.
  • optional additives such as dyes, additives for improving the long-term stability (light stabilizers, radical scavengers, etc.), and additives for additional functions are added.
  • the fillers are dispersed in the paste. The addition of rheology additives takes place only at the end, so that the mixing of other ingredients can be easier.
  • the rheology additives serve to adjust the viscosity of the coating material to a value suitable for the invention.
  • a rheology additive it is advantageous to choose highly thixotropic types in order to keep the flow resistance in the delivery lines low and, at the same time, to achieve high stability of the coating elements applied to the carrier layer. An undesirable bleeding of the still uncured coating elements after the order is thus avoided.
  • the high viscosity of the quiescent thixotropic paste has a lower sedimentation tendency.
  • the addition of hardeners happens 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 is to be observed. In the case of thermosetting hardeners, the addition can also be carried out as the first component in the resin. In UV-curable mixtures, UV initiator addition may also be the first component in the resin, but the paste should be strictly protected from exposure to light.
  • Suitable parameters for a paste-like coating material are, for example, a viscosity of 80 to 200 d Pa.s, a filler fraction of 30 to 70% by weight, and a grain large of the filling material between 1 5 and 1 000 ⁇ , preferably ⁇ 1 50 ⁇ .
  • Suitable liquid resins are bisphenol A resins and aliphatic epoxy resins.
  • the coating material is cold-setting, heat-curing or UV-curing, is not directly relevant to the invention, but must be tailored to the specific design of the coating process.
  • composition of the coating material should be chosen so that the lowest possible curing time is necessary and the lowest possible exothermic occurs. Hardening times should be within the scope of normal textile finishing processes. Too much exotherm during curing would lead to a strong local increase in temperature, which could damage the carrier layer.
  • the cured coating elements should also preferably have high resistance to solvents, fuels, acids and alkalis.
  • additives for functional scratch resistance e.g. through paraffin
  • UV enhancement absorber e.g. Benzotriazole derivatives
  • Radical scavengers e.g. HALS connections as needed
  • Additional radio accessories e.g. Flame retardants such as expandable graphite;
  • rheology additive e.g. Hydrophobic silicic acid
  • additives for functional scratch resistance e.g. through paraffin
  • UV enhancement absorber e.g. Benzotriazole derivatives
  • Radical scavengers e.g. HALS connections as needed
  • Additional radio accessories e.g. Flame retardants such as expandable graphite;
  • rheology additive e.g. Hydrophobic silicic acid
  • Temperature-activated crosslinkers e.g. Di-cyandiamide derivatives
  • Temperature-activated crosslinkers triglycidyl isocyanurate (TCIC)
  • the textile surface to be coated is advantageously rendered hydrophobic, at least temporarily, 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 method 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 placed on the stencil and doctored off.
  • the paste is removed from the template surface and remains in the openings.
  • the coating elements remain adhered to the carrier layer.
  • the amount of coating material to be applied varies depending on the property to be achieved of the inventive textile surface product, and is about 1 00 to 1 500 g / m 2 , preferably from 1 00 to 600 g / m 2 .
  • the paste penetrates even before curing superficially in the textile, wherein after curing by positive engagement of the crosslinked polymer matrix with the structure of the support layer a very strong, mechanical anchoring of the coating elements on the support layer and thus a high adhesion.
  • the coating elements are cured, that is, the crosslinking reaction of the thermosetting prepolymer mixture is started. There is no drying necessary because preferably no solvents are included in the paste.
  • the curing conditions are to be adapted to the resin systems used. If temperature-activated crosslinkers are used or if it is a self-crosslinking binder system, then a specific reaction to the application of the coating elements must take place. be reached onstemperatur. The typical parameters are as follows: Cold curing mixtures: 1 20-200 ° C; hot-curing mixtures: 1 50-200 ° 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 the curing, however, a thermal post-curing is possible at 1 50 to 200 ° C.
  • the coating elements must be at least sufficiently hardened that they no longer stick and have sufficient strength, and that they can not smudge, smudge or otherwise be destroyed in any way.
  • the carrier layer can be rolled up or stacked, or fed directly to a further processing to the finished textile sheet product, for example by further layers are applied.
  • the coating material can then be postcrosslinked, if necessary by renewed temperature treatment. However, the resins used partially also react at room temperature until fully cured.

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Abstract

Ein erfindungsgemässes textiles Flächenprodukt (1) ist 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 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 (22). In einem erfindungsgemässen Verfahren zur Herstellung eines textilen Flächenprodukts (1) wird eine textile Trägerschicht (11) und ein Beschichtungsmaterial bereitgestellt. Zur Bildung von Beschichtungselementen (2) wird auf einer Oberfläche (111) der Trägerschicht eine Vielzahl an Portionen des Beschichtungsmaterials 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. Anschliessend wird das Beschichtungsmaterial fixiert, wodurch eine Vielzahl von festen Beschichtungselementen (2) auf der Trägerschicht gebildet wird.

Description

Textilien mit Schutzfunktion gegen Abrieb und Kontakthitze
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.
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 erfin- dungsgemässe 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 ohs-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 olmasse < 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 Casaustausch.
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 erfin- dungsgemässer 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 1 1 ist eine Vielzahl von Beschichtungselementen 2 angeordnet. Die Trägersch icht 1 1 ist im vorliegenden Beispiel die einzige textile Schicht des Flächenprodukts 1 . Sie kann als Gewebe, aschenware, 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 1 1 einfliessen kann, um nach der Härtung eine formschlüssige Verbindung der Beschichtungs- elemente 2 mit der Trägerschicht zu erreichen. Auf das Verfahren zur Auftragung der Be- schichtungselemente 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 1 1 vergleichsweise dünn ausgestaltet, und auf einer zweiten Schicht 1 2 angeordnet, die dicker sein kann. Eine solche Variante ist beispielsweise in Figur 2 schematisch dargestellt.
Die erste Schicht 1 1 kann beispielsweise als dünnes aber stabiles, reissfestes Gewebe ausgestaltet sein. Die ausgehärteten Beschichtungselemente 2 sind auf einer Oberfläche 1 1 1 dieser Trägerschicht angeordnet, und mit dem Gewebe 1 1 formschlüssig verbunden. Diese Seite der Trägerschicht bildet somit die Aussenfläche / rechte Seite 1 0 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 1 1 mit einem einzelnen Beschichtungselement 2. Dieses hat die Form einer Erhebung, welche die Oberfläche 1 1 1 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 Besch ichtungsmaterials sind die Partikel 22 des Füllmaterials in der Polymermatrix 21 des Beschichtungsele- mentes 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 1 1 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 Cesamtstruktur, 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 1 1 und der zweiten Schicht 1 2 ist eine atmungsaktive Membran 1 3 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 1 1 und die darauf angebrachten Beschichtungs- elemente 2 vollständig abdeckt. Eine solche Beschichtung kann beispielsweise aus einer geschäumten, flexiblen Polymerschicht 1 4 bestehen, beispielsweise aus einem Polyurethan- Polymer, welche nach dem Auftragen und Aushärten der Beschichtungselemente 2 auf der Trägerschicht 1 1 aufgebracht wird. Im gezeigten Beispiel ist die Aussenseite zusätzlich noch mit einer weiteren textilen Schicht 1 5 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 1 5 sichtbar. Bei einem Sturz werden die äusseren Schichten 1 5, 1 4 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 1 1 Beschichtungselemente 2, 2 ' angebracht. Ebenfalls auf beiden Seiten ist eine Beschichtung 14, 1 4' auf die Trägersch icht 1 1 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 erfindungsge- mässen 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 1 1 in den Zwischenräumen 1 1 2. 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 Beschich- tungselemente 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 1 00%, 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 Besch ichtung der Trägerschicht mit den Beschichtungselementen ist ein pastöses Be- schichtungsmaterial vorteilhaft. Beim Pastenansatz wird das Harz-Präpolymer vorgelegt. Falls notwendig werden dann die Zusätze für eine bessere Herstellbarkeit des Beschichtungsma- terials, 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 Beschich- tungselemente zu erreichen. Ein unerwünschtes Zerlaufen der noch ungehärteten Beschich- tungselemente 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 d Pa.s, ein Füllstoffanteil von 30 bis 70 Gew.%, und eine Korn- grosse des Füllmaterials zwischen 1 5 und 1 000 μιτι, vorzugsweise < 1 50 μιτι. 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 Beschichtungsma- terial- assen für erfindungsgemässe Flächenprodukte bzw. erfindungsgemässe Verfahren aufgeführt.
Beispiel 1 : Kalthärtend
Anteil (Teile in Bezug Bestandteil Beispiele
auf dos Gewicht)
1 000 Teile Kunstharz Bisphenol A und/oder F/ Epich- lorhydrinharz (aromatische Typen), He- xahydrophtalsäure-Harz (cycloaliphati- sche Typen) bei Bedarf Zusätze für bessere Netzmittel, Entlüfter, Entschäumer etc.
Herstellbarkeit
bei Bedarf Zusätze für FunktionsKratzfestigkeit: z.B. durch Parafine; UV- verbesserung Absorber: z.B. Benztriazol-Derivate; Radikalfänger: z.B. HALS-Verbindungen bei Bedarf Zusätze für Zusatzfunkz.B. Flammschutzmittel wie Blähgraphit;
tionen nachleuchtende Zusätze
1 5 Teile Farbstoff z.B. Russ, pulverförmige Pigmente
600 Teile Harte Partikel (Füllz.B. Glasperlen, Keramikperlen, Hartstoff) gussperlen
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 Bestandteil Beispiele
auf dos Gewicht)
1 000 Teile Kunstharz Bisphenol A und/oder F/ Epich- lorhydrinharz (aromatische Typen), He- xahydrophtalsäure-Harz (cycloaliphatische Typen)
bei Bedarf Zusätze für bessere Netzmittel, Entlüfter, Entschäumer etc.
Herstellbarkeit
bei Bedarf Zusätze für FunktionsKratzfestigkeit: z.B. durch Parafine; UV- verbesserung Absorber: z.B. Benztriazol-Derivate; Radikalfänger: z.B. HALS-Verbindungen bei Bedarf Zusätze für Zusatzfunkz.B. Flammschutzmittel wie Blähgraphit;
tionen nachleuchtende Zusätze
1 5 Teile Farbstoff z.B. Russ, pulverförmige Pigmente
600 Teile Harte Partikel (Füllz.B. Glasperlen, Keramikperlen, Hartstoff) gussperlen
30 Teile Rheologieadditiv z.B. Hydrophobe Kieselsäure
1 1 0 Teile Härter Temperaturaktivierte Vernetzer, z.B. Di- cyandiamid-Derivate
Beispiel 3: Heisshärtend
Anteil (Gew.%) Bestandteil
1 000 (Bis-A) Aromatisches Epoxiharz:„Epikote Resin 828LVEL" (Hexion
Specialty Chemicals)
1 20 Temperaturaktivierte Vernetzer: Triglycidylisocyanurat (TCIC)
30 Rheologieadditiv: Hydrophobe Kieselsäure„Aerosil R202" (Evonik
Industries)
270 Harte Partikel (Füllstoff): Edelkorund Rosa P220
1 6 Farbstoff: Casruss„Spezialschwarz 4" (Degussa) Beispiel 4: Heisshärtend
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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 Beschich- tungsmaterials, 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. 1 00 bis 1 500 g/m2, vorzugsweise 1 00 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 Reakti- onstemperatur erreicht werden. Die typischen Parameter gestalten sich folgendermassen: Kalthärtende Gemische: 1 20-200 °C; heisshärtende Gemische: 1 50-200 °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 1 50 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 textiles Flächenprodukt
0 Aussenfläche des Flächenprodukts1 erste Schicht, Trägerschicht
2 zweite Schicht
3 atmungsaktive Membran
4, 14 ' Beschichtung
5 Schicht
1 1 Oberfläche
1 2 Zwischenraum
, 2 ' Beschichtungselement
1 Polymermatrix
2 Füllstoff-Partikel
3 Bereich der formschlüssigen Verbindung1 Aussenseite
2 Innenseite
2 Schnitt-Gerade
3 raue Oberfläche

Claims

Patentansprüche
1 . Ein textiles Flächenprodukt (1 ), gekennzeichnet durch eine Vielzahl an Beschichtungs- elementen (2), welche derart auf einer Oberfläche (I I I ) einer textilen Trägerschicht (1 1 ) des Flächenprodukts angeordnet sind, dass nur ein Teil der genannten Oberfläche der Trägerschicht durch die Beschichtungselemente bedeckt ist, wobei die Be- schichtungselemente aus einem Material bestehen, 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 (22).
2. Flächenprodukt nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungselemente (2) so über die Trägerschicht (1 1 ) verteilt sind, dass das textile Flächenprodukt (1 ) mit Beschichtungselementen in seiner Biegsamkeit im Wesentlichen 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 (I I I ) der Trägerschicht (1 1 ) 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 (1 1 ) angeordnet sind, dass keine durchgehende Gerade (4) auf der Oberfläche (I I I ) der Trägerschicht existiert, welche nicht mindestens ein Beschichtungs- element 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, Cesteinsmehl, und Gemische davon.
6. Flächenprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Füllstoffs am Beschichtungsmaterial zwischen 5 und 40 vol.% beträgt.
7. Flächenprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoff-Partikel (22) im Wesentlichen kugelförmig sind.
8. Flächenprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoff-Partikel (22) eine ohs-Härte von mindestens 5 aufweisen.
9. Flächenprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungselemente (2) aus einem Beschichtungsmaterial hergestellt sind, das ein härtbares Präpolymer umfasst.
10. Flächenprodukt nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das härtbare Präpolymer ein Epoxidharz ist, vorzugsweise ein flüssiges Epoxidharz mit einer olmasse < 700 g/mol.
1 1 . Flächenprodukt nach Anspruch 9 oder 1 0, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial ein Rheologieadditiv umfasst, welches geeignet ist, dem noch ungehärteten Beschichtungsmaterial thixotrope Eigenschaften zu verleihen, vorzugsweise eine hydrophobe Kieselsäure.
1 2. Flächenprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenprodukt (1 ) atmungsaktiv ist.
1 3. Flächenprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächenprodukt (1 ) eine atmungsaktive Membran (1 3) umfasst.
14. Flächenprodukt nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (I I I ) der Trägerschicht (1 1 ) und die Beschichtungselemente (2) mit einer Beschichtung (14) versehen sind.
1 5. Verfahren zur Herstellung eines textilen Flächenprodukts (1 ), bei welchem eine textile Trägerschicht (1 1 ) bereitgestellt wird; ein Beschichtungsmaterial bereitgestellt wird, umfassend ein Polymermaterial und einen Füllstoff, der anorganische und/oder metallische Partikel (22) enthält; zur Bildung von Beschichtungselementen (2) eine Vielzahl an Portionen des Beschichtungsmaterials auf einer Oberfläche (I I I ) 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.
1 6. Verfahren nach Anspruch 1 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (1 1 ) derart ausgestaltet ist, dass ein viskoses Beschichtungsmaterial zumindest teilweise in die Faserstruktur der Trägerschicht einfliessen kann.
1 7. Verfahren nach Anspruch 1 5 oder 1 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsmaterial nach dem Aufbringen auf die Oberfläche (I I I ) der Trägerschicht (1 1 ) und vor dem Fixieren teilweise in die Faserstruktur der textilen Trägerschicht (1 1 ) ein- dringt, so dass sich nach dem Fixieren ein Formschluss zwischen der Trägerschicht und dem Beschichtungsmaterial ergibt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 5 bis 1 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (I I I ) der Trägerschicht (1 1 ) derart ausgestaltet ist, beispielsweise durch Beschichtung, dass der Kontaktwinkel in Luft zwischen Oberfläche und Beschichtungsmaterial grösser ist als 60°, vorzugsweise grösser als 80°.
1 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 5 bis 1 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymermaterial des Beschichtungsmaterials ein zu einem Duroplast vernetzbares Präpolymer ist, insbesondere ein härtbares Epoxidharz-Präpolymer.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 5 bis 1 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl an Portionen des Beschichtungsmaterials mittels Schablonendruck auf der Oberfläche (I I I ) der Trägerschicht (1 1 ) aufgebracht wird.
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