WO2021043687A1 - Oberflächenharmonisierung für eingebettete funktionsschichten - Google Patents

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WO2021043687A1
WO2021043687A1 PCT/EP2020/074136 EP2020074136W WO2021043687A1 WO 2021043687 A1 WO2021043687 A1 WO 2021043687A1 EP 2020074136 W EP2020074136 W EP 2020074136W WO 2021043687 A1 WO2021043687 A1 WO 2021043687A1
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functional layer
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Markus Burghart
Wolfgang Kesting
Matthias Bartusch
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Uvex Safety Gloves Gmbh & Co. Kg
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    • H05K2201/10151—Sensor

Definitions

  • the present invention relates to a multilayer material with a functional layer and a coating.
  • a coating for example a polymeric coating.
  • the coating is applied as a coating formulation to the textile substrate, where it can at least partially penetrate into the substrate due to the porous structure of the substrate.
  • the adhesion of the coating, which is produced, for example, by vulcanization, to the substrate is primarily based on mechanical anchoring.
  • the coating formulation can be adapted to produce better adhesion to the functional layer. A larger part of the Interactions established on a chemical basis, so that an ionic or covalent bond between the coating and the surface of the functional layer is established.
  • the changes in the composition of the coating formulation also have consequences for properties such as drop time, viscosity and surface energy, which influence the manufacturing process.
  • the properties of the resulting coating such as softness, grip, durability and optical properties, can also be adversely affected by the changes.
  • the adaptation of the surface of the functional layer to an existing coating formulation can be chemical or physical.
  • the surface of the functional layer can be increased by roughening in order to improve mechanical anchoring of the coating.
  • internal surfaces of the order of magnitude of the textile substrate cannot be achieved, so that roughening is largely unsuitable.
  • a chemical adaptation of the surface aims to improve the chemical interaction between the functional layer and the coating. For this, however, it is necessary that the coating formulation allows such an interaction, which is precisely not the case with chemically resistant coatings such as those used in the field of personal protective equipment.
  • a chemical modification can influence the functionality of the elements of the functional layer as well as their conductivity.
  • a pressure sensor which has conductive fibers and non-conductive fibers as well as piezoresistive fibers which are woven together.
  • the pressure sensor includes a first electrode layer with conductive fibers and non-conductive fibers.
  • a second electrode layer has conductive and non-conductive fibers.
  • a piezoresistive layer has piezoresistive fibers and is arranged between the first electrode layer and the second electrode layer. It is also known to provide a coating film on the top and bottom of the pressure sensor.
  • the multilayer material according to the invention comprises a textile cover layer which is arranged between the functional layer and the coating.
  • the multilayer material is accordingly made up of: substrate, functional layer, top layer and coating. No attempt is therefore made to imitate the surface properties of the textile substrate on the functional layer, but rather a textile cover layer is provided that is like the substrate due to their porous structure, partial penetration of the coating formulation is allowed. Consequently, the mechanical anchoring of the coating on the cover layer is comparable to the anchoring of the coating on the textile substrate.
  • Another advantage is the wearing comfort of the multilayer material according to the invention. Since functional layers usually do not have a textile character, they are often perceived as annoying when they are worn.
  • the textile cover layer gives the functional layer a feel that corresponds to the textile substrate. In addition, the flexibility is less influenced by the functional layer than with conventional solutions.
  • the layers, in particular the substrate, functional layer, cover layer and coating are layers that exist for themselves and that are not woven, linked, interwoven or otherwise connected to one another in a textile manner.
  • the functional layer is preferably designed in the form of one or more stickers, printed structures or a combination of these.
  • the functional layer is flexible and can adapt to any deformation of the substrate.
  • the textile cover layer does not restrict the flexibility of the substrate and the functional layer.
  • the functional layer preferably comprises conductor tracks, sensors and / or flexible circuit carriers.
  • the sensors can be, for example, pressure sensors, temperature sensors or current sensors.
  • the measured values of the sensors can be passed on via conductor tracks.
  • the functional layer is preferably printed, laminated or glued onto the textile substrate.
  • an adhesion layer is likewise arranged between the functional layer and the cover layer in order to produce sufficient cohesion of the multilayer material.
  • the adhesive layer is identical to the adhesive layer between the functional layer and the textile substrate.
  • hot and melt adhesives are known, among other things, which are applied to the functional layer and connect the functional layer to the top layer under pressure and temperature.
  • An economically attractive solution is to provide the functional layer with an adhesive layer on both sides and to glue the layer system substrate - functional layer - top layer in one step.
  • the adhesive layer can be applied over the entire functional layer or only locally in certain points or areas. A local application of the respective adhesive layer can be designed in such a way that the layers can be shifted relative to one another, which promotes the flexibility of the multilayer material.
  • the material of the textile substrate is preferably knitted, woven or knitted from a yarn.
  • the material obtained in this way has an open-pored structure, which enables the coating to be anchored mechanically.
  • the textile cover layer is preferably made of a material with similar open-pored surface properties, so that the coating can also be anchored in it.
  • the textile cover layer is particularly preferably woven, knitted or knitted from the same yarn as the textile substrate.
  • the material of the textile cover layer is identical to the material of the textile substrate. However, it is also conceivable to obtain different materials from the same yarn, for example the substrate could be knitted and the cover layer could be woven.
  • the coating is preferably a polymeric coating, particularly preferably it consists of polyvinyl chloride, nitrile rubber or polytetrafluoroethylene.
  • the coating formulation which contains the polymeric component can be applied by dipping or spraying the textile layers and the embedded functional layer. A previous treatment of the textile layers with coagulant can reduce the depth of penetration Regulate coating formulation. In further process steps, the coating formulation is vulcanized and the polymer is anchored in the porous structure of the textile.
  • the textile cover layer completely covers the functional layer.
  • the cover layer is particularly preferably larger than the functional layer and can thus cover the edges of the functional layer and protect against detachment by forces acting on it.
  • the textile cover layer has cutouts in the area of the functional layer.
  • a selective coating can be implemented through the cutouts in the cover layer. In the areas of the cutouts, the coating is initially in direct contact with the functional layer. However, since the adhesion between the coating and the functional layer is insufficient, the coating can be removed at these points so that the functional layer is exposed in certain areas.
  • the coating has cutouts in the area of the functional layer and these cutouts match the cutouts in the textile cover layer.
  • This arrangement allows access to the exposed areas of the functional layer and the contacts and sensors arranged therein. In this way, information recorded by the sensors can be passed on and further processed elsewhere.
  • Functional components are preferably arranged on the coating and are in electrically or thermally conductive contact with the functional layer.
  • the conductor tracks or other contacts are led from the functional layer through the recess in the cover layer and coating to the functional components on the coating.
  • Functional components which are not suitable for being embedded in the textile layers, are subsequently attached to the coating and brought into contact with the functional layer.
  • personal protective equipment comprises the multilayer material according to the invention.
  • the multilayer material according to the invention is particularly suitable for clothing in the field of personal protective equipment, since the textile feel of the embedded functional layer means that the wearing comfort essentially corresponds to an item of clothing without a functional layer.
  • the multi-layer material can also be treated like a textile without a functional layer during processing.
  • a tricot-coated glove comprises the multilayer material according to the invention.
  • the knitted glove blank acts as a textile substrate on which the functional layer and the textile cover layer are applied.
  • the glove blank with the embedded functional layer can be processed like a tricot glove without a functional layer.
  • FIG. 2 shows a plan view of a multilayer system with a recess in the area of the functional layer and functional components on the coating
  • FIG. 3 shows a cross section through the system shown in FIG.
  • FIG. 1 shows a cross section through a multilayer system without a coating.
  • the textile substrate 1 and the functional layer 2 fixed thereon are shown.
  • An adhesion layer 3 is depicted between the cover layer 4 and the functional layer 2.
  • the adhesive layer 3 can consist of a hot-melt or hot-melt adhesive, which connects to the cover layer 4 and the functional layer 2 under pressure and when heat is supplied.
  • the illustrated cover layer 4 extends beyond the functional layer 2, so that the edges of the functional layer 2 are also overlapped by the cover layer 4. This overlap protects the functional layer 2 from local forces that could promote the detachment of the functional layer 2 from the textile substrate 1.
  • the cover layer 4 is shown thinner than the substrate. Regardless of the thickness, both layers can be made from the same yarn.
  • FIG. 2 shows a plan view of an exemplary embodiment of a multilayer material with cutouts 6 in the cover layer 4 and the coating 5.
  • the functional layer 2 lying under the coating 5 is indicated by a hatched line.
  • the recesses 6 overlap and partially expose the underlying functional layer 2.
  • several contacts 8, which are located on the functional layer 2 are exposed.
  • the elements of the functional layer 2 are connected via conductor tracks 9 to functional components 10, which are located on the coating 5.
  • the functional components can be sensors or the like.
  • FIG. 3 shows a cross section through the system shown in FIG.
  • the functional layer 2 is applied to the textile substrate 1.
  • the functional layer 2 is glued to the substrate 1 by means of an adhesive layer 3.
  • the cover layer 4 extends over the functional layer 2 and goes over the edges of the Functional layer 2 as well.
  • the cover layer 4 has a recess 6 which exposes a contact 8 on the functional layer 2.
  • the coating 5 has a recess at the same point.
  • a conductor track 9 leads from the contact 8 to a functional component 10, which is arranged on the coating in the vicinity of the recess.
  • a seamlessly knitted glove which essentially consists of yarns made of polyamide and elastane, forms the textile substrate.
  • a functional layer is laminated onto this textile substrate in the palm of the hand by means of a hot pressing process.
  • the functional layer consists of an elastic carrier film made of thermoplastic PLI (TPU) and printed conductors and sensor structures on the top.
  • the glove with the functional layer is then coated with a nitrile layer.
  • the glove is pulled onto a mold, immersed in a saline solution that coagulates in contact with the salt. After coagulation, the glove is washed to remove the excess salt. The glove is then dried and the nitrile coating is fully vulcanized.
  • the finished glove shows on the functional layer that the adhesion of the nitrile coating is significantly worse than that on the textile substrate.
  • the poorer adhesion can be recognized by traces of runoff and a peeling of the nitrile coating from the functional layer.
  • the abrasion test based on DIN EN 388 shows complete detachment of the nitrile layer from the TPU after less than 200 cycles.
  • the functional layer made of TPU with its conductor tracks is sprayed on the top with an adhesive layer before lamination, and on top of it a cover layer consisting of a knitted fabric made of polyamide and elastane applied.
  • the functional layer and the cover layer applied to it are then laminated onto the textile substrate as in the above example. The nitrile coating then takes place.
  • a polyamide fiber layer with an average fiber length of 0.5 mm is applied as the cover layer.
  • this fiber length one speaks of short fibers.
  • the functional layer is laminated on, the short fibers are partially pressed in on the upper side of the functional layer. The corresponding areas are more or less deeply sunken fibers and thus result in an inhomogeneous coating image for the top layer. It can be seen that less strongly indented fibers form better adhesion for the nitrile coating.
  • the abrasion test based on DIN EN 388 thus achieves between 500 and 2,000 cycles in the area of the top layer before the nitrile and top layer are rubbed through.
  • an elastic fabric made of viscose and elastane is applied to the top of the functional layer as the cover layer.
  • the fabric has a thermally activated adhesive layer on its underside. There is no need to spray the adhesive layer.
  • the textile substrate, the functional layer and the cover layer can be laminated in a common step.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Material mit einem textilen Substrat, einer Funktionsschicht, einer Beschichtung und einer textilen Deckschicht, welche zwischen Funktionsschicht und Beschichtung angeordnet ist. Die Haftung der Beschichtung in dem Bereich der Funktionsschicht wird dadurch verbessert, dass zwischen der Funktionsschicht und der Beschichtung eine textile Deckschicht angeordnet ist. Die Haftung der Beschichtung auf der textilen Deckschicht entspricht der Haftung auf dem textilen Substrat.

Description

Oberflächenharmonisierung für eingebettete Funktionsschichten
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Material mit einer Funktionsschicht und einer Beschichtung.
In dem Bereich der Textilbeschichtung ist es bekannt, textile Substrate mit einer Beschichtung, beispielsweise einer polymeren Beschichtung zu versehen. Die Beschichtung wird als Beschichtungsformulierung auf das textile Substrat aufgebracht, wo es aufgrund des porösen Aufbaus des Substrats mindestens teilweise in das Substrat eindringen kann. Die Haftung der, zum Beispiel durch Vulkanisierung entstehenden Beschichtung an dem Substrat, basiert vorwiegend auf einer mechanischen Verankerung.
Es ist weiter bekannt Funktionsschichten auf textile Substrate in Form von Folien, Stickern oder aufgedruckten Strukturen aufzubringen. Diese Funktionsschichten können insbesondere Leiterbahnen, Sensoren oder flexible Schaltungsträger umfassen. Als problematisch erweist es sich, das textile Material zusammen mit der Funktionsschicht mit einer weiteren, insbesondere einer polymeren Beschichtung, zu versehen. Da die Beschichtungsformulierung weitestgehend darauf abgestimmt ist, eine besonders gute und haltbare Haftung mit dem textilen Substrat einzugehen, zeigt sich oftmals eine unzureichende Haftung zwischen der Beschichtung und der Funktionsschicht.
Um das Problem der mangelnden Haftung zu lösen, sind zwei Ansätze bekannt: Anpassung der Beschichtungsformulierung oder Anpassung der Oberfläche der Funktionsschicht.
Die Beschichtungsformulierung kann angepasst werden, um eine bessere Haftung auf der Funktionsschicht herzustellen. Hierzu wird ein größerer Teil der Wechselwirkungen auf chemischer Basis etabliert, so dass eine ionische oder kovalente Bindung der Beschichtung an die Oberfläche der Funktionsschicht hergestellt wird. Die Änderungen in der Zusammensetzung der Beschichtungsformulierung haben jedoch auch Folgen für Eigenschaften, wie Tropfzeit, Viskosität und Oberflächenenergie, die den Herstellungsprozess beeinflussen. Auch die Eigenschaften der resultierenden Beschichtung, wie Weichheit, Griffigkeit, Beständigkeit und optische Eigenschaften können von den Änderungen negativ beeinflusst werden.
Die Anpassung der Oberfläche der Funktionsschicht an eine bestehende Beschichtungsformulierung kann chemisch oder physikalisch sein. Die Oberfläche der Funktionsschicht kann durch Aufrauen vergrößert werden, um eine mechanische Verankerung der Beschichtung zu verbessern. Jedoch können bei dünnen Funktions schichten, wie sie in der Textilindustrie häufig Verwendung finden, nicht innere Oberflächen in der Größenordnung des textilen Substrats erreicht werden, so dass das Aufrauen weitgehend ungeeignet ist.
Eine chemische Anpassung der Oberfläche zielt darauf ab, die chemische Wechselwirkung zwischen Funktionsschicht und Beschichtung zu verbessern. Hierzu ist es allerdings notwendig, dass die Beschichtungsformulierung eine solche Wechselwirkung zulässt, was insbesondere bei chemisch widerstandsfähigen Beschichtungen, wie sie im Bereich der persönlichen Schutzausrüstung verwendet werden, gerade nicht der Fall ist. Zudem kann eine chemische Modifikation die Funktionalität der Elemente der Funktionsschicht, sowie ihrer Leitfähigkeit beeinflussen.
Aus EIS 2017/0367917 Al ist eine Kleidung bekannt, die eine thermische Regulierung für unterschiedliche Umgebungen erlaubt. Die Kleidung weist verschiedene Schichten auf, wobei auch Sensoren zwischen den Schichten angeordnet sein können. Aus DE 10 2008 006 969 Al ist ein Handschuh mit einer Heizeinrichtung bekannt geworden. Zum Einstellen der Temperatur sind mindestens zwei Schalter vorgesehen, die in einer Kammer eingekapselt sind. Die Kammer besitzt einen flanschförmigen Rand, der aus einem flexiblen Material besteht.
Aus US 2018/0266900 Al ist ein Drucksensor bekannt, der leitende Fasern und nichtleitende Fasern sowie piezoresistive Fasern aufweist, welche zusammen verwebt sind. Der Drucksensor schließt eine erste Elektrodenschicht mit leitenden Fasern und nichtleitenden Fasern ein. Eine zweite Elektrodenschicht weist leitende und nichtleitende Fasern auf. Eine piezoresistive Schicht weist piezoresistive Fasern auf und ist zwischen der ersten Elektrodenschicht und der zweiten Elektrodenschicht angeordnet. Es ist ferner bekannt, einen Beschichtungsfilm an Ober- und Unterseite des Drucksensors vorzusehen.
Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein mehrschichtiges Material mit einem textilen Substrat, einer Funktionsschicht und einer Beschichtung zur Verfügung zu stellen, das eine verbesserte Haftung zwischen Funktionsschicht und Beschichtung aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das mehrschichtige Material mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den sich anschließenden Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße mehrschichtige Material umfasst eine textile Deckschicht, welche zwischen der Funktionsschicht und der Beschichtung angeordnet ist. Das mehrschichtige Material ist entsprechend aufgebaut aus: Substrat, Funktionsschicht, Deckschicht und Beschichtung. Es wird also nicht versucht, die Oberflächeneigenschaften des textilen Substrats auf der Funktionsschicht zu imitieren, sondern eine textile Deckschicht wird bereitgestellt, die wie das Substrat aufgrund ihrer porösen Struktur ein teil weises Eindringen der Beschichtungsformulierung erlaubt. Folglich ist die mechanische Verankerung der Beschichtung an der Deckschicht vergleichbar mit der Verankerung der Beschichtung an dem textilen Substrat. Ein weiterer Vorteil ist der Tragekomfort des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Materials. Da Funktionsschichten in der Regel keinen textilen Charakter haben, werden sie beim Tragen oftmals als störend empfunden. Mit der textilen Deckschicht verleiht man der Funktionsschicht eine Haptik, die dem textilen Substrat entspricht. Zudem wird die Flexibilität durch die Funktionsschicht weniger beeinflusst als bei herkömmlichen Lösungen. Die Schichten, insbesondere Substrat, Funktionsschicht, Deckschicht und Beschichtung sind jeweils für sich bestehende Schichten, die nicht miteinander verwebt, verknüpft, verwoben oder sonst in textiler Art miteinander verbunden sind.
Bevorzugt ist die Funktionsschicht in Form eines oder mehrerer Sticker, gedruckter Strukturen oder einer Kombination dieser ausgebildet. Die Funktionsschicht ist flexibel und kann sich eventuellen Verformungen des Substrats anpassen. Die textile Deckschicht schränkt die Flexibilität des Substrats und der Funktionsschicht nicht ein.
Bevorzugt umfasst die Funktionsschicht Leiterbahnen, Sensoren und/oder flexible Schaltungsträger. Die Sensoren können zum Beispiel Drucksensoren, Temperatursensoren oder Stromsensoren sein. Die gemessenen Werte der Sensoren können via Leiterbahnen weitergeleitet werden.
Um eine Adhäsion zwischen der Funktionsschicht und dem textilen Substrat herzustellen, wird die Funktionsschicht bevorzugt auf das textile Substrat aufgedruckt, auflaminiert oder aufgeklebt. Besonders bevorzugt ist zwischen der Funktionsschicht und der Deckschicht ebenfalls eine Adhäsionsschicht angeordnet, um einen ausreichenden Zusammenhalt des mehrschichtigen Materials herzustellen. Im einfachsten Fall ist die Adhäsionsschicht identisch zu der Adhäsionsschicht zwischen Funktionsschicht und textilem Substrat. Im Textilbereich sind hier u.a. Heiß- und Schmelzkleber bekannt, die auf die Funktionsschicht aufgebracht werden und unter Druck und Temperatur die Funktionsschicht mit der Deckschicht verbinden. Eine wirtschaftlich attraktive Lösung ist, die Funktionsschicht beidseitig mit je einer Adhäsionsschicht zu versehen und die Verklebung des Schichtsystems Substrat - Funktionsschicht - Deckschicht in einem Schritt vorzunehmen. Die Adhäsionsschicht kann flächig auf die gesamte Funktionsschicht oder nur lokal in bestimmten Punkten oder Bereichen aufgetragen werden. Eine lokale Auftragung der jeweiligen Adhäsionsschicht kann so ausgestaltet sein, dass eine Verschiebung der Schichten gegeneinander möglich ist, was die Flexibilität des mehrschichtigen Materials begünstigt.
Bevorzugt ist das Material des textilen Substrats aus einem Garn gestrickt, gewebt oder gewirkt. Das so gewonnene Material besitzt eine offenporige Struktur, welche eine mechanische Verankerung der Beschichtung ermöglicht. Die textile Deckschicht besteht bevorzugt aus einem Material mit ähnlichen offenporigen Oberflächeneigenschaften, so dass sich die Beschichtung ebenso in ihr verankern kann. Besonders bevorzugt ist die textile Deckschicht aus demselben Garn gewebt, gestrickt oder gewirkt, wie das textile Substrat. In einer besonders einfachen Ausführungsform ist das Material der textilen Deckschicht identisch zu dem Material des textilen Substrats. Es ist aber auch denkbar, aus demselben Garn verschiedene Materialien zu gewinnen, so könnte beispielsweise das Substrat gestrickt und die Deckschicht gewebt sein.
Bevorzugt ist die Beschichtung eine polymere Beschichtung, besonders bevorzugt besteht sie aus Polyvinylchlorid, Nitrilkautschuk oder Polytetrafluorethylen. Die Beschichtungsformulierung, welche die polymere Komponente beinhaltet kann mittels Eintauchens oder Besprühen der textilen Schichten und der eingebetteten Funktionsschicht aufgebracht werden. Eine vorhergehende Behandlung der textilen Schichten mit Koagulant kann dabei die Eindringtiefe der Beschichtungsformulierung regulieren. In weiteren Prozessschritten wird die Beschichtungsformulierung vulkanisiert und das Polymer verankert sich in der porösen Struktur des Textils.
In einer weiteren Ausgestaltung überdeckt die textile Deckschicht die Funktionsschicht vollständig. Besonders bevorzugt ist die Deckschicht größer als die Funktionsschicht und kann somit die Kanten der Funktionsschicht überdecken und vor einer Ablösung durch einwirkende Kräfte schützen.
In einer weiteren Ausführungsform des mehrschichtigen Materials verfügt die textile Deckschicht über Aussparungen im Bereich der Funktionsschicht. Durch die Aussparungen in der Deckschicht kann eine selektive Beschichtung realisiert werden. An den Bereichen der Aussparungen steht die Beschichtung zunächst in direktem Kontakt mit der Funktionsschicht. Da die Haftung zwischen Beschichtung und Funktionsschicht jedoch unzureichend ist, kann die Beschichtung an diesen Stellen entfernt werden, so dass die Funktionsschicht bereichsweise freigelegt wird.
Daraus ergibt sich eine besonders bevorzugte Ausführungsform bei der die Beschichtung Aussparungen im Bereich der Funktionsschicht aufweist und diese Aussparungen mit den Aussparungen in der textilen Deckschicht übereinstimmen. Diese Anordnung erlaubt einen Zugriff auf die offenliegenden Bereiche der Funktionsschicht und den darin angeordneten Kontakten und Sensoren. So können von den Sensoren erfasste Informationen weitergeleitet und an anderer Stelle weiterverarbeitet werden.
Bevorzugt sind funktionelle Komponenten auf der Beschichtung angeordnet und stehen in elektrisch oder thermisch leitendem Kontakt mit der Funktionsschicht. Die Leiterbahnen oder sonstige Kontaktierung werden von der Funktionsschicht durch die Aussparung in Deckschicht und Beschichtung zu den funktionellen Komponenten auf der Beschichtung geführt. So können funktionelle Komponenten, welche sich nicht dafür eignen, in die Textilschichten eingebettet zu werden, nachträglich auf der Beschichtung befestigt werden und in Kontakt mit der Funktionsschicht gebracht werden.
In einer Ausgestaltung umfasst eine persönliche Schutzausrüstung das erfindungsgemäße mehrschichtige Material. Das erfindungsgemäße mehrschichtige Material ist besonders für Bekleidung im Bereich der persönlichen Schutzausrüstung geeignet, da durch die textile Haptik der eingebetteten Funktionsschicht der Tragekomfort im Wesentlichen einem Kleidungsstück ohne Funktionsschicht entspricht. Auch kann das mehrschichtige Material in der Verarbeitung wie ein Textil ohne Funktionsschicht behandelt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst ein trikotierter Handschuh das erfindungsgemäße mehrschichtige Material. Dabei fungiert der gestrickte Handschuhrohling als textiles Substrat, auf welchem die Funktionsschicht und die textile Deckschicht aufgebracht werden. Der Handschuhrohling mit der eingebetteten Funktionsschicht kann wie ein trikotierter Handschuh ohne Funktionsschicht weiterverarbeitet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in Figuren dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch das mehrschichtige System,
Fig. 2 eine Draufsicht auf ein mehrschichtiges System mit einer Aussparung im Bereich der Funktionsschicht und funktionelle Komponenten auf der Beschichtung,
Fig. 3 einen Querschnitt durch das in Fig.2 dargestellte System. Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein mehrschichtiges System ohne Beschichtung. Gezeigt ist das textile Substrat 1 und die darauf fixierte Funktionsschicht 2. Zwischen Deckschicht 4 und Funktionsschicht 2 ist eine Adhäsionsschicht 3 abgebildet. Die Adhäsionsschicht 3 kann aus einem Heiß- oder Schmelzkleber bestehen, welcher sich unter Druck und bei Wärmezufuhr mit der Deckschicht 4 und der Funktionsschicht 2 verbindet.
Die abgebildete Deckschicht 4 geht über die Funktionsschicht 2 hinaus, so dass auch die Kanten der Funktionsschicht 2 von der Deckschicht 4 überlappt werden. Diese Überlappung schützt die Funktionsschicht 2 vor lokalen Krafteinwirkungen, die ein Ablösen der Funktionsschicht 2 von dem textilen Substrat 1 begünstigen könnten.
In der Abbildung ist die Deckschicht 4 dünner als das Substrat dargestellt. Unabhängig von der Dicke können beide Schichten aus demselben Garn hergestellt sein.
In Figur 2 ist eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel eines mehrschichtigen Materials mit Aussparungen 6 in der Deckschicht 4 und der Beschichtung 5 dargestellt. Die unter der Beschichtung 5 liegende Funktionsschicht 2 ist mit einer schraffierten Linie angedeutet. Die Aussparungen 6 überlappen sich und legen die darunterliegende Funktionsschicht 2 teilweise frei. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind mehrere Kontakte 8, welche sich auf der Funktionsschicht 2 befinden, freigelegt. Die Elemente der Funktionsschicht 2 sind über Leiterbahnen 9 mit funktionellen Komponenten 10 verbunden, welche sich auf der Beschichtung 5 befinden. Die funktionellen Komponenten können Sensoren oder dergleichen sein.
Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch das in Figur 2 dargestellte System. Auf dem textilen Substrat 1 ist die Funktionsschicht 2 aufgebracht. Die Funktionsschicht 2 ist mittels einer Adhäsionsschicht 3 mit dem Substrat 1 verklebt. Die Deckschicht 4 erstreckt sich über die Funktionsschicht 2 und geht über die Kanten der Funktionsschicht 2 hinaus. Die Deckschicht 4 hat eine Aussparung 6, welche einen Kontakt 8 auf der Funktionsschicht 2 freigibt. Die Beschichtung 5 verfügt an gleicher Stelle über eine Aussparung. Von dem Kontakt 8 führt eine Leiterbahn 9 zu einer funktionellen Komponente 10, welches auf der Beschichtung in der Nähe von der Aussparung angeordnet ist.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem kann technisch an dem nachfolgenden Beispiel gut erläutert werden. Ein beispielsweise nahtlos gestrickter Handschuh, der im Wesentlichen aus Garnen aus Polyamid und Elasthan besteht, bildet das textile Substrat. Auf dieses textile Substrat wird in der Handfläche einen Funktionsschicht mittels eines Heißpressverfahrens auflaminiert. Die Funktionsschicht besteht aus einer elastischen Trägerfolie aus thermoplastischem PLI (TPU) und auf deren Oberseite aufgedruckten Leiterbahnen und Sensorstrukturen.
Nachfolgend wird der Handschuh mit der Funktionsschicht mit einer Nitrilschicht beschichtet. Dazu wird der Handschuh auf eine Form gezogen, in eine Salzlösung getaucht werden, die in Kontakt mit dem Salz koaguliert. Nach dem Koagulieren wird der Handschuh gewaschen, um das überschüssige Salz zu entfernen. Anschließend wird der Handschuh getrocknet und die Nitrilbeschichtung ausvulkanisiert.
Der fertige Handschuh zeigt auf der Funktionsschicht eine gegenüber dem textilen Substrat deutlich verschlechterte Haftung der Nitrilbeschichtung. Die schlechtere Haftung ist an Ablaufspuren und einem Ablösen der Nitrilbeschichtung von der Funktionsschicht erkennbar. Der Abriebtest in Anlehnung an DIN EN 388 zeigt eine vollständige Ablösung der Nitrilschicht vom TPU nach weniger als 200 Zyklen.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird die Funktionsschicht aus TPU mit ihren Leiterbahnen vor dem Laminieren auf der Oberseite mit einer Kleberschicht besprüht und darauf eine Deckschicht, bestehend aus einem Gestrick von Polyamid und Elasthan aufgebracht. Anschließend werden Funktionsschicht und darauf aufgebrachte Deckschicht wie im obigen Beispiel auf das textile Substrat laminiert. Nachfolgend erfolgt die Nitrilbeschichtung.
Bei den Handschuhen zeigen sich keine optischen Unterschiede zwischen der Beschichtung auf dem textilen Substrat und der Funktionsschicht. Lediglich der Dickenunterschied durch die zusätzliche Lage der Deckschicht ist wahrzunehmen. Der Abriebtest in Anlehnung an DIN EN 388 erreicht im Bereich der Deckschicht mehr als 8.000 Zyklen, wie auch im Bereich des textilen Substrats.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird als Deckschicht eine Polyamidfaserschicht mit einer mittleren Faserlänge von 0,5 mm aufgebracht. Bei dieser Faserlänge spricht man von Kurzfasern. Bei dem Auflaminieren der Funktionsschicht werden die Kurzfasem auf der Oberseite der Funktionsschicht teilweise eingedrückt. Die entsprechenden Stellen sind stärker oder weniger stark eingesunkene Fasern und ergeben so ein inhomogenes Beschichtungsbild für die Deckschicht. Festzustellen ist, dass weniger stark eingedrückte Fasern eine bessere Haftung für die Nitrilbeschichtung bilden. Der Abriebtest in Anlehnung an DIN EN 388 erreicht dadurch im Bereich der Deckschicht zwischen 500 und 2.000 Zyklen, ehe Nitril und Deckschicht durchgerieben sind.
In einer weiteren Ausgestaltung wird als Deckschicht ein elastisches Gewebe aus Viskose und Elasthan auf die Oberseite der Funktionsschicht aufgebracht. Das Gewebe ist an seiner Unterseite mit einer thermisch aktivierbaren Kleberschicht versehen. Das Aufsprühen der Kleberschicht entfällt. In diesem Beispiel können das textile Substrat, die Funktionsschicht und die Deckschicht in einem gemeinsamen Schritt laminiert werden.
Bei diesen Beispielen zeigen sich optische Mängel in Form von Lufteinschlüssen, die durch die unzureichende Benetzung der Viskosefasern mit Salzlösung entstehen. Entsprechend koaguliert die Nitrildispersion inhomogen und mit geringer Durchdringung im Bereich der Deckschicht. Der Abriebtest in Anlehnung an DES! EN 388 erreicht im Bereich der Deckschicht 2.000 Zyklen, ehe Nitril und Deckschicht durchgerieben sind.
Bezugszeichenliste
1 textiles Substrat
2 Funktionsschicht
3 Adhäsionsschicht
4 Deckschicht
5 Beschichtung
6 Aussparung
8 Kontakt
9 Leiterbahn
10 funktionelle Komponente

Claims

Ansprüche
1. Mehrschichtiges Material umfassend ein textiles Substrat (1), einer Funktionsschicht (2) und einer Beschichtung (5), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Funktionsschicht (2) und der Beschichtung (5) eine textile Deckschicht (4) angeordnet ist.
2. Mehrschichtiges Material gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht (2) in Form mindestens eines Stickers oder einer gedruckten Struktur ausgestaltet ist.
3. Mehrschichtiges Material gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht (2) Leiterbahnen (9), Sensoren oder flexible Schaltungsträger umfasst.
4. Mehrschichtiges Material gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionsschicht (2) auf das textile Substrat (1) aufgedruckt, auflaminiert oder aufgeklebt ist.
5. Mehrschichtiges Material gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Funktionsschicht (2) und der textilen Deckschicht (4) eine Adhäsionsschicht (3) angeordnet ist.
6. Mehrschichtiges Material gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Substrat (1) aus einem Garn gestrickt, gewebt oder gewirkt ist und die textile Deckschicht (4) aus einem identischen Garn gestrickt, gewebt oder gewirkt ist.
7. Mehrschichtige Material gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (5) eine polymere Beschichtung ist, bevorzugt bestehend aus Polyvinylchlorid, Nitrilkautschuk oder Poly tetrafluorethy 1 en .
8. Mehrschichtiges Material gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Deckschicht (4) die Funktionsschicht (2) vollständig überdeckt.
9. Mehrschichtiges Material gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die textile Deckschicht (4) Aussparungen (6) im Bereich der Funktionsschicht (2) aufweist.
10. Mehrschichtiges Material gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (5) Aussparungen (6) im Bereich der Funktionsschicht (2) aufweist und diese Aussparungen (6) mit den Aussparungen in der textilen Deckschicht (4) übereinstimmen.
11. Mehrschichtiges Material gemäß Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass funktionelle Komponenten (10) auf der Beschichtung (5) angeordnet sind und in elektrisch oder thermisch leitendem Kontakt mit der Funktionsschicht (2) stehen.
12. Persönliche Schutzausrüstung, dadurch gekennzeichnet, dass die persönliche Schutzausrüstung ein mehrschichtiges Material gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 umfasst.
13. Trikotierter Handschuh, dadurch gekennzeichnet, dass der Handschuh ein mehrschichtiges Material gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 umfasst.
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