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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Es
besteht ein ständiger
Bedarf an flammhemmendem Gewebe, auf das auch als auf feuerfestes
Gewebe verwiesen wird, das zur Herstellung von Kleidung verwendet
werden kann, die für
Menschen geeignet ist, die in der Nähe von Flammen, hohen Temperaturen
oder Funkenflug von elektrischen Lichtbogen arbeiten. Außer seiner
ausgezeichneten Wärmeleistung
sollte ein wirksames flammhemmendes Gewebe haltbar und bequem und
mit geringem Kostenaufwand herstellbar sein. Obwohl aus inhärent flammhemmenden
Fasern hergestellte Gewebe für
Schutzkleidung sehr nützlich
gewesen sind, sind bestimmte Merkmale dieser Fasern mit Problemen
behaftet. So können
diese Fasern zum Beispiel schwer färbbar sein, unbequeme Gewebetexturen
bereitstellen und teuer sein. Um diese Probleme anzusprechen, wurden
inhärent
flammhemmende Fasern mit aus anderen Materialien hergestellten Fasern
gemischt. Das Mischen von Fasern kann zum Erhalt eines Endgewebes
verwendet werden, das die vorteilhaften Merkmale von jedem der konstituierenden
Fasern in sich vereinigt. Derartige Mischungen werden jedoch häufig auf
Kosten von Haltbarkeit und Wärmeleistung erreicht.
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Bestimmte
aus diesen Mischungen hergestellte Fasermischungen und Gewebe sind
im Stand der Technik bekannt. US-Patent Nr. 4920000 (Green), erteilt
am 24. April 1990, offenbart zum Beispiel ein haltbares, wärmebeständiges Gewebe,
das bestimmte Mischungen aus Baumwolle, Nylon und wärmebeständigen Fasern
umfasst. US-Patent Nr. 4970111 (Smith, jr.), erteilt am 13. November
1990, offenbart ein feuerfestes Gewebe, das eine Mischung aus Chlor
enthaltenden Polymerfasern, Polyacrylnitrilfasern und ein feuerhemmendes
Polyester-Bindemittel umfasst. US-Patent Nr. 5503916 (Ichibori et
al.), erteilt am 2. April 1996, offenbart flammhemmende Kleidung,
die Natur- oder Chemiefasern und eine Polymerfaser, die Antimon-
und Halogenverbindungen enthält,
umfasst. US-Patent Nr. 6132476 (Lunsford et al.), erteilt am 17.
Oktober 2000, offenbart gefärbte
Gewebemischungen, enthaltend inhärent
flammhemmende Fasern und flammhemmende Zellulosefasern, enthaltend
eine flammhemmende Verbindung. US-Patent Nr. 6254988 B1 (Zhu et
al.), erteilt am 3. Juli 2001, offenbart ein Gewebe, das sich aus
bestimmten Mischungen aus Baumwoll-, Nylon- und para-Aramidfasern
zusammensetzt, das bequem, schnittbeständig und abriebfest ist. Die
Veröffentlichung
der US-Patentanmeldung Nr. 2001/0009832 A1 (Shaffer et al.), veröffentlicht
am 26. Juli 2001, offenbart ein flammhemmendes Gewebe, das verschiedenartige
Kett- und Schussgarne umfasst, worin die Kettgarne Stapel- oder Filamentfasern
umfassen und einen „Limiting
Oxygen Index" von
mindestens 27 aufweisen, die Schussgarne Naturfasern umfassen, und
das Verhältnis
von einzelnen Kett- zu Schussgarnfäden im Gewebe mindestens 1,0
beträgt.
US-Patent Nr. 6547835 B1 (Lunsford et al.), erteilt am 15. April
2003, offenbart ein Verfahren zum Färben flammhemmender Gewebe.
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Aus
den vorstehend besprochenen Fasermischungen und Garnen hergestellte
Gewebe sind entweder natürlich
mit schlechter Abriebfestigkeit behaftet oder machen sich, wie in
US-Patent Nr. 4920000 (Green), erteilt am 24. April 1990, offenbart
ist, einen hohen Prozentsatz an Baumwollfasern, die eine sehr geringe
Abriebfestigkeit aufweisen, zu Nutze. Feuerschutzkleidung und -kleidungsstücke werden
in der Regel in harschen Umgebungen verwendet, folglich ist jedwede
Verbesserung der Abriebfestigkeit der für diese Kleidungsstücke verwendeten
Gewebe wichtig und erwünscht.
Es besteht deshalb ein Bedarf an flammhemmenden Fasermischungen,
Garnen und Geweben, die eine verbesserte Abriebfestigkeit aufweisen.
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GB-Patentanmeldung
GB 2152542 (C C Developments
Ltd.), veröffentlicht
am 7. August 1985, offenbart ein feuerhemmendes Gewebe, hergestellt
durch Auswählen
aus bekannten feuerhemmenden Fasern ein Gemisch von Fasern, Herstellen
von mindestens zwei Gewebekomponenten aus verschiedenen Kombinationen
von diesen Fasern, Zuordnen dieser ausgewählten Fasern zu den Komponenten
und Assemblieren dieser Komponenten zu einem Gewebe. Gewebe, die
ein Gemisch aus drei verschiedenen Fasern umfassen, von denen jede
aus der Gruppe ausgewählt
ist, bestehend aus Aramidfaser, Modacrylfaser, feuerhemmender Polyesterfaser
und feuerhemmender Viskosefaser, werden beschrieben und können gestrickt,
gewebt oder nicht gewebt sein.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Zweck,
wie hierin verkörpert
und breit gefächert
beschrieben, ist der Gegenstand der Erfindung eine innige Mischung
aus Stapelfasern, umfassend 10 bis 75 Gewichtsteile von mindestens
einer Aramid-Stapelfaser, 15 bis 80 Gewichtsteile von mindestens
einer Modacryl-Stapelfaser
und 5 bis 30 Gewichtsteile von mindestens einer Polyamid-Stapelfaser.
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In
einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
ist der Gegenstand der Erfindung eine innige Mischung aus Stapelfasern,
umfassend 20 bis 40 Gewichtsteile von mindestens einer Aramid-Stapelfaser, 50 bis
80 Gewichtsteile von mindestens einer Modacryl-Stapelfaser und 15
bis 20 Gewichtsteile von mindestens einer Polyamid-Stapelfaser.
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In
einer anderen Ausführungsform
stellt der Gegenstand der Erfindung eine der vorstehend beschriebenen
innigen Mischungen dar, worin die mindestens eine Aramid-Stapelfaser
Poly(metaphenylen-isophthalamid)
darstellt und die mindestens eine Modacryl-Stapelfaser ein Copolymer
aus Acrylnitril und Vinylidenchlorid darstellt.
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Die
erfindungsgemäße Modacryl-Stapelfaser
enthält
bevorzugt ein Antimon-Additiv. Das bevorzugte Antimon-Additiv stellt
ein Antimonoxid dar.
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Die
erfindungsgemäßen innigen
Mischungen können
zur Herstellung eines Garns verwendet werden, das wiederum zur Herstellung
eines flammhemmenden Gewebes zur Verwendung in flammhemmenden Artikeln,
wie zum Beispiel Kleidung, verwendet werden kann.
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Ein
weiterer erfindungsgemäßer Anwendungsbereich
geht aus der hierin nachstehend gegebenen ausführlichen Beschreibung hervor.
Man sollte jedoch zur Kenntnis nehmen, dass die ausführliche
Beschreibung und die spezifischen Beispiele, während sie erfindungsgemäße Ausführungsformen
anzeigen, lediglich anhand der beispielhaften Erläuterung
gegeben werden, weil vom Fachmann anhand dieser ausführlichen
Beschreibung verschiedene sich im Gedanken und Umfang der Erfindung
befindende Änderungen
und Modifikationen erkannt werden. Man sollte zur Kenntnis nehmen,
dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die
folgende ausführliche
Beschreibung lediglich beispielhaft und erläuternd sind und die wie beanspruchte
Erfindung nicht einschränken.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es
besteht ein ständiger
Bedarf an Fasermischungen, aus denen flammhemmende Gewebe, auf die auch
als feuerfeste Gewebe verwiesen wird, hergestellt werden können, die
zur Herstellung von Kleidung und anderen Artikeln verwendet werden
können,
die für
Menschen geeignet sind, die in der Nähe von Flammen, hohen Temperaturen
oder Funkenflug von elektrischen Lichtbogen und dergleichen arbeiten.
Erhebliche Bemühungen
wurden zur Steigerung der Wirksamkeit solcher Fasermischungen und
des sich ergebenden Gewebes unternommen, während ihr Komfort und ihre
Haltbarkeit aufrechterhalten oder verbessert und ihre Gesamtkosten
reduziert werden. Gegenstand der vorliegenden Erfindung stellt genau
einen derartigen Fortschritt im Bereich der flammhemmenden Kleidungsstücke dar.
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Eine
erfindungsgemäße innige
Mischung aus Stapelfasern umfasst Aramidfasern, Modacrylfasern und
Polyamidfasern. Die Anteile von jeder Komponente sind zum Erreichen
der notwendigen Kombination von physikalischen Qualitäten wichtig.
Unter „inniger
Mischung" versteht
man, dass zwei oder mehr Faserklassen vor dem Spinnen eines Garns
gemischt werden. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bildung
der innigen Mischung durch Kombination von Aramidfasern, Modacrylfasern
und Polyamidfasern in der Faserform und dann Spinnen zu einem einzelnen
Garnstrang. Unter „Garn" versteht man ein
Assemblieren von gesponnenen oder zusammengedrehten Fasern zur Bildung
eines kontinuierlichen Stranges, der zum Weben, Stricken, Umklöppeln oder
Flechten verwendet oder anderweitig zu einem textilen Flächengebilde
oder Gewebe hergestellt werden kann. Derartige Garne können mittels üblicher
Verfahren zum Spinnen von Stapelfasern zu Garnen, wie zum Beispiel
durch Ringspinn- oder Luftspinnverfahren bei höherer Geschwindigkeit, wie
zum Beispiel das Luftdüsenspinnen
nach Murata, bei dem Luft zum Drehen des Stapels zu einem Garn verwendet wird,
hergestellt werden.
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Die
erfindungsgemäße innige
Mischung der Stapelfasern schließt Aramidfasern ein, die inhärent flammhemmend
sind. Unter „Aramidfaser" versteht man eine
oder mehr Fasern, die aus einem oder mehr aromatischen Polyamid(en)
hergestellt sind, worin mindestens 85 % der Amid-(-CONH-)Verknüpfungen
direkt an zwei aromatische Ringe gebunden sind. Aromatische Polyamide
werden durch Reaktionen von aromatischen Disäurechloriden mit aromatischen
Diaminen zur Herstellung von Amid-Verknüpfungen in einem Amid-Lösungsmittel
gebildet. Aramidfasern können
durch Trocken- oder Nassspinnen unter Verwendung jedweder Anzahl
von Verfahren gebildet werden, US-Patente Nr. 3063966; 3227793;
3287324; 3414645; 3869430; 3869429; 3767756; und 5667743 stehen
jedoch erläuternd
für nützliche
Spinnverfahren zur Herstellung von Fasern, die erfindungsgemäß verwendet
werden könnten.
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Aramidfasern
stehen in der Regel in zwei distinkten Klassen zur Verfügung, nämlich als
meta-Aramidfasern bzw. m-Aramidfasern, wobei sich eine von denen
aus Poly(metaphenylen-isophthalamid)
zusammensetzt, auf das auch als auf MPD-I verwiesen wird, und para-Aramidfasern
bzw. p-Aramidfasern, wobei sich eine von denen aus Poly(paraphenylen-terephthalamid)
zusammensetzt, auf das auch als auf PPD-T verwiesen wird. Meta-Aramidfasern
sind derzeit von E.I. du Pont de Nemours, Wilmington, Delaware,
in mehreren Formen unter dem Warenzeichen NOMEX® erhältlich:
NOMEX T-450® stellt
100 % meta-Aramid dar; NOMEX T-455® stellt
eine Mischung aus 95 % NOMEX® und 5 % KEVLAR® (para-Aramid)
dar; und NOMEX IIIA® (auch bekannt als NOMEX
T-462®)
stellt 93 % NOMEX®, 5 % KEVLAR® und
2 % Carbon-Core-Nylon dar. Außerdem sind
meta-Aramidfasern unter den Warenzeichen CONEX® und
APYEIL® erhältlich,
die von der Fa. Teijin, Ltd., Tokio, Japan bzw. der Fa. Unitika,
Ltd., Osaka, Japan, hergestellt werden. Para-Aramidfasern sind derzeit
unter den Warenzeichen KEVLAR® von E.I. du Pont de Nemours,
Wilmington, Delaware, und TWARON® von
der Fa. Teijin Ltd., Tokio, Japan, erhältlich. Für die Zwecke hierin wird die
TECHNORA®-Faser,
die von der Fa. Teijin Ltd., Tokio, Japan, erhältlich ist und aus Copoly(p-phenylen/3,4'-Diphenylester-terephthalamid)
hergestellt wird, als eine para-Aramidfaser angesehen.
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In
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
stellt mindestens eine Aramid-Stapelfaser Poly(metaphenylen-isophthalamid)
dar.
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Die
erfindungsgemäße innige
Mischung von Stapelfasern schließt auch Modacrylfasern ein.
Modacrylfasern stellen künstliche
Fasern dar, worin die faserbildende Substanz jedwedes langkettige
synthetische Polymer darstellt, das sich aus weniger als 85 Gew.-%,
aber mindestens 35 Gew.-%, Acrylnitril-(-CH2CH[CN]-)x-Einheiten, darstellt. Modacrylfasern werden
aus Harzen hergestellt, die Copolymere (Kombinationen) aus Acrylnitril-
und Halogen-enthaltenden Verbindungen, wie zum Beispiel Vinylchlorid,
Vinylidenchlorid oder Vinylbromid darstellen. Modacrylfasern sind
inhärent
flammhemmend, weil sie mit diesen anderen Verbindungen, wie zum
Beispiel Vinylchlorid, Vinylidenchlorid oder Vinylbromid, copolymerisiert
sind. Modacrylfasern sind gewerblich unter verschiedenen Warenzeichen,
wie zum Beispiel Protex® (ACN/Polyvinylidenchlorid-Copolymer)
erhältlich,
das von der Kaneka Corporation, Osaka, Japan, bezogen werden kann.
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In
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
stellt die mindestens eine Modacrylfaser ein Copolymer aus Acrylnitril
und Vinylidenchlorid dar.
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Die
erfindungsgemäßen Modacryl-Stapelfasern
enthalten bevorzugt ein Antimon-Additiv. Das bevorzugte Antimon-Additiv
stellt ein Antimonoxid dar, das bevorzugt in einer größeren Menge
als 2 Gew.-% zugefügt
wird.
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Die
erfindungsgemäße innige
Mischung von Stapelfasern schließt auch Polyamidfasern ein.
Unter „Polyamidfasern" versteht man eine
oder mehr Faser(n) aus einem oder mehr aliphatischen Polyamid-Polymeren,
auf die generisch als auf Nylon verwiesen wird. Beispiele schließen folgende
ein: Polyhexamethylen-adipamid (Nylon 66), Polycaprolactam (Nylon
6), Polybutyrolactam (Nylon 4), Poly(9-aminononansäure) (Nylon 9), Polyenantholactam
(Nylon 7), Polycapryllactam (Nylon 8) und Polyhexamethylen-sebacamid
(Nylon 6, 10). Nylonfasern werden im Allgemeinen durch Extrusion
einer Schmelze des Polymers durch eine Kapillare in ein gasförmiges erstarrendes
Medium gesponnen. Wenn Nylon die Polyamidfaser in der innigen Mischung von
ein Garn bildenden Stapelfasern darstellt, wird ein solches Garn
bevorzugt als das Kettgarn verwendet, wenn ein Gewebe zur Förderung
des Schutzes gegen den Abrieb einer weichen Oberfläche im fertiggestellten Gewebe
oder aus einem solchen Gewebe hergestellten Kleidungsstück gebildet
wird. In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform,
wenn Nylon auf diese Weise zur Herstellung von erfindungsgemäßen Geweben oder
Kleidungsstücken
verwendet wird, wird erwartet, dass die erfindungsgemäßen Gewebe
oder Kleidungsstücke
eine mehr als 10 % höhere
Abriebfestigkeit im Vergleich zu ähnlichen Geweben ohne Nylon
aufweisen, wie in Zyklen bis zum Versagen gemäß der nachstehend beschriebenen
Abriebfestigkeitsprüfung
gemessen wurde. Zu viel Nylon in einem Gewebe führt jedoch dazu, dass das Gewebe
steif wird und Schmiegsamkeit verliert, wenn das Gewebe kurz hohen
Temperaturen ausgesetzt wird.
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In
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
weist die Nylonfaser eine lineare Dichte von 1 bis 3 dtex auf. In
einer anderen Ausführungsform
weist die Nylonfaser eine lineare Dichte von 1 bis 1,5 dtex auf.
In einer noch anderen Ausführungsform
weist die Nylonfaser eine lineare Dichte von ca. 1,1 dtex auf.
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Die
erfindungsgemäße innige
Mischung von Stapelfasern kann zur Herstellung von flammhemmenden Garnen
und Geweben verwendet werden. Diese Garne und Gewebe können zur
Herstellung von flammhemmenden Artikeln, wie zum Beispiel flammhemmenden
Kleidungsstücken
und Kleidung verwendet werden, die für Feuerwehrleute und andere
Arbeiter, die sich in näherer
Umgebung von Flammen, hohen Temperaturen oder Funkenflug von elektrischen
Lichtbogen aufhalten, besonders nützlich sind. Im Allgemeinen
versteht man unter „flammhemmend", dass das Gewebe
keine Flammen in Luft unterstützt,
nachdem es mit einer Flamme für
eine kurze Zeitdauer in Kontakt kommt. Genauer gesagt, kann "flammhemmend" in Bezug auf die
nachstehend beschriebene vertikale Flammprüfung definiert werden. Flammhemmende
Gewebe weisen nach einer 12-sekündigen
Exposition gegenüber
einer Flamme bevorzugt eine Verkohlungslänge von weniger als sechs Inches
auf. Die Begriffe „flammhemmend", „flammfest", „feuerhemmend" und „feuerfest" werden in der Industrie
miteinander austauschbar verwendet, und die Verweise auf erfindungsgemäße „flammhemmende" Verbindungen, Fasern,
Garne, Gewebe und Kleidungsstücke
könnten
genau so als „flammfest", „feuerhemmend" oder „feuerfest" beschrieben werden.
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Stapelfasern
zur Verwendung beim Spinnen von Garnen sind im Allgemeinen von einer
bestimmten Lange und einer bestimmten linearen Dichte. Zur erfindungsgemäßen Verwendung
können
synthetische Fasern mit Stapellängen
von 2,5 bis 15 cm (1 bis 6 Inches) und so lang wie 25 cm (10 Inches)
verwendet werden, und Längen
von 3,8 bis 11,4 cm (1,5 bis 4,5 Inches) sind bevorzugt. Es wurde
gefunden, dass aus solchen Fasern hergestellte Garne, die Stapellängen von
weniger als 2,5 cm aufweisen, übermäßig hohe
Drehungsgrade erforderlich machen, um die Festigkeit zur Verarbeitung
aufrechtzuerhalten. Aus solchen Fasern hergestellte Garne mit Stapellängen von
mehr als 15 cm, sind aufgrund der Tendenz, dass lange Stapelfasern
verknäult
und brüchig
werden, was in kurzen Fasern resultiert, schwerer herzustellen.
Die synthetischen Stapelfasern können,
wie für
den jeweiligen bestimmten Zweck erwünscht, gekräuselt oder nicht gekräuselt werden. Die
erfindungsgemäßen Stapelfasern
werden im Allgemeinen durch Schneiden von Endlosfasern auf bestimmte
prädeterminierte
Längen,
hergestellt. Stapelfasern können
jedoch auch durch andere Mittel, wie zum Beispiel durch Streckreißen, hergestellt
werden, und Garne können
aus diesen Fasern ebenso wie aus vielen verschiedenen oder aus einer
Verteilung verschiedener Stapelfaserlängen hergestellt werden.
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In
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
kann das erfindungsgemäße Garn
zur Herstellung eines flammhemmenden Gewebes, bei dem es sich um
ein durch Weben, Stricken oder eine anderweitige Kombination des
erfindungsgemäßen Garns
hergestelltes textiles Flächengebilde
handelt, verwendet werden. Flammhemmende Gewebe können mit
einem Kettgarn, umfassend die erfindungsgemäßen Garne, mit Schussgarn,
umfassend die erfindungsgemäßen Garne
oder mit sowohl Kett- als auch Schussgarnen, umfassend die erfindungsgemäßen Garne,
konstruiert werden. Wenn für
Gewebe das erfindungsgemäße Garn
in nur einer Richtung verwendet wird (d. h. als nur Schuss- oder
nur Kettgarn), können,
je nach den gewünschten Gewebemerkmalen,
andere geeignete Garne in der anderen Richtung verwendet werden.
Für die
beste Abriebfestigkeit wird das erfindungsgemäße Garn in der Kettrichtung
verwendet, da Kettgarn in der Regel den größten Teil der direkten Kontaktoberfläche eines
Gewebes bildet. Dies lässt
sich in eine bessere Abriebleistung der äußeren Oberfläche des
Gewebes in Form eines Kleidungsstückes übertragen.
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In
einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
weist das flammhemmende Gewebe ein Grundgewicht von 136-509 g/m2 (4 bis 15 Ounces pro Quadratyard) auf.
In einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform
weist das flammhemmende Gewebe ein Grundgewicht von 187-373 g/m2 (5,5
bis 11 Ounces pro Quadratyard) auf. Derartige Gewebe können zu
Kleidungsstücken,
wie zum Beispiel Hemden, Hosen, Schutzanzügen, Schürzen, Jacken oder jedweder
anderen ein- oder mehrschichtigen Form des Schutzes vor Stichflammen
oder einem elektrischen Lichtbogen hergestellt werden.
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Die
erfindungsgemäßen Artikel
werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Arbeitsbeispiele weiter
beschrieben. Man sollte jedoch zur Kenntnis nehmen, dass das erfindungsgemäße Konzept
in keiner Weise durch diese Beispiele eingeschränkt wird.
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PRÜFVERFAHREN
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Die
folgenden Prüfverfahren
werden in den folgenden Beispielen verwendet.
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WÄRMESCHUTZLEISTUNGSPRÜFUNG (TPP,
THERMAL PROTECTIVE PERFORMANCE)
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Die
vorausgesagte Schutzleistung eines Gewebes bei Wärme und Flammen wurde unter
Verwendung der „Wärmeschutzleistungsprüfung" (NFPA 2112) gemessen.
Eine Flamme wurde auf ein Gewebestück gerichtet, das in horizontaler
Position bei einem spezifizierten Wärmefluss (in der Regel 84 kW/m2) aufgezogen wurde. Die Prüfmessungen
der übertragenen
Wärmeenergie
von der Quelle durch den Probekörper
unter Verwendung eines Kupfer-Kalorimeters („Copper Slug Calorimeter") mit keinem Abstand
zwischen dem Gewebe und der Wärmequelle.
Der Prüfendpunkt
war gekennzeichnet durch die Zeit, die erforderlich war, um eine
vorausgesagte Brandverletzung der Haut zweiten Grades unter Verwendung
eines von Stoll & Chianta, „Transactions
New York Academy Science",
1971, 33, S. 649, entwickelten vereinfachten Modells zu erlangen.
Der einem Probekörper
in dieser Prüfung
zugeteilte Wert, der als der „TPP-Wert" bezeichnet wird,
stellt die Gesamtwärmeenergie
dar, die zur Erlangung des Endpunktes erforderlich ist, oder die
direkte Expositionszeit gegenüber
der Wärmequelle
bis zur vorausgesagten Brandverletzung multipliziert mit dem inzidenten
Wärmefluss.
Höhere
TPP-Werte bezeichnen eine bessere Isolationsleistung.
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VERTIKALE FLAMMPRÜFUNG (VERTICAL
FLAME TEST)
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Die „vertikale
Flammprüfung" (ASTM D6413) wird
im Allgemeinen als eine Screening-Prüfung zur Bestimmung verwendet,
ob ein Gewebe brennt, als ein Prädiktor
dafür,
ob ein Bekleidungsstück
irgendwelche flammhemmenden Eigenschaften besitzt. Gemäß der Prüfung wurde
ein 75 × 300
mm (3 × 12
in.) großes
Gewebestück
vertikal aufgezogen, und es wurde eine spezifizierte Flamme zwölf Sekunden
auf seine untere Kante aufgebracht. Die Reaktion des Gewebes auf
die Flammenexposition wurde aufgezeichnet. Die Länge des Gewebes, das verbrannt
oder verkohlt war, wurde gemessen. Die Nachflammzeit (d. h. das
Weiterbrennen des Gewebestücks
nach Entfernung der Prüfflamme)
und die Nachglühzeit
(gekennzeichnet durch Schwelen des Gewebestücks nach Entfernung der Prüfflamme)
wurden auch gemessen. Außerdem
wurden Beobachtungen in Bezug auf das Schmelzen und Tropfen aus
dem Gewebestück
aufgezeichnet. Die auf diesem Verfahren basierende Spezifikationen
für das
Bestehen/Nichtbestehen sind für
industrielle Arbeitskleidung, die Einsatzausrüstung für Feuerwehrleute und flammhemmende
Feuerwachenkleidung und Kleidung für das Militär bekannt. Gemäß den Industrienormen
kann ein Gewebe als flammhemmend oder feuerfest angesehen werden,
wenn es eine Verkohlungslänge
von weniger als 150 mm (6 in.) nach einer 12-sekündigen Exposition gegenüber einer
Flamme aufweist.
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ABRIEBFESTIGKEITSPRÜFUNG
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Die
Abriebfestigkeit wurde unter Verwendung des Verfahrens nach ASTM
D3884, mit einem H-18-Rad,
einer Belastung mit 500 g an einem Abriebfestigkeitsmeter nach Taber
gemessen, das von der Fa. Teledyne Taber, 455 Bryant St., North
Tonawanda, N.Y. 14120, erhältlich
ist. Die Abriebfestigkeit nach Taber wurde als Zyklen bis zum Versagen
berichtet.
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REIßFESTIGKEITSPRÜFUNG
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Die
Reißfestigkeitsmessung
basiert auf ASTM D 5587. Die Reißfestigkeit von textilen Flächengebilden wurde
anhand des Trapez-Verfahrens unter Verwendung einer aufzeichnenden
Zugfestigkeitsprüfmaschine des
CRE-Typs (Constant Rate of Extension-Typs) gemessen. Die Reißfestigkeit,
wie anhand dieses Prüfverfahrens
gemessen, macht erforderlich, dass der Riss vor dem Prüfen initiiert
wird. Der Probekörper
wurde im Zentrum der kleinsten Grundfläche des Trapezes eingeschlitzt,
um den Riss zu beginnen. Die nicht parallelen Seiten des markierten
Trapezes wurden in parallel laufenden Klemmbacken der Zugfestigkeitsprüfmaschine festgeklemmt.
Die Trennung der Klemmbacken wurde zum Aufbringen einer Kraft kontinuierlich
vergrößert, um das
Weiterreißen
quer durch den Probekörper
herbeizuführen.
Zur gleichen Zeit wurde die sich entwickelnde Kraft aufgezeichnet.
Die Kraft zum Weiterreißen
wurde anhand autograpischer Bandschreiber oder Mikroprozessor-Datenerfassungsysteme
berechnet. Für
die Trapez-Reißfestigkeit
wurden zwei Berechnungen bereitgestellt: Die Einzelkraftspitze und
der Durchschnitt der fünf
höchsten
Kraftspitzen. Für
die hier angegebenen Beispiele wurde die Einzelkraftspitze verwendet.
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GRAB-ZUGFESTIGKEITSPRÜFUNG AN
GEWEBEN
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Die
Grab-Zugfestigkeitsmessung, bei der es sich um eine Bestimmung der
Reißfestigkeit
und Dehnung des Gewebes oder anderer Flächengebilde handelt, basieren
auf ASTM D5034. Ein 100 mm (4,0 in.) breiter Probekörper wurde
zentral in Klemmen einer Zugfestigkeitsprüfmaschine eingespannt und eine
Kraft aufgebracht, bis der Probekörper zerriss. Die Werte für die Reißkraft und
die Dehnung des Probekörpers
wurden von Maschinenskalen oder einem mit der Prüfmaschine verbundenen Computer
erhalten.
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BEISPIELE
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Beispiel
1 stellt ein erfindungsgemäßes Gewebe,
umfassend eine erfindungsgemäße innige
Mischung, sowohl für
die Kett- als auch Schussgarne dar. Beispiel 2 stellt ein erfindungsgemäßes Gewebe,
umfassend eine erfindungsgemäße innige
Mischung für
das Kettgarn und eine innige Mischung aus Aramid und Modacryl für das Schussgarn,
dar. Vergleichsbeispiel A stellt kein erfindungsgemäßes Gewebe
dar, sondern umfasst anstelle dessen eine innige Mischung aus Aramid
und Modacryl, mit keinem Nylon, sowohl für die Kett- als auch Schussgarne.
Im Folgenden finden sich ausführlichere
Beschreibungen von diesen Beispielen, gefolgt von den Prüfergebnissen
für jedes
Beispiel.
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BEISPIEL 1
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Es
wurde ein bequemes und haltbares Gewebe mit ringgesponnenen Kett-
und Schussgarnen, umfassend eine innige Mischung aus Nomex® Typ
462, Modacryl und Nylon, hergestellt. Nomex® Typ
462 stellt 93 % Poly(m-phenylen-isophthalamid) (MPD-I), 5 % Poly(p-phenylen-terephthalamid)
(PPD-T) und 2 % statische dissipative Fasern (Typ P-140, erhältlich von
E.I. du Pont de Nemours, Wilmington, Delaware) dar. Die Modacrylfasern
in diesem Beispiel stellten ACN/Polyvinylidenchlorid-Copolymer (erhältlich unter
dem Warenzeichen Protex®, von der Kaneka Corporation,
Osaka, Japan) dar, und das verwendete Nylon stellte Polyhexamethylenadipamid
dar.
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Ein
Vorgarn einer Picker-Mischung aus 35 Gew.-% Nomex® Typ
462, 50 Gew.-% des Modacryls und 15 Gew.-% des Nylons wurde hergestellt
und mittels des üblichen
Baumwollsystems unter Verwendung einer Ringspinnmaschine zu einem
gesponnenen Garn mit einem „Twist
Multiplier" von
3,7 verarbeitet. Das auf diese Weise hergestellte Garn stellte ein
einfaches Garn von 24,6 tex (Baumwollnummer 24) dar. Zwei einfache Garne
wurden dann an einer Fachmaschine zur Herstellung eines Zweifach-Garns
zur Verwendung als ein Kettgarn gefacht. Unter Verwendung eines ähnlichen
Verfahrens und der gleichen Drehung und des gleichen Mischungsverhältnisses
wurde ein einfaches Garn von 32,8 tex (Baumwollnummer 18) hergestellt,
und dann wurden diese beiden Garne zur Verwendung als ein Schussgarn
gefacht.
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Die
Nomex®-/Modacryl-/Nylongarne
wurden in einer Schützenwebmaschine
in einer Köperkonstruktion
von 3 × 1
als Kette und Schuss verwendet. Das Rohköpergewebe wies eine Konstruktion
von 24 Kettfaden × 15
Schussfäden
pro cm (60 Kettfäden × 39 Schussfäden pro
Inch) und ein Grundgewicht von 271,3 g/m2 (8 oz/yd2) auf. Das wie vorstehend beschrieben hergestellte
Rohköpergewebe
wurde in heißem
Wasser gereinigt und unter niedriger Spannung getrocknet. Das gereinigte
Gewebe wurde dann unter Verwendung eines Säurefarbstoffs gefärbt. Danach
wurde das fertigbearbeitete Gewebe auf seine thermischen und mechanischen Eigenschaften
geprüft.
Die Ergebnisse dieser Prüfungen
sind in Tabelle 1 ersichtlich.
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BEISPIEL 2
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Es
wurde ein bequemes und haltbares Gewebe, umfassend ringgesponnene
Kettgarne aus einer innigen Mischung aus Nomex® Typ
462, Modacryl und Nylon und ringgesponnene Schussgarne aus innigen
Mischungen aus Nomex® Typ 462 und Modacryl,
hergestellt.
-
Nomex® Typ
462 stellt 93 % Poly(m-phenylen-isophthalamid) (MPD-I), 5 % Poly(p-phenylen-terephthalamid) (PPD-T)
und 2 % statische dissipative Fasern (Typ P-140, erhältlich von
E.I. du Pont de Nemours, Wilmington, Delaware) dar. Das Modacryl
in diesem Beispiel stellte ACN/Polyvinylidenchlorid-Copolymer (erhältlich unter
dem Warenzeichen Protex®, von der Kaneka Corporation,
Osaka, Japan) dar, und das verwendete Nylon stellte Polyhexamethylenadipamid
dar.
-
Ein
Vorgarn einer Picker-Mischung aus 35 Gew.-% Nomex® Typ
462, 50 Gew.-% des Modacryls und 15 Gew.-% des Nylons wurde hergestellt
und mittels des üblichen
Baumwollsystems unter Verwendung einer Ringspinnmaschine zu einem
gesponnenen Garn mit einem „Twist
Multiplier" von
3,7 verarbeitet. Das auf diese Weise hergestellte Garn stellte ein
einfaches Garn von 24,6 tex (Baumwollnummer 24) dar. Zwei einfache Garne
wurden dann an einer Fachmaschine zur Herstellung eines Zweifach-Garns
zur Verwendung als ein Kettgarn gefacht. Unter Verwendung eines ähnlichen
Verfahrens und der gleichen Drehung wurde ein einfaches Garn von
32,8 tex (Baumwollnummer 18) mit einer Mischung von 50 Gew.-% Nomex® Typ
462 und 50 Gew.-% des Modacryls hergestellt, und dann wurden zwei
dieser einfachen Garne zur Verwendung als ein Schussgarn gefacht.
-
Das
Nomex®-/Modacryl-/Nylongarn
wurde als die Kette und das Nomex®-/Modacrylgarn
als der Schuss in einer Schützenwebmaschine
in einer Köperkonstruktion
von 3 × 1
verwendet. Das Rohköpergewebe wies
eine Konstruktion von 23 Kettfäden × 16 Schussfäden pro
cm (58 Kettfäden × 40 Schussfäden pro
Inch) und ein Grundgewicht von 264,5 g/m2 (7,8
oz/yd2) auf. Das wie vorstehend beschrieben
hergestellte Rohköpergewebe
wurde in heißem
Wasser gereinigt und unter niedriger Spannung getrocknet. Das gereinigte
Gewebe wurde dann unter Verwendung eines Säurefarbstoffs gefärbt. Danach
wurde das fertigbearbeitete Gewebe auf seine thermischen und mechanischen
Eigenschaften geprüft.
Die Ergebnisse dieser Prüfungen
sind in Tabelle 1 ersichtlich.
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VERGLEICHSBEISPIEL
A
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Es
wurde ein bequemes und haltbares Gewebe, umfassend ringgesponnene
Kettgarne, hergestellt aus einer innigen Mischung aus Nomex® Typ
462 und Modacryl und ringgesponnene Schussgarne, hergestellt aus
einer innigen Mischung aus Nomex® Typ
462 und Modacryl, hergestellt.
-
Nomex® Typ
462 stellt 93 % Poly(m-phenylen-isophthalamid) (MPD-I), 5 % Poly(p-phenylen-terephthalamid) (PPD-T)
und 2 % statische dissipative Fasern (Typ P-140, erhältlich von
E.I. du Pont de Nemours, Wilmington, Delaware) dar. Das Modacryl
in diesem Beispiel stellte ACN/Polyvinylidenchlorid-Copolymer (erhältlich unter
dem Warenzeichen Protex®, von der Kaneka Corporation,
Osaka, Japan) dar.
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Ein
Vorgarn einer Picker-Mischung aus 50 Gew.-% Nomex® Typ
462 und 50 Gew.-% des Modacryls wurde hergestellt und mittels des üblichen
Baumwollsystems unter Verwendung einer Ringspinnmaschine zu einem
gesponnenen Garn mit einem „Twist
Multiplier" von
3,7 verarbeitet. Das auf diese Weise hergestellte Garn stellte ein
einfaches Garn von 24,6 tex (Baumwollnummer 24) dar. Zwei dieser
einfachen Garne wurden dann an einer Fachmaschine zur Herstellung
eines Zweifach-Garns zur Verwendung als ein Kettgarn gefacht. Unter
Verwendung eines ähnlichen
Verfahrens und der gleichen Drehung wurde ein einfaches Garn von
32,8 tex (Baumwollnummer 18) mit einer Mischung aus 50 Gew.-% Nomex® Typ
462 und 50 Gew.-% des Modacryls hergestellt, und dann wurden zwei
dieser einfachen Garne zur Verwendung als ein Schussgarn gefacht.
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Das
Nomex®-/Modacrylgarn
wurde in einer Schützenwebmaschine
in einer Köperkonstruktion
von 3 × 1
als Kette und Schuss verwendet. Das Rohköpergewebe wies eine Konstruktion
von 23 Kettfäden × 15 Schussfäden pro
cm (58 Kettfäden × 38 Schussfäden pro
Inch) und ein Grundgewicht von 254 g/m2 (7,5
oz/yd2) auf. Das wie vorstehend beschrieben
hergestellte Rohköpergewebe
wurde in heißem
Wasser gereinigt und unter niedriger Spannung getrocknet. Das gereinigte
Gewebe wurde dann unter Verwendung eines Säurefarbstoffs gefärbt. Danach
wurde das fertigbearbeitete Gewebe auf seine thermischen und mechanischen
Eigenschaften geprüft.
Die Ergebnisse dieser Prüfungen
sind in Tabelle 1 ersichtlich.
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TABELLE
1 BEISPIELHAFTE
PRÜFERGEBNISSE