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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist ein verstärktes Gewebe. Es kann sich
dabei insbesondere um ein Gewebe handeln, das in einer persönlichen
Schutzkleidung verwendet wird, speziell um ein Wärmeschutzgewebe zur Herstellung
von Bekleidungsstücken,
die von Feuerwehrleuten verwendet werden, oder ein Gewebe, das bei
gefährlichen Umgebungen
eingesetzt werden kann zum mechanischen und chemischen Schutz oder
zum Schutz gegen einen Lichtbogen im Falle einer explosionsgefährdeten
Umgebung.
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Auf
dem Gebiet der persönlichen
Schutzausrüstungen
(PSA) werden verschiedene Textilien eingesetzt, um den Leistungsanforderungen
der geltenden Normen zu entsprechen und so den notwendigen und hinreichenden
Schutz jedes Trägers
eines Bekleidungsstücks
sicherzustellen.
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Als
Beispiel findet man für
Feuerwehrleute flammhemmende Textilien, für die die thermische Leistungsfähigkeit
gemessen wird (Beständigkeit
gegen Strahlungshitze und konvektive Hitze, thermische Stabilität, Entflammbarkeitstest...)
aber auch die mechanische, antistatische und wasserabweisende Leistungsfähigkeit.
Es gibt auch feuerfeste Textilien für hitzeexponierte Industriearbeiter,
bei denen die Leistungsanforderungen hauptsächlich die begrenzte Beständigkeit
gegen die Flammenausbreitung betreffen und die Beständigkeit
gegen Strahlungshitze und konvektive Hitze. Ebenso gibt es Schutzkleidung,
die bei Schweißvorgängen verwendet
wird und die die Eigenschaften der Nicht-Entflammbarkeit, der Weiterreißfestigkeit
und der Resistenz gegen kleine Spritzer geschmolzener Metalle aufweisen
muss.
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Die
oben dargestellten Beispiele zeigen, dass sehr oft mehrere Merkmale
kombiniert werden, damit eine Textilie normenkonform ist. Im Allgemeinen
wird mechanische Leistungsfähigkeit
(Zug- und Reißfestigkeit)
mit thermischer Leistungsfähigkeit verbunden,
oder auch mechanische mit chemischer oder auch mechanische mit antistatischer
Leistungsfähigkeit.
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Die
heute auf dem Markt befindlichen Textilien für persönliche Schutzausrüstungen
verwenden unterschiedliche Arten von Ausgangsmaterialien, die von
flammgeschützt
ausgerüsteter
Baumwolle bis zu Aramiden und anderen feuerfesten Fasern oder Filamenten
der neuesten Generation reichen. Die Wahl des Ausgangsmaterials
bestimmt die Schutzart des textilen Endprodukts, sein Leistungsniveau,
die Art seiner Pflege, sein Preisniveau und seine Lebensdauer.
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Tatsächlich bietet
das Gewebe umso eher einen guten Schutz und eine größere Haltbarkeit,
je mehr die Wahl auf ein hochwertiges Material mit höherer Leistungsfähigkeit
fällt – allerdings
zu einem hohen Preis. Im Gegensatz dazu weist eine Textilie aus
einem einfacheren flammhemmenden Material eine niedrigere Leistungsfähigkeit
und eine kürzere Benutzungsdauer
auf, wird jedoch auf einem attraktiveren Preisniveau liegen. Da
das Ziel nach wie vor darin besteht, das Gewebe mit der besten Leistungsfähigkeit
und dem besten Tragekomfort zu einem interessanten Preis zu bekommen,
versucht man daher, Textilien zu erhalten, die zugleich leistungsfähig, fest,
leicht und bequem sind.
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Eines
der Mittel, um die Weiterreißfestigkeit eines
Gewebe zu verbessern, ist die Verwendung einer unter der Bezeichnung "RIP STOP" bekannten Bindung,
die darin besteht, regelmäßig in der
Kette und im Schuss einen Faden zu doublieren, so dass das Weiterreißen blockiert
wird. Eine solche Bindung ermöglicht
es, die Werte für
die Weiterreißfestigkeit um
30% zu erhöhen.
Der Nachteil der Verwendung einer solchen Bindung besteht darin,
dass man ein Gewebe mit einem bestimmten Relief auf der Vorderseite
erhält,
was zu einer vorzeitigen Abnutzung dieser doublierten Fäden führt und
damit zu einer weniger guten Abriebfestigkeit als bei einer glatteren
Bindung, wie etwa einer Leinwand- oder einer Körperbindung.
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Aus
diesem Grund ist davon abzuraten, diese Art von Bindung bei einem
Gewebe zu verwenden, das dazu bestimmt ist, bedruckt zu werden (wie etwa
für Tarnanzüge der Armee),
da die Trocken- und Nassreibechtheit aufgrund dieses Reliefs, bei
dem der Abrieb erheblich ist, verschlechtert würden.
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Außerdem verleiht
die "RIP STOP"-Bindung im Gegensatz
zu den glatteren Bindungen, wie etwa den Körperbindungen, immer ein markanteres
Aussehen, das bei der Verwendung nachteilig sein kann.
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Eines
der Mittel, um die mechanischen Festigkeiten eines Gewebes zu steigern,
ist die Verwendung eines Fadens der "Kern-Mantel-Technologie" oder dergleichen,
bei dem das mechanisch festere Ausgangsmaterial den Kern des Fadens
bildet und von einem oder mehreren anderen Ausgangsmaterialien eingehüllt wird,
die mechanisch weniger fest sind, aber für die koloristischen und antistatischen
Eigenschaften des endgültigen
Fadens ebenso sorgen, wie für
den effektiven Schutz dieses Kerns gegen UV-Strahlung, Abrieb und
die Belastungen, die mit der Pflege der Bekleidungsstücke einhergehen.
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Die
Nachteile dieser Verfahren zur Garnherstellung sind die folgenden:
häufig
handelt es sich um eine kostspielige und bezüglich der Fadenfeinheit begrenzte
Technologie, die eine geringere Dichte der Textilie zur Folge hat.
Dies ist beispielsweise der Fall bei Core-Spun Kermel® HTA®,
bei dem Technora® (Para-Aramid mit hoher
mechanischer Leistungsfähigkeit)
das Kernmaterial bildet, um für
die Festigkeit des Fadens zu sorgen und bei dem Kermel® Polyamidimid
die Ummantelung bildet, um dem Produkt seine Endfarbe zu geben und
um den Kern zu schützen.
So verwenden die mit dieser Fadenart hergestellten Gewebe einen
Faden mit durchschnittlicher Feinheit – Titer Nm 45/2 – im Vergleich
mit den mit Nomex Delta TA® hergestellten Geweben
(innige Mischung aus Meta- und Para-Aramid) mit einem Faden größerer Feinheit – Nm 55/2 – die es
erlauben, bei äquivalentem
Gewicht des Gewebes einen effektiveren Hitzeschutz zu erhalten,
da die Oberfläche
des Gewebes aus Nomex Delta TA® geschlossener ist. Ein
Gewebe, das aus einem Faden besteht, der mit dem Verfahren der innigen
Mischung hergestellt wurde, wie Nomex Delta TA® (75%
Meta-Aramid, 23% Para-Aramid, 2% antistatisch) hat eine schwächere mechanische
Leistungsfähigkeit,
als der vorgenannte Core-Spun.
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Ein
anderes Mittel, um die mechanische Leistungsfähigkeit eines Gewebe zu verbessern,
besteht darin, regelmäßig einen
Faden mit hoher mechanischer Leistungsfähigkeit in die eine und/oder andere
Richtung der Textilien einzutragen, ohne den Aufbau der Textilie
zu verändern.
Auf diese Weise erhält
man mechanisch beständigere
Gewebe, da der neu eingetragene Faden häufig einen hohen Anteil von
Para-Aramid enthält;
allerdings kann dieser Faden den Nachteil haben, durch den Einsatz
und wiederholtes Waschen auszubleichen und die Textiloberfläche alt,
ungleichmäßig und
weißlich
erscheinen zu lassen.
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Um
eine Textilie mit antistatischen Eigenschaften zu erhalten, verwendet
man bekanntlich ein leitfähiges
oder antistatisches Material, das innig durchmischt wird mit den
anderen Materialien, die das Gewebe bilden. Diese Mischung kann
als geringer Anteil gleichmäßig in der
ganzen Textilie vorkommen oder konzentriert in bestimmten Fäden der
beiden Richtungen. Je nach verwendetem antistatischen Material,
erscheint dieses in beiden Fällen mehr
oder weniger auf der Textiloberfläche und bewirkt ein chiniertes
Aussehen oder einen mehr oder weniger ausgeprägten Gitter- oder Streifeneffekt, was besonders
bei hellen Farbtönen
ein Nachteil sein kann. Nur eine Kern-Mantel-Technologie mit einem antistatischen
Kern und einer Ummantelung aus einem anderen Material ermöglicht die
Herstellung einer Textilie mit gleichmäßigen Farbtönen; der Nachteil besteht,
wie bereits erwähnt,
in den erheblichen Kosten eines solchen Fadens.
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Aus
der Druckschrift
US 2180770A ist
ein verstärktes
Gewebe bekannt mit einem Verstärkungsgitter
auf seiner Rückseite,
das aus Kettfäden und
Schussfäden
zusammengesetzt ist, die aus einem Material mit höheren mechanischen
Eigenschaften hergestellt sind, als diejenigen, aus denen die Fäden der
Vorderseite hergestellt sind.
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Ziel
der Erfindung ist es, eine Textilie vorzuschlagen, für das bestimmte
Leistungsfähigkeiten verbessert,
kombiniert und ergänzt
wurden im Hinblick auf die Optimierung seiner technischen Einsetzbarkeit
und dies ohne eine seiner Oberflächen ästhetisch
zu verändern
und unter Beibehaltung seiner textilen Eigenschaften.
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Dazu
umfasst das betreffende Wärmeschutzgewebe
auf seiner Vorderseite eine Bindung aus Kettfäden in einer Richtung und Schussfäden in der
senkrechten Richtung oder eine maschenartige Bindung und ist dadurch
gekennzeichnet, dass es auf seiner Rückseite ein Verstärkungsgitter
aus Kettfäden
und Schussfäden
umfasst, die aus einem Material mit höheren mechanischen Eigenschaften
hergestellt sind, als diejenigen, aus denen die Fäden der Vorderseite
hergestellt sind, wobei das Verstärkungsgitter mit der Vorderseite
durch seine Kettfäden
und Schussfäden
verbunden ist und wobei die Kettfäden und die Schussfäden auf
der Vorderseite an unterschiedlichen Punkten befestigt sind und
sich außerhalb
des die Vorderseite bildenden Grundgewebes kreuzen.
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Die
zum Verstärkungsgitter
gehörenden
Verstärkungsfäden sind
punktweise mit der Vorderseite verbunden und kreuzen sich, wobei
Verdickungen entstehen, die eine Luftschicht einschließen, welche zu
einer besseren thermischen Isolation des Gewebes beiträgt. Das
ist besonders wichtig, wenn das Gewebe zur Herstellung eines für Feuerwehrleute bestimmten
Bekleidungsstücks
verwendet wird, bei dem die verwendeten unterschiedlichen Materialien aus
feuerfesten und unschmelzbaren Materialien bestehen.
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Vorteilhafterweise
wird das Verstärkungsgitter
mit dem Grundgewebe bei dessen Herstellung verbunden.
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In
einer Ausgestaltung dieses Gewebes ist das Verstärkungsgitter durch eine leinwandartige Verkreuzung
der als Kette und Schuss angeordneten Verstärkungsfäden gebildet.
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Vorteilhafterweise
sind die verschiedenen Fäden
in beide Richtungen so verbunden, dass sie eine komplexe Leinwandbindung,
Körperbindung oder
Atlasbindung bilden, so dass die Vorderseite oder Außenseite
des Gewebes im Wesentlichen aus den Grundfäden zusammengesetzt ist und
die Innenseite aus den Verstärkungsfäden.
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Die
sich beispielsweise in einer Körperbindung
kreuzenden Fäden
verleihen einen Oberflächenaspekt,
der an jeder Stelle einem Gewebe mit einer Standard-Körperbindung (mit identischem
Gewicht und identisch aufgebaut) ähnelt, das dieses Gitter nicht
aufweist. Auf diese Weise bleiben die Erscheinungsmerkmale der äußeren Oberfläche erhalten.
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Dieser
Aufbau ermöglicht
es, eine gute Abriebfestigkeit der Außenseite zu erzielen, eine
hervorragende Bewahrung des Aussehens nach dem Waschen, eine bessere
Bedruckbarkeit durch die im Vergleich zu einer "RIP STOP"-Bindung guten Reibechtheiten.
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Die
Verstärkungsfäden können beispielsweise
aus einem Material hergestellt sein, dessen mechanische Leistungsfähigkeit
besser ist, als die des Materials, aus denen die Fäden der
Vorderseite hergestellt sind. Ein interessanter Aufbau soll die
Verstärkungsfäden regelmäßig mit
der Körperbindung verbinden,
so dass sie eine erhebliche Verbesserung bezüglich der Reißfestigkeiten,
der Weiterreißfestigkeiten
und der Formstabilitäten
des Gewebes bewirken und auch seine Beständigkeit gegen das Aufbrechen
((break open) Öffnung
des Gewebes infolge längeren
Aussetzens einer Flamme) verbessern oder gegen den von einem Lichtbogen
hervorgerufenen Blitz. Infolge dieses Aufbaus können bei identischem Gewicht
sehr viel festere Gewebe hergestellt werden. Außerdem ist es möglich, leichtere
und somit bequemere Textilien für
mechanische Merkmale zu entwickeln, die einer Struktur ohne Verstärkungsgitter
gleichwertig sind.
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Des
Weiteren bilden die Verstärkungsfäden, da
sie im Grund nicht befestigt sind, kleine Flottungen in Kette und
Schuss, die sich rechtwinklig kreuzen und an jedem Kreuzungspunkt
Verdickungen bilden, wobei die Verdickungen zur thermischen Isolation des
Gewebes beitragen. Tatsächlich
ermöglicht
es dieser Gittereffekt, die Dicke des Gewebes zu erhöhen, die
umso größer ist,
als die Flottungen der Verstärkungsfäden sich
auf der Rückseite
rechtwinklig kreuzen und eine Vielzahl von kleinen Kreu zen oder kleinen
Spitzen bilden, die ständig
eine Luftschicht in diesem Netz aufrechterhalten.
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Dank
dieses Aufbautyps hat man auch die Wahl, in diese Gitter auf der
Rückseite
Materialien einzubringen, die sensibel auf äußere Faktoren reagieren (UV-Strahlung,
Abrieb...).
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Dadurch
können
zum Erhalt einer Textilie mit verbesserten mechanischen Eigenschaften
alle Arten von Aramiden (und besonders die Para-Aramide) bei den
Komponenten des Verstärkungsfadens
verwendet werden, da die Fibrillierung dieses Fadens auf einer Seite
der Textilie gehalten wird, ohne die andere Seite, welche die Außenseite
des Gewebes ist, zu verunreinigen.
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Das
Verstärkungsgitter
ermöglicht
des Weiteren, dem Gewebe zusätzliche
Leistungsfähigkeiten zu
verleizen, wie Antistatik oder Leitfähigkeit. Der Vorteil, leitfähige Fäden auf
der Rückseite
anzubringen, ermöglicht
es, einen Oberflächenaspekt
mit gleichmäßigen Farbtönen beizubehalten
und gleichzeitig elektrische Eigenschaften einzubringen.
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Andere
Materialien können
bewusst in das Verstärkungsgitter
eingetragen werden, wie Kohlenstofffasern oder Kohlenstofffilamente
(sehr abriebempfindlich), mikroverkapselte Produkte, formveränderliche
Materialien und gepfropfte Fäden...
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Nach
einer Ausführungsform
dieses Gewebes ist die Bindung der rechten Seite als Körperbindung
2/1 ausgeführt
für ein
Warengewicht von 225g/m2. Die Grundfäden verbinden
sich auf der Vorderseite und die Verstärkungsfäden auf der Rückseite.
Die Verhältnisse
zwischen den Grundfäden
und den Verstärkungsfäden sind
die folgenden:
- – Kette: 6 Grundfäden und
1 Verstärkungsfaden, somit
ein Faden alle 2 mm,
- – Schuss:
5 Grundfäden
und 1 Verstärkungsfaden,
somit ein Faden alle 2 mm.
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Einer
Möglichkeit
entsprechend
- – sind die Grundfäden aus
einer innigen Mischung von Meta-Aramid und Para-Aramid mit einem
geringen Prozentsatz von Polyamid/Karbon hergestellt, wie sie unter
der Marke Nomex Comfort® bekannt ist, wobei der
verwendete Titer Nm 60/2 ist.
- – sind
die Verstärkungsfäden aus
gespaltenem Para-Aramid hergestellt, wie unter den Marken Kevlar® oder
Technora® bekannt,
wobei der verwendete Titer Nm 50/2 ist.
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Die
Verstärkungsfäden bilden
auf der Rückseite
Flottungen von etwa 2 Millimetern, die sich rechtwinklig kreuzen
und dabei eine kleine Spitze bilden, die zur Rückseite des Gewebes gerichtet
ist. Diese Verstärkung
der Dicke des Gewebes ermöglicht
es, gegenüber
einem Gewebe ohne Gitter mit identischer Dichte und Gewicht, bessere
thermische Ergebnisse zu erzielen.
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Dieses
Verstärkungsgitter
ermöglicht
es ebenfalls, die Reißfestigkeit
und die Weiterreißfestigkeit
sehr signifikant zu erhöhen.
Die erzielten Werte wurden mit denen eines identisch aufgebauten
Gewebes aus 100% Nomex Delta C® mit identischem Gewicht,
aber ohne Verstärkungsgitter
verglichen, und für
die Reißfestigkeiten
wurde eine Zunahme von mindestens 40% gemessen und für die Weiterreißfestigkeit
eine Zunahme von mindestens 150%.
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Außerdem wurde
dieser Artikel mit bis zu 25 Wasch- und Trocknungsvorgängen in
einem Wäschetrockner
getestet; das Ergebnis ist äußerst zufriedenstellend,
da keinerlei Fibrillierung und weißliches Aussehen der Oberfläche festgestellt
wurden.
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Durch
diesen Aufbau ist es möglich,
wenn der Textilie zusätzlich
antistatische Eigenschaften gegeben werden, eine glatte und in der
Zusammensetzung und den Farbtönen
homogene Vorderseite zu erzielen, da das antistatische Gitter der
Rückseite wirksam,
aber nicht sichtbar ist.
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Die
Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beiliegende schematische
Zeichnung beschrieben, die eine Ausgestaltung dieses Gewebes darstellt.
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1 ist
eine Ansicht eines Gewebestücks von
Innen, d.h. von der Seite des Verstärkungsgitters;
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2 ist
eine Querschnittsansicht senkrecht zu den Schussfäden, entlang
der Linie II-II der 1.
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Die
Zeichnung zeigt ein Gewebe mit einer Bindung aus Kettfäden in einer
Richtung und einer Bindung aus Schussfäden in der senkrechten Richtung.
Die Kettfäden
sind mit dem Bezugszeichen 2 und die Schussfäden mit
dem Bezugszeichen 3 gekennzeichnet. Dieses Gewebe umfasst
auf seiner Rückseite
ein Verstärkungsgitter
aus Kettfäden 4 und Schussfäden 5.
Wie aus den 1 und 2 klar hervorgeht,
sind die Kettfäden
und die Schussfäden auf
der Vorderseite des Gewebes an unterschiedlichen Punkten befestigt
und kreuzen sich an den Punkten 6 außerhalb des die Vorderseite
bildenden Grundgewebes. Insbesondere aus der 2 wird ersichtlich,
das an bestimmten Stellen 4 Lagen übereinandergelegter Fäden vorhanden
sind, die eine Vielzahl von kleinen Spitzen bilden, durch die ein
Netz eingegrenzt wird, das eine Luftschicht aufrechterhält, welche
die vom Gewebe geschaffene thermische Isolation fördert.
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Es
versteht sich von selbst, dass die Erfindung nicht allein auf die
oben beispielhaft dargestellte Ausgestaltung dieses Gewebes beschränkt ist, sondern
im Gegenteil alle Varianten umfasst, die im Rahmen der Ansprüche bleiben.
So könnte
insbesondere die Vorderseite des Gewebes eine maschenartige Bindung
umfassen, ohne dass dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen würde.