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Dokumentenidentifikation DE3909760C2 15.05.1997
Titel Wasserabweisendes und feuerhemmendes imprägniertes Gewebe und Verfahren zu dessen Herstellung
Anmelder Graniteville Company, Graniteville, S.C., US
Erfinder McKinney, James M., North Augusta, S.C., US;
Hatfield, Arthur C., Aiken, S.C., US;
Samson, Richard D., North Augusta, S.C., US
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, Anwaltssozietät, 80538 München
DE-Anmeldedatum 23.03.1989
DE-Aktenzeichen 3909760
Offenlegungstag 27.09.1990
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 15.05.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 15.05.1997
IPC-Hauptklasse D06M 15/564
IPC-Nebenklasse C09K 21/14   D06N 3/14   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf imprägnierte bzw. beschichtete Gewebe, die feuerbeständig und wasserabweisend sind und deren Imprägnierung durch die vorliegende Erfindung nicht mehr abblättert sowie auf ein Verfahren zu deren Herstellung.

Es ist wünschenswert, daß für militärische Zeltstoffe verwendete imprägnierte Gewebe feuerbeständig und wasserabweisend sind. Diese wünschenswerten Eigenschaften sind nur dann wirksam, wenn die schützende Imprägnierung auf dem Substrat verbleibt.

Das US-Patent 4 594 286 und der darin erwähnte Stand der Technik beschreiben und beanspruchen spezifische Substrate und Imprägnierungsmittel, die erfolgreich für militärische Zeltstoffe und schützende Kleidung verwendet worden sind.

Ein hauptsächlicher Bestandteil der im Patent 4 594 286 offenbarten und beanspruchten Imprägnierung ist ein wärmehärtbares blockiertes Polyester/Polyetherurethanpräpolymer, das die schützende Imprägnierung effizienter an das Substrat bindet, als dies vorher bekannt gewesen war.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß die guten Haft- und Abriebbeständigkeitseigenschaften der genannten patentierten Formulierung dramatisch durch Ersetzen des blockierten Urethanpräpolymeres durch ein unblockiertes Polyisocyanatadditionsprodukt verbessert werden.

Die Erfindung betrifft folglich ein wasserabweisendes und feuerhemmendes imprägniertes Gewebe aus einem aus Garn von synthetischen Fasern gewebten Substrat mit einem schützenden Imprägniersystem, enthaltend ein polymeres Bindemittel, ein blockiertes Urethanpräpolymer, feuerhemmende und wasserabweisende Chemikalien, wobei das schützende Imprägniersystem anstelle des blockierten Urethanpräpolymers ein unblockiertes Polyisocyanatadditionsprodukt mit einem Isocyanatgehalt von 10-22% als adhäsionsförderndes Mittel enthält.

Des weiteren stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen des imprägnierten Gewebes bereit, wobei das Gewebe mit einem Imprägnierungssystem in Kontakt gebracht wird, das ein unblockiertes Polyisocyanatadditionsprodukt mit einem Isocyanatgehalt von 10% bis 22% enthält, und die Imprägnierung mit dem Gewebe bei einer erhöhten Verarbeitungstemperatur verschmolzen wird.

Im erfindungsgemäßen Gewebe sind die ausgezeichneten feuerhemmenden Merkmale des Gewebes aus dem US-Patent 4 594 286 erhalten, während die Abrieb- und Abblätterungsbeständigkeit der Imprägnierung auf ein Niveau verbessert worden sind, das tatsächlich für alle praktischen Zwecke Sicherheit vor Abblättern bietet.

Die Verwendung des blockierten Urethanpräpolymers in der Imprägnierung des US-Patents 4 594 286 weist eine Adhäsionsbeständigkeit im Bereich von ca. 1360-2270 g auf, verglichen mit einer Adhäsionsbeständigkeit von ca. 3630-6800 g, wenn das blockierte Urethanpräpolymer durch ein unblockiertes Polyisocyanatadditionsprodukt in der ansonsten korrespondierenden Imprägnierung ersetzt worden ist.

Das erfindungsgemäße Gewebe ist so strukturiert, daß es allen praktischen Anforderungen an einem Zeltgewebe in allen Klimabereichen der Welt entspricht. Um dies zu erreichen, ist die Imprägnierung besonders formuliert worden, um eine Filmintegrität zu erreichen, die die Imprägnierung an das Substrat heftet, unzugänglich für Rißbildung und abriebbeständig bei alten Temperaturen ist.

Das zur Zeit bevorzugte Substrat, auf das die Imprägnierung aufgetragen wird, ist aus im wesentlichen nicht-gedrehten, kontinuierlichen Multifilamentpolyestergarnen gewebt, die in dem Gewebe wie kleine Bänder flach werden können. Diese flachen Garne haben nicht mehr als die Verdrehung der normalen Produktion von ein oder zwei Windungen pro. 2,54 cm. Die flachen Garne werden in ein Gewebe mit einem Minimum von vierundvierzig (44) Kettgarnen pro 2,54 cm und einem Minimum von zweiunddreißig (32) Schußgarnen pro 2,54 cm in einem ebenen Gewebe gewebt. Zusätzlich sind Substrate auf der Grundlage von Polyesterfasern, bei denen Zeltgewebe niedrigeren Gewichtes erwünscht werden, gezeigt worden.

Eine Vielzahl von feuerhemmenden Mitteln sind in der Imprägnierungszusammensetzung enthalten, wobei jedes davon zu einem feuerhemmenden Gewebe beiträgt, das die militärischen Anforderungen für Zeltmaterial erfüllt oder übersteigt. Die Imprägnierungszusammensetzung umfaßt außerdem Weichmacher, Bindemittel, Stabilisierungsmittel und ein Verdickungsmittel, und kann außerdem Bestandteile zur Stabilisierung des imprägnierten Gewebes gegen Hitze und ultravioletten Abbau sowie einen Mehltau-Inhibitor enthalten. Zu dieser bekannten Zusammensetzung wird eine kleine Menge eines unblockierten Polyisocyanatadditionsproduktes zugesetzt.

Der Isocyanat(-NCO)-Gehalt des bevorzugten Additionsproduktes beträgt 10% bis 22%. Ein typisches bevorzugtes Isocyanatadditionsprodukt wäre das Reaktionsprodukt von Toluoldiisocyanat und Trimethylolpropan mit einem daraus resultierenden NCO-Gehalt von 16,66%.

Eine typische allgemeine Formulierung für das schützende Imprägnierungssystem umfaßt eine Grundimprägnierung und eine Oberflächenimprägnierung und ist in den Tabellen I-A (Grundimprägnierung) und I-B (Oberflächenimprägnierung) gezeigt. Tabelle I-A (Grundimprägnierung)

Tabelle I-B (Oberflächenimprägnierung)



Die bevorzugten Imprägnierungssysteme für das erfindungsgemäße abblätterungssichere Zeltgewebe sind in den Tabellen II-A (Grundimprägnierung) und II-B (Oberflächenimprägnierung) gezeigt. Tabelle II-A (Grundimprägnierung)

Tabelle II-B (Oberflächenimprägnierung)



Die Zusammensetzungen der Tabellen I-A, I-B, II-A und II-B sind ohne Lösungsmittelträger gezeigt.

Die Oberflächen- und Grundimprägnierungssysteme der Tabellen I und II werden bevorzugt beide in flüssigem Zustand auf das festgewebte Substrat aufgetragen, um in die Zwischenräume des Substrates einzudringen. Die Verarbeitungstemperatur von 190°C verschmilzt die Imprägnierungszusammensetzung mit dem Substrat und die unblockierten Polyisocyanatadditionsprodukte heften die gesamte Zusammensetzung sofort an das Substrat auf eine Art, die Sicherheit vor Abblättern bei einem normalen Gebrauch in allen Klimabereichen bietet.

Das unblockierte Polyisocyanatadditionsprodukt hat die sofortige Verfügbarkeit von terminalen Isocyanatgruppen, die eine sofortige und starke Imprägnierungsadhäsion an das Substrat und eine allgemeine Filmintegrität fördern. Es gibt kein polyfunktionelles Polyisocyanat in der bevorzugten Oberflächenimprägnierung der Formulierungen.

Die Adhäsionsstärke einer schützenden Imprägnierung an ihr Substrat wird für die Zwecke dieser Erfindung durch das folgende Verfahren gemessen:

  • 1. Eine Probe von 22,86 cm × 22,86 cm eines nichtimprägnierten Substrates wird ausgeschnitten.
  • 2. Die Plastisol oder Organisol-Imprägnierung, die getestet werden soll, wird in einer Dicke von 0,76 mm auf das Substrat aufgetragen.
  • 3. Die Imprägnierung wird mit dem Substrat 60 Sekunden bei 178°C verschmolzen.
  • 4. Ein Abschnitt von 5,08 cm wird markiert und sorgfältig nur durch die 0,76 mm dicke Imprägnierung geschnitten, um eine Zunge darzustellen.
  • 5. Von der Imprägnierung wird soviel vom Substrat abgehoben, um ein freies Ende der Imprägnierung in der Klammer eines Instrontestgerätes befestigen zu können.
  • 6. Die freien Enden der Imprägnierung und des Substrates werden in den Klemmbacken des Instrontestgerätes befestigt und die Maschine gestartet, um die beiden Enden mit 30,5 cm (± 1,27 cm) pro Minute zu trennen.
  • 7. Mindestens 5,08 cm der Imprägnierung werden vom Substrat abgehoben.
  • 8. Die zum Abziehen notwendigen Pfunde werden als Imprägnierungshaftung aufgezeichnet.


Wenn sie auf diese Weise getestet wurden, zeigen die Imprägnierungen der Tabellen I und II gleichmäßig eine Imprägnierungsadhäsion von zwischen ca. 3630-6800 g. Der gleiche Test zeigte bei Anwendung auf die Imprägnierung des US-Patentes 4 594 286 eine Imprägnierungsadhäsion von zwischen ca. 1360-2270 g.

Die durch das polyfunktionelle Isocyanat bereitgestellte dramatisch verbesserte Adhäsion beruht auf der sofortigen Verfügbarkeit der terminalen Isocyanatgruppen in dem unblockierten Polyisocyanatadditionsprodukt. In dem zuvor blockierten Isocyanatpräpolymer und blockierten Versionen des gegenwärtigen Polyisocyanatadditionsproduktes ist die Reaktivität des regenerierten Isocyanatendes inhibiert, bis das Blockierungsmittel voll erschöpft ist.

Die angemessene Verwendung von unblockierten Polyisocyanatadditionsprodukten stellt ein abblätterungssicheres imprägniertes Gewebe zur Verfügung. Das in dem US-Patent 4 594 286 beschriebene Material ist vergleichsweise als abblätterungsbeständig charakterisiert.

Das gewebte Substrat wiegt ungefähr 273,25 g/m² und das Durchschnittsgewicht des Substrates und der schützenden Imprägnierung beträgt ungefähr 444,04 g/m², wenn es für Militärzelte hergestellt wird. Das polyfunktionelle Isocyanat bindet das Imprägnierungsmittel in allen Klimaten der Welt wirksam an das Substrat, wodurch es ideal für militärische Zeltmaterialien und Schutzkleidung ist.

Das imprägnierte Gewebe kann, wenn es gewünscht wird, schwerer sein, beispielsweise für die Verwendung in Persenning oder ähnlichem, oder für andere Zwecke auch leichter.


Anspruch[de]
  1. 1. Wasserabweisendes und feuerhemmendes imprägniertes Gewebe aus einem aus Garn von synthetischen Fasern gewebten Substrat mit einem schützenden Imprägniersystem, enthaltend ein polymeres Bindemittel, ein blockiertes Urethanpräpolymer, feuerhemmende und wasserabweisende Chemikalien, dadurch gekennzeichnet, daß das schützende Imprägniersystem anstelle des blockierten Urethanpräpolymers ein unblockiertes Polyisocyanatadditionsprodukt mit einem Isocyanatgehalt von 10-22% als adhäsionsförderndes Mittel enthält.
  2. 2. Imprägniertes Gewebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das unblockierte Polyisocyanatadditionsprodukt das Reaktionsprodukt von Toluoldiisocyanat und Trimethylolpropan mit einem resultierenden Isocyanatgehalt von 16% ist.
  3. 3. Imprägniertes Gewebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schützende Imprägniersystem eine Grundimprägnierung und eine Oberflächenimprägnierung umfaßt.
  4. 4. Imprägniertes Gewebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein unblockiertes Isocyanatadditionsprodukt für die Bildung beider Imprägnierungen verwendet wird.
  5. 5. Verfahren zum Herstellen des imprägnierten Gewebes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe mit einem Imprägnierungssystem in Kontakt gebracht wird, das ein unblockiertes Polyisocyanatadditionsprodukt mit einem Isocyanatgehalt von 10% bis 22% enthält, und die Imprägnierung mit dem Gewebe bei einer erhöhten Verarbeitungstemperatur verschmolzen wird.






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