Die Erfindung betrifft ein mehrlagiges, textiles Filtermaterial gegen chemische und/oder biologische Schadstoffe, insbesondere zur Herstellung von Bekleidungsstücken.

In der US 5,264,276 ist ein mehrlagiges Laminat beschrieben, das gegenüber chemischen Schadstoffen schützen soll. Als Materialien sind dabei Gummi und Fluorpolymere als Barrierematerialien beschrieben. Darüber hinaus ist eine Schicht aus porösem Polytetrafluorethylen vorgesehen, die eine Wasserdichtheit bei gleichzeitiger Atmungsaktivität durch eine Wasserdampfdurchlässigkeit ergibt. Die thermoplastische Barriere ist eine Polymerschicht.

In der US 6,511,927 ist ein atmungsaktives, wasserdichtes Laminat beschrieben, wobei eine Membran aus Polytetrafluorethylen verwendet wird.

Die EP 0 649 332 B1 beschreibt ein mehrlagiges, textiles, gasdurchlässiges Filtermaterial gegen chemische Schadstoffe. Dabei ist eine textile Flächenschicht mit aktivierten Kohlenstofffasern in Form eines Gewebes, Filters, Gewirkes oder Vlies vorgesehen. Darüber hinaus ist eine textile Trägerschicht aus Mikrofasergewebe vorgesehen, welches zwar gasdurchlässig ist, jedoch vor Windbelastung schützt. Aufgrund einer vollflächigen Laminierung der einzelnen Schichten liegt jedoch eine sehr eingeschränkte Atmungsaktivität vor.

Bei all den bekannten Filtermaterialien wird die Schutzwirkung gegen chemische Schadstoffe durch die Adsorptionswirkung der Aktivkohleschicht erreicht.

Nachteil dabei ist jedoch, dass die Filterwirkung erheblich reduziert wird, wenn z.B. bei einer Bekleidung der Träger einem Wind ausgesetzt ist.

Nachteilig ist weiterhin, dass die Filterwirkung erheblich nachlässt bzw. unter Umständen völlig ausfallen kann, wenn die Aktivkohleschicht nass wird. Dies bedeutet, dass sie z.B. gegen flüssige Schadstoffe unwirksam ist und auch bei einem Eindringen von Wasser in ihrer Wirksamkeit gasförmige Schadstoffe auszuscheiden, ebenfalls erheblich reduziert wird, wenn nicht sogar ein vollständiger Ausfall auftritt.

Die Filterwirkung liegt auch im wesentlichen nur gegenüber gasförmigen, organischen Chemikalien vor. Gegenüber anorganischen Chemikalien besteht nur ein beschränkter Schutz.

Zum allgemeinen Stand der Technik wird auch auf die EP 1 308 186 und 1 269 877 als ältere Anmeldungen der Anmelderin verwiesen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Filtermaterial zu schaffen, das die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere das neben der bekannten Technik mit einer Kohlenstoffschutzschicht gegen chemische und/oder biologische Schadstoffe zusätzlich auch noch die Vorteile einer an sich bekannten Membran aufweist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine flexible, Wind und Wasser abweisende Membran gelöst, die wenigstens eine Barriere gegen biologische Schadstoffe bildet, und mit einer Kohlenstoffschicht, in der Kohlenstoff in Faser- oder Partikelform vorhanden ist, wobei die Kohlenstoffschicht auf der von Schadstoffen zu schützenden Seite der Membran angeordnet ist.

Durch den erfindungsgemäßen Verbund wird zum einen eine hohe Sicherheit gegen ein Eindringen von chemischen und biologischen Schadstoffen erreicht und zum anderen im Falle eines Bekleidungsstückes oder auch eines Schlafsackes ein hoher Tragkomfort. So verhindert die Winddichtheit der Membran, dass Wind durch das Filtermaterial hindurchtritt und damit die Wirksamkeit der Kohlenstoffschicht beeinträchtigt. Aufgrund der Wasserdichtheit wird gleichzeitig auch ein Durchnässen oder ein Eindringen von flüssigen Chemikalien in die Kohlenstoffschicht verhindert, was ebenfalls zu einer Wirksamkeitsbeeinträchtigung führen würde.

Bei einem Eindringen von flüssigen Schadstoffen verteilen sich diese in der Membran und – soweit sie nicht abgeblockt werden – diffundieren so langsam durch, dass sie in einem Aggregatzustand an der Kohlenstoffschicht ankommen, bei der diese wieder wirksam ist. Versuche in der Praxis haben gezeigt, dass das erfindungsgemäße Filtermaterial eine deutlich bessere und vor allen Dingen längere Schutzwirkung als bekannte Filtermaterialien besitzt.

Bei einer entsprechenden Ausgestaltung der Membran können diese auch biologische Schadstoffe ausfiltern bzw. für diese eine Barriere bilden. Bei Verwendung von mikroporösen Membranen, wie z.B. Polytetrafluorethylen, ist es hierfür lediglich erforderlich, eine derart kleine Porengröße zu wählen, dass lediglich Wasserdampf durch die kleinen Poren hindurchtritt. Da biologische Schadstoffe im allgemeinen größer sind, werden diese auf diese Weise an einem Durchdringen gehindert.

Bei Verwendung von hydrophilen Membranen, wie z.B. Polyester, Polyether, Polyester-Copolymer und dergleichen, liegt zwar keine Mikroporösität vor, aber dünne Schichten in einer Struktur, wobei Wasserdampfmoleküle durch molekulare Bewegungen hindurchtreten können, Wasser hingegen nicht. Auch hier ist eine Barriere gegen biologische Schadstoffe gegeben.

Durch den erfindungsgemäßen Verbund ist es auch möglich, die Kohlenstoffschicht dünner auszugestalten und zwar ohne dass dessen Wirksamkeit darunter leidet. Dies bedeutet, der Tragkomfort im Falle einer Kleidung wird besser. Darüber hinaus ergibt der erfindungsgemäße Verbund als Bekleidung gleichzeitig auch noch einen sehr guten Schutz gegen Witterungseinflüsse aufgrund der Wind- und Wasserdichtheit bei gleichzeitiger Atmungsaktivität.

Durch die Ausgestaltung als flexible Membran wird erreicht, dass es bei Verwendung als Bekleidungsstück nicht reißt, z.B. beim Waschen, Trocknen, oder auch durch die Bewegung des Trägers. Gewebe oder Gewirke aus Aktivkohle können aufgrund ihrer geringen mechanischen Stabilität nicht gewaschen werden, ohne Schaden zu nehmen. Das erfindungsgemäße Filtermaterial mit der Membran gewährleistet jedoch mehrfache Wäschen.

Selbstverständlich sind für die Membran auch noch verschiedene andere Materialien möglich, die eine Barriere gegen biologische Schadstoffe bilden, wie z.B. auf Cellophan basierende Materialien, Polyester, Polyether, Polyvenylalkohol, Polyacrylamide, Polyurethane und Mischungen daraus nebst weiteren Materialien.

Die Membran kann hydrophil, hydrophob oder fluoreniert ausgebildet oder entsprechend beschichtet sein.

Die Kohlenstoffschicht kann aus einem Gewebe oder Gewirk bestehend aus 100 % aktivierten Fasern bestehen oder aber auch aus Aktivkohlekügelchen, die auf ein Trägermaterial aufgetragen wurden. Im ersteren Fall ist das Gewirk / Gewebe gleichzeitig die Schutzschicht. Aktivkohlekügelchen kommen aber nicht als Gewirk oder Gewebe vor, sondern sind deshalb auf ein separates Trägermaterial aufgeklebt.

Das erfindungsgemäße Filtermaterial kann als Zwei, Drei- oder Mehrschichtlaminat ausgebildet sein, wobei die Membran mit der Kohlenstoffschicht durch eine Laminierung verbunden ist und dabei im Falle eines Dreischichtlaminats gleichzeitig auch die Schutzschicht für die Kohlenstoffschicht auf einer Seite bildet. Auf der anderen Seite der Kohlenstoffschicht liegt ebenfalls eine Laminierung mit einer gesonderten Schutzschicht vor.

Die Ausbildung als Mehrschichtlaminat mit einer Membran oder auch mit zwei Membranen, einer Kohlenstoffschicht und einer oder mehreren Schutzschichten und die Anordnung der einzelnen Schichten kann wahlweise entsprechend den vorgesehenen Anforderungen erfolgen. So kann z.B. die Schutzschicht aus einem textilen Gewebe oder Gestrick aus natürlichem oder synthetischem Material bestehen. Das Gewebe kann gewirkt oder gewebt sein oder auch aus nicht gewebtem Material bestehen. Es kann hydrophob oder hydrophil behandelt sein. Ebenso sollte eine erhöhte Flammbeständigkeit vorgesehen sein. Gleiches gilt für eine antistatische und/oder antibakterielle Behandlung.

Für die Laminierung kann eine stellenweise, Punkt in Punkt bzw. Punkt für Punkt oder eine flächige Laminierung vorgesehen sein.

Das erfindungsgemäße Filtermaterial kann für Bekleidungsstücke, jedoch auch für andere Materialien, wie z.B. Schlafsäcke oder Zelte, vorgesehen werden. Als Bekleidungsstücke sind hierfür zweiteilige oder vorzugsweise einteilige Anzüge möglich. Ebenso kommen Handschuhe, Socken, Strümpfe, Schuhe, Schuheinlagen oder Unterwäsche aus dem erfindungsgemäßen Filtermaterial in Betracht.

Als Außenschicht kann eine Textillage, z.B. eine Oberware, vorgesehen sein, die hydrophob behandelt ist und/oder derart ausgebildet ist, dass es gegen Infraroterkennung nicht sichtbar ist. Für den sichtoptischen Bereich kann ein entsprechender Tarndruck auf der Textillage vorgesehen sein.

In vorteilhafter Weise wird man die außenseitige Textillage nicht mit einer darunter liegenden Membran laminieren, sondern z. B. in Form eines Laminates als lose hängender Futterstoff, einem sogenannten Z-Liner, ausbilden. In diesem Falle ist eine weitere Sicherheit gegen mechanische Beschädigungen gegeben, denn eine gleichzeitige Verletzung, z.B. ein Riss, der äußeren Textillage und der darunter liegenden flexiblen Membran ist weniger wahrscheinlich, als bei einer Laminierung.

In einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung bzw. Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Kohlenstoffschicht imprägniert ist. Die Imprägnierung kann durch diverse Kunststoffe, wie z.B. Polytetrafluorethylen, oder auch durch Metall erfolgen.

Insbesondere Imprägnierungen mit Metallionen ergeben einen zusätzlichen Schutz, da sie die Chemisorption von einigen Schadstoffen ermöglichen. Eine Imprägnierung mit Kupfer gibt zusätzlichen Schutz gegen Blausäure, Schwefelwasserstoff, Stickstoffdioxid, Ammoniak, Salzsäure, Schwefeldioxid, Stickoxide, Cyanchlorid. Eine Imprägnierung mit einer Mischung aus Kupfer und Chrom gibt Schutz gegen die Substanzen, die vorstehend genannt sind und gegen Cyanide. Eine Imprägnierung mit Silber gibt zusätzlichen Schutz gegen Schwefelwasserstoff, Phosgen, Phosphin und Arsen. Die Imprägnierungen finden in Bädern statt.

Die Imprägnierungen mit den oben angeführten Metallen können in verschiedenen Kombinationen, aber auch – je nach Anwendungsfall – einzeln vorgenommen werden.

Anstelle einer Einbettung von aktiven Kohlestoffteilchen in Form von Kügelchen oder in Faserform in ein Gewebe oder Gestrick können diese auch in einen Kunststoffschaum eingebettet sein, wie z.B. in Polyurethanschaum. In diesem Falle wird man sphärisch geformte Kohlestoffpartikel verwenden, die allseits von dem Schaum umgeben und in einer Menge vorhanden sind, dass sie eine Filterschicht bilden. In diesem Falle kann gegebenenfalls sogar eine Schutzschicht auf einer oder beiden Seiten der Kohlenstoffschicht entfallen, wenn der Kunststoffschaum genügend stabil ausgebildet ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen und in den nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen.

Es zeigt:

1 eine Ausgestaltung als Dreischichtlaminat;

2 eine Ausgestaltung als Vierschichtlaminat;

3 eine Ausgestaltung als Zweischichtlaminat;

4 eine Prinzipdarstellung einer Punkt-für-Punkt-Laminierung für ein Dreischichtlaminat;

5 eine Prinzipdarstellung eines Schutzanzuges aus einem Filtermaterial gemäß 1, 2 oder 3; und

6 eine Prinzipdarstellung eines Schlafsackes aus einem Filtermaterial gemäß 1, 2 oder 3.

1 zeigt eine einfache Ausgestaltung mit einer außenseitigen Textillage 1 (bezogen auf die Schadstoffseite) als Oberware, einer darunter liegenden Membran 2 und einer innenliegenden Kohlenstoffschicht 3, die damit auf der von der Schadstoffseite abgewandten Seite der Membran 2 liegt. Die Membran 2 und die Kohlenstoffschicht 3 sind miteinander laminiert. Die außenseitige Textillage 1 ist jedoch als Oberstoff lose über der Membran 2 angeordnet.

In der Kohlenstoffschicht 3 sind 100 % aktivierte Kohlenstofffasern oder Kohlenstoffkügelchen angeordnet.

Innenseitig bzw. unter der Kohlenstoffschicht 3 befindet sich ein Trägermaterial bzw. eine Schutzschicht 4, die ebenfalls durch Laminierung mit der Kohlenstoffschicht 3 verbunden ist.

Die 2 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Filtermaterials als Mehrschichtlaminat. Wie ersichtlich, ist hier zwischen der Kohlenstoffschicht 3 und der Membran 2 noch eine Zwischenschicht eingebracht. Die übrigen Schichten entsprechen den in der 1 beschriebenen Schichten. Die Zwischenschicht kann als weitere Schutzschicht 4' für die Kohlenstoffschicht dienen und ist auf beiden Seiten mit der Membran 2 und der Kohlenstoffschicht 3 laminiert.

Ebenso ist es jedoch auch möglich, an dieser Stelle als Zwischenschicht eine zweite Membran 2' einzubringen, welche die Membran 2 ergänzt und entsprechend ihrer Ausgestaltung eine weitere Barriere bildet.

Auch in diesem Falle sind die beiden Membrane 2 und 2', die Kohlenstoffschicht 3 und auch die Schutzschicht 4 miteinander laminiert. Die Oberware 1 ist lose darüber angeordnet.

Die 3 zeigt eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Filtermaterials als Zweischichtlaminat. Die Kohlenstoffschicht 3' ist in diesem Falle nicht aus einem Gewebe oder Gestrick gebildet, sondern aus einem Kunststoffschaum aus Polyurethan, in den sphärische Kohlenstoffpartikel eingebettet sind. Die Kohlenstoffschicht 3' aus einem Kunststoffschaum kann auf einer Seite mit der Membran 2 laminiert sein. Auf der anderen Seite kann sie frei sein. Selbstverständlich ist es jedoch auch möglich, hier ebenfalls noch eine weitere Schicht aufzubringen oder auch ein Innenfutter lose vorzusehen, wie dies z.B. mit der Oberware 1 auch der Fall ist.

Die Membran 2 ist flexibel, damit in dem Laminat entsprechende Dehnungen sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung möglich sind, ohne dass die Membran 2 reißt. Weiterhin ist die Membran 2 winddicht und wasserabweisend, jedoch atmungsaktiv.

Die Laminierung kann auf verschiedene Weise über ein adhäsives Material erfolgen.

In der 4 ist prinzipmäßig eine "Punkt-in-Punkt" bzw. Punkt-für-Punkt-Laminierung eines Dreischichtlaminates beschrieben. Wie ersichtlich, wird die Kohlenstoffschicht 3 zwischen zwei sich gegenüber liegenden Walzen 21, die mit einer Vielzahl von über den Umfang verteilt und über die Länge der Walzen 21 angeordneten Einkerbungen, Einbuchtungen oder dergleichen 22 versehen sind, hindurchgezogen. In nicht näher dargestellter Weise (siehe Pfeile) wird Klebstoff in die Einkerbungen 22 eingebracht, welcher während der Rotation somit beidseits auf die Kohlenstoffschicht 3 in Punktform aufgebracht wird. Dieses Verfahren ist grundsätzlich bekannt, weshalb nachfolgend nicht näher darauf eingegangen wird. Wie ersichtlich sind dabei Klebepunkte 23 auf der Oberseite und der Unterseite der Kohlenstoffschicht 3 derart angeordnet, dass sie sich jeweils gegenüberliegen, wodurch die Atmungsaktivität nur geringfügig beeinträchtigt wird. An zwei weiteren Walzen 24 werden die Membran 2 und die Schutzschicht 4 zugegeben, zwischen den beiden Walzen 24 dann verpresst und damit mit der Kohlenstoffschicht 3 punktweise verklebt.

Eine weitere Möglichkeit besteht in einer Lamination mit Klebenetzen. In diesem Falle wird das Adhäsiv in Spinnennetzform zwischen die miteinander zu laminierenden Schichten eingebracht. Bei diesem Verfahren wird das Material einem Erwärmungs-/Druckverfahren unterworfen, um eine Aufschmelzung zu erreichen.

Ebenso ist eine "reaktive Laminierung" möglich. Dieses Verfahren wird in zwei Schritten durchgeführt. Eine Adhäsivschicht wird auf das Material aufgebracht, anschließend wird eine andere Adhäsivschicht hinzugefügt, wonach die beiden Schichten miteinander reagieren. Die Reaktionszeit kann dabei 1 bis 2 Tage in Anspruch nehmen.

Auch eine sogenannte Siebdruck-Laminierung ist möglich, wobei eine Laminierung über ein Sieb in Gitterform erfolgt.

Wenn z.B. die äußere lose über dem Verbund liegende Textillage bzw. Oberware 1 verletzt worden ist, z.B. durch einen Schnitt, dann ergibt die Membran 2 noch einen zusätzlichen Schutz, weil aufgrund der losen Auflage die Membran 2 besser geschützt ist.

Die Kohlenstoffschicht kann als Gewebe ausgebildet sein, wodurch sie sehr gute Wasch- und Trockeneigenschaften besitzt. Bis zu 20 oder mehr Wäschen können möglich sein, ohne dass die Schutzwirkung reduziert wird.

Wenn eine Membran verwendet wird, die hydrophil ist, dann sollte die äußere Textillage hydrophob sein, damit diese nicht nass wird.

Nach der Laminierung des Filtermaterials kann daraus in beliebiger Weise ein Bekleidungsstück hergestellt werden. Selbstverständlich ist dabei auf eine Dichtheit an den Nähten zu achten. Hierzu wird auf die älteren Schutzrechte der Anmelderin verwiesen (EP 1 908 186 A2 und EP 1 269 877 A2).

5 zeigt in einer Prinzipdarstellung einen Schutzanzug als Overall 5, der aus einem Filtermaterial entsprechend den 1, 2 oder 3 hergestellt ist. Bezüglich näherer Einzelheiten eines derartigen Schutzanzuges 5 wird auf die EP 1 308 186 A2 verwiesen, weshalb nachfolgend nur kurz auf die wesentlichen Teile des Overalls bzw. Schutzanzuges 5 eingegangen wird. Der Schutzanzug 5 weist zwei Beinteile 6 und 7, Arme 8 und 9, eine integrierte Kapuze 10 und ebenfalls integrierte Socken 11 auf.

Wenn Kohlenstoff in Form von kleinen Kügelchen als aktiver Kohlenstoff verwendet wird, wird man diesen z.B. in ein Vlies einbringen mit beidseits angeordneten Schutzschichten als Abdeckmaterial und zum Schutz der Kohlenstoffkügelchen.

Aktivkohle kann in Faserform auch aus einem Gestrick oder Gewebe hergestellt werden. Zur Herstellung der aktiven Kohlestofffasern ist es bekannt, Viskosefasern bzw. ein Viskosegewebe oder -gestrick kontrolliert zu verbrennen und den Verbrennungsprozess dabei so zu steuern, dass Aktivkohle mit extrem feinen Poren gebildet wird, die dann als Filtermaterial wirken.

Die Dicke der Kohlenstoffschicht kann zwischen 0,2 bis 1,0 mm, vorzugsweise zwischen 0,4 bis 0,8 mm, betragen.

Vorteilhafte aktive Oberflächen der Kohlenstoffschicht liegen in einem Bereich von 800 bis 2.000 m²/g, vorzugsweise zwischen 1.000 bis 1.200 m²/g.

Die Porengröße kann in dem Gewebe der Kohlenstoffschicht 3 2 bis 10 Angstrom betragen.

Mit den vorstehend genannten Werten bezüglich aktiver Oberfläche, Kohlenstoffschichtdicke und Porengröße haben sich in der Praxis sehr gute Werte erzielen lassen.

Die Kohlenstoffschicht 3 kann ein Flächengewicht von 50 bis 500 g/m2, vorzugsweise 100 bis 200 g/m², aufweisen, wobei der aktive Oberflächenbereich sich in einem Bereich von 500 bis 2.500 m²/g, vorzugsweise 1.000 bis 1.200 m²/g, befindet.

Die Dicke der Kohlenstoffschicht 3 kann in einem Bereich von 0,2 bis 2,0 mm, vorzugsweise 0,4 bis 1,0 mm, liegen.

Der Schutzanzug 5 kann weiterhin mit einem Reißverschluss 12, mit Taschen 13, Armmanschetten 14 und mit einem Handschuh 15 versehen sein. An der Hüfte kann ein elastischer Bund 16 vorgesehen sein. Gegebenenfalls kann noch eine Gasmaske 21 vorgesehen werden.

6 zeigt in einer Prinzipdarstellung einen Schlafsack 17 aus einem Filtermaterial gemäß den 1, 2 oder 3. Der Schlafsack kann in bekannter Weise mit einem Reißverschluss 18 versehen sein, welcher ebenso wie der Reißverschluss 12 des Schutzanzuges 5 gegen ein Eindringen von chemischen und/oder biologischen Schadstoffen abgedichtet sein muss. Hierzu wird z.B. auf die EP 1 269 877 A2 der Anmelderin verwiesen.

Der Schlafsack 17 kann in bekannter Weise aus einem Hauptteil 19 und einem Kopfteil 20 bestehen.