Aktivkohle-Stapelfasern enthaltendes Mischgarn und daraus hergestelltes Gewebe

Beschreibung

[0001] Aktivkohle.wird insbesondere als Granulat für die verschiedensten Zwecke, z.B. Anlagen zur Rückgewinnung von Lösungsmitteldämpfen, Filteranlagen zum Entfärben von Flüssigkeiten, für Geruchsfilter in Dunsthauben, medizinische Anwendungen, Gasmaskenfilter, ABC-Schutzanzüge etc. eingesetzt.

[0002] Seit kurzem kommen für Flächenfilter Gewebe oder Vliese aus Aktivkohle auf den Markt. In Form von Fasern ist Aktivkohle besonders wirksam wegen des günstigen Verhältnisses von Oberfläche zu Volumen, das die Zugänglichkeit der Poren verbessert. Diese Gewebe oder Vliese aus Aktivkohle werden durch Karbonisieren von Geweben oder Vliesen aus kohlenstoffhaltigen Materialien und anschließende Aktivierung mit Wasserdampf, aber nie durch Verarbeiten von einzelnen Kohlefasern hergestellt. Dem Vorteil der hohen Adsorptionsfähigkeit solcher Flächenfilter steht allerdings der Nachteil der nur sehr begrenzten mechanischen Widerstandsfähigkeit gegenüber. Deshalb eignen sie sich unter Umständen für stationäre Anlagen, aber beispielsweise nicht für Schutzanzüge gegen chemische Kampfstoffe.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorteile der Aktivkohlefaser mit der mechanischen Festigkeit eines Gewebes aus nicht karbonisierten Fasern zu vereinen. Dies wurde erreicht durch ein Mischgarn, das zu 5o bis 75, insbesondere 2o bis 4o Gewichtsprozent aus Aktivkohle-Stapelfasern und im übrigen aus textilen Stapelfasern besteht, sowie durch Gewebe, die aus diesem Mischgarn hergestellt sind.

[0004] Das erfindungsgemäße Mischgarn wird dadurch hergestellt, daß man ein an sich bekanntes Kabel aus Aktivkohle-Einzelfilamenten zu Stapelfasern zerschneidet, schonend mit textilen Stapelfasern vermischt und verspinnt. Die Aktivkohle-Stapelfasern haben zweckmäßig eine Länge von 1 bis 1o cm. Damit diese Stapelfasern nicht beim Vermischen mit den anderen zur Herstellung des Mischgarnes verwendeten textilen Fasern zerbrechen sondern möglichst in der vorgegebenen Länge erhalten bleiben, werden die Aktivkohle-Stapelfasern mit den anderen Stapelfasern vergleichbarer Länge zweckmäßig in einer Trägerflüssigkeit, insbesondere Wasser oder einer wässrigen Flüssigkeit, vermischt. Am besten läßt man die Aktivkohle-Stapelfasern nach dem Abschneiden von einem Kabel, das üblicherweise aus 10.000 bis mehreren 1₀₀.₀₀₀ Einzelfilamenten besteht, in ein Bad fallen, in das gleichzeitig die textilen Einzelfasern eingetragen werden. In dem flüssigen Medium können dann noch zusätzliche Maßnahmen zur Vermischung der Stapelfasern ergriffen werden, in vielen Fällen wird aber bereits eine ausreichende Vermischung der verschiedenen Stapelfasern beim Abtrennen der Trägerflüssigkeit und dem anschließenden Verspinnen zu dem Mischgarn erreicht.

[0005] Bei den textilen Fasern, die erfindungsgemäß mit den Aktivkohle-Stapelfasern zu Mischgarnen versponnen werden sollen, kann es sich um die verschiedensten natürlichen oder synthetischen, organischen oder anorganischen Fasern, wie beispielsweise Baumwolle, Wolle, Seide, Polyester-, Polyamid-, oder Aramidfasern, Glasfasern oder andere Mineralfasern handeln. Polyamid-Polyester- oder Aramidfasern werden für die Herstellung der erfindungsgemäßen Mischgarne bevorzugt. Die textilen Stapelfasern des Mischgewebes können aus einem flammfesten synthetischen Polymeren bestehen oder flammfest ausgerüstet sein.

[0006] Die Aktivkohle-Stapelfasern haben in der Regel einen Titer von o,5 bis 2₀, insbesondere 1 bis 5 dtex. Der Titer der textilen Fasern bewegt sich in der Regel in der gleichen Größenordnung. Das Gemisch der Aktivkohle-Stapelfasern mit den textilen Stapelfasern läßt sich in bekannter Weise zu Mischgarnen verspinnen und diese lassen sich wiederum gut verweben. Dabei kann das die Aktivkohle-Stapelfaser enthaltende Mischgarn je nach dem Anwendungszweck des Gewebes entweder nur im Schuss, nur in der Kette oder sowohl in Kette und Schuss verwendet werden. Falls für Kette oder Schuss ein rein textiles Garn verwendet wird, braucht dieses nicht aus dem gleichen Material wie die Stapelfasern des Mischgarns zu bestehen, sondern kann dem besonderen Verwendungszweck des Gewebes angepasst sein.

[0007] Damit die erfindungsgemäßen Gewebe aus den Aktivkohle-Stapelfasern enthaltendem Mischgarn ihre Filterwirkung voll entfalten können, besitzen die Gewebe zweckmäßig eine Luftdurchlässigkeit von 1o bis 1.₀₀₀, insbesondere 15o bis 3oo 1/min 1oo cm² bei 1 mbar Unterdruck. Die Luftdurchlässigkeit läßt sich durch das Verweben eines losen Garnes, das dann auch dicht geschlagen sein kann oder durch ein offenes Gewebe erreichen.

[0008] Ungeachtet der Luftdurchlässigkeit sollte das Gewebe eine Reißfestigkeit von 1oo bis 2₀.₀₀₀, insbesondere 2oo bis 2.ooo Newton/5 cm besitzen, was sich sowohl durch die Wahl genügend reißfester Stapelfasern für das Mischgarn als auch durch das Mitverweben sehr reißfester Garne erreichen läßt.

[0009] Das Flächengewicht der Mischgewebe kann von 5o bis 1.5₀₀ g/m² reichen, für die meisten Anwendungszwecke wird ein Flächengewicht von 2oo bis 4oo g/m² bevorzugt.

[0010] Insgesamt zeichnen sich die erfindungsgemäßen Gewebe durch hervorragende textile Eigenschaften, gute Festigkeit und eine Adsorptionsaktivität aus, die, bezogen auf die eingesetzte Menge der Aktivkohlefaser, Geweben aus reinen Aktivkohlefasern nicht nachstand.

[0011] Die erfindungsgemäßen Gewebe aus den Aktivkohle-Stapelfasern enthaltenden Mischgarnen werden bevorzugt für Flächenfilter verwendet. Hier sind sie wegen ihrer besseren mechanischen Eigenschaften vielseitiger einsetzbar und widerstandsfähiger als die durch Karbonisieren von Geweben hergestellten Flächenfilter. Die guten textilen Eigenschaften und Festigkeiten der erfindungsgemäßen Gewebe ermöglichen auch ihre Verwendung zur Herstellung von Schutzanzügen, insbesondere solchen für gewerbliche oder militärische Zwecke, d.h. zum Schutz gegen Chemikalien oder chemische Kampfstoffe.

Beispiel

[0012] Voroxydierte Polyacrylnitrilfasern von 1,5 dtex wurden in bekannter Weise als Kabel mit 32o.ooo Einzelfilamenten karbonisiert und anschließend in einem hierfür geeigneten Ofen mit Wasserdampf aktiviert. Damit wurde ein Kabel von Aktivkohlefasern mit guten mechanischen Eigenschaften und einer BET-Oberfläche gemessen mit Stickstoff von 35o m²/g erhalten.

[0013] In ähnlicher Weise wurden Zellulosefasern karbonisiert und aktiviert. Ihre BET-Oberfläche, gemessen mit Stickstoff, betrug 1.loo m²/g. Die hohe Aktivität geht zwar auf Kosten der mechanischen Festigkeit, gestattet aber trotzdem die nachstehend beschriebene Weiterverarbeitung zum Mischgarn bzw. das anschließende Verweben.

[0014] Ferner wurden aus Pech hergestellte Kohlefasern von 18 dtex mit Wasserdampf aktiviert. Die mit Stickstoff gemessene BET-Oberfläche betrug 8₀₀ m²/g bei ausreichender mechanischer Festigkeit.

[0015] Aus den Kabeln der Aktivkohlefasern wurden Stapelfasern von 3 cm Länge geschnitten. Ein Gewichtsteil dieser Aktivkohle-Stapelfasern wurde in Wasser mit 2 Gewichtsteilen einer Polyester-Stapelfaser von gleichfalls 3 cm Länge und 1 dtex vermischt und anschließend versponnen. Es wurden Mischgarne von etwa 7o dtex erhalten und daraus Gewebe mit einem Flächengewicht von etwa 28o g/m² hergestellt, deren mechanische Eigenschaften denen gleichartiger Polyester-Mischgewebe mit Wolle bzw. Zellwolle entsprechen. Die Aktivität der Aktivkohlefasern wurde durch das Verspinnen zum Mischgarn und Verweben zum Mischgewebe nicht beeinflusst.

Ansprüche

1. Mischgarn aus textilen Stapelfasern, dadurch gekennzeichnet, daß es 5 bis 75, insbesondere 20 bis 40 Gewichtsprozent Aktivkohle-Stapelfasern enthält.

2. Mischgarn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle-Stapelfasern einen Titer von 0,5 bis 20, insbesondere 1 bis 5 dtex, haben.

3. Mischgarn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die textile Faser eine Polyamid-, Polyester- oder Aramidfaser ist.

4. Mischgarn nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die textile Faser flammfest oder flammfest ausgerüstet ist.

5. Mischgarn nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle-Stapelfasern eine Länge von 1 bis 10 cm haben.

6. Verfahren zur Herstellung von Mischgarn nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Kabel aus Aktivkohle-Einzelfilamenten zu Stapelfasern zerschneidet und in einer Trägerflüssigkeit mit den textilen Stapelfasern vermischt, von der Trägerflüssigkeit trennt und verspinnt.

7. Gewebe, dadurch gekennzeichnet, daß Kette und/oder Schuss aus einem Mischgarn nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bestehen.

8. Gewebe nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Luftdurchlässigkeit von 1o bis 1.₀₀₀, insbesondere 15o bis 300 1/min . 1oo cm² bei 1 mbar Unterdruck.

9. Gewebe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe eine Reißfestigkeit von 1₀₀ bis 2o.ooo, insbesondere 2oo bis 2.ooo N/5 cm, besitzt.

1₀. Gewebe nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächengewicht des Gewebes 5o bis 1.5oo, insbesondere 2oo bis 4oo g/m², b_e- trägt.

11. Verwendung des Gewebes nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 1o für Flächenfilter.

12. Verwendung des Gewebes nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 1o für Schutzanzüge, insbesondere ABC-Schutzanzüge für zivile oder militärische Zwecke.