[0001] Die Erfindung betrifft Konstruktionsmaterialien, insbesondere für medizinische Stützverbände
oder technische Vorrichtungen, die außer einer Querelastizität noch eine Längselastizität
aufweisen, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und ihrer Verwendung.
[0002] Die erfindungsgemäßen Konstruktionsmaterialien bestehen im allgemeinen aus einer
Trägerschicht, die mit einem Reaktivharz beschichtet und/oder imprägniert ist.
[0003] Im allgemeinen können die erfindungsgemäßen Konstruktionsmaterialien zur Versteifung,
Formgebung und Abdichtung im medizinischen oder technischen Bereich verwendet werden.
[0004] Die erfindungsgemäßen Konstruktionsmaterialien können aber auch zur Herstellung von
Behältern, Filtern, von Rohren, zum Verbinden von Konstruktionselementen, zur Fabrikation
von dekorativen oder künstlerischen Artikeln, zu Versteifungszwecken oder als Füll-
bzw. Dichtungsmaterial für Fugen und Hohlräume eingesetzt werden.
[0005] Konstruktionsmaterialien, die aus einem flexiblen Träger bestehen, der mit einem
wasserhärtenden Reaktivharz beschichtet oder getränkt ist, sind bereits bekannt.
Beispielsweise sei die DE-A 23 57 931 genannt, in der Konstruktionsmaterialien aus
flexiblen Trägern, wie Gewirken, Geweben oder Vliesen, beschrieben werden, die mit
wasserhärtenden Reaktivharzen, wie Isocyanaten oder durch Isocyanatgruppen modifizierte
Präpolymere, beschichtet oder getränkt sind. Um die Festigkeit dieser Konstruktionsmaterialien
zu erhöhen, wurden Trägermaterialien aus Glasfasern verwendet (US 45 02 479). Diese
bekannten Trägermaterialien sind jedoch nur in der Querrichtung dehnbar, in der Längsrichtung
jedoch praktisch starr, um damit eine höhere Stabilität zu erreichen (US 45 02 479,
Spalte 3, Zeile 45 bis 47).
[0006] Nachteilig an den nur in Querrichtung dehnbaren Trägermaterialien ist das Auftreten
von Falten bei der Anbringung des Materials auf einem ungleichmäßigen Untergrund
mit konischen Erhebungen bzw. variablen Radien, z.B. einem menschlichen Bein.
[0007] In der US 46 09 578 werden als Träger für Konstruktionsmaterialien Raschel- und
Trikotgewirke aus Glasfasern genannt, die in einer bestimmten Wirkweise verarbeitet
sind. Diese Träger weisen außer der Querdehnung eine Längsdehnung von wenigstens 22
bis 25 % auf. Die Längsdehnung ist bei diesen Gewirken aufgrund einer bestimmten
Legart bei der Maschenbildung und der hohen Rückstellkräfte der Glasfasern (Elastizitätsmodul
7000 bis 9000 [daN/mm² ]) gegeben.
[0008] Konstruktionsmaterialien auf Basis von Glasfasern, wie sie in der US 46 09 578 beschrieben
werden, haben den Nachteil der schlechten Röntgentransparenz. Auch bilden sie an den
Bruchstellen scharfe Kanten aus, die zu Verletzungen führen. Nachteilig ist außerdem
das Auftreten von Glasstaub bei der Herstellung und dem Abnehmen des Konstruktionsmaterials.
[0009] Konstruktionsmaterialien wie sie in der US 46 09 578 beschrieben werden, lassen
sich nicht mit anderen Fasern als Glasfasern herstellen. Andere Fasern als Glasfasern
weisen wesentlich geringere Elastizitätsmodule auf, so daß man keine Träger mit vergleichbarer
Längs- und Querdehnung erhält.
[0010] Es wurden textile Flächengebilde gefunden, welche mit einem wasserhärtenden Reaktivharz
imprägniert und/oder beschichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus organischen
Fasern mit einem Elastizitätsmodul von 200 bis 2500 daN/mm² bestehen und vor der Aushärtung
eine Dehnbarkeit in Längsrichtung von mehr als 10 % aufweisen.
[0011] Überraschenderweise weisen die erfindungsgemäßen Flächengebilde außer einer Dehnung
in Querrichtung auch eine in Längsrichtung auf.
[0012] Die Längsrichtung bedeutet in der Regel die Verarbeitungsrichtung des Textils, also
beispielsweise in Richtung der Kette oder der Maschenstäbe.
[0013] Querrichtung bedeutet in der Regel senkrecht zur Verarbeitungsrichtung des Textils,
also in Richtung von Schußoder Maschenreihe.
[0014] Die erfindungsgemäßen Flächengebilde können in verschiedenen geometrischen Formen
vorliegen. Bevorzugt liegen sie in Bandform vor, wobei die lange Seite des Bandes
der Verarbeitungsrichtung des Textils entspricht.
[0015] Organische Fasern für die erfindungsgemäßen Flächengebilde können Naturfasern oder
Chemiefasern sein.
[0016] Als Naturfasern seien besonders Fasern von Pflanzenhaaren, wie Baumwolle, Bastfasern,
wie Hanf und Jute und Hartfasern, wie Sisal, genannt. Insbesondere bevorzugt werden
Baumwollfasern.
[0017] Als Chemiefasern seien besonders Fasern aus synthetischen Polymeren genannt. Beispielsweise
seien Polymerisatfasern, wie Polyethylen-, Polypropylen-, Polychlorid- (z.B. Polyvinylchlorid
und Polyvinylidenchlorid), Polyacryl- und Vinylat-Fasern, Polykondensatfasern, wie
Polyamid-, Polyester- und Polyharnstoffasern, und Polyadditionsfasern, wie Spandex
oder Elasthanfasern, genannt.
[0018] Es ist auch möglich, Viskosefasern einzusetzen.
[0019] Es ist auch möglich, Elastodienfäden (Gummifäden) einzusetzen.
[0020] Bevorzugte Synthesefasern sind Fasern aus Polyestern, Polyamiden und Polyacrylnitrilen.
[0021] Es ist selbstverständlich auch möglich, Flächengebilde aus verschiedenen Fasern einzusetzen.
[0022] Insbesondere bevorzugt werden Flächengebilde aus Polyester- und/oder Polyamid- und/oder
Baumwollfasern.
[0023] Die Fasern für die erfindungsgemäßen Flächengebilde sind an sich bekannt (Synthesefasern,
Seiten 3 bis 10 und 153 bis 221 (1981), Verlag Chemie, Weinheim).
[0024] Das vorzugsweise in Längsrichtung eingearbeitete Fadensystem ermöglicht nach einem
Schrumfprozeß die elastische Dehnung in Längsrichtung. Im Falle der Verwendung von
Fäden aus natürlichen Fasern werden hochgedrehte Garne bzw. Zwirne aus Stapelfasergarnen
mit einem Drehungskoeffizienten α zwischen 120 und 600 bevorzugt, so daß durch die
hohe Drehung ein großes Torsionsmoment und damit eine Kringelneigung gegeben ist.
Der Drehungskoeffizient α errechnet sich nach

wobei T die Anzahl der Drehungen je m Garn bzw. Zwirn bedeutet und TEX die längerbezogene
Garnmasse in g je 1000 m Garn. Um ein unerwünschtes Drehen des textilen Flächengebildes
zu vermeiden, werden bevorzugt die Fäden mit wechselnder Drehungsrichtung (im Uhrzeigersinn:
S-Drehung, Gegen-Uhrzeigersinn: Z-Drehung) in alternierender Folge, z.B. ein Faden
S - 1 Faden Z order 2 Fäden S - 2 Fäden Z, eingearbeitet.
[0025] Als dauerelastische Fäden können sowohl Fäden aus Naturgummi (Elastodien) als auch
synthetische Polyurethan-Elastomerfäden (Elasthan) verwendet werden.
[0026] Als Chemiefasern werden zur Erreichung der Längendehnbarkeit polyfile texturierte
Filamentgarne aus Polyester, Polyamid etc. eingesetzt.
[0027] Die elastischen Eigenschaften dieser Garne beruhen auf der im Verlauf des Texturierprozesses
erhaltenen permanenten Kräuselung und Torsion der Fäden, die durch die thermoplastischen
Eigenschaften der Materialien erreicht wird. Es können alle Typen von Texturierfäden
verwendet werden, wie z.B. HE-Garne (hochelastische Kräuselgarne), Set-Garne, HB-Garne
(Hochbauschgarne).
[0028] Das in Längsrichtung eingearbeitete Fadensystem wird durch Verbindungsfäden zusammengehalten,
wobei sowohl Stapelfasergarne bzw. Zwirne aus natürlichen Fasern als auch Stapelfasergarne
bzw. polyfile Filamentgarne (Glattgarn) aus Chemiefasern verwendet werden können.
Die Festigkeit dieser Garne wird durch den Elastizitätsmodul (E-Modul) charakterisiert.
[0029] Die Fasern für die erfindungsgemäßen Flächengebilde weisen einen Elastizitätsmodul
(E-Modul) in Längsrichtung von 200 bis 2500, bevorzugt von 400 bis 2000, daN/mm²
auf. Der Elastizitätsmodul kann nach an sich bekannten Verfahren bestimmt werden (Synthesefasern,
Seiten 63 bis 68 (1981), Verlag Chemie, Weinheim).
[0030] Die erfindungsgemäßen textilen Flächengebilde weisen im allgemeinen vor Aushärtung
des Reaktivharzes eine Dehnbarkeit in Längsrichtung von mehr als 10, bevorzugt von
15 bis 200 %, insbesondere bevorzugt von 15 bis 80 %, auf. Unter der Dehnbarkeit in
Längsrichtung versteht man die Längenveränderung gegenüber dem voll entspannten Flächengebilde,
die erreicht wird, wenn das textile Flächengebilde in Längsrichtung pro cm Breite
mit 10 N belastet wird. Solche Messungen können beispielsweise nach DIN 61 632 (April
1985) durchgeführt werden.
[0031] Die erdfindungsgemäßen Flächengebilde weisem im allgemeinen vor Aushärtung des Reaktivharzes
eine Dehnbarkeit in Querrichtung von 20 bis 300 %, bevorzugt von 40 bis 200 %, auf.
[0032] Die erfindungsgemäßen textilen Flächengebilde weisen im allgemeinen ein Gewicht pro
Quadratmeter von 40 bis 300 g, bevorzugt von 100 bis 200 g, auf.
[0033] Erfindungsgemäß werden besonders textile Flächengebilde aus Fasern von synthetischen
Polymeren bevorzugt. Im Fall der Verwendung von Pflanzenfasern werden Mischtextilien
bevorzugt, wobei man in Längsrichtung eine Faser aus einem synthetischen Polymer und
in Querrichtung eine Pflanzenfaser verwendet.
[0034] Bevorzugt als erfindungsgemäße Flächengebilde werden Textilien aus Fasern von synthetischen
Polymeren oder Mischtextilien von synthetischen Polymeren in Längsrichtung und Pflanzenfasern
in Querrichtung, deren Längendehnung durch einen Schrumpfungsprozeß eingestellt wurde.
[0035] Der Schrumfprozeß setzt nach Aktivierung des textilen Flächengebildes bzw. der darin
enthaltenen Garne ein, wobei die Aktivierung z.B. mit Hilfe von folgenden Methoden
erreicht werden kann:
a) thermische Behandlung mit Heißluft im Temperaturbereich 80 - 250°C,
b) thermische Behandlung mit Wasserdampf bzw. überhitztem Wasserdampf im Temperaturbereich
100 - 180°C,
c) Naßbehandlung des textilen Flächengebildes unter Verwendung von geeigneten Flüssigkeitsmedien,
z.B. Wasser, Alkohol gegebenenfalls in Gegenwart von Hilfsmitteln (z.B. Tenside).
[0036] Insbesondere bevorzugt werden hier textile Flächengebilde, die in Längsrichtung
polyfile, texturierte Filamentfäden aus Chemiefasern wie Polyester-, Polyamid-, Polyacrylnitrilfasern
enthalten, die thermisch geschrumpft wurden und die in Querrichtung aus Naturfasern
oder Chemiefasern mit einem Elastizitätsmodul von 400 bis 2000 daN/mm², bevorzugt
aus Fasern aus hochfesten Polyethylenterephthalaten mit einem Elastizitätsmodul von
900 bis 2000 daN/mm², bestehen.
[0037] Die Verarbeitungsformen der erfindungsgemäßen textilen Flächengebilde können Gewebe,
Gewirke, Gestricke oder Vliese sein. Bevorzugt seien Gewirke wie Kettengewirke, Raschelgewirke
und Trikotgewirke genannt. Insbesondere bevorzugt werden Raschelgewirke.
[0038] Wasserhärtende Reaktivharze sind bevorzugt Harze auf Polyurethan- oder Polyvinylharz-Basis.
[0039] Als wasserhärtende Polyurethane kommen erfindungsgemäß alle an sich bekannten organischen
Polyisocyanate in Frage, d.h. beliebige Verbindungen bzw. Gemische von Verbindungen,
die pro Molekül mindestens zwei organisch gebundene Isocyanatgruppen aufweisen. Hierzu
gehören sowohl niedermolekulare Polyisocyanate mit einem unter 400 liegendem Molekulargewicht
als auch Modifizierungsprodukte derartiger niedermolekularer Polyisocyanate mit einem
aus der Funktionalität und dem Gehalt an funktionellen Gruppen berechenbaren, z.B.
400 bis 10.000, vorzugsweise 600 bis 8.000, und insbesondere 800 bis 5.000, betragenden
Molekulargewicht. Geeignete niedermolekulare Polyisocyante sind beispielsweise solche
der Formel
Q (NCO)
n,
in der
n = 2 bis 4, vorzugsweise 2 bis 3,
und
Q einen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 2 bis 18, vorzugsweise 6 bis
10 C-Atomen,
einen cycloaliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 4 bis 15, vorzugsweise 5 bis 10
C-Atomen,
einen aromatischen Kohlenwasserstoffrest mit 6 bis 15, vorzugsweise 6 bis 13 C-Atomen,
oder einen araliphatischen Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 15, vorzugsweise 8 bis
13 C-Atomen,
bedeuten.
[0040] Geeignete derartige niedermolekulare Polyisocyanate sind z.B. Hexamethylendiisocyanat,
1,12-Dodecandiisocyanat, Cyclobutan-1,3-diisocyanat, Cyclohexan-1,3- und -1,4-diisocyanat
sowie beliebige Gemische dieser Isomeren, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan,
2,4- und 2,6-Hexahydrotoluylendiisocyanat sowie beliebige Gemische dieser Isomeren,
Hexahydro-1,3- und/oder -1,4-phenylendiisocyanat, Perhydro-2,4′- und/oder -4,4′-diphenylmethan-diisocyanat,
1,3- und 1,4-Phenylendiisocyanat, 2,4- und 2,6-Toluylendiisocyanat sowie beliebige
Gemische dieser Isomeren, Diphenylmethan-2,4′- und/oder -4,4′-diisocyanat, Naphthylen-1,5-diisocyanat,
Triphenylmethan-4,4′,4˝-triisocyanat oder Polyphenyl-polymethylenpolyisocyanate, wie
sie durch Anilin-Formaldehyd-Kondensation und anschließende Phosgenierung erhalten
werden.
[0041] Geeignete höhermolekulare Polyisocyanate sind Modifizierungsprodukte derartiger
einfacher Polyisocyanate, d.h. Polyisocyanate mit z.B. Isocyanurat-, Carbodiimid-,
Allophanat-, Biuret- oder Uretdion-Struktureinheiten, wie sie nach an sich bekannten
Verfahren des Standes der Technik aus den beispielhaft genannten einfachen Polyisocyanaten
der oben genannten allgemeinen Formel hergestellt werden können. Unter den höhermolekularen,
modifizierten Polyisocyanaten sind insbesondere die aus der Polyurethanchemie bekannten
Prepolymeren mit endständigen Isocyanatgruppen des Molekulargewichtsbereichs 400
bis 10.000, vorzugsweise 600 bis 8.000 und insbesondere 800 bis 5.000, von Interesse.
Diese Verbindungen werden in an sich bekannter Weise durch Umsetzung von überschüssigen
Mengen an einfachen Polyisocyanaten der beispielhaft genannten Art mit organischen
Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen,
insbesondere organischen Polyhydroxylverbindungen hergestellt. Geeignete derartige
Polyhydroxylverbindungen sind sowohl einfache mehrwertige Alkohole wie z.B. Ethylenglykol,
Trimethylolpropan, Propandiol-1,2 oder Butandiol-1,2, insbesondere jedoch höhermolekulare
Polyetherpolyole und/oder Polyesterpolyole der aus der Polyurethanchemie an sich
bekannten Art mit Molekulargewichten von 600 biz 8.000, vorzugsweise 800 bis 4.000,
die mindestens zwei, in der Regel 2 bis 8, vorzugsweise aber 2 bis 4 primäre und/oder
sekundäre Hydroxylgruppen aufweisen. Selbstverständlich können auch solche NCO-Prepolymere
eingesetzt werden, die beispielsweise aus niedermolekularen Polyisocyanaten der beispielhaft
genannten Art und weniger bevorzugten Verbindungen mit gegenüber Isocyanatgruppen
reaktionsfähigen Gruppen wie z.B. Polythioetherpolyolen, Hydroxylgruppen aufweisenden
Polyacetalen, Polyhydroxypolycarbonaten, Hydroxylgruppen aufweisenden Polyesteramiden
oder Hydroxylgruppen aufweisenden Copolymerisaten olefinisch ungesättigter Verbindungen
erhalten worden sind. Zur Herstellung der NCO-Prepolymeren geeignete Verbindungen
mit gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen, insbesondere Hydroxylgruppen,
sind beispielsweise die in US-PS 4 218 543, Kolonne 7, Zeile 29 bis Kolonne 9, Zeile
25 beispielhaft offenbarten Verbindungen. Bei der Herstellung der NCO-Prepolymeren
werden diese Verbindungen mit gegenüber Isocyanatgruppen reaktionsfähigen Gruppen
mit einfachen Polyisocyanaten der oben beispielhaft genannten Art unter Einhaltung
eines NCO/OH-Äquivalentverhältnisses von >1 zur Umsetzung gebracht. Die NCO-Prepolymeren
weisen im allgemeinen einen NCO-Gehalt von 2,5 bis 30, vorzugsweise 6 bis 25 Gew.-%
auf. Hieraus geht bereits hervor, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter "NCO-Prepolymeren"
bzw. unter "Prepolymeren mit endständigen Isocyantgruppen" sowohl die Umsetzungsprodukte
als solche als auch ihre Gemische mit überschüssigen Mengen an nicht umgesetzten Ausgangspolyisocyanaten,
die oft auch als "Semiprepolymer" bezeichnet werden, zu verstehen sind.
[0042] Erfindungsgemäß besonders bevorzugte Polyisocyanatkomponenten sind die in der Polyurethanchemie
üblichen technischen Polyisocyanate, d.h. Hexamethylendiisocyanat, 1-Isocyanato-3,3,5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexan
(Isophorondiisocyanat, abgekürzt: IPDI), 4,4′-Diisocyanato-dicyclohexylmethan, 4,4′-Diisocyanatodiphenylmethan,
dessen Gemische mit den entsprechenden 2,4′- und 2,2′-Isomeren, Polyisocyanatgemische
der Diphenylemthanreihe wie sie durch Phosgenierung von Anilin/Formaldehyd-Kondensaten
in an sich bekannter Weise gewonnen werden können, die Biuret- oder Isocyanuratgruppen
aufweisenden Modifizierungsprodukte dieser technischen Polyisocyanate und insbesondere
NCO-Prepolymere der genannten Art auf Basis dieser technischen Polyisocyanate einerseits
und der beispielhaft genannten einfachen Polyolen und/oder Polyetherpolyolen und/oder
Polyesterpolyolen andererseits, sowie beliebige Gemische derartiger Polyisocyanate.
Isocyanate mit aromatisch gebundenen NCO-Gruppen sind erfindungsgemäß bevorzugt. Eine
erfindungsgemäß besonders bevorzugte Polyisocyanat-Komponente stellt teilweise carbodiimidisiertes
Diisocyanatodiphenylmethan dar, welches infolge Anlagerung von monomerem Diisocyanat
an die Carbodiimid-Struktur auch Uretonimingruppen aufweist.
[0043] Die wasserhärtenden Polyurethane können an sich bekannte Katalysatoren enthalten.
Insbesondere können dies tert. Amine sein, die die Isocyanat/Wasser-Reaktion und nicht
eine Selbstreaktion (Trimerisierung, Allophanatisierung) katalysieren (DE-A 23 57
931). Als Beispiele seien genannt tert. aminhaltige Polyether (DE-A 26 51 089), niedermolekulare
tert. Amine, wie

oder Dimorpholindiethylether oder Bis-(2,6-dimethylmorpholino)-diethylether (WO 86/01397.
Der Gehalt an Katalysator bezogen auf den tert.-Stickstoff beträgt im allgemeinen
0,05 bis 0,5 Gew.-% bezogen auf das Polymerharz.
[0044] Wasserhärtende Polyvinylharze können biespielsweise Vinylverbindungen sein, die aus
einem hydrophilen Prepolymer mit mehr als einer polymerisierbaren Vinylgruppe bestehen,
in der ein fester, unlöslicher Vinyl-Redox Katalysator eingelagert ist, dessen einer
Bestandteil von einer wasserlöslichen bzw. wasserdurchlässigen Hülle umkapselt ist.
Ein solcher Redox Katalysator ist beispielsweise Natriumhydrogensulfit/Kupfer(II)sulfat,
bei dem beispielsweise das Kupfersulfat mit Poly-2-hydroxyethylmethylacrylat verkapselt
ist.
[0045] Polyvinylharze werden beispeilsweise in der EP-A 01 36 021 beschrieben.
Bevorzugt werden wasserhärtende Polyurethane.
[0046] Die wasserhärtenden Kunststoffharze können an sich bekannte Zusatzmittel enthalten,
wie z.B. Verlaufshilfsmittel, Thixotropiermittel, Entschäumer und Gleitmittel.
[0047] Weiterhin können die Kunststoffharze eingefärbt sein oder, falls erwünscht, UV-Stabilisatoren
enthalten.
[0048] Als Zusatzmittel seien beispielsweise genannt: Polydimethylsiloxane, Calciumsilikate
vom Aerosil-Typ, Polywachse (Polyethylenglykole), UV-Stabilisatoren vom Ionol-Type
(DE-A 29 21 163), Farbpigmente, wie Ruß, Eisenoxide, Titandioxide oder Phthalocyanine.
[0049] Die insbesondere für Polyurethan-Prepolymere geeigneten Zusatzmittel sind im Kunststoff-Handbuch,
Band 7, Polyurethane, Seiten 100 bis 109 (1983) beschrieben. Sie werden im allgemeinen
in einer Menge von 0,5 bis 5% (bezogen auf das Harz) zugesetzt.
[0050] Es wurde auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen textilen Flächengebilde
mit einem wasserhärtenden Reaktivharz gefunden, das durch gekennzeichnet ist, daß
man aus organischen Fasern mit einem Elastizitätsmodul im Bereich von 200 bis 2500
daN/mm² das Textil herstellt, eine Dehnbarkeit in Längsrichtung von mehr als 10 %
einstellt, dann mit dem wasserhärtenden Kunststoffharz imprägniert und/oder beschichtet.
[0051] Die Herstellung des Textils, also des Gewebes oder des Gewirkes, kann in an sich
bekannter Weise erfolgen.
[0052] Die Einstellung der Dehnbarkeit in Längsrichtung kann bevorzugt durch eine thermische
Schrumpfung oder eine Naßbehandlung erfolgen. Die Durchführung der thermischen Schrumpfung
ist an sich bekannt und kann entweder im Trockenofen mit Warmluft und in Spezialöfen
mit überhitztem Wasserdampf durchgeführt werden. Die Verweildauer des zu schrumpfenden
Materials beträgt im allgemeinen 0,1 bis 60 Minuten, bevorzugt 0,5 bis 5 Minuten,
in dem erwärmten Bereich.
[0053] Die erfindungsgemäßen Flächengebilde können besonders bevorzugt für Stützverbände
im medizinischen und veterinärmedizinischen Bereich, verwendet werden. Sie weisen
einen hervorragenden Anlegekomfort auf, was sich darin zeigt, daß sowohl menschliche
wie tierische Extremitäten an schwierigen Stellen wie Knie, Ellenbogen oder Ferse
faltenfrei umwickelt werden können.
[0054] Ähnliches gilt für andere Anwendungsbereiche bei denen man Formteile, die gebogen
oder verwinkelt sind, faltenfrei umwickeln kann.
[0055] Gegenüber den bekannten Bandagen aus Glasfasern haben die erfindungsgemäßen Flächengebilde
bei überlegener Festigkeit, den Vorteil eines leichteren Gewichtes. Hinzu kommt das
sie keine scharfen Kanten ausbilden, rückstandfrei verbrennen und bei der Abnahme
mit einer Säge und bei der Verarbeitung keinen Glasstaub bilden. Ein besonderer Vorteil
ist die erhöhte Röntgentransparenz. Im Vergleich zu Bandagen aus Glasfasern brechen
die erfindungsgemäßen Flächengebilde selbst bei starker Deformation nicht.
[0056] Die erfindungsgemäßen textilen Flächengebilde, die mit einem wasserhärtenden Kunststoffharz
imprägniert und/oder beschichtet sind, werden im allgemeinen unter Ausschluß von Feuchtigkeit
gelagert.
Beispiel 1 (wasserhärtende Kunststoffharze)
[0057] Die textilen Trägermaterialien (Beispiel 2) werden mit nachstehend aufgeführten Harzen
beschichtet.
Prepolymer I
[0058] 100 Tle. eines technischen Polyphenyl-polymethylen-polyisocyanates, erhalten durch
Phosgenierung eines Anilin-Formaldehyd-Kondensates (η25°C = 200 mPa.s; NCO-Gehalt
= 31 %), (Roh-MDI), werden mit 32,2 Teilen propoxyliertem Triethanolamin (OH-Zahl
= 150 mg KOH/g) zu einem Prepolymer mit 20,0 % NCO-Gehalt und einer Viskosität von
η25°C = 20.000 mPa.s umgesetzt. Katalysatorgehalt = 0,30 % tert. Aminstickstoff.
Prepolymer II
[0059] 660,0 Tle. Bis-(4-isocyanatophenyl)-methan, welches carbodiimidisierte Anteile enthält
(NCO-Gehalt = 29 %), werden mit 3400 Tlen. propoxyliertem Triethanolamin (OH-Zahl
= 150 mg KOH/g) zu einem Prepolymer umgesetzt. Ferner werden zugesetzt 1 Teil eines
Polydimethylsiloxans mit einer Viskosität η25°C von 11,24 mPa.s und 15 Tle. eines
handelsüblichen UV-Stabilisators (ein Cyanalkylindolderivat). Das Prepolymer hat nach
der Abreaktion eine Viskosität η25°C von 23 000 mPa.s und einen Isocyanatgehalt von
13,5 %; es enthält 0,45 % tert. Stickstoff.
Prepolymer III
[0060] In einen Rührkessel werden 6,48 kg Isocyanat (Bis(4-isocyanatophenyl)-methan, welches
carbodiimidisierte Anteile enthält, vorgelegt. Dann werden 7,8 g eines Polydimethylsiloxans
mit η25°C = 30 000 g/mol und 4,9 g Benzoylchlorid sowie danach 1,93 kg eines durch
Propoxylierung von Propylenglykol hergestellten Polyethers (OH-Zahl 112 mg KOH/g),
1.29 kg eines durfch Propoxylierung von Glycerin hergestellten Polyesters (OH-Zahl
250 mg KOH/g) und 190 g Dimorpholinodiethylether zugegeben. Nach 30 Minuten erreicht
die Reaktionstemperatur 45°C, nach 1 Stunde ist das Temperaturmaximum von 48°C erreicht.
500 g eines Polydimethylsiloxans mit η25°C = 100 mPa.s werden zugesetzt und untergerührt.
Die Viskosität des fertigen Prepolymers η25°C beträgt 15 700 mPa.s, der Isocyanatgehalt
12,9 %.
Prepolymer IV
[0061] 100 Tle. eines technischen Polyphenyl-polymethylenpolyisocyanats, erhalten durch
Phosgenierung eines Anilin-Formaldehyd-Kondensates (η25°C: 200 mPa.s; NCO-Gehalt:
31 % (Roh-MDI) werden mit 32,2 Teilen ethoxyliertem Triethanolamin (OH-Zahl = 149
mg KOH/g) zu einem Prepolymer mit 18,9 % NCO-Gehalt und einer Viskosität von η25°C:
28000 mPa.s umgesetzt. Katalysatorgehalt: 0,3 % tert. Aminstickstoff.
Beispiel 2 (Trägermaterialien)
[0062] Die Kenndaten des verwendeten textilen Trägermaterials sind in Tabelle 1 zusammengestellt.
Tabelle 1
Textile Trägermaterialien |
Trägermaterial |
Zusammensetzung* Gesamttyp/% |
Breite cm |
Längendehnung % |
g/m² |
Querdehnung % |
Maschenreihe 10 cm |
Maschenstäbe 10 cm |
A |
PES-TEX/PES-HF 27:73 |
8,6 |
37,5 % |
115 |
80 |
56 |
49 |
B |
PES-TEXS/PES-HF 45:55 |
7,5 |
35,0 % |
155 |
68 |
54 |
44 |
C |
PES-TEXS/PES-GL 59:41 |
7,6 |
13 % |
142 |
80 |
60 |
59 |
D |
PES-TEXS/PES-NS 38:62 |
7,5 |
24 % |
244 |
74 |
50 |
59 |
E |
PES-TEXS/PES-HF 49:51 |
7,5 |
25 % |
193 |
70 |
50 |
59 |
F |
PES-TEXS/PES-HF 42:58 |
7,5 |
25 % |
230 |
48 |
50 |
59 |
G |
PES-TEX/BW 51:49 |
7,7 |
53 % |
102 |
84 |
72 |
57 |
H |
PA1/PES-MF 31:69 |
7,9 |
18 % |
172 |
60 |
55 |
57 |
I |
PES-TEX/PES-MF 19:81 |
9,0 |
16 % |
170 |
45 |
50 |
59 |
K |
PA2/BW 46:54 |
7,9 |
26 % |
79 |
74 |
53 |
58 |
L |
PES-TEX/PES-HF 31:69 |
11,0 |
62 % |
118 |
90 |
51 |
49 |
M |
PES-TEXS/PES-ST 55:45 |
10,8 |
47 % |
140 |
64 |
58 |
78 |
V1 (Vergleich) |
Glasfaser (US-PS 46 09 578) |
7,5 |
19 % |
291 |
66 |
56 |
51 |
V2 (Vergleich) |
BW (EP-PS 90 289) |
7,5 |
0 |
64 |
310 |
35 |
60 |
*) Bemerkung: Die genaue Charakterisierung der Garntypen ergibt sich aus Tabelle 2.
Sämtliche Angaben beziehen sich auf das Rohmaterial. |
Tabelle 2
Charakterisierung der Garntypen |
PES-TEXS: |
167 dtex, f 30 x 2, polyfines texturiertes Polyesterfilamentgarn HE-Garn, K = 62 %) |
PES-TEX: |
167 dtex, f 30 x 1, polyfiles texturiertes Polyesterfilamentgarn (HE-Garn, K = 60%) |
PES-HF: |
550 dtex, f 96 VZ 60, polyfiles, hochfestes Polyesterfilamentgarn normal schrumpfend,
E = 1650 daN/mm² |
PES-GL: |
167 dtex, f 32 x 2, polyfiles Polyesterfilamentgarn |
PES-NS: |
830 dtex, f 200, polyfiles, hochfestes Polyesterfilamentgarn, normal schrumpfend E
= 1170 daN/mm² |
PES-MF: |
550 dtex, f 96, polyfiles, hochfestes Polyesterfilamentgarn, schrumpfarm, E = 980
daN/mm² |
PES-ST: |
45 tex x 1, normales Polyester Spinnfasergarn (Stapelfaser) |
PA 1: |
110 dtex, f 34 x 2, polyfiles texturierte Polyamidfilamentgarn (HE-Garn, K = 61%). |
PA 2: |
78 dtex, f 17 x 2, polyfiles texturiertes Polyamidfilamentgarn (HE-Garn, K = 66%). |
K: Kennkräuselung (DIN 53 840) |
E: Elastizitätsmodul |
[0063] Das Trägermaterial wird zur Erzielung einer optimalen Längendehnung thermisch geschrumpft,
z.B. 5 Minuten bei 110°C mit Wasserdampf oder 10 Minuten bei 135°C mit Heißluft im
Trockenschrank. Falls erforderlich wird zu dem eigentlichen Verarbeitungsschritt nochmals
bei 110° bis 190°C getrocknet, um Reste von Feuchtigkeit vollständig zu entfernen.
Die Beschichtung mit den Prepolymeren I bis IV erfolgt in einer trockenen Kabine,
deren relative Feuchte durch einen Taupunkt des Wassers von unterhalb -20°C gekennzeichnet
ist. Die Beschichtung mit Harz wird so durchgeführt, daß man das Gewicht der gewünschten
Länge des Textilen Gewirkebandes ermittelt (z.B. 3 m oder 4 yard) und dann die für
eine ausreichende Verklebung erforderliche Menge des Prepolymers berechnet und auf
das Gewirkeband aufbringt. Diese Beschichtung kann in der Weise erfolgen, daß das
Prepolymer in einem geeigneten inerten Lösungsmittel (beispeilsweise Methylenchlorid
oder Aceton) aufgelöst wird, das Gewirkeband damit getränkt und das Lösungsmittel
anschließend im Vakuum entfernt wird. Weiterhin kann das Harz aber auch über geeignete
Walzenimprägnierwerke oder Schlitsdüsen aufgebracht werden. Solche Imprägniereinrichtung
sind z.B. in der US-PS 4 502 479 und der US-PS 4 427 002 beschrieben. Die Höhe des
Harzgehaltes richtet sich nach dem jeweiligen Verwendungszweck. Für den Einsatz als
synthetische Stützverbände beträgt die Höhe des Harzgehaltes 35 bis 65 %, während
für technische Verwendung als Isolierung oder Abdichtung eine vollständige Tränkung
aller Maschenöffnungen erwünscht sein kann (Auftragsmenge von mehr als 65 %) (Auftragsmenge
bezogen auf Gesamtgewicht). Die auf Länge geschnittenen beschichteten Bänder werden
dann im entspannten Zustand aufgerollt und in einer wasserdampfundurchlässigen Folie
versiegelt. Zur Herstellung der in den nachfolgenden Beispielen aufgeführten Probekörper,
wird der Folienbeutel geöffnet und die Rolle in Wasser getaucht. Danach wird die tropfnasse
Rolle in einem Arbeitsgang zu dem gewünschten Formkörper gewickelt. Die Verarbeitungszeit
des erfindungsgemäß bevorzugten Polyurethan-Prepolymeren beträgt ca. 2 bis 8 Minuten.
Die Längendehnung des nicht gehärteten beschichteten Bandes ist in der Tabelle 1
angegebenen.
Beispiel 3 (Vergleichsbeispiel)
[0064] 3,66 m des Vergleichsmaterials V1 mit einem Gewicht von 79,9 g werden mit 51,1 g
Prepolymer II in der oben angegebenen Art beschichtet, aufgerollt und verpackt.
Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel)
[0065] 3,00 m des Vergleichsmaterials V2 mit einem Gewicht von 14,4 g werden mit 22,3 g
Prepolymer I in der oben angegebenen Art beschichtet, aufgerollt und verpackt.
Beispiele 5 bis 18
Analog zu 1 und 2 werden folgende Bänder hergestellt und verpackt |
Bsp. |
Trägermaterial |
Länge des Bandes |
Gewicht des Bandes |
Prepolymer |
Gewicht des Prepolymeren |
5 |
A |
3,00 m |
24,6 g |
II |
34,4 g |
6 |
B |
3,00 m |
35,7 g |
II |
42,8 g |
7 |
C |
3,00 m |
39,7 g |
II |
55,6 g |
8 |
D |
3,00 m |
56,0 g |
II |
56,0 g |
9 |
E |
3,00 m |
44,2 g |
II |
53,0 g |
10 |
F |
3,00 m |
52,0 g |
II |
57,2 g |
11 |
G |
3,00 m |
23,3 g |
I |
34,9 g |
12 |
H |
3,66 m |
47,2 g |
II |
42,4 g |
13 |
I |
3,00 m |
48,4 g |
II |
53,2 g |
14 |
K |
3,00 m |
15,6 g |
I |
23,7 g |
15 |
A |
3,66 m |
32,6 g |
III |
48,9 g |
16 |
A |
3,66 m |
31,8 g |
IV |
44,5 g |
17 |
L |
3,66 m |
43,9 g |
III |
65,9 g |
18 |
M |
3,66 m |
54,8 g |
III |
82,2 g |
Beispiel 19
[0066] Es werden 6 Probekörper gewickelt, die einen Innendurchmesser von 76 mm besitzen
und aus 10 Lagen bestehen, die bündig übereinander angeordnet sind. Zur Bestimmung
der Bruchfestigkeit werden die Probekörper 24 Stunden bei 40°C und danach 3 Stunden
bei 21°C aufbewahrt. Danach werden sie in einer Druck-Dehnungs-Maschine (Typ Zwick
Nr. 1484) zwischen zwei Platten in radialer Richtung (parallel zur Zylinderachse)
zerdrückt, wobei maximale Kraft F und die dazugehörige Deformationsstrecke festgehalten
werden (Vorschubgeschwindigkeit 50 mm/Min).
Ergebnisse: |
Probekörper aus Beispiel* |
FMax [N] |
Deformationsweg [mm] |
3 |
1300 |
15 |
4 |
377 |
18 |
12 |
840 |
60 |
11 |
833 |
50 |
13 |
1310 |
20 |
14 |
258 |
16 |
*) überschüssiges Band wird verworfen. |
Beispiel 20
[0067] Es werden 6 Probekörper gewickelt, die einen Innendurchmesser von 45 mm besitzen
und aus 7 Lagen bestehen, die bündig übereinander angeordnet sind. Zur Bestimmung
der Bruchfestigkeit werden sie analog zu Beispiel 19 in einer Druck-Dehnungs-Maschine
zu 20 % deformiert (9 mm). Die erforderliche Kraft F wird festgestellt.
Ergebnisse: |
Probekörper aus Bsp. |
bemessene Kraft F [N] bei 20% Deformation |
3 |
1050 |
4 |
180 |
7 |
1010 |
8 |
960 |
9 |
900 |
10 |
1120 |
Beispiel 21
[0068] Es werden 5 Prüfkörper gewickelt, die einen Innendurchmesser von 76 mm besitzen
und aus 8 Lagen bestehen, die bündig übereinander angeordnet sind. Zur Bestimmung
der Bruchfestigkeit werden sie analog zu Beispiel 19 in einer Druck-Dehnungs-Maschine
deformiert, wobei hier sowohl die Kraft bei 20 % und 50 % Deformation gemessen wurde.
Ergebnisse: |
Probekörper aus Bsp. |
Gemessene Kraft F [N] |
|
bei 20% Deform. |
bei 50% Deform. |
3 |
892 |
1052 |
4 |
185 |
264 |
5 |
236 |
447 |
6 |
404 |
587 |
12 |
370 |
770 |
[0069] Beispiele 19, 20 und 21 verdeutlichen, daß längendehnbare textile Trägermaterialien
die aus hochfesten Polyesterfasern bestehen bezüglich der Bruchfestigkeit auf dem
Niveau der Glasfaserbänder liegen, obwohl sie vorteilhafterweise gewichtsmäßig ca.
1/2 bis 1/3 und bezüglich des E-Moduls sogar ca. 1/7 tiefer liegen.
[0070] Somit sind längendehnbare textile Trägermaterialien durchaus in der Lage, längendehnbare
Glasfaser-Trägermaterialien zu ersetzen, da sie neben ihren guten Bruchfestigkeitseigenschaften
bedingt durch die Längendehnbarkeit auch eine gleich gutes Anlegeverhalten besitzen,
jedoch Nachteile wie schlehte Röntgentransparenz, Scharfkantigkeit und den gefährlichen
Glasstaub nicht aufweisen.
Beispiel 22
[0071] Analog zu Beispiel 19 werden 2 Prüfkörper gewickelt und die Bruchfestigkeit bei 20
% und 50 % Deformation bestimmt.
Ergebnisse: |
Probekörper aus Bsp. |
Gemessene Kraft F [N] |
|
bei 20% Deform. |
bei 50% Deform. |
15 |
220 |
349 |
16 |
223 |
376 |
17 |
280 |
435 |
18 |
163 |
175 (gebrochen) |
[0072] Das Beispiel zeigt, daß die Bruchfestigkeit unabhängig vom Harztyp ist (Probekörper
aus Bsp. 15 und 16). Weiterhin, daß hochfeste polyfile Polyesterfasern den normalen
Polyester-Spinnfasern (Stapelgarnen) deutlich überlegen sind (Probekörper aus Bsp.
17 und 18).
1. Textile Flächengebilde, welche mit einem wasserhärtenden Kunststoffharz imprägniert
und/oder beschichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus organischen Fasern
mit einem Elastizitätsmodul von 200 bis 2500 daN/mm² bestehen und vor der Aushärtung
eine Dehnbarkeit in Längsrichtung von mehr als 10 % aufweisen.
2. Textile Flächengebilde nach den Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus
Fasern mit einen Elastizitätsmodul im Bereich von 400 bis 2000 daN/mm² bestehen.
3. Textile Flächengebilde nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
sie vor der Aushärtung eine Dehnbarkeit in Längsrichtung von 15 bis 200 % aufweisen.
4. Textile Flächengebilde nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
sie vor der Aushärtung eine Dehnbarkeit in Längsrichtung von 15 bis 80 % aufweisen.
5. Textiles Flächengebilde nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
sie eine Dehnbarkeit in Querrichtung von 20 bis 300 % aufweisen.
6. Textile Flächengebilde nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß
sie ein Quadratmetergewicht von 40 bis 300 g aufweisen.
7. Textile Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Polyester-
und/oder Polyamid- und/oder Baumwollfasern besteht.
8. Textile Flächengebilde nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
als wasserhärtendes Kunststoffharz ein Polyurethan- oder ein Polyvinylharz eingesetzt
wird.
9. Verfahren zur Herstellung von textilen Flächengebilden mit einem wasserhärtenden
Reaktivharz, dadurch gekennzeichnet, daß man aus organischen Fasern mit einem Elastizitätsmodul
im Bereich von 200 bis 2500 daN/mm² das Textil herstellt, eine Dehnbarkeit in Längsrichtung
von mehr als 10 % einstellt, dann mit dem wasserhärtenden Kunststoffharz imprägniert
und/oder beschichtet.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dehnbarkeit des
Textils in Längsrichtung durch thermische Schrumpfung und/oder Naßschrumpfung einstellt.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die thermische
Schrumpfung im Temperaturbereich von 80 bis 250°C durchführt.
12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Naßschrumpfung
durch Eintauchen und/oder Imprägnierung des Flächengebildes in ein flüssiges Medium
gegebenenfalls in Gegenwart von Hilfsmitteln durchführt.
13. Verwendung von textilen Flächengebilden, welche mit einem wasserhärtenden Kunststoffharz
imprägniert und/oder beschichtet sind, die aus organischen Fasern mit einem Elastizitätsmodul
von 200 bis 2500 daN/mm² bestehen und vor der Aushärtung eine Dehnbarkeit in Längsrichtung
von mehr als 10 % aufweisen als Konstruktionsmaterial.
14. Verwendung nach Anspruch 13 als orthopädische Stützverbände.
15. Verwendung nach Anspruch 13 als Formungsmaterial für technische Vorrichtungen.
16. Verwendung nach Anspruch 13 als Isoliermaterial.