Stoff für Schutzbekleidung gegen Störlichtbogen

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stoff für eine Schutzbekleidung zum Störlichtbogenschutz. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Stoff für Schutzbekleidung für höchste Anforderungen im Bereich Störlichtbogenschutz mit geringem Flächengewicht, angenehmem Griff, guter Luftdurchlässigkeit und der Vermeidung von Reißlinienbildung bei Hitze/Flammeinwirkung.

Beschreibung

Gebiet der Erfindung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stoff für eine Schutzbekleidung zum Störlichtbogenschutz. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Stoff für Schutzbekleidung für höchste Anforderungen im Bereich Störlichtbogenschutz mit geringem Flächengewicht, angenehmem Griff, guter Luftdurchlässigkeit und der Vermeidung von Reißlinienbildung bei Hitze/Flammeinwirkung.

Stand der Technik

[0002] Für den Beruf des Schweißers ist Schutzbekleidung zum Störlichtbogenschutz bei Verwendung von Lichtbogenschweißgeräten eine unbedingte Notwendigkeit. Um höchste Anforderungen im Bereich Störlichtbogenschutz zu verfüllen, muss die Schutzbekleidung die Norm IEC 61482-1:2007-01/ENV 50354:2001 Klasse 1 4 kA bzw. Klasse 2 7 kA erfüllen. Die für solche Schutzkleider am häufigsten verwendeten Stoffe werden aus Aramidfasern bzw. flammhemmend modifizierten Fasern oder flammhemmend ausgerüsteten Fasern gefertigt und können zusätzlich noch flammfest ausgerüstet oder mit anderen schwerentflammbaren Materialien kombiniert werden.

[0003] Da Schutzbekleidung nur getragen wird, und somit ihren eigentlichen Sinn erfüllt, wenn sie vom Träger auch als komfortabel empfunden wird, erfüllen die derzeit auf dem Markt erhältlichen Gewebe, die das oben beschriebene Schutzziel erfüllen, mit einem Flächengewicht ab 260 g/m² (Norm IEC 61482-1:2007-01/ENV 50354:2001 Klasse 1 4 kA) ihren Sinn nur bedingt.

[0004] Zudem kommt es bei mehrschichtigen textilen Gebilden nach Hitze/Flammeinwirkung leicht zur Bildung einer "Reißlinie" (Schwachstelle) an den Verbindungslinien zwischen oberer und unterer Lage, die dann leicht aufbricht.

[0005] Das Patent EP 1 542 558 B1 beschreibt ein lichtbogenbeständiges Gewebe, das aus zwei getrennten Einzellagen mit Kette-Schuss-System besteht, die an vordefinierten Stellen vereinigt sind, um geschlossene, aneinandergrenzende Taschen aufzubauen, die ein Schachbrettmuster bilden. Unter Wärmewirkung schrumpft die innen angeordnete Einzellage weniger stark als die außen angeordnete Einzellage.

[0006] Ein ähnliches Gewebe, welches ebenfalls aneinandergrenzende Taschen umfasst, welche ein Schachbrettmuster bilden wird in der WO 2004/098329 A1 beschrieben.

[0007] Das Patent EP 1 441 612 B1 beschreibt ein mehrlagiges Verbundfolienmaterial zur Herstellung von Schutzbekleidung für Feuerwehrleute, das es ermöglicht, eine Wärmebarriere aus einer ersten und einer zweiten Lage herzustellen. Dieses ist so ausgeführt, dass eine Struktur mit zwei überlagerten Seiten gebildet wird, die intermittierend miteinander verbunden sind, um Taschen zu bilden und bei welchem eine der Lagen eine Schrumpfung unter Wärmewirkung aufweist. Dies ist durch eine unterschiedliche Materialauswahl und Garnstärke in Ober- und Untergewebe bedingt. Die Taschen bilden unter Wärmewirkung Kanäle, welche an Ihren Enden offen sind. Die Kanäle verlaufen ausschließlich in Kettrichtung, in Schussrichtung gibt es keine Verbindungen. Durch diesen Ausbau besteht das Risiko, dass sich Verschmutzungen zwischen den beiden Lagen bilden oder die Lagen einreißen.

[0008] Ein weiteres Material für Schutzbekleidung, welches das Prinzip der Schrumpfung unter Wärmeeinwirkung ausnutzt wird im Patent EP 1 441 613 B 1 beschrieben.

[0009] Es hat sich allerdings gezeigt, dass es nach Hitzeeinwirkung auf herkömmliche Materialien mit einem durchgehenden Verbindungsaufbau zur Bildung einer Reißlinie an den Verbindungslinien zwischen oberer und unterer Lage kommt. Diese Schwachstelle kann leicht aufbrechen.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0010] Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Material für Schutzbekleidung zum Störlichtbogenschutz bereitzustellen, welches die Anforderungen der Norm IEC 61482-1:2007-01/ENV 50354:2001 Klasse 1 4 kA oder Klasse 2 7 kA erfüllt. Ein geringes Flächengewicht, ein angenehmer Griff und gute Luftdurchlässigkeit sollen vorhanden sein, um den Tragekomfort zu erhöhen. Nach Hitze/Flammeinwirkung sollte es nicht zu einer "Reißlinie" (Schwachstelle) an den Verbindungslinien zwischen oberer und unterer Lage kommen, die dann leicht aufbricht.

[0011] Diese Aufgabe wird durch einen speziellen Bindungsaufbau gelöst, der seine eigentliche Wirkungsweise erst im Ernstfall unter Hitzeeinwirkung zeigt. Hierbei wirkt die äußere Lage als "Opferschicht", welche die Energie aufnimmt und als Carbonisierung umsetzt. Die innere Lage bildet eine Art Kissenstruktur, die durch das Aufblähen eine isolative Wirkung hat und die darunter liegende Hautschicht schützt.

[0012] Die Erfindung betrifft daher ein mehrschichtiges textiles Flächengebilde zur Verwendung als Stoff für eine Schutzbekleidung gegen Störlichtbogen, welches die Norm IEC 61482-1:2007-01/ENV 50354:2001 Klasse 2 7 kA erfüllt, wobei das Flächengebilde wenigstens zwei, linienförmig miteinander verbundene, separate Schichten umfasst, deren Kett- und Schussfäden Aramid-Garne oder Aramid-Zwirne oder Aramid-Filamentgarne oder Garne aus Mischfasern, die Polybenzimidazolfasern, Polyamidimidfasern und/oder Aramidfasern enthalten, umfassen, wobei das textile Flächengebilde ein Flächengewicht von weniger als 480 g/m² (Klasse 2) aufweist und die Schichten durch eine Einfachstepp-Bindung oder ein Einfachstepp-Gestrick oder ein Einfachstepp-Gewirk miteinander verbunden sind, wobei keine durchgehenden Verbindungslinien zwischen den Schichten bestehen.

[0013] In einer zweiten Ausführungsform betrifft die Erfindung ein mehrschichtiges textiles Flächengebilde zur Verwendung als Stoff für eine Schutzbekleidung gegen Störlichtbogen, welches die Norm IEC 61482-1:2007-01/ENV 50354:2001 Klasse 1 4 kA erfüllt, wobei das Flächengebilde welches wenigstens zwei, linienförmig miteinander verbundene, separate Schichten umfasst, deren Kett- und Schussfäden Aramid-Garne oder Aramid-Zwirne oder Aramid-Filamentgarne oder Garne aus Mischfasern, die Polybenzimidazolfasern, Polyamidimidfasern und/oder Aramidfasern enthalten, umfassen, wobei das textile Flächengebilde ein Flächengewicht von weniger als 260 g/m² (Klasse 1), insbesondere von 220 g/m², aufweist und die Schichten durch eine Einfachstepp-Bindung oder ein Einfachstepp-Gestrick oder ein Einfachstepp-Gewirk miteinander verbunden sind, wobei keine durchgehenden Verbindungslinien zwischen den Schichten bestehen.

[0014] Die Einfachstepp-Bindung oder das Einfachstepp-Gestrick oder das Einfachstepp-Gewirk hat keine durchgehende Verbindungslinie zwischen den Schichten. Es wird somit gewährlestet, dass das erfindungsgemäße textile Flächengebilde auch nach Hitze/Flammeinwirkung eine geschlossene Oberfläche hat und sich somit keine Reißlinie bilden kann.

[0015] In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung enthalten.

[0016] Bei dem erfindungsgemäßen Gewebeaufbau handelt es sich um ein mehrschichtiges, nicht zwingend mehrlagiges, textiles Flächengebilde, welches wenigstens zwei, linienförmig miteinander verbundene, separate Schichten umfasst, deren Kett- und Schussfäden Aramid-Garne oder Aramid-Zwirne oder Aramid-Filamentgarne oder Garne aus Mischfasern, die Polybenzimidazolfasern und/oder Polyamidimid und/oder Aramidfasern enthalten, umfasst, und dadurch gekennzeichnet ist, dass das textile Flächengebilde gemäß einer ersten Ausführungsform ein Flächengewicht von weniger als 480 g/m² aufweist (zur Erfüllung der Norm IEC 61482-1:2007-01/ENV 50354:2001 Klasse 2 7 kA) und gemäß einer zweiten Ausführungsform ein Flächengewicht von weniger als 260 g/m² (zur Erfüllung der Norm IEC 61482-1:2007-01/ENV 50354:2001 Klasse 1 4 kA), insbesondere von 220 g/m², aufweist und die Schichten durch eine Einfachstepp-Bindung oder ein Einfachstepp-Gestrick oder ein Einfachstepp-Gewirk miteinander verbunden sind, wobei keine durchgehenden Verbindungslinien zwischen den Schichten bestehen.

[0017] Bei den Schichten handelt es sich bevorzugt unabhängig voneinander um Gewebe, Gestricke oder Gewirke.

[0018] Die Aramid-Garne oder -Zwirne oder -Filamentgarne enthalten bevorzugt Fasern, die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Poly(m-phenylenisophthalamid)-Fasern (z.B. Nomex^®), Poly(p-phenylenterephthalamid)-Fasern (z.B. Kevlar^®), flammhemmend modifizierten Fasern, flammhemmend ausgerüsteten Fasern oder Gemischen daraus.

[0019] Das mehrschichtige textile Flächengebilde kann eine Beimischung von bis zu 3 Gew.-% Effektfasern (effect fibers) in verschiedenen Einzelfasertitern enthalten. Bei den Effektfasern kann es sich beispielsweise um Carbonfasern, Stahlfasern oder Elastanfasern oder deren Gemische handeln.

[0020] Die textilen Flächengebilde werden bevorzugt in Breiten von 100 cm bis 200 cm gefertigt.

[0021] In zweilagigen erfindungsgemäßen textilen Flächengebilden beträgt das Aufbauverhältnis zwischen den beiden Lagen bevorzugt zwischen 1:1 und 1:10.

[0022] Die erfindungsgemäßen mehrschichtigen textilen Flächengebilde können zu Bekleidungsstücken zum Schutz gegen Hitze-, Flammen- und Lichtbogeneinwirkung verarbeitet werden.

Kurze Beschreibung der Figuren

[0023] Figur 1 ist eine Darstellung der Patrone Shielding. Die Verbindungslinien zwischen oberer und unterer Gewebeschicht sind durch dicke Linien markiert.

[0024] Figur 2 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen textilen Flächengebildes. Die Verbindungslinien zwischen oberer und unterer Gewebeschicht sind durch dicke Linien markiert.

[0025] Figur 3 ist eine Abbildung eines erfindungsgemäßen textilen Flächengebildes nach Hitzeeinwirkung.

[0026] Die vorliegende Erfindung wird durch das folgende Ausführungsbeispiel verdeutlicht, welches nicht einschränkend zu verstehen ist.

Beispiel

[0027] 

Ein beispielhaftes erfindungsgemäßes textiles Flächengebilde hat folgende Merkmale:

Flächengewicht:	220 g/m2
Breite:	160 cm
Material:	Garn auf Basis:
	93 Gew.-% Poly(m-phenylenisophthalamid)
	5 Gew.-% Poly(p-phenylenterephthalamid)
	2 Gew.-% polyamidummantelte Carbonfaser
Farbe:	blau
Garnfeinheit:	Nmz 70/2
Bindungsart:	Einfachstepp-Bindung "Shielding"
	(Patrone Shielding (siehe Figur 1))

[0028] Es besteht aus zwei Schichten, die gemäß der Darstellung in Figur 2 miteinander verbunden sind.

[0029] Das textile Flächengebilde wurde gemäß der Norm IEC 61482-1-2:2007-01/ENV 50354:2001 geprüft. Es wurde bei einer prospektiven Stromstärke von 4 kA (entspricht Klasse 1 der Norm IEC 61482-1-2:2007-01/ENV 50354:2001) für eine Dauer von 500 ms einem Lichtbogen ausgesetzt. Die Spannung des Prüfkreises betrug 400 V Wechselspannung (50 Hz). Es wurden Kupfer-/Aluminium-Elektroden mit einem 30 mm Elektrodenspalt verwendet. Der Elektrodenabstand zur Messprobe betrug 300 mm. Die Prüfung wurde viermal wiederholt.

[0030] In allen vier Versuchen betrug die Nachbrennzeit 0 s. Es fand keine Lochbildung > 5 mm und kein Durchschmelzen auf der Innenseite statt. Die Außenseite wurde versengt, jedoch nicht verkohlt. Es fand kein Abtropfen statt. Die maximale Temperaturerhöhung T_max auf der Rückseite, die Zeitdauer t bis zum Erreichen von T_max und zum Vergleich die zulässige Temperaturerhöhung T_STOLL zur Vermeidung einer Verbrennung 2. Grades (STOLL-Wert) bei einer Zeit t sind in Tabelle 1 dargestellt:

Tabelle 1

Versuch	1	2	3	4
Tmax [K]	18,1	12,7	15,6	13,3
t [s]	15,7	14,1	15,4	14,5
TSTOLL [K]	19,8	19,1	19,6	19,3

[0031] Es ist zu erkennen, dass die Bedingungen der Norm IEC 61482-1-2:2007-01/ENV 50354:2001 sowohl bezüglich Brennverhalten als auch bezüglich STOLL-Kriterium in allen vier Versuchen erfüllt wurden.

[0032] Figur 3 zeigt ein erfindungsgemäßes textiles Flächengebilde gemäß dem Beispiel nach Hitzeeinwirkung.

Ansprüche

1. Mehrschichtiges textiles Flächengebilde zur Verwendung als Stoff für eine Schutzbekleidung gegen Störlichtbogen, welches die Norm IEC 61482-1:2007-01/ENV 50354:2001 Klasse 2 7 kA erfüllt, wobei das Flächengebilde wenigstens zwei, linienförmig miteinander verbundene, separate Schichten umfasst, deren Kett- und Schussfäden Aramid-Garne oder Aramid-Zwirne oder Aramid-Filamentgarne oder Garne aus Mischfasern, die Polybenzimidazolfasern, Polyamidimidfasern und/oder Aramidfasern enthalten, umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde ein Flächengewicht von weniger als 480 g/m² aufweist und die Schichten durch eine Einfachstepp-Bindung oder ein Einfachstepp-Gestrick oder ein Einfachstepp-Gewirk miteinander verbunden sind, wobei keine durchgehenden Verbindungslinien zwischen den Schichten bestehen, und wobei die äußere Schicht bei Hitzeeinwirkung als Opferschicht wirkt, welche die Wärmeenergie aufnimmt und als Carbonisierung umsetzt, und die innere Schicht eine Kissenstruktur bildet, die durch das Aufblähen eine isolative Wirkung hat.

2. Mehrschichtiges textiles Flächengebilde zur Verwendung als Stoff für eine Schutzbekleidung gegen Störlichtbogen, welches die Norm IEC 61482-1:2007-01/ENV 50354:2001 Klasse 1 4 kA erfüllt, wobei das Flächengebilde welches wenigstens zwei, linienförmig miteinander verbundene, separate Schichten umfasst, deren Kett- und Schussfäden Aramid-Garne oder Aramid-Zwirne oder Aramid-Filamentgame oder Garne aus Mischfasern, die Polybenzimidazolfasern, Polyamidimidfasern und/oder Aramidfasern enthalten, umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass
das textile Flächengebilde ein Flächengewicht von weniger als 260 g/m², insbesondere von 220 g/m², aufweist und die Schichten durch eine Einfachstepp-Bindung oder ein Einfachstepp-Gestrick oder ein Einfachstepp-Gewirk miteinander verbunden sind, wobei keine durchgehenden Verbindungslinien zwischen den Schichten bestehen, und wobei die äußere Schicht bei Hitzeeinwirkung als Opferschicht wirkt, welche die Wärmeenergie aufnimmt und als Carbonisierung umsetzt, und die innere Schicht eine Kissenstruktur bildet, die durch das Aufblähen eine isolative Wirkung hat.

3. Mehrschichtiges textiles Flächengebilde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Schichten, unabhängig voneinander, um Gewebe, Gestricke oder Gewirke handelt.

4. Mehrschichtiges textiles Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aramid-Garne oder -Zwirne oder -Filamentgarne Fasern enthalten, die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Poly(m-phenylenisophthalamid)-Fasern, Poly(p-phenylenterephthalamid)-Fasern, flammhemmend modifizierten Fasern, flammhemmend ausgerüsteten Fasern oder Gemischen daraus.

5. Mehrschichtiges textiles Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass es bis zu 3 Gew.-% Effektfasern enthält.

6. Mehrschichtiges textiles Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass alle Schichten aus demselben Material mit derselben Garnstärke bestehen.

7. Mehrschichtiges textiles Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aramid-Garne oder -Zwirne oder -Filamentgarne aus 93 Gew.-% Poly(m-phenylenisophthalamid)-Fasern, 5 Gew.-% Poly(p-phenylenterephthalamid)-Fasem und 2 Gew.-% polyamidummantelten Carbonfasern bestehen.

8. Mehrschichtiges textiles Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Breite von 100 cm bis 200 cm aufweist.

9. Bekleidungsstück zum Schutz gegen Lichtbogeneinwirkung aus einem mehrschichtigen textilen Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

10. Bekleidungsstück nach Anspruch 9, bei dem es sich um Schweißerschutzbekleidung handelt.

Zeichnung