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DE4205648A1 - Schutzmaterial - Google Patents

Schutzmaterial

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DE4205648A1
DE4205648A1 DE19924205648 DE4205648A DE4205648A1 DE 4205648 A1 DE4205648 A1 DE 4205648A1 DE 19924205648 DE19924205648 DE 19924205648 DE 4205648 A DE4205648 A DE 4205648A DE 4205648 A1 DE4205648 A1 DE 4205648A1
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Hasso Von Bluecher
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Description

Sowohl im militärischen als auch im zivilen Bereich besteht die Notwendigkeit eines persönlichen Schutzes gegen chemische Gifte. Während der Schutz der Atemwege und der Augen schon früh durch die Gasmaske realisiert wurde, bedurfte es einer längeren Entwicklung, um zu einem brauchbaren Schutz für die Haut gegen hautgängige Gifte zu kommen. Natürlich ist es nicht schwierig, den Träger mit Hilfe eines Schutzanzuges aus besonders gummiertem oder beschichtetem Material zu schützen; aber solche Schutzanzüge sind luft- und feuchtigkeitsundurchlässig und führen unweigerlich zu einem Hitzestau, so daß sie nur für kurze Einsätze geeignet sind. Das gleiche gilt für Anzüge aus Schichtmaterialien, die luft- und wasserdampfundurchlässige Folie beinhalten. Es dauerte bis in die siebziger Jahre, bevor luft- und wasserdampfundurchlässige Schutzanzüge zur Verfügung standen. Diese Anzüge haben alle eine flüssigkeitsabweisende Außenschicht und dahinter eine Adsorptionsschicht für die Dämpfe. Grundsätzlich besteht die Adsorptionsschicht aus Aktivkohle, wobei mehrere Ausführungsarten vorliegen. So wird beispielsweise eine wässerige Dispersion eines Binders (Latex) und einer feinvermahlenen Aktivkohle auf ein Vlies gesprüht bzw. auf einen textilen Träger gedruckt, oder es wird damit ein retikulierter PUR-Schaum imprägniert. Mit diesen Verfahren lassen sich ca. 40-80 g Aktivkohle pro m aufbringen. Die zufolge des Binders reduzierte Adsorp­ tionskinetik, aber auch die beschränkte Kapazität und die doch recht ungünstigen Trageeigenschaften, insbesondere die des imprägnierten Schaumes, führten dazu, daß intensiv nach besseren Lösungen gesucht wurde. Die bekannteste und weltweit eingeführte bzw. sich in Beschaffung befindende Lösung ist unter dem Namen SARATOGA bekannt. Das Grundprinzip ist, daß auf einem luftdurchlässigen Träger Aktivkohlekügelchen mit Hilfe eines speziellen Klebers zum Haften gebracht werden. Die hohe mögliche Auflage - bis über 200 g Aktivkohle pro m2 -, die einen optimalen Schutz garantiert und die guten Trageeigenschaften (geringe physiologische Belastung), aber auch seine Waschbarkeit, haben dazu geführt, daß SARATOGA heute als das beste zur Verfügung stehende Schutzmaterial angesehen wird. Alle genannten Systeme basieren auf dem Prinzip der Adsorption und verwenden Aktivkohle. Dabei kann die Aktivkohle sehr verschiedenen Ursprungs sein. Steinkohle, Torf, Holz, Pech aber auch Polymere, können zur Herstellung von Aktivkohle herangezogen werden, wobei für Kugelkohle nur Pech und karbonisierte poröse Polymere in Frage kommen. In allen Fällen bilden sich schlitzartige "Poren" aus, deren "innere Oberfläche" durch polykondensierte, großflächige Aromatsysteme gebildet werden, an welche sich die zu adsorbierenden Stoffe anlagern. Die Adsorption ist in erster Linie die Folge von Wechselwirkungen zwischen den Elektronen der Porenwand und jenen des Adsorbats (van der Waal′sche Kräfte), wobei die Adsorption in engeren Poren (Einfluß zweier Wände) immer stärker ist, so daß in diesem Fall die Desorption wenig flüchtiger Stoffe äußerst schwierig ist. Bisher wurde die Verwendung von Aktivkohle in permeablen Schutzanzügen für unumgänglich gehalten.
Es wurde nun überraschenderweise ein Material gefunden, daß anstelle von Aktivkohle eingesetzt werden kann: Kügelchen, die durch Emulsions- bzw. Suspensionspolymerisation von Divinylbenzol und Styrol gewonnen werden. Jedes der meist 0,3-0,6 mm großen Kügelchen ist ein Agglomerat unzähliger kleiner Kügelchen. Zwischen diesen befinden sich dem Transport dienende Hohlräume, während die eigentliche Absorption durch einen Lösungsvorgang in dem polymeren Material unter leichter Quellung stattfindet.
Diese Absorbertype wird manchmal mit "Gel-Type" bezeichnet und hat keine echte Porenstruktur, wie sie in "porösen" Polymeren anzutreffen ist. Die Polymerketten sind so vernetzt, daß sie sich zwar noch etwas entfalten können, aber trotzdem eine zusammenhängende, dreidimensionale Struktur haben, in die sich andere Moleküle einlagern können. Es besteht eine gewisse Ähnlichkeit mit einem Gel, wo in einem dreidimensionalen Gerüst Moleküle eingelagert sind. Allerdings ist der Vernetzungsgrad dieser Absorber so hoch, daß eine hohe Festigkeit resultiert und die Aufnahmefähigkeit begrenzt ist. Kleinporige Aktivkohle besitzt für wenig flüchtige Produkte - dazu gehören hautgängige chemische Gifte und Kampfstoffe - ein sehr ausgeprägtes Rückhaltevermögen, was natürlich die Desorption (Dekontamination) erschwert. Das ist ein Vorteil, solange die Möglichkeit der Dekontamination nicht eine vordergründliche Forderung ist. Großporige Aktivkohle läßt sich besser desorbieren, kann aber unter ungünstigen Bedingungen (heißes Klima) adsorbierte Gifte in nicht mehr unbedenklichen Mengen wieder abgeben.
Bei den beschriebenen Absorbern ist das Rückhaltevermögen für viele Substanzen, worunter die hautgängigen chemischen Kampfstoffe, so bemessen, daß ein guter Kompromiß zwischen Absorptions- und Desorptionseigenschaften vorliegt.
Da das Absorptionsmittel nur in Kügelchen von ca. 0,2 bis 1 ,0 mm hergestellt werden kann, kommt bei einer Verwendung für Schutzstoffe nur die SARATOGA- Technik in Frage.
Bei der SARATOGA-Technik hat sich das "High Solid" -System der BAYER AG besonders bewährt. Es handelt sich dabei um eine Mischung eines durch ein Oxim blockiertes, präpolymeres Polyisocyanat und eines Bi- bzw. Polyamins, welches nach thermischer Abspaltung der maskierenden Komponente das Isocyanat vernetzt. Das kurz vor der Vernetzung auftretende Viskositätsminimum trägt zur guten Haftung der Adsorber auf dem Träger wesentlich bei. Es hat sich herausgestellt, daß das "High Solid"-System auch für die polymeren Absorber der Erfindung bestens geeignet ist. Es hat sich weiter gezeigt, daß das "High Solid"- System mit anderen Latices, insbesondere Polyurethan-Dispersionen, verschnitten werden kann, wobei die gute Haftung erhalten bleibt.
Beispiel 1
Auf ein Gewebe mit Flächengewicht von 100 g/m2 und einer Luftdurchlässigkeit von 500 l/sec. m2 bei 10 mm WS wurde mit Hilfe einer 25 mesh- Rotationsdruckschablone (Durchlaß 42%) eine Klebermasse, bestehend aus 100 Teilen Impranil HS 62 und 6,2 Teilen Imprafix HSC, in Form kleiner Häufchen aufgedruckt. Auflage ca. 50 g/m2. Anschließend wurde die Warenbahn mit 0,4-0,6 mm großen Kügelchen des Absorberharzes Sorbathene bestreut, der Überschuß abgesaugt und der Kleber auskondensiert (Schutzmaterial A).
Beispiel 2
Der Versuch 1 wurde wiederholt, jedoch wurde die Klebermasse mit einer gleichen Menge Impranil HS-DW verschnitten, und es wurden noch 15% Wasser hinzugefügt (Schutzmaterial B).
Die Absorbermenge (Harz) betrug sowohl für A als auch für B 135-140 m2.
Beispiel 3
Für Vergleichszwecke wurden in gleicher Weise die Materialien C und D hergestellt, die aber mit aus Pech hergestellten Aktivkohlekügelchen beladen wurden: Auflage ca. 180 g/m2.
Testergebnisse
  • a) Nato Substrattest (DB3 Methode)
    Hier darf der Durchtritt von Schwefellost bei einer Beaufschlagung von 10 g/m2 nach 6 Stunden 4 µg/cm2 nicht überschreiten. Für alle Muster (A, B, C und D) wurden weniger als 0,025 µg gemessen.
  • b) Gasfest (TNO)
    Bei diesem Test wird der 1 ,5 cm2 große Prüfling mit Lost enthaltender Luft bei einer Geschwindigkeit von 1,1 cm/s durchströmt, wobei das Lostangebot 120 µg/h beträgt. Man mißt zuerst nach 30 min. und anschließend nach jeweils einer Stunde die durchgetretene Lostmenge. In allen Fällen (Muster A, B, C und D) betrug diese nach 30 min. 0,5-0,9 µg, anschließend 4-5 µg pro Stunde. Stellen, die mit bloßem Auge als nicht homogen erkannt wurden, wurden nicht berücksichtigt.

Claims (5)

1. Flächenfilter, bestehend aus einem luftdurchlässigen Träger, auf welchem mittels einer punktförmig als Häufchen aufgedruckten Klebermasse kugelför­ mige, nicht karbonisierte polymere Absorber angebracht sind.
2. Flächenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein textiles Flächengebilde - Gewebe, Gewirk oder Vlies - aus Natur- , Synthese- oder Naturfasern ist.
3. Flächenfilter nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebermasse wenigstens teilweise aus einem maskierten, präpolymeren Di- bzw. Polyisocyanat, welches mit einem Di- bzw. Polyamin vernetzt wird, be­ steht.
4. Flächenfilter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Absorber einen Durchmesser von 0,2 bis 1 mm, vorzugsweise um 0,5-0,6 mm haben, durch Emulsions- bzw. Dispersionspolymerisation hergestellt sind und zu den sogenannten, insbesondere aus Styrol und Divinylbenzol aufgebauten Geltypen gehören.
5. Schutzanzug, welcher eine Filterschicht nach einem oder mehreren der vor­ hergehenden Ansprüchen beinhaltet.
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