DE4243232A1 - Schutzmaterial - Google Patents

Schutzmaterial

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Description

Permeable Schutzanzüge gegen chemische Gifte bzw. Kampfstoffe sind bis­ her ausschließlich mit Aktivkohle als Adsorbens bekannt. Die Deutsche Pa­ tentanmeldung P4205648.9 besagt, daß überraschenderweise polymere Ad­ sorber vom Gel-Typ, die, ähnlich wie klassische Ionenaustauscher, aus Styrol und Divinylbenzol aufgebaut sind, sich hervorragend für permeable Schutzan­ züge gegen chemische Gifte eignen.
Es wurde nun ergänzend gefunden, daß ähnlich aufgebaute "poröse" Adsor­ ber, die auch Makroporen besitzen, die der Fachmann normalerweise nicht als "Gel-Typ" bezeichnet, ebenfalls für die erwähnten Schutzanzüge geeignet sind, jedoch eine noch bessere Adsorptionskinetik aufweisen. Es wurde auch gefunden, daß Schutzanzüge mit polymeren Adsorbern sehr gut durch eine Heißluftbehandlung dekontaminiert werden können, und zwar besser als dies bei Schutzanzügen mit Aktivkohle-Adsorbern der Fall ist.
Poröse Polymere sind beispielsweise in der Europäischen Patentanmeldung 03881 40 A1 beschrieben. Ihre Herstellung geschieht durch Emulsionspolymeri­ sation, wobei die ölige Phase im wesentlichen Styrol enthält, dem etwas Divi­ nylbenzol und ein "Starter" zugegeben sind. Mit fortschreitender Polymerisa­ tion fallen die Polymerketten in der öligen Phase aus, behalten aber vorerst die Form der emulgierten Tröpfchen. Schließlich polymerisieren die Mikrokü­ gelchen zu 0,1 bis 1 mm großen kugelförmigen Agglomeraten zusammen, wo­ bei Zwischenräume zwischen den Mikrokügelchen erhalten bleiben. In einem zweiten Schritt wird die ölige Phase extrahiert. Anschließend wird in gequolle­ nem Zustand zusätzlich vernetzt, wobei CH2Cl2 sowohl als Quellmittel wie auch als Brückenbildner fungiert. Die Hohlräume zwischen den Polymerketten sind mit den Mikroporen der Aktivkohle vergleichbar, jene zwischen den Mikro­ kügelchen spielen die Rolle der Mesoporen der Aktivkohle. Der Gel-Typ ver­ dankt ihren Namen dem glasigen Aussehen; Die Porendurchmesser sind klei­ ner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts, nämlich <500 Å mit Schwer­ punkt 100-200 Å bei den "Mesoporen" und um eine Größenordnung kleiner bei den "Mikroporen", so daß sie optisch nicht erfaßbar sind.
Makroporöse Typen haben hingegen auch große Poren (Makroporen), die dann für das opake Aussehen sorgen. Makroporöse Typen werden beispiels­ weise von Nobel-Chematur ("Bonopore") und Rohm & Haas angeboten, wäh­ rend Gel-Typen beispielsweise von DOW Chemical Company (Sorbathene) und Rohm & Haas angeboten werden.
Während nun bei statischen Testen (beispielsweise die Nato DB3-Methode) Gel-Typ und makroporöser Typ etwa gleich gut abschneiden, zeigt sich der makroporöse Typ bei gasdynamischen Testen dem Gel-Typ überlegen und das zweifelsohne wegen der besseren Transportmöglichkeiten im Innern der Kügelchen.
Bei dem in der DE 33 04 349.3 beschriebenen Flächenfiltern, die inzwischen unter den Namen "SaratogaTM", weltweit bekannt geworden sind, wird eine Ku­ gelkohle mit Durchmesser 0,2-1,0, insbesondere 0,4-0,7 mm, und einem Schüttgewicht von 0,55-0,60 g/cm3 mit Hilfe eines besonderen, punktförmig aufgedruckten Klebers an einem textilen Träger zum Haften gebracht. Die hiermit erreichbare Beladung des Flächenfilters liegt bei ca. 200 g/m2 mit Obergrenze 240 g. Da die porösen Adsorber Schüttgewichte um 0,45 g/cm3, die makroporösen Typen sogar nur um 0,35-0,40 g/cm3 aufweisen, ist die Be­ ladung eines damit hergestellten Flächenfilters etwas niedriger, und zwar ca. 150-160 g/m2 mit Obergrenze um 200 g/m2. Vergleichende Untersuchungen haben jedoch gezeigt, daß aufgrund der hohen Kapazität und ausgezeichne­ ten Adsorptionskinetik diese scheinbaren Nachteile mehr als wettgemacht werden.
Ein weiterer Vorteil poröser Polymere ist ihre Hydrophobie. Aktivkohle nimmt in Abhängigkeit vom Ausgangsmaterial und Aktivierungsmethode mehr oder weniger viel Wasser auf. Dieses kann die Adsorptionskinetik empfindlich stö­ ren, insbesondere wenn auch Transportporen betroffen sind. Wenn der Träger des Schutzanzuges längere Zeit und ohne zusätzlichen Schutz im Regen ver­ weilen muß, kann die Aktivkohleschicht derart mit Wasser gesättigt sein, daß ihre Schutzwirkung leidet. Diese Gefahr ist bei Verwendung poröser Adsorber wesentlich geringer.
Beispiel
Ein Baumwollgewebe mit Flächengewicht von ca. 100 g/m2 wurde mittels einer 25 mesh Schablone mit ca. 50 g/m2 Haftmasse punktförmig bedruckt. Die Haftmasse bestand aus 1000 Teilen Impramil HS 62 und 62 Teilen Imprafix HSC. Impramil ist ein Warenzeichen der Bayer AG. Das HS-System besteht aus einem, mindestens zwei maskierte Isozyanatgruppen enthaltenden Präpo­ lymer und einem zyklischen, aliphatischen Diamin als Vernetzer. Nach Auf­ drucken der Haftmasse in Form kleiner Häufchen (Halbkugel bzw. Kegel) wur­ de mit Adsorbern voll überbeladen und der Überschuß abgesaugt. Sodann wurde bei 150°C (3 Min.) auskondensiert.
Beim Adsorber mit kugelförmiger Aktivkohle (⌀ 0,5-0,63 mm, innere Oberflä­ che 1100 m2/g, Ausgangsmaterial Pech) konnten 180 g/m2 Aktivkohle aufge­ bracht werden (Muster 1). Mit porösen Polymeren von der Gel-Type wurde ei­ ne Beladung von 130 g/m2 (Muster 2) erreicht und mit makroporösen Adsor­ bern eine solche von 145 g/m2 (Muster 3). Diese Muster wurden in ihrem Ver­ halten gegenüber Lost miteinander verglichen.
Die Testmethode besteht darin, daß die Probe mit Lost beladener Luft bei ei­ ner Geschwindigkeit von 1,1 cm/s durchströmt wird, wobei das Lost-Angebot 120 µg/h verteilt auf 1,5 cm2 beträgt. Man mißt den Durchbruch in µg nach ei­ ner halben Stunde und dann nach jeweils einer Stunde.
Muster 3 schneidet am günstigsten ab.
Mit dem Simulans Heptansäure wurde gezeigt, daß die Kapazität der porösen Polymere um ca. 50% höher ist als die einer kugelförmigen Aktivkohle mit 1100 m2/g.

Claims (4)

1. Flächenfilter, bestehend aus einem luftdurchlässigen, geschmeidigen, tex­ tilen Träger und daran mit Hilfe einer punktförmig aufgedruckten Haftmas­ se fixierten, vorzugsweise kugelförmigen Adsorbern, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Adsorber aus porösen Polymeren bestehen.
2. Flächenfilter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die porösen Polymere im wesentlichen aus Styrol und Divinylbenzol aufgebaut und von dem Gel-Typ oder dem makroporösen Typ sind.
3. Flächenfilter nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Adsorber einen Durchmesser von 0,2-1 mm, vorzugs­ weise 0,4-0,7 haben.
4) Schutzanzug, welcher eine Filterschicht nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche beinhaltet.
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