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Die Erfindung betrifft die Verwendung
eines textilen Flächengebildes
zur Anbringung vor Fenstern oder Türen.
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Seit Jahren wird in der Bundesrepublik
das Auftreten von Pollinose (Heuschnupfen), also der allergischen
Reaktion der Schleimhäute
des Auges sowie der oberen und unteren Atemwege mit Blütenpollen
und anderen durch die Luft transportierten Allergenen, in der Bevölkerung
verfolgt. Dabei wurde ermittelt, daß in Deutschland in den letzten
Jahren der Bevölkerungsanteil
bei etwa 11–15%
liegt. Die allergische Reaktion einer Pollenallergie äußert sich meist
durch Rötungen
und Tränenfluss
der Augen (Konjunktivitis), Niesattacken (Rhinitis) sowie Reizhusten
(Asthma bronchiale) als Frühreaktionen.
Als Spätreaktion
auf die Pollenallergie sind z.B. Neurodermitis oder Ekzeme an der
Haut bekannt. Als weitreichendere Konsequenzen neben den persönlichen Beschwerden
der Betroffenen lassen sich Verdienstausfall bzw. Arbeitsunfähigkeit
während
der Pollenflugperiode oder Anstieg von ärztlichen Behandlungskosten
leicht ableiten, so daß für ein Pollenschutzgitter
im Sinne der Erfindung zur Anbringung vor Fenster und Türen von
Wohn- und Arbeitsräumen ein
großer
Bedarf besteht.
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Pollenallergien werden durch die
Erbanlagen von windblütigen
Pflanzen ausgelöst,
die im Gegensatz zu insektenblütigen
Pflanzen die Luftbewegung zum Übertragen
ihrer männlichen
Erbanlagen nutzen. Pollen von windblütigen Pflanzen sind aus diesem
Grund in der Regel kleiner als die insektenblütigen Pflanzen. Häufig vorkommende
Größen liegen im
Bereich von 15–50 μm. Bekannte
Beispiele von windblütigen
Pflanzen, die pollenallergische Reaktionen auslösen, sind Birke, Hasel, Beifuss
und eine Reihe von Gräserarten.
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Vollflächig vor Fenstern und Türen angebrachte
Schutzsysteme, die das Eindringen von größeren Objekten wie z.B. Insekten
in Wohnräume
verhindern sollen, sind als Fliegengitter bekannt. In
DE 3045723 A1 werden z.B.
Gardinen, Netze, Filter oder Siebe für einen solchen Zweck beschrieben,
die mittels Druckknöpfen
an Fenster- oder Türrahmen
angebracht werden. Aufgrund ihrer relativ großen Maschenweiten von 1–2 mm besitzen
diese keine ausreichende Schutzwirkung vor Pollenstaub.
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Filtrationseinrichtungen, die Luft
von Pollen, Keimen und Sporen befreien, finden beispielsweise Einsatz
in der Klimatechnik und im Automobil. Die Filterwirkung wird in
DE 3904623 A1 z.B.
dadurch erreicht, daß mehrlagige
Filtermatten aus Vliesstoffen eingesetzt werden. Zur Erhöhung des
Kontaktes der partikelbeladenen Luft mit dem Filter wird das Laminat
aus Filtermatten zusätzlich
zickzackgefaltet. Die Filterwirkung gegen Pollen wird durch die
Faserigkeit der Vliese erzielt, da die Zwischenräume der Fasern kleiner als
die zu filternden Pollen sind.
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Eine an Fenstern angebrachte Schutzvorrichtung
gegen Pollen, Keime und Sporen wird z.B. in
DE 19722326 A1 angegeben.
Hier erfolgt die Anbringung ebenfalls eines Vlieses als Schutzvorrichtung jedoch
nicht vollflächig
vor der Fensterscheibe, sondern in den beiden keilartigen Zwischenräumen sowie
der rechteckigen Öffnung
an der Oberseite eines in Kippstellung stehenden Fensters.
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Eine weitere Möglichkeit zur Filterung von Pollen
etc. wird in
DE 29701218 U1
vorgeschlagen. Der Filter ist dabei als vollflächig vor dem Fenster anzubringendes
System ausgearbeitet. Die Anordnung besteht aus einer vor dem Fenster
anzubringenden Schrumpffolie, die in einem Bereich eine Aussparung besitzt,
in die mittels eines doppelseitig klebenden Bandes ein Filtervlies
eingeklebt wird.
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Einen höher entwickelten Ansatz eines
Pollenfilters beschreibt
DE
19856490 A1 . Der Filter besteht in diesem Fall aus einem
Vliesstoff aus Kunststofffasern mit einer elektrostatischen Wirksamkeit und
feinsten Poren zur Abscheidung von Staubpartikeln mit einer Partikelgröße unterhalb
von 1 μm.
Das Vlies ist in diesem Beispiel zusätzlich durch ein Fadengelege
verstärkt
worden.
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Ein Beispiel für die Filterung von Pollen
und Staubpartikel durch Gewebe wird in WO 9409884 A1 veranschaulicht.
Die Filterwirkung wird in diesem Fall durch ein Gewebe aus Mikrofilamenten
mit Abständen
der Filamente in der Größenordnung
von 30μm erreicht.
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Textile Flächengebilde wie Gewebe, Gewirke und
Gestricke bieten gegenüber
Vliesen häufig
Vorteile in der mechanischen Stabilität. Vliese müssen aus diesem Grund im Herstellprozess
in einem weiteren Schritt verfestigt werden. Ein Nachteil bei Einsatz von
Vliesen liegt zudem in der ungünstigeren
Luftdurchlässigkeit
und visuellen Transparenz bei gleichem Flächengewicht, z.B in der Größenordnung von
50 bis 100 g/m2. Zudem treten bei Vliesen
oft Unregelmäßigkeiten
in der Transparenz über
die Vliesfläche
verteilt auf, aufgrund dessen sie durch Kämmprozesse zusätzlich aufbereitet
werden. Das Problem der visuellen Transparenz wurde bei einigen der
beschriebenen Pollenschutzsysteme daher durch die spezielle Art
der Anbringung am Fenster umgangen.
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Der Ausdruck textile Flächengebilde
beschreibt die Gesamtheit aller Möglichkeiten, aus Fadenmaterial
durch gängige
Flächenbildungsprozesse wie
Stricken, Wirken oder Weben Textilien darzustellen, ohne sich hier
auf eine Technik festlegen zu wollen.
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Das Aufrauhen textiler Flächengebilde
wird durch einen Aufrauhungsprozess nach dem Flächenbildungsprozess durchgeführt. Es
geschieht generell durch das Führen
der Textilbahn über
Kratzwerkzeuge, meist werden diese als scharfkantig, mit Schneiden
oder Stahlbürsten
besetzte Walzen realisiert. Beim Aufrauhen werden einzelne Filamente
des Fadenmaterials aus dem Faden herausgezogen oder sogar durchtrennt,
wobei die Filamentenden jedoch im Faden verbleiben.
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Häufig
werden gerauhte Textilien aufgrund ihrer angenehmen Haptik für Bekleidungszwecke beispielsweise
als Frontfixierung im hochwertigen Oberbekleidungsbereich verwendet,
sie finden aber auch als Pflastermaterial Einsatz. Die Verwendung von
gerauhten textilen Flächengebilden
als Pollenschutz vor Fensterflächen
und Türöffnungen
sowie für
sonstige Lüftungseintritte
ist ein neues Anwendungsfeld.
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Der Einsatz eines gerauhten textilen
Flächengebildes
bietet gegenüber
dem zitierten Ansatz, durch den geringen Abstand von Kett- und Schussfäden bei
Geweben eine Filtration von Pollen zu erzielen, den Vorteil, daß die Filamente
durch den Aufrauhungsprozess den Abstand zwischen den Fäden verengen
und dadurch Abstände
zwischen den Filamenten zweier benachbarter Fäden und/oder den Filamenten
eines einzigen Fadens zustande kommen, die unpassierbar für Pollen
sind. Hinzu kommt, daß durch
die Aufstellung der Filamente eine Ausdehnung des zweidimensionalen
Flächengebildes
in die dritte Dimension stattfindet. Die aufgestellten Filamente
bedeuten somit einerseits durch einen längeren Strömungsweg eine größere Kontaktzeit
der Luft mit dem Filtermaterial und andererseits eine Vergrößerung der
Filteroberfläche,
die zu verbesserten Filtereigenschaften führt.
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Auf diese Art ist beispielsweise
eine höhere Luftdurchlässigkeit
möglich,
die eine bessere Belüftung
der Räumlichkeiten
ermöglicht,
da für
die Filtereigenschaft die Abstände
von Kett und Schussfäden nicht
auf den Durchmesser der zu filternden Pollen erniedrigt werden müssen.
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Aufgabe der vorgeschlagenen Erfindung
ist es, ein Gewebe oder Gewirk anzugeben, welches als Pollenschutz
vollflächig
vor Fenstern und Türen
eingesetzt werden kann.
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Gelöst wird diese Aufgabe, wie
es im Hauptanspruch dargelegt ist. Gegenstand der Unteransprüche sind
vorteilhafte Fortbildungen des Erfindungsgegenstandes.
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Danach betrifft die Erfindung ein
textiles Flächengebilde,
bevorzugt ein Gewirk, welches mindestens eine aufgerauhte Oberfläche besitzt.
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Das Flächengewicht des textilen Flächengebildes
beträgt
von 30 bis 200 g/m2, bevorzugt zwischen
40 und 100 g/m2.
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Die Filamente der Fäden bestehen
aus einem Polyester und sind Endlosfilamente mit einem Durchmesser
von 10 bis 100 μm,
vorzugsweise von 10 bis 50 μm,
besonders bevorzugt von 10 bis 25 μm.
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Das Fadenmaterial besitzt einen Durchmesser
von 50 bis 500 μm,
bevorzugt von 50 bis 300 μm.
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Das textile Flächengebilde besteht aus einem
Mehrfadensystem.
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Die Kettfäden sind in Form der Trikotbindung vermascht
nach DIN 53883 mit einer Maschenstäbchenzahl von 50 bis 500, bevorzugt
von 100 bis 300 und einer Maschenreihenzahl von 100 bis 600, bevorzugt
von 250 bis 450.
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Mit der Struktur der Kettfäden wurden
weitere Kettfäden
in der Form der geschlossenen Tuchbindung kombiniert.
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Anwendungsfelder für das Pollenschutzsystem
sind neben Fenstern in Häuserwänden auch Dachfenster
und Türöffnungen
wie Balkon- und Terassentüren
und dergleichen. Das Problem der Unpassierbarkeit der Tür kann durch
eine spezielle Gestaltung des Befestigungssystemes gelöst werden. Eine
weitere Anwendung liegt bei Autofenstern, die einem Pollenallergiker
während
der Sommermonate das Öffnen
des Fensters erlaubt.
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Die Anbringung des Pollenschutzsystems
erfolgt an den Außenfalzen
für Fenster,
die bei der Schwenköffnung
in das Rauminnere geschwenkt werden, für nach Außen schwenkende Fenster auf den
Innenfalzen.
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Das Montieren des Pollenschutzsystems kann
auf unterschiedliche Arten durchgeführt werden. Vorteilhaft ist
beispielsweise eine Anbringung mittels eines einseitig klebend ausgerüsteten Pilzbandes.
Das Pilzband wird dazu in den Falz des Fensters geklebt, so daß es die
auszustattende Fensteröffnung
einrahmt. Das Pollenschutzgewirk wird nach dem Anpassen auf die
Größe des Fensters auf
das Pilzband gedrückt
und durch die Pilze festgehalten.
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Eine weitere Möglichkeit des Anbringens stellt
die Verwendung eines zusätzlichen
Pilzbandes dar, welches anstelle des Klebstoffs einen filzartigen Stoff
besitzt. Nach der Ausrüstung
des Fensterrahmens mit dem klebenden Pilzband wird das weitere Pilzband
mit der Vliesseite auf das verklebte Pilzband appliziert, anschließend erfolgt
das Anbringen des Pollenschutzgewirks. Der Vorteil für die Verwendung eines
zusätzlichen
Pilzbandes liegt in der einfacheren Möglichkeit zur Demontage und
erneuten Montage des Pollenschutzes beispielsweise bei Ende und beim
Wiedereinsetzen der Pollenflugperiode. Da das Pollenschutzgewirk
vom Anwender individuell zugeschnitten wird, muß darüberhinaus die Gewirkstruktur
gegen das Beschädigen
der Gewirkstruktur wie beispielsweise das unbeabsichtigte Herausziehen der
Schussfäden
geschützt
werden. Durch das Anbringen des Vlies-Pilzbandes kann eine ähnliche Schutzwirkung
am Pollenschutzgewirk wie die eines Saumes erreicht werden. Für die Applizierung
des Pollenschutzgewirks an Türen
bietet sich zudem der Vorteil, daß das mit dem Vlies-Pilzband
ausgerüstete Pollenschutzgewirk
im applizierten Zustand entlang des Türfalzes aufgerollt werden kann
und so ein Passieren der Tür
ermöglicht
wird, ohne das System vollständig
entfernen zu müssen.
Denkbar zum Ermöglichen
des Passierens ist auch ein vertikaler Schlitz im Gewirk, der mit
Hilfe eines ähnlich
gestalteten Vlies-Pilzbandsystems verschlossen werden kann.
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Im folgenden Beispiel wird die Filtrationswirkung
gegenüber
Birkenpollen von nicht gerauhtem zu gerauhtem Gewirk bei sogar geringerer
Maschendichte verglichen, ohne die Erfindung auf das genannte Beispiel
einschränken
zu wollen. Weiterhin werden die eingesetzten Meßmethoden erläutert.
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a) Vergleich der Filtrationswirkung
von nicht gerauhter zu gerauhter Oberfläche
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Gewirk
1:
| Hersteller: | Fa.
Mattes & Ammann |
| Musternummer: | 30961 |
| Material: | Polyester |
| Struktur: | Fransenlegung
mit nicht texturierten Schussfäden
im Teilschuss Nicht texturierter in die Fransen eingelegter Schussfaden
verbindet zickzackförmig zwei
durch eine Franse getrennte Fransen |
| Maschendichte: | 39200 |
| Flächengewicht: | 85
g/m2 |
| Filterwirkung
gg. Birkenpollen F: | 3% |
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Gewirk
2:
| Hersteller: | Fa.
Mattes & Ammann |
| Musternummer: | 30608 |
| Material: | Polyester |
| Struktur: | Kombination
Tuch/Trikotbindung |
| Flächengewicht: | 55
g/m2 |
| Maschendichte: | 35800 |
| Filterwirkung
gg. Birkenpollen F: | 40% |
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Der Vergleich der Ergebnisse für die Filtrationwirkung
gegen Birkenpollen zeigt bei Gewirk 2 bei sogar geringerer Maschendichte
eindeutig den filtrationsunterstützenden
Effekt des gerauhten Gewirks im Sinne der zu schützenden Erfindung.
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b) Beschreibung der eingesetzten
Meßmethoden
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Bestimmung des Flächengewichtes
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Die in der Tabelle angegebenen Werte
beziehen sich auf Herstellerangaben.
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Bestimmung der Maschendichte
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Die Bestimmung der Maschendichte
wurde nach DIN 53883 durchgeführt.
Als Messeinrichtung wurde ein Stereomikroskop der Marke Leica, Typ WILD
M3Z verwendet mit zugehöriger
Strichskale mit einem Skaleneinteilungswert von 1 mm.
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Bestimmung der Filtrationswirkung
gegenüber
Birkenpollen
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Das Messprinzip basiert auf einer
simultanen Partikelzählung
mittels zweier Partikelzählmessgeräte.
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In eine Luftströmung durch einen rohrförmigen Versuchsaufbau
werden Birkenpollen mittels Pressluft zerstäubt und eingebracht. Am Gehäuseaustritt
befinden sich die Ansaugtrichter zweier handelsüblicher Partikelzähler, von
denen einer mit dem Prüfmuster
bedeckt, der andere zur Referenz nicht bedeckt wird. Die Partikelzähler liefern
pro Messung simultan Partikelanzahlen für den Fall des unbedeckten
und des mit dem Prüfmuster
bedeckten Fall. Aus den beiden Messwerten kann ein Einzelwert E
für die
Filterwirkung des Musters berechnet werden:
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Der in den Beispielen angegebene
Wert der Filterwirkung gegenüber
Birkenpollen F setzt sich aufgrund der sehr hohen Standardabweichung
der Einzelwerte aus zehn Einzelmessungen zusammen. Durch Alternieren
des mit dem Prüfmuster
zu bedeckenden Ansaugtrichters kann auf die Bestimmung der Apparatekonstante,
die aufgrund von nicht vollständig
homogener Verteilung der Pollen in der Luftströmung und apparativen Unterschieden
der Partikelzählmessgeräte auftritt,
verzichtet werden. Die Vergleichsgrenze dieser Methode liegt bei
10%, d.h. Unterschiede in der Filterwirkung zweier Muster von größer 10%
sind signifikant. Da auch in der Raumluft vorhandene Partikel von
beiden Partikelzählern
erfasst werden, aber nicht bekannt ist, wie viel Raumluftpartikel
gefiltert werden, wurde von einer Korrektur der Einzelwerte abgesehen.
Es lässt
sich abschätzen,
daß bei
einer Verminderung der beiden Messwerte um die Anzahl der Raumluftpartikel
das Ergebnis für
den Einzelwert der Filterwirkung höher besser ausfällt.
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Der Versuchsaufbau besteht aus einem
rohrförmigen
Gehäuse.
Am Lufteintritt befindet sich ein Gebläse zur Einstellung der Luftströmung durch
das rohrförmige
Gehäuse,
welches Umgebungsluft ansaugt und durch das Gehäuse fördert. Am Luftaustritt sind
die Ansaugtrichter der Partikelzählmessgeräte angebracht
sowie das Flügelrad
eines Anemometers. An der Saugseite des Gebläses findet die Einbringung
der Birkenpollen statt.
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Der rohrförmige Versuchsaufbau besitzt
eine Länge
von 1,6m und einen Durchmesser von 0,29m bei kreisförmigen Querschnitt.
Die Rohrwandungen bestehen aus Aluminiumblech mit einer Stärke von
1 mm.
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Die Luftströmung wird durch ein am Gehäuseeintritt
abdichtend angeschlossenes Gebläse
realisiert, welches über
eine Regeleinrichtung stufenlos Windgeschwindigkeiten von bis zu
5 m/s erzeugen kann. Der Durchmesser des Gebläses schließt mit dem Durchmesser des
Gehäuses
ab. Für
diese Versuchapparatur wurde ein Kugellagerlüfter mit hoher Luftleistung
der Firma Ziehl EBM verwendet.
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Die Ansaugtrichter der Partikelzählmeßgeräte und das
Flügelrad
des Anemometers sind an der Austrittsöffnung der Gehäuses am äußersten
Radius angebracht und ragen 3–4cm
in die Austrittsöffnung hinein.
Die Ansaugtrichter und das Flügelrad
sind parallel zur Luftströmung
ausrichtet. Die Verdeutlichung der genauen Positionen der Ansaugtrichter
und des Flügelrades
wird anhand der Veranschaulichung durch mittels ein Ziffernblatt
einer Uhr vorgenommen. In Strömungsrichtung
gesehen nehmen die Ansaugtrichter die Positionen 5:30 und 6:30 Uhr
ein, das Flügelrad
die Position 7 Uhr.
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Als Partikelzähler werden Geräte der Firma Kratel,
Typ Partoscope R und der Partikelmonitor 28DD, Fa. Deha eingesetzt.
Beide Geräte
besitzen mehrere Messkanäle
für verschiedene
Partikelgrößenbereiche.
Dadurch lassen Partikelgrößenbereiche
von größer 0,3
bis größer 5μm für den Zähler Partoscope
R und Partikelgrößenbereiche
von größer 0,3
bis größer 10μm für den Zähler 28
DD distributiv und kumulativ bestimmen. Die für die Bestimmung der Filterwirkung
benutzten Messwerte stellen bei beiden Partikelzählern die gemessenen Partikelanzahlen
kumulativ für
den Messbereich von größer 3μm dar. Die
Messdauer zur Ermittlung der Bezugs- und Vergleichswerte betrug
für beide
Geräte
60s.
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Die Messung der Luftgeschwindigkeit
geschieht durch ein Anemometer der Fa. Schiltknecht Ing, Typ mini-air
IV. Die Ergebnisse der Versuche wurden mit einer Windgeschwindigkeit
von 3m/s erzielt.
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Als Prüfsubstanz werden natürliche Birkenpollen
eingesetzt. Die Birkenpollen besitzen ein Größenspektrum von etwa 10μm bis 30μm Durchmesser und
sind annähernd
kugelförmig.
Birkenpollen für medizinische
Zwecke können
bei der Fa. Allergon (Schweden) bezogen werden. Die Messergebnisse sind
mit der Birkenpollenart Betula lutea erzeugt worden.
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Der Einbringung der Birkenpollen
in die Luftströmung
geschieht, indem aus einem Vorlagegefäß über ein Schlauchsystem Birkenpollen
mittels Pressluft senkrecht mittig vor der Saugseite des Gebläses zerstäubt werden.
Dazu werden in einen 100ml Erlenmeyerkolben mit Schliff als Vorlagegefäß etwa 0,001g
Birkenpollen eingewogen. Der Erlenmeyerkolben wird mit einem Gaseinleitrohr
mit zum Erlenmeyerkolben passenden Schliff und Auslassöffnung verschlossen.
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Die Pressluftzufuhr ist mittels eines Schlauchs
an einen Drei-Wege-Hahn angeschlossen. Die beiden weiteren Anschlüsse des
Drei-Wege-Hahns sind mit einer Volumenstrommeßeinrichtung und der Einleitöffnung des
Gaseinleitungsrohres des Erlenmeyerkolbens über Schläuche verbunden. Die Auslassöffnung des
Vorlagegefäßes ist
durch einen Schlauch mit einem Glasrohrverbunden, welches sich mittig
und senkrecht direkt oberhalb der Saugseite des Gebläses befindet.
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Durch die Stellung des Dreiwegehahns
kann entweder der Volumenstrom der Pressluft gemessen werden oder
die Pressluft zum Zerstäuben
der Pollen durch das Vorlagegefäß geleitet
werden. Bei den Messergebnissen wurde ein Pressluftvolumenstrom von
15 l/min eingestellt. Zur Pollenaufgabe wurde während der o.g. Messdauer von
1 Minute das Vorlagegefäß für 5s mit
Pressluft durchströmt.
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Die Anbringung der Muster vor den
Ansaugtrichtern der Partikelmessgeräte erfolgt, indem ein etwa
kreisrundes Muster mit einem Durchmesser von etwa 4,5cm auf einen
passenden kreisrunden Rahmen geklebt wird. Der Rahmen ist durch
ein doppelseitig klebendes Band entsprechend ausgerüstet worden.
Als Klebeband wurde tesa 4965 eingesetzt. Vor der Partikelmessung
wird der Rahmen zusammen mit dem Muster über den Ansaugtrichter eines der
beiden Partikelzähler
geschoben.
