DE102004025499A1

DE102004025499A1 - Mehrschichtiges Verbundmaterial

Info

Publication number: DE102004025499A1
Application number: DE102004025499A
Authority: DE
Inventors: Joerg Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Innovatec Microfibre Technology GmbH and Co KG
Priority date: 2004-05-21
Filing date: 2004-05-21
Publication date: 2005-12-15
Also published as: WO2005112691A3; WO2005112691B1; WO2005112691A2; EP1746914A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Verbundmaterial mit zumindest einer durch eine Folie oder Film gebildeten Schicht und zumindest einer textilen Schicht aus Fasern, wobei in der textilen Schicht zwischen und/oder an den textilen Fasern Absorptionspartikel angelagert und/oder eingelagert sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrschichtiges Verbundmaterial mit zumindest einer durch eine Folie oder Film gebildeten Schicht und zumindest einer textilen Schicht aus Fasern.

Mehrschichtige Verbundmaterialien der eingangs genannten Art sind bekannt und dienen der gleichzeitigen Wärme- und/oder Schalldämmung durch eine textile Schicht aus Fasern und gleichzeitig einer Abdichtung gegen Feuchtigkeit durch eine durch eine Folie oder Film gebildeten Schicht. Nachteilig bei den bekannten mehrschichtigen Verbundmaterialien ist dabei, dass bei einer Beschädigung der durch eine Folie oder Film gebildeten Schicht, beispielsweise bei unsachgemäßer Montage oder durch sonstige mechanische Einwirkung, Feuchtigkeit eindringen kann und diese Feuchtigkeit die textile Schicht aus Fasern durchsetzt und hierbei langfristig zu Beschädigungen und Beeinträchtigungen beispielsweise durch Fäulnis und/oder Frostschäden führt. Weiterhin nachteilig ist, dass je nach Menge der eingetretenen Flüssigkeit diese durch die textile Schicht hindurch tritt, so dass ein Feuchtigkeitsschutz nicht mehr gewährleistet ist bei einer Beschädigung der durch eine Folie oder Film gebildeten Schicht.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein mehrschichtiges Verbundmaterial der eingangs genannten Art derart zu verbessern, dass bei einer Beschädigung der durch eine Folie oder Film gebildeten Schicht beispielsweise in Form eines Lochs oder eines Risses in dieser Schicht ein Durchtreten von Feuchtigkeit durch das Verbundmaterial zuverlässig verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein mehrschichtiges Verbundmaterial mit zumindest einer durch eine Folie oder Film gebildeten Schicht und zumindest einer textilen Schicht aus Fasern derart weitergebildet wird, dass in der textilen Schicht zwischen und/oder an den textilen Fasern Absorptionspartikel angelagert und/oder eingelagert sind.

Dadurch das zwischen und/oder an den textilen Fasern Absorptionspartikel angelagert und/oder eingelagert sind, wird bei einer Beschädigung der durch eine Folie oder Film gebildeten Schicht eintretende Feuchtigkeit absorbiert, ohne dass die eintretende Feuchtigkeit die textile Schicht durchfeuchten kann. Somit wird auch ein Durchtritt von Feuchtigkeit durch die textile Schicht zuverlässig verhindert. Bei den an- oder eingelagerten Absorptionspartikeln handelt es sich vorzugsweise um sogenannte Superabsorber, insbesondere um Polymere aus hydrophilen Polymerketten. Diese haben die Eigenschaft Flüssigkeit als Gel zu binden und können ein vielfaches ihrer eigenen Masse an Wasser speichern. Das in den Absorptionspartikeln gespeicherte Wasser wird bei entsprechend niedrigem Dampfdruck wieder an die Umgebung abgegeben. Bei der Speicherung und Abgabe von Flüssigkeit durch die Absorptionspartikel handelt es sich um einen reversiblen Vorgang. Je nach Flüssigkeit kann der Superabsorber das 30-fache, bei entsalztem Wasser sogar das 500-fache, seines eigenen Volumens an Flüssigkeit speichern. Die Absorptionspartikel können dabei in pulveriger Form, in Partikelform, in Faserform oder als Gemisch daraus vorliegen. Der Begriff Absorptionspartikel umfaßt dabei alle verschiedenen möglichen Erscheinungsformen.

In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei der/den textilen Schichten um ein Vlies, Spinnvlies oder Feinfaser-Spinnvlies (Meltblown) oder eine Kombination daraus. Dadurch ist es möglich, das erfindungsgemäße mehrschichtige Verbundmaterial unterschiedlichsten Anwendungs- und Einsatzbereichen anzupassen. Insbesondere dient die textile Schicht, insbesondere Meltblown, aufgrund der Weichheit und Flexibiltät als Puffer.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anzahl der Absorptionspartikel pro Volumeneinheit der textilen Schicht konstant. Mit dieser gleichmäßigen Verteilung der Absorptionspartikel in der textilen Schicht sind gleichbleibende Materialeigenschaften bezüglich der Fähigkeit, Feuchtigkeit aufzunehmen und zu speichern, gewährleistet.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform nimmt die Anzahl der Absorptionspartikel pro Volumeneinheit der textilen Schicht in Richtung auf die Folie zu. Hierdurch ist es möglich, die Materialeigenschaften, d.h. die Fähigkeit der textilen Schicht, Feuchtigkeit aufzunehmen und zu speichern, so auszurichten, das die Fähigkeit Feuchtigkeit zu absorbieren und zu speichern dort am größten ist, wo die Gefahr eines Feuchtigkeitseintrags in Folge einer Beschädigung der Folie zunimmt.

Bevorzugt ist zumindest eine Folie des mehrschichtigen Verbundmaterials flüssigkeitsdicht.

Vorzugsweise ist zumindest eine Folie des mehrschichtigen Verbundmaterials dampfdicht.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine Folie des mehrschichtigen Verbundmaterials dampfdurchlässig. Hierdurch ist es möglich, das mehrschichtige Verbundmaterial beliebig den Einsatzfeldern und Anforderungen anzupassen, dadurch dass beispielsweise eine Flüssigkeitsdichte Folie gegen den Eintrag von Flüssigkeit vorgesehen ist, andererseits aber eine Dampfdiffusion möglich ist, die zur Regulierung des Feuchtegehalts der Luft unerlässlich ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind auf zumindest einer Folie oder Film außenseitig Keramikpartikel und/oder Flugstaub aufgebracht. Keramikpartikel können als sogenannte Keramik-Bubbles, d.h. vakuumisierte Hohlkugeln aufgebracht werden. Bei Flugstaub handelt es sich um ein Abfallprodukt aus Kohlekraftwerken, wobei es zwei Arten von Flugstaub gibt. Zum einen Flugstaub von Kraftwerken mit Trockenfeuerung unter Verwendung von Braunkohle, wobei Glaskugeln entstehen, die mit bis zu 50% Kohlenstoff angereichert sind. Dabei handelt es sich um Vollkugeln mit einer Teilchengröße bis zu einem Millimeter, überwiegend im Bereich 0,2 bis 0,3 mm und wobei der Schmelzpunkt bei 1600 Grad Celsius liegt. Weiterhin gibt es Flugstaub aus Kohlekraftwerken mit Schmelzfeuerung. Bei dieser Art der Feuerung wird primär Steinkohle verbrannt. Es entsteht fast reiner Glaskugelstaub in Form von Hohlkugeln (Silikate, Alkali-Silikate) seine Körnung ist im Vergleich zum erst genannten Flugstaub aus Kraftwerken mit Trockenfeuerung wesentlich feiner mit einer Teilchengröße bis 20 Mykrometer. Der Schmelzpunkt liegt ebenfalls bei ca. 1600 Grad Celsius. Alternativ kann Glaskugelstaub aus der Produktion von Glaswolle auf zumindest einer Folie oder Film außenseitig aufgebracht sein. Durch das Aufbringen dieser Stoffe werden je nach Kugelform verschiedene Eigenschaften des mehrschichtigen Verbundmaterials ermöglicht. Es kann erreicht werden eine variable Wasserdampfdurchlässigkeit, d.h. je nach anliegendem Feuchteklima kann die Wasserdampfdurchlässigkeit um den Faktor 2 bis 4 variieren. Des weiteren ist erreichbar eine solare Reflexion des mehrschichtigen Verbundmaterials mit einem hohen Reflexionsgrad insbesondere einem Reflexionsgrad von bis zu 0,84. Weiterhin kann durch das Aufbringen von Keramikpartikeln und/oder Flugstaub und/oder Glaskugelstaub die UV-Beständigkeit, der Abrieb und das Brandverhalten verbessert werden.

Vorzugsweise vergrößern die Absorptionspartikel mit zunehmend eingelagerter Feuchtigkeit ihr Volumen. Dies hat zur Folge, das bei einem Eintrag von Feuchtigkeit durch eine Beschädigung in der durch eine Folie oder Film gebildeten Schicht eine automatische Abdichtung der Undichtigkeit dadurch erfolgt, dass die in unmittelbarer Nähe zu der Beschädigung befindlichen Absorptionspartikel ihr Volumen derart vergrößern, dass sie die beschädigte Stelle verschließen und somit ein weiteres Eindringen von Feuchtigkeit verhindert wird. Die Weichheit und Flexibilität der textilen Schicht, in der die Absorptionspartikel eingelagert oder angelagert sind, ist gewährleistet, dass der Faserverbund der textilen Schicht und der Schichtenverbund der verschiedenen Schichten nicht durch eine Volumenvergrößerung der Absorptionspartikel infolge einer Feuchtigkeitsabsorption geschädigt wird, da diese Volumenveränderungen eingelagerter Absorptionspartikel durch die textile Schicht ausgeglichen werden.

Bevorzugt ist die textile Schicht, insbesondere Feinfaser-Spinnvlies-Schicht (Meltblown) hydrophil und gewährleistet dadurch einen guten und ausgeglichenen Feuchtigkeitstransfer bzw. Feuchtigkeitsverteilung in der textilen Schicht.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Verbundmaterials sind in den Figuren dargestellt und werden nachfolgend erläutert. Es zeigen:
1: Eine Schnittansicht durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Verbundmaterials.
2: Eine Schnittansicht durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Verbundmaterials.
3: Eine Schnittansicht durch eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Verbundmaterials.
4: Eine Schnittansicht durch eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Verbundmaterials.
1 zeigt eine Schnittansicht durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Verbundmaterials, welches durch mehrere Lagen gebildet ist. Auf einem Grundvlies 1, d.h. einer textilen Schicht aus Fasern ist eine zweite textile Schicht aus Fasern in Form einer Feinfaser-Spinnvliesschicht 2 (Meltblown) aufgebracht. Auf der Feinfaser-Spinnvliesschicht 2 an der Außenseite aufgebracht ist eine durch eine Folie 3 gebildete Schicht zur Abdichtung gegen Feuchtigkeit.
In dem Feinfaser-Spinnvlies 2 eingelagert sind Absorptionspartikel 4, mit einer gleichmäßigen Verteilung, d.h. das die Anzahl der Absorptionspartikel 4 pro Volumeneinheit der Feinfaser-Spinnvliesschicht 2 konstant ist. Mit dieser gleichmäßigen Verteilung der Absorptionspartikel 4 in der Schicht 2 sind gleichbleibende Materialeigenschaften bezüglich der Fähigkeit, Feuchtigkeit aufzunehmen und zu speichern gewährleistet. Die Darstellung ist nicht maßstabsgerecht. Bei den Absorptionspartikeln handelt es sich tatsächlich um pulverförmige Partikel. Bei den Absorptionspartikeln 4 handelt es sich um sogenannte Super-Absorber in Form von Polymeren in Form von hydrophilen Polymerketten.
Auf der Außenseite der Folie 3 sind aufgebracht Keramikpartikel 5 in Form sogenannter Keramik-Bubbles, d.h. in Form vakuumisierter Hohlkugeln. Auch diese Darstellung ist nicht maßstabsgerecht. Diese Keramikpartikel 5 erhöhen den solaren Reflexionsgrad des mehrschichtigen Verbundmaterials beim Einfall von Sonnenstrahlung, angedeutet durch die Pfeile 6A, 6B.
Bei einer Beschädigung 7 der Folie 3 beispielsweise durch mechanische Einwirkung tritt durch diese Beschädigung 7 entlang des Pfeiles 8 Feuchtigkeit in das mehrschichtige Verbundmaterial ein. Diese Feuchtigkeit, die durch die Beschädigung 7 in der Folie 3 in die Feinfaser-Spinnvliesschicht 2 eingetragen wird, wird durch die Absorptionspartikel 4 in der Feinfaser-Spinnvliesschicht 2 absorbiert, wobei die Absorptionspartikel 4 bei der Absorption von Feuchtigkeit ihr Volumen verändern, angedeutet durch die vergrößert dargestellten Absorptionspartikel 4A. Durch die Volumenvergrößerung der Absorptionspartikel 4 bei der Absorption von Feuchtigkeit wird die beschädigte Stelle 7 der Folie 3 automatisch gegen den Eintritt weiterer Feuchtigkeit von unten abgedichtet, durch die in ihrem Volumen vergrößerten Absorptionspartikel 4A.
2 zeigt eine Schnittansicht durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Verbundmaterials.
Das mehrschichtige Verbundmaterial ist aufgebaut durch ein Deckvlies 21 und eine darauf aufgebrachte Mikrofaservliesschicht 22. In der Mikrofaservliesschicht 22 eingelagert sind nicht dargestellte Absorptionspartikel. Aufgebracht auf die Mikrofaservliesschicht 22 ist eine Folie 3, die insbesondere als Feuchtigkeitssperre dient. Außenseitig und eingelagert an der Folie 3 sind Keramikpartikel 5 angebracht, die einer Reflexion der Wärmestrahlung, angedeutet durch die Pfeile 9A, 9B dienen, um somit zu einer Erhöhung der Wärmeisolationsfähigkeit des mehrschichtigen Verbundmaterials beizutragen. Die in der Mikrofaservliesschicht 22 eingelagerten nicht dargestellten Absorptionspartikel haben die selben Eigenschaften und weisen das selbe Verhalten bei einem Eintrag von Feuchtigkeit auf, wie in dem zuvor dargestellten Ausführungsbeispiel nach 1.
3 zeigt eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Verbundmaterials das in diesem Ausführungsbeispiel gebildet wird durch ein Grundvlies 31, ein Mikrofaservlies 32, ein Deckvlies 33 und eine nicht dargestellte Schicht aus Folie, die gegen Feuchtigkeit abdichtet. In der Mikrofaservliesschicht 32 eingelagert sind Absorptionspartikel 4, die bei einem Feuchtigkeitseintrag entlang des Pfeiles 8 Feuchtigkeit absorbieren und infolge der Feuchtigkeitsabsorption ihr Volumen vergrößern, angedeutet durch die Absorptionspartikel 4A nach Aufnahme von Feuchtigkeit.
In 4 dargestellt ist eine Schnittansicht durch eine vierte Ausführungsform des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Verbundmaterials mit einer Spinnvliesschicht 41, sowie einer darauf aufgebrachten Feinfaser-Spinnvliesschicht 42 (Meltblown) und einer darauf aufgebrachten, durch einen Film gebildeten Schicht 43. Die durch einen Film gebildete Schicht 43 beinhaltet bzw. trägt Flugstaub 45, der der Erhöhung des solaren Reflexionsgrades des mehrschichtigen Verbundmaterials dient, angedeutet durch die Pfeile 6A, 6B, die die Reflexion von Solarstrahlung andeuten.
In der Feinfaser-Spinnvliesschicht 42 eingelagert sind Absorptionspartikel 4, die geeignet sind, Feuchtigkeit zu absorbieren und dabei ihr Volumen zu vergrößern, angedeutet durch eine vergrößerte Darstellung der Absorptionspartikel 4A. Ein Eintrag von Feuchtigkeit ist angedeutet durch den Pfeil 8. An der Stelle entlang des Pfeiles 8, an der der Eintrag von Feuchtigkeit erfolgt, vergrößern die Absorptionspartikel 4A infolge der Feuchtigkeitsabsorption ihr Volumen, so dass die schadhafte Stelle durch die vergrößerten Absorptionspartikel 4A automatisch gegen den weiteren Eintrag von Feuchtigkeit abgedichtet wird.
Alternativ zu den dargestellten Ausführungsformen nach den 1 bis 4 kann das erfindungsgemäße mehrschichtige Verbundmaterial durch eine beliebige Folge von aus unterschiedlichen Vliesarten gebildeten Schichten und Folienschichten aufgebaut sein, um das erfindungsgemäße mehrschichtige Verbundmaterial verschiedensten Anwendungen und Anforderungen anzupassen.
Bei den Darstellungen nach den 1 bis 4 handelt es sich um Prinzipskizzen verschiedener Ausführungsformen des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Verbundmaterials und nicht um maßstabsgerechte Wiedergaben.

Claims

Mehrschichtiges Verbundmaterial mit zumindest einer durch eine Folie (3, 33, 43) oder Film gebildeten Schicht und zumindest einer textilen Schicht (1, 2, 21, 22, 31, 32) aus Fasern, dadurch gekennzeichnet, dass in der textilen Schicht (1, 2, 11, 12, 31, 32, 41, 42) zwischen und/oder an den textilen Fasern Absorptionspartikel (4) angelagert und/oder eingelagert sind.
Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die textile/n Schicht/en (1, 2, 21, 22, 31, 32, 41, 42) ein Vlies, Spinnvlies oder Feinfaser-Spinnvlies (Meltblown) oder eine Kombination daraus ist.
Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Absorptionspartikel (4) pro Volumeneinheit der textilen Schicht (1, 2, 21, 22, 31, 32, 41, 42) konstant ist.
Verbundmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Absorptionspartikel (4) pro Volumeneinheit der textilen Schicht (1, 2, 21, 22, 31, 32, 41, 42) in Richtung auf die Folie (3, 33, 43) zunimmt.
Verbundmaterial nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Folie (3, 33, 43) flüssigkeitsdicht ist.
Verbundmaterial nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Folie (3, 33, 43) dampfdicht ist.
Verbundmaterial nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Folie (3, 33, 43) dampfdurchlässig ist.
Verbundmaterial nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet; dass auf zumindest einer Folie (3, 33, 43) oder Film außenseitig Keramikpartikel (5) und/oder Flugstaub (45) aufgebracht ist.
Verbundmaterial nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionspartikel (4) Feuchtigkeit absorbieren und einlagern.
Verbundmaterial nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorptionspartikel (4) mit zunehmend eingelagerter Feuchtigkeit ihr Volumen vergrößern.