DE102007052775A1 - Watertight, water vapor-permeable, microporous membrane, used to manufacture clothing which breathes, has structured surface produced by rollers - Google Patents

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Abstract

The membrane (2) has a structured surface, in the form of raised- and depressed locations. The raised locations have greater vapor permeability than the depressed locations, or vice versa. The membrane is adhered to an upper material (1) and on the other side, to a lining material (3). In manufacture, the membrane is laid on a conveyor belt and impressed by a roller, or by two rollers forming a nip. The roller surfaces are appropriately-structured. The membrane is expanded after rolling, this being carried out in selected areas. An independent claim IS INCLUDED FOR the method of manufacturing the membrane.

Description

Für Bekleidungsstücke verwendete wasserdichte Materialien haben in der Vergangenheit den großen Nachteil aufgewiesen, dass sie auch für Wasserdampf undurchlässig waren, sodass die vom Körper produzierte Feuchtigkeit in Form von Schweiß, der einen wichtigen Mechanismus zur Temperaturregulierung des Körpers darstellt, nicht oder lediglich unzureichend abgeführt werden konnte. Der Mangel an Schweißabfuhr führt zu einer Kondensatbildung an der Innenseite des Bekleidungsstücks, sodass dieses nass ist und dem Träger ein unangenehmes Gefühl vermittelt. Die Verwendung von atmungsaktiven Stoffen hat zwar in der Regel die Verdunstung des anfallenden Schweißes ermöglicht; gleichzeitig waren diese Bekleidungsstücke jedoch nicht in der Lage, Wasser von der Haut fernzuhalten, da sie nicht gleichzeitig wasserdicht und atmungsaktiv waren.Used for clothing waterproof materials have the great disadvantage in the past exhibited that too for her Impermeable to water vapor were, so the body produced moisture in the form of sweat, which is an important mechanism for temperature regulation of the body represents, not or only insufficiently dissipated could. The lack of welding discharge leads to Condensation on the inside of the garment, so this is wet and the wearer an unpleasant feeling taught. Although the use of breathable fabrics has in usually allows the evaporation of the resulting sweat; were at the same time these clothes However, they are unable to keep water out of the skin as they are not waterproof and breathable at the same time.

Zur Beseitigung dieses Nachteils wurden PTFE-Membranen entwickelt, die mit Textilien, zumeist Polyester oder Polyamid, dauerhaft und flexibel verklebt bzw. auflaminiert werden. Das dadurch entstehende Verbundmaterial weist eine mikroporöse, luftdurchlässige Polymerschicht auf, die mit einem wasserdampfdurchlässigen Polymer versehen sind. Die Membran weist Poren auf, die etwa 20.000 mal kleiner als Wassertropfen sind. Sie ist daher dicht gegen Wasser und Wind; Körperfeuchtigkeit kann jedoch in Form von Wasserdampf durch die Membran hindurchtreten/diffundieren. Die Membran ist folglich atmungsaktiv.to Eliminating this disadvantage, PTFE membranes have been developed which with textiles, mostly polyester or polyamide, permanently and flexibly glued or laminated. The resulting composite material has a microporous, air-permeable polymer layer on, which are provided with a water vapor permeable polymer. The Membrane has pores about 20,000 times smaller than water droplets are. It is therefore tight against water and wind; body moisture however, can pass / diffuse through the membrane in the form of water vapor. The membrane is thus breathable.

Die Diffusion des Wasserdampfes durch die Membran erfolgt durch den Druckunterschied zwischen der unter der Bekleidung herrschenden Temperatur und der Umgebungstemperatur. Soweit die Temperatur unter dem Bekleidungsstück deutlich größer als die Umgebungstemperatur ist, erfolgt aufgrund des Bedürfnisses der Natur, ein Gleichgewicht herzustellen, ein Druckausgleich durch die Membran, bei der der Wasserdampf nach außen abgeführt wird.The Diffusion of water vapor through the membrane takes place through the Pressure difference between the ruling under the clothing Temperature and ambient temperature. As far as the temperature is below the garment significantly larger than the ambient temperature is due to the need nature to balance, pressure equalization the membrane, in which the water vapor is discharged to the outside.

Bei den bekannten Membranen erfolgt über die gesamte Fläche des mehrschichtigen Materials/der Membran eine gleichmäßige Diffusion des Wasserdampfes. Folglich besteht nur durch Verwendung unterschiedlicher Membranen innerhalb eines Bekleidungsstücks die Möglichkeit, unterschiedliche Diffusionseigenschaften innerhalb der Membran zu realisieren. Durch die somit erforderliche Kombination verschiedener Membrane ist die Herstellung eines solchen Bekleidungsstücks aufwendig und damit teuer.at the known membranes via the the whole area of the multilayer material / membrane uniform diffusion of water vapor. Consequently, only by using different Membranes within a garment have the ability to have different diffusion properties to realize within the membrane. By thus required Combination of different membranes is the production of such garment consuming and therefore expensive.

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wasserdichte und wasserdampfdurchlässige Membran bereitzustellen, die ohne Kombination verschiedener Materialien in Abhängigkeit von den Anforderungen Bereiche unterschiedlicher Diffusionseigenschaften bereitstellt. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.Here The invention aims to remedy this. The invention is the task underlying, a waterproof and water vapor permeable membrane to provide that without combining different materials dependent on provides areas of different diffusion properties from the requirements. According to the invention This object is achieved by the features of claim 1.

Mit der Erfindung ist eine wasserdichte und wasserdampfdurchlässige Membran geschaffen, welche Bereiche unterschiedlicher Diffusionseigenschaften bereitstellt, ohne dabei unterschiedliche Materialien miteinander kombinieren zu müssen. Auf diese Weise ist es möglich, das Material auf die jeweiligen Bedürfnisse anzupassen. So besteht beispielsweise bei Kleidungsstücken die Möglichkeit, im Bereich stärkeren Schweißanfalls einen Abschnitt mit verbesserten Diffusionseigenschaften anzuordnen, die benachbarten Abschnitte jedoch nur mit üblichen Diffusionseigenschaften zu versehen.With The invention is a waterproof and water vapor permeable membrane created, which areas of different diffusion properties providing without different materials to each other to combine. In this way it is possible to adapt the material to the respective needs. That is how it is for example, with garments the possibility, in the area stronger welding attack to arrange a section with improved diffusion properties, the adjacent sections but only with conventional diffusion properties to provide.

Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:Other Further developments and refinements of the invention are specified in the remaining subclaims. An embodiment The invention is illustrated in the drawing and will be described below described in detail. Show it:

1 den Schnitt durch ein mehrschichtiges, wasserdichtes und wasserdampfdurchlässiges Material; 1 the section through a multi-layered, waterproof and water vapor permeable material;

2 die Draufsicht auf eine Membran; 2 the top view of a membrane;

3 den Querschnitt durch die in 2 dargestellte Membran; 3 the cross section through the in 2 represented membrane;

4 die schematische Darstellung des Verfahrens zur Herstellung einer Membran und 4 the schematic representation of the method for producing a membrane and

5 die schematische Darstellung des Verfahrens zur Herstellung einer Membran anderer Ausgestaltung. 5 the schematic representation of the method for producing a membrane of another embodiment.

Das als Ausführungsbeispiel gewählte wasserdichte und wasserdampfdurchlässige Material ist mehrschichtig aufgebaut. Es besteht aus einem Obermaterial 1, das in Abhängigkeit vom Einsatzbereich frei wählbar ist. Es kann sich hierbei um jedes für Bekleidungsstücke geeignete Material handeln. Unter dem Obermaterial 1 ist eine Membran 2 angeordnet, die Poren aufweist. Die Poren sind etwa 20.000 mal kleiner als Wassertropfen. Sie sind daher wind- und wasserdicht, ermöglichen gleichzeitig jedoch eine Diffusion von Wasserdampf, so dass Körperfeuchtigkeit durch die Membran hindurchtreten kann. Bei dem für die Membran verwendeten Material handelt es sich um Polyetrafluorethylen (PTFE), welches in ansich bekannter Weise mechanisch expandiert ist, um eine mikroporöse Membran zu erhalten.The chosen as an embodiment waterproof and water vapor permeable material is multi-layered structure. It consists of an upper material 1 , which is freely selectable depending on the application. It may be any material suitable for garments. Under the upper 1 is a membrane 2 arranged, having pores. The pores are about 20,000 times smaller than water droplets. They are therefore wind and waterproof, but at the same time allow diffusion of water vapor, so that body moisture can pass through the membrane. The material used for the membrane is polytetrafluoroethylene (PTFE) which is mechanically expanded in a manner known per se to obtain a microporous membrane.

Unter der Membran 2 ist ein Futterstoff 3 angeordnet, der die Innenseite des jeweiligen Bekleidungsstücks bildet. Als Futterstoff kann jegliche Art von Materialien, die in der Textilwirtschaft Anwendung finden, verwendet werden. Bevorzugt sind hier selbstverständlich Materialien, die einen angenehmen Tragekomfort auf der Haut beinhalten.Under the membrane 2 is a lining material 3 arranged, the inside of the respective clothing forming part of the piece. As lining material, any kind of materials used in the textile industry can be used. Of course, preference is given here to materials which contain a pleasant wearing comfort on the skin.

Die Membran 2 ist mit dem Obermaterial 1 sowie dem Futterstoff 3 dauerhaft und flexibel verklebt; die Materialien sind laminiert. Die Membran 2 weist eine strukturierte Oberfläche auf (2). Im Ausführungsbeispiel ist die Struktur tetraederförmig. Andere Formgebungen sind möglich, beispielsweise viereckig, mäanderförmig oder dergleichen. Auf der Membran 2 sind Erhebungen 4 ausgebildet, zu denen benachbart Vertiefungen 5 angeordnet sind. Im Querschnitt ist die Membran 2 im Bereich der Vertiefungen 5 dünner als im Bereich der Erhebungen 4 (3). Dabei ist die Membran 2 im Bereich der Vertiefungen 5 komprimiert. Durch die geringere Materialstärke im Bereich der Vertiefungen 5 weisen diese im Vergleich zu den Erhebungen 4 verbesserte Diffusionseigenschaften auf, was eine höhere Dampfdurchlässigkeit im Bereich der Vertiefungen 5 zur Folge hat. Gleichzeitig ist jedoch der Wärmerückhalt im Bereich der Erhebungen 4 höher als im Bereich der Vertiefungen 5. Durch eine bereichsweise Expansion des Materials ist es möglich, eine weitere Verbesserung der Diffusionseigenschaften hervorzurufen, da hierdurch die Porengröße erhöht wird. Dadurch ist eine weitere Verbesserung der Diffusionseigenschaften ermöglicht.The membrane 2 is with the upper 1 as well as the lining material 3 glued permanently and flexibly; the materials are laminated. The membrane 2 has a structured surface ( 2 ). In the exemplary embodiment, the structure is tetrahedral. Other shapes are possible, for example quadrangular, meandering or the like. On the membrane 2 are surveys 4 formed to which adjacent recesses 5 are arranged. In cross-section is the membrane 2 in the area of the depressions 5 thinner than in the area of the elevations 4 ( 3 ). Here is the membrane 2 in the area of the depressions 5 compressed. Due to the lower material thickness in the area of the recesses 5 show this in comparison to the surveys 4 improved diffusion properties, resulting in a higher vapor permeability in the area of the wells 5 entails. At the same time, however, the heat retention in the area of the surveys 4 higher than in the area of the depressions 5 , By a partial expansion of the material, it is possible to cause a further improvement of the diffusion properties, since this increases the pore size. This allows a further improvement of the diffusion properties.

Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Materials wird zunächst die Membran 2 in ansich bekannter Weise hergestellt. Die Membran 2 wird im Anschluss als Bahn auf ein Förderband 6 aufgelegt. Auf dem Förderband 6 liegend passiert das Material eine Walze 7, deren Umfangsgeschwindigkeit im Ausführungsbeispiel der Geschwindigkeit des Förderbandes entspricht. Die Walze übt einen Druck auf die Membran 2 aus.In the preparation of the material according to the invention, first the membrane 2 produced in a known manner. The membrane 2 is subsequently as a web on a conveyor belt 6 hung up. On the conveyor belt 6 lying down, the material passes a roller 7 whose circumferential speed corresponds in the embodiment of the speed of the conveyor belt. The roller exerts a pressure on the membrane 2 out.

Die Walze 7 weist eine strukturierte Oberfläche auf. Sie bildet das Negativ der strukturierten Oberfläche der Membran 2 nach. Im Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche der Walze 7 ebenfalls mit einer tetraederförmigen Struktur versehen. Infolgedessen sind auf der Walze 7 Erhebungen 72 und Vertiefungen 71 vorgesehen, die lediglich schematisch dargestellt sind. Die auf der Walze 7 vorgesehenen Vertiefungen 71 bilden nach Passieren der Walze 7 in der Membran 2 die Erhebungen 4 ab, die Erhebungen 72 auf der Walze 7 die Vertiefungen 5. Durch den in Form der Erhebungen auf der Walze ausgeübten Druck wird die Membran bereichsweise komprimiert. Dadurch werden in der Membran 2 die Erhebungen 4 und die Vertiefungen 5 ausgebildet. Aus der geringeren Dicke im Bereich der Vertiefungen 5 resultiert eine Vergrößerung ihrer Durchlässigkeit, sodass ihre Diffusionseigenschaften verbessert sind. In einer Weiterführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt im Anschluss eine bereichsweise Expansion der Membran 2, sodass die Durchmesser der Poren eine Vergrößerung erfahren, die eine Verbesserung der Diffusionseigenschaften zur Folge hat.The roller 7 has a textured surface. It forms the negative of the structured surface of the membrane 2 to. In the embodiment, the surface of the roller 7 also provided with a tetrahedral structure. As a result, are on the roller 7 surveys 72 and depressions 71 provided, which are shown only schematically. The on the roller 7 provided wells 71 form after passing the roller 7 in the membrane 2 the surveys 4 off, the surveys 72 on the roller 7 the wells 5 , By the pressure exerted in the form of the elevations on the roller pressure, the membrane is partially compressed. This will be in the membrane 2 the surveys 4 and the depressions 5 educated. From the smaller thickness in the area of the recesses 5 results in an increase in their permeability, so that their diffusion properties are improved. In a continuation of the method according to the invention, a regional expansion of the membrane takes place subsequently 2 so that the diameters of the pores increase, resulting in an improvement of the diffusion properties.

Wie in 5 dargestellt, können auch zwei Walzen 7 und 8 vorgesehen sein, zwischen denen die Membran 2 hindurchtransportiert wird. Die Walzen 7 und 8 sind übereinander angeordnet und üben beide einen Druck auf die Membran 2 aus. Soweit beide Walzen eine strukturierte Oberfläche aufweisen, erhält die Membran 2 von beiden Seiten eine strukturierte Oberfläche. Dadurch kann in noch stärkerem Maße auf die Diffusionseigenschaften der Membran Einfluss genommen werden, in dem beispielsweise die Vertiefungen bzw. die Erhebungen jeweils deckungsgleich übereinander liegen. Dadurch weist die Membran im Bereich der Erhebungen eine doppelt so dicke Materialstärke auf, wodurch der Unterschied bezüglich der Diffusionseigenschaft wesentlich schlechter als im Bereich der Vertiefungen ist.As in 5 can also have two rollers 7 and 8th be provided, between which the membrane 2 is transported through. The rollers 7 and 8th are arranged one above the other and both exert a pressure on the membrane 2 out. As far as both rolls have a structured surface, the membrane is replaced 2 a structured surface from both sides. As a result, the diffusion properties of the membrane can be influenced to an even greater extent in which, for example, the depressions or the elevations are respectively congruent to one another. As a result, the membrane in the region of the elevations on a twice as thick material thickness, whereby the difference in the diffusion property is much worse than in the region of the wells.

Zur Erstellung des Materials wird die Membran 2 mit dem Obermaterial 1 und dem Futter 3 verklebt; das Material wird laminiert, sodass die in 1 dargestellte Struktur herstellbar ist. Der Figur ist zu entnehmen, dass Obermaterial 1 und Futter 3 lediglich im Bereich der Spitzen mit der Membran in Kontakt stehen. Wird zu Verkleben ein nicht atmungsaktiver Klebstoff verwendet, ist eine Diffusion im Bereich des Klebstoffs verhindert, wodurch zusätzlich die Diffusionseigenschaften bereichsweise beeinflusst werden können.To create the material, the membrane 2 with the upper 1 and the food 3 bonded; the material is laminated so that the in 1 shown structure can be produced. The figure shows that upper material 1 and feed 3 only in the area of the tips in contact with the membrane. If a non-breathable adhesive is used for bonding, diffusion is prevented in the area of the adhesive, which additionally influences the diffusion properties in certain areas.

Außerdem besteht die Möglichkeit, durch Anbringung verschiedener Strukturen auf den Walzen 7 und 8 die Membran 2 bereichsweise mit unterschiedlichen Strukturen zu versehen. Da die verschiedenen Strukturen unterschiedliche Diffusionseigenschaften aufweisen können, ist auf diese Weise eine zusätzliche Möglichkeit der Einflussnahme auf die abschnittsweise Dampfdurchlässigkeit möglich.In addition, it is possible by attaching various structures on the rollers 7 and 8th the membrane 2 partially provided with different structures. Since the different structures can have different diffusion properties, in this way an additional possibility of influencing the section-wise vapor permeability is possible.

Claims (9)

Wasserdichte und wasserdampfdurchlässige Membran, die Poren aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (2) eine strukturierte Oberfläche aufweist.Waterproof and water-vapor-permeable membrane having pores, characterized in that the membrane ( 2 ) has a textured surface. Membran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Membran (2) Erhebungen (4) und Vertiefungen (5) angeordnet sind.Membrane according to claim 1, characterized in that in the membrane ( 2 ) Surveys ( 4 ) and depressions ( 5 ) are arranged. Membran nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4) eine höhere Dampfdurchlässigkeit aufweisen als die Vertiefungen (5).Membrane according to claim 2, characterized in that the elevations ( 4 ) have a higher vapor permeability than the depressions ( 5 ). Membran nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Erhebungen (4) eine geringere Dampfdurchlässigkeit aufweisen als die Vertiefungen (5).Membrane according to claim 2, characterized in that the elevations ( 4 ) have a lower vapor permeability than the depressions ( 5 ). Membran nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (2) mit einem Obermaterial (1) und einem Futterstoff (3) verklebt sind.Membrane according to one or more of the preceding claims, characterized in that the membrane ( 2 ) with an upper ( 1 ) and a lining material ( 3 ) are glued. Verfahren zur Herstellung einer wasserdichten und wasserdampfdurchlässigen mikroporösen Membran, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (2) auf ein Förderband (6) aufgelegt wird und auf dem Förderband (6) liegend in Richtung einer sich drehenden und mit einer strukturierten Oberfläche versehenen Walze (7, 8) transportiert wird und von dieser überrollt wird, wobei die Walze (7, 8) einen Druck auf die Membran (2) ausübt.Process for producing a waterproof and water-vapor-permeable microporous membrane, characterized in that the membrane ( 2 ) on a conveyor belt ( 6 ) and on the conveyor belt ( 6 ) lying in the direction of a rotating and provided with a textured surface roller ( 7 . 8th ) is transported and is rolled over by this, wherein the roller ( 7 . 8th ) a pressure on the membrane ( 2 ) exercises. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (2) von zwei übereinander angeordneten Walzen (7, 8) überrollt wird.Method according to claim 6, characterized in that the membrane ( 2 ) of two superimposed rollers ( 7 . 8th ) is rolled over. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (2) nach Passieren der Walze (7, 8) expandiert wird.Method according to claim 6, characterized in that the membrane ( 2 ) after passing the roller ( 7 . 8th ) is expanded. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Expansion bereichsweise durchgeführt wird.Method according to claim 7, characterized in that that the expansion is carried out area by area.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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