DE102012110330A1

DE102012110330A1 - Textiles Flächengebilde mit einem Latentwärmespeicher

Info

Publication number: DE102012110330A1
Application number: DE201210110330
Authority: DE
Inventors: Markus Tutsch; Joachim Schwarzer
Original assignee: STS Textiles & Co KG GmbH
Current assignee: STS Textiles & Co KG GmbH
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2032-10-30
Also published as: DE102012110330B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein textiles Flächengebilde mit einem Latentwärmespeicher. Dieser besteht aus einem Monofilament aus einem Phasenänderungsmaterial (Phase Change Material (PCM)) mit einem Gewichtsanteil von mindestens 80% und weist weder eine Außenhülle noch anderes strukturgebendes Material auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein textiles Flächengebilde mit einem Latentwärmespeicher, insbesondere ein flexibles dehn- oder drapierbares textiles Flächengebilde mit Latentwärmespeicherfunktion.
Aus der DE 10 2006 052 695 A1 ist ein elastischer Faden bekannt, der einen Kern aus elastischem Material und mindestens einen Umwindungsfaden aufweist, der mindestens ein Material enthält, das Wärmeenergie aufnimmt, sofern die Umgebungstemperatur höher ist als eine bestimmte erste obere Grenztemperatur, und Wärme an seine Umgebung abgibt, sofern die Umgebungstemperatur unter eine untere Grenztemperatur fällt. Der temperaturausgleichende Effekt wird dabei durch die verwendeten, als Phase-Change-Materials (PCM) bekannten Materialien erzeugt. Aus einem solchen Material besteht der Umwindungsfaden, der aus einer Faser oder einem Filament besteht. Der Umwindungsfaden kann zusätzlich auch weitere Materialien enthalten. Auch können auf dem Kern ein oder mehrere Umwindungsfäden angeordnet sein, die unterschiedliche Materialien enthalten können. Diese elastischen Fäden, jeweils bestehend aus Kern- und Umwindungsfaden, können zumindest Quer- und/oder Maschenfäden eines Flächengebildes bilden. Eine Verwendung des elastischen Fadens in einem Gestrick oder Gewirk, beispielsweise für Stütz- und/oder Kompressionskrafttextilien, insbesondere für Kompressionsstrümpfe und Bandagen, ist ebenfalls möglich. Der Umwicklungsfaden ist gegenüber dem Kern dünn ausgebildet und weist nur eine geringe Wärmespeicherkapazität auf.
Aus der vorgenannten Schrift sind ferner Fäden aus PCM-Materialien bekannt, welche Mikrokapseln enthalten, wobei ca. 1.000 Mikrokapseln das Volumen eines Stecknadelkopfes bilden. Die daraus erstellten Fäden sind jedoch unelastisch, so dass aus ihnen keine elastischen Gewirke bzw. Gestricke hergestellt werden können.
Mehrkomponentenfasern mit reversiblen thermischen Eigenschaften sind aus der DE 601 24 275 T2 bekannt. Diese können auch Paraffine als Latentwärmespeicher enthalten. Die Fasern sind von einer Beschichtungsmasse umgeben, die ein anderes Temperatur- und Isolationsverhalten aufweist.
Aus der DE 10 2008 031 183 A1 sind eine mit Latentspeichermaterial (PCM = Phase Change Material) gefüllte Hohlfaser sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben bekannt. Der gesamte Hohlraum der Faser ist dabei mit dem Latentwärmespeichermaterial gefüllt. Durch das deutlich höhere Volumen/Anteil an PCM wird eine größere Speicherkapazität von latenter Wärme gewährleistet. Solche Hohlfasern sind relativ starr und eignen sich insbesondere zur Einbringung in Gewebematten, Filzen, Vliesen und in Halbzeuge, Bauteile und Produkte.
Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die Speicherkapazität eines Latentwärmespeichers unter Verwendung eines PCM-Materials in einem textilen Flächengebilde unter Beibehaltung einer flexiblen Struktur zu erhöhen, wobei die Herstellung, insbesondere des Latentwärmespeichers, aus preiswerten Materialien möglich und das PCM-Material ohne Zuhilfenahme einer wie auch immer gearteten Trägerkonstruktion verwendbar sein soll.
Die Aufgabe löst die Erfindung gemäß der Lehre des Anspruches 1 dadurch, dass der Latentwärmespeicher aus einem Monofilament aus einem Phasenänderungsmaterial (Phase Change Material (PCM)) mit einem Gewichtsanteil von mindestens 80% besteht und weder eine Außenhülle noch ein anderes strukturgebendes Material aufweist. Das Monofilament ist dabei in das Flächengebilde nach vorgegebenem Legeplan eingearbeitet und besitzt eine temperaturausgleichende Wirkung, die insbesondere auf der Hand als angenehm empfunden wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen des textilen Flächengebildes sind in den Unteransprüchen detailliert angegeben.
Zur Erhöhung der latenten Wärmespeicherung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, ein Monofilament mit einem Durchmesser von ca. 0,5 mm bis ca. 4,5 mm zu verwenden, das im Durchmesser größer ist als die Multifilamentgarne des gewebten, gestickten oder gewirkten Flächengebildes. Selbst bei 4,5 mm Durchmesser lassen sich das Monofilament und das Multifilament noch in gewünschter Weise als elastisches Flächengebilde handhaben. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere bei Verwendung eines reinen modifizierten Paraffins die Elastizität auch bei einem Durchmesser von 4,5 mm noch gewahrt ist und durch das damit verbundene hohe Volumen eine hohe Wärmespeicherkapazität gegeben ist.
Die Wärmespeicherkapazität ist durch den Verzicht auf Umhüllungen und Stützkonstruktionen bei der Verwendung des PCM-Monofilaments um ein Vielfaches höher als bei den nach dem Stand der Technik bekannten textilen Flächengebilden mit PCM-Materialien. Ferner wird ein wesentlich schnellerer Wärmeaustausch ermöglicht, da der diesen behindernde Einfluss von strukturgebenden Materialien vermieden wird. Dennoch lässt sich ein Flächengebilde nach der Erfindung in herkömmlicher Art und Weise waschen bzw. reinigen.
In einer bevorzugten Ausführung besteht der Latentwärmespeicher aus reinem modifizierten Paraffin, nämlich aus einer gezogenen Paraffinfaser.
Die Phasen-Wechsel-Punkte lassen sich durch Bearbeitung des Paraffins und durch Zusatzstoffe einstellen, so dass die verschiedensten Anwendungen eines mit Paraffin-Monofilamente versehenen Flächengebildes nach der Erfindung möglich werden. Zum Beispiel kann das Flächengebilde auch ein mehrschichtiges Vlies sein, zwischen dessen Schichten ein oder mehrere Paraffin-Monofilamente verlegt sind, bevor die Schichten miteinander vernadelt werden. Im Falle der Herstellung einer Strickware werden die Monofilamente aus PCM-Material auf einer Strickmaschine parallel verlaufend eingearbeitet.
Um einen signifikant verbesserten Hitzeschutz zu gewährleisten, kann als Verbindungsfaser für das Flächengebilde auch eine Aramidfaser verwendet werden. Ein solches Flächengebilde kann beispielsweise als textiles Flächengebilde für eine Schutzkleidung für Feuerwehrleute eingesetzt werden, um eine Kühlung in Brandnähe sicherzustellen. Dadurch kann beispielsweise die Einsatzdauer eines Feuerwehrmannes gegenüber einer solchen ohne die Schutzwirkung des Flächengebildes nach der Erfindung verlängert werden. Dabei kann das Material auch mehrschichtig ausgeführt sein und die Verbindungsfasern können beispielsweise Aramidfasern sein. Für die Körperkühlung sorgen die Monofilamente aus modifizierten Paraffin oder anderen PCM-Materialien. Als Verbindungsfasern können beispielsweise Aramidfasern verwendet werden, die bekanntlich temperaturfest sind. Grundsätzlich kann aber auch als Verbindungsfaser jedes Polyester-Multifilament verwendet werden, wenn das Flächengebilde keinen erhöhten Temperaturen ausgesetzt ist.
Das PCM-Monofilament kann beispielsweise parallel verlegt sein, es kann aber auch spiralförmig eingearbeitet sein. In jedem Fall ist durch die Flexibilität des Monofilaments sichergestellt, dass das Flächengebilde selbst flexibel bleibt und in gewünschter Weise einsetzbar ist. In jedem Fall ist durch das flexible PCM-Monofilament in gewünschter Weise ein flexibles, dehn- und drapierbares textiles Flächengebildes mit Latentwärmespeicherfunktion herstellbar, gleich wie die Verlegungsart der Monofilamente oder die Einarbeitung erfolgt.
Bei mehrschichtigen Flächengebilden können einzelne Schichten, die aus einem Gewebe, Gestrick oder Gewirk bestehen, mit PCM-Monofilamenten nach der Erfindung versehen sein. Solche Monofilamente können auch in alle Schichten eingebracht sein. Dies hängt jeweils von den Anforderungen an die Wärmespeicherkapazität und an den Einsatz des Flächengebildes ab. Auch kann das Flächengebilde beispielsweise als Material für die Speicherung von Wärme in Häusern und deren zeitversetzte Abgabe und auch umgekehrt zur Kühlung von Räumen als Wandbehang verwendet werden.
Grundsätzlich lassen sich die PCM-Monofilamente in jede Struktur in einem Flächengebilde verlegen. Zweckmäßigerweise wird es eingestrickt, so dass ein Luftstrom durch das luftdurchlässige offenporige Material zur gewünschten Kühlung oder Erwärmung geleitet werden kann. Hierdurch ist der gewünschte Latentwärmespeichereffekt verstärkt gegeben. Das Flächengebilde kann z. B. auch in Form von Matten mit definierten Umrissen hergestellt werden, um diese z. B. als Wandbehand einsetzen zu können.
Das Monofilament kann eine gezogene Paraffinfaser sein, d. h. dass durch eine Matrize das Paraffin, z. B. aus Granulaten vorgefertigt, zu einer Faser gepresst und gezogen wird.
In der einzigen Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Flächengebildes, nämlich einer Strickware, dargestellt, die aus Maschenfäden 1 besteht. Während des Strickens in der Strickmaschine sind die aus PCM-Material bestehenden Monofilamente 2 eingelegt und eingearbeitet. Die Enden der einzelnen Abschnitte des Monofilaments 2 sind parallel eingearbeitet und außenseitig jeweils miteinander verbunden. Sie können aber auf, am oder vor dem Rand enden. Durch das offenporige Gestrick ist dieses elastisch und luftdurchlässig. Die Maschenfäden 1 können aus verschiedenen Materialien bestehen, bevorzugt werden Polyester-Multifilamente oder Aramidfasern verwendet. Eine Einarbeitung der Monofilamente 2 aus PCM-Material kann beispielsweise auf einer Rundstrickmaschine zwischen zwei Maschenlagen erfolgen, dabei wird das PCM-Multifilament von zwei Seiten von Maschen umfangen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006052695 A1 [0002]
DE 60124275 T2 [0004]
DE 102008031183 A1 [0005]

Claims

Textiles Flächengebilde mit einem Latentwärmespeicher, dadurch gekennzeichnet, dass der Latentwärmespeicher aus einem Monofilament aus einem Phasenübergangsmaterial (Phase Change Material (PCM)) mit einem Gewichtsanteil von mindestens 80 % besteht und weder eine Außenhülle noch anderes strukturgebendes Material aufweist.
Textiles Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Monofilament einen Durchmesser von 0,5 mm bis 4,5 mm aufweist.
Textiles Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das PCM-Material modifiziertes Paraffin ist.
Textiles Flächengebilde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Monofilament in das Flächengebilde parallel verlegt eingearbeitet ist.
Textiles Flächengebilde nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde ein gewebtes, gestricktes, geflochtenes oder gewirktes Flächengebilde ist.
Textiles Flächengebilde nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde aus Vliesbahnen besteht, zwischen denen die Monofilamente aus PCM-Material vor dem Vernadeln zwischengefügt sind.
Textiles Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde mehrschichtig ist und die einzelnen Schichten ein Gewebe, ein Gestrick oder ein Gewirk sind und dass in mindestens einer der Schichten ein Monofilament aus PCM-Material eingearbeitet ist.
Textiles Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächengebilde Matten mit definierten Umrissen sind.
Textiles Flächengebilde nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Monofilament eine gezogene Faser aus reinem modifizierten Paraffin ist.
Textiles Flächengebilde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Monofilament beidseitig von Polyesterfilamenten des Flächengebildes umfasst ist.