DE102013003755A1

DE102013003755A1 - Belüftungseinsatz

Info

Publication number: DE102013003755A1
Application number: DE102013003755.7A
Authority: DE
Inventors: Gerald Jarre; Birger Lange; Volker Bräunling; Thomas Arnold; Iain Smith; Nermina Zaplatilek; Stephanie Lambertz; Ulrich Schneider; Dominic Kramer
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Carl Freudenberg KG
Priority date: 2013-03-06
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2014-09-11
Also published as: US10161080B2; MX2015011580A; EP2964827A2; CN105026638B; EP2964827B1; BR112015020775A2; JP2016512579A; CN105026638A; TW201501660A; WO2014135269A2; US20160010274A1; WO2014135269A3; JP6333296B2; TWI556753B

Abstract

Ein Belüftungseinsatz (1, 1') zur Anordnung in oder auf Textilien, umfassend mindestens eine Lage (2), die mindestens teilweise von einem Absorptionsmaterial (3) bedeckt ist und Lüftungsöffnungen (4) aufweist, wobei die Lüftungsöffnungen (4) unter Einwirkung von Flüssigkeit aufgrund einer Quellung des Absorptionsmaterials (3) zumindest teilweise verschlossen werden können, erhältlich durch ein Verfahren, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a) Behandeln einer Lüftungsöffnungen (4) aufweisenden Lage (2) mit einer Mischung, enthaltend ein polymerisierbares Monomer oder Oligomer und einen Vernetzer, als Vorstufe für das Absorptionsmaterial, (3) ein Benetzungsmittel und einen Initiator und b) Polymerisation des Monomers oder Oligomers zu dem Absorptionsmaterial (3) unter Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Absorptionsmaterial (3) und der Lage, ist im Hinblick auf die Aufgabe, einen Belüftungseinsatz derart auszugestalten und weiterzubilden, dass dieser nach kostengünstiger Fertigung dauerhaft und feuchteunabhängig eine relativ geringe Dicke und ein geringes Flächengewicht bei hoher Flexibilität aufweist, einlagig ausgebildet werden kann, selbstabdichtend Lüftungsöffnungen verschließt und das Absorptionsmaterial verliersicher umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsmaterial (3) zumindest bereichsweise stoffschlüssig an die Lage (2) angebunden ist.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Belüftungseinsatz zur Anordnung in oder auf Textilien. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Herstellung des Belüftungseinsatzes sowie dessen Verwendung als Feuchtigkeitsregulator und/oder Klimaregulator.
Stand der Technik
Ein Belüftungseinsatz der eingangs genannten Art ist aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Derartige Belüftungseinsätze besitzen üblicherweise einen schichtartigen Aufbau aus mehreren Lagen.
Die EP 1 921 939 B1 zeigt einen Belüftungseinsatz, der aus drei Lagen besteht. Dabei bildet eine Lage ein Kernelement, welches beidseitig von jeweils zwei weiteren funktionellen Lagen umschlossen ist. Die beiden funktionellen Lagen werden durch Verkleben oder Vernähen der beiden äußeren Ränder des Belüftungseinsatzes miteinander verbunden, so dass das quellfähige Material lose und frei zwischen den funktionellen Lagen angeordnet ist. Hierbei ist nachteilig, dass beim mechanischen Verarbeiten, insbesondere beim Vernähen des Belüftungseinsatzes, beispielsweise in Textilien, das quellfähige Material aufgrund der fehlenden Fixierung an den Einstichstellen austreten kann.
Bei dem Kernelement handelt es sich um ein quellfähiges Material oder einen Dampfabsorber. Das Kernmaterial kann durch ein Bindemittel mit einer der beiden oder beiden Lagen verbunden werden. Erfolgt die Fixierung des quellfähigen Materials mittels eines Bindemittels wird das Flächengewicht des Belüftungseinsatzes deutlich erhöht.
Ist das Kernelement ohne Fixierung mittels Bindemittel zwischen den beiden funktionellen Lagen angeordnet, kann das Kernelement frei quellen und eine hohe Menge an Flüssigkeit aufnehmen. Dies hat zur Folge, dass das Volumen und das Gewicht des Kernelements deutlich zunehmen. Eine Begrenzung des Flächengewichts erfolgt durch die beiden funktionellen Lagen, die in einem bestimmten Abstand zueinander verbunden sind und homogen beabstandet werden.
Aus der DE 10 2006 042 145 B3 ist ein Belüftungseinsatz bekannt, der aus sieben Lagen besteht. Dabei bilden drei Lagen ein Kernelement, welches beidseitig von jeweils zwei weiteren funktionellen Lagen umschlossen wird. Das Kernelement weist zwei luftdurchlässige Lagen auf, die ein quellfähiges Material einschließen. Durch die weiteren funktionellen Lagen werden die luftdurchlässigen Lagen des Kernelements in Teilbereichen zusammen gedrückt, wodurch eine Kammerstruktur aus regelmäßigen Kammern geschaffen wird. Hierzu werden spritzgusstechnisch hergestellte funktionelle Lagen verwendet, in welchen regelmäßig ausgeformte Ausnehmungen angeordnet sind. Die Herstellung eines solchen Einsatzes ist aufwendig und teuer. Einerseits müssen erhebliche Anstrengungen getroffen werden, um die funktionellen Lagen spritzgusstechnisch herzustellen, andererseits müssen insgesamt sieben Lagen zusammen gefügt werden, um einen verwendungsfähigen Einsatz herzustellen.
Aufgrund ihres mehrlagigen Aufbaus weisen die Belüftungseinsätze im zuvor beschriebenen Dokument eine große Bauhöhe bzw. Dicke sowie ein hohes Flächengewicht auf und sind steif und unflexibel. Dies erschwert die Verarbeitung des Belüftungseinsatzes, insbesondere beim Vernähen oder Verkleben, in Textilien.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Belüftungseinsatz der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass dieser nach kostengünstiger Fertigung dauerhaft und feuchteunabhängig eine relativ geringe Dicke und ein geringes Flächengewicht bei hoher Flexibilität aufweist, einlagig ausgebildet werden kann, selbstabdichtend Lüftungsöffnungen verschließt und das Absorptionsmaterial verliersicher umfasst.
Die vorliegende Erfindung löst die zuvor genannte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Danach ist der eingangs genannte Belüftungseinsatz dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsmaterial zumindest bereichsweise stoffschlüssig an die Lage angebunden ist.
Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass aufgrund des stoffschlüssigen Verbindens des Absorptionsmaterials innerhalb der Lage die Aufnahmekapazität des Absorptionsmaterials beschränkt ist und die Lüftungsöffnungen sich selbstabdichtend verschließen können. Das Verschließen bzw. Selbstabdichten erfolgt derart, dass das Absorptionsmaterial aufgrund seiner Quellung die Lüftungsöffnungen vollständig oder teilweise ausfüllt und diese gegen den Durchtritt von Flüssigkeiten und/oder Gasen, vorzugsweise gegen Durchtritt von Wasser und/oder Luft, verschließt.
Unter einem Absorptionsmaterial ist erfindungsgemäß ein quellbares, vorzugsweise flüssigkeitsquellbares, insbesondere wasserquellbares Material, zu verstehen, das vorzugsweise mindestens etwa das 10-fache, insbesondere etwa das 20-fache und vorzugsweise etwa das 50- oder Mehrfache seines Eigengewichts an Flüssigkeit aufnehmen kann. Das erfindungsgemäße Absorptionsmaterial eignet sich grundsätzlich zur Aufnahme von beliebigen Flüssigkeiten. Bevorzugte Flüssigkeiten sind Wasser, wässrige Salzlösungen, Regenwasser, Kondenswasser, Blut und/oder Harn. Vorzugsweise ist das Absorptionsmaterial wasserunlöslich.
Durch das stoffschlüssige Verbinden ist das Absorptionsmaterial verliersicher in der Lage angeordnet. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Lage eine textile Lage. Dies ermöglicht eine einfache Verarbeitung des Belüftungseinsatzes, insbesondere beim Vernähen und Verkleben.
Vorteilhafterweise ist aufgrund des stoffschlüssigen Verbindens ein einlagiger Aufbau möglich. Weiterhin vorteilhaft ist, dass der Belüftungseinsatz aufgrund seines einlagigen Aufbaus besonders flexibel und beweglich ist sowie eine geringe Dicke aufweist.
Ein weiterer Vorteil ist, dass das Absorptionsmaterial die Lage stabilisiert und kein zusätzliches Verstärkungselement notwendig ist.
Bevorzugt wird das Absorptionsmaterial als Bindemittel eingesetzt.
Darüber hinaus ermöglicht das variable Einstellen der Menge an Absorptionsmaterial durch das teilweise bzw. vollständige Bedecken der Lage mit dem Absorptionsmaterial eine Regulierung der Aufnahmekapazität des Belüftungseinsatzes an Flüssigkeit. Hierdurch kann eine optimale Feuchtigkeitsregulation bei ausreichender Luftzirkulation erreicht werden und die Gewichts- und Volumenzunahme kann bei geeigneter Einstellung minimiert werden.
Vorzugsweise sind Fasern der Lage teilweise oder vollständig mit dem Absorptionsmaterial beschichtet. Hierdurch wird das Absorptionsmaterial als festhaftende Schicht auf die Oberfläche der Fasern aufgebracht. Bei einer Beschichtung kann es sich um eine dünne oder dicke Schicht handeln, die die Faser durchgängig und zusammenhängend umgibt bzw. einhüllt. Dies ermöglicht eine gute Adhäsion zwischen Absorptionsmaterial und den Fasern der Lage. Ferner kann die Dicke der Schicht aus Absorptionsmaterial optimal eingestellt werden.
Folglich ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
Das Absorptionsmaterial könnte bedeckungsfrei vorliegen, das heißt, dass das Absorptionsmaterial nicht von einer Abdecklage bedeckt bzw. umgeben ist. Dies ermöglicht eine schnelle Flüssigkeitsaufnahme, da ein Passieren der Flüssigkeit durch die Träger- bzw. Abdecklage entfällt.
Das erfindungsgemäß eingesetzte Absorptionsmaterial ist in der Lage bei Kontakt mit Flüssigkeit die Lüftungsöffnungen aufgrund einer Formänderung, insbesondere einer Quellung und Volumenzunahme, zu verschließen.
Der Belüftungseinsatz könnte bei Flüssigkeitsaufnahme seine Dicke um das 0- bis 20-fache, vorzugsweise um das 2- bis 12-fache, insbesondere um das 3- bis 10-fache verändern bzw. zunehmen. Die Dicke wurde gem. DIN EN 9073-2 bestimmt. Dies ist möglich, da die Flüssigkeit in der Lage aufgrund des stoffschlüssigen Verbindens homogen aufgenommen werden kann.
Die Lage könnte als Vlies, Vliesstoff, Gewebe, Gestricke oder Gelege ausgestaltet sein. Hierdurch wird ein Belüftungseinsatz mit einem besonders flachen Aufbau erhalten und der Belüftungseinsatz ist leicht deformierbar. Dies erleichtert eine weitere Verarbeitung des Belüftungseinsatzes.
Erfindungsgemäß bevorzugt wird ein Vliesstoff eingesetzt. Dieser könnte mechanisch, chemisch und/oder thermisch verfestigt sein. Ein mechanisches Verfestigen kann mittels Nadeltechnik oder durch ein Verschlingen von Fasern der Lage mittels Wasserstrahlen und/oder Luft erfolgen. Hierdurch wird ein besonders weiches Produkt mit einem niedrigen Flächengewicht hergestellt.
Bei chemisch gebundenen Vliesstoffen könnte ein Faserflor durch Imprägnieren, Besprühen oder mittels sonst üblicher Auftragsmethoden mit einem Bindemittel oder mit der zur Herstellung des erfindungsgemäßen Belüftungseinsatzes eingesetzten Mischung versehen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Lage Fasern, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polyolefinen-, insbesondere Polyphenylensulfid-, Polyester-, insbesondere Polyethylenterephthalat-, Polybutylenterephthalat-; Polyamid-, insbesondere Polyamid 6.6 (Nylon^®)-, Polyamid 6.0 (Perlon^®)-; Polyvinylchlorid-, Polyacrylnitril-, Polyimid-, Polytetraflourethylen (Teflon^®)-, Aramid-, Woll-, Baumwoll-, Seide-, Hanf-, Bambus-, Kenaf-, Sisal-, Cellulose-, Soja-, Flacks-, Glas-, Basalt-, Carbon-, Viskosefasern und deren Gemischen. Praktische Versuche haben gezeigt, dass ein Belüftungseinsatz aufgebaut aus den zuvor genannten Fasern eine besonders hohe Abriebbeständigkeit aufweist.
Besonders bevorzugt enthält die Lage Fasern, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polyethylen-, Polypropylen-, Polyamid-, Poly-p-phenylenterephthalamid-, Poly-m-phenylenterephthalamid-, Baumwoll-, Viskosefasern und deren Gemischen.
Erfindungsgemäß weist die Lage Lüftungsöffnungen auf. Die Lüftungsöffnungen könnten durch in der Lage, speziell aufgrund der Faserstruktur, vorhandene Poren gebildet werden. Besonders bevorzugt ist eine Lage mit einer Porosität gem. ISO 8971-4 im Bereich von 50 bis 95%, insbesondere im Bereich von 80 bis 90%. Weiterhin denkbar ist, dass die Lüftungsöffnungen durch das Formen von Aussparungen und/oder Durchgängen eingebracht werden können. Durch die Lüftungsöffnungen kann sich das Absorptionsmaterial nach Flüssigkeitsaufnahme entsprechend der Geometrie der Lüftungsöffnungen räumlich begrenzt ausdehnen und die Gewichts- und Volumenzunahme des Belüftungseinsatzes kann variiert werden.
Die Lüftungsöffnungen könnten statistisch verteilt sein. Dies ermöglicht eine schnelle Flüssigkeitsaufnahme in der Lage. Vorzugsweise findet eine lokale Flüssigkeitsaufnahme innerhalb der Lüftungsöffnung direkt am Eindringungsort der Flüssigkeit statt.
Ferner könnten die Lüftungsöffnungen einen regelosen geometrischen Aufbau aufweisen. Hierbei treten Kapillareffekte auf, die zu einer sehr schnellen Flüssigkeitsaufnahme in der Lage führen.
Der Belüftungseinsatz könnte dünn ausgebildet sein. So könnte der Belüftungseinsatz eine Dicke gemäß DIN EN 9073-2 von 20 bis 10000 μm, vorzugsweise von 100 bis 7000 μm, insbesondere von 300 bis 4000 μm, aufweisen. Dies ermöglicht den Einsatz eines maßgeschneiderten Belüftungseinsatzes im Hinblick auf die unterschiedlichsten Anwendungen, insbesondere für Anwendungen bei denen der Bauraum bzw. der vorhandene Platz begrenzt ist.
Das Flächengewicht kann in weiten Bereichen schwanken. Bevorzugt weist der Belüftungseinsatz ein Flächengewicht gemäß DIN EN 29073-1 von 5 bis 600 g/m², vorzugsweise von 30 bis 400 g/m², insbesondere von 50 bis 200 g/m² auf. Belüftungseinsätze mit solchen Flächengewichten verfügen über eine hervorragende Stabilität.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Belüftungseinsatz einen Blasenpunkt (Bubble Point) gemäß DIN ISO 2942 im Bereich von 10 bis 2500 mbar, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 1500 mbar, insbesondere im Bereich von 500 bis 1000 mbar, auf. Unter Blasenpunkt wird der Druck verstanden, der nötig ist, um Luft durch den gequollenen Belüftungseinsatz zu drücken. Bei Belüftungseinsätzen mit den zuvor genannten Blasenpunkten werden die Lüftungsöffnungen aufgrund der Quellung des Absorptionsmaterials möglichst schnell und vollständig verschlossen. Es findet eine gute Abdichtung gegenüber weiterer eindringender Flüssigkeit statt.
Der Belüftungseinsatz könnte in einem Bereich von 0,1 bis 1 bar, vorzugsweise von 0,2 bis 0,9 bar, insbesondere von 0,3 bis 0,8 bar, wasserdicht sein. Zur Bestimmung der Wasserdichtheit wird die Wasserdurchlässigkeit mit einem Wasserdurchlassgerät nach der Pfaff-Methode bestimmt. Es werden drei runde Messproben mit einem Durchmesser von 12,5 cm aus dem erfindungsgemäßen Belüftungseinsatz ausgestanzt. Die Messungen werden bei einer Temperatur im Bereich von 18 bis 25°C und bei einem Druck von 1 bar durchgeführt. Das Wasserdurchlassgerät wird über eine Einfüllöffnung mit Permeat (Wasser) bis zur Dichtungsoberkante gefüllt. Anschließend wird die Messprobe mittels einer Klemme an dem Wasserdurchlassgerät fixiert. Zu Beginn der Messung wird ein Druckluftventil am Wasserdurchlassgerät geschlossen. Nun wird das Druckluftventil langsam geöffnet. Das Druckluftventil bleibt solange geöffnet bis erste Wassertropfen durch die Messprobe gelangen. Die durchdringenden Wassertropfen werden auf der gegenüberliegenden Messprobenseite abgewischt. Innerhalb von 20 Sekunden wird die Druckluft auf 0,1 bar langsam erhöht. Nun wird die Wasserdurchlässigkeit bei 0,1 bar für zehn Minuten bestimmt. Falls keine Wassertropfen durch die Messprobe gelangt sind, ist die Messprobe bei diesem Druck wasserdicht. Anschließend wird die Druckluft immer in 0,1er Schritten erhöht, um den Druck zu bestimmen, bei dem Wasser durch die Messprobe gelangt. Ein derartiger Belüftungseinsatz zeichnet sich durch ein schnelles Verschließen der Lüftungsöffnungen aus.
Der hier beschriebene Belüftungseinsatz weist vorzugsweise eine Luftdurchlässigkeit gemäß DIN EN ISO 9237 im trockenen Zustand von 100 bis 5000 dm³/(m²s), besonders bevorzugt von 400 bis 2500 dm³/(m²s), insbesondere von 500 bis 1800 dm³/(m²s), auf. Die Messungen der Luftdurchlässigkeit erfolgten vor der Kontaktaufnahme mit Flüssigkeit. Praktische Versuche haben gezeigt, dass bei diesen Werten ein effektiver Luftaustausch stattfindet und eine hervorragende Ableitung der Flüssigkeit, beispielsweise infolge von Schweißbildung, erfolgt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird das Absorptionsmaterial derart gewählt, dass es in der Lage ist die Flüssigkeit unter einer Volumenabnahme wieder abzugeben, wodurch durch Verdunsten der Flüssigkeit die teilweise verschlossenen Lüftungsöffnungen wieder freigegeben werden können, vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich –20 bis 70°C und einem Druck von 0,1 bis 5 bar, insbesondere bei einer Temperatur von –10 bis 50°C und einem Druck von 0,3 bis 3 bar. Die Flüssigkeitsabgabe erfolgt vorzugsweise selbsttätig ohne Einwirkung von Druck- und Temperaturänderungen.
Bei dem Freigeben und Schließen der Lüftungsöffnungen könnte es sich um einen reversiblen Prozess handeln. Dies ermöglicht einen vielseitigen und dauerhaften Einsatz des Belüftungseinsatzes. Zudem wird die Lebensdauer des Belüftungseinsatzes erhöht.
Der Belüftungseinsatz könnte keine zusätzlich eingebrachten hydrophilen Fasern aufweisen. Der Anteil an hydrophilen zusätzlich eingebrachten Fasern bezogen auf das Gesamtgewicht des Belüftungseinsatzes könnte weniger als 100 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 50 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 25 Gew.-%, insbesondere 0 Gew.-% betragen. Dies ermöglicht ein möglichst schnelles Verschließen der Lüftungsöffnungen.
Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung eines Belüftungseinsatzes zur Anordnung in oder auf Textilien, umfassend die folgenden Verfahrenschritte:

a) Behandeln einer Lüftungsöffnungen aufweisenden Lage mit einer Mischung, enthaltend ein polymerisierbares Monomer oder Oligomer und einen Vernetzer, als Vorstufe für ein Absorptionsmaterial, ein Benetzungsmittel und einen Initiator und
b) Polymerisation des Monomers oder Oligomers zu dem Absorptionsmaterial unter Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Absorptionsmaterial und der Lage.

Überraschend wurde festgestellt, dass durch die Verwendung eines Benetzungsmittels eine Oberflächenspannung der Mischung derart beeinflusst wird, dass ein stoffschlüssiges Verbinden des Absorptionsmaterials mit der Lage erfolgt und das Absorptionsmaterial verliersicher mit der Lage verbunden wird.
Vorteilhafterweise ist zum Verbinden des Absorptionsmaterials mit der Lage die Verwendung eines Klebers, Bindemittels und/oder Haftvermittlers nicht nötig. Infolgedessen kann auf einen zusätzlichen Verfahrensschritt, nämlich einer Fixierung des Absorptionsmaterials mit der Lage verzichtet werden. Auch eine thermische Fixierung des Absorptionsmaterials mit der Lage ist nicht nötig.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Absorptionsmaterial direkt in die Lage eingebracht und mit dieser verbunden werden. Hierdurch erfolgen eine gezielte Steuerung der Flüssigkeitsaufnahme und Quellung des Absorptionsmaterials sowie ein selbstdichtendes Verschließen der Lüftungsöffnungen innerhalb der Lage.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass aufgrund der Polymerisation das Absorptionsmaterial eine gute Haftung innerhalb der Lage aufweist und sich der nach dem Verfahren hergestellte Belüftungseinsatz durch eine erhöhte Abriebbeständigkeit auszeichnet.
Erfindungsgemäß sind unter einem Benetzungsmittel natürliche oder synthetische Stoffe zu verstehen, die in Lösung oder in Mischungen Oberflächenspannungen von Wasser oder anderen Flüssigkeiten herabsetzen, so dass diese besser in Oberflächen fester Körper, wie die Lage, eindringen und sie unter Verdrängung von Luft durchtränken und benetzen können.
Bevorzugt wird ein Benetzungsmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Glycerin, Propylenglykol, Sorbitol, Trihydroxystearin, Phenol, Säureharz, Phospholipide, Ethylenoxid/Fett-Alkoholether, Ethoxylaten des Propylenoxid mit Propylenglykol, Ester des Sorbitols und des Glycerins und deren Gemischen.
Besonders bevorzugt wird als Benetzungsmittel eine Verbindung der folgenden Formel RO(CH₂CH₂O)_xH, verwendet, wobei R ein linearer oder verzweigter Alkylrest ist und wobei x = 4; 5; 6,3; 6,5; 7; 8; 9; 10 oder 11 ist, vorzugsweise 6.5; 7; 8; 9; 10, insbesondere 6.5; 7; 8; 9. Praktische Versuche haben gezeigt, dass bei der Verwendung eines derartigen Benetzungsmittels die Oberflächenspannung der Mischung besonders effektiv herabgesetzt wird, wodurch das Eindringen der Mischung in die Lage erleichtert wird. Dies führt zu einer ausgezeichneten Haftung zwischen dem Absorptionsmaterials und der Lage.
Ein Alkylrest ist erfindungsgemäß eine gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 30, vorzugsweise 3 bis 20, noch bevorzugter 4 bis 17 und insbesondere 6 bis 11 Kohlenstoffatomen. Eine Alkylgruppe kann linear oder verzweigt sein und ist wahlweise mit einem oder mehreren aliphatischen, insbesondere gesättigten, Kohlenwasserstoffgruppen mit 1 bis 4 Kohlenwasserstoffen substituiert.
Praktische Versuche haben gezeigt, dass bei einem Anteil des Benetzungsmittels bezogen auf die Gesamtmenge der Mischung im Bereich von 0,1 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise von 1 bis 4 Gew.-%, insbesondere von 1,5 bis 3,5 Gew.-% eine besonders gleichmäßige und homogene Benetzung der Lage erfolgt.
Besonders gute Ergebnisse bzgl. der Benetzung der Lage wurden erzielt bei Zugabe eines Benetzungsmittels, das eine Oberflächenspannung gemäß DIN 55660 der Mischung im Bereich von 10 bis 72 dyn einstellt, vorzugsweise im Bereich von 15 bis 60 dyn, insbesondere im Bereich von 20 bis 68 dyn.
Vernetzung umfasst Reaktionen, bei denen eine Vielzahl einzelner Makromoleküle zu einem dreidimensionalen Netzwerk verknüpft werden. Die Verknüpfung kann entweder direkt beim Aufbau der Makromoleküle oder durch Reaktionen an bereits bestehenden Polymeren erreicht werden.
Durch den Prozess der Vernetzung können sich die Eigenschaften der vernetzten Stoffe verändern. Die Veränderung nimmt mit steigendem Vernetzungsgrad zu. Bei dem Vernetzungsgrad handelt es sich um ein quantitatives Maß zur Charakterisierung von polymeren Netzwerken. Der Vernetzungsgrad wird berechnet als Quotient aus einer Molzahl vernetzter Grundbausteine und einer Molzahl insgesamt vorhandener Grundbausteine im makromolekularen Netzwerk. Er wird entweder als dimensionslose Zahl oder in Prozent (Stoffmengenanteil) angegeben.
Der erfindungsgemäß eingesetzte Vernetzer verbindet bzw. vernetzt die Monomere bzw. Oligomere stellenweise untereinander durch chemische Brücken. Diese Brückenbildung kann die Wasserunlöslichkeit des Absorptionsmaterials verringern. Beim Eindringen von Flüssigkeit in das Absorptionsmaterial quillt dieses auf und strafft auf molekularer Ebene dieses Netzwerk – die Lüftungsöffnungen schließen sich selbstdichtend ab. Somit kann ein Durchdringen bzw. Passieren von Flüssigkeit durch die Lüftungsöffnungen verhindert werden.
Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Vernetzer weist vorteilhafterweise mindestens zwei reaktive funktionelle Gruppen auf, die mit funktionellen Gruppen der polymerisierbaren Monomere oder Oligomere während der Polymerisation reagieren können.
Vorteilhafterweise weist der Vernetzer mindestens eine Olefin-, Carboxyl-, und/oder Carboxylatgruppe auf. Vorzugsweise sind die Vernetzer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:
Ethylenglykolbisacrylat, Diethylenglykoldimethacrylat, Polyethylenglykoldimethacrylat, Propylenglykoldimethacrylat, Polypropylenglykoldimethacrylat, Tetramethylolmethantrimethacrylat, N-Methylolacrylamid, Glycerintrimethacrylat, Glycidylmethacrylat, N,N'-Methylenbismethacrylamid, Diallylmaleat, Diallylphthalat, Diallylterephthalat, Triallylcyanurat, Triallylisocyanurat, Triallylphosphat, Dipentaerythritolhexaacrylat, Polyethylenglykoldiglycidylether, Di- oder Polyglycidylether von aliphatischen, polyvalenten Alkoholen, Ethylenglykolglycidylether, Myrcene und deren Gemischen.
Besonders bevorzugte Vernetzer sind Triethylenglykoldimethacrylat, Ethylendimethacrylat, 1,1,1-Trimethylpropantriacrylat, 1,3,5-Tri-allyl-1,3,5-triazin-2,4,6(1H,3H,5H)-trion, 1,3-Butandioldimethacrylat, 1,4-Butandioldimethacrylat, Ethylenglykoldimethacrylat, Trimethylolpropantrimethacrylat, N,N'-Methylendiacrylamid und deren Gemischen. Diese Vernetzer eignen sich besonders zu einer gezielten Steuerung der Aufnahmekapazität des Absorptionsmaterials, so dass zum Verschließen der Lüftungsöffnungen nur eine geringe Flüssigkeitsaufnahme notwendig ist. Dies führt dazu, dass sich das Gewicht des Belüftungseinsatzes nach Flüssigkeitsaufnahme nur gering verändert.
Bevorzugt wird ein Vernetzungsgrad im Bereich von 4,7·10^–5 bis 1,9·10^–1, vorzugsweise von 2,3·10^–4 bis 1,3·10^–1, insbesondere von 4,7·10^–4 bis 4,9·10^–2, eingestellt. Durch einen hohen Vernetzungsgrad ist die Aufnahmekapazität des Absorptionsmaterials beschränkt und die Lüftungsöffnungen werden bei geringer Flüssigkeitsaufnahme verschlossen. Somit ändert sich das Gewicht nach der Flüssigkeitsaufnahme kaum.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt der Anteil des Vernetzers bezogen auf die Gesamtmenge des Monomeranteils 0,01 bis 40,00 Gew.-%, vorzugsweise 0,05 bis 28,00 Gew.-%, insbesondere 0,10 bis 20,00 Gew.-%. Bei einem solchen Anteil des Vernetzers ist die Aufnahmekapazität des Absorptionsmaterials hoch genug um die Lüftungsöffnungen bei Kontakt mit einer Flüssigkeit optimal und möglichst schnell verschließen zu können.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das polymerisierbare Monomer oder Oligomer ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: monoethylenisch ungesättigte Mono-Carbonsäuren, insbesondere Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure; Crotonsäure, Sorbinsäure, Itaconsäure, Zimtsäure; monoethylenisch ungesättigte Polycarbonsäureanhydride, insbesondere Maleinsäureanhydrid; Carbonsäuresalze, vorzugsweise wasserlösliche Salze, insbesondere Alkali-, Ammonium- oder Aminsalze; monoethylenisch ungesättigte Mono- oder Polycarbonsäuren, insbesondere Natriummeth-, Trimethylaminmeth-, Triethanolaminmeth-, Natriummaleat, Methylaminmaleat; Sulfonsäuren, vorzugsweise aliphatische oder aromatische Vinylsulfonsäuren, insbesondere Vinyl-, Allyl-, Vinyltoluol-, Styrol-, Methacrylsulfonsäuren; 2-Hydroxy-3-methacryloxypropylsulfonsäure; Sulfopropylmethacrylat, Sulfonsäuresalze, vorzugsweise Alkali-, Ammonium-, Aminsalze von sulfonsäuregruppenhaltigen Monomeren oder Oligomeren; Hydroxyverbindungen, vorzugsweise monoethylenisch ungesättigte Alkohole, monoethylenisch ungesättigte Ether oder Ester von Polyolen, insbesondere Methallylalkohol, Alkylenglykolen, Glycerin, Polyoxyalkylenpolyolen, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Triethylenglykolmethacrylat, Polyoxyethylenoxypropylenglykolmonomethallylether, wobei die Hydroxygruppen gegebenenfalls etherifiziert oder esterifiziert sind; Amide, vorzugsweise Vinylform-, Methacryl-, N-Alkylmeth-, N,N-Dialkylmethacryl-, N-Hydroxyalkylmethacryl-, N-Hexylacryl-, N,N-Dimethylacryl-, N,N'-Di-n-propylacryl-, N-Methylolmethacryl-, N-Hydroxyethylmethacryl-, N,N-Dihydroxyethylmethacrylamid, Vinyllactame, insbesondere N-Vinylpyrrolidon; Aminoverbindungen, vorzugsweise aminogruppenhaltige Ester, monoethylenisch ungesättigter Mono- oder Dicarbonsäuren, heterocyclische Vinylverbindungen, insbesondere Dialkylaminoalkyl-, Dihydroxyalkylaminoalkyl-, Morpholinoalkylester; Vinylpyridine, insbesondere 2-Vinyl-, 4-Vinyl-, N-Vinylpyridin, N-Vinylimidazol; quartäre Ammoniumsalze, vorzugsweise N,N,N-Trialkyl-N-methacryloyloxyalkylammoniumsalze, insbesondere N,N,N-Trimethyl-N-methacryloyloxyethylammoniumchlorid, N,N,N-Triethyl-N-methacryloyloxyethylammoniumchlorid, 2-Hydroxy-3-methacryloyloxypropyltrimethylammoniumchlorid, insbesondere Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, Morpholinoethylmethacrylat, Dimethylaminoethylfumarat und deren Gemischen.
Vorteilhafterweise beträgt der Anteil des Monomers oder Oligomers bezogen auf die Gesamtmenge der Mischung 3 bis 80, vorzugsweise 5 bis 70 Gew.-%, insbesondere 10 bis 50 Gew.-%. Praktische Versuche haben ergeben, dass bei diesem Monomer- bzw. Oligomeranteil die Aufnahmekapazität des Absorptionsmaterials, insbesondere von Wasser, ausreichend hoch ist und der Belüftungseinsatz besonders stabil ist.
Als Initiatoren werden erfindungsgemäß Stoffe bezeichnet, die der Mischung, enthaltend Monomere bzw. Oligomere und Benetzungsmittel, zugegeben werden, um die gewünschte Polymerisation zu ermöglichen und zu starten, bzw. zu initiieren.
Zweckmäßigerweise werden als Initiatoren wasserlösliche Azoverbindungen; Redoxsysteme; Peroxycarbonsäuren; Peroxycarbonsäureester; Thioxanthen; Thioamine; Ketonperoxide; Hydroperoxide; Dicarbonate; Oxalate; Nitrile, vorzugsweise Valeronitrile; Anisoine; Benzophenone; Acetophenone; Antrachinone; Benzolchromtricarbonyle; Benzoine; Benzoinether; Benzile; Benzilketale; 4-Benzoylbiphenyle; Phenylpropandiole; Cyclopentadienyleisen(II)-cumen-hexafluorophosphate; 10,11-Dihydro-5H-dibenzo[a,d]cyclohepten-5-one; Diphenyl(2,4,6-Trimethylbenzoyl)phospinoxide; 2-Hydroxy-2-methylpropiophenone; 4'-Ethoxyacetophenone; Ethylanthrachinone; 1-Hydroxycyclohexylphenylketone, 2-Methyl-4'-(methylthio)-2-morpholinopropiophenone, Phenanthrenchinone, 4-Phenoxyacetophenone; Triarylsulfoniumhexafluorantimonate in Propylencarbonat; Triarylsulfoniumhexafluorophosphat-Salze in Propylencarbonat; α-Hydroxyketone; Phenylglyoxylate; Benzyldimethylketale; α-Aminoketone; 2,5-Dimethyl-2,5-dihydroperoxy-hexan; 1,3-Di-(2-hydroxyperoxyisopropyl)-benzol; Monoacylphosphine; Bisacylphosphine; Phosphinoxide; Metalloccene; Peroxide; Persulfate; Permanganate; Chlorite; Cersalze; Iodsalze und/oder Hypochlorite eingesetzt; vorzugsweise 2,2'-Azobis[2-(2-imidazolin-2-yl)propandihydrochlorid; Azobis(2-Amidinopropan)dihydrochlorid); Azo-bis-cyanopentansäure; 4-Benzoyl-N,N,N-trimethylbenzolmethanaminiumchlorid; 2-Hydroxy-3-(4-benzoylphenoxy)-3-N,N,N-trimethyl-1-propanaminiumchloridmonohydrat; 2-Hydroxy-3-(3,4-dimethyl-9-oxo-9H-thioxanthon-2-yloxy)-N,N,N-trimethyl-1-propanamiumiumchlorid; 2-Hydroxy-1-[4-(hydroxyethoxy)phenyl]-2-methyl-1-propanon; 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-on; 4-Benzoyl-N,N-dimethyl-N-[2-(1-oxo-2-propenly)oxy]ethylbenzolmethanaminiumchlorid; 1-[4-(2-Hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-on; 2,2'-Azobis(4-Methoxy-2,4-dimthylvaleronitril); Antrachinon-2-sulfonsäure Natriummonohydrate; Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphinoxide; Dibenzenchrom; Benzoamine; Benzoinethylether; Benzoinmethylether; Benzoinisobutylether; 3,3',4,4'-Benzophenontetracarboxyldianhydrid; 4-Phenylbenzophenon; 2-Benzyl-2-(dimethylamino)-4'-morpholinobutyrophenon; 4,4'-Bis(diethylamino)benzophenon; 4,4'-Bis(dimethylamino)benzophenon, 4,4'Dimethylbenzil; 2,5-Dimethylbenzophenon; 3,4-Dimethylbenzophenon; 3'-Hydroxyacetophenon; 4'-Hydroxyacetophenon, 3-Hydroxybenzophenon; α,α-Dimethoxy-α-phenylacetophenon; 4-Hydroxybenzophenon; 2-Methylbenzophenon; Dialkoxyacetophenone; α-Hydroxyalklyphenone; α-Aminoalkylphenon; 4,4'-Dihydroxybenzophenone; 2,2-Dimethoxy-2-phenylacetophenon; 4-(Dimethylamino)benzophenon, 3-Methylbenzophenon, 1-Hydroxycyclohexylphenylketon; 2-Hydroxy-2-methylpropiophenon; 2-Hydroxy-2-methyl-propiophenon; 4-Dimethylaminobenophenon; 2,2-Diethoxy-2-phenyllacetophenon; 2,2-Diethoxyacetophenon; Methylbenzoylformat; Oxyphenyl-essigsäure-2-[2-oxo-2-phenyl-acetoxy-ethoxy]-ethylester; Oxy-phenyl-acrylat-2-[2-hydroxy-ethoxy]-ethylester; 2-Chlorthioxanthen-9-one; 2-Benzyl-2-(dimehylamino)-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-butanon; 2-Methyl-1-[4-(4-morpholinyl)phenyl]-1-propanon; Diphenyl-(2,4,6-trimethylbenzoyl)phosphinoxid; Phenyl-bis-(2,4,6-Trimethyl)-benzoyl-phospinoxid; Ferrocen; Titanocen; Bis-η⁵-2,4-cylopentadien-1-yl)-bis-[2,6-difluoro-3-(1H-pyrro-1-yl)phenyl]titan; (4-methylphenyl)-[4-(2-methylpropyl-(4-methylphenyl)-[4-(2-methylproplyl)phenyl]-iodoniumhexafluorophosphat; Ammoniumpersulfat; Kaliumpersulfat; Kampferchinon; Cumolcyclopentadienyleisenhexafluorophosphat; Dibenzocycloheptadienon; Hydroxyacetophenone; Thioxanthen-9-one; 4,4'-Dimethylbenzil; 2-Ethylanthrachinon; Acrylphosphinoxid; 2-Methylbenzoylformat; Didecanoylperoixd; Dilaurylperoxid; Dibenzoylperoxid; Di-(2-ethyl)peroxidicarbonat; Dicylohexylperoxidicarbonat; Di-(4-tert.-butyl)cylcohexylperoxidicarbonat; Diacetylperoxodicarbonat; Dimyristylperoxodicarbonat; Di-tert-butylperoxyoxalat; 2,2-Azobis(2,4-dimethylvaleronitril); 2,2-Azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitril); 2,2'-Azobis(2-methylbutyronitril); 2,2'-Azobis(N-(2-propenyl)-2methylpropionamid; Dimethyl-2,-2'-Azobis(2-methylpropionat); Dimethyl-2,2'-azoisobutyrat; 1-Hydroxy-cyclohexylphenylketone; Peroxycarbonsäureester, hergestellt aus Pivalinsäure, Neodecansäure, 2-Ethylhexansäure, tert-Butylhydroperoxid, tert.-Amylhydroperoxid und/oder Cumolhydroxid; tert.-Amylhydroperoxid; Cumolhydroperoxid; Diacylperoxid; Wasserstoffperoxid; 2-Di(3,5,5-trimethylhexenoyl)peroxid; Hydroxy- und/oder tert.-Butylperoxid, insbesondere Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)-phenylphosphinoxide, 1-Hydroxycyclohexylphenylketone, Benzophenone und/oder 1-[4-(2-Hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-one.
Der Anteil des Initiators bezogen auf die Gesamtmenge der Mischung könnte im Bereich von 0,1 bis 3 Gew.-%, vorzugsweise von 0,5 bis 2 Gew.-%, insbesondere von 0,7 bis 1,5 Gew.-%, liegen.
Je nach Anwendungsgebiet könnte die Mischung einen Füllstoff enthalten. Füllstoffe erhöhen das Volumen oder Gewicht und können die technischen Eigenschaften der Mischung verbessern. Bevorzugt ist der Füllstoff ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Carbonate, insbesondere Calciumcarbonat, Ruße, insbesondere Leitruß, Graphit, Ionenaustauscherharze, Aktivkohle, Silicate, insbesondere Talk, Ton, Glimmer, Kieselerde, Kreide, Calcium- und Bariumsulfat, Aluminiumhydroxid, Glasfasern und -kugeln sowie Holzmehl, Cellulose-Pulver, Perlit, Kork- oder Kunststoffgranulat, gemahlene Thermoplasten, Baumwolle-, Carbonfasern, insbesondere gemahlene Carbonfasern und deren Gemischen. Durch die Zugabe eines Füllstoffs kann die Porosität und die Durchlässigkeit für Flüssigkeit und/oder Luft verändert werden.
Darüber hinaus könnte die Mischung Desinfektionsmittel, Antioxidantien, Comonomere, Korrosionsschutzmittel, insbesondere Triazole und/oder Benzimidazole, Verdicker, Schaumhilfsmittel, Entschäumer, Duft- und/oder Wirkstoffe enthalten. Praktische Versuche haben gezeigt, dass eine biozidische Wirkung durch Zugabe von Silber-, Kupfer und/oder nano-Partikeln erreicht wird. Zur Thermoregulierung des Belüftungseinsatzes könnte die Mischung ein Phasenwechselmaterial (phase change material, PCM) und/oder IR-reflektierende Pigmente, vorzugsweise Paraffin- und/oder Wachskapseln, enthalten. Phasenwechselmaterialien weisen bevorzugt hohe Schmelzwärmen auf und thermische Energie kann verborgen, verlustarm mit vielen Wiederholungszyklen über einen langen Zeitraum gespeichert werden. Phasenwechselmaterialien können die Körper- oder Umgebungswärme aufnehmen, speichern und wieder abgeben.
Durch die in Verfahrensschritt b) aus den Monomeren bzw. Oligomeren durchgeführte Polymerisation könnte ein Superabsorber gebildet werden. Superabsorber zeichnen sich dadurch aus, dass sie Flüssigkeit hervorragend binden und aufnehmen können. Erfindungsgemäß wird unter einem Superabsorber ein Polymer verstanden, das in der Lage ist, ein Vielfaches seines Eigengewichts – bis zum 500-fachen – an Flüssigkeiten, vorzugsweise Wasser, aufzusaugen bzw. aufzunehmen, wobei es an Volumen zunimmt.
Zur Bildung der Mischung wird das Monomer bzw. Oligomer, vorzugsweise in einer wässrigen Lösung, gelöst oder emulgiert. Der Wassergehalt in der Mischung könnte im Bereich von 20 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 30 bis 80 Gew.-%, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Mischung, liegen. Wenn der Vernetzer nicht löslich ist, kann er in emulgierter Form zugesetzt werden. Zusätzlich kann ein mit Wasser mischbares organisches Lösungsmittel zum Lösen oder Dispergieren des Vernetzens zugefügt werden. Anschließend könnten das Benetzungsmittel und der Initiator zugegeben werden.
Die Polymerisation findet bevorzugt im sauren pH-Bereich von 3 bis 6, insbesondere von 4,3 bis 5,5, statt. Unter diesen Bedingungen ist die Mischung besonders stabil.
Zum Neutralisieren des Acrylsäuremonomers bzw. der oben erwähnten sauren Monomere oder Oligomere könnte ein Hydroxid, bevorzugt ein Alkalimethallhydroxid, insbesondere Natrium-, Kalium- oder Lithiumhydroxid, Carbonat eines Alkalimetalls und/oder Ammoniumhydroxid verwendet werden. Natrium- oder Kaliumhydroxid werden aufgrund ihrer kommerziellen Verfügbarkeit, ihres Preises und ihrer Sicherheit besonders bevorzugt eingesetzt.
Das Behandeln der Lage mit der Mischung könnte durch Imprägnieren, Beschichten oder Sprühen erfolgen. Vorzugsweise wird die Mischung mittels Beschichten aufgebracht, insbesondere mittels Rakeln oder Kisscoating. Beim Rakeln arbeitet üblicherweise ein Streichmesser gegen eine Unterlage, Walze, Tisch oder das Substrat selbst. Unter einer Rakel wird eine Streichvorrichtung verstanden. Diese könnte über die Gesamtbreite der Warenbahn fixiert werden.
Das Auftragen der Mischung kann mit den folgenden Streichmessern (Rakeln) Walzenrakel, Luftrakel, Gummituchrakel, Stützrakel, Tischrakel, Spiralrakel und/oder Kastenrakel erfolgen. Beim Kisscoating wird üblicherweise eine Druckwalze mit glatter Oberfläche oder mit geätzten, maschinell bearbeiteten oder gerändelten Vertiefungen auf der Oberfläche verwendet. Die Mischung könnte von der Druckwalze auf das zu beschichtende Flächengebilde übertragen werden. Die Vertiefungen können jede beliebige Größe oder Form haben und diskontinuierlich oder kontinuierlich auf der Oberfläche der Druckwalze verteilt sein. Das Aufbringen der Mischung mittels Imprägnieren ist besonders bevorzugt, insbesondere mittels Foulardieren oder mittels Schaumimprägnierung. Zweckmäßigerweise wird das Foulardieren einstufig oder mehrstufig durchgeführt, wobei eine exakt definierte Mischung gleichmäßig je m² Textilgut aufgebracht wird. Beim Foulardieren wird eine Flotte durch Walzendruck in ein Gewebe gepresst. Der Begriff Flotte bezeichnet dabei die Gesamtheit aller ihrer Komponenten, das heißt das Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, sowie alle darin enthaltenen gelösten, emulgierten oder dispergierten Bestandteile wie Farbstoffe, Partikel, Pigmente, Chemikalien und Hilfsmittel.
Die Auftragsmenge der Mischung zum Imprägnieren, Beschichten oder Sprühen der Lage kann in weiten Bereich variieren. Üblicherweise werden Mengen im Bereich von 10 bis 2500 g/m², insbesondere von 50 bis 1200 g/m², in das Fasergebilde der Lage eingebracht.
Nach dem Imprägnieren, Beschichten oder Besprühen der Lage kann diese zwischen zwei Rollen und/oder Walzen abgequetscht werden. Praktische Versuche haben gezeigt, dass bei einem Abquetschdruck in einem Bereich von 1 bis 8 bar, vorzugsweise in einem Bereich von 3 bis 5 bar, die Auftragsmenge optimal eingestellt werden kann und eine homogene Verteilung der aufgetragenen Mischung im Fasergebilde der Lage erfolgt.
Anschließend könnte in einem nächsten Schritt die Polymerisation bzw. Härtung der Monomere bzw. Oligomere stattfinden, wodurch das Absorptionsmaterial gebildet wird. Je nach eingesetztem Initiator und Reaktionsbedingungen kann die Polymerisation autokatalytisch, thermisch durch Einwirken von ionisierender Strahlung oder mittels Plasma eingeleitet werden. Bevorzugt polymerisiert das Monomer bzw. Oligomer in Gegenwart von ultravioletter Strahlung.
Die UV-Härtung könnte unter Verwendung einer UV-Lampe erfolgen. Strahlungsintensität und -zeit richten sich nach der Zusammensetzung der Mischung und der Beschaffenheit der Lage. Besonders gute Ergebnisse werden bei einer Strahlungsintensität im Bereich von 40 bis 400 Watt/cm, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 250 Watt/cm bei einer Strahlungszeit im Bereich von 0,1 bis 120 Sekunden erzielt. Zweckmäßigerweise wird die UV-Härtung unter Vakuum oder in Gegenwart eines anorganischen Gases, vorzugsweise Stickstoff, Helium oder Argon oder in Luft, durchgeführt.
Das thermische Härten könnte in einem Ofen, in Luft oder in einer inerten Atmosphäre oder unter Vakuum stattfinden. Denkbar ist auch die aufgetragene Mischung in einem Trockner, wie einem Durchlufttrockner oder einem Infrarottrockner zu polymerisieren bzw. zu härten. Üblicherweise erfolgt die Polymerisation bzw. Härtung in einem Temperaturbereich von 40 bis 100°C.
Vor diesem Hintergrund ist auch denkbar, zum Härten der Mischung Elektronenstrahlen zu verwenden. Üblicherweise findet die Härtung bei einer Energiedosis im Bereich von 1 bis 16 Megarad, vorzugsweise im Bereich von bis 2 bis 8 Megarad, statt.
Im Anschluss an die Polymerisation könnten Verunreinigungen durch Waschen aus dem Belüftungseinsatz entfernt werden. Das Waschen findet bevorzugt mit Wasser statt und kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Hierbei ist vorteilhaft, dass durch mehrmaliges Waschen der Blasenpunkt des Belüftungseinsatzes sowie dessen Dichtheit erhöht werden kann. Hierdurch wird ein besonders dichter, insbesondere wasserdichter, Belüftungseinsatz erhalten. Ferner werden die Lüftungsöffnungen durch Quellen des Absorptionsmaterials schnell verschlossen und die Faserstruktur der Lage wird optimiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform findet im Anschluss an die Polymerisation ein Neutralisationsschritt statt. Hierzu könnte der Belüftungseinsatz durch ein Neutralisationsbad mit einem pH-Wert im Bereich von 9 bis 14, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 14, insbesondere im Bereich von 12 bis 14, geführt werden.
Zum Neutralisieren können die bereits zuvor genannten Hydroxide, bevorzugt Alkalimethallhydroxid, insbesondere Natrium-, Kalium- oder Lithiumhydroxid, Carbonat eines Alkalimetalls und/oder Ammoniumhydroxid, verwendet werden.
Nach der Härtung bzw. Polymerisation könnte die restliche Flüssigkeit durch weiteres Trocknen im Umluftofen oder mit Infrarotlampen entfernt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform wird die Oberflächenenergie des Belüftungseinsatzes durch Corona- und/oder Plasmabehandlung erhöht. Dabei erfolgt die Corona- und/oder Plasmabehandlung vorzugsweise derart, dass der Oberfläche eine Oberflächenenergie gemäß DIN 55660 von 40 bis 72 dyn, vorzugsweise von 50 bis 70 dyn, insbesondere von 55 bis 68 dyn, verliehen wird. Hierbei ist vorteilhaft, dass die Oberfläche hydrophil bzw. hydrophob ausgerüstet werden kann, ohne Chemikalien beizumengen. Diese Ausrüstung dient zur optimalen Regulierung des Flüssigkeitsgehalts im Belüftungseinsatz. Diese ist insbesondere bei körpernah eingesetzten Produkten, wie beispielsweise Bekleidung von Vorteil. Ebenfalls denkbar sind die antistatische Ausrüstung der Oberfläche, sowie ihre Versehung mit Pflegesubstanzen. Vor diesem Hintergrund ist auch denkbar den Belüftungseinsatz einer Behandlung oder Veredelung chemischer Art zu unterziehen, wie beispielsweise einer Anti Pilling-Behandlung, einer Hydrophilierung einer antistatischen Behandlung, einer Behandlung zur Verbesserung der Feuerfestigkeit und/oder zur Veränderung der taktilen Eigenschaften oder des Glanzes, einer Behandlung mechanischer Art wie Aufrauen, Sanforisieren, Schmirgeln oder einer Behandlung im Tumbler und/oder einer Behandlung zur Veränderung des Aussehens wie Färben oder Bedrucken.
Der erfindungsgemäße Belüftungseinsatz eignet sich aufgrund seines geringen Gewichts, seiner Luftdurchlässigkeit und seiner hohen Aufnahmekapazität hervorragend zur Verwendung als Feuchtigkeitsregulators. Erfindungsgemäß wird unter einem Feuchtigkeitsregulator verstanden, dass dieser Feuchtigkeit aus der Umgebungsluft aufnehmen kann und sie bei trockener Luft wieder abgeben kann. Besonders bevorzugt findet der Belüftungseinsatz als Feuchteregulator auf dem Gebiet der Filtration Anwendung.
Bei Kombination mit geeigneten wärmeregulierenden Zusatzstoffen, wie beispielsweise eines Paraffins, IR-reflektierende Pigmenten oder eines Phasenwechselmaterials (phase change material, PCM) könnte der Belüftungseinsatz als Klimaregulator eingesetzt werden. Unter einem Klimaregulator wird erfindungsgemäß ein Belüftungseinsatz verstanden, der in der Lage ist sich bei Wärme schön kühl anzufühlen und bei Kälte wärmen kann. Besonders vorteilhaft ist, dass der Klimaregulator atmungsaktiv ist, das heißt, dass die Lüftungsöffnungen groß genug sind, um das Durchdringen von Dämpfen und Luft zu erlauben, aber einen Flüssigkeitsdurchtritt unterbinden.
Denkbar ist auch die Verwendung des Belüftungseinsatzes als Trägermaterial zur Herstellung von Wundverbänden aufgrund seines komfortablen Tragekomforts und seiner hohen Absorptionskapazität.
Weitere denkbare Einsatzgebiete sind die Verwendung des Belüftungseinsatzes zur Anordnung in oder auf Textilien. Bevorzugte Textilien sind Schuhe sowie Schuhsohlen, Schlafsäcke, Zelte, Rucksäcke, Taschen, Jacken, Schutzanzüge, Handschuhe, Kopfbedeckungen, vorzugsweise als Bekleidungs-, Einlage- und/oder Vliesstoff.
Besonders bevorzugt könnte der Belüftungseinsatz in oder an einem Schuh aufgrund seines angenehmen Trageklimas in Folge einer guten Durchlüftung angeordnet sein.
Ferner könnte der Belüftungseinsatz auch in Schutzhelmen, Schutzbrillen, Isoliermatten, Polstermatten, Protektoren sowie als Kosmetikartikel oder Verpackungsmaterial verwendet werden.
Schließlich könnte der Belüftungseinsatz auch in elektronischen Geräten, Elektrokabeln, Seekabeln, stromführenden Kabeln, Fensterrahmen, als Dichtungsmaterial und/oder als Dämmungsmaterial verwendet werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung zeigen
1 eine schematische Ansicht eines Belüftungseinsatzes mit vollständiger Bedeckung,
2 eine Detailansicht des in 1 dargestellten Belüftungseinsatzes in trockenem Zustand,
3 eine Detailansicht des in 1 dargestellten Belüftungseinsatzes unter Einwirkung von Flüssigkeit,
4 eine schematische Ansicht eines Belüftungseinsatzes mit teilweiser Bedeckung,
5 eine Detailansicht des in 4 dargestellten Belüftungseinsatzes in trockenem Zustand,
6 eine Detailansicht des in 4 dargestellten Belüftungseinsatzes unter Einwirkung von Wasser und
7 ein Diagramm, welches die Reinigungszeit in Abhängigkeit des Blasenpunkts (Bubble Point) zeigt.
Ausführung der Erfindung
1 zeigt einen Belüftungseinsatz 1 zur Anordnung in oder auf Textilien, umfassend mindestens eine Lage 2, die mindestens teilweise von einem Absorptionsmaterial 3 bedeckt ist und Lüftungsöffnungen 4 aufweist, wobei die Lüftungsöffnungen 4 unter Einwirkung von Flüssigkeit aufgrund einer Quellung des Absorptionsmaterials 3 zumindest teilweise verschlossen werden können, erhältlich durch ein Verfahren, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

a) Behandeln einer Lüftungsöffnungen 4 aufweisenden Lage 2 mit einer Mischung, enthaltend ein polymerisierbares Monomer oder Oligomer und einen Vernetzer, als Vorstufe für das Absorptionsmaterial, ein Benetzungsmittel und einen Initiator und
b) Polymerisation des Monomers oder Oligomers zu dem Absorptionsmaterial 3 unter Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Absorptionsmaterial 3 und der Lage 2.

Das Absorptionsmaterial 3 ist zumindest bereichsweise stoffschlüssig an die Lage 2 angebunden.
Die Lüftungsöffnungen 4 und die Größe der Lüftungsöffnungen 4 sind statistisch zufällig verteilt. Der geometrische Aufbau der Lüftungsöffnungen 4 ist regellos. Bei den Lüftungsöffnungen 4 handelt es sich nicht um regelmäßig aufgebaute geometrische Körper wie Quader oder Oktaeder, sondern um offenzellige oder geschlossene Zwischenräume die durch Fasern 5 bzw. das Absorptionsmaterial 3 voneinander getrennt werden.
Die Lage 2 besteht aus einem wasserstrahlverfestigte Vliesstoff. Dieser Vliesstoff ist durch ein Hydrophobierungsmittel hydrophob ausgestaltet.
Die Lage 2 kann Fasern 5 enthalten, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polyolefinen-, insbesondere Polyphenylensulfid-, Polyester-, insbesondere Polyethylenterephthalat-, Polybutylenterephthalat-; Polyamid-, insbesondere Polyamid 6.6 (Nylon^®), Polyamid 6.0 (Perlon^®)-; Polyvinylchlorid-, Polyacrylnitril-, Polyimid-, Polytetraflourethylen (Teflon^®)-, Aramid-, Woll-, Baumwoll-, Seide-, Hanf-, Bambus-, Kenaf-, Sisal-, Cellulose-, Soja-, Flacks-, Glas-, Basalt-, Carbon-, Viskosefasern und deren Gemischen. Die in der 1 dargestellte Lage 2 enthält Aramidfasern.
Der Belüftungseinsatz 1 kann eine Dicke gemäß DIN EN 9073-2 von 20 bis 10000 μm, vorzugsweise von 100 bis 7000 μm, insbesondere von 300 bis 4000 μm, aufweisen. Der Belüftungseinsatz 1 in 1 zeigt eine Dicke von 0,8 mm auf.
Der Belüftungseinsatz 1 kann ein Flächengewicht gemäß DIN EN 29073-1 von 5 bis 600 g/m², vorzugsweise von 30 bis 400 g/m², insbesondere von 50 bis 200 g/m², aufweisen. Der Belüftungseinsatz 1, dargestellt in 1, weist ein Flächengewicht von 500 g/m² auf.
Der Belüftungseinsatz 1 kann eine Luftdurchlässigkeit gemäß DIN EN ISO 9237 im trockenen Zustand von 100 bis 5000 dm³/(m²s), vorzugsweise von 400 bis 2500 dm³/(m²s), insbesondere von 500 bis 1800 dm³/(m²s), aufweisen. Der Belüftungseinsatz 1 gemäß der 1 weist eine Luftdurchlässigkeit von 1000 dm³/(m²s).
Durch Verdunsten der Flüssigkeit können die teilweise verschlossenen Lüftungsöffnungen 4 wieder freigegeben werden, vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von –20 bis 70°C und einem Druck von 0,1 bis 5 bar, insbesondere bei einer Temperatur von –10 bis 50°C und einem Druck von 0,3 bis 3 bar. Der in 1 dargestellte Belüftungseinsatz 1 gibt die teilweise verschlossenen Lüftungsöffnungen 4 bei einer Temperatur von 0°C und einem Druck von 1,013 bar wieder frei.
Die Herstellung des Belüftungseinsatzes 1 zur Anordnung in oder auf Textilien, umfasst die folgenden Verfahrenschritte:

a) Behandeln einer Lüftungsöffnungen 4 aufweisenden Lage 2 mit einer Mischung, enthaltend ein polymerisierbares Monomer oder Oligomer und einen Vernetzer, als Vorstufe für ein Absorptionsmaterial 3, ein Benetzungsmittel und einen Initiator und
b) Polymerisation des Monomers oder Oligomers zu dem Absorptionsmaterial 3 unter Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Absorptionsmaterial 3 und der Lage 2.

Als Benetzungsmittel kann eine Verbindung der folgenden Formel RO(CH₂CH₂O)_xH, verwendet werden, wobei R ein linearer oder verzweigter Alkylrest ist und wobei x = 4; 5; 6,3; 6,5; 7; 8; 9; 10 oder 11 ist, vorzugsweise 6.5; 7; 8; 9; 10, insbesondere 6.5; 7; 8; 9. Als Benetzungsmittel 1 zur Herstellung des in 1 dargestellten Belüftungseinsatz wird eine Verbindung der Formel RO(CH₂CH₂O)_xH verwendet, wobei R ein linearer Alkylrest ist und wobei x = 6,5 ist.
Der Anteil des Benetzungsmittels bezogen auf die Gesamtmenge der Mischung kann im Bereich von 0,1 bis 5,0 Gew.-% liegen, vorzugsweise von 1,0 bis 4,0 Gew.-%, insbesondere von 1,5 bis 3,5 Gew.-%. Der Anteil des Benetzungsmittels zur Herstellung des in 1 dargestellten Belüftungseinsatz 1 bezogen auf die Gesamtmenge der Mischung liegt bei 2,0 Gew.-%.
Durch die Zugabe des Benetzungsmittels wird eine Oberflächenspannung gemäß DIN 55660 der Mischung im Bereich von 10 bis 72 dyn eingestellt, vorzugsweise im Bereich von 15 bis 60 dyn, insbesondere im Bereich von 20 bis 68 dyn. Der Belüftungseinsatz 1, dargestellt in 1, weist eine Oberflächenspannung von 60 dyn auf.
Es kann ein Vernetzungsgrad im Bereich von 4,7·10^–5 bis 1,9·10^–1, vorzugsweise von 2,3·10^–4 bis 1,3·10^–1, insbesondere von 4,7·10^–4 bis 4,9·10^–2 eingestellt werden. Der Vernetzungsgrad des Belüftungseinsatz 1 dargestellt in 1 beträgt 0,08.
Das polymerisierbare Monomer oder Oligomer kann ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus:
monoethylenisch ungesättigte Mono-Carbonsäuren, insbesondere Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure; Crotonsäure, Sorbinsäure, Itaconsäure, Zimtsäure; monoethylenisch ungesättigte Polycarbonsäureanhydride, insbesondere Maleinsäureanhydrid; Carbonsäuresalze, vorzugsweise wasserlösliche Salze, insbesondere Alkali-, Ammonium- oder Aminsalze; monoethylenisch ungesättigte Mono- oder Polycarbonsäuren, insbesondere Natriummeth-, Trimethylaminmeth-, Triethanolaminmeth-, Natriummaleat, Methylaminmaleat; Sulfonsäuren, vorzugsweise aliphatische oder aromatische Vinylsulfonsäuren, insbesondere Vinyl-, Allyl-, Vinyltoluol-, Styrol-, (Meth)acrylsulfonsäuren; 2-Hydroxy-3-methacryloxypropylsulfonsäure; Sulfopropylmethacrylat, Sulfonsäuresalze, vorzugsweise Alkali-, Ammonium-, Aminsalze von sulfonsäuregruppenhaltigen Monomeren oder Oligomeren; Hydroxyverbindungen, vorzugsweise monoethylenisch ungesättigte Alkohole, monoethylenisch ungesättigte Ether oder Ester von Polyolen, insbesondere Methallylalkohol, Alkylenglykolen, Glycerin, Polyoxyalkylenpolyolen, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Triethylenglykolmethacrylat, Polyoxyethylenoxypropylenglykolmonomethallylether, wobei die Hydroxygruppen gegebenenfalls etherifiziert oder esterifiziert sind; Amide, vorzugsweise Vinylform-, Methacryl-, N-Alkylmeth-, N,N-Dialkylmethacryl-, N-Hydroxyalkyl(meth)acryl-, N-Hexylacryl-, N,N-Dimethylacryl-, N,N'-Di-n-propylacryl-, N-Methylolmethacryl-, N-Hydroxyethylmethacryl-, N,N-Dihydroxyethylmethacrylamid, Vinyllactame, insbesondere N-Vinylpyrrolidon; Aminoverbindungen, vorzugsweise aminogruppenhaltige Ester, monoethylenisch ungesättigter Mono- oder Dicarbonsäuren, heterocyclische Vinylverbindungen, insbesondere Dialkylaminoalkyl-, Dihydroxyalkylaminoalkyl-, Morpholinoalkylester; Vinylpyridine, insbesondere 2-Vinyl-, 4-Vinyl-, N-Vinylpyridin, N-Vinylimidazol; quartäre Ammoniumsalze, vorzugsweise N,N,N-Trialkyl-N-(meth)acryloyloxyalkylammoniumsalze, insbesondere N,N,N-Trimethyl-N-(meth)acryloyloxyethylammoniumchlorid, N,N,N-Triethyl-N-(meth)acryloyloxyethylammoniumchlorid, 2-Hydroxy-3-(meth)acryloyloxypropyltrimethylammoniumchlorid, insbesondere Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, Morpholinoethylmethacrylat, Dimethylaminoethylfumarat und deren Gemischen. Das polymerisierbare Monomer des Absorptionsmittels 3 für den in 1 dargestellten Belüftungseinsatz 1 ist Acrylsäure.
Durch die Polymerisation in Verfahrensschritt b) wird ein Superabsorber gebildet.
Die Oberflächenenergie des Belüftungseinsatzes 1 wird durch Corona- und/oder Plasmabehandlung erhöht. Die Oberflächenenergie des Belüftungseinsatzes 1 der 1 beträgt 70 dyn.
Der Belüftungseinsatzes 1 kann als Feuchtigkeits- und/oder Klimaregulator verwendet werden. Der in 1 gezeigte Belüftungseinsatz 1 wird als Feuchtigkeitsregulator verwendet.
2 zeigt eine Detailansicht des in 1 dargestellten Belüftungseinsatzes 1 in trockenem Zustand. Dieser Belüftungseinsatz 1 zur Anordnung in oder auf Textilien umfasst mindestens eine Lage 2, die mindestens teilweise von einem Absorptionsmaterial 3 bedeckt ist und Lüftungsöffnungen 4 aufweist, wobei die Lüftungsöffnungen 4 unter Einwirkung von Flüssigkeit aufgrund einer Quellung des Absorptionsmaterials 3 zumindest teilweise verschlossen werden können. Das Absorptionsmaterial 3 ist bereichsweise stoffschlüssig an die Lage 2 angebunden.
Die Fasern 5 der Lage 2 sind vollständig mit dem Absorptionsmaterial 3 bedeckt bzw. beschichtet.
Die Lüftungsöffnung 4 weist eine oktaedrische Form auf, wobei die Lüftungsöffnungen 4 nicht durch regelmäßige geometrische Formen aufgebaut werden.
Die in 2 gezeigte Lüftungsöffnung 4 ist geöffnet.
3 zeigt eine Detailansicht des in 1 dargestellten Belüftungseinsatzes 1 unter Einwirkung von Flüssigkeit. Die eindringende Flüssigkeit wird vom Absorptionsmaterial 3 aufgenommen. Das aufgequollene Absorptionsmaterial 3 füllt die Lüftungsöffnung 4, dargestellt in 2, vollständig aus und verschließt diese gegen den Durchtritt von Flüssigkeit oder eines Gases.
4 zeigt einen Belüftungseinsatz 1' zur Anordnung in oder auf Textilien, umfassend mindestens eine Lage 2, die mindestens teilweise von einem Absorptionsmaterial 3 bedeckt ist und Lüftungsöffnungen 4 aufweist, wobei die Lüftungsöffnungen 4 unter Einwirkung von Flüssigkeit aufgrund einer Quellung des Absorptionsmaterials 3 zumindest teilweise verschlossen werden können.
Das Absorptionsmaterial 3 ist zumindest bereichsweise stoffschlüssig an die Lage 2 angebunden.
Das Absorptionsmaterial 3 bedeckt die Fasern 5 teilweise.
Die Lüftungsöffnungen 4 sind gleichmäßig in der Lage 2 verteilt.
Der Belüftungseinsatz 1', dargestellt in 1, weist ein Flächengewicht von 100 g/m² auf.
Der Belüftungseinsatz 1' gemäß der 1 weist eine Luftdurchlässigkeit von 200 dm³/(m²s) auf.
Der Belüftungseinsatz 1' wird mit dem zuvor beschriebenen Herstellungsverfahren hergestellt.
5 zeigt eine Detailansicht des in 4 dargestellten Belüftungseinsatzes 1' in trockenem Zustand. Das Absorptionsmaterial 3 ist bereichsweise stoffschlüssig mit den Fasern 5 der Lage 2 verbunden.
Die Lüftungsöffnungen 4 sind geöffnet.
6 zeigt eine Detailansicht des in 4 dargestellten Belüftungseinsatzes 1' unter Einwirkung von Wasser.
Das eindringende Wasser wird vom Absorptionsmaterial 3 unter einer Volumenzunahme aufgenommen. Durch ein Aufquellen des Absorptionsmaterials 3 wird die Lüftungsöffnung 4 teilweise verschlossen.
Durch Verdunsten der Flüssigkeit werden die teilweise verschlossenen Lüftungsöffnungen 4 wieder freigegeben.
Die Dicke des in 4 dargestellten Belüftungseinsatzes 1' hat sich unter Einwirkung von Wasser um das 3-fache erhöht.
7 zeigt ein Diagramm, in welchem die Reinigungszeit gegen den Blasenpunkt (Bubble Point) dargestellt ist. Es wurde der Einfluss der Reinigungszeit auf den Blasenpunkt eines Belüftungseinsatzes untersucht. Die Messung des Blasenpunkts wurde gemäß DIN ISO 2942 durchgeführt. Der Belüftungseinsatz wurde analog den Ausführungsbeispielen 2 und 3 hergestellt. Es konnte festgestellt werden, dass mit zunehmender Reinigungszeit der Blasenpunkt erhöht wird. Unter Reinigungszeit wird die Dauer des Waschens bzw. Reinigens des Belüftungseinsatzes verstanden. Bevorzugt erfolgt das Waschen bzw. Reinigen mit Wasser und dient zum Entfernen von Verunreinigungen. Dieser Verfahrensschritt kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen. Der Belüftungseinsatz kann einen Blasenpunkt (Bubble Point) gemäß DIN ISO 2942 im Bereich von 10 bis 2500 mbar, vorzugsweise im Bereich von 100 bis 1500 mbar, insbesondere im Bereich von 500 bis 1000 mbar, aufweisen. Schon ein kurzzeitiges Waschen erhöht den Blasenpunkt gemäß DIN ISO 2942, um mehr als das Doppelte, verglichen mit einem ungewaschenen Belüftungseinsatz. Desweiteren konnte überraschend festgestellt werden, dass mit zunehmender Reinigungszeit der Blasenpunkt deutlich erhöht werden kann. Nach einer Reinigungszeit von vier Minuten wird ein Blasenpunkt größer als 1000 mbar erreicht.
Der soeben beschriebene Belüftungseinsatz kann gemäß den folgenden Ausführungsbeispielen hergestellt werden:
Ausführungsbeispiel 1:
Zur Herstellung einer teilneutralisierten Acrylsäurelösung werden 8,00 g Natriumhydroxid in 21,00 g Wasser gelöst und mit 21,00 g Acrylsäure versetzt. Anschließend werden 25,00 g der teilneutralisierten Acrylsäurelösung mit 0,50 g 1-[4-(2-Hydroxyethoxy)-phenyl]-2-hydroxy-2-methyl-1-propan-1-on, 1,00 g Heptylpolyethylenglykolether (C₇H₁₅O(CH₂CH₂O)_6,5H) und 47,00 g Wasser homogen vermischt. Der pH-Wert der Lösung beträgt ca. 4.
Der Lösung werden 0,25 g N,N'-Methylendiacrylamid hinzugegeben und diese wird 15 Minuten bei einer Temperatur von ca. 22°C gerührt. Die erhaltene Lösung wird bei 20°C im Foulard vorgelegt. Anschließend wird ein 10 × 10 cm Polyethylenterephthalatvlies mit einem Flächengewicht von 100 g/cm² eingeführt und durch den Foulard (Sawafill 1122, Firma Sandler) gezogen. Es werden 280 g/m² in das Fasergebilde der Lage eingebracht.
Das imprägnierte Vlies wird zwischen zwei Rollen abgequetscht und durch UV-Behandlung wird die Polymerisation einer Mischung, enthaltend Acrylsäure, einen Vernetzer, ein Benetzungsmittel und einen Initiator, gestartet. Die UV-Behandlung erfolgt durch Zuschalten von UV-Strahlern (Firma Dr. Hönle, Typ Uvahand 250, 250 Watt pro Strahler). Die Bestrahlungszeit beträgt 10 Sekunden. Der Vernetzungsgrad des Absorptionsmaterials liegt bei 0,011. Das bestrahlte Vlies wird mit Wasser gewaschen und vier Stunden bei 70°C getrocknet.
Nach der Polymerisation nimmt das Gewicht des Vlieses um ca. 70 Gew.-% zu. Die Quellrate definiert die Menge an Wasser, die von der Beschichtung innerhalb einer festgelegten Zeitspanne absorbiert wird. Das Quellvermögen bezeichnet die maximale Menge an Wasser oder Flüssigkeit, die von der Beschichtung absorbiert wird, wobei sich dieser Wert auf das Trockengewicht der Beschichtung bezieht.
Die Quellrate wird durch Messen der prozentualen Quellung oder der Gewichtszunahme in Zeitspannen von 0 bis 20 Minuten bestimmt.
Die Quellrate beträgt 60,00 und das Gewicht nach der Quellung liegt bei 43,44 g.
Die Dicke des in Ausführungsbeispiel 1 hergestellten Belüftungseinsatzes beträgt 0,1 mm.
Ausführungsbeispiel 2:
Zur Herstellung einer teilneutralisierten Methacrylsäurelösung werden 8,00 g Natriumhydroxid in 12,00 g Wasser gelöst und mit 30,00 g Methacrylsäure versetzt. Anschließend werden 30,00 g der teilneutralisierten Methacrylsäurelösung mit 0,95 g Bis(2,4,6-trimethylbenzoyl)phenylphosphinoxid, 0,95 g Octylpolyethylenglykolether (C₈H₁₇O(CH₂CH₂O)₉H) und 63,10 g Wasser homogen vermischt. Der pH-Wert der Lösung beträgt ca. 3,5.
Der Lösung werden 0,32 g 1,3,5-Triallyl-1,3,5-triazin-2,4,6(1H,3H,5H)-trion hinzugegeben und diese wird 15 Minuten bei einer Temperatur von ca. 22°C gerührt. Anschließend wird ein 10 × 10 cm Polyamidvlies mit einem Flächengewicht von 200 g/cm² mit der Lösung getränkt. Es werden 1000 g/m² in das Fasergebilde der Lage eingebracht.
Das imprägnierte Vlies wird zwischen zwei Rollen abgequetscht und durch UV-Behandlung wird die Polymerisation einer Mischung, enthaltend Acrylsäure, einen Vernetzer, ein Benetzungsmittel und einen Initiator, gestartet. Die UV-Behandlung erfolgt durch Zuschalten von UV-Strahlern (Firma Dr. Hönle, Typ Uvahand 250, 250 Watt pro Strahler). Die Bestrahlungszeit beträgt 20 Sekunden. Der Vernetzungsgrad des Absorptionsmaterials liegt bei 0,007. Das bestrahlte Vlies wird mit Wasser gewaschen und vier Stunden bei 70°C getrocknet.
Nach der Polymerisation nimmt das Gewicht des Vlieses um ca. 80 Gew.-% zu.
Die Quellrate wird durch Messen der prozentualen Quellung oder der Gewichtszunahme in Zeitspannen von 0 bis 20 Minuten bestimmt.
Die Quellrate beträgt 50,00 und das Gewicht nach der Quellung liegt bei 39,93 g.
Die Dicke des in Ausführungsbeispiel 2 hergestellten Belüftungseinsatzes beträgt 1,5 mm.
Ausführungsbeispiel 3:
Zur Herstellung einer teilneutralisierten Vinylsulfonsäurelösung werden 5,00 g Kaliumhydroxid in 20,00 g Wasser gelöst und mit 15,00 g Vinylsulfonsäure versetzt. Anschließend werden 15,00 g der teilneutralisierten Vinylsulfonsäurelösung mit 0,5 g 1-Hydroxycyclohexylphenylketon, 0,5 g Benzophenon, 1,50 g Ethylpolyethylenglykolether (C₂H₅O(CH₂CH₂O)_6,5H) und 32,50 g Wasser homogen vermischt. Der pH-Wert der Lösung beträgt ca. 3,5.
Der Lösung wird 0,15 g Ethylenglykoldimethacrylat hinzugegeben und diese wird 15 Minuten bei einer Temperatur von ca. 22°C gerührt. Anschließend wird ein 10 × 10 cm Viskosevlies mit einem Flächengewicht von 300 g/cm² mit der Lösung getränkt. Es werden 2200 g/m² in das Fasergebilde der Lage eingebracht.
Das imprägnierte Vlies wird zwischen zwei Rollen abgequetscht und durch UV-Behandlung wird die Polymerisation einer Mischung, enthaltend Acrylsäure, einen Vernetzer, ein Benetzungsmittel und einen Initiator, gestartet. Die UV-Behandlung erfolgt durch Zuschalten von UV-Strahlern (Firma Dr. Hönle, Typ Uvahand 250, 250 Watt pro Strahler). Die Bestrahlungszeit beträgt 13 Sekunden. Der Vernetzungsgrad des Absorptionsmaterials liegt bei 0,016. Das bestrahlte Vlies wird mit Wasser gewaschen und vier Stunden bei 70°C getrocknet.
Ausführungsbeispiel 4:
Es wurde der Einfluss des Waschens und der Reinigungszeit auf den Blasenpunkt untersucht. Hierzu wurden Proben eines Belüftungseinsatzes unterschiedlich lang nach der Polymerisation mit Wasser gewaschen.
Anschließend wurde ein Gasblasentest (Bubble Point Test) gemäß DIN ISO 2942 durchgeführt. Der zu untersuchende Belüftungseinsatz wurde bei ca. 20°C in einen mit Wasser gefüllten Behälter für zwei Minuten getaucht. Hierzu wurde der Belüftungseinsatz vollständig mit Flüssigkeit benetzt. Anschließend wurde der Belüftungseinsatz mit Druckluft beaufschlagt. Nun wurde der Druck gemessen, der nötig ist um Luft durch den Belüftungseinsatz bzw. durch die Lüftungsöffnungen zu drücken.
In der folgenden Tabelle sind die Blasenpunkte in Abhängigkeit der Reinigungszeit aufgeführt: Tabelle 1: Experimentell bestimmte Blasenpunkte für den erfindungsgemäßen Belüftungseinsatz bei unterschiedlichen Reinigungszeiten.

Probe Reinigungszeit [min] Blasenpunkt [mbar]

1 0 150

2 1 345

3 2 483

4 4 1013

5 6 1226

6 10 1634
Die Experimente zeigen, dass der erfindungsgemäße Belüftungseinsatz hohe Blasenpunkte aufweist. Ferner konnte überraschend festgestellt werden, dass durch einmaliges Waschen des Belüftungseinsatzes nach der Polymerisation der Blasenpunkt deutlich erhöht werden kann. Weiterhin kann der Blasenpunkt mit steigender Reinigungszeit erhöht werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1921939 B1 [0003]
DE 102006042145 B3 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 9073-2 [0022]
ISO 8971-4 [0028]
DIN EN 9073-2 [0031]
DIN EN 29073-1 [0032]
DIN ISO 2942 [0033]
DIN EN ISO 9237 [0035]
DIN 55660 [0049]
DIN 55660 [0081]
DIN EN 9073-2 [0102]
DIN EN 29073-1 [0103]
DIN EN ISO 9237 [0104]
DIN 55660 [0109]
DIN ISO 2942 [0133]
DIN ISO 2942 [0133]
DIN ISO 2942 [0133]
DIN ISO 2942 [0153]

Claims

Belüftungseinsatz (1, 1') zur Anordnung in oder auf Textilien, umfassend mindestens eine Lage (2), die mindestens teilweise von einem Absorptionsmaterial (3) bedeckt ist und Lüftungsöffnungen (4) aufweist, wobei die Lüftungsöffnungen (4) unter Einwirkung von Flüssigkeit aufgrund einer Quellung des Absorptionsmaterials (3) zumindest teilweise verschlossen werden können, erhältlich durch ein Verfahren, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a) Behandeln einer Lüftungsöffnungen (4) aufweisenden Lage (2) mit einer Mischung, enthaltend ein polymerisierbares Monomer oder Oligomer und einen Vernetzer, als Vorstufe für das Absorptionsmaterial (3), ein Benetzungsmittel und einen Initiator und b) Polymerisation des Monomers oder Oligomers zu dem Absorptionsmaterial (3) unter Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Absorptionsmaterial (3) und der Lage, dadurch gekennzeichnet, dass das Absorptionsmaterial (3) zumindest bereichsweise stoffschlüssig an die Lage (2) angebunden ist.
Belüftungseinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage (2) Fasern (5) enthält, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Polyolefinen-, insbesondere Polyphenylensulfid-, Polyester-, insbesondere Polyethylenterephthalat-, Polybutylenterephthalat-; Polyamid-, insbesondere Polyamid 6.6 (Nylon^®), Polyamid 6.0 (Perlon^®)-; Polyvinylchlorid-, Polyacrylnitril-, Polyimid-, Polytetraflourethylen (Teflon^®)-, Aramid-, Woll-, Baumwoll-, Seide-, Hanf-, Bambus-, Kenaf-, Sisal-, Cellulose-, Soja-, Flacks-, Glas-, Basalt-, Carbon-, Viskosefasern und deren Gemischen.
Belüftungseinsatz nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Dicke gemäß DIN EN 9073-2 von 20 bis 10000 μm, vorzugsweise von 100 bis 7000 μm, insbesondere von 300 bis 4000 μm.
Belüftungseinsatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Flächengewicht gemäß DIN EN 29073-1 von 5 bis 600 g/m², vorzugsweise von 30 bis 400 g/m², insbesondere von 50 bis 200 g/m².
Belüftungseinsatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Luftdurchlässigkeit gemäß DIN EN ISO 9237 im trockenen Zustand von 100 bis 5000 dm³/(m²s), vorzugsweise von 400 bis 2500 dm³/(m²s), insbesondere von 500 bis 1800 dm³/(m²s).
Belüftungseinsatz nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Verdunsten der Flüssigkeit die teilweise verschlossenen Lüftungsöffnungen (4) wieder freigegeben werden können, vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von –20 bis 70°C und einem Druck von 0,1 bis 5 bar, insbesondere bei einer Temperatur von –10 bis 50°C und einem Druck von 0,3 bis 3 bar.
Verfahren zur Herstellung eines Belüftungseinsatzes nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Anordnung in oder auf Textilien, umfassend die folgenden Verfahrenschritte: a) Behandeln einer Lüftungsöffnungen (4) aufweisenden Lage (2) mit einer Mischung, enthaltend ein polymerisierbares Monomer oder Oligomer und einen Vernetzer, als Vorstufe für ein Absorptionsmaterial (3), ein Benetzungsmittel und einen Initiator und b) Polymerisation des Monomers oder Oligomers zu dem Absorptionsmaterial (3) unter Ausbildung einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Absorptionsmaterial (3) und der Lage (2).
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Benetzungsmittel eine Verbindung der folgenden Formel RO(CH₂CH₂O)_xH, verwendet wird, wobei R ein linearer oder verzweigter Alkylrest ist und wobei x = 4; 5; 6,3; 6,5; 7; 8; 9; 10 oder 11 ist, vorzugsweise 6.5; 7; 8; 9; 10, insbesondere 6.5; 7; 8; 9.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Benetzungsmittels bezogen auf die Gesamtmenge der Mischung im Bereich von 0,1 bis 5 Gew.-% liegt, vorzugsweise von 1 bis 4 Gew.-%, insbesondere von 1,5 bis 3,5 Gew.-%.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Zugabe eines Benetzungsmittels eine Oberflächenspannung gemäß DIN 55660 der Mischung im Bereich von 10 bis 72 dyn eingestellt wird, vorzugsweise im Bereich von 50 bis 70 dyn, insbesondere im Bereich von 20 bis 68 dyn.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vernetzungsgrad im Bereich von 4,7·10^–5 bis 1,9·10^–1, vorzugsweise von 2,3·10^–4 bis 1,3·10^–1, insbesondere von 4,7·10^–4 bis 4,9·10^–2, eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das polymerisierbare Monomer oder Oligomer ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: monoethylenisch ungesättigte Mono-Carbonsäuren, insbesondere Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure; Crotonsäure, Sorbinsäure, Itaconsäure, Zimtsäure; monoethylenisch ungesättigte Polycarbonsäureanhydride, insbesondere Maleinsäureanhydrid; Carbonsäuresalze, vorzugsweise wasserlösliche Salze, insbesondere Alkali-, Ammonium- oder Aminsalze; monoethylenisch ungesättigte Mono- oder Polycarbonsäuren, insbesondere Natriummeth-, Trimethylaminmeth-, Triethanolaminmeth-, Natriummaleat, Methylaminmaleat; Sulfonsäuren, vorzugsweise aliphatische oder aromatische Vinylsulfonsäuren, insbesondere Vinyl-, Allyl-, Vinyltoluol-, Styrol-, Methacrylsulfonsäuren; 2-Hydroxy-3-methacryloxypropylsulfonsäure; Sulfopropylmethacrylat, Sulfonsäuresalze, vorzugsweise Alkali-, Ammonium-, Aminsalze von sulfonsäuregruppenhaltigen Monomeren oder Oligomeren; Hydroxyverbindungen, vorzugsweise monoethylenisch ungesättigte Alkohole, monoethylenisch ungesättigte Ether oder Ester von Polyolen, insbesondere (Meth)allylalkohol, Alkylenglykolen, Glycerin, Polyoxyalkylenpolyolen, Hydroxyethylmethacrylat, Hydroxypropylmethacrylat, Triethylenglykolmethacrylat, Polyoxyethylenoxypropylenglykolmonomethallylether, wobei die Hydroxygruppen gegebenenfalls etherifiziert oder esterifiziert sind; Amide, vorzugsweise Vinylform-, Methacryl-, N-Alkylmeth-, N,N-Dialkylmethacryl-, N-Hydroxyalkylmethacryl-, N-Hexylacryl-, N,N-Dimethylacryl-, N,N'-Di-n-propylacryl-, N-Methylolmethacryl-, N-Hydroxyethylmethacryl-, N,N-Dihydroxyethylmethacrylamid, Vinyllactame, insbesondere N-Vinylpyrrolidon; Aminoverbindungen, vorzugsweise aminogruppenhaltige Ester, monoethylenisch ungesättigter Mono- oder Dicarbonsäuren, heterocyclische Vinylverbindungen, insbesondere Dialkylaminoalkyl-, Dihydroxyalkylaminoalkyl-, Morpholinoalkylester; Vinylpyridine, insbesondere 2-Vinyl-, 4-Vinyl-, N-Vinylpyridin, N-Vinylimidazol; quartäre Ammoniumsalze, vorzugsweise N,N,N-Trialkyl-N-methacryloyloxyalkylammoniumsalze, insbesondere N,N,N-Trimethyl-N-methacryloyloxyethylammoniumchlorid, N,N,N-Triethyl-N-methacryloyloxyethylammoniumchlorid, 2-Hydroxy-3-(meth)acryloyloxypropyltrimethylammoniumchlorid, insbesondere Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, Morpholinoethylmethacrylat, Dimethylaminoethylfumarat und deren Gemischen.
Verfahren nach einem der der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Polymerisation in Verfahrensschritt b) ein Superabsorber gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenenergie des Belüftungseinsatzes durch Corona- und/oder Plasmabehandlung erhöht wird.
Verwendung eines Belüftungseinsatzes nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Feuchtigkeits- und/oder Klimaregulator.