DE112017005495T5

DE112017005495T5 - Isoliermaterial

Info

Publication number: DE112017005495T5
Application number: DE112017005495.8T
Authority: DE
Inventors: Rolf Lyon
Original assignee: Rlepl Ltd
Current assignee: Rlepl Ltd
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2019-08-08
Also published as: CN110088370A; US20200063306A1; WO2018078396A1

Abstract

Ein Vlies-Isoliermaterial, das zur Verwendung bei der Herstellung von Bekleidung, Möbeln oder dergleichen geeignet ist, umfasst eine Faserschicht mit einer Vielzahl von diskreten Öffnungen, die sich zumindest teilweise durch das Material erstrecken.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Isoliermaterial und insbesondere auf ein Isoliermaterial zur Verwendung bei Bekleidung und Heimtextilien. Bestimmte Ausführungsformen sind auch zur Verwendung bei der Gebäudeisolierung oder anderen Formen der Isolierung geeignet.
Hintergrund der Erfindung
Materialien, die für Kleidungsstücke, Heimtextilien usw. verwendet werden können (und zudem bestimmte Materialien umfassen, die sich auch für die Isolierung von Gebäuden gegen Wärmeverlust, z. B. als Dachpappe, eignen), und die über deren Oberflächen geringe Wärmeübertragungseigenschaften aufweisen, sind allgemein bekannt. Normalerweise werden solche Materialien verwendet, um Wärme in Innern eines Volumens zurückzuhalten, und werden typischerweise für Kaltwetterbekleidung bei kaltem Wetter verwendet. In Bezug auf die letztgenannte Verwendung weisen die verwendeten Materialien üblicherweise mehrere Schichten auf, wobei zumindest eine äußere Schicht wasserabweisend ist, sodass der Träger die Bekleidung bei Regenwetter verwenden kann. Diese äußere Schicht kann oft mit einer oder zwei weiteren Schichten verwendet werden.
Zum Speichern der Wärme in den Kleidungsstücken ist eine Isolierschicht vorgesehen. Die Isolierschicht beruht typischerweise auf einem Fasernetz, um Luft in deren Masse zu speichern und somit die Wärmeübertragung zwischen dem Träger und der Außenseite zu begrenzen. Oftmals kann auch eine dritte Schicht verwendet werden, wobei die dritte Schicht auf die Isolierschicht aufgebracht ist und die Isolierschicht praktisch zwischen der Außenschicht und der dritten Schicht angeordnet ist.
Ein Problem bei herkömmlichen Vlies-Isoliermaterialien besteht darin, dass, obwohl viele wasserdicht oder zumindest nässedicht ausgelegt sind, falls Wasser in die wasserabweisende Schicht eindringen kann, das Isoliermaterial unter dieser Schicht das Wasser problemlos aufnimmt und seine Isoliereigenschaften verliert, und gleichzeitig aufgrund des aufgenommenen Wassers deutlich schwerer wird. Die Fähigkeit des Kleidungsstücks, den Träger vor der kalten Umgebung zu schützen, reduziert sich dadurch erheblich. Darüber hinaus wird die Atmungsaktivität des Materials, durch die Wasser aus dem Inneren des Kleidungsstücks entweichen kann, ebenfalls beeinträchtigt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Material bereitzustellen, das, wenn es eingearbeitet oder zur Herstellung von Gegenständen wie Kleidungsstücken verwendet wird, die obigen Probleme löst.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten breiten unabhängigen Aspekt der Erfindung wird ein Vlies-Isoliermaterial bereitgestellt, das zur Verwendung bei der Herstellung von Bekleidung, Möbeln oder dergleichen geeignet ist, wobei das Material eine Faserschicht mit einer Vielzahl von diskreten Öffnungen umfasst, die sich zumindest teilweise durch die Faserschicht erstrecken.
Diese Konfiguration ist besonders vorteilhaft, weil die Öffnungen den Verbleib von Luft in den Öffnungen ermöglichen, bis die dahinterliegende Luft erwärmt wird, die dann die Luft sowie jegliche Feuchtigkeit durch die Löcher vom Träger wegdrückt, wobei das Eindringen von Feuchtigkeit in die Fasermatrix verhindert wird, wodurch ein Material bereitgestellt wird, das sowohl isolierend ist als auch aufgrund der erhöhten Wasserdampfdurchlässigkeit eine stark verbesserte Atmungsaktivität aufweist.
Vorzugsweise erstrecken sich die Öffnungen vollständig durch das Material.
Vorzugsweise sind die Öffnungen gleichmäßig über das Material verteilt.
Diese Konfiguration ist besonders vorteilhaft, da sie eine gleichmäßige Verteilung gewährleistet, um einen gleichmäßigen Wasser- und Feuchtigkeitsstrom durch die Öffnungen zu ermöglichen, was eine maximale Atmungsaktivität gewährleistet.
Vorzugsweise weisen die Öffnungen einen kreisförmigen Querschnitt auf.
Diese Konfiguration ist besonders vorteilhaft, da sie einen einheitlichen Durchmesser bereitstellt, der einen maximalen Transport von Wasser und Feuchtigkeit durch die Öffnungen ermöglicht und das Auffangen von Wasser in Ecken verhindert.
Wahlweise sind die Öffnungen in einer quadratischen Anordnung angeordnet. Ferner ist der Mittelpunkt benachbarter Öffnungen wahlweise in einer Reihe oder in einer Spalte durch einen Abstand von 6,0 bis 25,0 mm, vorzugsweise 6,0 bis 15,0 mm, voneinander getrennt.
Vorzugsweise weist eine Öffnung einen Durchmesser von 1,0 bis 5,0 mm und noch bevorzugter von 2,0 bis 4,0 mm auf. Weiter bevorzugt weist eine Anordnung Öffnungen mit unterschiedlichen Durchmessern auf.
Vorzugsweise sind die Öffnungen kegelstumpfförmig, wobei die Kegelachse senkrecht zur Breite des Textils gerichtet ist. Diese Konfiguration kann die Atmungsaktivität des Textils dadurch erhöhen, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Feuchtigkeit durch die Öffnungen erhöht wird.
Alternativ sind die Öffnungen im Querschnitt länglich. Diese Konfiguration ist besonders vorteilhaft, weil längliche Öffnungen die Elastizität und Dehnung des Materials verbessern. Diese Öffnungen wären auch dann vorzuziehen, wenn eine größere Anzahl von Öffnungen erforderlich ist.
Vorzugsweise weist die Materialschicht eine Dicke zwischen 3 mm und 250 mm auf.
Dieser Dickenbereich ist für die Palette von Artikeln vorteilhaft, in denen das Material verwendet werden kann, zum Beispiel wird für Bekleidung, wie z. B. Socken und Jacken, eine dünnere Schicht von 3 mm erforderlich ist, wohingegen für Artikel, wie z. B. Möbel, Pferdedecken und Gebäudeisolierung, eine größere Dicke von bis zu 250 mm erforderlich wäre.
Vorzugsweise umfasst das Material mehrere aufeinandergestapelten Unterschichten mit ausgerichteten Öffnungen, um eine größere Dicke des Materials zu erreichen. Diese Konfiguration ist besonders vorteilhaft, da sie eine einfache Möglichkeit bietet, die Dicke des Materials durch Aneinanderreihung einzelner Schichten zu verändern, und daher müssen nur einzelne Schichten während der Fertigung hergestellt werden.
Vorzugsweise umfasst das Material eine Mischung von Fasern unterschiedlicher Dichte. Diese Konfiguration ist besonders vorteilhaft, weil dadurch das Material für den Einsatz in verschiedenen Umgebungen angepasst werden kann, wobei die Fasern mit höherer Dichte dort verwendet werden, wo eine verbesserte Isolierung erforderlich ist, und Fasern mit geringerer Dichte dort verwendet werden, wo eine geringere Isolierung, wie z. B. einer warmen Wetterjacke, erforderlich ist.
Besonders bevorzugt umfasst das Material eine Fasermischung mit Clo™-Fasern.
Diese Fasermischung ist besonders vorteilhaft, da die spezifischen Eigenschaften der Clo™-Fasern einen hohen Standard an Isolierung und Wärme sowie Weichheit bieten, die dem Benutzer zusätzlichen Komfort bieten können.
Besonders bevorzugt werden die Polyesterfasern mittels Wärme oder Klebstoff verbunden. Diese Konfiguration ist besonders vorteilhaft, weil sie die Festigkeit und Steifigkeit der Matrixschicht verbessert.
Vorzugsweise werden die Öffnungen durch thermisches Schmelzen des Materials hergestellt. Diese Konfiguration ist besonders vorteilhaft, weil die Schmelzwirkung die Innenseite der Öffnung versiegelt, den Innendurchmesser der Öffnung strukturiert und dadurch einen größeren Wasser- und Feuchtigkeitsstrom durch die Öffnungen ermöglicht, wodurch verhindert wird, dass Wasser seitwärts in den Hauptkörper des Materials gelangt.
Besonders bevorzugt werden die Öffnungen durch einen Laser hergestellt.
Diese Konfiguration ist besonders vorteilhaft, da ein Laser den gleichen Effekt wie eine Wärmebehandlung dadurch aufweist, dass die Innenfläche der Öffnung versiegelt wird.
Alternativ werden die Öffnungen durch einen Stempel (z. B. eine Stempel- und Matrizenvorrichtung) hergestellt. Diese Konfiguration ist besonders vorteilhaft, da dies ein einfacher Mechanismus ist, durch den mehrere Öffnungen gleichzeitig erzeugt werden können.
Alternativ werden die Öffnungen durch eine Ultraschallschneidvorrichtung hergestellt.
Diese Konfiguration ist besonders vorteilhaft, da sie die Öffnungen mit höherer Geschwindigkeit und geringerem Stromverbrauch herstellen kann.
Alternativ werden die Öffnungen mit einer Wasserstrahlschneidvorrichtung hergestellt. Diese Konfiguration ist besonders vorteilhaft, da keine Wärme verwendet wird, welche die intrinsischen Eigenschaften der Materialschicht selbst beeinträchtigen oder verändern kann.
In einem weiteren breiten, unabhängigen Aspekt stellt die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines Materials bereit, wobei das Material zur Verwendung bei der Herstellung von Bekleidung, Möbeln oder dergleichen geeignet ist, wobei das Verfahren das Auswählen einer Faserschicht und das Ausbilden einer Vielzahl von diskreten Öffnungen umfasst, die sich durch das Material erstrecken. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft, da die Öffnungen eine verbesserte Wasserdampfdurchlässigkeit für das Material bieten.
Vorzugsweise werden die Öffnungen durch thermisches Schmelzen gebildet.
Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft, da die thermische Wirkung der Herstellung der Öffnungen die Innenseite der Öffnung versiegelt, wobei der Innendurchmesser der Öffnung strukturiert wird, verhindert wird, dass Wasser seitwärts in den Hauptkörper des Materials gelangt, und somit ein größerer, effizienterer Transport von Wasser und Feuchtigkeit durch die Öffnungen ermöglicht wird.
Vorzugsweise wird das thermische Schmelzen durch Verwendung eines Lasers erzeugt. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft, da Laser das gewünschte Produkt mit hoher Geschwindigkeit und Genauigkeit bereitstellen können.
Alternativ werden die Öffnungen durch einen Stempel (zum Beispiel einer Stempel- und Matrizenvorrichtung) hergestellt. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft, da ein Stempel die gewünschten Öffnungen gleichzeitig in kurzer Zeit und mit geringeren Kosten herstellen kann.
Alternativ werden die Öffnungen durch eine Ultraschallschneidvorrichtung hergestellt. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft, da zur Herstellung der Öffnungen mit hoher Geschwindigkeit weniger Energie erforderlich ist.
Alternativ werden die Öffnungen mit einer Wasserstrahlschneidvorrichtung hergestellt. Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft, da keine Wärme verwendet wird, welche die intrinsischen Eigenschaften der Materialschicht selbst beeinträchtigen oder verändern kann, sowie weniger Rohstoffe benötigt werden und keine Chips oder potentiell gefährliche Gase erzeugt werden.
Vorzugsweise verwendet die Wasserstrahlschneidvorrichtung einen Hochgeschwindigkeitsstrom von Ultrahochdruckwasser von 30.000 - 90.000 psi (210 - 620 MPa), der von einer Verstärkerpumpe mit möglichen, im Strahl suspendierten Schleifpartikeln erzeugt wird.
Vorzugsweise ist die Düse aus gesintertem Borid gefertigt.
Alternativ werden die Öffnungen vorzugsweise durch einen pneumatischen Stempel hergestellt.
Figurenliste
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die nur beispielhaft Ausführungsformen eines Materials veranschaulichen. In den Zeichnungen zeigt:

1 eine vogelperspektivische Darstellung eines Bereichs des Materials;
1a und 1b jeweils eine Anordnung von Öffnungen, wobei die Öffnungen unterschiedliche Materialgrößen aufweisen;
2 eine schematische Ansicht einer einzelnen Faser;
3 eine Seitenansicht einer Ausführungsform des Materials;
4 eine Seitenansicht einer Ausführungsform des Materials; und
5 eine vogelperspektivische Darstellung einer Ausführungsform des Materials.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Im Folgenden wird ein Material veranschaulicht, das insbesondere zur Verwendung in einem Kleidungsstück zum Einsatz bei kaltem Wetter bestimmt ist, wobei die Kleidungsstücke, wie z. B. eine Jacke, auch „atmungsaktiv“ sein müssen und Feuchtigkeit abgeben müssen, obwohl das Material für den Einsatz bei Heimtextilien, der Gebäudeisolierung und verwandten technischen Bereichen geeignet ist.
Das Material eignet sich insbesondere für den Einsatz in Kleidungsstücken, wie z. B. Skijacken oder Wanderpullovern, Schneeschuhen und Mützen, bei denen es sowohl isolierend als auch atmungsaktiv ist, wenn der Benutzer bei kaltem Wetter körperliche Anstrengungen ausführt, und die bestimmten Merkmale und Eigenschaften des Materials, wie nachstehend beschrieben, eine besondere Eignung für diese Funktion ermöglichen, da die Isoliereigenschaften nicht durch Feuchtigkeit, wie z. B. Schweiß vom Benutzer, beeinträchtigt werden.
Es wird zunächst auf 1 Bezug genommen, die eine erste Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Das mit 10 gekennzeichnete Material umfasst eine erste Matrixschicht oder ein Netzwerk aus Fasermaterial wie z. B. Filz, Polyester, Polypropylen, Clo™-Mischfasern, Wolle, Gänsedaunen, Bambus oder irgendeine Mischung oder recycelte Mischung dieser Materialien oder anderer geeigneter Vliesfasern oder anderer geeigneter Materialien. Die Matrixschicht selbst kann nur eine einzelne Unterschicht oder mehrere Unterschichten umfassen. Die Einzelfasern selbst werden mittels Wärme oder Klebstoff oder einem anderen geeigneten Verbindungsmittel miteinander verbunden. Die Fasern sind zerreißbar und können sich dehnen. 2 veranschaulicht den Querschnitt einer einzelnen Clo™-Faser.
Die Schicht der Materialmatrix weist vorzugsweise eine Dicke zwischen 3 mm und 250 mm auf. Zwischen 3 und 75 mm ist diese für die Isolierung von Bekleidung und zwischen 75 und 250 mm für die Gebäudeisolierung geeignet.
Das Material umfasst Öffnungen 20, die sich durch das Material 10 erstrecken. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Öffnungen 20 gleichmäßig in der gesamten Matrixschicht 10 verteilt und gleichmäßig in Reihen 11 und Spalten 12 angeordnet, wie dies in 1 dargestellt ist. In alternativen Ausführungsformen können die Öffnungen 20 jedoch an bestimmten Stellen des Materials, je nach der erforderlichen Verwendung des Materials zufällig gestreut oder dichter oder spärlicher angesammelt werden. Wenn das Material z. B. beim Futter einer Ski-Jacke verwendet wird, können die Öffnungen 20 eine gleichmäßige, wie die in 1 gezeigte Verteilung im gesamten Körper der Jacke mit einem im Achselhöhlenbereich angeordneten, dichter bestückten Bereich aufweisen, in dem eine verbesserte Durchlässigkeit aufgrund eines verstärkten Schwitzens des Benutzers in diesem Bereich erforderlich ist. Darüber hinaus kann die Anzahl der Reihen je nach erforderlicher Verwendung des Materials einschließlich der genauen Position innerhalb der Verwendung erneut variieren.
Die Öffnungen 20 können alle die gleiche Größe und den gleichen Querschnitt aufweisen, obwohl die Größe abhängig von der erforderlichen Verwendung des Materials variieren kann. Die Verwendung bei der Gebäudeisolierung würde ein größeres Öffnungsmaß und einen größeren Durchmesser erfordern, um eine ausreichende Wasserdampfdurchlässigkeit zu ermöglichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Öffnungen einen Durchmesser im Bereich von 0,5 mm bis 1,5 cm und vorzugsweise 1,0 bis 5,0 mm auf. Als Beispiele für eine Anordnung der Öffnungen ist dies typischerweise eine quadratische Anordnung, wobei der Mittelpunkt z. B. einer kreisförmigen Öffnung vom Mittelpunkt einer benachbarten Öffnung in derselben Reihe oder derselben Spalte gleich weit entfernt ist. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten ist größer als die Summe der Durchmesser und wird so gewählt, dass dieser 6,0 - 25,0 mm, vorzugsweise 6,0 - 15,0 mm beträgt. Zum Beispiel können Öffnungen mit einem Durchmesser von 4 mm in einer quadratischen Anordnung so festgelegt sein, dass die Mittelpunkte 10 mm oder 12 mm vom nächsten Nachbarn in einer Reihe oder einer Spalte der Anordnung entfernt sind. Ferner können Öffnungen mit einem Durchmesser von 3,5 mm in einer quadratischen Anordnung so festgelegt sein, dass die Mittelpunkte 8 mm oder 10 mm vom nächsten Nachbarn in einer Reihe oder einer Spalte der Anordnung entfernt sind. Es können jedoch auch andere Anordnungen, wie z. B. solche mit Reihen oder Spalten, verwendet werden, die von einer benachbarten Reihe oder Spalte seitlich versetzt sind.
Bei der in 1a dargestellten Ausführungsform umfasst die quadratische Anordnung Öffnungen 17 mit einem Durchmesser von 2 mm, deren Mittelpunkte 6,5 mm voneinander entfernt sind. In abwechselnden Reihen und Spalten sind Öffnungen 18 mit 3,5 mm Durchmesser enthalten. Beispiele mit solchen Durchmessern sind in 1b dargestellt. Die Größe des Durchmessers kann auch in einem Stück des gleichen Materials differieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Innenumfangsfläche 30 der Öffnungen 20 aufgrund des Wärmebehandlungsverfahrens, das zum Erzeugen der Öffnungen 20 verwendet wird, versiegelt, was nachfolgend detailliert beschrieben wird. Diese Versiegelung der Innenumfangsfläche 30 bewirkt eine Verbesserung der Effizienz und Bewegung von durch die Öffnung strömendem Wasser und verbessert somit die Wasserdampfdurchlässigkeit, da verhindert wird, dass Wasserdampf seitlich in den Körper der Matrixschicht gelangt, was ansonsten aufgrund der perforierten Beschaffenheit der Matrixschicht wahrscheinlich der Fall wäre.
In der bevorzugten Ausführungsform erstrecken sich die Öffnungen 20 vollständig durch das Material 10. 3 zeigt eine alternative Ausführungsform, wobei sich die Öffnungen 23 nicht vollständig durch das Material 13 erstrecken und sich stattdessen nur teilweise hindurcherstrecken. In dieser Ausführungsform wird die Atmungsaktivität des Textils 13 immer noch verbessert, weil Feuchtigkeit in die Öffnungen 23 eintritt und in der Öffnung verbleibt, anstatt auf der anderen Seite des Textils 13 herausgedrückt zu werden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform sind die Öffnungen 24, wie in 4 dargestellt, kegelstumpfförmig. In dieser Ausführungsform vergrößert sich der Durchmesser der Öffnung durch das Material allmählich von einer engen Öffnung 44 zu einer größeren Öffnung 54, wie dies in 4 dargestellt ist. Im Einsatz kann das schmalere Ende 44 der kegelstumpfförmigen Öffnung je nach Wunsch entweder vom Benutzer weg oder in Richtung des Benutzers ausgerichtet sein.
Obwohl die Öffnungen 20 in der bevorzugten Ausführungsform im Querschnitt kreisförmig sind, können die Öffnungen 20 in alternativen Ausführungsformen jeden geeigneten Querschnitt aufweisen. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform des Materials, bei dem die Öffnungen 25 langgestreckt sind oder „Schlitze“ sind, die durch eine der nachfolgend genannten Einrichtungen hergestellt werden können. Bei dieser Ausführungsform, bei der die Öffnungen 25 Schlitze und nicht kreisförmig sind, wurde gezeigt, dass das Material 15 eine erhöhte Elastizität aufweist, was für bestimmte Arten von Bekleidung vorteilhaft sein kann, die ein hohes Maß an Dehnbarkeit erfordern. Die Schlitze 25 können Abmessungen von 10 mm mal 0,5 mm aufweisen.
Die versiegelte Innenumfangsfläche 30 stellt sicher, dass Feuchtigkeit vollständig aus den Öffnungen geleitet wird und dass der Eintritt in die Matrixschicht minimiert oder verhindert wird, wo aufgrund der Beschaffenheit der Matrix mehrere kleine Öffnungen vorhanden sind.
Die spezifischen Fasern, die in der Materialmatrix verwendet werden, können, wie oben erwähnt, variieren, jedoch kann die Verwendung von Clo™-Fasern aufgrund der Kombination von Merkmalen vorteilhaft sein, die eine extrem hohe Weichheitsqualität und einen hohen Loft (mit mehr Luft als Fasern, ein Material mit geringer Dichte, das eine höhere Wärmemenge speichert) beinhaltet. Das Gewicht des Materials liegt idealerweise im Bereich von 35 - 450 g/m². Jede Clo™-Faser weist einen individuellen Querschnitt auf, der wie in 4 dargestellt, geformt ist.
Andere Fasern, die als Bestandteil der Matrixfasermischung enthalten sein können, umfassen Filz, der eines der dichteren Materialien ist und daher besonders geeignet ist, wenn verbesserte Wärme, wie z. B. im Freien, bei Kaltwetterkleidung oder der Gebäudeisolierung erforderlich ist. Polyesterfasern sind weniger dicht und eignen sich besonders für leichtere Kleidungsstücke.
Es ist vorgesehen, dass die Matrixschicht eine Mischung aus einer beliebigen Kombination der hier genannten Fasern oder einer beliebigen geeigneten Faser umfassen kann oder eine Matrix aus nur einer einzigen Faser, wie z. B. nur Filz oder nur Clo™-Fasern, umfassen kann. Es ist zudem vorgesehen, dass die Materialschicht hypoallergen ist, wodurch sie für die Verwendung in den diversen Kleidungsstücken geeignet ist.
Bei der Verwendung kann das Material das Futter eines Kleidungsstücks wie z, B. einer derartigen Jacke umfassen. Feuchtigkeit wie z. B. Schweiß vom Benutzer des Kleidungsstücks wird aufgrund der vorhandenen der Öffnungen 20 das Material effizienter durchdringen. Vor der Verwendung verbleibt anfangs Luft in der Öffnung, jedoch sobald sich die Luft hinter den Materialien und Öffnungen auf der Seite der Haut der Person, z. B. aufgrund der Körperwärme des Benutzers, unter dem Kleidungsstück bei körperlicher Aktivität oder Anstrengung erwärmt, wird die Luft dann zusammen mit Feuchtigkeit, wie z. B. Schweiß vom Benutzer, durch die Öffnung gedrückt. Auf diese Weise strömt die gesamte oder meiste Feuchtigkeit durch die Öffnungen 20, anstatt in die Materialmatrix einzudringen, die perforiert ist, und das Material weist daher eine hohe Atmungsaktivität auf. Sobald das Material durch das Material gelangt, wird es an die Atmosphäre abgegeben. Dies verhindert, dass die Materialmatrix zu viel Feuchtigkeit absorbiert und sich deren Isoliervermögen verringert oder verloren geht, sowie aufgrund des absorbierten Wassers schwerer wird.
In einem weiteren Beispiel, bei dem das Material zum Beispiel für die Hausisolierung innerhalb einer Dachbodenverkleidung verwendet wird, drückt die Wärme des Hauses die Luft sowie etwaige Feuchtigkeit in der Luft durch die Öffnungen. Auf diese Weise wird Feuchtigkeit freigesetzt, die sich außerhalb der Isolierung des Hauses befindet, während die Wärme im Inneren des Hauses an der Unterseite, auf der das Material als Isolierung wirkt, gespeichert wird.
Die Verwendung des Materials umfasst, jedoch nicht darauf beschränkt, folgende Liste: Mäntel, Pullover, Jacken, Westen, Hosen, Schuhe, Stiefel, Schneestiefel, Schneeanzüge, Lifthosen, Pferdedecken, Hundemäntel, Hüte, Handschuhe, Gebäudeisolierung, Heimtextilien, atmungsaktive Möbel, Schlafsäcke, Außenteppiche, Socken, Westen, kugelsichere Westen, Gummistiefel, Gamaschen, Netzwesten und Sportbekleidung, die eine hohe Atmungsaktivität erfordern.
Beim Testen mit dem „BS EN ISO 15496: 2004 Test mit umgedrehtem Becher“ (BS EN ISO 15496: 2004 „Inverted Cup“ Test) zeigt das Material eine verbesserte Atmungsaktivität im Vergleich zum gleichen Material ohne Öffnungen. Diese Verbesserung kann zumindest 5% betragen. Die Atmungsaktivität wird in Einheiten von g/m²/ Tag gemessen. Im Folgenden werden die verschiedenen Tests zusammengefasst, die zum Testen der Eigenschaften des Materials durchgeführt wurden.
Die Wärmeisolierung in Textilsystemen wurde mit folgenden Methoden getestet:

ASTM D 1518 „Wärme- und Verdampfungsbeständigkeit von Wattier-Systemen unter Verwendung einer heißen Platte“ (ASTM D 1518 „Thermal and Evaporative Resistance of Batting Systems Using a Hot Plate“);
ASTM F 1868 „Wärme- und Verdampfungsbeständigkeit von Bekleidungsmaterialien unter Verwendung eines Schwitzheizplattentests“ (ASTM F 1868 „Thermal and Evaporative Resistance of Clothing Materials Using a Sweating Hot Plate Test“);
ISO 1 1092 „Ermittlung physiologischer Eigenschaften von Textilien - Messung des Wärme- und Wasserdampfwiderstands“ (ISO 1 1092 „Textiles-Determination of Physiological Properties - Measurement of Thermal and Water-Vapour Resistance“); und
BS7209, BS EN ISO 15496: 2004 Test mit umgedrehtem Becher (BS EN ISO 15496: 2004 „Inverted Cup“ Test).

Die Verdunstungsbeständigkeit in Textilsystemen wurde gemäß ASTM F 1868 „Thermische- und Verdunstungsbeständigkeit von Bekleidungsmaterialien unter Verwendung eines Schwitzheizplatten-Tests“ (Verfahrensteil B) (ASTM F 1868 „Thermal and Evaporative Resistance of Clothing Materials Using a Sweating Hot Plate Test“ (Procedure Part B)), und ISO 11092 Ermittlung physiologischer Eigenschaften von Textilien - Messung des Wärme- und Wasserdampfwiderstands“ (ISO 1 1092 „Textiles-Determination of Physiological Properties-Measurement of Thermal and Water-Vapour Resistance“) getestet.
Der NFPA-Gesamtwärmeverlust in Textilsystemen wurde gemäß ASTM F 1868 „Thermische Beständigkeit und Verdampfungsbeständigkeit von Bekleidungsmaterialien unter Verwendung eines Schwitzheizplattentests“ (Verfahrensteil C) (ASTM F 1868 „Thermal and Evaporative Resistance of Clothing Materials Using a Sweating Hot Plate Test“ (Procedure Part C)) getestet.
Die Wärmeisolierungs- und Temperaturwerte in Kaltwetterbekleidung wurden gemäß ASTM F 2732 „Standardverfahren zur Bestimmung der Temperaturwerte von Kaltwetterbekleidung“ (ASTM F 2732 „Standard Practice for Determining the Temperature Ratings of Cold Weather Clothing“) getestet.
Die Wärmeisolierung in Bekleidungssystemen wurde gemäß ASTM F 1291 „Standard-Prüfmethode zur Messung der Wärmeisolierung von Bekleidung mit einer beheizten Prüfpuppe“ (ASTM F 1291 „Standard Test Method for Measuring the Thermal Insulation of Clothing Using a Heated Manikin“), und ISO 15831 „Bekleidung - Physiologische Effekte - Messung der Wärmeisolierung mit Hilfe einer Wärmeprüfpuppe“ (ISO 15831 „Clothing - Physiological Effects - Measurement of Thermal Insulation by Means of a Thermal Manikin“) getestet.
Die Verdunstungsbeständigkeit in Bekleidungssystemen wurde gemäß ASTM F 2370 „Messung der Verdunstungsbeständigkeit von Bekleidung unter Verwendung einer schwitzenden Prüfpuppe“ (ASTM F 2370 „Measuring the Evaporative Resistance of Clothing Using a Sweating Manikin“) getestet.
Persönliche Kühlsysteme (Kühlwirkung und -dauer) wurden getestet mit:

ASTM F 2371 „Standardprüfverfahren zur Messung der Wärmeabfuhrrate von Personenkühlsystemen unter Verwendung einer schwitzenden beheizten Prüfpuppe“ (ASTM F 2371 „Standard Test Method for Measuring the Heat Removal Rate of Personal Cooling Systems Using a Sweating Heated Manikin“), und EN 13537 „Anforderungen an Schlafsäcke“ (EN 13537 „Requirements for Sleeping Bags“), die als ISO 23537 „Teil 1: Wärme- und Dimensionsanforderungen“ (ISO 23537 „Part 1: Thermal and Dimensional Requirements“) überarbeitet wurde.

Die Wärmeisolierung und Temperatur für Schlafsäcke wurden gemäß ASTM F 1720 „Standardtestmethode zur Messung der Wärmeisolierung von Schlafsäcken unter Verwendung einer beheizten Prüfpuppe“ (ASTM F 1720 „Standard Test Method for Measuring the Thermal Insulation of Sleeping Bags Using a Heated Manikin“) getestet. Dies wurde gemäß militärischen Spezifikationen getestet.
Der Schlafsack-Loft wurde gemäß ASTM F 1932 „Testmethode zur Messung von Schlafsack-Loft“ (ASTM F 1932 „Test Method for Measuring Sleeping Bag Loft“) getestet.
Die Wärmeisolierungs- und Temperaturwerte für Bettwäschesysteme wurden gemäß ASTM F 1720 „Standardtestmethode zur Messung der Wärmeisolierung von Schlafsäcken unter Verwendung einer beheizten Prüfpuppe“ (ASTM F 1720 „Standard Test Method for Measuring the Thermal Insulation of Sleeping Bags Using a Heated Manikin“) getestet.
Die physiologischen und subjektiven Reaktionen von Personen, die Schutzkleidung, persönliche Kühlsysteme (PCS) oder Schlafsäcke tragen, können unter kontrollierten Bedingungen in Umweltprüfkammern gemessen werden.
Physiologische Reaktionen:

A. mittlere Hauttemperatur (3-8 Haut-Thermoelemente)
B. Körperkerntemperatur (verschluckbare Temperatursensoren)
C. Herzfrequenz (Polar™ S180i Herzfrequenzgurt mit elektronischem Download von Daten in einen Computer)
D. Schweißrate (Wiegen von Objekt und Kleidung vor und nach dem Experiment)
E. Sauerstoffverbrauch und Stoffwechselrate (Stoffwechselkorb)

Subjektive Reaktionen:

A. Wärmeempfindlichkeitsskala (ASHRAE)
B. Borg-Skala der wahrgenommenen Belastung
C. Bekleidungskomfort, Akzeptanzskalen

Die folgenden Methoden können verwendet werden:

ASTM F 2300 „Standard-Testmethode zur Messung der Leistung von Personenkühlsystemen mit physiologischen Tests“ (ASTM F 2300 „Standard Test Method for Measuring the Performance of Personal Cooling Systems Using Physiological Testing“);
ASTM F 2668 „Standardpraxis zur Ermittlung der physiologischen Reaktionen des Trägers auf Schutzbekleidungsensembles“ (ASTM F 2668 „Standard Practice for Determining the Physiological Responses of the Wearer to Protective Clothing Ensembles“);
ISO 9886 „Ergonomie - Bewertung der thermischen Belastung durch physiologische Messungen“ (ISO 9886 „Ergonomics - Evaluation of Thermal Strain by Physiological Measurements“); und
ISO 8996 „Ergonomie der thermischen Umgebung - Ermittlung der Stoffwechselrate“ (ISO 8996 „Ergonomics of the Thermal Environment - Determination of Metabolic Rate“).

Wie oben beschrieben, können die Öffnungen 20 im Material durch eine Wärmebehandlung hergestellt werden. Die Wärme wirkt so, dass sie die Innenumfangsfläche 30 der Öffnungen 30 versiegelt, wodurch eine effizientere und vollständigere Bewegung von Wasser oder Feuchtigkeit vollständig durch die Öffnung und nicht in irgendwelche Löcher in der Materialmatrixschicht 10 selbst gewährleistet wird. Der Mechanismus für die thermische Einrichtung kann entweder mittels eines Thermo-Messers oder eines Blasbrenners zum Herstellen der Öffnungen erfolgen, und die Öffnungen 20 können entweder gleichzeitig durch mehrere getrennte thermische Einrichtungen oder einzeln durch eine Bewegung entweder des Ausgangsmaterials oder der Bewegung der thermischen Einrichtung erzeugt werden.
In einer Ausführungsform ist die Wärmebehandlung ein Laser, der zum Schmelzen, Brennen, Oxidieren oder Verdampfen des Materials verwendet werden kann. Während des Prozesses kann ein Schutzrücken zum Schützen aller Oberflächen verwendet werden. Diese Schutzschicht kann anschließend abgezogen werden. Der Laser kann z. B. ein CO₂-Laser sein, der zum Erzeugen der Öffnungen an den gewünschten Stellen über das Material bewegt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei Laserschneidvorrichtungen an einem mechanischen Arm angebracht, wobei die beiden Laserschneider gleichzeitig die Reihe von Öffnungen im Material erzeugen, wenn die Materialbahn unter dem Arm hindurchgeführt wird. Die beiden Schneideinrichtungen können voneinander beabstandet sein oder können sich direkt berühren. Es kann eine größere Anzahl von Schneidvorrichtungen am Arm zum Ermöglichen einer höheren Geschwindigkeit der Öffnungsherstellung vorhanden sein. Eine Rolle des Materials wird auf einem Förderband an den beiden Schneidvorrichtungen vorbeigeführt. Das Förderband weist Löcher in seiner Basis auf, um Beschädigungen während der Erzeugung der Öffnungen zu verhindern.
In einer alternativen Ausführungsform werden die Öffnungen mittels einer Stempelpresse erzeugt. Zum Beispiel kann eine Schablone mit vorstehenden Bereichen entweder auf einer Seite oder auf jeder Seite der Materialbahn zum Herstellen der Öffnungen verwendet werden. Die Stempelpresse ist so ausgelegt, dass Öffnungen entsprechend den Anforderungen erzeugt werden.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform werden die Öffnungen durch eine Ultraschallschneidvorrichtung hergestellt.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform werden die Öffnungen durch eine Wasserstrahlschneidvorrichtung erzeugt. In dieser Ausführungsform erzeugt die Kraft der Wasserstrahlen Öffnungen im Material. Im Einsatz wird die Wasserstrahlschneidvorrichtung an eine Hochdruck-Wasserpumpe angeschlossen, aus der dann je nach den Anforderungen an die Öffnungen Wasser aus Düsen unterschiedlicher Größe ausgestoßen wird. Das Material wird durch den Beschuss der Matrixschicht 10 mit dem Hochgeschwindigkeitswasserstrahl durchtrennt. Diese Methode ist von Vorteil, da keine Wärme verwendet wird, welche die intrinsischen Eigenschaften der Materialschicht selbst in Abhängigkeit der verwendeten Fasern beeinträchtigen oder verändern kann.
In einer alternativen Ausführungsform umfasst das Material mehrere aufeinandergestapelten Unterschichten von Matrixschichten 10 mit den ausgerichteten Öffnungen, um eine größere Dicke des Materials zu erreichen.
In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann das Material mehrere gestapelte Schichten der Fasern umfassen, wobei die Schichten so gestapelt sind, dass sich die Öffnungen jeder Schicht nur teilweise oder an bestimmten Stellen überlagern, um einen bestimmten Weg zum Durchtritt für die Feuchtigkeit zu bilden. Beispiele für diese Wege können einen schrägen Weg oder Spiralweg oder einen schrägen Zylinder umfassen.
Es ist außerdem möglich, dass die Öffnungen durch Ziehen oder Brechen der Fasern in einer bestimmten Region zum Erzeugen einer Öffnung gebildet werden.
Das Material umfasst die Öffnungen 20, die den Querschnitt der Tiefe der Materialmatrix erweitern. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Öffnungen 20 gleichmäßig über das Material verteilt, obwohl sie in alternativen Ausführungsformen zufällig gestreut sein können. Die Öffnungen 20 sind diskrete Öffnungen über die gesamte Tiefe der Materialschichten. „Diskret“ bedeutet, dass sich die Öffnungen 20 vom Rest der Matrixschicht 10 unterscheiden, die aufgrund der Beschaffenheit des Glasfasernetzes an verschiedenen Stellen Lücken und Öffnungen aufweisen kann.
Die Öffnungen 20 weisen eine bestimmte Einheitsgröße auf, obwohl sich die einheitliche Dimensionierung je nach gewünschter Verwendung des Materials unterscheidet. Die Verwendung in der Gebäudeisolierung erfordert Öffnungen mit größerem Durchmesser, um eine ausreichende Wasserdampfdurchlässigkeit zu ermöglichen. Für den Einsatz in einer Jacke sind Löcher mit kleinerem Durchmesser ausreichend.

Claims

Vlies-Isoliermaterial (10), das zur Verwendung bei der Herstellung von Bekleidung, Möbeln oder dergleichen geeignet ist, wobei das Material (10) eine Faserschicht mit einer Vielzahl von diskreten Öffnungen umfasst, die sich zumindest teilweise durch die Faserschicht erstrecken.
Material nach Anspruch 1, wobei sich die Öffnungen vollständig durch die Schicht erstrecken.
Material nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Öffnungen in der gesamten Schicht gleichmäßig verteilt sind.
Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Öffnungen im Querschnitt kreisförmig sind.
Material nach Anspruch 1, wobei die Öffnungen in einer quadratischen Anordnung angeordnet sind.
Material nach Anspruch 5, wobei die Mittelpunkte benachbarter Öffnungen in einer Reihe oder in einer Spalte durch einen Abstand von 6,0 bis 25,0 mm voneinander getrennt sind.
Material nach den Ansprüchen 4 bis 6, wobei eine Öffnung einen Durchmesser von 1,0 - 5,0 mm aufweist.
Material nach Anspruch 7, wobei eine Öffnung einen Durchmesser von 2,0 bis 4,0 mm aufweist.
Material nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei eine Anordnung Öffnungen mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist.
Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Öffnungen kegelstumpfförmig sind, wobei die Kegelachse senkrecht zur Breite des Textils gerichtet ist.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Öffnungen im Querschnitt länglich sind.
Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Faserschicht eine Dicke zwischen 3 mm und 250 mm aufweist.
Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Material mehreren aufeinandergestapelten Unterschichten der Faserschicht umfasst.
Material nach Anspruch 13, wobei die Unterschichten jeweils eine Vielzahl von diskreten Öffnungen aufweisen, wobei die Öffnungen jeder Unterschicht und derjenigen der Schicht einer benachbarten Unterschicht ausgerichtet sind.
Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine Mischung von Fasern unterschiedlicher Dichte umfasst.
Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das eine Fasermischung mit Clo™-Fasern umfasst.
Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Fasern mittels Wärme oder mittels Klebstoff miteinander verbunden sind.
Material nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Öffnungen durch thermisches Schmelzen des Materials hergestellt sind.
Material nach Anspruch 18, wobei die Öffnungen durch einen Laser hergestellt sind.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Öffnungen durch einen Stempel hergestellt sind.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Öffnungen durch eine Ultraschallschneidvorrichtung hergestellt sind.
Material nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Öffnungen durch eine Wasserstrahlschneidvorrichtung hergestellt sind.
Verfahren zum Herstellen eines Materials, wobei das Material zur Verwendung bei der Herstellung von Bekleidung, Möbeln oder dergleichen geeignet ist, wobei das Verfahren das Auswählen einer Faserschicht und das Ausbilden einer Vielzahl von diskreten Öffnungen umfasst, die sich durch die Faserschicht erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Öffnungen durch thermisches Schmelzen gebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 23 oder 24, wobei das thermische Schmelzen durch Verwendung eines Lasers erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Öffnungen durch einen Stempel hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Öffnungen durch eine Ultraschallschneidvorrichtung hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 23, wobei die Öffnungen durch eine Wasserstrahlschneidvorrichtung hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 28, wobei die Wasserstrahlschneidvorrichtung eine Düse aufweist und einen Hochgeschwindigkeitsstrom von Ultrahochdruckwasser mit 30.000 bis 90.000 psi (210-620 MPa) verwendet, der von einer Verstärkerpumpe mit möglichen, im Strahl suspendierten Schleifpartikeln erzeugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 28 oder 29, wobei die Düse aus gesintertem Borid gefertigt ist.