DE19954581A1 - Zerstörungsfreie Prüfung von Flächengebilden und Textilen Laminaten - Google Patents

Zerstörungsfreie Prüfung von Flächengebilden und Textilen Laminaten

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DE19954581A1
DE19954581A1 DE1999154581 DE19954581A DE19954581A1 DE 19954581 A1 DE19954581 A1 DE 19954581A1 DE 1999154581 DE1999154581 DE 1999154581 DE 19954581 A DE19954581 A DE 19954581A DE 19954581 A1 DE19954581 A1 DE 19954581A1
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Birgit Scheppat
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Abstract

Vorrichtung (1) zur Erfassung von Mikrofehlern (45) in einem flüssigkeitsdichten Flächengebilde (20) mit einer Druckerzeugungsanordnung (300) zur Herstellung einer Druckdifferenz zwischen der ersten Seite (32) und der zweiten Seite (36) des Flächengebildes (20), so daß ein Gasstrom (330) durch die Mikrofehler (45) hindurchgehbar ist und mit mindestens einem Sensor (345) zur Erfassung des Gasstromes (330) durch die Mikrofehler (45).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Erfassung von Mikrofehlern in einem flüssigkeitsdichten Flächengebilde wie zum Beispiel in einem textilen Laminat. Sie betrifft weiter ein Verfahren dazu.
Ein flüssigkeitsdichtes Flächengebilde in Form einer dünnen Kunststoffschicht oder Kunststofflage ist bekannt. Es ist weiter bekannt, daß flüssigkeitsdichte Flächengebilde mit textilen Flächengebilden zu textilen Laminaten verbunden werden. Derartige textile Laminate werden beispielsweise bei der Herstellung von Bekleidungsstücken, Schuhen, Handschuhen und Abdeckungen verarbeitet. Bei diesen Anwendungen kommt es unter anderem darauf an, das Eindringen von Flüssigkeiten zu verhindern.
Eine solche Anwendung ist beispielsweise die Verwendung von flüssigkeitsdichten Flächengebilden in Medizintextilien in Form von Operations(OP)-Abdecksystemen und OP-Schutzbekleidungen. Solche Medizintextilien sind zum Beispiel in der US- 4,344,999 (Gohlke) und in der DE-U-89 08 031.9 beschrieben.
Derartige Medizintextilien mit flüssigkeitsdichten Flächengebilden zeichnen sich durch eine Sperrwirkung senkrecht zur Fläche gegenüber Flüssigkeiten, Bakterien und Viren aus.
Es ist weiterhin bekannt, daß ein flüssigkeitsdichtes Flächengebilde ein textiles Laminat mit einer wasserdichten und wasserdampfdurchlässigen Funktionsschicht sein kann, welches die textilen Laminate und die entsprechende textile Anwendung zusätzlich wasserdampfdurchlässig ausrüstet.
Aus ökologischen Gründen und Kostengründen kommen vermehrt Mehrwegtextilien zum Einsatz. Das schließt auch mehrfach nutzbare funktionelle OP-Abdecksysteme und OP-Schutzbekleidungen mit einem flüssigkeitsdichten Flächengebilde ein. Dabei ist es unerläßlich, die Flüssigkeitsdichtheit der Flächengebilde nach Gebrauch, Waschbehandlung und Sterilisation sicherzustellen.
Es ist möglich, daß nach einer Waschbehandlung und Sterilisation von Medizintextilien aus textilen Laminaten mit einem Flächengebilde Haftungsfehler und Delamination der am Laminataufbau beteiligten Materialien zumindest in Teilbereichen auftreten. Zusätzlich können in der Handhabung der Medizintextilien eine Reihe von mechanischen Beschädigungen der Flächengebilde durch Nadeln, Instrumente oder ähnliche spitze Gegenstände erfolgen. Das führt in der Regel zu kleinsten Mikrofehlern wie Löcher, Risse oder ähnliches in dem Flächengebilde. Diese Mikrofehler setzen die Funktionalität der Flächengebilde herab und heben die Sperrwirkung bzw. Keimbarriere auf. Die Löcher und Risse gestatten einen Flüssigkeitsdurchtritt durch das Flächengebilde. Der Flüssigkeitsdurchtritt verursacht gleichzeitig eine flüssigkeitsgetriebene Penetration von Mikroorganismen wie Bakterien und Viren. Das Flächengebilde ist nicht mehr durchgehend flüssigkeitsdicht und hat somit seine umfassende Schutzwirkung verloren.
Im Hinblick auf das deutsche Produkthaftungs- und Medizinproduktegesetz sowie den entsprechenden europäischen Vorschriften erfordern OP-Schutzbekleidungen und OP- Schutzabdeckungen mit gleichbleibend hoher Schutzwirkung eine umfassende Überwachung und Prüfung dieser mehrfach genutzten Produkte.
Als problematisch hat sich herausgestellt, diese Mikrofehler, die sich zum überwiegenden Teil auf kleinste Dimensionen beschränken, kenntlich zu machen. Die Dimension der Mikrofehler bewegt sich in der Regel im Mikrometerbereich. Derartige Fehler sind selten mit dem bloßen Auge zu erkennen. Besonders Mikrofehler kleiner als 500 km sind mit dem bloßen menschlichen Auge nicht mehr erkennbar.
Derzeit können Überwachungen und Prüfungen von textilen Laminaten in mehrfach genutzten Medizintextilien auf Flüssigkeitsdichtheit nur an Stichproben mit zerstörenden Prüftechniken durchgeführt werden. Dazu müssen in der Regel Proben von dem textilen Laminat entnommen und dann beispielsweise auf Wasserdichtheit untersucht werden. Generell sind die Produktüberwachung und die Endkontrolle von Medizintextilien mit flüssigkeitsdichten Flächengebilden nach der Wiederaufbereitung nur durch Leuchttische und stichprobenhafte Begutachtung möglich. Bei dieser Begutachtung können Fehler in dem Flächengebilde oder in dem textilen Laminat nur bis zu einer Größe von 500 µm erkannt werden. Fehler die kleiner als 500 µm sind, können nicht erkannt werden Leuchttische ermöglichen die Erkennung von Mikrofehlern in dem Flächengebilde oder in dem textilen Laminat bis zu einer Größe von 300 µm. Alle Mikrofehler kleiner als 300 µm sind nicht mehr sichtbar und können nicht mehr mit optischen Systemen erfaßt werden.
Weiterhin ist zu beachten, daß das Erkennen von Mikrofehlern in textilen Laminaten dadurch erschwert wird, daß textile Fasern oder Garne die Mikrofehler in dem Flächengebilde verdecken. Somit ist damit zu rechnen, daß eine Reihe von Mikrofehlern in dem Flächengebilde durch deren Verdeckung optisch nicht erkannt werden können.
Die Verwendung einer zerstörungsfreien Prüftechnik zur Dichtheitsprüfung ist bekannt. Die DE-A-41 40 725 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zur Dichtheitsprüfung von Behältern, wobei die Behälter in ihrem Innenraum mit einem Meßfluid unter Druck beaufschlagt werden und die Behälteroberfläche im Hinblick auf austretendes Meßfluid beobachtet wird. Das an einer Leckstelle austretende Meßfluid wird durch einen optoelektronischen Empfänger lokalisiert. Dazu wird die Behälteroberfläche über mindestens eine Abbildungsoptik unter Erzeugung eines zweidimensionalen Rasterbildes auf dem Empfänger abgebildet.
Weiter bekannt sind Einrichtungen zur Messung der dynamischen Gasdurchlässigkeit von textilen Geweben. In der DE-C-44 07 224 wird mit Hilfe von Druckaufnehmern die dynamische Gasdurchlässigkeit ermittelt, um veränderliche Druckbelastungen der textilen Gewebe quantitativ erfassen zu können. Als Druckaufnehmer werden piezoelektrische und interferometrische Druckaufnehmer beschrieben. Dieser Belastungstest für textile Gewebe ist auf die gesamte Fläche eines Gewebes gerichtet und erfaßt den durch das Gewebe strömenden Gasstrom als Gesamtheit. Die Einrichtung kann nicht einzelne Stellen eines Gasdurchtrittes durch das Gewebe auf der Gewebeoberfläche lokalisieren.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung zur zerstörungsfreien Erfassung und örtlichen Lokalisierung von Mikrofehlern in flüssigkeitsdichten Flächengebilden und in textilen Laminaten mit flüssigkeitsdichten Flächengebilden.
Desweiteren ist es Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die erfassten Mikrofehler auf dem Flächengebilde oder auf dem textilen Laminat zu markieren und/oder abzudichten.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist, ein Verfahren zu entwickeln, welches ein zerstörungsfreies und schnelles und somit wirtschaftliches Erfassen von Mikrofehlern in einem Flächengebilde ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung von Mikrofehlern in einem flüssigkeitsdichten Flächengebilde enthält eine Anordnung zur Herstellung einer Druckdifferenz zwischen zwei Seiten des Flächengebildes, so daß ein Gasstrom durch die Mikrofehler hindurchgehbar ist. Ein Sensor erfasst den durch die Mikrofehler hindurchgehenden Gasstrom.
Diese erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet das lokale oder ortsaufgelöste Erkennen von Mikrofehlern ohne Zerstörung der textilen Laminate und der flüssigkeitsdichten Flächengebilde. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung die Erfassung von Mikrofehlern, die nicht mehr mit dem menschlichen Auge erkennbar sind. Zusätzlich können Mikrofehler in Flächengebilden erkannt werden, die durch den Verbund mit weiteren Textilschichten oder Klebstoffschichten durch diese verborgen sind. Es können Mikrofehler bis zu einer Größe von 10 µm erkannt werden.
Die Anordnung zur Herstellung einer Druckdifferenz kann eine Gaszufuhrvorrichtung oder einer Vakuumpumpe sein. Vorzugsweise wird eine Gaszufuhrvorrichtung eingesetzt, wobei der Gasstrom ein Luftstrom ist. Der Luftstrom wird mit einer Düse und mit einem Druck zwischen 80-800 hPa an die zweite Seite des Flächengebildes geführt. Bevorzugterweise beträgt der Druck 150 hPa.
Durch den Einsatz einer Gaszufuhrvorrichtung wird eine Seite des Flächengebildes schonend angeblasen. Ein Luftstrom wird an die eine Seite des Flächengebildes gedrückt, so daß sich das Flächengebilde leicht wölbt. Ein Druck von 150 hPa ist vorteilhaft, weil mit diesem Druck das Flächengebilde nicht übermäßig beansprucht wird. Zum anderen ist der durch die Mikrofehler tretende Gasstrom stark genug, um von dem Sensor sicher erfaßt zu werden.
Weiterhin werden mit dieser Anordnung irreversible Formänderungen im Flächengebilde oder textilen Laminat durch eine zu starke Druckbelastung vermieden.
Vorzugsweise befindet sich die Düse unmittelbar an der zweiten Seite des Flächengebildes, so daß eine lokale, d. h. örtlich begrenzte, Druckdifferenz erzeugt wird. Somit wird lediglich an der Stelle, wo die Düse an der zweiten Seite des Flächengebildes anliegt, eine Druckdifferenz erzeugt.
Mit der Erzeugung einer lokalen Druckdifferenz wird das Flächengebilde gezielt d. h. punktuell angeströmt.
Mit Hilfe eines Sensors wird der Gasstrom, welcher durch einen Mikrofehler auf die erste Seite des Flächengebildes gelangt, lokal erfaßt. Dabei fährt der Sensor auf der Oberfläche der ersten Seite des Flächengebildes entlang und es erfolgt eine beinahe berührungslose und damit zerstörungsfreie Abtastung der Oberfläche der Flächengebilde.
Der Sensor ist in einer Sensoranordnung integriert und nimmt den durch den Mikrofehler strömenden Gasstrom durch Druckmessung, Volumenstrommessung, Gasgeschwindigkeits-messung, Windmessung (Anemometer) oder Temperaturmessung auf. Bei der erfindungsgemäßen Erfassung von Mikrofehlern wird ein möglichst steiler Anstieg und Abfall des erfaßten Signalhubes gefordert, damit der Sensor sofort bereit ist, das nächste Loch zu erfassen.
Aus diesem Grund wird vorzugsweise ein Drucksensor eingesetzt, weil seine Drucksignale sehr kurze Ansprechzeiten haben und er in der Lage ist, auch dicht aufeinander liegende Mikrofehler deutlich zu erkennen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Drucksensor und die Düse der Gaszufuhrvorrichung unmittelbar gegenüber jeweils auf einer Seite des Flächengebildes angeordnet und beide bewegen sich synchron mit der gleichen Geschwindigkeit auf der jeweiligen Seite des Flächengebildes.
Düse und Sensor bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 cm/s.
Vorzugsweise liegt die Geschwindigkeit von Düse und Sensor zwischen 5 cm/s bis 50 cm/s. In einer Ausführungsform bewegen sich Düse und Sensor mit einer Geschwindigkeit von 20 cm/s. Damit ist ein rascher Abtastvorgang und ein gleichzeitiges sicheres Erfassen der Mikrofehler in dem Flächengebilde gegeben. Das ist für eine Eingliederung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einen industriellen Prozeß von Bedeutung.
Durch den an der zweiten Seite des Flächengebildes anliegenden Druck wird an dieser Stelle das Flächengebilde gegen den auf der gegenüberliegenden Seite befindlichen Kopf des Sensors gepresst. Lediglich an der Stelle auf dem Flächengebilde an der der Sensor die Oberfläche des Flächengebildes kontaktiert und gleichzeitig von unten Gas an diese Stelle des Flächengebildes gedrückt wird, findet eine Erfassung des durch den Mikrofehler durchtretenden Gasstromes statt. Die Gasdüse und der Sensor bilden dabei eine zusammengehörige Vorrichtung, die nur in ihrer Einheit das gewünschte Meßergebnis liefern kann.
Durch das Schaffen einer vorzugsweise beweglichen Einheit von beispielsweise einer Gaszufuhrvorrichtung und einem gegenüber angeordneten Sensor können Flächengebilde ohne großen Aufwand abgetastet werden. Die gleiche Geschwindigkeit von Gaszufuhrvorrichtung und Sensor ermöglicht einen Abtastvorgang innerhalb kürzester Zeit. Weiterhin gestattet die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine kontinuierliche Überwachung der Flächengebilde.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Markierungseinheit auf, die zum einen ein Markieren der Mikrofehler mittels einer Markierungsflüssigkeit für ein späteres Abdichten oder ein sofortiges Abdichten der Mikrofehler mittels eines Klebstoffes gestattet.
Damit werden die gefundenen Mikrofehler auf dem Flächengebilde kenntlich gemacht. Durch das vorherige Erfassen der Mikrofehler können diese ohne großen Zeitverzug schnell markiert und/oder abgedichtet werden.
Vorzugsweise werden die erfassten und markierten Mikrofehler auf dem Flächengebilde mit einem Dichtmaterial versehen. Als Dichtmaterial kann ein flüssigkeitsdichter Klebstoff, ein Film oder eine Folie verwendet werden. Mit der Verwendung von Dichtmaterial werden die Mikrofehler gleich unmittelbar im Anschluß an die Erfassung abgedichtet. Die Mikrofehler werden mit dem Dichtmaterial wasserdicht verschlossen und das gesamte Flächengebilde ist wieder wasserdicht. Damit kann das Flächengebilde schnell wieder seiner Verwendung zugeführt werden.
Die Markierungseinheit ist eine separate Vorrichtung. In einer anderen Ausführungsform ist die Markierungseinheit in der Sensoranordnung integriert.
Die Vorrichtung zu Erfassung von Mikrofehlern kann in den Wasch- und Sterilisationszyklus von Wäschereien für Medizintextilien integriert werden. Nach jeder Wäsche und Sterilisation von Medizintextilien mit Flächengebilden erfolgt eine Abtastung auf Mikrofehler. Nach der Abtastung werden die erfassten Mikrofehler schnell und unkompliziert markiert und abgedichtet. Somit ist eine Vorrichtung verfügbar, welche es erlaubt, eine gleichbleibende Schutzwirkung von Medizintextilien mit Flächengebilden zu gewährleisten.
Ein Verfahren zur Erfassung von Mikrofehlern in einem Flächengebilde mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite umfasst die folgenden Schritte: a) Herstellen einer mindestens lokalen Druckdifferenz zwischen der ersten Seite eines Flächengebildes und der zweiten Seite eines Flächengebildes, b) Anlegen mindestens eines Sensors auf der ersten Seite des Flächengebildes, c) Abtasten der ersten Seite des Flächengebildes und d) Erfassen eines Gasstromes, der durch den Mikrofehler von der zweiten Seites des Flächengebildes auf die erste Seite des Flächengebildes strömt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird zur Herstellung der Druckdifferenz eine Gasdüse an die zweite Seite des Flächengebildes angesetzt. Alternativ kann anstelle der Gasdüse auch eine Vakuumpumpe verwendet werden. Die Gasdüse und der Sensor können sich vorzugsweise jeweils auf der entgegengesetzten Oberfläche des Flächengebildes bewegen. Dabei bewegt sich die Düse synchron zu dem Sensor mit der gleichen Geschwindigkeit.
In einer weiteren Ausführungsform sind Gasdüse und Sensor stationär befestigt und das Flächengebilde wird zwischen ihnen bewegt. In einer anderen Ausführungsform bewegen sich das Flächengebilde und die Einheit aus Gasdüse und Strömungssensor wobei das Flächengebilde quer zur Bewegungsrichtung von Gasdüse und Strömungssensor geführt wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird die zweite Seite des Flächengewebes flächig mit einem Druck beaufschlagt und der Sensor bewegt sich zeilensprungförmig auf der ersten Seite des Flächengewebes.
In einem zusätzlichen Schritt werden die Mikrofehler auf dem Flächengebilde markiert oder abgedichtet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt ein Abdecktuch mit einem textilen Laminat
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt eines textilen Laminates welches Bestandteil eines Abdecktuches ist.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt der Funktionsschicht welche in Fig. 2 verwendet wird.
Fig. 4 zeigt eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erfassung von Mikrofehlern in einem Flächengebilde.
Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Druckerzeugungsanordnung mit einer beweglichen Düse.
Fig. 6a zeigt eine erste Ausführungsform einer Düsenkulisse.
Fig. 6b zeigt eine zweite Ausführungsform einer Düsenkulisse.
Fig. 7 zeigt den bevorzugten Aufbau einer Drucksensoreneinheit mit Einrichtung zur Signalauswertung
Fig. 8 zeigt die Draufsicht auf eine Vorsatzkulisse für einen Drucksensor
Fig. 9a zeigt den Querschnitt durch eine Vorsatzkulisse mit Bohrung und Öffnung.
Fig. 9b zeigt die Draufsicht auf eine Öffnung einer Vorsatzkulisse
Fig. 10 zeigt den prinzipiellen Aufbau einem Markierungseinheit.
Fig. 11 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in ihrer praktischen Anwendung
Fig. 12 zeigt ein Ausschnitt aus der grafischen Auswertung der Einrichtung zur Signalauswertung.
Definitionen Flüssigkeitsdicht
Der Begriff flüssigkeitsdicht bedeutet, daß das zu untersuchende Material dicht gegenüber Flüssigkeiten wie Blut, Alkohol, Wasser und andere ist. Die Ermittlung der Flüssigkeitsdichtheit erfolgt über die hydrostatische Wasserdruckprüfung, welche in dem ISO-Standard Nr. 811 aus dem Jahre 1981 beschrieben ist. Bei der Durchführung dieses Testes wird eine Prüfflüssigkeit mit einer sehr viel kleineren Oberflächenspannung als Wasser verwendet. Als Prüfflüssigkeit kommt beispielsweise Isopropanol mit einer Oberflächenspannung von 0,02 N/m oder synthetisches Blut mit einer Oberflächenspannung von 0,042 N/m in Frage.
Wasserdicht
Der Begriff wasserdicht bedeutet, daß das zu untersuchende Material einen Wassereintrittsdruck von mehr als 0,13 bar (130 Pa) aushalten kann. Vorzugsweise kann das Material einem Wasserdruck von mehr als 1 bar (1000 Pa) standhalten. Die Messung erfolgt, indem eine Probe des zu untersuchenden Materials mit einer Fläche von 100 cm2 einem ansteigenden Wasserdruck ausgesetzt wird. Zu diesem Zweck wird destilliertes Wasser mit einer Temperatur von 20 ± 2°C verwendet. Der Anstieg des Wasserdruckes beträgt 60 ± 3 cmH2O/min. Der Wassereintrittsdruck der Probe entspricht dem Druck, an welchem Wasser auf der gegenüberliegenden Seite der Probe durchschlägt. Die genaue Methode zur Durchführung dieses Testes ist in dem ISO- Standard Nr. 811 aus dem Jahre 1981 beschrieben.
Wasserdampfdurchlässig
Der Begriff wasserdampfdurchlässig wird über den Wasserdampfdurchgangswiderstand Ret des so bezeichneten Materials definiert. Der Ret-Wert ist eine spezifische Materialeigenschaft von Flächengebilden bzw. Materialaufbauten, die den "latenten" Verdampfungswärmefluß durch eine gegebene Fläche infolge eines bestehenden stationären Partialdruckgradienten bestimmt.
Der Wasserdampfdurchgangswiderstand wird mit der Hohenstein Hautmodellversuch ermittelt, welcher in der Standard-Prüfvorschrift Nr. BPI 1.4 vom September 1987 des Bekleidungsphysiologischen Instituts e. V. Hohenstein beschrieben wird.
Flüssigkeitsdichtes Flächengebilde
Ein flüssigkeitsdichtes Flächengebilde ist eine Kunststoffschicht oder -lage, vorzugsweise eine flüssigkeitsdichte Funktionsschicht, eine flüssigkeitsdichte und wasserdampfdurchlässige Funktionsschicht oder ein textiles Laminat mit einer mindestens flüssigkeitsdichten Funktionsschicht.
Funktionsschicht
Der Begriff Funktionsschicht wird zur Beschreibung einer Schicht mit flüssigkeitsdichten oder flüssigkeitsdichten und wasserdampfdurchlässigen Eigenschaften verwendet.
Mikrofehler
Unter einem Mikrofehler wird eine Beschädigung eines Flächengebildes wie ein Loch, ein Riß, ein Schlitz oder ähnliches verstanden. Typische Abmaße dieser Mikrofehler sind kleiner als 100 µm.
Fig. 1 zeigt ein medizinisches Abdecktuches 10 mit einer Öffnung 80. Das Abdecktuch 10 enthält mindestens in einem Teilbereich A ein textiles Laminat 25. Das textile Laminat 25 kann zwei- oder mehrlagig sein, wobei mindestens eine Lage eine flüssigkeitsdichte Funktionsschicht 40 aufweist, welche in den Fig. 2 und 3 näher beschrieben ist. In der dargestellten Ausführungsform weist das textile Laminat 25 eine erste Seite 22 aus einer ersten Textilschicht 30 und eine zweite Seite 24 aus einer zweiten Textilschicht 50 auf. Die Bereiche B des Abdecktuches 10 weisen kein textiles Laminat 25 mit einer flüssigkeitsdichten Funktionsschicht 40 auf. Sie werden durch eine einlagige Textilschicht 31 gebildet, wobei die Teilbereiche A und B miteinander vernäht sind. Das Abdecktuch 10 kann auch vollständig aus einem textilen Laminat 25 bestehen.
Das Abdecktuch 10 kann beliebige Formen und Abmessungen aufweisen. Die in Fig. 1 dargestellte Form ist beispielhaft und die vorliegende Erfindung nicht auf diese Form beschränkt.
In Fig. 2 ist der Querschnitt des textilen Laminates 25 aus einem Abdecktuch 10 dargestellt. Das textile Laminat 20 besteht aus drei Lagen, einer ersten Textilschicht 30, einer flüssigkeitsdichten Funktionsschicht 40 und einer zweiten Textilschicht 50. Die flüssigkeitsdichte Funktionsschicht 40 hat eine erste Seite. 42 und eine zweite Seite 44. Die erste Textilschicht 30 und die zweite Textilschicht 50 sind textile Flächengebilde und jeweils auf die erste Seite 42 bzw. die zweite Seite 44 der Funktionsschicht 40 laminiert. In einer Ausführungsform kann die Funktionsschicht 40 auch nur mit einer Textilschicht 30 verbunden sein.
Ein textiles Flächengebilde 30, 50 kann ein Gewebe, ein Gestricke, ein Vlies oder ein Gewirke sein. Als Material können eine Vielzahl von Materialien wie Polyester, Polyamide (Nylon), Polyolefine, Polypropylen, Polyamid und Mischungen davon in Frage kommen. Vorzugsweise ist das textile Flächengebilde 30, 50 ein glattes oder gerauhtes Gewirke aus Polyester (PES). In einer Ausführungsform ist mindestens eine erste Textilschicht 30 oder eine zweite Textilschicht 50 des textilen Laminates 25 beispielsweise als flüssigkeitsaugendes Material ausgestaltet.
Durch die Funktionsschicht 40 verläuft ein Mikrofehler 45. Der Mikrofehler 45 kann jede beliebige Form annehmen und ist auf keine Form beschränkt.
Die flüssigkeitsdichte Funktionsschicht 40 ist eine Kunststoffschicht oder -lage, vorzugsweise eine Funktionsschicht in Form einer Membrane oder eines Filmes. Geeignete Materialien für die flüssigkeitsdichte Funktionsschicht 40 sind Polytetrafluorethylene, Polyurethane, Polyamidblockamide, Polyurethan-Polyester, Polyethylen, Silikone, Polypropylen einschließlich Polyetherester. Die Funktionsschicht 40 kann porös oder nicht porös sein.
Bevorzugtermaßen wird eine wasserdichte und wasserdampfdurchlässige Funktionschicht 40 verwendet.
Die Funktionsschicht 40 ist in einer Ausführungsform dieser Erfindung eine poröse polymere Schicht 60 mit einer kontinuierlichen nichtporösen hydrophilen wasserdampfdurchlässigen Schicht 70. Ein solcher Schichtaufbau ist in Fig. 3 zu sehen. Die Funktionsschicht 40 ist flüssigkeitsdicht und hat einen Wasserdampfdurchgangswiderstand Ret von weniger als 150 × 10-3 (m2 hPa)/W.
Vorzugsweise ist die poröse polymere Schicht 60 eine mikroporöse polymere Membrane mit einer mikroskopischen Struktur von offenen miteinander verbundenen Mikrohohlräumen. Diese Schicht ist luftdurchlässig und wasserdampfdurchlässig.
Als Polymere für die mikroporöse Membrane können Kunststoffpolymere als auch elastische Polymere zur Anwendung kommen. Geeignete Polymere können zum Beispiel Polyester, Polyamide, Polyolefine, Polyketone, Polysulfone, Polycarbonate, Fluorpolymere, Polyacrylate, Polyurethane. Copolyetherester, Copolyetheramides und andere sein. Vorzugsweise sind die Polymere Kunststoffpolymere.
Das am meisten bevorzugte mikroporöse polymere Material ist expandiertes Polytetrafluorethylen (ePTFE). Die Patente US-A-3 953 566 und US-A-4 187 390 beschreiben die Herstellung solcher Membrane aus mikroporösem expandiertem Polytetrafluorethylen und es wird ausdrücklich auf diese Patente verwiesen.
Die kontinuierliche wasserdampfdurchlässige Schicht 70 ist ein hydrophiles Polymer.
Ohne Beschränkung darauf sind geeignete kontinuierliche wasserdampfdurchlässige Polymere solche aus der Familie der Polyurethane, der Familie der Silikone, der Familie der Copolyetherester oder der Familie der Copolyetherester Amide. Geeignete Copolyetherester hydrophiler Zusammensetzungen werden in der US-A-4 493 870 (Vrouenraets) und US-A- 4 725 481 (Ostapachenko) gelehrt. Geeignete Polyurethane sind in der US-A-4 194 041 (Gore) beschrieben. Geeignete hydrophile Zusammensetzungen sind in der US-A-4 2340 838 (Foy et al.) zu finden. Eine bevorzugte Klasse von kontinuierlichen wasserdampfdurchlässigen Polymeren sind Polyurethane, besonders solche, die Oxyethyleneinheiten enthalten wie in der US-A-4 532 316 (Henn) beschrieben ist.
Textile Laminate 25 mit der oben beschriebenen wasserdichten und wasserdampfdurchlässigen Funktionsschicht 40 sind bei der W. L. Gore & Associates GmbH, Putzbrunn. Deutschland, unter der Bezeichnung GORE-TEX® Laminate erhältlich. Ferner sind diese Laminate 25 in OP-Bekleidungs- und Abdecksysteme verarbeitet, welche ebenfalls bei der W. L. Gore & Associates GmbH, Putzbrunn, Deutschland, erhältlich sind.
In Fig. 4 ist der prinzipielle Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Erfassung von Mikrofehlern 45 in einem flüssigkeitsdichten Flächengebilde 20 dargestellt. Das Flächengebilde 20 befindet sich in einer Vorrichtung 1 zur Erfassung eines Mikrofehlers 45 zwischen einer Sensoranordnung 310 und einer Druckerzeugungsanordnung 300.
Das Flächengebilde 20 hat eine erste Seite 32 und eine zweite Seite 36.
Das Flächengebilde 20 weist ein Loch als Mikrofehler 45 auf. Die erste Seite 32 des Flächengebildes 20 weist zur Sensoranordnung 310 und die zweite Seite 36 zur Druckerzeugungsanordnung 300.
Die Druckerzeugungsanordnung 300 kann eine Gaszuführvorrichtung 320 oder eine Vakuumpumpe sein. Bei einer Gaszuführvorrichtung 320 wird mit einem Überdruck und bei einer Vakuumpumpe mit einem Unterdruck gearbeitet.
Die Sensoranordnung 310 zur Erfassung der Mikrofehler 45 wird durch mindestens einen Sensor 345 gebildet. Sensoren 345 können Drucksensoren, Temperatursensoren, Volumenstromsensoren, Anemometer oder auch Schnüffelsensoren sein.
Die Sensoranordnung 310 ist mit einer Einrichtung 360 zur Signalauswertung verbunden, welche die erfaßten Signale örtlich zuordnet und speichert sowie eine grafische Auswertung ermöglicht.
Die von der Einrichtung zur Signalauswertung 360 erfaßten Signale werden an eine Markierungsanordnung 380 weitergeleitet, welche an der Stelle auf dem Flächengebilde 20, an der ein Mikrofehler 45 lokalisiert worden ist, einen Markierungs- oder Klebstoffpunkt setzt.
In Fig. 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 dargestellt. Das Flächengebilde 20 wird vorzugsweise durch ein Laminat 25 dargestellt. In dieser Ausführung ist die Druckerzeugungsanordnung 300 eine Gaszuführvorrichtung 320. Diese kann einen Raum 105 unterhalb der zweiten Seite 36 des Flächengebildes 20 mit Gas 330 füllen.
Als Gas 330 kann jedes beliebige Gas wie Kohlendioxid, Stickstoff oder Luft zugeführt werden. Vorzugsweise wird Luft verwendet. In Abhängigkeit von der Art des verwendeten Sensors 345 kann auch ein erwärmtes Gas (Temperatursensor) oder stark riechendes Gas wie Kohlendioxid (Schnüffelsensor) verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung befindet sich die Gaszuführvorrichtung 320 unmittelbar an der zweiten Seite 36 des Flächengebildes 20.
Eine solche Gaszuführvorrichtung 320 besteht in einer Ausgestaltung aus einer Strahldüse 325 mit einem unteren Druckkammerraum 327 und einem oberen Druckkammerraum 328. Der untere Druckkammerraum 327 hat einen Anschluß 326 zu einem Kompressor 329, welcher ein Gas 330 mit einem vorgegebenen Druck in den unteren Gaskammerraum 327 drückt. Der obere Gaskammerraum 327 und der untere Gaskammerraum 328 sind über eine Lochblende 332 miteinander verbunden. Diese Lochblende 332 bewirkt, daß sich auf der zweiten Seite 36 des Flächengebildes 20 ein luftwirbelfreies, konstantes Druckpolster bildet.
Der obere Gaskammerraum 328 ist in Richtung zur zweiten Seite 36 des Flächengewebes 20 hin offen. Der oberen Gaskammerraumes 328 ist mit einer Düsenkulisse 322 derart eingefaßt, daß die Luft 330 gezielt auf die zweite Seite 36 des Flächengewebes 20 trifft. Die Düsenkulisse 322 ist aus einem abriebarmen Material wie beispielsweise PTFE. Eine mögliche Gestaltung der Düsenkulisse 322 ist in den Fig. 6a und 6b zu sehen. In Fig. 6a weist die Düsenkulisse 322 eine schlitzförmige Düsenkulissenöffnung 90 auf, welche die Luft 330 aus dem oberen Gaskammerraum 328 hindurchläßt. Dabei kann die Düsenkulissenöffnung 90 die Abmessungen von 4 mm × 40 mm haben. In Fig. 6b bedeckt die Düsenkulisse 322 mit einer rechteckigen Düsenkulissenöffnung 90 den oberen Gaskammerraumes 328. Die Düsenkulissenöffnung 90 kann dabei die Abmessungen 20 mm × 40 mm aufweisen, wobei diese Angaben beispielhaft und andere Abmessungen und Formen möglich sind.
Die Düsenkulisse 322 sichert eine dichtende Abgrenzung zur Umgebung, um Druckverluste in dem oberen Gaskammerraum 328 durch Kontakt mit der Umgebung so gering wie möglich zu halten.
Die in Fig. 5 dargestellte bevorzugten Ausgestaltung die Gaszuführvorrichtung 320 befindet sich unmittelbar an der zweiten Seite 36 des Flächengebildes 20. Damit wird eine lokale Druckdifferenz zwischen der ersten Seite 32 und der zweiten Seite 36 des Flächengebildes 20 geschaffen.
Die Gestaltung der Gaszuführvorrichtung 320 kann fest oder beweglich zum Flächengebilde 20 ausgeführt sein. Bei einer festen Anbringung muß das Flächengebilde 20 an der Gaszuführvorrichtung 320 vorbei bewegt werden. Bevorzugt ist das Bewegen der Gaszuführvorrichtung 320 an der zweiten Seite 36 des Flächengebildes 20. Die Gaszuführvorrichtung 320 kann dabei mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 cm/s an der zweiten Seite 36 des Flächengebildes 20 entlangfahren und bewirkt damit eine lokale und bewegliche Druckdifferenz Δp. Vorzugsweise beträgt die Geschwindigkeit bis zu 50 cm/s.
Zur Bewegung der Gaszuführvorrichtung 320 kann diese beispielsweise auf oder an einer ersten Schiene 321 (wie in Fig. 7 dargestellt) derart befestigt sein, daß sie sich mit der Schiene 321 in horizontaler Richtung hin und her bewegen kann. Dabei liegt eine Geschwindigkeit bis zu 100 cm/s vor.
Der Druck, mit welchem das Gas 330 an die zweite Seite 36 des Flächengewebes 20 herangeführt wird, ist der Ladedruck pL der auch als Staudruck bezeichnet werden kann. Der Ladedruck pL ist der Überdruck zum atmosphärischen Druck pAT und beträgt je nach Wahl zwischen 80 bis 800 hPa. Vorzugsweise liegt ein Ladedruck pL von 150 hPa vor. Ein solcher Ladedruck pL ist notwendig, um einen mindestens erforderlichen Signalhub des Strömungssensors bei einem 30 µm Loch zu erzeugen.
In der bevorzugten Ausführungsform von Fig. 7 stellt die Sensoranordnung 310 eine Drucksensoreinheit 340 dar. Die in Fig. 7 dargestellte Drucksensoreinheit 340 enthält mindestens einen, in der Regel mehrere Drucksensoren 345 und an dem zum flüssigkeitsdichten Flächengebilde 20 weisenden Ende eine Vorsatzkulisse 350. Die Vorsatzkulisse 350 liegt auf der ersten Seite 32 des Flächengebildes 20 auf und weist mehrere Öffnungen 365 zum Lokalisieren und Aufnehmen der durch das Flächengebilde 20 infolge eines Mikrofehlers 45 strömende Gas 330 auf. Jede Öffnung 365 der Vorsatzkulisse 350 ist mit einem Drucksensor 345 verbunden.
Die Drucksensoren 345 erfassen den Sensordruck pm. Dieser Sensordruck pm ändert sich sobald ein Gasstrom 330 durch einen Mikrofehler 45 geht.
Liegt ein Mikrofehler 45 in dem Flächengebilde 20 vor, so kann der Gasstrom 330 durch diesen Mikrofehler 45 von der zweiten Seite 36 zur ersten Seite 32 des Flächengebildes 20 strömen. Der Sensordruck pm erhöht sich an der Stelle des Mikrofehlers 45 um die Druckdifferenz Δp.
Der Drucksensoreinheit 340 ist mit einer Einrichtung zur Signalauswertung 360 verbunden, welche den gemessenen Sensordruck pm auf das Vorhandensein eines Mikrofehlers 45 und seine örtlichen Koordinaten auswertet und in einer weiteren bevorzugten Anwendung an die Markierungseinheit 380 weiterleitet.
Vorzugsweise besteht die Drucksensoreinheit 340 aus mehreren Drucksensoren 345 die so in einer Ebene angeordnet sind, daß eine Fläche mit vorgegebenen Abmessungen flächendeckend abgetastet werden kann.
Die Drucksensoranordnung 340 kann fest oder beweglich oberhalb der ersten Seite 32 des Flächengebildes 20 angebracht sein.
Bei einer festen Anbringung muß das Flächengebilde 20 an der Drucksensoranordnung 340 vorbei bewegt werden.
Bevorzugterweise wird die Drucksensoranordnung 340 auf der Oberfläche des Flächengebildes 20 bewegt. Dabei ist die Drucksensoranordnung 340 wie in Fig. 7 dargestellt, auf oder an einer zweiten horizontalen Schiene 220 so angebracht, daß sie sich mit der Schiene 220 in horizontaler Richtung hin und her bewegen kann. Dabei liegt eine Abtastgeschwindigkeit der Drucksensoranordnung 340 von bis zu 100 cm/s vor. Vorzugsweise beträgt die Geschwindigkeit bis zu 50 cm/s.
Der Aufbau der Vorsatzkulisse 350 ist in den Fig. 8 und 9 dargestellt. Die Vorsatzkulisse 350 der Drucksensoreinheit 340 besteht beispielsweise aus PTFE oder anderen abriebarmen Materialien wie hochpoliertes Bronze oder Titan und dient zum Schutz und zum gezielten Plazieren der Drucksensoren 345 auf der ersten Seite 32 des Flächengebildes 20 sowie zur Abdichtung der Drucksensoren 345 gegenüber der Umgebung 130.
Die Vorsatzkulisse 350 weist Öffnungen 365 entsprechend der Anzahl der Drucksensoren 345 in der Oberfläche der zum Flächengebilde 20 weisenden Seite der Vorsatzkulisse 350 auf. Diese Öffnungen 365 können jede beliebige Form aufweisen die es ermöglicht, daß in der Öffnung 365 eine stehende Luftsäule entsteht. Bevorzugt werden quaderförmige, tubenförmige oder schlitzförmige Vertiefungen. Beispielsweise können schlitzförmigen Öffnungen 365 wie in Fig. 9a äußere Abmessungen von 1 mm × 3 mm aufweisen.
Jeweils eine Öffnung 365 definiert eine einheitliche Meßumgebung für einen Drucksensor 345 innerhalb dessen ein Gasstrom 330 ohne nennenswerte Druckverluste erfaßt werden kann. Im Zentrum der Öffnungen 365, wie in Fig. 9b dargestellt, sind runde Bohrungen 370 geschaffen, die durch die gesamte Vorsatzkulisse 350 reichen. Die Bohrungen 370 bilden die Verbindung der Sensoren 345 zu der Oberfläches des Flächengebildes 20. In jeder dieser Bohrungen 370 baut sich eine konstante Luftsäule mit einem Druck pL von bis zu 150 hPa auf.
Die Erkennung einer Druckdifferenz Δp infolge eines Mikrofehlers 45 wird durch den Drucksensor 345 mit einem Signalhub kenntlich gemacht. Der Signalhub erfolgt innerhalb eines Drucksensor 345 über den Anstieg bzw. den Abfall einer stehenden Luftsäule. Über diese Luftsäule werden Druckunterschiede zum Sensordruck pm erfaßt und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das elektrische Signal gelangt in die Einrichtung zur Signalauswertung 360 und wird dort über einen Analog/Digital (A/D)- Wandler in eine Ortskoordinate umgewandelt. Jeder Drucksensor 345 kann eine Druckdifferenz Δp zwischen Ladedruck pL und Sensordruck pm, d. h. den Anstieg oder Abfall der durch den Mikrofehler 45 verursachten Druckdifferenz Δp in einem Bereich bis zu 200 hPa erfassen. Damit ist es möglich, daß Mikrofehler 45 in einer Größenordnung zwischen 10 µm bis 1000 µm erfaßt werden.
In einer besonderen Ausführungsform erfaßt die Drucksensoreinheit 340 die Druckunterschiede durch eine Differenzdruckmessung. Zur Messung des Differenzdruckes weist jeder Drucksensor 345 zwei Eingänge 346, 347 auf. Wie in Fig. 7 dargestellt bilden die Eingänge einen positiven Eingang 346 zur Erfassung eines positiven Meßsignals (Signalhub) und einen negativen Eingang 347 zur Erfassung eines negativen Meßsignals (Signalhub). Der positive Eingang 346 und der negative Eingang 347 eines Drucksensors 345 sind nacheinander und in Bewegungsrichtung der Drucksensoreneinheit 340 angeordnet. Dadurch erfassen sie eine Druckveränderung Δp infolge eines Microfehlers 45 in einem zeitlichen Abstand. Die Auswertung des positiven und negativen Meßsignals in der Einrichtung zur Signalauswertung 360 wird grafisch durch eine positive Druckflanke 140 und in einem zeitlichen Abstand durch eine dazugehörige negative Druckflanke 150 kenntlich gemacht (siehe auch Fig. 12). Ein Mikrofehler ist dann erfaßt, wenn eine positive Druckflanke 140 und eine negative Druckflanke 150 erkannt werden kann. Die Höhe und die Breite der positiven Druckflanke 40 und der negativen Druckflanke kennzeichnen die Größe des Mikrofehlers 45.
Durch die positiven Druckflanken 140 und die negativen Druckflanken 150 lassen sich für den Anwender dieser Vorrichtung 1 gut erkennbare Signale produzieren.
Wie in Fig. 8 dargestellt, sind die Drucksensoren 345 mit ihren jeweils positiven Eingängen 346 und negativen Eingängen 347 zueinander versetzt in der Vorsatzkulisse 350 angeordnet, so daß es in der jeweiligen abzutastenden Oberfläche des Flächengebildes 20 keine Toträume auftreten, die von den Druckensoren 345 nicht erfaßt werden. Dabei bilden jeweils zwei benachbarte Öffnungen 365 den positiven Eingang 346 und den negativen Eingang 347 eines Drucksensors 345.
Der Abstand 170 zwischen den Eingängen eines Drucksensors 345 beträgt beispielsweise 20 mm. Der Abstand 180 eines Drucksensors 345 zu einem benachbartem Drucksensor 345 beträgt beispielsweise 1 mm. Mit einer solchen Anordnung gelingt eine flächendeckende Abtastung des Flächengebildes 20.
Als Drucksensor 345 kommen handelsübliche Drucksensoren in Frage. In der beanspruchten Vorrichtung 1 wurden Drucksensoren 345 des Types RS- Components/Honeywell FSO 12,5 V DC, Keller Kapazitiver P-Transmitter PR-46/8935- 0.01 oder Data Instruments, DUX D L01 D 2,5 mb eingesetzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält eine Sensoranordnung 310 bis zu 60 Drucksensoren 345, das entspricht jeweils sechzig positiven Eingängen 346 und sechzig negativen Eingängen 347 bzw. entsprechende Öffnungen 365 in der Oberfläche der Vorsatzkulisse 350.
Es ist weiterhin möglich, die Druckerzeugungsanordnung 320 mit einer Vakuumpumpe zu versehen und somit einen Unterdruck an der zweiten Seite 36 der Flächengebilde 20 anzulegen. In diesem Falle beträgt der Ladedruck pL vorzugsweise -200 hPa. Die Erfassung des Sensordruckes pm auf der ersten Seite 32 der Flächengebilde 20 erfolgt nach dem gleichen Prinzip wie bereits oben beschrieben.
Die Vorrichtung 1 enthält in einer bevorzugten Gestaltung zusätzlich eine Markierungseinheit 380. Eine Markierungseinheit 380 ist prinzipiell in Fig. 10 dargestellt. Sie dient dem Markieren der gefundenen Mikrofehler 45 für ein späteres Abdichten. Vorzugsweise dichtet die Markierungseinheit 380 anstelle von Markieren den Mikrofehler 45 gleich ab. Dieses Abdichten erfolgt mit einem geeigneten Klebstoff, einer Folie oder einem Film.
Besonders bevorzugt ist eine Markierungseinheit 380 welche eine Markierungsdüse 390 und einen Vorratsbehälter 395 enthält. In dem Vorratsbehälter 395 kann sich wahlweise eine Markierungsflüssigkeit oder ein Klebstoff befinden. Über eine Verbindung 190 zur Einrichtung zur Signalauswertung 360 erhält die Markierungsdüse 390 die Ortssignale, an welcher Stelle auf dem Flächengebilde 20 ein Markierungs- oder Kleberpunkt 200 gesetzt werden muß. Die Markierungsdüse 390 enthält ein Dosierventil beispielsweise von der Firma Lie/Frankfurt a. M.. Markierungsdüsen 390 für eine solche Markierungseinheit 380 sind beispielsweise bei der Firma Puffer/Deutschland erhältlich.
Als Markierungsflüssigkeit kommen Materialien wie Tinte oder farbige Flüssigkeiten in Frage.
Als Klebstoff zum Abdichten der Mikrofehler 45 haben sich Silikonklebstoffe bewährt. Aber auch andere Klebstoffe wie Polyurethan, Neopren oder PVC sind einsetzbar. Die Markierungseinheit 390 bewegt sich als separater Bestandteil der Vorrichtung 1 nach dem Erfassen der Mikrofehler 45 über eine Oberfläche des Flächengebildes 20. Sie hat dabei eine Geschwindigkeit von bis zu 100 cm/s.
In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, die Markierungseinheit 390 in der Sensoranordnung 310 zu integrieren.
Eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Erfassung von Mikrofehlern 45 in einem Flächengebilde 20 ist in Fig. 11 dargestellt.
Ein Flächengebilde 20 wird bereitgestellt und in die Vorrichtung 1 eingelegt. Dabei wird das Flächengebilde 20 vorzugsweise zwischen zwei Walzenpaare 160 gelegt, so daß die zu untersuchende Fläche des Flächengebildes 20 ohne Falten in einer Ebene liegt. Die zwei Walzenpaare 160 haben einen waagerechten Abstand zueinander. In diesem Abstand ist eine Sensoranordnung 310 und eine Druckerzeugungsanordnung 300 auf der jeweiligen Seite des Flächengebildes 20 angeordnet. In dieser dargestellten bevorzugten Ausgestaltung bewegt sich die Sensoranordnung 310 synchron zur Druckerzeugungsanordnung 300, beide mit der gleichen Geschwindigkeit von bis zu 100 cm/s. Vorzugsweise bewegen sich die Sensoranordnung 310 und die Druckerzeugungsanordnung 300 mit einer Geschwindigkeit von bis zu 50 cm/s. Dabei bewegen sich die Sensoranordnung 310 und die Druckerzeugungsanordnung 300 quer zur Transportrichtung des Flächengebildes 20. Der Abtastvorgang wird so gesteuert, daß jeder Punkt der abzutastenden Oberfläche des Flächengebildes 20 von der Vorrichtung 1 erfaßt wird. Dazu wird das Flächengebilde 20 nach dem Einlegen quer zur Transportrichtung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 abgetastet. Nach diesem Abtastvorgang wird das Flächengebilde 20 um das abgetastete Stück weitertransportiert und eine neuer Abtastvorgang kann beginnen.
Während des Abtastvorganges wird über die Düse 325 der Druckerzeugungsanordnung 300 ein Gas 330 unmittelbar an die zweite Seite 24 des Flächengebildes 20 mit einem Druck von 150 hPa herangeführt. Aufgrund der gleichzeitigen Bewegung der Druckerzeugungsanordnung 320 erfolgt immer nur eine lokale bewegte Anströmung des Flächengebildes 20. Durch den an der zweiten Seite 36 des Flächengebildes 20 anliegenden Druck wird an dieser Stelle das Flächengebilde 20 gegen die auf der gegenüberliegenden Seite befindlichen Vorsatzkulisse 350 der Sensoranordnung 310 gepresst. Es ist für die Erfassung der Mikrofehler 45 wichtig, daß das Flächengebilde 20 dicht an der Vorsatzkulisse 350 der Sensoranordnung 310 anliegt. Die Sensoranordnung 310 erkennt Druckunterschiede Δp auf der ersten Seite 24 des Flächengebildes 20, sobald ein Mikrofehler 45 das Durchströmen von Gas 330 durch das Flächengebilde 20 erlaubt.
Lediglich an der Stelle auf dem Flächengebilde 20, wo die Drucksensoren 345 die Oberfläche des Flächengebildes 20 kontaktieren, findet eine Erfassung des durch den Mikrofehler 45 durchtretenden Gasstrom 330 statt. Ein Meßsignal wird in der Einrichtung zur Signalauswertung 360 verarbeitet. Gegebenenfalls gelangt das Meßsignal anschließend zu einer Markierungseinheit 380, die ein Markieren oder Abdichten des ermittelten Mikrofehlers steuert.
Eine weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann derart gestaltet sein, daß die Druckerzeugungsanordnung 300 und die Sensoranordnung 310 fest zueinander und nicht beweglich montiert sind. In diesem Falle wird das Flächengebilde 20 beispielsweise über Walzen 360 durch den Spalt 120 zwischen Druckerzeugungsanordnung 320 und Sensoranlage 310 geführt und gleichzeitig abgetastet.
Ausführungsbeispiel
Ein dreilagiges textiles Laminat 25 bestehend aus einer ersten Textilschicht 22 aus einem saugenden Polyestertextil, einer wasserdichten und wasserdampfdurchlässigen Funktionsschicht 40 aus ePTFE und einer zweiten Textilschicht 24 aus Polyester wird auf Mikrofehler 45 untersucht.
Das textile Laminat 25 hat einen Wasserdampfdurchgangswiderstand von Ret = 60 × 10- 3(m2 hPa)/W, ist wasserdicht bei 10 bar und liegt mit den Abmessungen von 70 cm × 90 cm vor.
Das textile Laminat 25 wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 abgetastet.
Dabei befindet sich eine Gaszuführvorrichtung 320 auf der zweiten Seite 24 des textilen Laminates 25 und eine Drucksensoreinheit 340 direkt gegenüber auf der ersten Seite 22 des textilen Laminates 25. Ein Luftstrom 330 wird über einen Kompressor 329 mit einem Druck von 150 hPa durch die Stahldüse 325 der Gaszuführvorrichtung 320 an die zweite Seite 24 des textilen Laminates 25 herangeführt.
Die Drucksensoreinheit 340 setzt sich aus 32 positiven und 32 negativen Eingängen zur Druckerfassung zusammen, die zur Messung des Differenzdruckes jeweils zu 32 Drucksensor 345 eingeteilt sind. Diese Drucksensoren 345 sind versetzt zueinander angeordnet.
Die Drucksensoreinheit 340 und die Gaszuführvorrichtung 320 bewegen sich gleichzeitig mit einer Geschwindigkeit von 50 cm/s und tasten dabei die Oberflächen des textilen Laminates 25 auf das Vorhandensein von Mikrofehlern 45 ab. Die gemessenen Werte werden von einer Einrichtung zur Signalauswertung 360 grafisch dargestellt.
Fig. 12 zeigt einen Ausschnitt aus der grafische Auswertung von der Abtastung des textilen Laminates 25. Auf der y-Achse sind die Spannungssignale als A/D-Wandler- Einheiten und auf der x-Achse die Zeit dargestellt. Der Ladedruck p, liegt bei 190 hPa. An den Stellen, an denen ein Mikrofehler erkannt wurde, ist durch den positiven Ausschlag 140 und negativen 150 Ausschlag der Meßkurve deutlich sichtbar. Auf diesem Ausschnitt wurden 3 Mikrofehler gefunden.

Claims (40)

1. Vorrichtung (1) zur Erfassung von Mikrofehlern (45) in einem flüssigkeitsdichten Flächengebilde (20) mit einer ersten Seite (32) und einer zweiten Seite (36) und mit einer Druckerzeugungsanordnung (300) zur Herstellung einer Druckdifferenz (Δp) zwischen der ersten Seite (32) und der zweiten Seite (36) des Flächengebildes (20), so daß ein Gasstrom (330) durch die Mikrofehler (45) hindurchgehbar ist und mit mindestens einem Sensor (345) zur Erfassung des Gasstromes (330) durch die Mikrofehler (45).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mit der Druckerzeugungsanordnung (300) eine lokale Druckdifferenz Δp in dem Bereich des Mikrofehlers (45) herstellbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Druckerzeugungsanordnung (300) eine Gaszufuhrvorrichtung (320) zur Zuführung eines Gasstromes (330) an einer ersten Seite (32) oder zweiten Seite (36) des Flächengebildes (20) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Gaszufuhrvorrichtung (320) eine bewegliche Düse (325) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Gasstrom (330) ein Luftstrom ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Gasstrom (330) mit einem Druck (pL) zwischen 80 hPa und 800 hPa zuführbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Gasstrom (330) mit einem Druck (pL) von 150 hPa zuführbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sensor (345) aus der Gruppe Drucksensoren, Temperatursensoren, Volumenstromsensoren, Anemometer ausgewählt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Sensor ein Drucksensor ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sensor (345) beweglich auf der ersten Seite (32) des Flächengebildes (20) angebracht ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Düse (325) mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 cm/s bewegbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Düse (325) mit einer Geschwindigkeit von bis zu 50 cm/s-bewegbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Sensor (345) mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 cm/s bewegbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Sensor (345) mit einer Geschwindigkeit von bis zu 50 cm/s bewegbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Druckerzeugungsanordnung (300) und der Sensor (345) unmittelbar gegenüber jeweils auf einer Seite des Flächengewebes (20) angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung (1) zusätzlich eine Markierungseinheit (380) zur Markierung der Mikrofehler (45) aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Markierungseinheit (380) eine Markierungsflüssigkeit zum Markieren der Position der Mikrofehler (45) auf dem Flächengebilde (20) aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Markierungseinheit (380) einen Klebstoff zum Abdichten der Mikrofehler (45) auf dem Flächengebilde (20) aufweist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der Klebstoff aus der Gruppe der Silikone, Polyurethane, Neopren, PVC ausgewählt ist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Mikrofehler (45) mit einem Dichtmaterial abdichtbar sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, wobei das Dichtmaterial ein Klebstoff, ein Film oder eine Folie ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Flächengebilde (20) ein textiles Laminat (25) ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei das textile Laminat (25) eine erste Textilschicht (30) enthält, welche auf die erste Seite (32) des Flächengebildes (20) laminiert ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei eine zweite Textilschicht (50) auf die zweite Seite (36) des Flächengebildes (20) laminiert ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei die erste Textilschicht (30) ein Gewebe, ein Gestricke, ein Vlies oder ein Gewirke ist.
26. Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei die zweite Textilschicht (50) ein Gewebe, ein Gestricke, ein Vlies oder ein Gewirke ist.
27. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Flächengebilde (20) eine flüssigkeitsdichte Funktionsschicht (40) aufweist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die Funktionsschicht (40) eine Membrane oder ein Film ist.
29. Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die Funktionsschicht (40) aus der Gruppe von Stoffen bestehend aus Polyester, Polyamide, Polyolefine enthaltend Polyethylen und Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyketone, Polysulfone, Polycarbonate, Fluorpolymere, Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyacrylate, Polyurethane, Copolyetherester, Copolyetheramide selektiert ist.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, wobei die Funktionsschicht (40) expandiertes PTFE ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die Funktionsschicht (40) einen Wassereintrittsdruck von größer als 130 Pa aufweist.
32. Verfahren zur Erfassung von Mikrofehlern in einem Flächengebilde mit einer ersten Seite (32) und mit einer zweiten Seite (36) mit den folgenden Schritten:
  • a) Herstellen einer Druckdifferenz zwischen der ersten Seite (32) und der zweiten Seite (36) des Flächengebildes (20)
  • b) Anlegen mindestens einer Sensors (345) auf der ersten Seite (32) des Flächengebildes (20)
  • c) Abtasten der ersten Seite (32) des Flächengebildes (20) und
  • d) Erfassen eines Gasstromes (330), der durch den Mikrofehler (45) von der zweiten Seite (36) des Flächengebildes (20) auf die ersten Seite (32) des Flächengebildes (20) strömt.
33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei in einem zusätzlichen Schritt nach Schritt d) die Mikrofehler (45) auf dem Flächengebilde (20) markiert werden.
34. Verfahren nach Anspruch 32, wobei in einem zusätzlichen Schritt nach Schritt d) die Mikrofehler (45) auf dem Flächengebilde (20) abgedichtet werden.
35. Verfahren nach Anspruch 32, wobei der Schritt a) durch Anlegen einer Luftdüse (325) an die zweite Seite (36) des Flächengebildes (20) realisiert wird.
36. Verfahren nach Anspruch 32, wobei der Sensor (345) mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 cm/s bewegt wird.
37. Verfahren nach Anspruch 34, wobei die Luftdüse (325) mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 cm/s bewegt wird.
38. Verfahren nach Anspruch 35, wobei der Sensor (345) und die Luftdüse (325) synchron zueinander mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 cm/s bewegt werden.
39. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sensor (345) aus der Gruppe der Drucksensoren, Temperatursensoren, der Volumenstromsensoren, Anemometer ausgewählt ist.
40. Verfahren nach Anspruch 39, wobei als Sensor (345) ein Drucksensor gewählt wird.
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