DE212015000302U1

DE212015000302U1 - Nahtverbindungsstruktur, Textilartikel mit einer solchen Nahtverbindungsstruktur, und Vorrichtung zur Herstellung einer Nahtverbindungsstruktur

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Publication number: DE212015000302U1
Application number: DE212015000302.7U
Authority: DE
Original assignee: WL Gore and Associates GmbH
Current assignee: WL Gore and Associates GmbH
Priority date: 2015-01-14
Filing date: 2015-01-14
Publication date: 2017-10-09
Anticipated expiration: 2025-01-15
Also published as: WO2016112925A1

Abstract

Nahtverbindungsstruktur (10), aufweisend:
– mindestens eine erste Verbundschicht (14) und eine zweite Verbundschicht (15),
– einen Nahtbereich (30) mit mindestens einer Naht (12), die die erste und die zweite Verbundschicht (14, 15) miteinander verbindet,
– mindestens eine Schutzschicht (40), die die mindestens eine Naht (12) bedeckt, und
– ein Klebermaterial (50), das eine flüssigkeitsdichte Abdichtung in dem Nahtbereich (30) generiert und das die mindestens eine Schutzschicht (40) mit dem Nahtbereich (30) verbindet,
– wobei die erste und die zweite Verbundschicht (14, 15) jeweils mindestens eine poröse Membranschicht (20) mit Poren (24) und mit einer ersten Seite (201) sowie eine Barrierelage (22) aufweisen, die mit der mindestens einen porösen Membranschicht (20) gegenüber von der ersten Seite (201) verbunden ist und bei der es sich um eine Barriere für das Klebermaterial (50) handelt,
– wobei zumindest in einem Teil des Nahtbereichs (30) die Poren (24) der jeweiligen porösen Membranschichten (20) zwischen der jeweiligen ersten Seite (201) und der jeweiligen Barrierelage (22) vollständig mit dem Klebermaterial (50) gefüllt sind.

Description

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine strapazierfähige, wasserdichte Nahtverbindungsstruktur mit mindestens einer Naht, die mindestens eine erste und eine zweite Verbundschicht unter Verwendung eines Haftmaterials bzw. Klebermaterials in wasserdichter Weise abdichtet, wobei die erste und die zweite Verbundschicht Membranschichten aufweisen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner einen Textilartikel, wie z. B. ein Bekleidungsstück, mit einer derartigen Nahtverbindungsstruktur und eine Vorrichtung zur Herstellung einer derartigen Nahtverbindungsstruktur.
Textilartikel, wie Kleidungsstücke, können wasserdicht ausgeführt werden, indem eine wasserdichte, wasserdampfdurchlässige Funktionsschicht, wie eine Membran, beispielsweise auf der Innenseite des Außenmaterials eines solchen Artikels angeordnet wird (wobei solche Artikel im Fall von Kleidungsstücken häufig als Funktionsbekleidung bezeichnet werden). Ein textiles Futter kann auf der Seite der Funktionsschicht angeordnet sein, die dem Körper des Trägers des Kleidungsstücks zugewandt ist.
Funktionsbekleidung wird häufig aus schützenden Funktionsmaterialien hergestellt, wie z. B. Membranlaminaten, um dem Träger bestimmte Eigenschaften bereitzustellen. Bei solchen Bekleidungsstücken weisen die Membranlaminate eine Schutzfunktion zum Schützen des Trägers vor Bedrohungen seines Wohlbefindens, wie z. B. Regen, Schnee, Wind, Temperaturen, Chemikalien oder Krankheitserregern, auf. Beispiele für Membranlaminate beinhalten poröse Polytetrafluorethylenmembranen, poröse oder monolithische Polyurethanmembranen und Polyätherpolyester.
Typischerweise werden Bekleidungsstücke häufig aus mehreren Stücken zusammengenäht, um eine bestimmte Passform, Festigkeit, Haltbarkeit und/oder optische Erscheinung zu erzielen. Bei Verwendung von Mehrlagenlaminaten der vorstehend genannten Art werden einzelne Zuschnitt-Teile des Bekleidungsstücks aus Laminatbahnen herausgeschnitten und dann zu dem Bekleidungsstück verbunden. Im Allgemeinen werden zwei Laminatbahnen des Bekleidungsstücks durch eine Nähnaht in einem Nahtbereich miteinander verbunden. Durch solches Vernähen wird jedoch die Funktionsschicht des Laminat durchstoßen, so dass an der Nahtstelle die Wasserdichtigkeit der Funktionsschicht beeinträchtigt wird und unerwünschte Undichtigkeiten auftreten können. Um auch die Nahtstelle wasserdicht auszuführen, d. h. um die Wasserdichtigkeit des Bekleidungsstücke insgesamt zu erhalten, ist es im Allgemeinen üblich, die Naht mit einer wasserdichten Nahtabdichtung zu bedecken. Eine solche Nahtabdichtung kann durch ein separat aufgebrachtes wasserdichtes Nahtband erfolgen.
Idealerweise schafft eine Nahtabdichtung eine Barrierefunktion vergleichbar dem Membranlaminat. Derartige Nähte werden beispielsweise mit einem thermoplastischen Nahtband bedeckt. Das Band wird durch heiße Luft weich gemacht und mittels einer Spezialmaschine über der Naht aufgebracht. Ein solches Band beinhaltet meist mindestens zwei Lagen, wobei die eine Lage einen höheren Schmelzpunkt aufweist als die andere Lage. Dies gestattet der Heißluft-Abdichtmaschine das Schmelzen der Abdichtlage mit dem niedrigeren Schmelzpunkt, während die Lage mit höherem Schmelzpunkt als Träger intakt bleibt.
Ferner werden häufig thermoplastische Klebstoffe zum Abdichten von Gewebe- bzw. Stoffnähten verwendet, wie z. B. Klebstoffe, die aus Polyurethanen, PVC, Polyestern und Polyamiden hergestellt werden. Thermoplastische Klebstoffe beinhalten jedoch zahlreiche Nachteile, wie z. B. Einschränkungen hinsichtlich der Temperatur, begrenzte Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Hydrolyse sowie Empfindlichkeit gegenüber einigen Chemikalien.
Die WO 01/26495 A beschreibt die Verwendung von Silikon zum Abdichten von Nähten. Im Spezielleren ist eine Nahtabdichtung offenbart, die Schutzbarrierengewebe unter Verwendung eines Abdichtungsrückens schützt, der die Schutzbarrierengewebe über ihren Nahtverbindungen mittels einer Silikon-Abdichtungsschicht schützt. Die Silikonschicht schafft eine Dichtung zwischen dem Abdichtungsrücken und den mittels einer Naht verbundenen Schutzbarrierengewebe-Flächenstücken und verklebt den Abdichtungsrücken mit der Naht. Bei einer Ausführungsform sind die Schutzbarriere in dem Abdichtungsrücken und die Schutzbarriere in dem Gewebe derart ausgewählt, dass sie ein Einbringen bzw. Tränken von flüssigem unvernetzten Silikon in die Poren der Abdichtungsrücken-Schutzbarriere sowie in die Poren der Gewebe-Schutzbarriere gestatten. Derart abgedichtete Nähte beinhalten jedoch immer noch den Nachteil einer Beeinträchtigung der Wasserdichtigkeit über die Lebensdauer, insbesondere über eine Vielzahl von Waschzyklen des Gewebes bzw. Stoffmaterials.
Es wäre von Vorteil, eine Nahtverbindungsstruktur der eingangs genannten Art zu schaffen, die dazu beiträgt, ein strapazierfähiges und wasserdichtes Funktionskleidungsstück zu schaffen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nahtverbindungsstruktur mit Merkmalen gemäß Anspruch 1. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Textilartikel, insbesondere ein Bekleidungsstück, mit einer derartigen Nahtverbindungsstruktur gemäß den Merkmalen des Anspruchs 15. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung einer Nahtverbindungsstruktur gemäß den Merkmalen von Anspruch 17.
Gemäß einem Aspekt ist eine Nahtverbindungsstruktur offenbart, die mindestens eine erste Verbundschicht und eine zweite Verbundschicht, einen Nahtbereich mit mindestens einer Naht, die die erste und die zweite Verbundschicht miteinander verbindet, mindestens eine Schutzschicht, die die mindestens eine Naht bedeckt, sowie ein Klebermaterial aufweist, das eine flüssigkeitsdichte Abdichtung in dem Nahtbereich generiert und das die mindestens eine Schutzschicht mit dem Nahtbereich verbindet. Die erste und die zweite Verbundschicht weisen jeweils mindestens eine poröse Membranschicht mit Poren und mit einer ersten Seite sowie eine Barrierelage auf, die mit der mindestens einen porösen Membranschicht gegenüber von der ersten Seite verbunden ist und bei der es sich um eine Barriere für das Klebermaterial handelt, wobei zumindest in einem Teil des Nahtbereichs die Poren der jeweiligen porösen Membranschichten zwischen der jeweiligen ersten Seite und der jeweiligen Barrierelage vollständig mit dem Klebermaterial gefüllt sind.
Beispielsweise können die Verbundschichten wasserdichte und wasserdampfdurchlässige Verbundschichten sein. Im Spezielleren wirkt das Klebermaterial auch als Dichtungsmaterial beim Bilden der flüssigkeitsdichten Abdichtung.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zur Herstellung einer Nahtverbindungsstruktur offenbart, die mindestens eine erste Verbundschicht und eine zweite Verbundschicht sowie einen Nahtbereich mit mindestens einer Naht aufweist, die die erste und die zweite Verbundschicht miteinander verbindet, wobei die erste und die zweite Verbundschicht jeweils mindestens eine poröse Membranschicht mit Poren und mit einer ersten Seite sowie eine Barrierelage aufweisen, die mit der mindestens einen porösen Membranschicht gegenüber von der ersten Seite verbunden ist. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: Aufbringen eines Klebermaterials auf die mindestens eine Naht in dem Nahtbereich, so dass eine flüssigkeitsdichte Abdichtung generiert wird und dadurch zumindest in einem Teil des Nahtbereichs die Poren der jeweiligen porösen Membranschichten zwischen der jeweiligen ersten Seite und der jeweiligen Barrierelage bis zu der jeweiligen Barrierelage hindurch vollständig mit dem Klebermaterial durchsetzt werden, wobei es sich bei der Barrierelage um eine Barriere für das Klebermaterial handelt, und Verbinden von mindestens einer Schutzschicht mit dem Nahtbereich durch das Klebermaterial, so dass die mindestens eine Schutzschicht die mindestens eine Naht bedeckt.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Klebermaterial Silikon auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Klebermaterial ein bei Raumtemperatur aushärtendes Zweikomponenten-Klebermaterial auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Klebermaterial ein aushärtendes Zweikomponenten-Silikon auf.
Der Klebertyp, der gemäß der Erfindung verwendet wird, schafft eine hohe Hydrolysebeständigkeit und Temperaturbeständigkeit im Vergleich zu thermoplastischen Klebern, wie z. B. Klebesystemen auf PU-Basis.
Bei einer Ausführungsform besitzt das Klebermaterial eine Viskosität von weniger als 6000 mPa·s zum Eindringen in die Poren der porösen Membranschichten, insbesondere vor dem Aufbringen auf den Nahtbereich. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Viskosität geringer als 4000 mPa·s. Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Viskosität geringer als 3000 mPa·s. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Viskosität geringer als 2000 mPa·s.
Bei einer Ausführungsform weist das Klebermaterial eine Viskosität von 3500 mPa·s zum Eindringen in die Poren der porösen Membranschichten auf, insbesondere vor dem Aufbringen auf den Nahtbereich.
Die Viskosität kann gemäß dem in der ISO 3219 beschriebenen Testverfahren bei einer Temperatur von 23°C gemessen werden.
Im Spezielleren schafft aufgrund der niedrigen Viskosität und der geringen Oberflächenspannung ein aushärtendes Zweikomponenten-Silikonklebermaterial prompte und vollständige Eindringfähigkeit in die porösen Membranstrukturen. Ein vollständiges Eindringen kann zumindest nach einer bestimmten Zeitdauer erreicht werden, wobei dies z. B. von dem Typ der Membran und der Kleber-Viskosität abhängig ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist mindestens eine oder jede von den Verbundschichten mindestens eine poröse Membranschicht und eine kontinuierliche nicht-poröse Schicht auf. Die kontinuierliche nicht-poröse Schicht bildet die Barrierelage.
Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei der mindestens einen porösen Membranschicht um mindestens eine erste poröse Membranschicht, und die erste und die zweite Verbundschicht weisen jeweils zumindest eine zweite poröse Membranschicht auf, die gegenüber von der ersten porösen Membranschicht an der Barrierelage angebracht ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist mindestens eine von der ersten porösen Membranschicht und der zweiten porösen Membranschicht wasserdampfdurchlässig und wasserdicht.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste poröse Membranschicht und/oder die zweite poröse Membranschicht wasserdampfdurchlässig und luftundurchlässig.
Gemäß einer Ausführungsform weist zumindest eine der ersten porösen Membranschicht und der zweiten porösen Membranschicht expandiertes Polytetrafluorethylen (ePTFE) auf.
Unter dem Begriff ”poröse” Membran sind jegliche Membranen mit einer durchlässigen Struktur durch die gesamte Dicke der Membran zu verstehen. Bei einem Beispiel weist die durchlässige Struktur eine Knoten- und Fibrillenstruktur auf, die Poren bildet, wie dies exemplarisch in 9 dargestellt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegt die Porengröße der Poren der mindestens einen porösen Membranschicht in einem Bereich zwischen 0,05 μm bis 10 μm, insbesondere von ca. 0,1 μm bis ca, 1 μm, ganz besonders von ca. 0,15 μm bis ca. 0,8 μm.
Bei der Barrierelage handelt es sich um eine Barriere für das Klebermaterial, so dass das Klebermaterial daran gehindert ist, durch die Barrierelage hindurch zu dringen, bis das Klebermaterial erhärtet ist. Damit muss die Barrierelage nicht undurchlässig für das Klebermaterial als solches sein. Die Barrierelage bildet eine Grenze für das Klebermaterial, so dass in dem Herstellungsvorgang das Klebermaterial nicht durch die Struktur der Barrierelage hindurchdringen kann und somit nicht auf der Seite der Barrierelage gegenüber von der porösen Membranschicht sichtbar ist. Die Barrierelage sorgt zumindest für eine signifikante Verlangsamung von jeglichem Eindringen des Klebermaterials in die Barrierelage.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Barrierelage für das Klebermaterial undurchlässig.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Barrierelage ein nicht-poröses Material auf. Beispielsweise weist die Barrierelage wasserdichtes, wasserdampfdurchlässige Polyurethan auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Barrierelage mindestens eines der folgenden Materialien auf: Polyurethan, Polyester, Silikon, Papier, eine monolithische Polymerschicht oder -folie, Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweisendes Material.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Barrierelage eine hydrophob und/oder oleophob behandelte poröse Membran auf. Bei einer Ausführungsform kann die Barrierelage eine poröse Membran mit einer hydrophoben und/oder oleophoben Beschichtung (z. B. mit Florpolymeren oder Fluoracrylat) aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform weisen die erste und die zweite Verbundschicht ferner jeweils mindestens eine textile Lage bzw. Textilschicht auf der Seite der Barrierelage oder auf der Seite der zweiten porösen Membranschicht gegenüber von der ersten porösen Membranschicht auf. Bei einer Ausführungsform handelt es sich bei der mindestens einen Textilschicht um die Außenschicht eines Textilartikels, wie z. B. eines Bekleidungsstücks.
Die Schutzschicht kann ein poröses Material mit Poren aufweisen, die zumindest teilweise mit dem Klebermaterial gefüllt sind.
Bei einem Beispiel weist die Schutzschicht expandiertes Polytetrafluorethylen auf. Z. B. kann die Schutzschicht eine einlagige oder eine mehrlagige Struktur mit mindestens einer porösen Membran als eine der Schichten bzw. Lagen aufweisen. Im Prinzip kann die Schutzschicht die gleiche oder eine ähnliche Struktur wie eine von der ersten und der zweiten Verbundschicht aufweisen.
Bei einer Ausführungsform kann die Schutzschicht ein textiles Material aufweisen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf einen Textilartikel, insbesondere ein Bekleidungsstück, das eine Nahtverbindungsstruktur aufweist, wie diese vorstehend und im Folgenden beschrieben ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Bekleidungsstück derart ausgebildet, dass es 30 bis 50 industriellen Waschzyklen gemäß ISO 15797, Verfahren 8 bei 60°C, Trocknungsverfahren B (Tunnel 150–155°C), standhält.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Klebermaterial aus mindestens zwei Komponenten gebildet, die dem Nahtbereich zugeführt werden und die chemisch miteinander reagieren und ein aushärtendes Zweikomponenten-Silikonklebermaterial bilden, wobei das aushärtende Zweikomponenten-Silikonklebermaterial zur Beschleunigung der chemischen Reaktion erwärmt wird. Das besagte Klebermaterial härtet bei Raumtemperaturen aus.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner den Schritt des Aufbringens einer erwärmten Luftströmung zumindest auf einen Teil des Nahtbereichs auf. Insbesondere wird bei einer bestimmten Durchsatz- bzw. Durchlaufgeschwindigkeit der ersten und der zweiten Verbundschicht das Klebermaterial mit der erwärmten Luftströmung innerhalb einer Länge im Bereich von 20 bis 100 mm, insbesondere innerhalb einer Länge von 75 mm ± 5 mm, entlang einer Transportrichtung der ersten und der zweiten Verbundschicht behandelt. Dadurch kann erreicht werden, dass das Klebermaterial innerhalb einer bestimmten Distanz von einer Stelle, an der das flüssige Klebermaterial auf die Verbundschichten aufgebracht wird, erhärtet.
Vorzugsweise erzeugt die erwärmte Luftströmung eine Temperatur von ca. 150°C an einer der erwärmten Luftströmung zugewandten Oberfläche der Schutzschicht. Gemäß einer Ausführungsform führt dies zu einer Temperatur in dem Klebermaterial von ca. 70°C ± 5°C.
Bei einer bevorzugten Implementierung wird das Klebermaterial auf die mindestens eine Naht bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von 2,5 ± 0,5 m/min der ersten und der zweiten Verbundschicht aufgebracht.
Die Schutzschicht wird vorzugsweise getrennt von dem Klebermaterial auf die mindestens eine Naht aufgebracht.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer Nahtverbindungsstruktur offenbart, die mindestens eine erste Verbundschicht und eine zweite Verbundschicht sowie einen Nahtbereich mit mindestens einer Naht aufweist, die die erste und die zweite Verbundschicht miteinander verbindet, wobei die erste und die zweite Verbundschicht jeweils mindestens eine poröse Membranschicht mit Poren und mit einer ersten Seite sowie eine Barrierelage aufweisen, die mit der mindestens einen porösen Membranschicht gegenüber von der ersten Seite verbunden ist. Die Vorrichtung weist eine erste Zuführvorrichtung zum kontinuierlichen Aufbringen eines flüssigen Klebermaterials auf die mindestens eine Naht in dem Nahtbereich zum Generieren einer flüssigkeitsdichten Abdichtung auf, so dass zumindest in einem Teil des Nahtbereichs das aufgebrachte Klebermaterial die Poren der jeweiligen porösen Membranschichten zwischen der jeweiligen ersten Seite und der jeweiligen Barrierelage bis zu der jeweiligen Barrierelage hindurch vollständig durchsetzt, bei der es sich um eine Barriere für das Klebermaterial handelt. Eine Luftströmungserzeugungsvorrichtung ist zum Generieren und Aufbringen einer erwärmten Luftströmung auf den Nahtbereich vorgesehen, auf den das Klebermaterial aufgebracht ist, wobei bei einer bestimmten Durchlaufgeschwindigkeit der ersten und der zweiten Verbundschicht die Luftströmung auf das Klebermaterial bei einer bestimmten Durchlaufgeschwindigkeit der ersten und der zweiten Verbundschicht innerhalb einer Länge im Bereich von 20 bis 100 mm entlang einer Transportrichtung der ersten und der zweiten Verbundschicht aufgebracht wird. Eine zweite Zuführvorrichtung ist zum kontinuierlichen Zuführen von mindestens einer Schutzschicht zu dem Nahtbereich vorgesehen, so dass die mindestens eine Schutzschicht die mindestens eine Naht bedeckt und sich durch das Klebermaterial mit dem Nahtbereich verbindet.
Gemäß einer Ausführungsform wird die Luftströmung auf das Klebermaterial bei einer bestimmten Durchlaufgeschwindigkeit der ersten und der zweiten Verbundschicht innerhalb einer Länge von 75 mm ± 5 mm entlang einer Transportrichtung der ersten und der zweiten Verbundschicht aufgebracht.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Vorrichtung ferner eine Heizvorrichtung zum Vorerwärmen der ersten und der zweiten Verbundschicht in dem Nahtbereich auf, bevor die zweite Zuführvorrichtung dem Nahtbereich die mindestens eine Schutzschicht zuführt.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert; darin zeigen:
1 eine schematische Ansicht von zwei Verbundschichten, die zum Bilden einer Nahtverbindungsstruktur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung miteinander verbunden sind;
2 eine schematische Ansicht von zwei Verbundschichten, die zum Bilden einer Nahtverbindungsstruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung miteinander verbunden sind;
3 ein REM-Bild eines Querschnitts durch eine Nahtverbindungsstruktur entlang einer Linie A-A gemäß den Ausführungsformen, wie diese in 1 und 2 dargestellt sind;
4 ein Beispiel eines Bekleidungsstücks mit einer oder mehreren Nahtverbindungsstrukturen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
5 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer Nahtverbindungsstruktur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
6 eine schematische Darstellung von Abmessungen, die bei der Vorrichtung 60 gemäß 5 zur Anwendung kommen, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
7 eine schematische Darstellung einer Testvorrichtung zum Aufbringen einer Abschälkraft auf die Schutzschicht zur Feststellung, ob das Klebermaterial nach dem Aufbringen auf den Nahtbereich in einem gewünschten Ausmaß erhärtet ist;
8 eine Tabelle mit exemplarischen Herstellungsparametern, die zum Feststellen des Aushärtungsausmaßes des Klebermaterials verwendet werden;
9 ein REM-Bild der Oberfläche der ersten Seite einer porösen Membran bei einer Ausführungsform.
Die Begleitzeichnungen sind dazu vorgesehen, ein besseres Verständnis der Offenbarung zu schaffen und sind in die vorliegende Beschreibung integriert und bilden einen Bestandteil der vorliegenden Beschreibung, veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Prinzipien der Offenbarung.
Für Fachleute ist leicht erkennbar, dass verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung durch eine beliebige Anzahl von Verfahren und Vorrichtungen verwirklicht werden können, die zum Ausführen der beabsichtigten Funktionen ausgebildet sind. Es versteht sich auch, dass die Figuren der Begleitzeichnungen, auf die hierin Bezug genommen wird, nicht unbedingt maßstabsgetreu sind, sondern übertrieben sein können, um verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung zu veranschaulichen, und dass in dieser Hinsicht die Zeichnungsfiguren nicht einschränkend zu verstehen sind.
Eine Nahtverbindungsstruktur gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 noch näher erläutert. Zu diesem Zweck sind die Verbundschichten, die in einem Nahtbereich miteinander verbunden werden, in den 1 und 2 nur schematisch dargestellt, um die Nahtverbindungsstruktur besser zu veranschaulichen.
Ein Nahtbereich ist ein Bereich, der zumindest eine Naht aufweist, beispielsweise ein Bereich, der eine Naht bedeckt und/oder eine Naht umgibt.
Im Spezielleren handelt es sich bei einem Nahtbereich um einen Bereich einer Verbindungsregion, die die Naht und die benachbarten Membranverbundstrukturen beinhaltet. Die Membranverbundstrukturen sind derart angeordnet, dass die erste poröse Membran auf jeder Seite der Naht die ”Außenseite” des Nahtbereichs bildet, an der das Klebermaterial aufgebracht wird.
Zumindest in einem Teil des Nahtbereichs sind die Poren der jeweiligen porösen Membranen vollständig mit dem Klebermaterial gefüllt. Bei einer Ausführungsform bilden die gefüllten Poren zumindest in einem Teil des Nahtbereichs eine kontinuierliche Kleberlinie zwischen der ersten Seite der jeweiligen porösen Membran und der Barrierelage. Die kontinuierliche Kleberlinie kann im Wesentlichen senkrecht zwischen der ersten Seite der porösen Membran und der Barrierelage gebildet sein. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die kontinuierliche Kleberlinie zwischen der ersten Seite der porösen Membran und der Barrierelage unregelmäßiger ausgeführt sein. Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Poren in dem Nahtbereich zwischen der ersten Seite der porösen Membran und der Barrierelage vollständig gefüllt. In Abhängigkeit von dem Prozess können Lufteinschlüsse innerhalb der gefüllten porösen Membranbereiche möglich sein.
Die Barrierelage befindet sich unter den ersten porösen Membranen und stoppt den Fluss des Klebermaterials.
Eine Verbundschicht weist mindestens zwei Komponenten (oder zwei unterschiedliche Funktionsteile) auf, von denen jede eine andere Funktion in Bezug auf das Klebermaterial aufweist. Bei einer der Schichten handelt es sich um eine poröse Membranschicht, die für das Klebermaterial durchlässig ist. Bei einer weiteren Schicht handelt es sich um eine Barrierelage, die eine Barriere für das Klebermaterial bildet und vorzugsweise undurchlässig für das Klebermaterial ist. Die Verbundschicht ist vorzugsweise zumindest wasserdampfdurchlässig. Bei einer Ausführungsform ist die Verbundschicht wasserdampfdurchlässig und wasserdicht.
Bei der Barrierelage handelt es sich um eine Schicht, die eine Barriere für das Klebermaterial bildet, insbesondere das Silikonklebermaterial. Das Silikonklebermaterial füllt die Poren der ersten porösen Membranschichten in dem Nahtbereich vollständig aus, kann jedoch in die Struktur der Barrierelage im Wesentlichen nicht eindringen und diese ausfüllen. Die Barrierelage kann eine Struktur aufweisen, die jegliches Eindringen des Klebermaterials, insbesondere des Silikonklebermaterials, verhindert. Bei einer Ausführungsform weist die Barrierelage eine kontinuierliche nicht-poröse Struktur auf. Bei einer weiteren Ausführungsform weist die Barrierelage Poren mit einer Größe auf, die das Eindringen des Klebermaterials, insbesondere des Silikonklebermaterials, in die Poren verhindert oder das Eindringen signifikant verlangsamt.
1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Nahtverbindungsstruktur 10, bei der eine erste Verbundschicht 14 und eine zweite Verbundschicht 15 mittels einer Naht 12 verbunden sind, die eine erste Nähnaht 121 und eine zweite Nähnaht 122 (sogenannte Steppnaht) aufweist, die sich beide in einem Nahtbereich 30 befinden.
2 dagegen zeigt eine zweite Ausführungsform einer Nahtverbindungsstruktur 10, bei der jeweils eine erste Verbundschicht 14 und eine zweite Verbundschicht 15 mit einer Naht 12 verbunden sind, die in einem Nahtbereich 30 eine Nähnaht (nicht gezeigt) aufweist, die die Verbundschichten 14 und 15 Seite an Seite miteinander verbindet (d. h. derart, dass die Endflächen oder Frontflächen derselben aneinander anliegen).
In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, dass im Prinzip jede beliebige Art einer Naht, die mindestens zwei Verbundschichten miteinander verbindet, im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Der Begriff Nahtverbindungsstruktur soll im Prinzip jegliche Struktur umfassen, bei der jeweilige Schichten bzw. Lagen durch eine Naht miteinander verbunden sind. Beispielsweise kann es sich bei einer Naht um eine genähte Naht, eine verschweißte Naht oder eine geklebte Naht oder um eine beliebige Kombination davon handeln. Eine Naht kann mindestens zwei Verbundschichten miteinander verbinden, kann jedoch im Prinzip auch mehr als zwei Schichten miteinander verbinden, wobei mindestens zwei davon Verbundschichten sind.
Es können viele verschiedene Materialien und Schichtkonfigurationen für die zu verbindenden Verbundschichten verwendet werden, wie z. B. Membranverbundstrukturen, die mehrere Membranschichten aufweisen. Bei einer Ausführungsform kann eine Verbundschicht oder können die Verbundschichten Teil von Mehrlagenlaminaten sein, wie z. B. einem Zweilagenlaminat, bei dem die jeweilige Verbundschicht mit einer Textilschicht kombiniert ist. Bei einer weiteren Ausführungsform kann eine Verbundschicht oder können die Verbundschichten Teil eines Dreilagenlaminats sein, indem sie zwischen zwei Textilschichten eingebettet sind und beispielsweise eine Schichtstruktur mit einer Außenmaterialschicht, einer Verbundschicht und einer Textilschicht bilden. Im Prinzip sind jedoch viele Arten von Verbundschichten geeignet, um einen wasserdichten Textilartikel, wie z. B. ein Bekleidungsstück, herzustellen, der bzw. das eine Barriere in Bezug auf eindringendes Wasser bilden kann.
Bei einem Laminat, wie es hierin verwendet wird, handelt es sich um eine Schichtstruktur mit einer Verbundschicht. Bei einer Ausführungsform weist ein Laminat mindestens ein Zweilagenlaminat mit einer Membranverbundstruktur und einer Textilschicht auf.
Bei einer Membran oder Membranschicht handelt es sich um einen Flächenkörper oder eine Folie, der bzw. die dünn ist und eine Funktionseigenschaft aufweist, wie z. B. Wasserdampfdurchlässigkeit und Wasserdichtigkeit. Ein Membranverbund bzw. Membranverbundstruktur kann mindestens eine erste poröse Membranschicht und eine Barriereschicht aufweisen. Eine Textilschicht kann durch diskontinuierliche Befestigungen (wie z. B. eine diskontinuierliche Kleberschicht) an der Seite der Membranverbundstruktur gegenüber von der Seite der porösen Membran angebracht sein. Die erste poröse Membranschicht und/oder die zweite poröse Membranschicht weisen eine Mikrostruktur mit Poren auf.
Die erste poröse Membranschicht weist vorzugsweise eine Porengröße von ca. 0,05 μm bis ca. 10 μm, insbesondere von ca. 0,1 μm bis ca. 1 μm, ganz besonders von ca. 0,15 μm bis ca. 0,8 μm auf.
Beispielsweise kann ein Zweilagenlaminat gemäß 2 verwendet werden, das die jeweilige erste und zweite Verbundschicht 14, 15 beinhaltet, die zum Bilden eines wasserdichten, wasserdampfdurchlässigen und somit atmungsaktiven Bekleidungsstücks geeignet sind. Ein erstes Zweilagenlaminat 16, wie es in 2 dargestellt ist, kann eine Textilschicht 25, wie ein Außenmaterial, aufweisen, das wasserdampfdurchlässig und nicht wasserdicht ist. Eine erste wasserdichte, wasserdampfdurchlässige Verbundschicht 14 ist auf einer Seite der Textilschicht 25 angeordnet. Gleichermaßen kann ein zweites Zweilagenlaminat 18 eine Textilschicht 26, wie ein Außenmaterial, aufweisen, das wasserdampfdurchlässig und ebenfalls nicht wasserdicht ist. Eine zweite wasserdichte, wasserdampfdurchlässige Verbundschicht 15 ist auf einer Seite der Textilschicht 26 angeordnet. Die Verbundschichten 14, 15 und die Textilschichten 25, 26 sind vorzugsweise in wasserdampfdurchlässiger Weise angebracht, beispielsweise durch Verwendung einer diskontinuierlich aufgebrachten Kleberschicht.
Die erste und die zweite wasserdichte, wasserdampfdurchlässige Verbundschicht 14, 15 weisen jeweils mindestens eine wasserdichte, wasserdampfdurchlässige poröse Membranschicht 20 auf.
Gemäß einer Ausführungsform, wie sie in 2 dargestellt ist, weisen die erste und die zweite Verbundschicht 14, 15 jeweils mindestens eine poröse Membranschicht 20 und eine Barrierelage 22 auf. Jede der porösen Membranschichten 20 besitzt eine erste Seite 201 und eine zweite Seite 202 gegenüber von der ersten Seite 201. Poren 24 sind zwischen der jeweiligen ersten Seite 201 und zweiten Seite 202 angeordnet. Beispielsweise kann die jeweilige poröse Membranschicht 20 aus expandiertem Polytetrafluorethylen (ePTFE) gebildet sein. Eine solche ePTFE-Schicht 20 kann mit einer nicht-porösen Polyurethanschicht als Barrierelage 22 versehen sein. Eine solche Verbundschicht ist wasserdicht und wasserdampfdurchlässig. Derartige Verbundstrukturen sind z. B. in der US 4 194 041 A beschrieben.
In jeder Verbundschicht 14, 15 ist die Barrierelage 22 mit der porösen Membranschicht 20 gegenüber von der ersten Seite 201 verbunden. Im Spezielleren ist die Barrierelage 22 mit der porösen Membranschicht 20 auf der zweiten Seite 202 der porösen Membranschicht 20 verbunden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass insbesondere die zweite Seite 202 der porösen Membranschicht 20 verschiedene Formen oder Strukturen aufweisen kann und bei manchen Ausführungsformen nicht eindeutig identifizierbar sein kann. Beispielsweise kann in manchen Ausführungsformen die Barrierelage 22 etwas in die poröse Membranschicht 20 eindringen und dort mechanisch verankert sein, so dass keine eindeutig identifizierte zweite Seite 202 vorhanden ist oder die zweite Seite 202 etwas unregelmäßig ist und die Form einer welligen und/oder unterbrochenen Seite oder Fläche aufweisen kann.
Bei einer Ausführungsform, wie sie in 2 dargestellt ist, handelt es sich bei der ersten und der zweiten Verbundschicht 14, 15 jeweils um Zweikomponenten-Verbundschichten mit einer porösen Membranschicht 20 und einer Barrierelage 22. Die jeweiligen Textilschichten 25, 26 können auf der Seite der Barrierelage 22 angeordnet sein, die sich beim Bilden der jeweiligen Zweilagenlaminate 16, 18 gegenüber von der porösen Membranschicht 20 befindet. Wie in 2 gezeigt, ist die Barrierelage 22 mit der porösen Membranschicht 20 auf der Seite gegenüber von der ersten Seite 201 derselben verbunden.
Ein textiles Futter (in 2 nicht dargestellt) kann auf der Seite der ersten porösen Membranschicht 20 angeordnet sein, z. B. auf der dem Körper eines Nutzers des Bekleidungsstücks zugewandten Seite. Die Textilschichten 25, 26 sowie auch ein solches textiles Futter können Materialien aufweisen, die aus der Gruppe der Gewebematerialien, Wirkmaterialien und/oder Vliesmaterialien ausgewählt sind.
Die Schichtstruktur gemäß 1 kann im Prinzip mit der Schichtstruktur gemäß 2 identisch oder dieser ähnlich sein, wobei Details hinsichtlich der Zusammensetzung der Verbundschichten 14, 15 nicht dargestellt sind. Ferner sind die Textilschichten 25, 26 in der Struktur gemäß 1 weggelassen.
Unter Bezugnahme auf 1 werden zunächst zwei Materialbahnen vorbereitet, die zumindest die Verbundschichten 14, 15 aufweisen, um diese mittels einer Naht miteinander zu verbinden.
Die Verbundschichten 14, 15 werden derart angeordnet, dass ihre jeweiligen Barrierelagen 22 aneinander anliegen, und werden dann miteinander vernäht, und zwar mit einer ersten Nähnaht 121, bei der eine Nahtzugabe mit einer bestimmten Länge belassen bleibt. Die Nahtzugabe der beiden Verbundschichten 14, 15 wird dann in Richtung auf die Verbundschicht 15 umgelegt und mittels einer Steppnaht 122 an die Verbundschicht 15 genäht. Die Verbundschichten 14, 15 werden somit mittels der Naht 22 (die bei diesem Beispiel die Nähnähte 121 und 122 beinhaltet) miteinander verbunden, die sich in dem Nahtbereich 30 befindet. Bei diesem Beispiel erstreckt sich der Nahtbereich 30 über beide Nähnähte 121, 122 der Naht 12, wobei er sich auch über nur eine der Nähnähte 121, 122 erstrecken kann.
In dem Beispiel der 2 sind die Verbundschichten 14, 15 mittels der Naht 12 derart miteinander verbunden, dass ihre seitlichen Ränder einander zugewandt gegenüberliegen (bei dem Bezugszeichen 33 dargestellt). Somit wird ein Nahtbereich 30 gebildet, der die Naht 12 aufweist. Beispielsweise kann die Naht 12 eine andere Stichform als in 1 aufweisen. Die Naht 12 kann beispielsweise unter Verbindung der Verbundschichten 14, 15 genäht sein (z. B. durch Zick-Zack-Stich, nicht dargestellt).
Um die jeweilige Naht flüssigkeitsdicht zu machen, wird ein Klebermaterial 50 auf die mindestens eine Naht 12 in dem Nahtbereich 30 aufgebracht, die eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zumindest in einem Teil von diesem erzeugt. Im Spezielleren ist das Klebermaterial 50 in einer derartigen Weise ausgebildet und wird in einer derartigen Weise aufgebracht, dass zumindest in einem Teil des Nahtbereichs 30 (insbesondere in dem Abdichtungsverbindungsbereich) die Poren 24 der porösen Membranschichten 20 der Verbundschichten 14, 15 bis zu der jeweiligen Barrierelage 22 hindurch vollständig mit dem Klebermaterial 50 durchsetzt sind. Das Klebermaterial 50 wird direkt auf die jeweiligen Verbundschichten aufgebracht, insbesondere direkt auf die erste Seite 201 der jeweiligen porösen Membranschichten 20 zumindest in dem Abdichtungsverbindungsbereich. In dem Nahtbereich 30 ist zumindest ein Teil der Poren 24 der jeweiligen porösen Membranschicht 20 zwischen der jeweiligen ersten Seite 201 und der jeweiligen Barrierelage 22 vollständig mit dem Klebermaterial 50 gefüllt, um eine kontinuierliche Kleberlinie zu bilden. Im Spezielleren werden die Poren 24 der jeweiligen porösen Membranschichten 20 zwischen der jeweiligen ersten Seite 201 und der jeweiligen zweiten Seite 202 mit dem Klebermaterial 50 vollständig gefüllt. Bei der Barrierelage 22 handelt es sich um eine Barriere für das Klebermaterial 50, die dazu beiträgt, ein Durchdringen des Klebermaterials 50 hindurch bis zu der gegenüberliegenden Seite der Naht verhindern. Dies ist in 2 dargestellt, in der das Klebermaterial 50 die Poren 24 der porösen Membranschichten 20 in dem Nahtbereich 30 vollständig füllt.
Gemäß einer Ausführungsform kann der Nahtbereich 30 z. B. zwei Bereiche auf der linken bzw. der rechten Seite der Nähnähte 121, 122 aufweisen, wie dies in 1 bei den Bezugszeichen 31 bzw. 32 dargestellt ist, oder er kann zumindest den zentralen Bereich der Naht 12 aufweisen, wie dies in 2 bei dem Bezugszeichen 33 dargestellt ist, in der die Verbundschichten 14, 15 aneinander anstoßen. In Abhängigkeit von der Art der Naht und/oder der Anzahl der verwendeten Nähnähte, kann der Nahtbereich 30 einen oder mehrere Bereiche aufweisen, die in Bezug auf die Naht geeignet angeordnet sind.
Das Klebermaterial 50 füllt die Poren 24 der porösen Membranschichten 20 zumindest in einem Teil des Nahtbereichs 30 vollständig aus. Insbesondere werden die Poren 24 von dem Klebermaterial 50 vollständig durchsetzt, um eine kontinuierliche Kleberlinie innerhalb der porösen Struktur der jeweiligen porösen Membran von der ersten Seite bis zu der Barrierelage zu errichten. Bei einer Ausführungsform sind in dem Nahtbereich 30 im Querschnitt alle der Poren 24 der jeweiligen porösen Membranschichten 20 der ersten und der zweiten Verbundschichten 14, 15 mit dem Klebermaterial 50 gefüllt. Es ist möglich, dass innerhalb der gefüllten Poren isolierte Lufteinschlüsse sichtbar sein können.
Zum Schützen der Naht 12 z. B. gegen Abrieb oder Beeinträchtigung über die Lebensdauer, und um die Abdichtung bei einigen Ausführungsformen weiter zu verbessern, wird mindestens eine Schutzschicht 40 durch das Klebermaterial 50 mit dem Nahtbereich 30 verbunden, so dass die mindestens eine Schutzschicht 40 die mindestens eine Naht 12 überdeckt.
Eine Schutzschicht, wie sie vorliegend im Kontext der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist eine Schicht, die die mindestens eine Naht des Nahtbereichs der Nahtverbindungsstruktur bedeckt, um einen Schutz gegenüber der Umgebung sowie jeglichen Umwelteinflüssen zu schaffen. Die Schutzschicht schützt unter anderem gegen Schäden durch Abrieb, Durchstoßen und Reibung. Sie schützt auch die Rollen beim Herstellungsprozess gegen Kleberverunreinigung. Außerdem unterstützt und verbessert die Schutzschicht die Wasserdichtigkeit in dem Nahtbereich. Darüber hinaus verbessert die Schutzschicht das ästhetische Erscheinungsbild.
Vorzugsweise besitzt das Klebermaterial 50 eine Viskosität wie vorstehend beschrieben, vorzugsweise eine Viskosität von 3500 mPa·s (insbesondere gemessen bei 23°C gemäß dem in ISO 3219 beschriebenen Testverfahren) vor dem Aufbringen auf den Nahtbereich 30. Dies gestattet dem Klebermaterial 50 ein vollständiges Ausfüllen der Poren 24 der porösen Membranschichten 20 im Querschnitt derselben hindurch bis zu der Barrierelage 22, bei der es sich um eine Barriere für das Klebermaterial 50 handelt.
Vorzugsweise ist das Klebermaterial 50 aus mindestens zwei Komponenten gebildet, die separat von verschiedenen Reservoirs zugeführt werden und unmittelbar vor dem Aufbringen auf den Nahtbereich 30 gemischt werden. Diese mindestens zwei Komponenten reagieren chemisch miteinander bei Raumtemperatur und bilden ein unter Raumtemperatur aushärtendes Klebermaterial 50. Im Vergleich beispielsweise zu bei hohen Temperaturen aushärtenden Flüssiggummi-Klebermaterialien lassen sich der Aushärtungsprozess und die Aushärtungszeit beträchtlich verkürzen, und die Flexibilität bei der Herstellung von dreidimensionalen Designs sowie engen Nahtkurven lässt sich beträchtlich erhöhen. Das Klebermaterial 50 wird zur Beschleunigung der chemischen Reaktion vorzugsweise erwärmt.
3 zeigt ein REM-Bild eines Querschnitts durch die Nahtverbindungsstruktur 10 gemäß einer der 1 oder 2 entlang einer Linie A-A gemäß einer Ausführungsform einer Nahtverbindungsstruktur. Wie in 3 gezeigt, erstreckt sich das Klebermaterial 50 in die poröse Membran 20 der Verbundschicht 14 hinein sowie teilweise in die Schutzschicht 40 hinein. Die poröse Membran 20 (insbesondere alle der Poren derselben entlang ihres Querschnitts in dem Nahtbereich) ist bis zu der Barrierelage 22 hindurch mit dem Klebermaterial (Region 43) vollständig gefüllt. Die Schutzschicht 40 kann porös sein und kann zumindest teilweise mit dem Klebermaterial 50 gefüllt sein, wie dies in der Region 41 dargestellt ist, in der sich der Kleber 50 in den Poren der Schutzschicht 40 befindet. Bei einer Ausführungsform kann eine Region 42 vorhanden sein, in der sich nur Klebermaterial 50 befindet. Es kann eine REM-Querschnittsanalyse eingesetzt werden, um die Penetrationsrate des Klebermaterials in porösen Membranen gemäß der vorliegenden Erfindung festzustellen.
5 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer Nahtverbindungsstruktur gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Die Vorrichtung 60 beinhaltet eine erste Zuführvorrichtung 61 (die schematisch als Kleber-Applikator dargestellt ist) zum kontinuierlichen Aufbringen eines flüssigen Klebermaterials 50 (z. B. zwei Komponenten desselben in miteinander gemischter Form) auf die mindestens eine Naht in dem Nahtbereich 30. Das Klebermaterial 50 oder die jeweiligen Komponenten desselben werden zugeführt und aufgebracht, wobei das Klebermaterial 50 eine derartige Zusammensetzung hat, dass das aufgebrachte Klebermaterial 50 zumindest in einem Teil des Nahtbereichs 30 die Poren der porösen Membranschichten bis zu der jeweiligen Barrierelage hindurch vollständig durchsetzt. Bei einer speziellen Ausführungsform werden zwei Kleberkomponenten gleichzeitig von einem jeweiligen Reservoir in separater Weise in einem jeweiligen Kanal (zweiteiliges Zuführsystem) zugeführt und vor dem Aufbringen auf den Nahtbereich 30 gemischt. Beispielsweise kann ein statischer Mischer zum Mischen der Komponenten vor dem Aufbringen derselben auf den Nahtbereich 30 verwendet werden. Ausgehend von einem solchen statischen Mischer (der hier als Bestandteil der Zuführvorrichtung 61 dargestellt ist) kann ein Kleber-Applikator (der hier als Kanal bei dem Bezugszeichen 61 dargestellt ist) zum Zuführen der gemischten Kleberverbindung 50, die immer noch flüssig ist und eine bevorzugte Viskosität aufweist, wie hierin beschrieben, zu dem Nahtbereich 30 ausgebildet sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Kleberkomponenten vorab gemischt oder im Prozess gemischt werden. In beiden Fällen liefert das Zuführsystem einen Strom an flüssigem Klebermaterial 50 zu dem Applikator 61, das gemischt und bereit für die Verwendung ist und mit ausreichendem Druck zum Hindurchfließen durch den Applikator 61 beaufschlagt ist. In Fällen, in denen die Kleberkomponenten 50 vorgemischt sind, erfolgt die Handhabung von nur einer einzigen Komponente durch das Zuführsystem.
Vor der Zufuhr zu der Vorrichtung 60 sind die erste und die zweite Verbundschicht 14, 15 bereits mittels einer Naht 12 (wie in 1, 2) zusammengefügt, und sie werden der ersten Zuführvorrichtung 61 mit einer bestimmten Durchlaufgeschwindigkeit zugeführt, so dass das Klebermaterial 50 in kontinuierlicher Weise auf die verbundenen und sich vorwärts bewegenden ersten und zweiten Verbundschichten 14, 15 an dem Nahtbereich 30 aufgebracht wird. Die erste und die zweite Verbundschicht 14, 15 werden mit einer bestimmten Durchlaufgeschwindigkeit in einer Richtung D voranbewegt, die die Transportrichtung oder Durchlaufrichtung der Nahtverbindungsstruktur bezeichnet. Die Vorwärtsbewegung kann manuell durch eine Bedienungsperson oder automatisch durch eine Führungsvorrichtung (wie z. B. eine Rolle) oder eine Kombination aus beiden veranlasst werden. Außerdem kann die spezielle Durchlaufgeschwindigkeit während der Herstellung im Lauf der Zeit variieren, d. h. sie muss während des Herstellungsprozesses nicht konstant sein.
Die Vorrichtung 60 weist ferner eine zweite Zuführvorrichtung 62 auf, die separat von der ersten Zuführvorrichtung 61 vorgesehen ist und zum kontinuierlichen Zuführen von mindestens einer Schutzschicht 40 zu dem Nahtbereich 30 in einer derartigen Weise vorgesehen ist, dass die Schutzschicht 40 die mindestens eine Naht überdeckt und am Ende des Anbringprozesses durch das Klebermaterial 50 mit dem Nahtbereich 30 verbunden ist. Beispielsweise weist die zweite Zuführvorrichtung 62 eine Schneidvorrichtung zum Zuschneiden der Schutzschicht 40 auf. Beispielsweise wird die Schutzschicht 40 aus einer Prozessrichtung zu der Zuführrichtung der Verbundschichten 14, 15 derart zugeführt, dass die Schutzschicht 40 von einer Richtung zur Oberseite der Verbundschichten 14, 15 ähnlich der Klebermasse 50 aufgebracht wird. Durch Aufbringen der Schutzschicht 40 dringt das separate flüssige Klebermaterial 50 in die porösen Membranschichten der Verbundschichten 14, 15 ein. Eine jeweilige Zuführ- oder Führungsvorrichtung, wie z. B. eine jeweilige Rolle 65, kann zum Zuführen und/oder Führen der Schutzschicht bzw. der Verbundschichten vorgesehen sein. Als Resultat der geringen Viskosität und der Kapillarwirkung erfolgt eine unmittelbare Benetzung oder Befeuchtung des Klebermaterials 50 in die porösen Membranschichten hinein. Außerdem wird die poröse Schutzschicht 40 gleichermaßen von der Klebermasse 50 bis zu einer bestimmten Höhe durchsetzt, wie dies in 2 dargestellt ist.
Die Vorrichtung 60 weist ferner eine Luftströmungserzeugungsvorrichtung 66 auf, die nach der Zuführvorrichtung 61 angeordnet ist, um eine erwärmte Luftströmung 68 zu erzeugen und diese dem Nahtbereich 30 zuzuführen, auf dem das Klebermaterial 50 aufgebracht ist. Beispielsweise besitzt die Luftströmungserzeugungsvorrichtung 66 eine Heizeinrichtung zum Erwärmen von Luft auf eine bestimmte Temperatur unter der Steuerung einer Heizeinrichtungs-Steuerschaltung und ein Gebläse zum Blasen der erwärmten Luft in Richtung auf den Nahtbereich 30. Vorteilhafterweise wird die Luftströmung 68 auf eine derartige Temperatur erwärmt, dass das Klebermaterial 50 innerhalb einer bestimmten Distanz von seiner Aufbringstelle in flüssiger Form ausreichend erhärtet ist. Insbesondere wird die erwärmte Luftströmung 68 auf den Nahtbereich 30 derart aufgebracht, dass das Klebermaterial 50 mit der erwärmten Luftströmung 68 innerhalb einer Länge von 75 mm ± 5 mm entlang der Transportrichtung D der ersten und der zweiten Verbundschicht 14, 15 behandelt wird, wie dies schematisch in 5 und 6 dargestellt ist. Nach einer solchen Behandlung, insbesondere bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von 2,5 ± 0,5 m/min, gilt das Klebermaterial 50 als erhärtet.
6 zeigt eine schematische Darstellung von Abmessungen, die bei der Vorrichtung 60 der 5 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zur Anwendung kommen. Bei der vorliegenden Ausführungsform bringt die Luftströmungserzeugungsvorrichtung 66 die erwärmte Luftströmung 68 innerhalb einer Länge von 75 mm ± 5 mm entlang der Transportrichtung D auf das auf den Nahtbereich 30 aufgebrachte Klebermaterial 50 auf, während sich die erste und die zweite Verbundschicht 14, 15 mit einer bestimmten Durchlaufgeschwindigkeit in der Transportrichtung D vorwärts bewegen. In dem vorliegenden Fall entspricht die Länge d1 des Luftaustritts 69 der Luftströmungserzeugungsvorrichtung 66 entlang der Transportrichtung D der Länge von 75 ± 5 mm. Diese Ausführungsform kann in Fällen angewendet werden, in denen die Luftströmung 68 aus der Luftströmungserzeugungsvorrichtung 66 in etwa gerade auf den Nahtbereich 30 geblasen wird (d. h. senkrecht zur Transportrichtung D, wie in 5 gezeigt). In anderen Fällen, in denen die erwärmte Luftströmung 68 eine andere räumliche Verteilung oder andere Ausblas-Winkel aufweist, kann die Länge d1 des Luftaustritts 69 von der Luftströmungserzeugungsvorrichtung 66 von der Länge von 75 ± 5 mm abweichen, wobei die Länge beispielsweise im Bereich von 20 bis 100 mm liegen kann. Gemäß einer Ausführungsform kann eine Distanz d2 von ca. 5 mm in der Transportrichtung D zwischen der Luftströmungserzeugungsvorrichtung 66 und den Rollen 65 vorhanden sein.
Beispielsweise besitzt die Vorrichtung 60 eine Ebene 67 zum Führen der miteinander verbundenen ersten und zweiten Verbundschicht 14, 15 bzw. der Naht. Dies schafft den Vorteil, dass der aufgebrachte Kleber 50 innerhalb der vorbestimmten Distanz ausreichend erhärtet ist, so dass jegliche Verlagerung oder jegliches Verrutschen der Schutzschicht 40 auf der Naht im Wesentlichen verhindert ist. Dies vereinfacht eine akkurate Aufbringung der Schutzschicht 40 auf die Naht 12.
Gemäß einer Ausführungsform wird das Klebermaterial 50 bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von 2,5 ± 0,5 m/min der ersten und zweiten Verbundschicht 14, 15 auf die Naht 12 aufgebracht. Die Vorrichtung 60 ist zur Verwendung von Geschwindigkeitsspannen zwischen 0,5 und 3 m/min in der Lage. Beispielsweise können die Rollen 65 der Vorrichtung 60 von einem jeweiligen Motor mit einer bestimmten Durchlaufgeschwindigkeit angetrieben werden, um die verbundenen Verbundschichten 14, 15 mit der Naht bei der speziellen Durchlaufgeschwindigkeit zu befördern. Die Rollen 65 können auch zum Führen und gegebenenfalls zum Drücken der Schutzschicht 40 auf den Nahtbereich 30 sowie zum Verteilen des flüssigen Klebermaterials 50 über einen bestimmten Bereich in dem Nahtbereich vorgesehen sein. Vorzugsweise sind verschiedene Mischungsspannen des Klebermaterials 50 möglich, wobei diese z. B. in einem Mischer (statisch oder dynamisch) und/oder von dem jeweiligen Zuführsystem der jeweiligen Kleberkomponente eingestellt werden können. Im Fall einer Erhöhung der Durchlaufgeschwindigkeit kann die durch die erwärmte Luftströmung 68 auf den Nahtbereich aufgebrachte Wärmeenergie dann in entsprechender Weise erhöht werden, um sicherzustellen, dass das Klebermaterial 50 innerhalb einer bestimmten Distanz erhärtet, wie dies vorstehend beschrieben wurde. Beispielsweise wird bei einer Erhöhung der Durchlaufgeschwindigkeit auch die Temperatur der erwärmten Luftströmung 68 und/oder die Luftmenge erhöht.
Gemäß einer Ausführungsform erzeugt die erwärmte Luftströmung 68 eine Temperatur von ca. 150°C an einer der erwärmten Luftströmung 68 zugewandt gegenüberliegenden Oberfläche der Schutzschicht 40. Dies trägt zum Erhärten des Klebermaterials 50 innerhalb einer bestimmten Distanz bei, wie dies vorstehend erläutert wurde. Im vorliegenden Fall kann die an der oberen Oberfläche der Schutzschicht 40 gemessene Temperatur zwischen 80°C und 150°C liegen. Zu diesem Zweck kann die Luftströmungserzeugungsvorrichtung 66 eine Temperatur von ca. 320°C ± 10°C in ihrer Heizkammer erzeugen, bevor die erwärmte Luft 68 in Richtung auf den Nahtbereich 30 geblasen wird. Bei einer Durchlaufgeschwindigkeit von 2,5 ± 0,5 m/min kann die erwärmte Luftströmung 68 ungefähr 60 l/min betragen.
Vorzugsweise wird der Prozess zum Erhärten des Klebermaterials (z. B. durch Einstellen der Durchlaufgeschwindigkeit und/oder der erwärmten Luftströmung 68) derart eingestellt, dass am Ende des Erhärtungsvorgangs des Klebermaterials im Wesentlichen kein Klebermaterial durch die Barrierelage 22 hindurchgedrungen ist (in dem Fall, in dem die Barrierelage 22 nicht vollständig undurchlässig für das Klebermaterial ist).
Die Vorrichtung 60 weist ferner eine Heizvorrichtung 63 für die Vorerwärmung der ersten und der zweiten Verbundschicht 14, 15 in dem Nahtbereich 30 (z. B. durch erwärmte Luft) auf, bevor die erste Zuführvorrichtung 61 dem Nahtbereich 30 das Klebermaterial zuführt. Dies führt zu dem Vorteil, dass das aufgebrachte Klebermaterial 50 nach der Heizvorrichtung 63 ausreichend klebrig ist (durch die Wärme von den Verbundschichten 14, 15), um ein Herumwickeln der Schutzschicht 40 um eine der Rollen 65 zu verhindern.
Eine Vorrichtung, wie vorstehend gemäß einer Ausführungsform beschrieben, ist besonders geeignet zum kontinuierlichen Dosieren eines in zwei Komponenten vorliegenden Flüssigphasen-Silikonklebermaterials in einem Verhältnis von 9:1 (zwischen den beiden Komponenten) und einer Dosierspanne von 1 g/m min ± 0,5 g/m bis 6 g/m ± 0,5 g/m. Insbesondere kann eine Dosierung von 1,2 g/m ± 0,5 g/m verwendet werden. Kleberpenetration und -aushärtung können von der Vorrichtung in einer Geschwindigkeitsspanne von 1 bis 3 m/min gesteuert werden. Dreidimensionale Komponenten eines Bekleidungsstücks können eine Nahtabdichtung erhalten, und Krümmungen mit einem Minimumradius von 2,75 Inch (70 mm) können vorteilhafterweise bearbeitet werden. Weitere Vorteile sind ein verbessertes Nahterscheinungsbild, weiche und strapazierfähige abgedichtete Nähte, die zu flexibleren Bekleidungsstücken und/oder weniger Geräusch führen. Ferner wird eine geeignete Technologie für dehnbare und strapazierfähige Nähte bereitgestellt.
Die Qualität der Aushärtung des Klebermaterials in der Naht kann durch Aushärtungsmessung unter Verwendung eines Federmanometer-Prüfgeräts ermittelt werden, wie dies nachfolgend erläutert wird. In dem Prüfverfahren wird das Ausmaß der Aushärtung durch Messen der Abschälfestigkeit der Schutzschicht gemessen.
Die Federmanometermessungen betreffen ein Prüfverfahren, wie es in 7 dargestellt und nachfolgend erläutert wird. Die Resultate des Prüfverfahrens sind in 8 zusammengefasst. Die Breite bezieht sich auf die Breite der Schutzschicht. Die Luftströmungstemperaturen beziehen sich auf die Luftströmung 68, wie sie in 5 veranschaulicht ist, und die Prozessgeschwindigkeit bezieht sich auf die Durchlaufgeschwindigkeit der Verbundschichten. In der Spalte Anmerkungen ist das Resultat der jeweiligen angewendeten Herstellungsprozessparameter in der jeweiligen Reihe beschrieben.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Klebermaterial 50 Silikon auf. Beispielsweise weist mindestens eine der Komponenten des Klebermaterials ein Silikonmaterial auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Klebermaterial 50 ein bei Raumtemperatur aushärtendes Zweikomponenten-Klebermaterial auf.
Weitere mögliche/alternative Zweikomponenten-Klebermaterialien, die gemäß der Erfindung angewendet werden können, können folgende Materialien sein:

– RTV2-Silikonkleber RT604 A/B; RT625 A/B; RT620 A/B und
– LR6200 A/B von der Firma Wacker Chemie AG, München, Deutschland
– RTV-Silbione 4410 A/B von der Firma Bluestar Silicones GmbH, Leverkusen, Deutschland
– RTV- und HTV-Fluorsilikone SIFEL8570 A/B; SIFEL8070 A/B von der Firma Shin-Etsu Silicones Europe B. V, Wiesbaden, Deutschland.

Die aushärtenden Zweikomponenten-Silikonkleber von der Firma Wacker können auch in alternativen Ansätzen verwendet werden:

– RT601 A/B in Mischungsverhältnissen 8:1; 7:1; 10:1; 12:1
– RT601 A/B mit Kieselsäure-Verstärkungszusatz
– RT601 A/B mit ”Klebe-”Zusatz
– RT601 A/B mit Platinzusatz
– RT601 A/B mit Haft-Promotern GF80/GF82

Bei einer Ausführungsform sind die erste poröse Membranschicht 20 und/oder die zweite poröse Membranschicht 23 der ersten und der zweiten Verbundschicht 14, 15 zumindest wasserdampfdurchlässig. Bei einer weiteren Ausführungsform sind die erste poröse Membranschicht 20 und/oder die zweite poröse Membranschicht 23 wasserdampfdurchlässig und wasserdicht.
Geeignete Fluorpolymermaterialien beinhalten expandierbare Fluorpolymere, wie z. B., jedoch nicht ausschließlich, expandiertes bzw. gerecktes PTFE, expandierte Produkte, die mit Polymeren hergestellt sind, wie beschrieben in US-Patent Nr. 5, 708,044 (Branca, 1988), US-Patent Nr. 6,541,589 (Baille, 2003), US-Patent Nr. 7,531,611 (Sabol et al., 2009), US-Patentanmeldung Nr. 11/906,877 (Ford) und dergleichen.
Die poröse Membran kann eine Fluorpolymermembran sein, wie z. B. expandiertes Polytetrafluorethylen (ePTFE), expandiertes modifiziertes Polytetrafluorethylen, Polytetrafluorethylen (PTFE), ePTFE-Folien oder ePTFE-Folien beschichtet mit Schutzbeschichtungen, wie z. B. Polyurethanen, Polyolefinfolien, Polyurethanfolien, Silikonfolien und silikonhaltigen Folien, wie z. B. weitere Fluorpolymer enthaltende Folien, wie z. B. abgeschärftes PTFE und fluoriertes Ethylenpropylen (FEP) sowie Verbunde mit Polytetrafluorethylen-Membranen.
Bei mindestens einer exemplarischen Ausführungsform ist die Verbundschicht ePTFE, das zumindest teilweise mit Polyurethan beschichtet ist.
Bei wenigstens einer weiteren exemplarischen Ausführungsform kann die Verbundschicht gebildet sein aus:

a) einer Schicht aus einem mikroporösen Polymerfilm, der wasserdampfdurchlässig und flüssigwasserbeständig ist, wobei der Film an
b) einer luftundurchlässigen Polymerschicht haftend angebracht ist, die wasserdampfdurchlässig ist, wobei an der Schicht (b) auf der der Schicht (a) gegenüberliegenden Seite
c) eine Schicht aus einem mikroporösen Polymerfilm haftend angebracht ist, die wasserdampfdurchlässig ist.

Die Schicht (a) des Verbunds kann die poröse Membran bilden, und die Schicht (b) kann die Barrierelage der Erfindung bilden.
Es gibt verschiedene Variationen des Verbunds, die beispielsweise in der WO 97/49553 A , WO 97/49552 A , WO 94/21453 A und dergleichen beschrieben sind.
Bei mindestens einer weiteren exemplarischen Ausführungsform kann die Verbundschicht eine Struktur aufweisen, wie sie in der WO 2011/140494 A beschrieben ist.
Die Porengröße der Poren von mindestens einer der ersten porösen Membranschicht 20 liegt in einem Bereich zwischen 0,05 μm bis 10 μm, vorzugsweise von ca. 0,1 μm bis ca. 1 μm und in weiter bevorzugter Weise von ca. 0,15 μm bis ca. 0,8 μm.
Die Porengröße der porösen Membranschichten kann mit dem Coulter Porometer^TM, hergestellt von Coulter Electronics, Inc., Hialeah, Florida, USA, gemessen werden.
9 zeigt ein REM-Bild der Oberfläche der ersten Seite einer porösen Membran gemäß einer Ausführungsform. Das Bild zeigt eine Knoten- und Fibrillenstruktur, wobei das Klebermaterial in diese eindringt und die Räume innerhalb der Knoten- und Fibrillenstruktur ausfüllt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Barrierelage 22 für das Klebermaterial 50 undurchlässig. Beispielsweise weist die Barrierelage 22 ein nicht-poröses Material auf, wie z. B. eine kontinuierliche Polyurethanschicht. Mit einer derartigen Ausbildung kann das Klebermaterial 50 nicht durch die Barrierelage 22 hindurchdringen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Barrierelage 22 mindestens eines der folgenden Materialien auf: Polyurethan, Polyester, Silikon, Papier, eine monolithische Polymerschicht oder -folie, einen Zellulosepapier-Flächenkörper, PTFE aufweisendes Material. Ferner können Ausführungsformen der Barrierelage 22 ein poröses Material mit einer Porengröße umfassen, die das Eindringen des Klebermaterials nicht zulässt.
Weiterhin kann die Barrierelage 22 eine poröse Membran aufweisen, wie sie in der WO 2011/140494 A1 beschrieben ist und dort z. B. als ”Zwischenfläche” bezeichnet ist, wie z. B. in 4 and 8a und 8b bei dem Bezugszeichen 17 zwischen einem ersten (14) und einem zweiten (15) porösen Bereich gezeigt. Hinsichtlich der Zusammensetzung, der Konfiguration und der potentiellen Materialien einer solchen Zwischenflächenschicht, die als Barrierelage 22 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, findet der Fachmann verschiedene Ausführungsformen einer solchen Zwischenflächenschicht zur Verwendung bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in der WO 2011/140494 A1 , deren Offenbarung in dieser Hinsicht durch Bezugnahme zu einem Bestandteil der vorliegenden Beschreibung gemacht wird.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Schutzschicht 40 ein poröses Material mit Poren auf, die zumindest teilweise mit dem Klebermaterial 50 gefüllt sind, wie dies in 2 gezeigt ist. Die Schutzschicht 40 kann beispielsweise eine Barrierelage, z. B. eine Schicht aus kontinuierlichem nicht-porösen Polyurethan, aufweisen. Dies schafft den zusätzliche Vorteil, dass die Schutzschicht als zusätzliche Flüssigkeitsbarriere für das Eindringen von Flüssigkeiten dient, jedoch weiterhin wasserdampfdurchlässig ist, z. B. in Regionen außerhalb des Klebermaterials 50.
Eine gemäß der Erfindung ausgebildete Nahtverbindungsstruktur kann vorteilhafterweise in Kleidung verwendet werden, vorzugsweise in einem Bekleidungsstück. 4 zeigt ein Beispiel eines Bekleidungsstücks, im Spezielleren einer Jacke in einer Frontansicht und in einer Rückansicht. Alle Nähte der Jacke 100 haben eine Nahtabdichtung gemäß der Erfindung erhalten. Die neun eingekreisten Bereiche (1 bis 9) veranschaulichen ausgewählte Nahtbereiche, die auf Wasserdichtigkeit nach dem Suter-Test geprüft worden sind. Da die Nahtverbindungsstrukturen wasserdicht ausgeführt sind, kann ein Kleidungsstück mit einer solchen Nahtverbindungsstruktur in vielen Bereichen unter rauen Bedingungen verwendet werden. Aufgrund der verbesserten Nahtverbindungsstruktur können die Nähte einer großen Anzahl von Waschzyklen standhalten, selbst bei erhöhten Temperaturen, die zum Trocknen des Bekleidungsstücks eingesetzt werden können.
Ein Textilartikel, insbesondere ein Bekleidungsstück, des allgemeinen Typs, wie er vorstehend beschrieben wurde, der wasserdicht, jedoch wasserdampfdurchlässig ist, kann mit einer Mehrlagenlaminatstruktur hergestellt worden, wie dies vorstehend erläutert wurde, wobei der Tragekomfort durch die Wasserdampfdurchlässigkeit gesteigert ist.
Jegliche Membranschicht und/oder Barrierelage einer solchen Struktur, wie sie vorliegend verwendet wird, kann wasserdampfdurchlässig und gasundurchlässig (luftundurchlässig) oder wasserdampfdurchlässig und flüssigkeitsdicht (wasserdicht) oder wasserdampfdurchlässig, gasundurchlässig und flüssigkeitsdicht sein.
Bei einem Textilartikel im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung kann es sich um ein beliebiges Bekleidungsstück handeln, die Jacken, Hosen, Hüte, Bänder, Schuhe, Stiefel, Socken, Fausthandschuhe, Fingerhandschuhe, Mäntel, Röcke, Shorts und dergleichen beinhalten. Bei einem Textilartikel kann es sich auch um einen beliebigen Artikel von Kapuzen, Gamaschen, Bivaksäcken und Zelten handeln.
Eine Verbundschicht wird als ”flüssigkeitsdicht oder wasserdicht” bezeichnet, wenn sie einen Wassereintrittsdruck von mindestens 1 × 10⁴ Pa gewährleistet.
Das Verbundschichtmaterial gewährleistet vorzugsweise einen Wassereintrittsdruck von mehr als 1 × 10⁵ Pa. Der Wassereintrittsdruck kann z. B. nach einem Prüfverfahren gemessen werden, in dem destilliertes Wasser bei einer Temperatur von 20 ± 2°C auf eine Probe von 100 cm² der Verbundschicht unter steigendem Druck aufgebracht wird. Der Druckanstieg des Wassers beträgt 60 ± 3 cm H₂O pro Minute. Der Wassereintrittsdruck entspricht dann dem Druck, bei dem Wasser erstmals auf der anderen Seite der Probe auftritt. Details des Verfahrens sind in dem ISO-Standard 0811 aus dem Jahr 1981 beschrieben.
Eine Verbundschicht wird als ”wasserdampfdurchlässig” betrachtet, wenn sie eine Wasserdampfdurchlässigkeit Ret von weniger als 150 m² × Pa × W^–1 aufweist. Die Wasserdampfdurchlässigkeit wird nach dem Hohenstein-Hautmodell geprüft. Dieses Prüfverfahren ist in DIN EN 31092 (02/94) oder ISO 11092 (1993) beschrieben.
Der Begriff ”luftundurchlässig (winddicht)” bedeutet, dass die Verbundschicht eine Luftdurchlässigkeit von weniger als 25 l/m²/s, bei manchen Ausführungsformen von weniger als 5 l/m²/s aufweist.
Zum Messen der Luftdurchlässigkeit einer Materialbahn wird eine Prüfvorrichtung verwendet, die die Luftströmung durch die Materialbahn messen kann. Die Prüfstücke werden zwischen zwei Ringen positioniert, wobei dies zu einer Prüffläche von 100 cm² führt. Luft wird bei einem konstanten Druck von 100 Pa durch das Prüfstück gezogen. Die Luftmenge, die durch das Prüfstück hindurchgeht, wird dann gemessen und in l/m²/s berechnet. Das Prüfverfahren ist in EN ISO 9237 beschrieben.
Eine abgedichtete Naht wird als flüssigkeitsdicht oder wasserdicht betrachtet, wenn sie den Suter-Test besteht, wie dies im Folgenden noch beschrieben wird.
Beispiele:
Beispiel 1:
Es wurde ein Zweilagenlaminat bereitgestellt, das unter der Bezeichnung ”Flameliner A 2-Schicht” und mit der Artikelnummer FLMR000000A von W. L. Gore & Associates GmbH, Deutschland, im Handel erhältlich ist. Dieses Laminat weist eine Zweikomponentenmembran-Verbundstruktur mit einer porösen ePTFE-Membran und einer nicht-porösen Polyurethanschicht auf. Die poröse Membranschicht besitzt eine Porengröße von 0,2 bis 0,25 μm. Bei der Textilschicht handelt es sich um eine Leinwandbindung L1/1 aus 50% Aramid und 50% Viskose FR. Das Laminat besitzt ein Textilgewicht von 190 ± 7 g/m². Der Widerstand gegen das Eindringen von Wasser ist ≥ 100 kPa gemäß EN20811/ISO 811. Der Ret ist ≤ 8 m²Pa/W gemäß EN 31092/ISO 11092.
Es werden zwei Stücke des Laminats zusammengenäht, wobei die textile Seite nach außen weist und eine Stichlänge von 2–3 mm verwendet sowie eine Nahtzugabe von 2,5 mm ± 0,5 mm verwendet werden. Die Nahtzugabe wird durch eine Steppnaht fixiert (wie in 1). Die gleiche Membranverbundschicht wurde in ein 22 mm ± 1 mm breites Abdeckband geschlitzt bzw. zerteilt, um die Schutzschicht zu bilden. Bei dem Klebermaterial handelt es sich um ein Wacker-Silikon RTV 601A + B, bestellt von der Firma Drawin Vertriebs GmbH in Ottobrunn, Deutschland. Die beiden Komponenten A und B des RTV 601-Klebers bedeuten

A: Poly(vinyliden-Dimethoxysiloxan), enthält Platinkatalysator, Viskosität gemessen bei 5000 mPa·s, und
B: Poly(wasserstoff-Dimethoxysiloxan), Vernetzungskomponente, Viskosität gemessen bei 40 mPa·s.

Beispiel 2:
Es wurde ein Zweilagenlaminat bereitgestellt, dass unter der Bezeichnung ”Fireblocker N 2-Schicht” und mit der Artikelnummer FIRB000000N von W. L. Gore & Associates GmbH, Deutschland, im Handel erhältlich ist. Dieses Laminat weist eine Zweikomponentenmembran-Verbundstruktur mit einer porösen ePTFE-Membran und einer nicht-porösen Polyurethanschicht auf. Die poröse Membranschicht weist eine Porengröße von 0,2–0,25 μm auf. Bei der Textilschicht handelt es sich um einen Vliesmaterial aus 100% Aramid. Das Laminat besitzt ein Textilgewicht von 140 ± 25 g/m². Der Widerstand gegen das Eindringen von Wasser ist ≥ 100 kPa gemäß EN20811/ISO 811. Der Ret ist ≤ 8 m²Pa/W gemäß EN 31092/ISO 11092.
Es werden zwei Laminatstücke mit der Vorderseite außen mit einer Stichlänge von 2–3 mm und einer Nahtzugabe von 2,5 mm ± 0,5 mm zusammengenäht. Die Nahtzugabe wird durch eine im Steppstich ausgeführte Naht fixiert (wie in 1). Dieselbe Membranverbundschicht wurde in ein 22 mm ± 1 mm breites Abdeckband zerteilt, um die Schutzschicht zu bilden. Bei dem Klebermaterial handelt es sich um ein Wacker-Silikon RTV 601 A + B, bestellt von der Firma Drawin Vertriebs GmbH in Ottobrunn, Deutschland. Die beiden Komponenten A und B des RTV 601-Klebers bedeuten

Vergleichsbeispiel 3:
Es wurde ein Zweilagenlaminat bereitgestellt, das unter der Bezeichnung ”Flameliner A 2-Schicht” und mit der Artikelnummer FLMR000000A von W. L. Gore & Associates GmbH, Deutschland, im Handel erhältlich ist. Dieses Laminat weist eine Zweikomponentenmembran-Verbundstruktur mit einer porösen ePTFE-Membran und einer nicht-porösen Polyurethanschicht auf. Die poröse Membranschicht besitzt eine Porengröße von 0,2 bis 0,25 μm. Bei der Textilschicht handelt es sich um eine Leinwandbindung L1/1 aus 50% Aramid und 50% Viskose FR. Das Laminat besitzt ein Textilgewicht von 190 ± 7 g/m². Der Widerstand gegen das Eindringen von Wasser ist ≥ 100 kPa gemäß EN20811/ISO 811. Der Ret ist ≤ 8 m²Pa/W gemäß EN 31092/ISO 11092.
Es werden zwei Laminatstücke mit der textilen Seite nach außen weisend mit einer Stichlänge von 2–3 mm und einer Nahtzugabe von 2,5 mm–4 mm ± 0,5 mm zusammengenäht. Die Nahtzugabe wird durch eine im Steppstich ausgeführte Naht fixiert (wie in 1). Die Naht wurde unter Verwendung eines im Handel erhältlichen Nahtbands mit der Artikelnummer 6GNAL022NATUK von W. L. Gore & Associates GmbH abgedichtet. Dieses Nahtband weist wasserdichtes Bandmaterial mit einer Kleberschicht aus thermoplastischem Polyurethan auf. Das Nahtband wird unter Verwendung einer herkömmlichen Nahtbandmaschine auf die Naht aufgebracht. Die abgedichtete Nahtstruktur wurde auf Wasserdichtigkeit nach dem Suter-Test (2 min bei 0,2 bar) geprüft und hat den Test bestanden.
Das Beispiel 1 und das Vergleichsbeispiel 3 wurden auf Wärmestabilität unter Verwendung des Ofen-Tests getestet. Für diesen Test wurde ein Gewicht mit ca. 2,8 g an einem Ende der Schutzschicht in Beispiel 1 sowie an einem Ende des Dichtungsbands in dem Vergleichsbeispiel 1 angebracht. Beispiel 1 wurde in einen erwärmten Ofen (Typ 6120 von Heraeus Instruments GmbH) gehängt, so dass das Gewicht Spannung an der Schutzschicht hervorruft, sowie Wärme von 180°C für 5 min ausgesetzt. Während und nach der Wärmeaussetzung kann kein Abschäleffekt beobachtet werden. Das Vergleichsbeispiel 3 wurde in einen erwärmten Ofen (Typ 6120 von Heraeus Instruments GmbH) gehängt, so dass das Gewicht Spannung an der Schutzschicht hervorruft, sowie Wärme von 180°C für 5 min ausgesetzt. Während der Wärmeaussetzung kam es zu einem Abschälen des Gewichts von dem Nahtband über eine Länge von 1,0 bis 3,5 cm, wobei dies die geringe Wärmestabilität des PU-Klebers zeigt.
Beispiel 4:
Eine Jacke wurde aus dem Zweilagenlaminat des Beispiels 1 hergestellt. Die Ausführung einer solchen Jacke ist in 4 in einer Frontansicht und einer Rückansicht dargestellt. Alle Nähte weisen eine wasserdichte Abdichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf, wie dies bei Beispiel 1 erläutert wurde. Als Schutzschicht wurde eine poröse Schicht aus ePTFE auf den Nähten in einer Breite von 22 mm ± 1 mm angebracht. Eine solche Schutzschicht ist in 3 exemplarisch dargestellt. Die neun in Kreisen markierten Nahtbereiche (in 4 gezeigt) wurden auf Wasserdichtigkeit nach dem Suter-Test geprüft. Alle der neun Bereiche mit Nahtabdichtung haben den Test bestanden.
Vergleichsbeispiel 5:
Eine Jacke wurde unter Verwendung eines Zweilagenlaminats hergestellt, das unter der Bezeichnung ”Burano-Zweilagen” und mit der Artikelnummer BURA000000 von W. L. Gore & Associates GmbH, Deutschland, im Handel erhältlich ist. Dieses Laminat besitzt eine Zweikomponentenmembran-Verbundstruktur mit einer porösen ePTFE-Membran und einer nicht-porösen Polyurethanschicht. Die poröse Membranschicht weist eine Porengröße von 0,2 bis 0,25 μm auf. Bei der Textilschicht handelt es sich um eine Leinwandbindung 1/1 aus 100% Polyester. Das Laminat weist ein Textilgewicht von 220 ± 10 g/m² auf. Der Widerstand gegen das Eindringen von Wasser ist ≥ 100 kPa gemäß EN20811/ISO 811. Der Ret ist ≤ 6 m²Pa/W gemäß EN 31092/ISO 11092. Die Ausführung einer solchen Jacke ist in 4 in einer Frontansicht und einer Rückansicht gezeigt. Alle Nähte sind unter Verwendung eines im Handel erhältlichen Nahtbands mit der Artikelnummer 6GNAL022NATUK von W. L. Gore & Associates GmbH wasserdicht abgedichtet. Dieses Nahtband weist wasserdichtes Bandmaterial mit einer Kleberschicht aus thermoplastischem Polyurethan auf. Das Nahtband wird unter Verwendung einer herkömmlichen Nahtbandmaschine auf die Naht aufgebracht. Die neun in Kreisen markierten Nahtbereiche (in 4 dargestellt) wurden auf Wasserdichtigkeit gemäß dem Suter-Test geprüft. Alle neun Bereiche mit Nahtabdichtung haben den Test bestanden.
Beide Jacken wurden auf Waschbeständigkeit gemäß ISO 15797 in dem Hohenstein-Testinstitut geprüft. Die Jacken gemäß Beispiel 4 und 5 durchlaufen 50 industrielle Waschzyklen (IWC) bei 60°C (Verfahren 8) sowie das Trocknungsverfahren B (Tunnel 150 bis 155°C. Es kam kein Bleichprozess zur Anwendung.
Nach der Wasch-Prüfung wurden die neun in Kreisen markierten Nahtbereiche (in 4 dargestellt) jeder Jacke auf Wasserdichtigkeit nach dem Suter-Test geprüft.
Die Jacke von Beispiel 4 zeigt eine Erfolgsrate von 89% bei den neun ausgewählten Bereichen mit Nahtabdichtung gemäß 4.
Die Jacke von Beispiel 5 zeigt eine Erfolgsrate von 50% bei den neun ausgewählten Bereichen mit Nahtabdichtung gemäß 4.
Prüfverfahren:
Es versteht sich, dass im Folgenden zwar bestimmte Verfahren und Gerätschaften beschrieben werden, jedoch auch andere Verfahren oder Gerätschaften, die von einem Durchschnittsfachmann als geeignet erachtet werden, alternativ verwendet werden können.
Suter-Test:
Zur Feststellung, ob ein Schutzbarrierengewebe oder eine Schutzbarrierenschicht oder eine Membran oder ein Polymer wasserdicht ist, wird das Suter-Prüfverfahren verwendet. Dieses Verfahren sieht eine bei niedrigem Druck erfolgende Beanspruchung der dem Prüfvorgang unterzogenen Probe vor, indem Wasser gegen die eine Seite des Prüfstücks gestrahlt wird und die andere Seite auf Anzeichen beobachtet wird, dass Wasser durch die Probe hindurchgetreten ist.
Das Prüfstück wird zwischen Gummidichtungen in einer Vorrichtung eingeklemmt und abgedichtet, die das Prüfstück derart hält, dass Wasser auf eine Fläche des Prüfstücks mit einem Durchmesser von 4,72 Inch (120 ± 5 mm) aufgebracht werden kann. Das Wasser wird unter einem Luftdruck von 3 psi (0,2 bar) auf die eine Seite des Prüfstücks aufgebracht. Beim Prüfen eines Gewebelaminats wird das Wasser auf die Vorderseite oder Außenseite aufgebracht. Beim Prüfen einer abgedichteten Naht wird das Wasser auf die Vorderseite aufgebracht und der abdichtende Rücken wird auf Lecks bzw. undichte Stellen untersucht.
Die andere Seite der Probe wird für 2 Minuten auf jegliches Zeichen von auf dieser Seite erscheinendem Wasser visuell überprüft. Wenn kein Wasser festgestellt wird, hat die Probe die Prüfung bestanden, und die Probe gilt als wasserdicht.
Aushärtungs-Messung mittels Federmanometermessung:
7 zeigt in schematischer Weise eine Prüfvorrichtung zum Aufbringen einer Abschälkraft auf die Schutzschicht zur Bestimmung, ob das Klebermaterial nach der Aufbringung auf den Nahtbereich in einem gewünschten Ausmaß erhärtet ist. Insbesondere zeigt 7 eine Feder 70, die eine Abschälkraft von ca. 3 N in einer Abschälrichtung, die ungefähr senkrecht zu der Längsrichtung der Verbundschichten 14, 15 und des Nahtbereichs 30 ist, auf die Schutzschicht 40 aufbringt, so dass diese wieder von dem Nahtbereich 30 abgeschält wird, nachdem das Klebermaterial 50 aufgebracht worden ist und die Vorrichtung durchlaufen hat. Wenn die Abschälkraft geringer ist als der vorstehende Wert, dann ist das Klebermaterial immer noch etwas flüssig und gilt nicht als erhärtet, so dass niedrigere Kräfte zum Abschälen der Schutzschicht ausreichen.
Unter einem erhärteten Klebermaterial ist zu verstehen, dass das Klebermaterial zu mindestens 80% vernetzt ist. Ein erhärtetes Klebermaterial kann auch implizieren, dass eine Kraft zum Entfernen (Abschälen) der Schutzschicht von dem Nahtbereich mindestens 1,3 ± 0,2 N bei einer Breite der Schutzschicht von 100 mm und einer Abschälgeschwindigkeit von ca. 10 mm/sec beträgt.
Aspekte der Erfindung sind vorliegend sowohl im Allgemeinen als auch im Hinblick auf verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden. Für die Fachleute versteht es sich, dass verschiedene Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass man den Umfang der Ansprüche verlässt.
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

WO 01/26495 A [0007]
US 4194041 A [0073]
US 5708044 [0108]
US 6541589 [0108]
US 7531611 [0108]
WO 97/49553 A [0113]
WO 97/49552 A [0113]
WO 94/21453 A [0113]
WO 2011/140494 A [0114]
WO 2011/140494 A1 [0120, 0120]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ISO 3219 [0018]
ISO 15797 [0036]
ISO 3219 [0087]
ISO-Standard 0811 aus dem Jahr 1981 [0127]
DIN EN 31092 (02/94) [0128]
ISO 11092 (1993) [0128]
EN ISO 9237 [0130]
EN20811 [0132]
ISO 811 [0132]
EN 31092 [0132]
ISO 11092 [0132]
EN20811 [0134]
ISO 811 [0134]
EN 31092 [0134]
ISO 11092 [0134]
EN20811 [0136]
ISO 811 [0136]
EN 31092 [0136]
ISO 11092 [0136]
EN20811 [0140]
ISO 811 [0140]
EN 31092 [0140]
ISO 11092 [0140]
ISO 15797 [0141]

Claims

Nahtverbindungsstruktur (10), aufweisend: – mindestens eine erste Verbundschicht (14) und eine zweite Verbundschicht (15), – einen Nahtbereich (30) mit mindestens einer Naht (12), die die erste und die zweite Verbundschicht (14, 15) miteinander verbindet, – mindestens eine Schutzschicht (40), die die mindestens eine Naht (12) bedeckt, und – ein Klebermaterial (50), das eine flüssigkeitsdichte Abdichtung in dem Nahtbereich (30) generiert und das die mindestens eine Schutzschicht (40) mit dem Nahtbereich (30) verbindet, – wobei die erste und die zweite Verbundschicht (14, 15) jeweils mindestens eine poröse Membranschicht (20) mit Poren (24) und mit einer ersten Seite (201) sowie eine Barrierelage (22) aufweisen, die mit der mindestens einen porösen Membranschicht (20) gegenüber von der ersten Seite (201) verbunden ist und bei der es sich um eine Barriere für das Klebermaterial (50) handelt, – wobei zumindest in einem Teil des Nahtbereichs (30) die Poren (24) der jeweiligen porösen Membranschichten (20) zwischen der jeweiligen ersten Seite (201) und der jeweiligen Barrierelage (22) vollständig mit dem Klebermaterial (50) gefüllt sind.
Nahtverbindungsstruktur nach Anspruch 1, wobei das Klebermaterial (50) Silikon aufweist.
Nahtverbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Klebermaterial (50) ein bei Raumtemperatur aushärtendes Zweikomponenten-Klebermaterial aufweist.
Nahtverbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Klebermaterial (50) eine Viskosität von weniger als 6000 mPa·s, besonders weniger als 4000 mPa·s, insbesondere weniger als 3000 mPa·s, ganz besonders weniger als 2000 mPa·s, zum Eindringen in die Poren (24) der porösen Membranschichten (20) aufweist.
Nahtverbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Klebermaterial (50) eine Viskosität von 3500 mPa·s zum Eindringen in die Poren (24) der porösen Membranschichten (20) aufweist.
Nahtverbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die mindestens eine poröse Membranschicht (20) expandiertes Polytetrafluorethylen (PTFE) aufweist.
Nahtverbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Porengröße der Poren der mindestens einen porösen Membranschicht (20) in einem Bereich zwischen 0,05 μm bis 10 μm, insbesondere von ca. 0,1 μm bis 1 μm, ganz besonders von ca. 0,15 μm bis ca. 0,8 μm liegt.
Nahtverbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Barrierelage (22) für das Klebermaterial (50) undurchlässig ist.
Nahtverbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Barrierelage (22) ein nicht-poröses Material aufweist.
Nahtverbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Barrierelage (22) eine hydrophob und/oder oleophob behandelte poröse Membran aufweist.
Nahtverbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Barrierelage (22) mindestens eines der folgenden Materialien aufweist: Polyurethan, Polyester, Silikon, Papier, eine monolithische Polymerschicht oder -folie, einen Zellulosepapier-Flächenkörper, ein Material, das Polytetrafluorethylen (ePTFE) aufweist.
Nahtverbindungsstruktur nach Anspruch 11, wobei die Barrierelage (22) Polyurethan aufweist.
Nahtverbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die erste und die zweite Verbundschicht (14, 15) ferner jeweils mindestens eine Textilschicht (24) auf der Seite der Barrierelage (22) oder eine zweite poröse Membranschicht gegenüber von der ersten porösen Membranschicht (20) aufweisen.
Nahtverbindungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Schutzschicht (40) ein poröses Material mit Poren aufweist, die zumindest teilweise mit dem Klebermaterial (50) gefüllt sind.
Textilartikel, insbesondere Bekleidungsstück (100), mit einer Nahtverbindungsstruktur (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Textilartikel nach Anspruch 15, wobei das Bekleidungsstück (100) dazu ausgebildet ist, mindestens 30 bis 50 in industriellen Waschzyklen gemäß ISO 15797, Verfahren 8 bei 60°C, Trocknungsverfahren B (Tunnel 150–155°C), standzuhalten.
Vorrichtung (60) zur Herstellung einer Nahtverbindungsstruktur (10), die mindestens eine erste Verbundschicht (14) und eine zweite Verbundschicht (15) sowie einen Nahtbereich (30) mit mindestens einer Naht (12) aufweist, die die erste und die zweite Verbundschicht (14, 15) miteinander verbindet, wobei die erste und die zweite Verbundschicht (14, 15) jeweils mindestens eine poröse Membranschicht (20) mit Poren (24) und mit einer ersten Seite (201) sowie eine Barrierelage (22) aufweisen, die mit der mindestens einen porösen Membranschicht (20) gegenüber von der ersten Seite (201) verbunden ist, wobei die Vorrichtung aufweist: – eine erste Zuführvorrichtung (61) zum kontinuierlichen Aufbringen eines flüssigen Klebermaterials (50) auf die mindestens eine Naht (12) in dem Nahtbereich (30) zum Generieren einer flüssigkeitsdichten Abdichtung, so dass zumindest in einem Teil des Nahtbereichs (30) das aufgebrachte Klebermaterial (50) die Poren (24) der jeweiligen porösen Membranschichten (20) zwischen der jeweiligen ersten Seite (201) und der jeweiligen Barrierelage (22) bis zu der jeweiligen Barrierelage (22) hindurch vollständig durchsetzt, bei der es sich um eine Barriere für das Klebermaterial (50) handelt, – eine Luftströmungserzeugungsvorrichtung (66) zum Generieren und Aufbringen einer erwärmten Luftströmung (68) auf den Nahtbereich (30), auf den das Klebermaterial (50) aufgebracht ist, wobei bei einer bestimmten Durchlaufgeschwindigkeit der ersten und der zweiten Verbundschicht (14, 15) die Luftströmung (68) auf das Klebermaterial (50) innerhalb einer Länge (d1) in dem Bereich von 20 bis 100 mm entlang einer Transportrichtung (D) der ersten und der zweiten Verbundschicht (14, 15) aufgebracht wird, – eine zweite Zuführvorrichtung (62) zum kontinuierlichen Zuführen von mindestens einer Schutzschicht (40) zu dem Nahtbereich (30) in einer derartigen Weise, dass die mindestens eine Schutzschicht (40) die mindestens eine Naht (12) bedeckt und sich durch das Klebermaterial (50) mit dem Nahtbereich (30) verbindet.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei bei einer bestimmten Durchlaufgeschwindigkeit der ersten und der zweiten Verbundschicht (14, 15) das Klebermaterial (50) mit der erwärmten Luftströmung (68) innerhalb einer Länge (d1) von 75 mm ± 5 mm entlang einer Transportrichtung (D) der ersten und der zweiten Verbundschicht (14, 15) behandelt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 18, die ferner eine Heizvorrichtung (63) zum Vorerwärmen der ersten und der zweiten Verbundschicht (14, 15) in dem Nahtbereich (30) aufweist, wobei die Heizvorrichtung (63) in der Vorrichtung an einer Stelle angeordnet ist, bevor die erste Zuführvorrichtung (61) dem Nahtbereich (30) das Klebermaterial zuführt.