DE3926333A1 - Verfahren und vorrichtung zum messen der wasserdampfdurchlaessigkeit von flaechigen proben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen der Wasser­ dampfdurchlässigkeit von flächigen Proben wie insbesondere hoch- bis mittelwasserdampfdurchlässigen, wasserdichten Textilien, technischen Textilien wie Dachunterspannbahnen, von Zelten, Tapeten, Papieren, Pappen, Folien, Leder u.dgl.

Die Wasserdampfdurchlässigkeit von Flächengebilden ist in vielen Anwendungsfällen von Interesse; beispielsweise wird der Tragekomfort einer Kleidung u.a. durch das Wasserdampf­ transportvermögen der zur Herstellung der Kleidung verwende­ ten Textilien bestimmt. Eine Maßzahl für diese Größe ist die Wasserdampfdurchlässigkeit WDD, welche definiert ist durch diejenige Menge an Wasserdampf, die pro Zeiteinheit unter festgelegten Bedingungen (Temperatur, Luftfeuchte-Ge­ fälle) durch eine Einheitsfläche von Probenmaterial hin­ durchtritt. Die Wasserdampfdurchlässigkeit ist keine Mate­ rialkonstante, sondern vielmehr u.a. abhängig von der Dicke und dem Aufbau der Probe.

Es sind mehrere unterschiedliche Verfahren bekannt, um die Wasserdampfdurchlässigkeit zu messen.

Nach DIN 53 122, Blatt 1, wird die Wasserdampfdurchlässig­ keit nach dem sog. Gravimetrischen Verfahren bestimmt. Hier­ bei wird eine Schale mit Absorptionsmittel durch die Probe mittels Wachs verschlossen und in einem Feuchtklima gela­ gert. Die Wasserdampfmenge, die durch die Probe hindurch­ tritt, wird aus der Gewichtszunahme der Schale errechnet, sobald diese Zunahme linear mit der Zeit verläuft. Das Gra­ vimetrische Verfahren zeigt in der Praxis eine nicht zu­ friedenstellende Reproduzier- und Differenzierbarkeit. Um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten, ist eine sehr lange Meßdauer von mindestens 24, oftmals bis zu 96 Stunden er­ forderlich. Es erfolgt keine lineare Beladung des als Ab­ sorptionsmittel verwendeten Silikagels in dieser langen Zeit. In der Praxis ist dieses Verfahren auf Proben mit hoher Wasserdampfdurchlässigkeit beschränkt. Weitere Nach­ teile dieses Verfahrens sind seine unterschiedliche und mangelhafte Klimakonstanz je nach Probenmenge und Proben­ durchlässigkeit sowie die klimatisch schlecht definierten Bereiche zwischen Silikagel und Prüfling. Das Gravimetri­ sche Verfahren wurde ursprünglich für beschichtete Gewebe entwickelt und in Ermangelung einer besseren Vorschrift später allgemein für flächige Textilien angewendet, obwohl dabei der Geltungsbereich dieser Norm weit überschritten wird. Schließlich besteht bei dem Gravimetrischen Verfahren keine Korrelation mit dem Hautmodell (vergleiche weiter unten).

Ein weiteres bekanntes Verfahren zur Bestimmung der Wasser­ dampfdurchlässigkeit von Textilien ist das sog. Hohenstei­ ner Hautmodell nach DIN 54 101 (E); dieses Verfahren wird auch Thermoregulationsmodell der menschlichen Haut oder einfach Hautmodell genannt. Hierbei wird eine mit Wasser versorgte poröse Sinterplatte mit einer für Wasserdampf durchlässigen, jedoch für flüssiges Wasser undurchlässigen Folie bzw. Membran bespannt, so daß bei Wasserzufuhr aus der Meßfläche ein Wasserdampfstrom, jedoch kein flüssiges Wasser austritt. Die poröse Platte wird auf eine konstante Temperatur von 37 Grad Celsius gebracht. Dieselbe Tempera­ tur herrscht im Luftkanal oberhalb der Materialprobe. Das Wasser verdampft je nach dem Feuchtedurchgangswiderstand des Prüflings mehr oder weniger schnell. Dadurch wird eine entsprechend große oder kleinere Wärmemenge für die Ver­ dampfungsenergie von der Sinterplatte abgezogen und die Platte kühlt sich ab. Die für die Konstanthaltung der Tem­ peratur benötigte Wärmemenge wird dann als Maß für den Was­ serdampfdurchgangswiderstand bestimmt. Die Nachteile die­ ses Verfahrens sind insbesondere der sehr hohe Anschaffungs­ preis, der große meß- und regeltechnische Aufwand mit ent­ sprechender Störanfälligkeit sowie der hohe erforderliche Energieaufwand. Desweiteren werden bei diesem Verfahren relativ große Proben benötigt.

Ein drittes bekanntes Verfahren zur Bestimmung der Wasser­ dampfdurchlässigkeit ist die sog. Bechermethode. Hierbei wird das zu untersuchende textile Flächengebilde zwischen einer Wasseroberfläche und einem mit einer gesättigten Ka­ liumazetatlösung gefüllten Meßbecher angeordnet. Spezielle PTFE-Membranen, die wasserdicht, dabei aber gut wasserdampf­ durchlässig sind, an beiden Seiten der Probe sorgen dafür, daß die Probe weder vom Wasser noch von der Kaliumazetat­ lösung benetzt wird. Der zwischen den beiden Seiten der Probe bestehende Partialdruckunterschied bewirkt einen Was­ serdampfdurchgang von der Wasseroberfläche durch die Probe hindurch in den Meßbecher. Aus der Massenzunahme des Meß­ bechers während einer definierten Meßdauer läßt sich der Wasserdampfdurchgangswiderstand der Probe ermitteln. Nach­ teilig bei diesem Verfahren ist die lange Meßdauer von min­ destens 3, oftmals bis zu 9 Stunden. Desweiteren hat sich ergeben, daß die Ergebnisse in der Praxis nicht zufrieden­ stellend reproduzierbar sind. Desweiteren wird die Becher­ methode von ihrem Entwickler nicht für Membranen empfohlen, sondern lediglich für Gewebe, Maschenware u.dgl. Schließ­ lich besteht auch bei der Bechermethode eine unzureichende Korrelation mit dem Hautmodell.

Ein weiteres Verfahren zum Bestimmen der Wasserdampfdurch­ lässigkeit ist das sog. Automatisierte Topfmodell. Hierbei werden auf einem Rotationsteller mehrere Topfmodelle getra­ gen. Ein jedes Topfmodell umfaßt ein wassergefülltes Glas­ gefäß, welches an seiner Unterseite über eine wasserundurch­ lässige, aber wasserdampfdurchlässige Folie verschlossen ist. Unterhalb der Folie ist die Probe angeordnet. Ein Be­ triebsluftstrom mit definierter relativer Feuchte, definier­ tem Druck und definierter Temperatur wird unterhalb der Topfmodelle hindurchgeführt. Dieser an den Proben vorbei­ streichende Luftstrom dient dazu, den herausdiffundieren­ den Wasserdampf abzutransportieren, um die Luftkonditionen unter den Töpfchen konstant zu halten. Eine Zeituhr akti­ viert periodisch die den jeweiligen Meßstellen zugeordneten Näherungsschalter, so daß der Reihe nach eine Meßstelle nach der anderen direkt über eine vertikal verstellbare Waage positioniert wird. Hierauf fährt die Waage auf dem motorisch betriebenen Hubtisch jeweils nach oben und hebt die Töpfe aus dem Rotationsteller heraus. Nachdem das je­ weils aktuelle Gewicht registriert wurde, wird die Waage wieder nach unten geführt, wobei die Töpfe automatisch wie­ der im Rotationsteller zentriert werden. Sind alle Töpfe ausgewogen, werden die Näherungsschalter wieder inakti­ viert, der zur Messung abgeschaltete Luftstrom wird wieder eingeschaltet und die gleichförmige Rotationsbewegung des Tellers wird wieder in Gang gesetzt. Dieser Ablauf wird vier- bis fünfmal wiederholt. Es wird hier somit aus dem Gewichtsverlust der Töpfe auf die Wasserdampfdurchlässig­ keit der Probe geschlossen. Nachdem dieses Verfahren eine genau konditionierte Druckluft erforderlich macht, wird es ausschließlich in einem einzigen Werk, bei dem die Druck­ luft als Betriebsluft ohnehin vorhanden ist, verwendet; im übrigen ist diese Methode nicht verbreitet. Weitere Nach­ teile dieses Verfahrens ist die ziemlich lange Meßdauer von mindestens zwei Stunden sowie der große apparative Auf­ wand.

Der Erfindung liegt im wesentlichen die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren zum Messen der Wasserdampfdurch­ lässigkeit von flächigen Proben sowie eine entsprechende Vorrichtung zu schaffen, die sich durch vergleichsweise geringen apparativen Aufwand bei gleichzeitiger kurzer Meß­ dauer auszeichnen.

Hinsichtlich des Verfahrens wird diese Aufgabe im wesentli­ chen dadurch gelöst, daß der Probe von einer Seite Wasser­ dampf zugeführt wird, daß gleichzeitig der elektrische Wi­ derstand eines an der anderen Seite der Probe angeordneten flächigen Wasserdampf-Adsorbens gemessen wird, und daß die zeitliche Abnahme des elektrischen Widerstands als Maß für die Wasserdampfdurchlässigkeit der Probe verwendet wird.

Vorzugsweise wird hierbei der elektrische Oberflächenwider­ stand des Wasserdampf-Adsorbens gemessen und die Probe wird vorzugsweise beidseitig mit einer wasserdampfdurchlässigen, jedoch wasserdichten Membran an sich bekannter Art kontak­ tiert.

Die Erfindung beruht somit auf der überraschenden Erkennt­ nis, daß eine verwertbare Beziehung zwischen der Wasser­ dampfdurchlässigkeit der Probe und der zeitlichen Abnahme des Oberflächenwiderstandes besteht. In bevorzugter Weiter­ bildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zur Ermitt­ lung der Wasserdampfdurchlässigkeit so verfahren, daß im halblogarithmischen Koordinatensystem, bei dem für die Zeit ein linearer und für den Widerstand ein logarithmischer Maßstab verwendet werden, die Kurve des zeitabhängigen elek­ trischen Widerstandes ermittelt wird, und daß die Steigung eines Kurvenabschnitts dieser Kurve mit im wesentlichen gleichförmiger Steigung ermittelt und als Maß für die Was­ serdampfdurchlässigkeit der Probe verwendet wird. Zwischen den so ermittelten Steigungswerten und den mit anderen Ver­ fahren wie etwa dem Hautmodell an den gleichen Proben ermit­ telten Wasserdampfdurchlässigkeitswerten besteht eine Korre­ lation, welche zur Eichung der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung verwendet werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im wesentlichen gekenn­ zeichnet durch einen Wasserdampfspender auf einer Seite der Probe, ein flächiges Wasserdampf-Adsorbens auf der ande­ ren Seite der Probe sowie eine Meßeinrichtung zum Messen des elektrischen Widerstandes des Wasserdampf-Adsorbens, insbesondere dessen elektrischen Oberflächenwiderstands. Vorzugsweise ist die Anordnung derart, daß in an sich be­ kannter Weise zwischen Wasserdampfspender und Probe eine erste, wasserundurchlässige, wasserdampfdurchlässige Schutz­ membrane wie beispielsweise eine PTFE- oder eine Zellophan­ folie mit einer definierten Mikroporosität angeordnet ist. Eine weitere Schutzmembrane ist vorzugsweise zwischen Probe und Wasserdampf-Adsorbens angeordnet. Die einzelnen Flächen­ gebilde des aus Probe, Schutzmembranen, Wasserdampfspender und Wasserdampf-Adsorbens gebildeten Mehrlagensystems ste­ hen vorzugsweise untereinander in direktem, flächigem Kon­ takt, um bei den anderenfalls vorhandenen Luftzwischen­ schichten Verzögerungen des Wasserdampftransportes und eventuelle Ungenauigkeiten durch Konvektion zu vermeiden.

Die Schutzmembrane zwischen Probe und Wasserdampf-Adsorbens verbessert die Vergleichbarkeit unterschiedlicher Proben, nachdem nicht davon ausgegangen werden kann, daß stets nur der Oberflächenwiderstand des Feuchteaufnehmers gemessen wird, sondern teilweise auch der Oberflächenwiderstand der darunterliegenden Schichten erfaßt wird. Ohne die zusätzli­ che Schutzmembrane würden sich somit die unterschiedlichen Oberflächenwiderstände der Prüflinge auf das Meßergebnis zu stark auswirken, das heißt, es würden sich deutlich un­ terschiedliche Anfangs-Oberflächenwiderstandswerte einstel­ len, die bei der Auswertung den direkten Vergleich der Pro­ ben erschweren würden. Die zusätzliche Schutzmembrane hat somit eine isolierende und die Oberflächenunterschiede der Prüflinge ausgleichende Funktion.

Grundsätzlich wäre es auch denkbar, die Oberflächenwider­ standswerte der Probe zu messen; die gemessenen Oberflächen­ widerstandswerte wären dann jedoch von den materialbeding­ ten Oberflächenwiderstandswerten abhängig, so daß gemäß der Erfindung die zeitliche Abnahme des Oberflächenwider­ standes des Wasserdampf-Adsorbens gemessen wird. Ohne ein solches Wasserdampf-Adsorbens bzw. Feuchteaufnehmer würde die Differenz des Wasserdampfdruckes kleiner und schlechter reproduzierbar. Auch würde sich ohne Feuchteaufnehmer wohl zu schnell ein stationärer Zustand einstellen, der als Maß für die Wasserdampfdurchlässigkeit weniger geeignet ist.

Das erfindungsgemäße Meßverfahren ist insbesondere zur Prü­ fung von hoch- bis mittelwasserdampfdurchlässigen, zugleich wasserdichten Textilien geeignet. Es erfordert einen ver­ gleichsweise geringen apparativen Aufwand und ist verhält­ nismäßig schnell durchführbar. So werden pro Messung ca. 5 Minuten zu veranschlagen sein. Wegen des geringen zeitli­ chen Aufwandes eignet sich das erfindungsgemäße Meßverfah­ ren insbesondere auch zum Einsatz zur Kontrolle der laufen­ den Produktion von wasserdampfdurchlässigen Produkten. Das erfindungsgemäße Verfahren ist einfach durchführbar, die hierzu erforderliche Apparatur einfach handhabbar und wenig störanfällig. Reproduzierbarkeit und Genauigkeit des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens sind sehr hoch. Schließlich liefert das erfindungsgemäße Verfahren eine gute Korrelation mit dem Hautmodell nach DIN 54 101 (E).

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert wird. ln der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Mehrlagensystems der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Querschnitt,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der elektrischen Schaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 3 ein mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung aufgenom­ menes Meßdiagramm, und

Fig. 4 eine grafische Darstellung der Korrelation der mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen Meßwerte mit dem Hautmodell.

In Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 2 die zu untersuchende Probe, beispielsweise eine wasserundurchlässige, jedoch wasserdampfdurchlässige Textilie bezeichnet. Die Probe 2 ist zwischen zwei hochdampfdurchlässigen, wasserdichten Membranen 4, 6 an sich bekannter Art wie beispielsweise eine PTFE-Folie, einer Folie aus Gore-Tex o.dgl. angeord­ net. Die Membranen 4, 6 befinden sich in flächigem Kontakt mit der Probe 2. Unterhalb der Membrane 4 ist ein Wasser­ dampfspender 8 angeordnet, der beispielsweise aus mehreren, mit Wasser gesättigten Filterpapieren bestehen kann. Der Wasserdampfspender 8 steht in flächigem Kontakt mit der unteren Membrane 4. Oberhalb der oberen Membrane 6 ist ein absolut trockenes Wasserdampf-Adsorbens 10 angeordnet, bei­ spielsweise ein Filterpapier. Das Wasserdampf-Adsorbens 10 befindet sich in flächigem Kontakt mit der oberen Membrane 6.

Die untere Membrane 4 sorgt dafür, daß Wasser aus dem Was­ serdampfspender 8 nicht in flüssiger, sondern nur in dampf­ förmiger Form zur Probe 2 hindurchgelassen wird. Die obere Membrane 6 sorgt, wie eingangs beschrieben, im wesentlichen dafür, daß bei der weiter unten zu beschreibenden Messung des Oberflächenwiderstandes des Wasserdampf-Adsorbens 10 nicht auch der Oberflächenwiderstand der Probe 2 miterfaßt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Mehrlagensystem bestehend aus Probe 2, Membranen 4 und 6, Wasserdampfspender 8 und Wasser­ dampf-Adsorbens 10 befindet sich die Probe somit in einem hohen Dampfdruckgefälle, welches zwischen Wasserdampfspen­ der 8 und Wasserdampf-Adsorbens 10 aufgebaut wird.

Das vorstehend beschriebene Mehrlagensystem wird zur Durch­ führung der Messung auf eine geerdete Schutzelektrode 12 gelegt, welche die der Probe 2 abgewandte Unterseite des Wasserdampfspenders 8 großflächig kontaktiert. Auf die der Probe 2 abgewandte Oberseite des Wasserdampf-Adsorbens 10 wird eine Elektrodenanordnung aufgelegt, die im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels eine Ringelektrode 14 und eine Meßelektrode 16 umfaßt. Mittels der Elektrodenan­ ordnung wird der Oberflächenwiderstand des Wasserdampf-Ad­ sorbens 10 gemessen, wobei die Schaltung aus dem Block­ schaltbild gemäß Fig. 2 verwendet wird.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist die Ringelektrode 14 mit dem einen Ausgang einer Spannungsquelle 18 verbunden, deren anderer Ausgang geerdet ist. Die Meßelektrode 16 ist über einen Strommesser 20 ebenfalls mit der Erde verbunden. Pa­ rallel zur Spannungsquelle 18 ist ein Spannungsmesser 22 geschaltet. Wie bereits erwähnt, ist die Schutzelektrode 12 ebenfalls geerdet. Mit der Bezugsziffer 24 ist in Fig. 2 das gesamte Mehrlagensystem bestehend aus Probe, Membra­ nen, Wasserdampfspender und Wasserdampf-Adsorbens bezeich­ net.

Es versteht sich, daß an Stelle der Ringelektrodenanordnung grundsätzlich auch andere Elektrodenanordnungen geeignet sind, entsprechende Alternativen stehen dem Fachmann belie­ big zur Verfügung.

Mit der Prinzipanordnung gemäß Fig. 2 werden Werte des elektrischen Oberflächenwiderstandes des Wasserdampf-Adsor­ bens 10 erhalten. Die Oberflächenwiderstandswerte werden über einen bestimmten Zeitraum kontinuierlich bzw. quasi­ kontinuierlich erfaßt. Werden die so gewonnenen Oberflächen­ widerstandswerte in ein Meßdiagramm gemäß Fig. 3 übertra­ gen, bei welchem die Ordinate die Zeitachse ist und auf der Abszisse der elektrische Widerstand in logarithmischem Maßstab aufgetragen ist, so ergeben sich in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Proben Meßkurven, wie sie für das Beispiel von Helsapor-Liner (Herstellung durch Trans­ ferbeschichtung) in Fig. 3 mit der Bezugsziffer 26 bei­ spielsweise dargestellt ist.

Wie sich aus der Darstellung gemäß Fig. 3 ergibt, nimmt der Oberflächenwiderstand des Wasserdampf-Adsorbens mit zunehmender Meßdauer ab. Hierbei kann die Meßkurve 26 in drei Bereiche unterteilt werden, einen ersten Bereich A mit unregelmäßigem Verlauf, einen sich hieran anschließen­ den Bereich B mit in etwa konstanter Steigung und in einen sich hieran anschließenden Bereich C mit zunehmender Stei­ gung.

Der Beginn des regelmäßigen Verlaufs der Meßkurve 26, also etwa der in Fig. 3 mit der Bezugsziffer 28 bezeichnete Punkt, ist derjenige Punkt, an dem das Wasserdampf-Adsor­ bens kontinuierlich mit Wasserdampf versorgt wird. Die An­ laufphase im Bereich A, die einige Sekunden nach Beginn der Messung abgeschlossen ist, ist bedingt durch die Diffu­ sionszeit der ersten Wasserdampfmoleküle durch die Membra­ nen und die Probe sowie durch ihre Verteilung im Wasser­ dampf-Adsorbens zwischen den beiden Elektroden. Eine regel­ mäßige Abnahme des Oberflächenwiderstandes des Wasserdampf- Adsorbens scheint erst ab einer bestimmten, sehr geringen Feuchtemenge im Wasserdampf-Adsorbens einzutreten. Diese Faktoren tragen zu den Unregelmäßigkeiten des Meßkurvenver­ laufs in der Anfangsphase A bei, so daß die Auswertung der Meßkurve erst bei Beginn des regelmäßigen Kurvenverlaufes im Bereich B einsetzen sollte, andererseits aber auch so früh wie möglich. In dem sich an den Bereich B anschließen­ den, nicht linearen Bereich C, in welchem die Meßkurve 26 eine zunehmend größere Steigung als im Bereich B aufweist, wirken sich beginnende Sättigungsphänomene des Dampf­ transportes aus.

An dieser Stelle sei anzumerken, daß es sich bei quellen­ den, hydrophilen Membranproben als zweckmäßig erwiesen hat, die Proben vor der eigentlichen Messung einem Wasserdampfge­ fälle auszusetzen, z.B. durch einminütiges Auflegen auf den Wasserdampfspender mit unterer Schutzmembrane. Hier­ durch sollen möglichst stationäre Verhältnisse des Dampf­ transportes für die Messung eingestellt werden.

Zur Auswertung der Meßkurve 26 wird nun die Steigung m der Meßkurve im annähernd linearen Abschnitt B bzw. die Stei­ gung einer in den Beginn des annähernd regelmäßigen Ver­ laufs der Meßkurve gelegten Tangente 30 ermittelt. Je gerin­ ger diese Steigung ist, je schneller demnach der elektri­ sche Oberflächenwiderstand abnimmt, umso dampfdurchlässiger ist die Probe.

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert keine Absolutwerte für die Wasserdampfdurchlässigkeit, und die Meßwerte hängen von diversen Vorrichtungsparametern ab wie beispielsweise physikalische Eigenschaften der Membranen 4, 6 und des Was­ serdampfspenders 8. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, anhand des Gravimetrischen Verfahrens oder eines anderen Verfahrens nach dem Stand der Technik eine Eichung vorzuneh­ men.

Aus der nachfolgenden Übersicht, welche mehrere Meßergebnis­ se jeweils desselben Prüflings unter gleichen Meßbedingun­ gen für drei verschiedene Materialien zeigt, ergibt sich die hervorragende Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse beim erfindungsgemäßen Verfahren.

Zu prüfendes Material:
Trevira Finesse, Art.-Nr. 41401/A

Steigungswerte: 1.35, 1.40, 1.40, 1.30, 1.35
Mittelwert = 1.36
Standardabweichung = 0.04
Variationskoeffizient = 0.029 = 2.9%

Zu prüfendes Material:
Gore-Tex 2 Lagen-Laminat

Steigungswerte: 1.6, 1.7, 1.6, 1.6, 1.55, 1.7
Mittelwert = 1.62
Standardabweichung = 0.061
Variationskoeffizient = 0.037 = 3.7%

Zu prüfendes Material:
Helsapor-Liner, Transfer-beschichtet

Steigungswerte: 1.95, 1.9, 1.95, 2.0, 1.85
Mittelwert = 1.93
Standardabweichung = 0.11
Variationskoeffizient = 0.057 = 5.7%

Die Auswertung der Meßergebnisse kann beispielsweise rech­ nergestützt erfolgen, wobei bei der am Bildschirm darge­ stellten Meßkurve der Berührungspunkt der Tangente bzw. der Bereich des annähernd linearen Verlaufs, der zur Berechnung verwendet werden soll, selbst festgelegt wird. Es kann eine programmgesteuerte, automatische Auswertung erfolgen, bei der beispielsweise einmal pro Sekunde ein Meßwert erfaßt, auf "linearen Kurvenverlauf" geprüft und dann bei positivem Befund zur Berechnung des Steigungswertes m verwendet wird.

In der Praxis hat sich herausgestellt, daß bei Proben mit relativ hoher Wasserdampfdurchlässigkeit die Meßwerte bzw. der Kurvenbereich in den ersten 10 bis 30 Sekunden zur Aus­ wertung zu verwenden sind, während bei Proben mit ver­ gleichsweise geringer Wasserdampfdurchlässigkeit nach einer vergleichsweise längeren Anlaufphase die Meßwerte bis zu drei oder vier Minuten zu verwenden sind.

Es hat sich nun herausgestellt, daß zwischen den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten Steigungswerten m und dem Wasserdampfdurchgangswiderstand Ret eine Korrela­ tion besteht. Der Wasserdampfdurchgangswiderstand Ret ist umgekehrt proportional zur Wasserdampfdurchlässigkeit WDD und ist eine Materialeigenschaft textiler Flächengebilde, die bestimmt, wie groß in einem gegebenen Partialdruckfeld der latente Verdampfungswärmefluß (zusammengesetzt aus Dif­ fusions- und Konvektionsanteilen) ist, der das Flächengebil­ de unter der Wirkung eines in Richtung der Flächennormalen bestehenden Partialdruckgradienten im stationären Zustand durchströmt. Der ermittelte Wasserdampfdurchgangswiderstand Ret ist somit ein Maß für das stationäre Wasserdampftrans­ portvermögen der Probe.

Die nachfolgende tabellarische Gegenüberstellung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten Steigungswerte m mit den nach der Bechermethode oder dem Hautmodell be­ stimmten Ret-Werten zeigt eine gute Korrelation der Stei­ gungswerte m mit nach dem Stand der Technik ermittelten Ret-Werten.

In Fig. 4 ist der Zusammenhang zwischen den nach dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren ermittelten Steigungswerten m und den entsprechenden Ret-Werten, die nach dem Hautmodell er­ mittelt wurden, klar erkennbar. Offensichtlich besteht eine im wesentlichen lineare Beziehung zwischen den Steigungswer­ ten m und den Ret-Werten. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen Werte für die Wasserdampfdurchlässig­ keit sind hervorragend konsistent mit den beispielsweise nach dem Hautmodell gewonnenen Werten.

Bezugszeichenliste

 2 Probe
 4 Membrane
 6 Membrane
 8 Wasserdampfspender
10 Wasserdampf-Adsorbens
12 Schutzelektrode
14 Ringelektrode
16 Meßelektrode
18 Spannungsquelle
20 Strommesser
22 Spannungsmesser
24 Mehrlagensystem
26 Meßkurve
28 Punkt
30 Tangente

Claims (16)

1. Verfahren zum Messen der Wasserdampfdurchlässigkeit von flächigen Proben, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Probe (2) von einer Seite Wasserdampf zuge­ führt, wird,
• - daß gleichzeitig der elektrische Widerstand eines an der anderen Seite der Probe angeordneten flächigen Wasserdampf-Adsorbens (10) gemessen wird, und
• - daß die zeitliche Abnahme des elektrischen Widerstan­ des als Maß für die Wasserdampfdurchlässigkeit der Probe verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Oberflächenwiderstand des Wasser­ dampf-Adsorbens (10) gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe (2) an ihrer einen Seite mit einer dampf­ durchlässigen, wasserdichten Membrane (4) kontaktiert wird, deren andere Seite mit einem Feuchtespender (8) kontaktiert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Probe (2) an ihrer anderen Seite mit einer dampf­ durchlässigen Membrane (6) kontaktiert wird, deren ande­ re Seite mit dem Wasserdampf-Adsorbens (10) kontaktiert wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im halblogarithmischen Koordinatensystem, bei dem für die Zeit ein linearer und für den elektrischen Wider­ stand ein logarithmischer Maßstab verwendet werden, die Kurve (26) des zeitabhängigen elektrischen Widerstandes ermittelt wird, und daß die Steigung (m) eines Kurven­ abschnitts (B) dieser Kurve mit im wesentlichen gleich­ förmiger Steigung ermittelt und als Maß für die Wasser­ dampfdurchlässigkeit der Probe verwendet wird.

6. Vorrichtung zum Messen der Wasserdampfdurchlässigkeit von flächigen Proben, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeich­ net durch

• - einen Wasserdampfspender (8) auf einer Seite der Probe (2),
• - ein flächiges Wasserdampf-Adsorbens (10) auf der ande­ ren Seite der Probe (2), und
• - eine Meßeinrichtung (12 bis 22) zum Messen des elektri­ schen Widerstands des Wasserdampf-Adsorbens (10).

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Wasserdampfspender (8) und Probe (2) eine erste wasserundurchlässige, wasserdampfdurchlässige Schutzmembrane (4) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Probe (2) und Wasserdampf-Adsorbens (10) eine zweite wasserdampfdurchlässige Schutzmembrane (6) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzmembrane (4, 6) mit der Probe (2) in flä­ chigem Kontakt steht.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserdampf-Adsorbens (10) mit der zweiten Schutzmembrane (6) in flächigem Kontakt steht.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampfspender (8) mit der ersten Schutzmem­ brane (4) in flächigem Kontakt steht.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampfspender (8) von wassergesättigtem Filterpapier gebildet ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasserdampf-Adsorbens (10) von trockenem Filter­ papier gebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (12 bis 22) mindestens eine mit der der Probe (2) abgewandten Seite des Wasserdampf-Ad­ sorbens (10) in Kontakt stehenden Meßelektrode (16) umfaßt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (12 bis 22) mindestens eine wei­ tere mit der der Probe abgewandten Seite des Wasser­ dampf-Adsorbens in Kontakt stehende Elektrode (14) um­ faßt, um den elektrischen Oberflächenwiderstand (2) zu messen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Probe (2) abgewandten Seite des Wasser­ dampfspenders (8) eine Schutzelektrode (12) anliegt.