EP1904291A1 - Selbstheilende membran - Google Patents

Selbstheilende membran

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Publication number
EP1904291A1
EP1904291A1 EP06761217A EP06761217A EP1904291A1 EP 1904291 A1 EP1904291 A1 EP 1904291A1 EP 06761217 A EP06761217 A EP 06761217A EP 06761217 A EP06761217 A EP 06761217A EP 1904291 A1 EP1904291 A1 EP 1904291A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plastic
membrane
blisters
contain
blister
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06761217A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rolf Luchsinger
Thomas Speck
Olga Speck
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Prospective Concepts AG
Original Assignee
Prospective Concepts AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Prospective Concepts AG filed Critical Prospective Concepts AG
Publication of EP1904291A1 publication Critical patent/EP1904291A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y10T428/249981—Plural void-containing components

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of a membrane which after mechanical injury in the sense of a puncture or a penetration or penetration with a small-caliber weapon is able to close this injury without external action.
  • the method is based on the preamble of claim 1, the product produced by the method according to that of claim 12th
  • the present invention relates to pneumatic structures, as have become known, for example, from European Patents EP 1 239 756, EP 1 210 489, European Patent Applications EP 03 700 039 and EP 03 764 875 and International Publication WO 2005/007991 ,
  • EP 1 239 756 shows a pneumatic couch or bench which does not require a horizontal support as a base. It can be set up quickly ready for use and stowed away with a small footprint.
  • the arrangement of the support chambers can be designed such that the couch itself is designed in the manner of a support structure.
  • EP 1 210 489 shows a pneumatic component in the form of an inflatable tubular hollow body, which can absorb tensile and shear forces occurring without it buckling.
  • the device can be easily assembled to more complex components such as roofs or bridges, the erection is very fast.
  • EP 1 554 158 shows an adaptive pneumatic seat and backrest cushion for vehicles and aircraft which, despite the given basic structure of the air chambers, offers the conventional foam cushion correspondingly high sitting comfort and brings about a noticeable weight saving compared to these.
  • WO 2004/009400 shows an adaptive pneumatic seat and backrest cushion for vehicles and aircraft which, despite the given basic structure of the air chambers, offers the conventional foam cushions correspondingly high seating comfort, brings with them a noticeable weight saving and, moreover, simply catches up existing seat shell designs can be designed.
  • WO 2005/007991 shows a pneumatic carrier.
  • the device can be easily assembled to more complex components such as roofs or bridges, the erection is very fast.
  • the device can be easily connected to conventional, existing building structures.
  • Such pneumatic structures have, inter alia, in common that they weigh comparatively little, i. are easily transportable and, since the membrane occupies little space in the depleted state, can be stored and transported to save space.
  • pneumatic structures are on the one hand large-scale structures with areas of at most several hundred to several thousand square meters with small pressures of the order of 10 to 500 mBar, on the other hand, small-volume and small-scale structures with pressures of 50 - 200 mBar, such as in pneumatic seats.
  • the object of the present invention is to provide a method with which a membrane, which is used in such pneumatic structures as a sleeve used to prepare and process that a hole of the type in this membrane closes without intervention.
  • Fig. 4 shows the first type of injury in an enlarged scale.
  • FIG. 7 shows a variant of FIG. 6.
  • FIG. 8 shows a cross section of a second variant of the method step according to FIG.
  • the airtight membrane is designated by the reference numeral 1.
  • a membrane 1 are for example in question: fabric of polyester, nylon, fiberglass, aramids, which are coated with a plastic such as PVC, PU, silicone, Teflon ® , but also flexible films from such mentioned materials, if the occurring tensile stresses are within the permissible material properties.
  • this membrane 1 is applied on the inside thereof by means of one of the known techniques, so for example by doctoring, rolling, spraying, a thin layer 2 of a plastic containing a plurality of small gas bubbles 3.
  • a plastic for example, polyurethane is used here.
  • PVC-coated polyester fabric from the company Du-
  • ® raskin (Type III, Verseidag, Krefeld) coated with various commercially available closed-pore polyurethane foams according to the manufacturer's instructions. Particularly suitable was the two-component polyurethane foam Polyfoam F5 (Polyconform GmbH).
  • gas bubbles 3 which are in the plastic of the layer 2, can be entered either by a rapid mixing of the plastic in this. However, they can also be formed by the polymerization process and then left in the plastic by omitting a vacuum treatment.
  • gas bubbles in the range of 10 ⁇ - 200 ⁇ have proven to be advantageous.
  • the membrane 1 is polymerized under elevated pressure.
  • the polymerization parameters such as pressure and temperature may vary depending on the specific plastic.
  • Essential is the increased pressure, typically 2 bar.
  • the improved repair properties can be attributed both to the increased internal pressure of the foam cells or bubbles (3) and to a conformational change or structural change within the foam, which has a positive effect on the repair, i. Sealing behavior exercises.
  • the repair behavior could be further improved by measuring the amount of polymerized polymer per unit area: with a coating amount in the range of 1 to 2 g applied on an area of about 20 cm 2 (circular sample with 5 cm diameter) better results were obtained Self-healing or repair behavior achieved than with a lying outside this range coating amount.
  • a coating amount of 1.6 g proved to be particularly advantageous. This corresponds to an amount per 100 cm 2 of 5 to 10 g or an optimum amount of 8 g of coating material.
  • a breach of the membrane 1 is made by a puncture with a pointed object, a resulting hole as shown in Fig. 2, by the elastic properties of the membrane 1 in part self close.
  • a fissure 5 as shown in FIG. 4, a section of the uppermost part of the fissure 5 is shown.
  • a part of the layer 2 pushes into the fissure 5 and is partially pressed by the escaping air into this; a process that can take from seconds to minutes.
  • the cross section of the hole is reduced and the leakage current is greatly prevented.
  • the internal pressure is maintained by external means such as compressors or - in the case of small internal pressures of the pneumatic structures - by fans, in addition, this internal pressure is usually permanently monitored, there is enough time for an intervention in the sense of a repair of the shell the pneumatic structure.
  • the layer is the second torn open along a larger boundary of a hole 4.
  • prepolymers are provided in a suitable form, which polymerize in contact with air and the moisture contained in it. Typically, such polymers form bubbles on contact with atmospheric moisture, which are drawn into the hole 4 and fully harden there. Since the structural forces continue to be absorbed by the membrane, a hole in the membrane will not weaken if there is an interruption in the flow of force due to the lesser strength of its filling.
  • two-component plastics may also be used in a suitable form instead of prepolymers.
  • FIG. 5 shows a first exemplary embodiment of this second step of the production method according to the invention.
  • a plurality of microcapsules 6 are mixed in the material of the layer 2.
  • one monomer typically having a diameter of about 100 microns, one monomer, others contain an accelerator and / or a catalyst to effect polymerization of the monomer.
  • the monomer may also contain a solvent in which a suitable gas is dissolved under pressure.
  • a prepolymer which preferably also contains a solvent and a propellant gas dissolved therein under pressure. If such microcapsules 6 are now torn by an injury-a puncture or a bullet-the contents of the hole of a multiplicity of microcapsules 6 emerge at the edge, forming a foam 7, which now acts under the action of either the catalyst or the humidity hardens and closes the hole 4 permanently.
  • Adhesion to the walls of the hole 4 also occurs in textile-reinforced membranes 1 when the plastic contained in the microcapsules 6 does not or only poorly bonds with that of the layer 2 or that which seals the membrane 1, since a large number of textile fibers are exposed is, at the open ends of the microcapsules leaking plastic can adhere. Otherwise, the plastic of the membrane coating must be matched to that of layer 2. Naturally and optimally, the named plastics are matched to one another and the sealing behavior can be optimized in this way.
  • FIG. 6 is a plan view of a blister sheet 8 which contains in a multiplicity of blisters 9 either a monomer or in a selected distribution a monomer and a suitable polymerization partner, or else a moisture-curing prepolymer with accelerator.
  • the size of the blisters 9 can be selected and adapted in a wide frame so that, in conjunction with the distances a of the blister 9, it guarantees that in the case of membrane injuries which go beyond the self-healing capacity of the layer 2, several such Blisters 9 are torn open. Thereupon, as described with reference to FIG. 5, a foam forms, which enters the injury and polymerizes there. Between the rows of blisters 9 in said distance a are located at a suitable frequency a distance d> a, which allows to attach the blister film on the layer 2 by gluing or welding.
  • the blisters 9 can be produced in any suitable form, and thus the area coverage can be optimized. Likewise, the size of the blister 9 is variable over a wide range.
  • e- b In a variant of the embodiment of Fig. 6 is shown, e- b medicine in a plan view.
  • elongated blisters 10 are provided, which are filled, for example with a monomer.
  • more blister 11 are arranged coincident (with dotted boundary shown).
  • the. Shapes are also chosen differently here and the respective size ratios of the blisters 10, 11 can be provided differently.
  • the idea of the invention corresponds to arranging the blisters 10, 11 such that, when a blister 10 is damaged, a blister 11 is also injured, so that a polymerizing plastic is produced and can penetrate into a hole 4 and seal it.
  • a strip d> a can be provided, which allows - without injury of blisters 10, 11 - to glue the blister foil 8 with the layer 2 or to strig strig.
  • FIG. 6 An alternative to the method examples of FIGS. 6 and 7 is shown in FIG.
  • a blister sheet 12 Prior to the pressure polymerization of the layer 2 is placed on this a blister sheet 12, which in addition to the blister sheets 8 already described has an extending into the surface perforation, consisting of a plurality of small holes 13, which preferably has a size of 0.1 to 1.0 mm diameter.
  • the blisters 9 contain, for example, in turn, the two components of a suitable plastic.
  • the polymerization is then carried out under pressure, as described for Fig. 1.
  • the blister film 12 is fixed to the layer 2.
  • a made of a flexible plastic or coated with such a textile-reinforced membrane 1 is coated on the inside of the pneumatic structure with a polymerizing and a plurality of small air or gas bubbles containing plastic.
  • such a coating with a layer 2 can be restricted to locations or areas which are particularly prone to injury. Subsequently, the plastic applied to the membrane is polymerized under a pressure of about 2 bar.
  • the plastic forming the layer 2 can be admixed with a multiplicity of microcapsules 6, these microcapsules containing 6
  • the first microcapsules 6, a monomer, the second an accelerator and / or catalyst, wherein the ratio of the numbers of the first and second microcapsules 6 are adapted to the plastic to be polymerized.
  • the plastic to be polymerized is either a moisture-curing prepolymer or a two-component plastic, including
  • the blister sheet 8 is made by gluing or welding either
  • a blister sheet 12 is placed on the layer 2 before the polymerization, which distributed on the surface has a plurality of small holes 13 in the range of 0.1 to 1.0 mm in diameter and on the Layer 3 opposite side carries a plurality of blisters 9 according to the characterization of step 2 or 3. Subsequently, the layer 2 is polymerized under pressure. As a result, the blister film is partially integrated into the layer 2.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Die Erfindung stellt eine bei mechanischer Verletzung selbstheilende Membran bzw. ein Verfahren zur Herstellung dieser Membran für pneumatische Strukturen mit einem Betriebs-Innendruck von 10 mBar bis 500mBar zur Verfügung, wobei die Membran auf der Druckseite eine Kunststoffschicht aufweist, die mit Blasen im Bereich von Bereich von 10μ - 200μ Durchmesser durchsetzt ist.

Description

Selbstheilende Membran
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Membran, welche nach mechanischer Verletzung im Sinne eines Einstiches oder ei- nes Ein- bzw. Durchschusses mit einer kleinkalibrigen Waffe in der Lage ist, diese Verletzung ohne äusseres Dazutun zu verschliessen.
Das Verfahren richtet sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, das mit dem Verfahren hergestellte Produkt nach jenem des Anspruches 12.
Bei der vorliegenden Erfindung geht es um pneumatische Strukturen, wie sie beispielsweise aus den Europäischen Patentschriften EP 1 239 756, EP 1 210 489, den Europäischen Patentanmeldungen EP 03 700 039 und EP 03 764 875 und der Internationalen Veröffentlichung WO 2005/007991 bekannt geworden sind.
EP 1 239 756 zeigt eine pneumatische Liege oder Sitzbank, die keine horizontale Auflage als Unterlage benötigt. Sie kann rasch betriebsbereit aufgestellt und mit kleinem Platzbedarf wieder verstaut werden. Die Anordnung der Trag- kammern kann derart ausgebildet werden, dass die Liege selbst in der Art einer Tragkonstruktion ausgebildet ist.
EP 1 210 489 zeigt ein pneumatisches Bauelement in der Art eines aufblasbaren rohrförmigen Höhlkörpers, der auftretende Zug- und Schubkräfte aufneh- men kann, ohne dass er einknickt. Das Bauelement kann leicht zu komplexeren Bauteilen wie Dächern bzw. Brücken zusammengefügt werden, wobei die Aufrichtung sehr schnell erfolgt.
EP 1 554 158 (EP 1 210 489) zeigt ein adaptives pneumatisches Sitz- und Lehnkissen für Fahrzeuge und Flugzeuge, das trotz der gegebenen Grundstruktur der Luftkammern den konventionellen Schaumstoffkissen entsprechend hohen Sitzkomfort bietet und gegenüber diesen eine spürbare Gewichtsersparnis bringt. WO 2004/009400 (EP 03 764 875) zeigt ein adaptives pneumatisches Sitz- und Lehnkissen für Fahrzeuge und Flugzeuge, das trotz der gegebenen Grundstruktur der Luftkammern den konventionellen Schaumstoffkissen entsprechend hohen Sitzkomfort bietet, gegenüber diesen eine spürbare Gewichtser- sparnis bringt und zudem einfach auf bestehende Sitzschalenkonstruktionen ausgelegt werden kann.
WO 2005/007991 zeigt einen pneumatischen Träger. Das Bauelement kann leicht zu komplexeren Bauteilen wie Dächern bzw. Brücken zusammengefügt werden, wobei die Aufrichtung sehr schnell erfolgt. Zudem kann das Bauelement leicht mit konventionellen, vorhandenen Baukonstruktionen verbunden werden.
Solchen pneumatische Strukturen ist unter anderem gemeinsam, dass sie ver- gleichsweise wenig wiegen, d.h. leicht transportabel sind und, da deren Membran im luftentleerten Zustand wenig Raum einnimmt, raumsparend gelagert und transportiert werden können.
Diese pneumatischen Strukturen sind auf der einen Seite grossflächige Gebilde mit Flächen von allenfalls mehreren hundert bis mehreren tausend Quadratmetern mit kleinen Überdrücken von der Grössenordnung 10 bis 500 mBar, anderseits kleinvolumige und kleinflächige Gebilde mit Überdrücken von 50 - 200 mBar, wie beispielsweise bei pneumatischen Sitzen.
In allen diesen Fällen ist das Entweichen von Druckgas - in der Regel Luft - zu vermeiden, um den genannten Betriebsinnendruck mindestens im notwendigen Minimum aufrecht zu erhalten.
Die Aufgabe, die sich für die vorliegende Erfindung stellt, ist es, ein Verfahren bereit zu stellen, mit welchem eine Membran, welche bei solchen genannten pneumatischen Strukturen als Hülle zum Einsatz kommt, so herzurichten und zu verarbeiten, dass ein Loch der genannten Art in dieser Membran sich ohne Intervention schliesst. J —
Die Lösung der gestellten Aufgabe ist wiedergegeben im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 hinsichtlich der Hauptmerkmale des Verfahrens, im Patentanspruch 17 hinsichtlich der Hauptmerkmale der nach diesem Verfahren hergestellten Membran und im Anspruch 24 hinsichtlich der Hauptmerkmale einer erfindungsgemässen pneumatischen Struktur.
Durch mehrere Ausführungsbeispiele wird das Verfahren und die entsprechenden Verfahrensmerkmale anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäss hergestellte Membran,
Fig. 2 eine erste Art von Verletzungen,
Fig. 3 Fig. 2 nach Entfernen des verletzenden Gegenstandes,
Fig. 4 die erste Art von Verletzungen in einem vergrösserten Massstab.
Fig. 5 eine zweite Art von Verletzungen im Selbstheilungsprozess,
Fig. 6 eine Draufsicht auf eine auf die Schicht 2 aufzulegende Folie,
Fig. 7 eine Variante zu Fig. 6.
Fig. 8 einen Querschnitt einer zweiten Variante zum Verfahrensschritt gemäss Fig.6.
Im Querschnitt gemäss Fig. 1 durch eine Membran als Hülle einer pneumati- sehen Struktur ist die luftdichte Membran mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Als Membran 1 kommen beispielsweise in Frage: Gewebe aus Polyester, Nylon, Fiberglas, Aramiden, welche mit einem Kunststoff, wie PVC, PU, Silikon, Teflon® beschichtet sind, aber auch flexible Folien aus solchen genannten Ma- terialien, falls die auftretenden Zugspannungen innerhalb der zulässigen Materialeigenschaften liegen.
Auf diese Membran 1 wird auf deren Innenseite mittels einer der bekannten Techniken, also beispielsweise durch Rakeln, Walzen, Spritzen, eine dünne Schicht 2 aus einem Kunststoff aufgebracht, welche eine Vielzahl kleiner Gasblasen 3 enthält. Als Kunststoff wird hier beispielsweise Polyurethan verwendet.
Beispielsweise wurde mit PVC beschichtetes Polyestergewebe der Firma Du-
® raskin (Type III, Verseidag, Krefeld) mit verschiedenen handelsüblichen geschlossen-porigen Polyurethanschäumen nach Anleitung der Hersteller beschichtet. Als besonders geeignet erwies sich dabei der Zwei-Komponenten Polyurethanschaum Polyfoam F5 (Polyconform GmbH).
Die oben erwähnten Gasblasen 3, die sich im Kunststoff der Schicht 2 befinden, können entweder durch einen raschen Mischvorgang des Kunststoffs in diesen eingetragen werden. Sie können aber auch durch den Polymerisationsvorgang entstehen und anschliessend durch Weglassen einer Vakuum- Behandlung im Kunststoff belassen werden. Für den Erfolg des angestrebten Selbstheilungsvorgang einer Verletzung der Membran 1 haben sich Gasblasen im Bereich von lOμ - 200μ als vorteilhaft erwiesen. (Für die Untersuchung der durch die Schicht 2 beschichteten Membran 1 vorteilhaft war eine Anordnung mit einem Stereomikroskop (Olympus, SZX9) und angeschlossener Digitalka- mera (Olympus DP12, Japan)).
Anschliessend wird die Membran 1 unter erhöhtem Druck polymerisiert Die Polymerisationsparameter wie Druck und Temperatur können kunststoffspezifisch jedoch variieren. Wesentlich ist der erhöhte Druck, typischerweise 2 Bar.
Ein Überdruck über 5 bar führt zu einer gegenüber dem Überdruck von 2 Bar verschlechterten Selbstheilungs- oder Reparaturfähigkeit, die im Bereich derjenigen liegt, die bereits bei einer Poymerisation ohne Überdruck erreichbar ist. Wie erwähnt, wurden die besten Resultate der Selbstheilung bei der Polymerisation unter Überdruck im Bereich von 2 Bar erreicht. Ebenfalls noch gute Resultate lieferte eine Polymerisation im Überdruckbereich von 2 bis 3 Bar. Immer noch deutlich bessere Resultate gegenüber der Polymerisation ohne Überdruck liefert die Polymerisation im Bereich von 0.5 bis 4 Bar Überdruck.
Die verbesserten Reparatureigenschaften können sowohl auf den erhöhten Innendruck der Schaumzellen bzw. Blasen (3) zurückgeführt werden als auch auf eine Konformationsänderung bzw. Strukturänderung innerhalb des Schaums, die lediglich durch eine andere Anordnung des Materials einen positiven Einfluss auf das Reparatur- , d.h. Abdichtungsverhalten ausübt.
Das Reparaturverhalten konnte über die Bemessung der pro Flächeneinheit aufgetragenen Menge an zu polymerisierendem Kunststoff weiter verbessert werden: Mit einer auf einer Fläche von ca. 20 cm2 (kreisförmige Probe mit 5 cm Durchmesser) aufgetragenen Beschichtungsmenge im Bereich von 1 bis 2 g wurden bessere Resultate im Selbstheilungs- bzw. Reparaturverhalten erreicht, als mit einer ausserhalb dieses Bereichs liegenden Beschichtungsmenge. Als besonders vorteilhaft erwies sich dabei eine Beschichtungsmenge von 1,6 g. Dies entspricht einer Menge pro 100 cm2 von 5 bis 10 g bzw. einer optimalen Menge von 8 g an Beschichtungsmaterial.
Schliesslich hat es sich ebenfalls als günstig erwiesen, die beschichtete Membran nach der Polymerisation zu lagern oder vor mechanischer Beanspruchung zu schützen, d.h. die Zeitdauer bis zur möglichen ersten Verletzung hinauszuzögern. Eine Verbesserung der Reparaturfähigkeit der beschichteten Membran wurde bereits nach einer Woche beobachtet, wobei sich acht Wochen als besonders vorteilhaft erwiesen haben.
Falls eine Verletzung der Membran 1 durch einen Stich mit einem spitzen Gegenstand erfolgt, wird sich ein dadurch entstehendes Loch wie in Fig. 2 gezeigt, durch die elastischen Eigenschaften der Membran 1 zum Teil selbst schliessen. Übrig bleibt eine Fissur 5, wie in Fig. 3 dargestellt. In Fig. 4 ist ein Ausschnitt des obersten Teiles der Fissur 5 abgebildet. Unter dem Einfluss des inneren Druckes der Gasblasen bzw. einer inneren Spannung der Schicht 2 schiebt sich ein Teil der Schicht 2 in die Fissur 5 und wird teilweise von der entweichenden Luft in diese hinein gedrückt; ein Vorgang der Sekunden bis Minuten dauern kann. Dadurch wird der Querschnitt des Loches verringert und der Leckstrom stark unterbunden. Da in der Regel der Innendruck durch äussere Mittel wie Kompressoren oder - bei kleinen Innendrucken der pneumatischen Strukturen - durch Ventilatoren aufrecht erhalten wird, zudem dieser Innendruck in aller Regel permanent überwacht wird, bleibt genü- gend Zeit für eine Intervention im Sinne einer Reparatur der Hülle der pneumatischen Struktur.
Bei kleinen Durchmessern von Fissuren 5 kann es auch zum gänzlichen Verschluss allein durch das Nachschieben der Schicht 2 kommen.
Bei grosseren Löchern 4 oder Löchern, welche durch stumpfe Gegenstände oder durch Projektile von Schusswaffen verursacht werden, führt der Selbstheilungseffekt, beschrieben anhand der Fig. 2 bis 4, allerdings nicht zu einem völligen Verschluss des Loches 4. Bei einer solchen Verletzung wird die Schicht 2 entlang einer grosseren Berandung eines Loches 4 aufgerissen. Um selbst in den genannten Fällen eine Selbstheilung zu ermöglichen, werden beispielsweise Präpolymere in geeigneter Form zur Verfügung gestellt, welche im Kontakt mit Luft und der in ihr enthaltenen Feuchtigkeit polymerisieren. Typischerweise bilden solche Polymere beim Kontakt mit der Luftfeuchtigkeit Blasen, wel- che in das Loch 4 hineingezogen werden und dort vollends aushärten. Da die strukturellen Kräfte durch die Membran weiterhin aufgenommen werden, ist ein Loch in der Membran keine Schwächung, wenn dort ein Unterbruch des Kraftflusses wegen der kleineren Festigkeit von dessen Füllung vorliegt. Alternativ dazu können an Stelle von Präpolymeren auch Zweikomponenten- Kunststoffe ebenfalls in geeigneter Form zur Anwendung gelangen.
In Fig. 5 ist ein erstes Ausführungsbeispiel dieses erfindungsgemässen zweiten Schrittes der Herstellungsverfahrens dargestellt. Hier werden in das Material der Schicht 2 eine Vielzahl von Mikrokapseln 6 eingemischt. Solche Mikrokap- •η _
sein, typischerweise mit einem Durchmesser von etwa 100μ, enthalten beispielsweise ein Monomer, andere einen Beschleuniger und/ oder einen Katalysator zum Bewirken einer Polymerisation des Monomers. Das Monomer kann auch ein Lösungsmittel enthalten, in welchem ein geeignetes Gas unter Druck gelöst ist. Solche Techniken sind aus der Kunststoff-Technik bekannt. Ferner ist es möglich, in solche Mikrokapseln 6 ein Präpolymer einzuschliessen, welches vorzugsweise ebenfalls ein Lösungsmittel und ein unter Druck darin gelöstes Treibgas enthält. Werden solche Mikrokapseln 6 nun durch eine Verletzung - einen Einstich oder einen Durchschuss - zerrissen, so tritt an der Be- randung des Loches aus einer Vielzahl von Mikrokapseln 6 deren Inhalt aus, bildet einen Schaum 7, der nun unter der Wirkung entweder des Katalysators oder der Luftfeuchtigkeit aushärtet und das Loch 4 dauerhaft verschliesst. Eine Haftung an den Wänden des Loches 4 tritt bei textilarmierten Membranen 1 auch dann ein, wenn der in den Mikrokapseln 6 enthaltene Kunststoff sich mit jenem der Schicht 2 oder jenem die Membran 1 dichtenden nicht oder nur schlecht verbindet, da eine Vielzahl von textilen Fasern freigelegt wird, an deren offenen Enden der aus den Mikrokapseln austretende Kunststoff haften kann. Andernfalls muss der Kunststoff der Membranbeschichtung auf jenen der Schicht 2 abgestimmt sein. Selbstverständlich und optimal sind die ge- nannten Kunststoffe aufeinander abgestimmt, und das Dichtverhalten kann so optimiert werden.
Figur 6 ist eine Draufsicht auf eine Blisterfolie 8, welche in einer Vielzahl von Blistern 9 entweder ein Monomer oder in einer ausgewählten Verteilung ein Monomer und einen geeigneten Polymerisationspartner, oder aber ein feuch- tigkeitsaushärtendes Präpolymer mit Beschleuniger enthält. Die Grosse der Blister 9 kann in einem weiten Rahmen so ausgewählt und angepasst werden, dass sie, im Verbund mit den Abständen a der Blister 9, Gewähr dafür bietet, dass bei Verletzungen der Membran, welche über das Selbstheilungsvermögen der Schicht 2 hinausgehen, mehrere solche Blister 9 aufgerissen werden. Darauf bildet sich, wie zu Fig. 5 beschrieben, ein Schaum, welcher in die Verletzung tritt und dort polymerisiert. Zwischen den Reihen von Blistern 9 im genannten Abstande a befinden sich in geeigneter Häufigkeit ein Abstand d > a, welcher gestattet, die Blisterfolie auf der Schicht 2 durch Kleben oder Schweissen zu befestigen.
Selbstverständlich können die Blister 9 in jeder passenden Form erzeugt wer- den, und damit die Flächenbedeckung optimiert werden. Ebenso ist die Grosse der Blister 9 in weitem Bereich variabel.
In Fig. 7 ist eine Variante zum Ausführungsbeispiel von Fig. 6 dargestellt, e- benfalls in einer Draufsicht. Hier sind langgestreckte Blister 10 vorgesehen, welche, beispielsweise mit einem Monomer gefüllt sind. In einer zweiten Lage - nun auf der Rückseite der Blisterfolie 8 - sind weitere Blister 11 koinzident angeordnet (mit gepunktet dargestellter Berandung). Selbstverständlich können die. Formen auch hier anders gewählt und die respektiven Grössenverhält- nisse der Blister 10, 11 anders vorgesehen werden. Dem Erfindungsgedanken entspricht es, die Blister 10, 11 so anzuordnen, dass bei Verletzung eines Blisters 10 auch ein Blister 11 verletzt wird, so dass ein polymerisierender Kunststoff entsteht und in ein Loch 4 eindringen und dieses abdichten kann. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann ein Streifen d > a vorgesehen werden, welcher gestattet - ohne Verletzung von Blistern 10, 11 - die Blisterfolie 8 mit der Schicht 2 zu verkleben oder zu versch weissen.
Eine Alternative zu den Verfahrensbeispielen von Fig. 6 und 7 ist in Fig. 8 dargestellt. Vor der Druckpolymerisation der Schicht 2 wird auf diese eine Blisterfolie 12 aufgelegt, welche gegenüber den bereits beschriebenen Blisterfolien 8 zusätzlich eine sich in die Fläche erstreckende Perforation aufweist, bestehend aus einer Vielzahl von kleinen Löchern 13 , welche vorzugsweise eine Grosse von 0,1 bis 1.0 mm Durchmesser aufweisen. Die Blister 9 enthalten beispielweise wiederum die zwei Komponenten eines geeigneten Kunststoffes.
Nach dem Auflegen der Blisterfolie 12 erfolgt nun die Polymerisation unter Druck, wie zu Fig. 1 beschrieben. Durch teilweises Eindringen der Schicht 2 in die Perforation 13 wird die Blisterfolie 12 an der Schicht 2 fixiert.
Zusammenfassend kann das Herstellungsverfahren so beschrieben werden: 1. Eine aus einem flexiblen Kunststoff bestehende oder mit einem solchen beschichtete textilarmierte Membran 1 wird auf der Innenseite der pneumatischen Struktur mit einem polymerisierenden und eine Vielzahl von kleinen Luft- oder Gasblasen enthaltendem Kunststoff beschichtet.
Allenfalls kann eine solche Beschichtung mit einer Schicht 2 auf besonders verletzungsgefährdete Stellen oder Bereiche beschränkt werden. Anschliessend wird der auf die Membran aufgebrachte Kunststoff unter einem Druck von etwa 2 Bar polymerisiert.
2. Dem die Schicht 2 bildenden Kunststoff können eine Vielzahl von Mikro- kapseln 6 beigemischt werden, wobei diese Mikrokapseln 6 enthalten können
- ein feuchtigkeitsaushärtendes Präpolymer oder
- die ersten Mikrokapseln 6 ein Monomer, die zweiten einen Beschleuniger und/oder Katalysator, wobei das Verhältnis der Zahlen der ersten und zweiten Mikrokapseln 6 dem zu polymerisierenden Kunststoff angepasst sind.
3. Der zu polymerisierende Kunststoff ist entweder ein feuchtigkeitsaushärtendes Präpolymer oder ein Zweikomponenten-Kunststoff, wozu
- im ersten Fall das Präpolymer in Blistem 9 einer Blisterfolie 8 eingebracht und mit einer Folie abgeschlossen wird, - bei einem Zweikomponenten-Kunststoff die zwei Komponenten entweder
- alternierend in Blistern 9 eingebracht sind, oder
- auf den beiden Seiten der Blisterfolie 8 getrennt in koinzidenten Blistern 9 untergebracht sind.
4. Die Blisterfolie 8 wird durch Kleben oder Schweissen entweder
- auf die ganze Membran 1, oder - nur auf besonders versetzungsgefährdete Stellen oder Gebiete der pneumatischen Struktur angebracht.
5. Alternativ zu den Verfahrensschritten 2 und 3 wird auf die Schicht 2 vor der Polymerisation eine Blisterfolie 12 aufgelegt, welche auf die Fläche verteilt eine Vielzahl von kleinen Löchern 13 im Bereich von 0,1 bis 1,0 mm Durchmesser aufweist und auf der der Schicht 3 abgewandten Seite eine Vielzahl von Blistern 9 gemäss der Charakterisierung von Verfahrensschritt 2 oder 3 trägt. Anschliessend wird die Schicht 2 unter Druck polymerisiert. Dadurch wird die Blisterfolie partiell in die Schicht 2 integriert.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer selbstheilenden Membran zum druckgasdichten Abschluss von druckbeaufschlagten pneumatischen Struk- turen mit Überdrücken von der Grössenordnung 10 bis 500 mBar, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine gasdichte Membran (1) auf deren dem Druckgas zugewandte Seite eine Schicht (2) aus einem polymerisierbaren Kunststoff aufgetragen und dieser unter Druck polymerisiert wird, wobei durch den Mischvorgang eingetragene und/oder durch die
Polymerisation entstandene Luft- oder Gasblasen nicht durch eine Vakuumbehandlung entfernt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mem- bran (1) mit einem Textilgewebe armiert und mittels einer Kunststoff- beschichtung gasdicht gemacht ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem die Schicht (2) bildenden Kunststoff vor der Polymerisation eine Viel- zahl von Mikrokapseln (6) beigemengt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrokapseln (6) ein feuchtigkeitsaushärtendes Präpolymer enthalten.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Anzahl von Mikrokapseln (6) ein Monomer enthalten, eine zweite Anzahl von Mikrokapseln (6) einen Beschleuniger und/oder einen Katalysator enthalten, das Verhältnis der ersten zur zweiten Anzahl von Mikrokapseln (6) dem zu polymerisierenden Kunststoff angepasst ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Schicht (2) vor der Polymerisation eine Blisterfolie (12) aufgelegt wird, welche eine Vielzahl von kleinen Löchern (13) im Bereich von 0,1 bis 1,0 mm Durchmesser aufweist, und auf der Schicht (2) abgewandten Seite eine Vielzahl von Blistern (9) trägt, wobei eine erste Anzahl von Blistern (9) ein Monomer enthalten, eine zweite Anzahl von Blistern (9) einen Beschleuniger und/oder einen Katalysator enthalten, das Verhältnis der ersten zur zweiten Anzahl von Blistern (9) dem zu polymerisierenden Kunststoff angepasst ist.
7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Schicht (2) eine Blisterfolie (8) aufgeklebt oder -geschweisst wird mit
Blister (9), welche Blister (9) von einander einen Abstand a. aufweisen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blister (9) ein feuchtigkeitsaushärtendes Präpolymer enthalten.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blister
(9) auf der Blisterfolie (8) alternierend angeordnet, die zwei Komponenten eines Zweikomponenten-Kunststoffes enthalten, welcher beim Aushärten Blasen bildet.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blisterfolie (9) auf zwei Seiten, durch eine Mittelfolie getrennt, Blister (10, 11) trägt, wobei die Blister (10) ein Monomer enthalten, die Blister (11) auf der anderen Seite der Mittelfolie die andere Komponente eines Zweikomponenten-Kunststoffs und die Blister (10, 11) mindestens teilweise koinzident angeordnet sind.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Blister
(10) langgestreckt geformt, die Blister (11) kreisförmig sind.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der Form der pneumatischen Struktur Reihen von Blistern (9, 10, 11) vorhanden sind, deren Abstand d > a beträgt.
13. Verfahren nach Anspruch 1 bei welchem die Polymerisation unter einem Überdruck von 0,4 bis 4 Bar, vorzugsweise 2 bis 3 Bar, besonders bevorzugt 2 Bar erfolgt.
14. Verfahren nach Anspruch 1 bei welchem die Menge des auf die Membran aufgetragenen Kunststoffs pro 100 cm2 Membranfläche 5 bis 10 g, vorzugsweise 8 g beträgt.
15. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die beschichtete Membran zur Verbesserung der Selbstheilungsfähigkeit während einem Zeitraum von 1 bis 8 Wochen, vorzugsweise 1 Woche gelagert wird.
16. Selbstheilende Membran für den gasdichten Abschluss einer pneumatische Struktur mit einem Betriebs-Innendruck von 10 bis 500 mBar, gekennzeichnet durch eine auf ihrer Druckseite angeordnete selbstheilende Kunststoffschicht (2), die mit Gasblasen im Bereich von lOμ - 200μ Durchmesser durchsetzt ist.
17. Membran nach Anspruch 16, welche mit einem Textilgewebe armiert und mittels einer weiteren Kunststoffbeschichtung gasdicht gemacht ist.
18. Membran nach Anspruch 16 oder 17, deren selbstheilende Kunststoffschicht (2) eine Vielzahl von Mikrokapseln (6) aufweist, die vorzugs- weise ein feuchtigkeitsaushärtendes Präpolymer enthalten.
19. Membran nach Anspruch 16 oder 17, deren selbstheilende Kunststoffschicht (2) eine Vielzahl von Mikrokapseln (6) aufweist, wobei eine erste Anzahl von Mikrokapseln (6) ein Monomer enthalten, - eine zweite Anzahl von Mikrokapseln (6) einen Beschleuniger und/oder, einen Katalysator enthalten, das Verhältnis der ersten zur zweiten Anzahl von Mikrokapseln (6) dem Kunststoff der Kunststoffschicht (2) angepasst ist.
20. Membran nach Anspruch 16, die eine mit einer Vielzahl von kleinen Löchern (13) versehene Blisterfolie (12) aufweist, welche Folie (12) auf der selbstheilenden Kunststoffschicht (2) angelegt ist, wobei durch die Löcher (13) hindurch getretenes Material der Kunststoffschicht (2) die Folie (12) an der Kunststoffschicht (2) fixiert.
21. Membran nach Anspruch 20, bei welcher die Blister (9) ein feuchtig- keitsaushärtendes Präpolymer enthalten.
22. Membran nach Anspruch 21, wobei eine erste Anzahl von Blistern (9) ein Monomer enthalten, eine zweite Anzahl Blistern (9) einen Beschleuniger und/oder einen
Katalysator enthalten, das Verhältnis der ersten zur zweiten Anzahl von Blistern (9) dem Kunststoff der Kunststoffschicht (2) angepasst ist.
23. Pneumatische Struktur mit einem Betriebsinnendruck von 10 bis 500 mBar, dadurch gekennzeichnet, dass deren Hülle mindestens teilweise eine Membran nach einem der Ansprüche 16 bis 22 aufweist.
24. Transport- oder lagerfähige pneumatische Struktur mit mindestens einer zusammengefalteten, gasdichten Hülle, die im Betriebszustand auf einen Betriebsinnendruck von 10 bis 500 mBar aufblasbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülle mindestens teilweise eine Membran nach einem der Ansprüche 16 bis 22 aufweist.
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