WO2001036938A1 - Zerstörungsfreie prüfung von flächengebilden und textilen laminaten - Google Patents

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WO2001036938A1
WO2001036938A1 PCT/EP2000/011080 EP0011080W WO0136938A1 WO 2001036938 A1 WO2001036938 A1 WO 2001036938A1 EP 0011080 W EP0011080 W EP 0011080W WO 0136938 A1 WO0136938 A1 WO 0136938A1
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WO
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sensor
pressure
anspmch
micro
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PCT/EP2000/011080
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English (en)
French (fr)
Inventor
Birgit Scheppat
Original Assignee
W.L. Gore & Associates Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/36—Textiles
    • G01N33/367—Fabric or woven textiles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
    • G01N15/082—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample
    • G01N15/0826—Investigating permeability by forcing a fluid through a sample and measuring fluid flow rate, i.e. permeation rate or pressure change

Definitions

  • the present invention relates to a device for the non-destructive detection of micro-defects in a liquid-tight fabric such as, for example, in a textile laminate. It further relates to a procedure for this.
  • a liquid-tight fabric in the form of a thin plastic layer or plastic layer is known. It is also known that liquid-tight fabrics are combined with textile fabrics to form textile laminates. Such textile laminates are used, for example, in the manufacture of clothing, shoes, gloves and covers. One of the important things in these applications is to prevent the ingress of liquids.
  • a liquid-tight fabric can be a textile laminate with a waterproof and water vapor-permeable functional layer, which also makes the textile laminates and the corresponding textile application water-vapor permeable.
  • Reusable textiles are increasingly being used for ecological and cost reasons. This also includes reusable functional surgical drape systems and surgical protective clothing with a liquid-tight fabric. It is essential to ensure that the fabrics are watertight after use, washing and sterilization.
  • Materials involved in the laminate structure occur at least in some areas.
  • a number of mechanical damage to the fabrics by needles, instruments or similar pointed objects can occur in the handling of medical textiles. This usually leads to the smallest micro-defects such as holes, cracks or the like in the fabric. These micro-defects reduce the functionality of the fabrics and remove the barrier effect or germ barrier.
  • the holes and cracks allow fluid to pass through the fabric.
  • the passage of liquid also causes liquid-driven penetration of microorganisms such as bacteria and viruses.
  • the fabric is no longer completely liquid-tight and has therefore lost its comprehensive protective effect.
  • microfault which are mostly limited to the smallest dimensions.
  • the dimension of the microfault is usually in the micrometer range. Such errors are rarely visible to the naked eye. Micro errors less than 500 ⁇ m in particular are no longer visible to the naked human eye.
  • Assessments can only detect defects in the flat structure or in the textile laminate up to a size of 500 ⁇ m. Errors that are smaller than 500 ⁇ m cannot be recognized. Illuminated tables enable the detection of micro-errors in the flat structure or in the textile laminate up to a size of 300 ⁇ m. All micro errors smaller than 300 ⁇ m are no longer visible and can no longer be detected with optical systems.
  • Micro-defects in the fabric cannot be visually recognized due to their concealment.
  • DE-A-41 40 725 describes a method and an arrangement for
  • Leak test of containers the containers being pressurized with a measuring fluid in their interior and the surface of the container being observed with regard to the emerging measuring fluid.
  • the measuring fluid emerging at a leak is located by an optoelectronic receiver.
  • the container surface is imaged on the receiver via at least one imaging optics with generation of a two-dimensional raster image.
  • the object of the present invention is to provide a device for the non-destructive detection and localization of micro-defects in liquid-tight fabrics and in textile laminates with liquid-tight fabrics. Furthermore, it is the subject of the present invention to mark and / or to seal the detected micro-defects on the flat structure or on the textile laminate.
  • Another object of the invention is to develop a method which enables a non-destructive and quick and therefore economical detection of micro-defects in a flat structure.
  • the device according to the invention for detecting micro-defects in a liquid-tight flat structure contains an arrangement for producing a
  • a sensor detects the gas flow passing through the micro-errors.
  • This device according to the invention allows the local or spatially resolved detection of microfault without destroying the textile laminates and the liquid-tight fabrics.
  • the device according to the invention thus enables the detection of micro-errors that can no longer be recognized by the human eye.
  • micro-defects can be recognized in fabrics that are hidden by the bond with other textile layers or adhesive layers. Micro errors down to a size of 10 ⁇ m can be detected.
  • the arrangement for producing a pressure difference can be a gas supply device or a vacuum pump.
  • a gas supply device is preferably used, the gas stream being an air stream.
  • the air flow is directed to the second side of the fabric with a nozzle and at a pressure between 80-800 hPa.
  • the pressure is preferably 150 hPa.
  • the nozzle is located directly on the second side of the fabric so that a local, i.e. H. localized, pressure difference is generated.
  • a pressure difference is only generated at the point where the nozzle rests on the second side of the fabric.
  • the fabric With the generation of a local pressure difference, the fabric is selectively flowed towards. With the help of a sensor, the gas flow, which reaches the first side of the fabric due to a microfault, is detected locally.
  • the sensor travels along the surface of the first side of the fabric and there is an almost non-contact and therefore non-destructive scanning of the surface of the fabric.
  • the sensor is integrated in a sensor arrangement and records the gas flow flowing through the microfault by pressure measurement, volume flow measurement, gas velocity measurement, wind measurement (anemometer) or temperature measurement.
  • pressure measurement volume flow measurement
  • gas velocity measurement gas velocity measurement
  • wind measurement wind measurement (anemometer) or temperature measurement.
  • the steepest possible increase and decrease in the detected signal swing is required so that the sensor is immediately ready to detect the next hole.
  • a pressure sensor is preferably used because its pressure signals have very short response times and it is able to clearly recognize micro-faults that are close together.
  • the pressure sensor and the nozzle of the gas supply device are arranged directly opposite each other on one side of the fabric and both move synchronously at the same speed on the respective side of the fabric.
  • the nozzle and sensor move at a speed of up to 100 cm / s.
  • the speed of the nozzle and sensor is preferably between 5 cm / s to 50 cm / s. In one embodiment, the nozzle and sensor move at a speed of 20 cm / s. This results in a rapid scanning process and simultaneous, reliable detection of the micro-defects in the flat structure. The is of importance for incorporating the device according to the invention into an industrial process.
  • the flat structure Due to the pressure applied to the second side of the flat structure, the flat structure is pressed at this point against the head of the sensor located on the opposite side. Only at the point on the fabric at which the sensor contacts the surface of the fabric and at the same time gas is pressed from below onto this location of the fabric does the gas flow passing through the microfault occur.
  • the gas nozzle and the sensor form an associated device that can only deliver the desired measurement result in its unit.
  • a preferably movable unit for example a gas supply device and an oppositely arranged sensor
  • flat structures can be scanned without great effort.
  • the same speed of the gas supply device and the sensor enables a scanning process in the shortest possible time.
  • the use of the device according to the invention permits continuous monitoring of the fabrics.
  • the device according to the invention has a marking unit which, on the one hand, marks the micro-errors by means of a
  • the detected and marked micro-defects on the flat structure are preferably provided with a sealing material.
  • a liquid-tight can be used as the sealing material
  • Adhesive a film or a foil can be used. With the use of
  • the micro-defects are sealed immediately after the detection.
  • the micro defects are sealed watertight with the sealing material and the entire fabric is waterproof again. The fabric can thus be quickly returned to its use.
  • the marking unit is a separate device. In another embodiment,
  • the marking unit is integrated in the sensor arrangement.
  • the device for detecting micro-defects can be integrated into the washing and sterilization cycle of laundries for medical textiles. After each washing and sterilization of medical textiles with fabrics, they are scanned for micro errors. After scanning, the detected micro-errors are marked and sealed quickly and easily. A device is thus available which makes it possible to ensure a constant protective effect of medical textiles with fabrics.
  • a method for detecting micro-defects in a sheet with a first side and a second side comprises the following steps: a) producing an at least local pressure difference between the first side of a sheet and the second side of a sheet, b) applying at least one sensor on the first side of the sheet, c) scanning the first side of the sheet and d) detecting a gas flow which flows from the second side of the sheet to the first side of the sheet due to the microfault.
  • a gas nozzle is attached to the second side of the fabric to produce the pressure difference.
  • a vacuum pump can be used instead of the gas nozzle.
  • the gas nozzle and the sensor can preferably each move on the opposite surface of the fabric. The nozzle moves synchronously with the sensor at the same speed.
  • the gas nozzle and sensor are fastened in a stationary manner and the fabric is moved between them.
  • the flat structure and the unit consisting of gas nozzle and flow sensor move, the flat structure being guided transversely to the direction of movement of the gas nozzle and flow sensor.
  • the surface of the second side of the flat fabric is pressurized and the sensor moves in an interlaced manner on the first side of the flat fabric.
  • the micro-defects are marked or sealed on the fabric.
  • Fig.l shows a drape with a textile laminate
  • Fig. 2 shows a cross section of a textile laminate which is part of a drape.
  • FIG. 3 shows a cross section of the functional layer used in FIG. 2.
  • FIG. 4 shows a schematic diagram of the device according to the invention for detecting micro-defects in a flat structure.
  • FIG. 5 shows a preferred embodiment of the pressure generating arrangement with a movable nozzle.
  • Fig. ⁇ a shows a first embodiment of a nozzle backdrop.
  • 6b shows a second embodiment of a nozzle backdrop.
  • FIG. 7 shows the preferred construction of a pressure sensor unit with a device for signal evaluation
  • Fig. 8 shows the top view of a front gate for a pressure sensor
  • 9a shows the cross section through an attachment link with a bore and an opening.
  • Fig. 9b shows the top view of an opening of a front gate
  • FIG. 10 shows the basic structure of a marking unit.
  • 11 shows a device according to the invention in its practical application
  • liquid-tight means that the material to be examined is tight against liquids such as blood, alcohol, water and others.
  • the liquid tightness is determined using the hydrostatic water pressure test, which is described in ISO Standard No. 811 from 1981. When performing this test, a test liquid with a much lower surface tension than water is used. Examples of possible test liquids are isopropanol with a surface tension of 0.02N / m or synthetic blood with a surface tension of 0.042N / m.
  • the term waterproof means that the material to be examined can withstand a water inlet pressure of more than 0.13 bar (130 Pa).
  • the material can preferably withstand a water pressure of more than 1 bar (1000 Pa).
  • the measurement is carried out by exposing a sample of the material to be examined with an area of 100 cm 2 to an increasing water pressure.
  • distilled water with a temperature of 20 ⁇ 2 ° C is used.
  • the increase in water pressure is 60 ⁇ 3 cmH 2 0 / min.
  • the water inlet pressure of the sample corresponds to the pressure at which water breaks through on the opposite side of the sample. The exact method for performing this test is described in ISO Standard No. 811 from 1981.
  • the term permeable to water vapor is defined via the water vapor volume resistance Ret of the material so designated.
  • the R et value is a specific material property of flat structures or material structures, which the "latent" Evaporation heat flow is determined by a given area due to an existing stationary partial pressure gradient.
  • the water vapor resistance is determined with the Hohenstein skin model test, which is described in the standard test regulation No. BPI 1.4 of September 1987 of the clothing physiological institute Hohenstein.
  • a liquid-tight fabric is a plastic layer or layer, preferably a liquid-tight functional layer, a liquid-tight and water vapor-permeable functional layer or a textile laminate with an at least liquid-tight functional layer.
  • the term functional layer is used to describe a layer with liquid-tight or liquid-tight and water vapor-permeable properties.
  • a microfault is understood to mean damage to a flat structure such as a hole, a crack, a slot or the like. Typical dimensions of these microfault are less than 1000 ⁇ m.
  • Figure 1 shows a medical drape 10 with an opening 80.
  • the drape 10 contains at least in a partial area A a textile laminate 25.
  • the textile laminate 25 can be two or more layers, at least one layer having a liquid-tight functional layer 40, which in the Figures 2 and 3 is described in more detail.
  • the textile laminate 25 has a first side 22 made of a first textile layer 30 and a second side 24 made of a second textile layer 50.
  • the areas B of the drape 10 do not have any textile laminate 25 with a liquid-tight functional layer 40. They are formed by a single-layer textile layer 31, the partial areas A and B being sewn together.
  • the drape 10 can also consist entirely of a textile laminate 25.
  • the drape 10 can have any shapes and dimensions.
  • the shape shown in Figure 1 is exemplary and the present invention is not limited to this shape.
  • FIG. 2 shows the cross section of the textile laminate 25 from a drape 10.
  • the textile laminate 20 consists of three layers, a first textile layer 30, a liquid-tight functional layer 40 and a second textile layer 50.
  • the liquid-tight functional layer 40 has a first side 42 and a second side 44.
  • the first textile layer 30 and the second textile layer 50 are textile Sheets and laminated to the first side 42 and the second side 44 of the functional layer 40, respectively.
  • the functional layer 40 can also be connected to only one textile layer 30.
  • a textile fabric 30, 50 can be a woven fabric, a knitted fabric, a fleece or a knitted fabric.
  • a large number of materials such as polyester, polyamide (nylon), polyolefins, polypropylene, polyamide and mixtures thereof can be used as the material.
  • the textile fabric 30, 50 is preferably a smooth or roughened knitted fabric made of polyester (PES).
  • PES polyester
  • at least a first textile layer 30 or a second textile layer 50 of the textile laminate 25 is configured, for example, as a liquid-absorbent material.
  • a micro-error 45 runs through the functional layer 40.
  • the micro-error 45 can take any shape and is not limited to any shape.
  • the liquid-tight functional layer 40 is a plastic layer or layer, preferably a functional layer in the form of a membrane or a film. Suitable materials for the liquid-tight functional layer 40 are polytetrafluoroethylenes, polyurethanes, polyamide block amides, polyurethane-polyesters, polyethylene, silicones, polypropylene including polyether esters.
  • the functional layer 40 can be porous or non-porous.
  • a waterproof and water vapor permeable functional layer 40 is preferably used.
  • the functional layer 40 is a porous polymeric layer 60 with a continuous, non-porous, hydrophilic, water vapor-permeable layer 70. Such a layer structure can be seen in FIG. 3.
  • the functional layer 40 is liquid-tight and has a water vapor transmission resistance R et of less than 150x10- 3 (m 2 hPa) / W.
  • the porous polymeric layer 60 is a microporous polymeric membrane with a microscopic structure of open interconnected microvoids. This layer is air permeable and water vapor permeable.
  • Plastic polymers as well as elastic polymers can be used as polymers for the microporous membrane.
  • Suitable polymers can, for example, polyesters, polyamides, polyolefins, polyketones, polysulfones, polycarbonates, fluoropolymers, polyacrylates, polyurethanes. Copolyether esters, copolyether amides and others.
  • the polymers are preferably plastic polymers.
  • microporous polymeric material is expanded polytetrafluoroethylene (ePTFE).
  • ePTFE expanded polytetrafluoroethylene
  • the continuous water vapor permeable layer 70 is a hydrophilic polymer.
  • suitable continuous water vapor permeable polymers are those from the polyurethane family, the silicone family, the copolyetherester family or the copolyetherester family of amides.
  • Suitable copolyether esters of hydrophilic compositions are taught in US-A-4,493,870 (Vrouenraets) and US-A-4,725,481 (Ostapachenko).
  • Suitable polyurethanes are described in US-A-4 194 041 (Gore).
  • Suitable hydrophilic compositions can be found in US-A-4,234,838 (Foy et al.).
  • a preferred class of continuous water vapor permeable polymers are polyurethanes, especially those containing oxyethylene units as described in US-A-4,532,316 (Henn).
  • Textile laminates 25 with the waterproof and water vapor-permeable functional layer 40 described above are available from WLGore & Associates GmbH, Putzbrunn, Germany, under the name GORE-TEX® laminates. These laminates 25 are also processed in surgical clothing and covering systems, which are also available from WLGore & Associates GmbH, Putzbrunn, Germany.
  • FIG. 4 shows the basic structure of a device 1 according to the invention for
  • the flat structure 20 is located in a device 1 for detecting a micro-error 45 between a sensor arrangement 310 and one
  • the sheet 20 has a first side 32 and a second side 36.
  • the flat structure 20 has a hole as a microfault 45.
  • the first side 32 of the fabric 20 faces the sensor arrangement 310 and the second side 36
  • the pressure generating arrangement 300 can be a gas supply device 320 or a vacuum pump.
  • An overpressure is used for a gas supply device 320 and an underpressure for a vacuum pump.
  • the sensor arrangement 310 for detecting the micro-errors 45 is formed by at least one sensor 345.
  • Sensors 345 can be pressure sensors, temperature sensors, volume flow sensors, anemometers or sniffing sensors.
  • the sensor arrangement 310 is connected to a device 360 for signal evaluation, which locally assigns and stores the detected signals and enables a graphic evaluation.
  • the signals detected by the signal evaluation device 360 are forwarded to a marking arrangement 380, which sets a marking or adhesive point at the location on the flat structure 20 at which a microfault 45 has been located.
  • the fabric 20 is preferably represented by a laminate 25.
  • the pressure generating arrangement 300 is a gas supply device 320. This can fill a space 105 below the second side 36 of the fabric 20 with gas 330.
  • gas 330 Any gas such as carbon dioxide, nitrogen or air can be supplied as gas 330. Air is preferably used. Depending on the type of sensor 345 used, a heated gas (temperature sensor) or a strongly smelling gas such as carbon dioxide (sniffing sensor) can also be used.
  • a heated gas temperature sensor
  • a strongly smelling gas such as carbon dioxide (sniffing sensor)
  • the gas supply device 320 is located directly on the second side 36 of the fabric 20.
  • such a gas supply device 320 consists of a jet nozzle 325 with a lower pressure chamber space 327 and an upper one
  • the lower pressure chamber space 327 has a connection 326 to a compressor 329, which presses a gas 330 into the lower gas chamber space 327 at a predetermined pressure.
  • the upper gas chamber space 327 and the lower gas chamber space 328 are connected to one another via a perforated diaphragm 332. This perforated diaphragm 332 causes an air vortex-free, constant pressure cushion to form on the second side 36 of the fabric 20.
  • the upper gas chamber space 328 is open in the direction of the second side 36 of the flat fabric 20.
  • the upper gas chamber space 328 is bordered with a nozzle guide 322 in such a way that the air 330 strikes the second side 36 of the flat fabric 20 in a targeted manner.
  • the nozzle link 322 is made of a low-abrasion material such as PTFE.
  • FIGS. 6a and 6b A possible configuration of the nozzle link 322 can be seen in FIGS. 6a and 6b.
  • the nozzle link 322 has a slot-shaped nozzle link opening 90, which allows the air 330 to pass out of the upper gas chamber space 328.
  • the nozzle gate opening 90 can have the dimensions of 4mm x 40mm. In FIG.
  • the nozzle gate 322 covers the upper gas chamber space 328 with a rectangular nozzle gate opening 90.
  • the nozzle gate opening 90 can have the dimensions 20 mm ⁇ 40 mm, this information being exemplary and other dimensions and shapes possible.
  • the nozzle link 322 ensures a sealing boundary from the surroundings in order to keep pressure losses in the upper gas chamber space 328 as low as possible through contact with the surroundings.
  • the preferred embodiment of the gas supply device 320 shown in FIG. 5 is located directly on the second side 36 of the flat structure 20. This creates a local pressure difference between the first side 32 and the second side 36 of the flat structure 20.
  • the gas supply device 320 can be designed to be fixed or movable with respect to the flat structure 20. With a fixed attachment, the sheet 20 must be moved past the gas supply device 320. Moving the gas supply device 320 on the second side 36 of the flat structure 20 is preferred.
  • the gas supply device 320 can travel along the second side 36 of the flat structure 20 at a speed of up to 100 cm / s and thus causes a local and movable pressure difference ⁇ p , The speed is preferably up to 50 cm / s.
  • the gas supply device 320 can, for example, be attached to or on a first rail 321 (as shown in FIG. 7) in such a way that it can move back and forth with the rail 321 in the horizontal direction. There is a speed of up to 100 cm / s.
  • the pressure with which the gas 330 is brought to the second side 36 of the flat fabric 20 is the loading pressure p L, which can also be referred to as dynamic pressure.
  • the charge pressure p L is the overpressure to the atmospheric pressure p AT and is between 80 and 800 hPa depending on the choice.
  • a boost pressure p L of 150 hPa is preferably present.
  • Such a loading pressure p L is necessary in order to generate an at least required signal stroke of the flow sensor for a 30 ⁇ m hole.
  • the sensor arrangement 310 represents a pressure sensor unit 340.
  • the pressure sensor unit 340 shown in FIG. 7 contains at least one, usually a plurality of pressure sensors 345 and at the end facing the liquid-tight sheet-like structure 20 there is an attachment backdrop 350.
  • the attachment backdrop 350 lies on the first side 32 of the fabric 20 and has ⁇ r several openings 365 for locating and receiving the through the
  • a pressure sensor 345 is connected to a pressure sensor 345.
  • the pressure sensors 345 detect the sensor pressure p ro . This sensor pressure p m changes as soon as a gas flow 330 passes through a microfault 45.
  • the gas flow 330 can pass through this microfault 45 from the second side 36 to the first side 32
  • the pressure sensor unit 340 is connected to a device for signal evaluation 360, which evaluates the measured sensor pressure p m for the presence of a micro-error 45 and its local coordinates and, in a further preferred application, forwards it to the marking unit 380.
  • the pressure sensor unit 340 preferably consists of a plurality of pressure sensors 345 which are arranged in one plane in such a way that a surface with predetermined dimensions can be scanned across the entire surface.
  • the pressure sensor arrangement 340 can be attached fixedly or movably above the first side 32 of the flat structure 20.
  • the sheet 20 With a fixed attachment, the sheet 20 must be on the pressure sensor assembly
  • the pressure sensor assembly 340 is on the surface of the
  • the pressure sensor arrangement 340 as shown in FIG. 7, is mounted on or on a second horizontal rail 220 in such a way that it can move back and forth with the rail 220 in the horizontal direction.
  • the scanning sensor arrangement 340 has a scanning speed of up to 100 cm / s. The speed is preferably up to 50 cm / s.
  • the structure of the attachment link 350 is shown in FIGS. 8 and 9.
  • the structure of the attachment link 350 is shown in FIGS. 8 and 9.
  • Attachment link 350 of the pressure sensor unit 340 consists, for example, of PTFE or other low-abrasion materials such as highly polished bronze or titanium and serves to protect and to place the pressure sensors 345 on the first side 32 of the Flat structure 20 and for sealing the pressure sensors 345 from the environment 130.
  • the attachment link 350 has openings 365 corresponding to the number of pressure sensors 345 in the surface of the side of the attachment link 350 facing the flat structure 20.
  • These openings 365 can have any shape that enables a standing column of air to be created in the opening 365.
  • slot-shaped openings 365 can have external dimensions of 1 mm ⁇ 3 mm, as in FIG. 9 a.
  • an opening 365 defines a uniform measuring environment for a pressure sensor 345 within which a gas flow 330 can be detected without any appreciable pressure losses.
  • the bores 370 form the connection of the sensors 345 to the surface of the flat structure 20.
  • a constant air column with a pressure P L of up to 150 hPa is built up.
  • the detection of a pressure difference ⁇ p as a result of a micro-error 45 is identified by the pressure sensor 345 with a signal swing.
  • the signal lift takes place within a pressure sensor 345 via the rise or fall of a standing air column. Differences in pressure from the sensor dirt p m are detected via this air column and converted into an electrical signal.
  • the electrical signal reaches the device for signal evaluation 360, where it is converted into a spatial coordinate by an analog / digital (A / D) converter.
  • Each pressure sensor 345 can be one
  • Dmckdifference ⁇ p between Laddmck p L and Sensor Dmck p m ie detect the increase or decrease in the Dmckdifferenz caused by the micro-error 45 in a range up to 200hPa. It is thus possible for micro-errors 45 to be detected in a range of between 10 ⁇ m and 100 ⁇ m.
  • the pressure sensor unit 340 detects the pressure differences by means of a differential pressure measurement.
  • Each pressure sensor 345 has two inputs 346, 347 for measuring the differential pressure. As shown in FIG. 7, the inputs form a positive input 346 for detecting a positive measurement signal (signal swing) and a negative input 347 for detecting a negative measurement signal (signal swing).
  • the positive input 346 and the negative input 347 of a pressure sensor 345 are arranged one after the other and in the direction of movement of the pressure sensor unit 340. As a result, they detect a pressure change ⁇ p as a result of a micro-error 45 at a time interval.
  • the evaluation of the positive and negative measurement signal in the device for signal evaluation 360 is indicated graphically by a positive pressure edge 140 and at a time interval by an associated negative pressure edge 150 (see also FIG. 12).
  • a micro-error is detected when a positive pressure edge 140 and a negative pressure edge 150 can be recognized.
  • the height and the width of the positive pressure flank 40 and the negative pressure flank characterize the size of the microfault 45.
  • the positive pressure flanks 140 and the negative pressure flanks 150 can be used to produce signals that are easy to recognize for the user of this device 1.
  • the pressure sensors 345 With their respective positive inputs 346 and negative inputs 347, are arranged offset from one another in the front gate 350, so that there are no dead spaces in the respective surface of the flat structure 20 to be scanned which are not detected by the pressure sensors 345 become.
  • Two adjacent openings 365 each form the positive input 346 and the negative input 347 of a pressure sensor 345.
  • the distance 170 between the inputs of a pressure sensor 345 is, for example, 20 mm.
  • the distance 180 between a pressure sensor 345 and an adjacent pressure sensor 345 is 1 mm, for example. With such an arrangement, a comprehensive scanning of the fabric 20 is possible.
  • Pressure sensors 345 can be used as the pressure sensor 345.
  • a sensor arrangement 310 contains up to 60 pressure sensors 345, which corresponds to sixty positive inputs 346 and sixty, respectively negative inputs 347 or corresponding openings 365 in the surface of the attachment link 350.
  • the pressure generating arrangement 320 with a vacuum pump and thus to apply an underpressure to the second side 36 of the flat structures 20.
  • the boost pressure p L is preferably -200hPa.
  • the detection of the sensor pressure p m on the first side 32 of the flat structures 20 takes place according to the same principle as already described above.
  • the device 1 additionally contains one
  • Marking unit 380 A marking unit 380 is shown in principle in FIG. 10. It serves to mark the microfault 45 found for later sealing.
  • the marking unit 380 preferably seals the micro-defect 45 instead of marking it. This sealing is done with a suitable adhesive, a film or a film.
  • a marking unit 380 which contains a marking nozzle 390 and a storage container 395 is particularly preferred.
  • a marking liquid or an adhesive can optionally be located in the storage container 395.
  • the marking nozzle 390 receives the location signals at which point on the fabric 20 a marking or adhesive point 200 must be set.
  • the marking nozzle 390 contains a metering valve, for example from Lie / Frankfurt a.M .. Marking nozzles 390 for such a marking unit 380 are available, for example, from Puffer / Germany. Materials such as ink or colored liquids can be used as the marking liquid.
  • Silicone adhesives have proven themselves as an adhesive for sealing the microfault 45. But other adhesives such as polyurethane, neoprene or PVC can also be used.
  • the marking unit 390 as a separate component of the device 1, moves over a surface of the fabric 20 after the detection of the micro-defects 45. It has a speed of up to 100 cm / s.
  • FIG. 11 A device for the non-destructive detection of microf errors 45 in a flat structure 20 is shown in FIG. 11.
  • a flat structure 20 is provided and inserted into the device 1.
  • the fabric 20 is preferably placed between two pairs of rollers 160 so that the surface of the fabric 20 to be examined lies in one plane without folds.
  • the two pairs of rollers 160 are at a horizontal distance from one another.
  • a sensor arrangement 310 and a pressure generating arrangement 300 are arranged on the respective side of the flat structure 20.
  • the sensor arrangement 310 moves synchronously with the pressure generating arrangement 300, both at the same speed of up to 100 cm / s.
  • the sensor arrangement 310 and the pressure generating arrangement 300 preferably move at a speed of up to 50 cm / s.
  • the sensor arrangement 310 and the pressure generating arrangement 300 move transversely to the transport direction of the sheet 20.
  • the scanning process is controlled so that each point of the surface of the sheet 20 to be scanned is from the
  • the flat structure 20 is scanned with the device 1 according to the invention after insertion transversely to the transport direction.
  • the fabric 20 is transported on by the scanned piece and a new scanning process can begin.
  • a gas 330 is fed directly to the second side 24 of the fabric 20 at a pressure of 150 hPa via the nozzle 325 of the pressure generating arrangement 300. Due to the simultaneous movement of the pressure generating arrangement 320, there is always only a locally moving flow against the sheet 20.
  • the pressure applied to the second side 36 of the sheet 20 causes the sheet 20 to be pressed against the attachment backdrop 350 of the sensor arrangement 310 located on the opposite side , It is important for the detection of the micro-defects 45 that the flat structure 20 lies tightly against the front link 350 of the sensor arrangement 310.
  • the sensor arrangement 310 detects pressure differences ⁇ p on the first side 24 of the flat structure 20 as soon as a microfault 45 allows gas 330 to flow through the flat structure 20.
  • the gas flow 330 passing through the microfault 45 is detected only at the point on the flat structure 20 where the pressure sensors 345 contact the surface of the flat structure 20.
  • a measurement signal is in the
  • the measurement signal then arrives at a marking range unit 380, which controls marking or sealing of the determined micro-error.
  • a further embodiment of the device according to the invention can be designed in such a way that the pressure generating arrangement 300 and the sensor arrangement 310 are fixedly mounted to one another and not movable.
  • the sheet 20 is guided, for example, via rollers 360 through the gap 120 between the pressure generating arrangement 320 and the sensor system 310 and is scanned at the same time.
  • a three-layer textile laminate 25 consisting of a first textile layer 22 made of an absorbent polyester textile, a waterproof and water vapor-permeable functional layer 40 made of ePTFE and a second textile layer 24 made of polyester is examined for micro-defects 45.
  • the textile laminate 25 is scanned with the device 1 according to the invention.
  • the pressure sensor unit 340 is composed of 32 positive and 32 negative inputs for pressure detection, which are each divided into 32 pressure sensors 345 for measuring the differential pressure. These pressure sensors 345 are offset from one another.
  • the pressure sensor unit 340 and the gas supply device 320 move simultaneously at a speed of 50 cm / s and thereby scan the surfaces of the textile laminate 25 for the presence of micro-defects 45.
  • the measured values are graphically represented by a device for signal evaluation 360. 12 shows a section of the graphical evaluation of the scanning of the textile laminate 25.
  • the voltage signals are shown as A / D converter units on the y-axis and the time on the x-axis.
  • the charge pressure pi is 190hPa. At the points where a microfault was detected, the positive deflection 140 and negative 150 deflection of the measurement curve are clearly visible. 3 micro-errors were found on this section.

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Abstract

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

Description

ZERSTÖRUNGSFREIE PRÜFUNG VON FLÄCHENGEBILDEN UND TEXTILEN LAMINATEN
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Erfassung von Mikrofehlern in einem flüssigkeitsdichten Flächengebilde wie zum Beispiel in einem textilen Laminat. Sie betrifft weiter ein Verfahren dazu.
Ein flüssigkeitsdichtes Flächengebilde in Form einer dünnen Kunststoffschicht oder Kunststofflage ist bekannt. Es ist weiter bekannt, daß flüssigkeitsdichte Flächengebilde mit textilen Flächengebilden zu textilen Laminaten verbunden werden. Derartige textile Laminate werden beispielsweise bei der Herstellung von Bekleidungsstücken, Schuhen, Handschuhen und Abdeckungen verarbeitet. Bei diesen Anwendungen kommt es unter anderem darauf an, das Eindringen von Flüssigkeiten zu verhindern.
Eine solche Anwendung ist beispielsweise die Verwendung von flüssigkeitsdichten
Flächengebilden in Medizintextilien in Form von Operations(OP)-Abdecksystemen und OP -Schutzbekleidungen. Solche Medizintextilien sind zum Beispiel in der US- 4,344,999 (Gohlke) und in der DE-U-8908031.9 beschrieben. Derartige Medizintextilien mit flüssigkeitsdichten Flächengebilden zeichnen sich durch eine Sperrwirkung senkrecht zur Fläche gegenüber Flüssigkeiten, Bakterien und Viren aus.
Es ist weiterhin bekannt, daß ein flüssigkeitsdichtes Flächengebilde ein textiles Laminat mit einer wasserdichten und wasserdampfdurchlässigen Funktionsschicht sein kann, welches die textilen Laminate und die entsprechende textile Anwendung zusätzlich wasserdampfdurchlässig ausrüstet.
Aus ökologischen Gründen und Kostengründen kommen vermehrt Mehrwegtextilien zum Einsatz. Das schließt auch mehrfach nutzbare funktionelle OP-Abdecksysteme und OP-Schutzbekleidungen mit einem flüssigkeitsdichten Flächengebilde ein. Dabei ist es unerläßlich, die Flüssigkeitsdichtheit der Flächengebilde nach Gebrauch, Waschbehandlung und Sterilisation sicherzustellen.
Es ist möglich, daß nach einer Waschbehandlung und Sterilisation von Medizintextilien aus textilen Laminaten mit einem Flächengebilde Haftungsfehler und Delamination der
/ am Laminataufbau beteiligten Materialien zumindest in Teilbereichen auftreten. Zusätzlich können in der Handhabung der Medizintextilien eine Reihe von mechanischen Beschädigungen der Flächengebilde durch Nadeln, Instrumente oder ähnliche spitze Gegenstände erfolgen. Das führt in der Regel zu kleinsten Mikrofehlern wie Löcher, Risse oder ähnliches in dem Flächengebilde. Diese Mikrofehler setzen die Funktionalität der Flächengebilde herab und heben die Sperrwirkung bzw. Keimbarriere auf. Die Löcher und Risse gestatten einen Flüssigkeitsdurchtritt durch das Flächengebilde. Der Flüssigkeitsdurchtritt verursacht gleichzeitig eine flüssigkeitsgetriebene Penetration von Mikroorganismen wie Bakterien und Viren. Das Flächengebilde ist nicht mehr durchgehend flüssigkeitsdicht und hat somit seine umfassende Schutzwirkung verloren.
Im Hinblick auf das deutsche Produkthaftungs- und Medizinproduktegesetz sowie den entsprechenden europäischenVorschriften erfordern OP-Schutzbekleidungen und OP- Schutzabdeckungen mit gleichbleibend hoher Schutzwirkung eine umfassende Überwachung und Prüfung dieser mehrfach genutzten Produkte.
Als problematisch hat sich herausgestellt, diese Mikrofehler, die sich zum überwiegenden Teil auf kleinste Dimensionen beschränken, kenntlich zu machen. Die Dimension der Mikrofehler bewegt sich in der Regel im Mikrometerbereich. Derartige Fehler sind selten mit dem bloßen Auge zu erkennen. Besonders Mikrofehler kleiner als 500μm sind mit dem bloßen menschlichen Auge nicht mehr erkennbar.
Derzeit können Überwachungen und Prüfungen von textilen Laminaten in mehrfach genutzten Medizintextilien auf Flüssigkeitsdichtheit nur an Stichproben mit zerstörenden Prüftechniken durchgeführt werden. Dazu müssen in der Regel Proben von dem textilen Laminat entnommen und dann beispielsweise auf Wasserdichtheit untersucht werden. Generell sind die Produktüberwachung und die Endkontrolle von Medizintextilien mit flüssigkeitsdichten Flächengebilden nach der Wiederaufbereitung nur durch Leuchttische und stichprobenhafte Begutachtung möglich. Bei dieser
Begutachtung können Fehler in dem Flächengebilde oder in dem textilen Laminat nur bis zu einer Größe von 500μm erkannt werden. Fehler die kleiner als 500μm sind, können nicht erkannt werden.Leuchttische ermöglichen die Erkennung von Mikrofehlern in dem Flächengebilde oder in dem textilen Laminat bis zu einer Größe von 300μm. Alle Mikrofehler kleiner als 300μm sind nicht mehr sichtbar und können nicht mehr mit optischen Systemen erfaßt werden.
Weiterhin ist zu beachten, daß das Erkennen von Mikrofehlern in textilen Laminaten dadurch erschwert wird, daß textile Fasern oder Garne die Mikrofehler in dem Flächengebilde verdecken. Somit ist damit zu rechnen, daß eine Reihe von
Mikrofehlern in dem Flächengebilde durch deren Verdeckung optisch nicht erkannt werden können.
Die Verwendung einer zerstörungsfreien Prüftechnik zur Dichtheitsprüfung ist bekannt. Die DE-A-41 40 725 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zur
Dichtheitsprüfung von Behältern, wobei die Behälter in ihrem Innenraum mit einem Meßfluid unter Druck beaufschlagt werden und die Behälteroberfläche im Hinblick auf austretendes Meßfluid beobachtet wird. Das an einer Leckstelle austretende Meßfluid wird durch einen optoelektronischen Empfänger lokalisiert. Dazu wird die Behälteroberfläche über mindestens eine Abbildungsoptik unter Erzeugung eines zweidimensionalen Rasterbildes auf dem Empfänger abgebildet.
Weiter bekannt sind Einrichtungen zur Messung der dynamischen Gasdurchlässigkeit von textilen Geweben. In der DE-C-44 07 224 wird mit Hilfe von Druckaufnehmern die dynamische Gasdurchlässigkeit ermittelt, um veränderliche Druckbelastungen der textilen Gewebe quantitativ erfassen zu können. Als Druckaufnehmer werden piezoelektrische und interferometrische Druckaufnehmer beschrieben. Dieser Belastungstest für textile Gewebe ist auf die gesamte Fläche eines Gewebes gerichtet und erfaßt den durch das Gewebe strömenden Gasstrom als Gesamtheit. Die Einrichtung kann nicht einzelne Stellen eines Gasdurchtrittes durch das Gewebe auf der Gewebeoberfläche lokalisieren.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung zur zerstörungsfreien Erfassung und örtlichen Lokalisierung von Mikrofehlern in flüssigkeitsdichten Flächengebilden und in textilen Laminaten mit flüssigkeitsdichten Flächengebilden. Desweiteren ist es Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die erfassten Mikrofehler auf dem Flächengebilde oder auf dem textilen Laminat zu markieren und/oder abzudichten.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist, ein Verfahren zu entwickeln, welches ein zerstörungsfreies und schnelles und somit wirtschaftliches Erfassen von Mikrofehlern in einem Flächengebilde ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erfassung von Mikrofehlern in einem flüssigkeitsdichten Flächengebilde enthält eine Anordnung zur Herstellung einer
Druckdifferenz zwischen zwei Seiten des Flächengebildes, so daß ein Gasstrom durch die Mikrofehler hindurchgehbar ist. Ein Sensor erfasst den durch die Mikrofehler hindurchgehenden Gasstrom.
Diese erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet das lokale oder ortsaufgelöste Erkennen von Mikrofehlern ohne Zerstörung der textilen Laminate und der flüssigkeitsdichten Flächengebilde. Somit ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung die Erfassung von Mikrofehlern, die nicht mehr mit dem menschlichen Auge erkennbar sind. Zusätzlich können Mikrofehler in Flächengebilden erkannt werden, die durch den Verbund mit weiteren Textilschichten oder Klebstoffschichten durch diese verborgen sind. Es können Mikrofehler bis zu einer Größe von 10 μm erkannt werden.
Die Anordnung zur Herstellung einer Druckdifferenz kann eine Gaszufuhrvorrichtung oder einer Vakuumpumpe sein. Vorzugsweise wird eine Gaszufuhrvorrichtung eingesetzt, wobei der Gasstrom ein Luftstrom ist. Der Luftstrom wird mit einer Düse und mit einem Druck zwischen 80-800 hPa an die zweite Seite des Flächengebildes geführt. Bevorzugterweise beträgt der Druck 150 hPa.
Durch den Einsatz einer Gaszufuhrvorrichtung wird eine Seite des Flächengebildes schonend angeblasen. Ein Luftstrom wird an die eine Seite des Flächengebildes gedrückt, so daß sich das Flächengebilde leicht wölbt. Ein Druck von 150 hPa ist vorteilhaft, weil mit diesem Druck das Flächengebilde nicht übermäßig beansprucht wird. Zum anderen ist der durch die Mikrofehler tretende Gasstrom stark genug, um von dem Sensor sicher erfaßt zu werden. Weiterhin werden mit dieser Anordnung irreversible Formänderungen im Flächengebilde oder textilen Laminat durch eine zu starke Druckbelastung vermieden.
Vorzugsweise befindet sich die Düse unmittelbar an der zweiten Seite des Flächengebildes, so daß eine lokale, d. h. örtlich begrenzte, Druckdifferenz erzeugt wird. Somit wird lediglich an der Stelle, wo die Düse an der zweiten Seite des Flächengebildes anliegt, eine Druckdifferenz erzeugt.
Mit der Erzeugung einer lokalen Druckdifferenz wird das Flächengebilde gezielt d.h.punktuell angeströmt. Mit Hilfe eines Sensors wird der Gasstrom, welcher durch einen Mikrofehler auf die erste Seite des Flächengebildes gelangt, lokal erfaßt. Dabei fährt der Sensor auf der Oberfläche der ersten Seite des Flächengebildes entlang und es erfolgt eine beinahe berührungslose und damit zerstörungsfreie Abtastung der Oberfläche der Flächengebilde.
Der Sensor ist in einer Sensoranordnung integriert und nimmt den durch den Mikrofehler strömenden Gasstrom durch Druckmessung, Volumenstrommessung, Gasgeschwindigkeits-messung, Windmessung (Anemometer) oder Temperaturmessung auf. Bei der erfindungsgemäßen Erfassung von Mikrofehlern wird ein möglichst steiler Anstieg und Abfall des erfaßten Signalhubes gefordert, damit der Sensor sofort bereit ist, das nächste Loch zu erfassen.
Aus diesem Grund wird vorzugsweise ein Drucksensor eingesetzt, weil seine Drucksignale sehr kurze Ansprechzeiten haben und er in der Lage ist, auch dicht aufeinander liegende Mikrofehler deutlich zu erkennen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind der Drucksensor und die Düse der Gaszufuhrvorrichung unmittelbar gegenüber jeweils auf einer Seite des Flächengebildes angeordnet und beide bewegen sich synchron mit der gleichen Geschwindigkeit auf der jeweiligen Seite des Flächengebildes. Düse und Sensor bewegen sich mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 cm/s.
Vorzugsweise liegt die Geschwindigkeit von Düse und Sensor zwischen 5 cm/s bis 50 cm/s. In einer Ausführungsform bewegen sich Düse und Sensor mit einer Geschwindigkeit von 20 cm/s. Damit ist ein rascher Abtastvorgang und ein gleichzeitiges sicheres Erfassen der Mikrofehler in dem Flächengebilde gegeben. Das ist für eine Eingliederung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einen industriellen Prozeß von Bedeutung.
Durch den an der zweiten Seite des Flächengebildes anliegenden Druck wird an dieser Stelle das Flächengebilde gegen den auf der gegenüberliegenden Seite befindlichen Kopf des Sensors gepresst. Lediglich an der Stelle auf dem Flächengebilde an der der Sensor die Oberfläche des Flächengebildes kontaktiert und gleichzeitig von unten Gas an diese Stelle des Flächengebildes gedrückt wird, findet eine Erfassung des durch den Mikrofehler durchtretenden Gasstromes statt. Die Gasdüse und der Sensor bilden dabei eine zusammengehörige Vorrichtung, die nur in ihrer Einheit das gewünschte Meßergebnis liefern kann.
Durch das Schaffen einer vorzugsweise beweglichen Einheit von beispielsweise einer Gaszufuhrvorrichtung und einem gegenüber angeordneten Sensor können Flächengebilde ohne großen Aufwand abgetastet werden. Die gleiche Geschwindigkeit von Gaszufuhrvorrichtung und Sensor ermöglicht einen Abtastvorgang innerhalb kürzester Zeit. Weiterhin gestattet die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine kontinuierliche Überwachung der Flächengebilde.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Markierungseinheit auf, die zum einen ein Markieren der Mikrofehler mittels einer
Markierungsflüssigkeit für ein späteres Abdichten oder ein sofortiges Abdichten der
Mikrofehler mittels eines Klebstoffes gestattet.
Damit werden die gefundenen Mikrofehler auf dem Flächengebilde kenntlich gemacht.
Durch das vorherige Erfassen der Mikrofehler können diese ohne großen Zeitverzug schnell markiert und/oder abgedichtet werden.
Vorzugsweise werden die erfassten und markierten Mikrofehler auf dem Flächengebilde mit einem Dichtmaterial versehen. Als Dichtmaterial kann ein flüssigkeitsdichter
Klebstoff, ein Film oder eine Folie verwendet werden. Mit der Verwendung von
Dichtmaterial werden die Mikrofehler gleich unmittelbar im Anschluß an die Erfassung abgedichtet. Die Mikrofehler werden mit dem Dichtmaterial wasserdicht verschlossen und das gesamte Flächengebilde ist wieder wasserdicht. Damit kann das Flächengebilde schnell wieder seiner Verwendung zugeführt werden.
Die Markierungseinheit ist eine separate Vorrichtung. In einer anderen
Ausführungsform ist die Markierungseinheit in der Sensoranordnung integriert. Die Vorrichtung zu Erfassung von Mikrofehlern kann in den Wasch- und Sterilisationszyklus von Wäschereien für Medizintextilien integriert werden. Nach jeder Wäsche und Sterilisation von Medizintextilien mit Flächengebilden erfolgt eine Abtastung auf Mikro fehler. Nach der Abtastung werden die erfassten Mikrofehler schnell und unkompliziert markiert und abgedichtet. Somit ist eine Vorrichtung verfügbar, welche es erlaubt, eine gleichbleibende Schutzwirkung von Medizintextilien mit Flächengebilden zu gewährleisten.
Ein Verfahren zur Erfassung von Mikrofehlern in einem Flächengebilde mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite umfasst die folgenden Schritte: a) Herstellen einer mindestens lokalen Druckdifferenz zwischen der ersten Seite eines Flächengebildes und der zweiten Seite eines Flächengebildes, b) Anlegen mindestens eines Sensors auf der ersten Seite des Flächengebildes, c) Abtasten der ersten Seite des Flächengebildes und d) Erfassen eines Gasstromes, der durch den Mikrofehler von der zweiten Seites des Flächengebildes auf die erste Seite des Flächengebildes strömt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird zur Herstellung der Druckdifferenz eine Gasdüse an die zweite Seite des Flächengebildes angesetzt. Alternativ kann anstelle der Gasdüse auch eine Vakuumpumpe verwendet werden. Die Gasdüse und der Sensor können sich vorzugsweise jeweils auf der entgegengesetzten Oberfläche des Flächengebildes bewegen. Dabei bewegt sich die Düse synchron zu dem Sensor mit der gleichen Geschwindigkeit. In einer weiteren Ausführungsform sind Gasdüse und Sensor stationär befestigt und das Flächengebilde wird zwischen ihnen bewegt. In einer anderen Ausführungsform bewegen sich das Flächengebilde und die Einheit aus Gasdüse und Strömungssensor wobei das Flächengebilde quer zur Bewegungsrichtung von Gasdüse und Strömungssensor geführt wird.
In einer weiteren Ausführungsform wird die zweite Seite des Flächengewebes flächig mit einem Druck beaufschlagt und der Sensor bewegt sich zeilensprungförmig auf der ersten Seite des Flächengewebes. In einem zusätzlichen Schritt werden die Mikrofehler auf dem Flächengebilde markiert oder abgedichtet.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert werden.
Fig.l zeigt ein Abdecktuch mit einem textilen Laminat
Fig.2 zeigt einen Querschnitt eines textilen Laminates welches Bestandteil eines Abdecktuches ist.
Fig.3 zeigt einen Querschnitt der Funktionsschicht welche in Fig. 2 verwendet wird.
Fig.4 zeigt eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Erfassung von Mikrofehlern in einem Flächengebilde.
Fig.5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der Druckerzeugungsanordnung mit einer beweglichen Düse.
Fig.όa zeigt eine erste Ausführungsform einer Düsenkulisse.
Fig. 6b zeigt eine zweite Ausführungsform einer Düsenkulisse.
Fig.7 zeigt den bevorzugten Aufbau einer Drucksensoreneinheit mit Einrichtung zur Signalauswertung
Fig. 8 zeigt die Draufsicht auf eine Vorsatzkulisse für einen Drucksensor
Fig. 9a zeigt den Querschnitt durch eine Vorsatzkulisse mit Bohrung und Öffnung.
Fig. 9b zeigt die Draufsicht auf eine Öffnung einer Vorsatzkulisse
Fig. 10 zeigt den prinzipiellen Aufbau einem Markierungseinheit. Fig. 11 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in ihrer praktischen Anwendung
Fig. 12 zeigt ein Ausschnitt aus der grafischen Auswertung der Einrichtung zur Signalauswertung.
Definitionen
Flüssigke its dicht:
Der Begriff flüssigkeitsdicht bedeutet, daß das zu untersuchende Material dicht gegenüber Flüssigkeiten wie Blut, Alkohol, Wasser und andere ist. Die Ermittlung der Flüssigkeitsdichtheit erfolgt über die hydrostatische Wasserdrackprüfung, welche in dem ISO-Standard Nr. 811 aus dem Jahre 1981 beschrieben ist. Bei der Durchführung dieses Testes wird eine Prüfflüssigkeit mit einer sehr viel kleineren Oberflächenspannung als Wasser verwendet. Als Prüfflüssigkeit kommt beispielsweise Isopropanol mit einer Oberflächenspannung von 0,02N/m oder synthetisches Blut mit einer Oberflächenspannung von 0,042 N/m in Frage.
Wasserdicht:
Der Begriff wasserdicht bedeutet, daß das zu untersuchende Material einen Wassereintrittsdmck von mehr als 0,13 bar (130Pa) aushalten kann. Vorzugsweise kann das Material einem Wasserdruck von mehr als 1 bar (1000 Pa) standhalten. Die Messung erfolgt, indem eine Probe des zu untersuchenden Materials mit einer Fläche von 100cm2 einem ansteigenden Wasserdruck ausgesetzt wird. Zu diesem Zweck wird destilliertes Wasser mit einer Temperatur von 20 ± 2°C verwendet. Der Anstieg des Wasserdmckes beträgt 60 ± 3 cmH20/min. Der Wassereintrittsdruck der Probe entspricht dem Druck, an welchem Wasser auf der gegenüberliegenden Seite der Probe durchschlägt. Die genaue Methode zur Durchführung dieses Testes ist in dem ISO- Standard Nr. 811 aus dem Jahre 1981 beschrieben.
Wasserdampfdurchlässig:
Der Begriff wasserdampfdurchlässig wird über den Wasserdampfdurchgangswiderstand Ret des so bezeichneten Materials definiert. Der Ret-Wert ist eine spezifische Materialeigenschaft von Flächengebilden bzw. Materialaufbauten, die den "latenten" Verdampfungswärmefluß durch eine gegebene Fläche infolge eines bestehenden stationären Partialdruckgradienten bestimmt.
Der Wasserdampfdurchgangswiderstand wird mit der Hohenstein Hautmodellversuch ermittelt, welcher in der Standard-PrüfVorschrift Nr. BPI 1.4 vom September 1987 des Bekleidungsphysiologischen Instituts e.V. Hohenstein beschrieben wird.
Flüssigkeitsdichtes Flächengebilde:
Ein flüssigkeitsdichtes Flächengebilde ist eine Kunststoffschicht oder -läge, vorzugsweise eine flüssigkeitsdichte Funktionsschicht, eine flüssigkeitsdichte und wasserdampfdurchlässige Funktionsschicht oder ein textiles Laminat mit einer mindestens flüssigkeitsdichten Funktionsschicht.
Funktionsschicht:
Der Begriff Funktionsschicht wird zur Beschreibung einer Schicht mit flüssigkeitsdichten oder flüssigkeitsdichten und wasserdampfdurchlässigen Eigenschaften verwendet.
Mikrofehler:
Unter einem Mikrofehler wird eine Beschädigung eines Flächengebildes wie ein Loch, ein Riß, ein Schlitz oder ähnliches verstanden. Typische Abmaße dieser Mikrofehler sind kleiner als 1000 μm.
Figur 1 zeigt ein medizinisches Abdecktuches 10 mit einer Öffnung 80. Das Abdecktuch 10 enthält mindestens in einem Teilbereich A ein textiles Laminat 25. Das textile Laminat 25 kann zwei- oder mehrlagig sein, wobei mindestens eine Lage eine flüssigkeitsdichte Funktionsschicht 40 aufweist, welche in den Figuren 2 und 3 näher beschrieben ist. In der dargestellten Ausführungsform weist das textile Laminat 25 eine erste Seite 22 aus einer ersten Textilschicht 30 und eine zweite Seite 24 aus einer zweiten Textilschicht 50 auf. Die Bereiche B des Abdecktuches 10 weisen kein textiles Laminat 25 mit einer flüssigkeitsdichten Funktionsschicht 40 auf. Sie werden durch eine einlagige Textilschicht 31 gebildet, wobei die Teilbereiche A und B miteinander vernäht sind. Das Abdecktuch 10 kann auch vollständig aus einem textilen Laminat 25 bestehen.
\ D Das Abdecktuch 10 kann beliebige Formen und Abmessungen aufweisen. Die in Figur 1 dargestellte Form ist beispielhaft und die vorliegende Erfindung nicht auf diese Form beschränkt.
In Figur 2 ist der Querschnitt des textilen Laminates 25 aus einem Abdecktuch 10 dargestellt. Das textile Laminat 20 besteht aus drei Lagen, einer ersten Textilschicht 30, einer flüssigkeitsdichten Funktionsschicht 40 und einer zweiten Textilschicht 50. Die flüssigkeitsdichte Funktionsschicht 40 hat eine erste Seite 42 und eine zweite Seite 44. Die erste Textilschicht 30 und die zweite Textilschicht 50 sind textile Flächengebilde und jeweils auf die erste Seite 42 bzw. die zweite Seite 44 der Funktionsschicht 40 laminiert. In einer Ausführungsform kann die Funktionsschicht 40 auch nur mit einer Textilschicht 30 verbunden sein.
Ein textiles Flächengebilde 30, 50 kann ein Gewebe, ein Gestricke, ein Vlies oder ein Gewirke sein. Als Material können eine Vielzahl von Materialien wie Polyester, Polyamide (Nylon), Polyolefine, Polypropylen, Polyamid und Mischungen davon in Frage kommen. Vorzugsweise ist das textile Flächengebilde 30, 50 ein glattes oder gerauhtes Gewirke aus Polyester (PES). In einer Ausführungsform ist mindestens eine erste Textilschicht 30 oder eine zweite Textilschicht 50 des textilen Laminates 25 beispielsweise als flüssigkeitsaugendes Material ausgestaltet.
Durch die Funktionsschicht 40 verläuft ein Mikrofehler 45. Der Mikrofehler 45 kann jede beliebige Form annehmen und ist auf keine Form beschränkt.
Die flüssigkeitsdichte Funktionsschicht 40 ist eine Kunststoffschicht oder -läge, vorzugsweise eine Funktionsschicht in Form einer Membrane oder eines Filmes. Geeignete Materialien für die flüssigkeitsdichte Funktionsschicht 40 sind Polytetrafluorethylene, Polyurethane, Polyamidblockamide, Polyurethan-Polyester, Polyethylen, Silikone, Polypropylen einschließlich Polyetherester. Die Funktionsschicht 40 kann porös oder nicht porös sein.
Bevorzugtermaßen wird eine wasserdichte und wasserdampfdurchlässige Funktionschicht 40 verwendet.
// Die Funktionsschicht 40 ist in einer Ausführungsform dieser Erfindung eine poröse polymere Schicht 60 mit einer kontinuierlichen nichtporösen hydrophilen wasserdampfdurchlässigen Schicht 70. Ein solcher Schichtaufbau ist in Figur 3 zu sehen. Die Funktionsschicht 40 ist flüssigkeitsdicht und hat einen Wasserdampfdurchgangswiderstand Ret von weniger als 150x10-3 (m2 hPa)/W.
Vorzugsweise ist die poröse polymere Schicht 60 eine mikroporöse polymere Membrane mit einer mikroskopischen Stmktur von offenen miteinander verbundenen Mikrohohlräumen. Diese Schicht ist luftdurchlässig und wasserdampfdurchlässig.
Als Polymere für die mikroporöse Membrane können Kunststoffpolymere als auch elastische Polymere zur Anwendung kommen. Geeignete Polymere können zum Beispiel Polyester, Polyamide, Polyolefine, Polyketone, Polysulfone, Polycarbonate, Fluorpolymere, Polyacrylate, Polyurethane. Copolyetherester, Copolyetheramides und andere sein. Vorzugsweise sind die Polymere Kunststoffpolymere.
Das am meisten bevorzugte mikroporöse polymere Material ist expandiertes Polytetrafluorethylen (ePTFE). Die Patente US-A-3 953 566 und US-A-4 187 390 beschreiben die Herstellung solcher Membrane aus mikroporösem expandiertem Polytetrafluorethylen und es wird ausdrücklich auf diese Patente verwiesen.
Die kontinuierliche wasserdampfdurchlässige Schicht 70 ist ein hydrophiles Polymer.
Ohne Beschränkung darauf sind geeignete kontinuierliche wasserdampfdurchlässige Polymere solche aus der Familie der Polyurethane, der Familie der Silikone, der Familie der Copolyetherester oder der Familie der Copolyetherester Amide. Geeignete Copolyetherester hydrophiler Zusammensetzungen werden in der US-A-4 493 870 (Vrouenraets) und US-A- 4 725 481 (Ostapachenko) gelehrt. Geeignete Polyurethane sind in der US-A-4 194 041 (Gore ) beschrieben. Geeignete hydrophile Zusammensetzungen sind in der US-A-4 2340 838 (Foy et al.) zu finden. Eine bevorzugte Klasse von kontinuierlichen wasserdampfdurchlässigen Polymeren sind Polyurethane, besonders solche, die Oxyethyleneinheiten enthalten wie in der US-A-4 532 316 (Henn) beschrieben ist. Textile Laminate 25 mit der oben beschriebenen wasserdichten und wasserdampfdurchlässigen Funktionsschicht 40 sind bei der W.L.Gore & Associates GmbH, Putzbrunn, Deutschland, unter der Bezeichnung GORE-TEX® Laminate erhältlich. Femer sind diese Laminate 25 in OP-Bekleidungs- und Abdecksysteme verarbeitet, welche ebenfalls bei der W.L.Gore & Associates GmbH, Putzbrunn, Deutschland, erhältlich sind.
In Figur 4 ist der prinzipielle Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur
Erfassung von Mikrofehlem 45 in einem flüssigkeitsdichten Flächengebilde 20 dargestellt. Das Flächengebilde 20 befindet sich in einer Vorrichtung 1 zur Erfassung eines Mikrofehlers 45 zwischen einer Sensoranordnung 310 und einer
Druckerzeugungsanordnung 300.
Das Flächengebilde 20 hat eine erste Seite 32 und eine zweite Seite 36.
Das Flächengebilde 20 weist ein Loch als Mikrofehler 45 auf. Die erste Seite 32 des Flächengebildes 20 weist zur Sensoranordnung 310 und die zweite Seite 36 zur
Druckerzeugungsanordnung 300.
Die Druckerzeugungsanordnung 300 kann eine Gaszuführvorrichtung 320 oder eine Vakuumpumpe sein. Bei einer Gaszuführvorrichtung 320 wird mit einem Überdruck und bei einer Vakuumpumpe mit einem Unterdruck gearbeitet.
Die Sensoranordnung 310 zur Erfassung der Mikrofehler 45 wird durch mindestens einen Sensor 345 gebildet. Sensoren 345 können Drucksensoren, Temperatursensoren, Volumenstromsensoren, Anemometer oder auch Schnüffelsensoren sein.
Die Sensoranordnung 310 ist mit einer Einrichtung 360 zur Signalauswertung verbunden, welche die erfaßten Signale örtlich zuordnet und speichert sowie eine grafische Auswertung ermöglicht.
Die von der Einrichtung zur Signalauswertung 360 erfaßten Signale werden an eine Markierungsanordnung 380 weitergeleitet, welche an der Stelle auf dem Flächengebilde 20, an der ein Mikrofehler 45 lokalisiert worden ist, einen Markierungs- oder Klebstoffpunkt setzt.
/ 3 In Fig. 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 dargestellt. Das Flächengebilde 20 wird vorzugsweise durch ein Laminat 25 dargestellt. In dieser Ausführung ist die Dmckerzeugungsanordnung 300 eine Gaszuführvorrichtung 320. Diese kann einen Raum 105 unterhalb der zweiten Seite 36 des Flächengebildes 20 mit Gas 330 füllen.
Als Gas 330 kann jedes beliebige Gas wie Kohlendioxid, Stickstoff oder Luft zugeführt werden. Vorzugsweise wird Luft verwendet. In Abhängigkeit von der Art des verwendeten Sensors 345 kann auch ein erwärmtes Gas (Temperatursensor) oder stark riechendes Gas wie Kohlendioxid (Schnüffelsensor) verwendet werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung befindet sich die Gaszuführvorrichtung 320 unmittelbar an der zweiten Seite 36 des Flächengebildes 20.
Eine solche Gaszufuhrvorrichtung 320 besteht in einer Ausgestaltung aus einer Strahldüse 325 mit einem unteren Dmckkammerraum 327 und einem oberen
Druckkammerraum 328. Der untere Druckkammerraum 327 hat einen Anschluß 326 zu einem Kompressor 329, welcher ein Gas 330 mit einem vorgegebenen Druck in den unteren Gaskammerraum 327 drückt. Der obere Gaskammerraum 327 und der untere Gaskammerraum 328 sind über eine Lochblende 332 miteinander verbunden. Diese Lochblende 332 bewirkt, daß sich auf der zweiten Seite 36 des Flächengebildes 20 ein luftwirbelfreies, konstantes Druckpolster bildet.
Der obere Gaskammerraum 328 ist in Richtung zur zweiten Seite 36 des Flächengewebes 20 hin offen. Der oberen Gaskammerraumes 328 ist mit einer Düsenkulisse 322 derart eingefaßt, daß die Luft 330 gezielt auf die zweite Seite 36 des Flächengewebes 20 trifft. Die Düsenkulisse 322 ist aus einem abriebarmen Material wie beispielsweise PTFE. Eine mögliche Gestaltung der Düsenkulisse 322 ist in den Figuren 6a und 6b zu sehen. In Fig. 6a weist die Düsenkulisse 322 eine schlitzförmige Düsenkulissenöffnung 90 auf, welche die Luft 330 aus dem oberen Gaskammerraum 328 hindurchläßt. Dabei kann die Düsenkulissenöffnung 90 die Abmessungen von 4mm x 40mm haben. In Fig. 6b bedeckt die Düsenkulisse 322 mit einer rechteckigen Düsenkulissenöffnung 90 den oberen Gaskammerraumes 328. Die Düsenkulissenöffnung 90 kann dabei die Abmessungen 20mm x 40mm aufweisen, wobei diese Angaben beispielhaft und andere Abmessungen und Formen möglich sind. Die Düsenkulisse 322 sichert eine dichtende Abgrenzung zur Umgebung, um Druckverluste in dem oberen Gaskammerraum 328 durch Kontakt mit der Umgebung so gering wie möglich zu halten.
Die in Fig. 5 dargestellte bevorzugten Ausgestaltung die Gaszuführvorrichtung 320 befindet sich unmittelbar an der zweiten Seite 36 des Flächengebildes 20. Damit wird eine lokale Druckdifferenz zwischen der ersten Seite 32 und der zweiten Seite 36 des Flächengebildes 20 geschaffen. Die Gestaltung der Gaszuführvorrichtung 320 kann fest oder beweglich zum Flächengebilde 20 ausgeführt sein. Bei einer festen Anbringung muß das Flächengebilde 20 an der Gaszufuhrvorrichtung 320 vorbei bewegt werden. Bevorzugt ist das Bewegen der Gaszuf hrvorrichtung 320 an der zweiten Seite 36 des Flächengebildes 20. Die Gaszufuhrvorrichtung 320 kann dabei mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 cm/s an der zweiten Seite 36 des Flächengebildes 20 entlangfahren und bewirkt damit eine lokale und bewegliche Druckdifferenz Δp. Vorzugsweise beträgt die Geschwindigkeit bis zu 50 cm/s.
Zur Bewegung der Gaszufuhrvorrichtung 320 kann diese beispielsweise auf oder an einer ersten Schiene 321 (wie in Figur 7 dargestellt) derart befestigt sein, daß sie sich mit der Schiene 321 in horizontaler Richtung hin und her bewegen kann. Dabei liegt eine Geschwindigkeit bis zu 100 cm/s vor.
Der Druck, mit welchem das Gas 330 an die zweite Seite 36 des Flächengewebes 20 herangeführt wird, ist der Ladedmck pL der auch als Staudruck bezeichnet werden kann. Der Ladedmck pL ist der Überdruck zum atmosphärischen Dmck pATund beträgt je nach Wahl zwischen 80 bis 800hPa. Vorzugsweise liegt ein Ladedruck pL von 150hPa vor. Ein solcher Ladedmck pL ist notwendig, um einen mindestens erforderlichen Signalhub des Strömungssensors bei einem 30 μm Loch zu erzeugen.
In der bevorzugten Ausführungsform von Fig. 7 stellt die Sensoranordnung 310 eine Drucksensoreinheit 340 dar. Die in Fig. 7 dargestellte Drucksensoreinheit 340 enthält mindestens einen, in der Regel mehrere Dmcksensoren 345 und an dem zum flüssigkeitsdichten Flächengebilde 20 weisenden Ende eine Vorsatzkulisse 350. Die Vorsatzkulisse 350 liegt auf der ersten Seite 32 des Flächengebildes 20 auf und weist ιr mehrere Öffnungen 365 zum Lokalisieren und Aufnehmen der durch das
Flächengebilde 20 infolge eines Mikrofehlers 45 strömende Gas 330 auf. Jede Öffnung
365 der Vorsatzkulisse 350 ist mit einem Dmcksensor 345 verbunden.
Die Dmcksensoren 345 erfassen den Sensordruck pro. Dieser Sensordmck pm ändert sich sobald ein Gasstrom 330 durch einen Mikrofehler 45 geht.
Liegt ein Mikrofehler 45 in dem Flächengebilde 20 vor, so kann der Gasstrom 330 durch diesen Mikrofehler 45 von der zweiten Seite 36 zur ersten Seite 32 des
Flächengebildes 20 strömen. Der Sensordmck pm erhöht sich an der Stelle des
Mikrofehlers 45 um die Druckdifferenz Δp.
Der Drucksensoreinheit 340 ist mit einer Einrichtung zur Signalauswertung 360 verbunden, welche den gemessenen Sensordmck pm auf das Vorhandensein eines Mikrofehlers 45 und seine örtlichen Koordinaten auswertet und in einer weiteren bevorzugten Anwendung an die Markierungseinheit 380 weiterleitet. Vorzugsweise besteht die Dmcksensoreinheit 340 aus mehreren Dmcksensoren 345 die so in einer Ebene angeordnet sind, daß eine Fläche mit vorgegebenen Abmessungen flächendeckend abgetastet werden kann.
Die Drucksensoranordnung 340 kann fest oder beweglich oberhalb der ersten Seite 32 des Flächengebildes 20 angebracht sein.
Bei einer festen Anbringung muß das Flächengebilde 20 an der Drucksensoranordnung
340 vorbei bewegt werden.
Bevorzugterweise wird die Drucksensoranordnung 340 auf der Oberfläche des
Flächengebildes 20 bewegt. Dabei ist die Drucksensoranordnung 340 wie in Fig. 7 dargestellt, auf oder an einer zweiten horizontalen Schiene 220 so angebracht, daß sie sich mit der Schiene 220 in horizontaler Richtung hin und her bewegen kann. Dabei liegt eine Abtastgeschwindigkeit der Drucksensoranordnung 340 von bis zu 100 cm/s vor. Vorzugsweise beträgt die Geschwindigkeit bis zu 50 cm/s.
Der Aufbau der Vorsatzkulisse 350 ist in den Fig. 8 und 9 dargestellt. Die
Vorsatzkulisse 350 der Dmcksensoreinheit 340 besteht beispielsweise aus PTFE oder anderen abriebarmen Materialien wie hochpoliertes Bronze oder Titan und dient zum Schutz und zum gezielten Plazieren der Dmcksensoren 345 auf der ersten Seite 32 des Flächengebildes 20 sowie zur Abdichtung der Dmcksensoren 345 gegenüber der Umgebung 130.
Die Vorsatzkulisse 350 weist Öffnungen 365 entsprechend der Anzahl der Drucksensoren 345 in der Oberfläche der zum Flächengebilde 20 weisenden Seite der Vorsatzkulisse 350 auf. Diese Öffnungen 365 können jede beliebige Form aufweisen die es ermöglicht, daß in der Öffnung 365 eine stehende Luftsäule entsteht. Bevorzugt werden quaderf 'rmige, tubenförmige oder schlitzförmigeVertiefungen. Beispielsweise können schlitzförmigen Öffnungen 365 wie in Fig. 9a äußere Abmessungen von 1mm x 3 mm aufweisen.
Jeweils eine Öffnung 365 definiert eine einheitliche Meßumgebung für einen Drucksensor 345 innerhalb dessen ein Gasstrom 330 ohne nennenswerte Druckverluste erfaßt werden kann. Im Zentmm der Öffnungen 365, wie in Fig. 9b dargestellt, sind mnde Bohrungen 370 geschaffen, die durch die gesamte Vorsatzkulisse 350 reichen. Die Bohrungen 370 bilden die Verbindung der Sensoren 345 zu der Oberfläches des Flächengebildes 20. In jeder dieser Bohrungen 370 baut sich eine konstante Luftsäule mit einem Dmck PL von bis zu 150hPa auf.
Die Erkennung einer Druckdifferenz Δp infolge eines Mikrofehlers 45 wird durch den Drucksensor 345 mit einem Signalhub kenntlich gemacht. Der Signalhub erfolgt innerhalb eines Dmcksensor 345 über den Anstieg bzw. den Abfall einer stehenden Luftsäule. Über diese Luftsäule werden Drackunterschiede zum Sensordmck pm erfaßt und in ein elektrisches Signal umgewandelt. Das elektrische Signal gelangt in die Einrichtung zur Signalauswertung 360 und wird dort über einen Analog/Digital (A/D)- Wandler in eine Ortskoordinate umgewandelt. Jeder Dmcksensor 345 kann eine
Dmckdifferenz Δp zwischen Ladedmck pL und Sensordmck pm, d.h. den Anstieg oder Abfall der durch den Mikrofehler 45 verursachten Dmckdifferenz Δp in einem Bereich bis zu 200hPa erfassen. Damit ist es möglich, daß Mikrofehler 45 in einer Größenordnung zwischen lOμm bis lOOOμm erfaßt werden.
In einer besonderen Ausführungsform erfaßt die Dmcksensoreinheit 340 die Dmckunterschiede durch eine Differenzdruckmessung. Zur Messung des Differenzdruckes weist jeder Dmcksensor 345 zwei Eingänge 346, 347 auf. Wie in Fig. 7 dargestellt bilden die Eingänge einen positiven Eingang 346 zur Erfassung eines positiven Meßsignals (Signalhub) und einen negativen Eingang 347 zur Erfassung eines negativen Meßsignals (Signalhub). Der positive Eingang 346 und der negative Eingang 347 eines Dmcksensors 345 sind nacheinander und in Bewegungsrichtung der Drucksensoreneinheit 340 angeordnet. Dadurch erfassen sie eine Druckveränderung Δp infolge eines Mikrofehlers 45 in einem zeitlichen Abstand. Die Auswertung des positiven und negativen Meßsignals in der Einrichtung zur Signalauswertung 360 wird grafisch durch eine positive Druckflanke 140 und in einem zeitlichen Abstand durch eine dazugehörige negative Druckflanke 150 kenntlich gemacht (siehe auch Figur 12). Ein Mikrofehler ist dann erfaßt, wenn eine positive Druckflanke 140 und eine negative Druckflanke 150 erkannt werden kann. Die Höhe und die Breite der positiven Druckflanke 40 und der negativen Druckflanke kennzeichnen die Größe des Mikrofehlers 45.
Durch die positiven Druckflanken 140 und die negativen Druckflanken 150 lassen sich für den Anwender dieser Vorrichtung 1 gut erkennbare Signale produzieren.
Wie in Figur 8 dargestellt, sind die Dmcksensoren 345 mit ihren jeweils positiven Eingängen 346 und negativen Eingängen 347 zueinander versetzt in der Vorsatzkulisse 350 angeordnet, so daß es in der jeweiligen abzutastenden Oberfläche des Flächengebildes 20 keine Toträume auftreten, die von den Dmckensoren 345 nicht erfaßt werden. Dabei bilden jeweils zwei benachbarte Öffnungen 365 den positiven Eingang 346 und den negativen Eingang 347 eines Dmcksensors 345. Der Abstand 170 zwischen den Eingängen eines Dmcksensors 345 beträgt beispielsweise 20mm. Der Abstand 180 eines Drucksensors 345 zu einem benachbartem Drucksensor 345 beträgt beispielsweise 1mm. Mit einer solchen Anordnung gelingt eine flächendeckende Abtastung des Flächengebildes 20.
Als Dmcksensor 345 kommen handelsübliche Dmcksensoren in Frage. In der beanspruchten Vorrichtung 1 wurden Dmcksensoren 345 des Types RS- Components/Honeywell FSO 12,5V DC, Keller Kapazitiver P-Transmitter PR-46/8935- 0.01 oder Data Instmments, DUX D L01 D 2,5mb eingesetzt.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält eine Sensoranordnung 310 bis zu 60 Drucksensoren 345, das entspricht jeweils sechzig positiven Eingängen 346 und sechzig negativen Eingängen 347 bzw. entsprechende Öffnungen 365 in der Oberfläche der Vorsatzkulisse 350.
Es ist weiterhin möglich, die Druckerzeugungsanordnung 320 mit einer Vakuumpumpe zu versehen und somit einen Unterdmck an der zweiten Seite 36 der Flächengebilde 20 anzulegen. In diesem Falle beträgt der Ladedruck pL vorzugsweise -200hPa. Die Erfassung des Sensordmckes pm auf der ersten Seite 32 der Flächengebilde 20 erfolgt nach dem gleichen Prinzip wie bereits oben beschrieben.
Die Vorrichtung 1 enthält in einer bevorzugten Gestaltung zusätzlich eine
Markierungseinheit 380. Eine Markierungseinheit 380 ist prinzipiell in Fig. 10 dargestellt. Sie dient dem Markieren der gefundenen Mikrofehler 45 für ein späteres Abdichten. Vorzugsweise dichtet die Markierungseinheit 380 anstelle von Markieren den Mikrofehler 45 gleich ab. Dieses Abdichten erfolgt mit einem geeigneten Klebstoff, einer Folie oder einem Film.
Besonders bevorzugt ist eine Markierungseinheit 380 welche eine Markierungsdüse 390 und einen Vorratsbehälter 395 enthält. In dem Vorratsbehälter 395 kann sich wahlweise eine Markiemngsflüssigkeit oder ein Klebstoff befinden. Über eine Verbindung 190 zur Einrichtung zur Signalauswertung 360 erhält die Markiemngsdüse 390 die Ortssignale, an welcher Stelle auf dem Flächengebilde 20 ein Markierungs- oder Kleberpunkt 200 gesetzt werden muß. Die Markiemngsdüse 390 enthält ein Dosierventil beispielsweise von der Firma Lie/ Frankfurt a.M.. Markierungsdüsen 390 für eine solche Markierungseinheit 380 sind beispielsweise bei der Firma Puffer / Deutschland erhältlich. Als Markiemngsflüssigkeit kommen Materialien wie Tinte oder farbige Flüssigkeiten in Frage.
Als Klebstoff zum Abdichten der Mikrofehler 45 haben sich Silikonklebstoffe bewährt. Aber auch andere Klebstoffe wie Polyurethan, Neopren oder PVC sind einsetzbar. Die Markierungseinheit 390 bewegt sich als separater Bestandteil der Vorrichtung 1 nach dem Erfassen der Mikrofehler 45 über eine Oberfläche des Flächengebildes 20. Sie hat dabei eine Geschwindigkeit von bis zu 100 cm/s.
In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich, die Markierungseinheit 390 in der Sensoranordnung 310 zu integrieren. Eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Erfassung von Mikrofehlem 45 in einem Flächengebilde 20 ist in Fig. 11 dargestellt.
Ein Flächengebilde 20 wird bereitgestellt und in die Vorrichtung 1 eingelegt. Dabei wird das Flächengebilde 20 vorzugsweise zwischen zwei Walzenpaare 160 gelegt, so daß die zu untersuchende Fläche des Flächengebildes 20 ohne Falten in einer Ebene liegt. Die zwei Walzenpaare 160 haben einen waagerechten Abstand zueinander. In diesem Abstand ist eine Sensoranordnung 310 und eine Dmckerzeugungsanordnung 300 auf der jeweiligen Seite des Flächengebildes 20 angeordnet. In dieser dargestellten bevorzugten Ausgestaltung bewegt sich die Sensoranordnung 310 synchron zur Dmckerzeugungsanordnung 300, beide mit der gleichen Geschwindigkeit von bis zu 100 cm/s. Vorzugsweise bewegen sich die Sensor anordnung 310 und die Dmckerzeugungsanordnung 300 mit einer Geschwindigkeit von bis zu 50 cm/s. Dabei bewegen sich die Sensoranordnung 310 und die Dmckerzeugungsanordnung 300 quer zur Transportrichtung des Flächengebildes 20. Der Abtastvorgang wird so gesteuert, daß jeder Punkt der abzutastenden Oberfläche des Flächengebildes 20 von der
Vorrichtung 1 erfaßt wird. Dazu wird das Flächengebilde 20 nach dem Einlegen quer zur Transportrichtung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 abgetastet. Nach diesem Abtastvorgang wird das Flächengebilde 20 um das abgetastete Stück weitertransportiert und eine neuer Abtastvorgang kann beginnen. Während des Abtastvorganges wird über die Düse 325 der Dmckerzeugungsanordnung 300 ein Gas 330 unmittelbar an die zweite Seite 24 des Flächengebildes 20 mit einem Druck von 150 hPa herangeführt. Aufgmnd der gleichzeitigen Bewegung der Dmckerzeugungsanordnung 320 erfolgt immer nur eine lokale bewegte Anströmung des Flächengebildes 20. Durch den an der zweiten Seite 36 des Flächengebildes 20 anliegenden Dmck wird an dieser Stelle das Flächengebilde 20 gegen die auf der gegenüberliegenden Seite befindlichen Vorsatzkulisse 350 der Sensoranordnung 310 gepresst. Es ist für die Erfassung der Mikrofehler 45 wichtig, daß das Flächengebilde 20 dicht an der Vorsatzkulisse 350 der Sensoranordnung 310 anliegt. Die Sensoranordnung 310 erkennt Druckunterschiede Δp auf der ersten Seite 24 des Flächengebildes 20, sobald ein Mikrofehler 45 das Durchströmen von Gas 330 durch das Flächengebilde 20 erlaubt.
Lediglich an der Stelle auf dem Flächengebilde 20, wo die Dmcksensoren 345 die Oberfläche des Flächengebildes 20 kontaktieren, findet eine Erfassung des durch den Mikrofehler 45 durchtretenden Gasstrom 330 statt. Ein Meßsignal wird in der
2 o Einrichtung zur Signalauswertung 360 verarbeitet. Gegebenenfalls gelangt das Meßsignal anschließend zu einer Markierangseinheit 380, die ein Markieren oder Abdichten des ermittelten Mikrofehlers steuert.
Eine weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann derart gestaltet sein, daß die Dmckerzeugungsanordnung 300 und die Sensoranordnung 310 fest zueinander und nicht beweglich montiert sind. In diesem Falle wird das Flächengebilde 20 beispielsweise über Walzen 360 durch den Spalt 120 zwischen Dmckerzeugungsanordnung 320 und Sensoranlage 310 geführt und gleichzeitig abgetastet.
Ausführungsbeispiel:
Ein dreilagiges textiles Laminat 25 bestehend aus einer ersten Textilschicht 22 aus einem saugenden Polyestertextil, einer wasserdichten und wasserdampfdurchlässigen Funktionsschicht 40 aus ePTFE und einer zweiten Textilschicht 24 aus Polyester wird auf Mikrofehler 45 untersucht.
Das textile Laminat 25 hat einen Wasserdampfdurchgangswiderstand von Ret=60 x 10- 3(m2 hPa)/W, ist wasserdicht bei lObar und liegt mit den Abmessungen von 70cm x 90cm vor. Das textile Laminat 25 wird mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 abgetastet.
Dabei befindet sich eine Gaszufuhrvorrichtung 320 auf der zweiten Seite 24 des textilen Laminates 25 und eine Dmcksensoreinheit 340 direkt gegenüber auf der ersten Seite 22 des textilen Laminates 25. Ein Luftstrom 330 wird über einen Kompressor 329 mit einem Dmck von 150 hPa durch die Stahldüse 325 der Gaszufuhrvorrichtung 320 an die zweite Seite 24 des textilen Laminates 25 herangeführt.
Die Dmcksensoreinheit 340 setzt sich aus 32 positiven und 32 negativen Eingängen zur Druckerfassung zusammen, die zur Messung des Differenzdruckes jeweils zu 32 Dmcksensor 345 eingeteilt sind. Diese Drucksensoren 345 sind versetzt zueinander angeordnet. Die Dmcksensoreinheit 340 und die Gaszufuhrvorrichtung 320 bewegen sich gleichzeitig mit einer Geschwindigkeit von 50 cm/s und tasten dabei die Oberflächen des textilen Laminates 25 auf das Vorhandensein von Mikrofehlem 45 ab. Die gemessenen Werte werden von einer Einrichtung zur Signalauswertung 360 grafisch dargestellt. Fig. 12 zeigt einen Ausschnitt aus der grafische Auswertung von der Abtastung des textilen Laminates 25. Auf der y- Achse sind die Spannungssignale als A/D-Wandl erEinheiten und auf der x- Achse die Zeit dargestellt. Der Ladedmck pi liegt bei 190hPa. An den Stellen, an denen ein Mikrofehler erkannt wurde, ist durch den positiven Ausschlag 140 und negativen 150 Ausschlag der Meßkurve deutlich sichtbar. Auf diesem Ausschnitt wurden 3 Mikrofehler gefunden.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (1) zur Erfassung von Mikrofehlem (45) in einem flüssigkeitsdichten Flächengebilde (20) mit einer ersten Seite (32) und einer zweiten Seite (36) und
mit einer Dmckerzeugungsanordnung (300) zur Herstellung einer Dmckdifferenz (Δp) zwischen der ersten Seite (32) und der zweiten Seite (36) des Flächengebildes (20), so daß ein Gasstrom (330) durch die Mikrofehler (45) hindurchgehbar ist und mit mindestens einem Sensor (345) zur Erfassung des Gasstromes (330) durch die Mikrofehler (45).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei mit der Dmckerzeugungsanordnung (300) eine lokale Dmckdifferenz Δp in dem Bereich des Mikrofehlers (45) herstellbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Dmckerzeugungsanordnung (300) eine Gaszufuhrvorrichtung (320) zur Zuführung eines Gasstromes (330) an einer ersten Seite (32) oder zweiten Seite (36) des Flächengebildes (20) aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspmch 3, wobei die Gaszufuhrvorrichtung (320) eine bewegliche Düse (325) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspmch 1, wobei der Gasstrom (330) ein Luftstrom ist.
6. Vorrichtung nach Anspmch 3, wobei der Gasstrom (330) mit einem Dmck (pL) zwischen 80hPa und 800hPa zuf hrbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspmch 6, wobei der Gasstrom (330) mit einem Dmck (pL) von 150hPa zuführbar ist.
2 1
8. Vorrichtung nach Anspmch 1, wobei der Sensor (345) aus der Gmppe Dmcksensoren, Temperatursensoren, Volumenstromsensoren, Anemometer ausgewählt ist.
9. Vorrichtung nach Anspmch 8, wobei der Sensor ein Dmcksensor ist.
10. Vorrichtung nach Anspmch 1, wobei der Sensor (345) beweglich auf der ersten Seite (32) des Flächengebildes
(20) angebracht ist.
1 1. Vorrichtung nach Anspmch 4, wobei die Düse (325) mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 cm/s bewegbar ist.
12. Vorrichtung nach Anspmch 11, wobei die Düse (325) mit einer Geschwindigkeit von bis zu 50cm/s bewegbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspmch 9, wobei der Sensor (345) mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 cm/s bewegbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspmch 13 , wobei der Sensor (345) mit einer Geschwindigkeit von bis zu 50 cm/s bewegbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Dmckerzeugungsanordnung (300) und der Sensor (345) unmittelbar gegenüber jeweils auf einer Seite des Flächengewebes (20) angeordnet sind.
16. Vorrichtung nach Anspmch 1, wobei die Vorrichtung (1) zusätzlich eine Markierungseinheit (380) zur Markierung der Mikro fehler (45) aufweist.
17. Vorrichtung nach Anspmch 16, wobei die Markierungseinheit (380) eine Markiemngsflüssigkeit zum Markieren der Position der Mikrofehler (45) auf dem Flächengebilde (20) aufweist.
18. Vorrichtung nach Anspmch 16, wobei die Markierangseinheit (380) einen Klebstoff zum Abdichten der
Mikrofehler (45) auf dem Flächengebilde (20) aufweist.
19. Vorrichtung nach Anspmch 18, wobei der Klebstoff aus der Gmppe der Silikone, Polyurethane, Neopren, PVC ausgewählt ist.
20. Vorrichtung nach Anspmch 1, wobei die Mikrofehler (45) mit einem Dichtmaterial abdichtbar sind.
21. Vorrichtung nach Anspmch 20, wobei das Dichtmaterial ein Klebstoff, ein Film oder eine Folie ist.
22. Vorrichtung nach Anspmch 1, wobei das Flächengebilde (20) ein textiles Laminat (25) ist.
23. Vorrichtung nach Anspmch 22, wobei das textile Laminat (25) eine erste Textilschicht (30) enthält, welche auf die erste Seite (32) des Flächengebildes (20) laminiert ist.
24. Vorrichtung nach Anspmch 23, wobei eine zweite Textilschicht (50) auf die zweite Seite (36) des Flächengebildes (20) laminiert ist.
2r
25. Vorrichtung nach Anspmch 23, wobei die erste Textilschicht (30) ein Gewebe, ein Gestricke, ein Vlies oder ein Gewirke ist.
26. Vorrichtung nach Anspmch 24, wobei die zweite Textilschicht (50) ein Gewebe, ein Gestricke, ein Vlies oder ein Gewirke ist.
27. Vorrichtung nach Anspmch 1, wobei das Flächengebilde (20) eine flüssigkeitsdichte Funktionsschicht (40) aufweist.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die Funktionsschicht (40) eine Membrane oder ein Film ist.
29. Vorrichtung nach Anspmch 27, wobei die Funktionsschicht (40) aus der Gmppe von Stoffen bestehend aus Polyester, Polyamide, Polyolefine enthaltend Polyethylen und Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyketone, Polysulfone, Polycarbonate, Fluorpolymere, Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyacrylate, Polyurethane, Copolyetherester,
Copolyetheramide selektiert ist.
30. Vorrichtung nach Anspmch 29, wobei die Funktionsschicht (40) expandiertes PTFE ist.
31. Vorrichtung nach Anspmch 27, wobei die Funktionsschicht (40) einen Wassereintrittsdmck von größer als 130 Pa aufweist.
32. Verfahren zur Erfassung von Mikrofehlem in einem Flächengebilde mit einer ersten Seite (32) und mit einer zweiten Seite (36) mit den folgenden Schritten: a) Herstellen einer Druckdifferenz zwischen der ersten Seite (32) und der zweiten Seite (36) des Flächengebildes (20)
2.4 b) Anlegen mindestens einer Sensors (345) auf der ersten Seite (32) des Flächengebildes (20) c) Abtasten der ersten Seite (32) des Flächengebildes (20) und d) Erfassen eines Gasstromes (330), der durch den Mikrofehler (45) von der zweiten Seite (36) des Flächengebildes (20) auf die ersten Seite (32) des
Flächengebildes (20) strömt.
33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei in einem zusätzlichen Schritt nach Schritt d) die Mikrofehler (45) auf dem Flächengebilde (20) markiert werden.
34. Verfahren nach Anspruch 32, wobei in einem zusätzlichen Schritt nach Schritt d) die Mikrofehler (45) auf dem Flächengebilde (20) abgedichtet werden.
35. Verfahren nach Anspruch 32, wobei der Schritt a) durch Anlegen einer Luftdüse (325) an die zweite Seite (36) des Flächengebildes (20) realisiert wird.
36. Verfahren nach Anspruch 32, wobei der Sensor (345) mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 cm/s bewegt wird.
37. Verfahren nach Anspruch 34, wobei die Luftdüse (325) mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 cm/s bewegt wird.
38. Verfahren nach Anspruch 35, wobei der Sensor (345) und die Luftdüse (325) synchron zueinander mit einer Geschwindigkeit von bis zu 100 cm/s bewegt werden.
39. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Sensor (345) aus der Gmppe der Dmcksensoren, Temperatursensoren, der Volumenstromsensoren, Anemometer ausgewählt ist.
2?
0. Verfahren nach Anspruch 39, wobei als Sensor (345) ein Dmcksensor gewählt wird.
2.8
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