Beschreibung
Einsatz texturiertem Fadenmaterials in textilen Flächengebilden zum Einsatz als Pollenfilter
Die Erfindung bezieht sich auf den Einsatz texturiertem Fadenmaterials in textilen Flächengebilden, welche als Pollenfilter zum Schutz vor dem Eindringen staubförmiger, durch die Atmosphärenluft transportierter Allergene wie zum Beispiel Pollenstaub und Pilzsporen in Wohn- und Arbeitsräume durch die vollflächige Anbringung vor Fenstern und Türen eingesetzt werden.
Seit Jahren wird in der Bundesrepublik das Auftreten von Pollinosis (Heuschnupfen), also der allergischen Reaktion der Schleimhäute des Auges sowie der oberen und unteren Atemwege mit Blütenpollen und anderen durch die Luft transportierten Allergenen, in der Bevölkerung verfolgt. Dabei wurde ermittelt, daß in Deutschland in den letzten Jahren der Bevölkerungsanteil bei etwa 11 bis 15 % liegt. Die allergische Reaktion einer Pollenallergie äußert sich meist durch Rötungen und Tränenfluß der Augen (Konjunktivitis), Niesattacken (Rhinitis) sowie Reizhusten (Asthma bronchiale) als Frühreaktionen. Als Spät- reaktion auf die Pollenallergie sind zum Beispiel Neurodermitis oder Ekzeme an der Haut bekannt. Als weitreichendere Konsequenzen neben den persönlichen Beschwerden der Betroffenen lassen sich Verdienstausfall bzw. Arbeitsunfähigkeit während der Pollenflugperiode oder Anstieg von ärztlichen Behandlungskosten leicht ableiten, so daß für ein Pollenschutzgitter im Sinne der Erfindung zur Anbringung vor Fenster und Türen von Wohn- und Arbeitsräumen ein großer Bedarf besteht. Weiteres über Pollinosis läßt sich im Ratgeber Pollenallergie, Ute Künkele, München 1992 recherchieren.
Pollenallergien werden durch die Erbanlagen von windblütigen Pflanzen ausgelöst, die im
Gegensatz zu insektenblütigen Pflanzen die Luftbewegung zum Übertragen ihrer männli- chen Erbanlagen nutzen. Pollen von windblütigen Pflanzen sind aus diesem Grund in der
Regel kleiner als die insektenblütiger Pflanzen. Häufig vorkommende Größen liegen im Bereich von 15 bis 50 μm. Bekannte Beispiele von windblütigen Pflanzen, die pollenallergische Reaktionen auslösen, sind Birke, Hasel, Beifuß und eine Reihe von Gräserarten.
Pollenschutzsysteme für unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten sind bekannt. Filtrationseinrichtungen, die Luft von Pollen, Keimen und Sporen befreien, finden beispielsweise Einsatz in der Klimatechnik und im Automobil. Die Filterwirkung wird in DE 39 04 623 A1 zum Beispiel dadurch erreicht, daß mehrlagige Filtermatten aus Vliesstoffen eingesetzt werden. Zur Erhöhung des Kontaktes der partikelbeladenen Luft mit dem Filter wird das Laminat aus Filtermatten zusätzlich zickzackgefaltet. Die Filterwirkung gegen Pollen wird durch die Faserigkeit der Vliese erzielt, da die Zwischenräume der Fasern kleiner als die zu filternden Pollen sind.
Eine an Fenstern angebrachte Schutzvorrichtung gegen Pollen, Keime und Sporen wird zum Beispiel in DE 197 22 326 A1 angegeben. Hier erfolgt die Anbringung ebenfalls eines Vlieses als Schutzvorrichtung jedoch nicht vollflächig vor der Fensterscheibe, sondern in den beiden keilartigen Zwischenräumen sowie der rechteckigen Öffnung an der Oberseite eines in Kippstellung stehenden Fensters.
Eine weitere Möglichkeit zur Filterung von Pollen etc. wird in DE 297 01 218 U vorgeschlagen. Der Filter ist dabei als vollflächig vor dem Fenster anzubringendes System ausgearbeitet. Die Anordnung besteht aus einer vor dem Fenster anzubringenden Schrumpffolie, die in einem Bereich eine Aussparung besitzt, in die mittels eines doppelseitig klebenden Bandes ein Filtervlies eingeklebt wird.
Einen höher entwickelten Ansatz eines Pollenfilters beschreibt DE 198 56 490 A1. Der Filter besteht in diesem Fall aus einem Vliesstoff aus Kunststoffasem mit einer elektrostatischen Wirksamkeit und feinsten Poren zur Abscheidung von Staubpartikeln mit einer Partikelgröße unterhalb von 1 μm. Das Vlies ist in diesem Beispiel zusätzlich durch ein Fadengelege verstärkt worden.
Ein Beispiel für die Filterung von Pollen und Staubpartikel durch Gewebe wird in WO 94/09884 A1 veranschaulicht. Die Filterwirkung wird in diesem Fall durch ein Gewebe aus Mikrofilamenten mit Abständen der Filamente in der Größenordnung von 30 μm erreicht.
Textile Flächengebilde wie Gewebe, Gewirke und Gestricke bieten gegenüber Vliesen häufig Vorteile in der mechanischen Stabilität. Vliese müssen aus diesem Grund im Herstellprozeß in einem weiteren Schritt verfestigt werden. Ein Nachteil bei Einsatz von Vliesen liegt zudem in der ungünstigeren Luftdurchlässigkeit und visuellen Transparenz bei gleichem Flächengewicht, zum Beispiel in der Größenordnung von 50 bis 100 g/m2. Zudem treten bei Vliesen oft Unregelmäßigkeiten in der Transparenz über die Vliesfläche verteilt auf, aufgrund dessen sie durch Kämmprozesse zusätzlich aufbereitet werden. Das Problem der visuellen Transparenz wurde bei einigen der beschriebenen Pollen- Schutzsysteme daher durch die spezielle Art der Anbringung am Fenster umgangen.
Der Ansatz, durch Einsatz texturiertem Fadenmaterials in textilen Flächengebilden eine Filterwirkung gegen Pollen, zu erzielen ist neu und soll geschützt werden.
Der Ausdruck textile Flächengebilde beschreibt die Gesamtheit aller Möglichkeiten, aus Fadenmaterial durch gängige Flächenbildungsprozesse wie Stricken, Wirken oder Weben Textilien darzustellen, ohne sich hier auf eine Technik festlegen zu wollen. Grundlegendes über textile Flächenbildungsprozesse läßt sich in Alfons Hofer: „Stoffe 2", 1983, Deutsch Fachbuchverlag oder „Kettwirkpraxis", Heft 4, 1970, Seite 19 bis 20, Technologien der Kettwirkerei recherchieren.
Die Texturierung von Fadenmaterial wird vorrangig für textile Flächengebilde aus Chemiefasern wie Polyester oder Polyamid eingesetzt, um den Kunstfasern einen naturfaserähnlichen Charakter zu geben. Chemiefasern unterscheiden sich bei der Verspin- nung zu Garnen von Naturfasern in der Länge der zu verspinnenden Filamente. Die Filamentlänge ist bei Naturfasern wesentlich kürzer als die von Chemiefasern und beträgt nur wenige Zentimeter. Bei der Verspinnung von kurzen Filamentlängen zu Garne und Fäden wie beispielsweise bei Baumwolle erhält dieser durch die herausstehenden Fila- mentenden eine Bauschigkeit und damit ein angenehmes Anfaßvermögen. Unterschied- lieh dazu werden bei Chemiefasern Endlosfilamente eingesetzt, die nach der Verspinnung zum Garn eine parallele Lage zueinander besitzen und dem Garn ein glattes, unnatürliches Anfaßvermögen geben.
Die Texturierung von Fadenmaterial aus künstlichen Endlosfilamenten kann beispiels- weise durch die Deformation der Filamente aus ihrer Parallellage durch Torsion oder
Biegung mit anschließender Thermofixierung vorgenommen. Ein Beispiel dafür ist das sogenannte Falschdrahtverfahren [Grundlagen der Textilveredelung", 13. Überarbeitete Auflage, Deutsch Fachbuchverlag 1989].
Häufig werden textile Flächengebilde aus Chemiefasern wie Polyester mit texturiertem Fadenmaterial aufgrund ihrer angenehmen Haptik für Bekleidungszwecke beispielsweise als Frontfixierung im hochwertigen Oberbekleidungsbereich verwendet. Der Einsatz als Pollenschutz vor Fensterflächen und Türöffnungen sowie für sonstige Lüftungseintritte ist ein neues Anwendungsfeld und soll geschützt werden.
Der Einsatz eines textilen Flächengebildes mit texturierten Fäden bietet gegenüber dem zitierten Ansatz, durch den geringen Abstand von Kett- und Schußfäden bei Geweben eine Filtration von Pollen zu erzielen, den Vorteil, daß die Filamente des texturierten Fadens den Abstand zwischen den Fäden verengen und dadurch Abstände zwischen den Filamenten zweier benachbarter Fäden und/oder den Filamenten des texturierten Fadens zustande kommen, die unpassierbar für Pollen sind. Hinzu kommt, daß durch die Aufbauschung der Fäden eine Ausdehnung des zweidimensionalen Flächengebildes in die dritte Dimension stattfindet. Die texturierten Fäden bedeuten somit einerseits durch einen längeren Strömungsweg eine größere Kontaktzeit der Luft mit dem Filtermaterial und andererseits eine Vergrößerung der Filteroberfläche, die zu verbesserten Filtereigenschaften führen.
Auf diese Art ist beispielsweise eine höhere Luftdurchlässigkeit möglich, die eine bessere Belüftung von Räumlichkeiten ermöglicht, da für die Filtereigenschaft die Abstände von Kett- und Schußfäden nicht auf den Durchmesser der zu filternden Pollen erniedrigt werden muß.
Wie bereits in DE 29 05 423 A1 erwähnt, finden texturierte Fäden Einsatz in Geweben zum Zweck der Mikrofiltration für flüssige und gasförmige Medien. Nicht erwähnt ist jedoch der Einsatz eines textilen Flächengebildes, insbesondere der eines Gewirks, als vollflächig vor einer Lüftungseinrichtung wie beispielsweise eines Fensters anzubringende Schutzvorrichtung vor dem Eindringen von Pollen in eine Räumlichkeit.
Weiterhin findet insbesondere keine Erwähnung in DE 29 05 324 A1 ein Gewirk, in wel- ches die texturierten Schußfäden eingelegt werden.
Aufgabe der vorgeschlagenen Erfindung ist es, ein textiles Flächengebilde wie ein Gewebe oder Gewirk anzugeben, welches als Pollenschutz vollflächig vor Fenstern oder Türen eingesetzt werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe, wie es im Hauptanspruch dargelegt ist. Gegenstand der Unteransprüche sind vorteilhafte Fortbildungen des Erfindungsgegenstandes.
Danach betrifft die Erfindung ein textiles Flächengebilde, bevorzugt ein Gewebe oder Gewirk, in welches mindestens ein texturierter Schußfaden eingelegt ist.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der zu schützenden Erfindung besteht in einem Gewirk, in welches mindestens ein texturierter Schußfaden eingelegt ist.
Definitionsgemäß bestehen wesentliche Unterschiede zwischen den textilen Flächengebilden Gewebe und Gewirk (vgl. DIN 62050-1 und 2, Juni bzw. April 1990, „Gewirke und Gestricke" und DIN 61100, Okt. 1964, „Gewebe"). Gewirke sind demnach textile Flä- chengebilde, die aus einem oder mehreren Fäden oder aus einem oder mehreren Fadensystemen durch Maschenbildung hergestellt sind. Maschen werden bei Gewirken aus ineinander hängenden Fadenschleifen gebildet. Gewebe hingegen sind Flächengebilde, die aus sich rechtwinklig verkreuzenden Fäden zweier Fadensysteme, Kett- und Schußfaden, bestehen.
Insbesondere der Einsatz von texturierten Schußfäden in Gewirken als Schutzvorrichtung vor Pollen ist somit neu und soll geschützt werden.
Die Vorteile des Einsatzes eines Gewirks gegenüber dem eines Gewebes als eine Pol- lenschutzvorrichtung liegen in der Vermaschung. Durch das Ineinanderhängen der Maschen entsteht ein Flächengebilde, in dem einzelne Fäden fixiert sind und ihre Position durch mechanische Einflüsse nicht verändert werden kann. Auf diese Art sind Abstände zwischen den Kettfäden beispielsweise von Fransenlegungen, die durch in die Fransen eingelegte Schußfäden im Teilschuß mit Umkehrstellen (vgl. DIN 62050-2) mit- einander verbunden sind, möglich, die in Größenordnungen von 1 bis 2 mm liegen.
Abstände dieser Größenordnung sind bei Geweben zwar auch zu realisieren, jedoch besitzen Gewebe aufgrund der Verkreuzung der Fadensysteme keine Fixierung der Fäden, so daß diese durch mechanische Einflüsse aus ihrer Position gebracht werden können. Da sich die Fäden bei Abständen von 1 bis 2 mm nicht gegenseitig abstützen, besitzt ein solche Gewebestruktur keine ausreichende Stabilität.
Durch diese relativ großen Abstände der Kettfäden und Schußfäden im Teilschuß zum Verbinden von zum Beispiel Fransenlegungen lassen sich Gewirke mit ausreichender anwendungsgerechter struktureller Stabilität herstellen, die für eine Anwendung als Pol- lenschutz weitere Vorteile bieten.
Vorteile ergeben auch im Hinblick auf die visuelle Transparenz. Fa. Incen (Schweiz) bietet beispielsweise ein Pollenschutzsystem für Fenster an, welches aus einem Gewebe aus Polyamidfilamenten besteht. Die Filtrationseigenschaft des Systems wird dadurch erzielt, daß die Abstände der Kett- und Schußfilamente dabei 15 bis 25 μm betragen, also der Größenbereich von allergologisch bedeutsamen Pollen. Durch diese geringen Abstände der Filamente ist jedoch die visuelle Transparenz deutlich herabgesetzt, daß hinter dem Pollenschutz befindliche Gegenstände schlecht oder verschwommen erkenn- bar sind. Durch das erfindungsgemäße Pollenschutzgewirk kann eine visuelle Transparenz aufgrund des erhöhten Abstandes der Kettfäden in Form von Fransenlegungen erzielt werden, die deutlich größer ist und so anwendungsrelevante Vorteile bietet.
Vorteilhaft in der Anwendung eines Gewirks gegenüber der eines Gewebes für Pollen- Schutzsysteme im Sinne der zu schützenden Erfindung sind zudem die Zug-Dehnungseigenschaften. Durch die oben beschriebene Struktur entsteht eine Dehnung bei mechanischer Belastung bei einem Gewebe lediglich durch die Verstreckung der Filamente. Diese Verstreckung ist je nach elastischem Anteil der Filamente zum größten Teil irreversibel und führt damit zu einer bleibenden Verformung des gesamten Gewebes. Durch die vermaschte Struktur eines Gewirks läßt sich ein Zug-Dehnungsverhalten realisieren, welches reversibel ist und für die Anwendung als Pollenschutzsystem Vorteile bietet. Das reversible Verhalten bei Auftreten einer mechanischen Belastung ist darauf zurückzuführen, daß zum Beispiel bei der Tuchbindung die Maschenstäbchen einen Zickzackverlauf aufweisen. Im Falle einer mechanischen Zugbelastung in Richtung der Maschenstäbchen und generiert ein Gewirk ein reversibles Dehnungsverhalten nicht,
indem die Filamente verstreckt werden, sondern aufgrund der Verstreckung des Zickzackverlaufs der Maschenstäbchen. Ähnliches läßt sich auch auf die erfindungsgemäß bevorzugte Form der Fransenlegung übertragen, da hier bei Dehnung der Fransenstruktur die Maschen - bildlich ausgedrückt - in die Länge gezogen werden.
Das Flächengewicht des textilen Flächengebildes beträgt von 30 bis 200 g/m2, bevorzugt zwischen 40 und 70 g/m2.
Die Filamente der Fäden bestehen aus einem Polyester und sind Endlosfilamente mit einem Durchmesser von 1 bis 100 μm, vorzugsweise von 1 bis 50 μm, besonders bevorzugt von 1 bis 25 μm.
Das Fadenmaterial besitzt vorzugsweise einen Durchmesser von 50 bis 500 μm, beson- ders bevorzugt von 50 bis 250 μm.
Das texturierte Fadenmaterial besitzt vorzugsweise eine längenbezogene Masse von 5 bis 30 tex, besonders vorzugsweise zwischen 5 und 15 tex.
Die Kettfäden sind in Form von geraden Fransen gelegt mit einer Maschenstäbchenzahl nach DIN 53883 von 20 bis 500, bevorzugt von 30 bis 70, und -einer Maschenreihenzahl nach DIN 53883 von 20 bis 600, bevorzugt von 50 bis 300, besonders bevorzugt von 100 bis 250.
In die Fransen sind texturierte Schußfäden eingelegt, wobei die Fadenanzahl pro cm 2 bis 60, bevorzugt 5 bis 30, besonders bevorzugt 10 bis 25 beträgt.
Zwei durch eine Fransenlegung getrennte Fransenlegungen sind durch Schußfäden im Teijschuß zickzackförmig derart miteinander verbunden, indem der Schußfaden zwei benachbarte Maschenreihen miteinander verbindet.
Anwendungsfelder für das Pollenschutzsystem sind neben Fenstern in Häuserwänden auch Dachfenster und Türöffnungen wie Balkon- und Terrassentüren und dergleichen. Das Problem der Unpassierbarkeit der Tür kann durch eine spezielle Gestaltung des
Befestigungssystemes gelöst werden. Eine weitere Anwendung liegt bei Autofenstern, die einem Pollenallergiker während der Sommermonate das Öffnen des Fensters erlaubt.
Andere Ausführungsformen für Dachfenster, als permanentes Bettnetz oder einfach demontierbares Reise-Bettnetz sind Bestandteil des Erfindungsgedanken. Weitere Ausführungsformen eines Pollenschutzes bestehen in einem an einem Kinderwagen anzubringenden System sowie als Bettnetz für Babybetten, als herkömmlicher Vorhang oder in einem Pollenschutz-Rolle, welches nur bei Bedarf vor dem Fenster entrollt wird. Zusätzliche Ausführungsformen eines Pollenschutzes entstehen durch den Einsatz des Pollenschutzes in Lüftungsöffnungen von Dächern, wie beispielsweise in Autobussen.
Eine weitere Ausführungsform des Pollenschutzsystems besteht in der Konfektionierung zu einem keilähnlichen System, welches bei einem in Kippstellung geöffneten Drehkippfenster oder einer Drehkipptür in dem sich bildenden Öffnungsspalt angebracht wird. Darüber hinaus kann der Pollenschutz derart ausgeführt sein, daß bei Schwingflügelfenstern, deren Flügel sich über zwei horizontale, mittig angeordnete Lager aufschwingen läßt, die Anbringung ebenfalls in den sich bildenden Öffnungsspalten möglich ist.
Weitere Ausführungsformen des Pollenschutzes sind das Einsetzen des erfindungs- gemäßen Filters in eine Aussparung einer Folie oder eines anderen Materials mittels üblicher Befestigungstechniken, zum Beispiel aus Kostengründen oder zur Rahmung, welches anschließend vor der abzudeckenden Lüftungseinrichtung wie einem Fenster angebracht wird. Ebenfalls Inhalt der Erfindung ist das Bedecken des Pollenschutzes durch eine Schutzvorrichtung vor mechanischen Belastungen wie beispielsweise durch ein Gitter oder ein grobmaschiges Gewebe o.a.
Weiterhin umfaßt die Erfindung den Einsatz des Filtermaterials in klimatechnischen Lüftungseinrichtungen wie zum Beispiel in der Belüftung für Gebäude, Wohnwagen oder Kraftfahrzeuge, auch als Filtereinsatz in Fensterrahmenmaterial oder sogar in einer Aus- sparung in einer Glasscheibe selbst. Weitere Ausführungsformen liegen im Freizeitbereich wie zum Beispiel der Einsatz in Zelten oder vor Einstiegsöffnungen von Bootskajüten.
Eine zusätzliche Ausführungsform stellt der Einsatz des Filtermaterials als Kopfschutzhaube oder Gesichts-, Augen-, Mund- oder Nasenschutz dar.
Nachfolgend werden einige erfindungsgemäße Befestigungssysteme erläutert am Beispiel der Anbringung des Pollenschutzes an Fenstern, ohne die Befestigungsmöglichkeiten auf diese Ausführungsform beschränken zu wollen.
Die Anbringung des Pollenschutzsystems erfolgt an den Außenfalzen für Fenster, die bei der Schwenköffnung in das Rauminnere geschwenkt werden, für nach Außen schwenkende Fenster auf den Innenfalzen.
Das Montieren des Pollenschutzsystems kann auf unterschiedliche Arten durchgeführt werden. Vorteilhaft ist beispielsweise eine Anbringung mittels eines einseitig klebend ausgerüsteten Pilzbandes. Das Pilzband wird dazu in den Falz des Fensters geklebt, so daß es die auszustattende Fensteröffnung einrahmt. Das Pollenschutzgewirk wird nach dem Anpassen auf die Größe des Fensters auf das Pilzband gedrückt und durch die Pilze festgehalten.
Statt eines Pilzbandes statt ebenso der Einsatz eines Klettbands eine weitere Ausführungsform dar.
Ein weitere Ausführungsform des Befestigungssystems besteht in der Verwendung von klebenden Materialien wie zum Beispiel einseitig oder doppelseitig klebenden Klebebänder, Arten von anderen beidseitig klebenden Materialien wie tesa®-Power-Strips oder das Einkleben des Pollenschutzes nur mit Hilfe eines Klebstoffs. Zusätzliche Ausführungsformen stellen das Befestigen des Pollenschutzes mittels Nägeln, Heftzwecken, Haken, Schrauben, Klemmen, Knöpfen, Druckknöpfen, Heftklammern oder mit Hilfe einer Vorhangschiene dar. Denkbar ist auch eine Befestigung über in einem Saum am Rand des Pollenschutzes befindliche oder auf andere Arten daran befestigte Hilfsstreben, die in am Blendrahmen des Fensters angebrachten Einklemmvorrichtungen fixiert werden. Zusätzliche Ausführungsformen ergeben sich durch die Befestigung des Pollenschutz- textils in einem Rahmen, der vor der zu schützenden Lüftungsöffnüng angebracht wird.
Handelsübliche Systeme stellen beispielsweise vom Anwender auf das individuelle Maß der Fensterzarge anzupassende Kunststoffprofile dar, die anschließend zu einem Rahmen montiert werden.
Eine weitere Möglichkeit des Anbringens stellt die Verwendung eines zusätzlichen Pilzbandes dar, welches anstelle des Klebstoffs einen filzartigen Stoff besitzt. Nach der Ausrüstung des Fensterrahmens mit dem klebenden Pilzband wird das weitere Pilzband mit der Vliesseite auf das verklebte Pilzband appliziert, anschließend erfolgt das Anbringen des Pollenschutzgewirks. Der Vorteil für die Verwendung eines zusätzlichen Pilzbandes liegt in der einfacheren Möglichkeit zur Demontage und erneuten Montage des Pollenschutzes beispielsweise bei Ende und beim Wiedereinsetzen der Pollenflugperiode. Da das Pollenschutzgewirk vom Anwender individuell zugeschnitten wird, muß darüber hinaus die Gewirkstruktur gegen das Beschädigen der Gewirkstruktur wie beispielsweise das unbeabsichtigte Herausziehen der Schußfäden geschützt werden. Durch das Anbringen des Vlies-Pilzbandes kann eine ähnliche Schutzwirkung am Pollenschutzgewirk wie die eines Saumes erreicht werden. Für die Applizierung des Pollenschutzgewirks an Türen bietet sich zudem der Vorteil, daß das mit dem Vlies-Pilzband ausgerüstete Pollenschutzgewirk im applizierten Zustand entlang des Türfalzes aufgerollt wer- den kann und so ein Passieren der Tür ermöglicht wird, ohne das System vollständig entfernen zu müssen. Denkbar zum Ermöglichen des Passierens ist auch ein vertikaler Schlitz im Gewirk, der mit Hilfe eines ähnlich gestalteten Vlies-Pilzbandsystems verschlossen werden kann.
Nachfolgend wird die Erfindung mittels eines Beispiels erläutert, ohne dabei die Erfindung einschränken zu wollen:
Beispiel
Im folgenden Beispiel wird die Filtrationswirkung gegenüber Birkenpollen eines Gewirks mit texturierten Schußfäden gegenüber einem Gewirk ohne texturierten Schußfaden mit sogar höherer Maschendichte verglichen, ohne dabei die Erfindung auf das geschilderte Beispiel einschränken zu wollen. Weiterhin werden die eingesetzten Meßmethoden erläutert.
a) Vergleich der Filtrationswirkung von Gewirken mit und ohne texturierten Schußfaden
Gewirk 1 :
Hersteller: Fa. Mattes & Ammann
Musternummer: 30961
Material: Polyester
Struktur: Fransenlegung mit nicht texturierten Schußfäden im Teilschuß
Nicht texturierter in die Fransen eingelegter Schußfaden verbindet zickzackförmig zwei durch ein Franse getrennte Fransen
Maschendichte: 39200 Flächengewicht: 85 g/m2 Filterwirkung gg. Birkenpollen F: 3 %
Gewirk 2:
Hersteller: Fa. Velcro Europe
Musternummer: 138
Material: Polyester
Struktur: Fransenlegung mit nicht texturierten Schußfäden im Teilschuß
Nicht texturierter Schußfaden verbindet zickzackförmig zwei durch ein Franse getrennte Fransen Texturierte Schußfäden in die Fransen eingelegt Maschendichte: 10400
Flächengewicht: 43 g/m2
Filterwirkung gg. Birkenpollen F: 38 %
Gewirk 1 besitzt gegenüber Gewirk 2 eine wesentlich höhere Maschendichte. Der Vergleich der Ergebnisse für die Filterwirkung gegen Birkenpollen zeigt für das Gewirk 2 eindeutig den unterstützenden Einfluß der texturierten Schußfäden im Sinne der zu schützenden Erfindung gegenüber dem dichteren Gewirk 1.
b) Beschreibung der eingesetzten Meßmethoden
Bestimmung des Flächengewichtes
Die in der Tabelle angegebenen Werte beziehen sich auf Herstellerangaben.
Bestimmung der Maschendichte
Die Bestimmung der Maschendichte wurde nach DIN 53883 durchgeführt. Als Meßeinrichtung wurde ein Stereomikroskop der Marke Leica, Typ WILD M3Z verwendet mit zugehöriger Strichskala mit einem Skaleneinteilungswert von 1 mm.
Bestimmung der Filtrationswirkung gegenüber Birkenpollen
Das Meßprinzip basiert auf einer simultanen Partikelzählung mittels zweier Partikelzählmeßgeräte.
In eine Luftströmung durch einen rohrförmigen Versuchsaufbau werden Birkenpollen mittels Preßluft zerstäubt und eingebracht. Am Gehäuseaustritt befinden sich die Ansaugtrichter zweier handelsüblicher Partikelzähler, von denen einer mit dem Prüfmuster bedeckt, der andere zur Referenz nicht bedeckt wird. Die Partikelzähler liefern pro Messung simultan Partikelanzahlen für den Fall des unbedeckten und des mit dem Prüfmuster bedeckten Fall. Aus den beiden Meßwerten kann ein Einzelwert E für die Filterwirkung des Musters berechnet werden:
Parti e ama mbedeckterTncher
Der in den Beispielen angegebene Wert der Filterwirkung gegenüber Birkenpollen F setzt sich aufgrund der sehr hohen Standardabweichung der Εinzelwerte aus zehn Εinzelmes-
sungen zusammen. Durch Alternieren des mit dem Prüfmuster zu bedeckenden Ansaugtrichters kann auf die Bestimmung der Apparatekonstante, die aufgrund von nicht vollständig homogener Verteilung der Pollen in der Luftströmung und apparativen Unterschieden der Partikelzählmeßgeräte auftritt, verzichtet werden. Die Vergleichsgrenze dieser Methode liegt bei 10 %, das heißt, Unterschiede in der Filterwirkung zweier Muster von größer 10 % sind signifikant. Da auch in der Raumluft vorhandene Partikel von beiden Partikelzählern erfaßt werden, aber nicht bekannt ist, wieviel Raumluftpartikel gefiltert werden, wurde von einer Korrektur der Einzelwerte abgesehen. Es läßt sich abschätzen, daß bei einer Verminderung der beiden Meßwerte um die Anzahl der Raumluftparti- kel das Ergebnis für den Einzelwert der Filterwirkung höher besser ausfällt.
Der Versuchsaufbau besteht aus einem rohrförmigen Gehäuse. Am Lufteintritt befindet sich ein Gebläse zur Einstellung der Luftströmung durch das rohrförmige Gehäuse, weiches Umgebungsluft ansaugt und durch das Gehäuse fördert. Am Luftaustritt sind die Ansaugtrichter der Partikelzählmeßgeräte angebracht sowie das Flügelrad eines Anemometers. An der Saugseite des Gebläses findet die Einbringung der Birkenpollen statt.
Der rohrförmige Versuchsaufbau besitzt eine Länge von 1 ,6 m und einen Durchmesser von 0,29 m bei kreisförmigen Querschnitt. Die Rohrwandungen bestehen aus Aluminiumblech mit einer Stärke von 1 mm.
Die Luftströmung wird durch ein am Gehäuseeintritt abdichtend angeschlossenes Gebläse realisiert, welches über eine Regeleinrichtung stufenlos Windgeschwindigkeiten von bis zu 5 m/s erzeugen kann. Der Durchmesser des Gebläses schließt mit dem Durchmesser des Gehäuses ab. Für diese Versuchapparatur wurde ein Kugellagerlüfter mit hoher Luftleistung der Fa. Ziehl EBM verwendet.
Die Ansaugtrichter der Partikelzählmeßgeräte und das Flügelrad des Anemometers sind an der Austrittsöffnung der Gehäuses am äußersten Radius angebracht und ragen 3 bis 4 cm in die Austrittsöffnung hinein. Die Ansaugtrichter und das Flügelrad sind parallel zur Luftströmung ausrichtet. Die Verdeutlichung der genauen Positionen der Ansaugtrichter und des Flügelrades wird anhand der Veranschaulichung durch mittels ein Ziffernblatt einer Uhr vorgenommen. In Strömungsrichtung gesehen nehmen die Ansaugtrichter die Positionen 5:30 und 6:30 Uhr ein, das Flügelrad die Position 7 Uhr.
Als Partikelzähler werden Geräte der Firma Kratel, Typ Partoscope R und der Partikelmonitor 28DD, Fa. Deha eingesetzt. Beide Geräte besitzen mehrere Meßkanäle für verschiedene Partikelgrößenbereiche. Dadurch lassen Partikelgrößenbereiche von größer 0,3 bis größer 5 μm für den Zähler Partoscope R und Partikelgrößenbereiche von größer 0,3 bis größer 10 μm für den Zähler 28 DD distributiv und kumulativ bestimmen. Die für die Bestimmung der Filterwirkung benutzten Meßwerte stellen bei beiden Partikelzählern die gemessenen Partikelanzahlen kumulativ für den Meßbereich von größer 3 μm dar. Die Meßdauer zur Ermittlung der Bezugs- und Vergleichswerte betrug für beide Geräte 60 s.
Die Messung der Luftgeschwindigkeit geschieht durch ein Anemometer der Fa. Schiltknecht Ing, Typ mini-air IV. Die Ergebnisse der Versuche wurden mit einer Windgeschwindigkeit von 3 m/s erzielt.
Als Prüfsubstanz werden natürliche Birkenpollen eingesetzt. Die Birkenpollen besitzen ein Größenspektrum von etwa 10 μm bis 30 μm Durchmesser und sind annähernd kugelförmig. Birkenpollen für medizinische Zwecke können bei der Fa. Allergon (Schweden) bezogen werden. Die Messergebnisse sind mit der Birkenpollenart Betula lutea erzeugt worden.
Der Einbringung der Birkenpollen in die Luftströmung geschieht, indem aus einem Vorlagegefäß über ein Schlauchsystem Birkenpollen mittels Preßluft senkrecht mittig vor der Saugseite des Gebläses zerstäubt werden. Dazu werden in einen 100 ml Erlenmeyerkol- ben mit Schliff als Vorlagegefäß etwa 0,001 g Birkenpollen eingewogen. Der Erlenmeyer- kolben wird mit einem Gaseinleitrohr mit zum Erlenmeyerkolben passenden Schliff und Auslaßöffnung verschlossen.
Die Preßluftzufuhr ist mittels eines Schlauchs an einen Drei-Wege-Hahn angeschlossen. Die beiden weiteren Anschlüsse des Drei-Wege-Hahns sind mit einer Volumenstrommeßeinrichtung und der Einleitöffnung des Gaseinleitungsrohres des Erlenmeyerkolbens über Schläuche verbunden. Die Aus laT3.öff nung des Vorlagegefäßes ist durch einen Schlauch mit einem Glasrohrverbunden, welches sich mittig und senkrecht direkt oberhalb der Saugseite des Gebläses befindet.
Durch die Stellung des Dreiwegehahns kann entweder der Volumenstrom der Preßluft gemessen werden oder die Preßluft zum Zerstäuben der Pollen durch das Vorlagegefäß geleitet werden. Bei den Messergebnissen wurde ein Preßluftvolumenstrom von 15 l/min eingestellt. Zur Pollenaufgabe wurde während der o.g. Meßdauer von 1 Minute das Vor- lagegefäß für 5 s mit Preßluft durchströmt.
Die Anbringung der Muster vor den Ansaugtrichtern der Partikelmeßgeräte erfolgt, indem ein etwa kreisrundes Muster mit einem Durchmesser von etwa 4,5 cm auf einen passenden kreisrunden Rahmen geklebt wird. Der Rahmen ist durch ein doppelseitig klebendes Band entsprechend ausgerüstet worden. Als Klebeband wurde tesa® 4965 eingesetzt. Vor der Partikelmessung wird der Rahmen zusammen mit dem Muster über den Ansaugtrichter eines der beiden Partikelzähler geschoben.