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DE10012997A1 - Kondensat-Absorptionsmatte - Google Patents

Kondensat-Absorptionsmatte

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DE10012997A1
DE10012997A1 DE10012997A DE10012997A DE10012997A1 DE 10012997 A1 DE10012997 A1 DE 10012997A1 DE 10012997 A DE10012997 A DE 10012997A DE 10012997 A DE10012997 A DE 10012997A DE 10012997 A1 DE10012997 A1 DE 10012997A1
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Abstract

Kondensat-Absorptions-Matte werden zur Aufnahme und Ableitung von Kondensationswasser aus der Luftfeuchte an kalten Oberflächen verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Absorptionsmatte zur Aufnahme und Ableitung von Konden­ sationswasser aus der Luftfeuchte an kalten Oberflächen in vorwiegend geschlossenen Räumen.
In Räumen, mit Elementen, die eine im Vergleich zur höheren Raumtemperatur niedri­ gere Temperatur aufweisen, entsteht bekanntlich leicht Kondensationswasser an der Oberfläche der kälteren Elemente. Das Kondensationswasser entsteht, wenn an der kalten Oberfläche der Elemente der Taupunkt unterschritten wird.
Insbesondere betroffen von der Kondensationswasserbildung sind Außenelemente der Räume wie die Dächer, die Decken und die Wände.
Stark betroffen von der Kondensationswasserbildung sind Gebäude in Leichtbauweise mit geringer Wärmedämmung, z. B. Hallen mit Dächern und Wänden aus einschaligen Profilbleche ohne zusätzliche Isolation. Insbesondere bei unzureichender Belüftung kann hier Kondensationswasser in größeren Mengen anfallen und unkontrolliert mit un­ angenehmen Folgen abtropfen.
Das abtropfende Kondensationswasser führt zu einer Durchfeuchtung der eingelagerten Ware; dies kann zu einer Beschädigung und zum Verderb der Waren führen. Aus den gleichen Gründen ist eine Fertigung von Gütern in solchen Hallen nur eingeschränkt möglich.
Zur Lösung dieses Problems wird versucht, die kalten Flächen mit Systemen aus mine­ ralisch gefüllten, offenporigen Polymerschäume oder Polyestervliese zu bedecken. Bei diesen Systemen soll das mineralische Granulat das Kondensationswasser aufnehmen. Dies ist jedoch begrenzt, da die Aufnahmekapazität herkömmlicher mineralischer Gra­ nulate bei 0,7 kg/m2 liegt und eine weitere Aufnahme nicht möglich ist. Ein weiterer Ein­ satz ist erst nach einem Trocknungsprozess durch Erwärmen und Lüften möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher die Bereitstellung eines Systems, das daß Kondensationswasser unbegrenzt aufnehmen und abführen kann.
Es wurden Kondensat-Absorptions-Matten zur Aufnahme und Ableitung der konden­ sierten Luftfeuchte an kalten Oberflächen in Räumen gefunden, dadurch gekennzeich­ net, daß eine oder mehrere Laminatschichten aus Polyester-Vlies an der kalten Ober­ fläche befestigt werden und das Laminat auf der der Raumluft zugewandten Seite mit einer Adhäsionsschicht mit hoher Oberflächenspannung beschichtet ist.
Die erfindungsgemäßen Laminatschichten aus Polyester-Vlies können das Kondensati­ onswasser in weit größerer Menge (1 bis 2 kg/m2, bevorzugt etwa 1,5 kg/m2) aufneh­ men. Für den Fall, dass die Aufnahmekapazität des Polyester-Vlieses erschöpft ist, läuft das Kondensationswasser zwischen den Laminatschichten ab und kann kontrolliert, beispielsweise in einer Rinne, aufgefangen und angeleitet werden. Auf diese Weise ist eine Aufnahme des Kondensationswassers unbegrenzt möglich.
Die Oberfläche der erfindungsgemäßen Kondensat-Absorptions-Matten bleibt trocken und ein unkontrolliertes Abtropfen des Kondensationswassers in den Raum unterbleibt.
Die erfindungsgemäßen Kondensat-Absorptions-Matten enthalten eine oder mehrere, bevorzugt 1 bis 3, insbesondere bevorzugt 1 oder 2, Laminatschichten aus Polyester- Vlies.
Vliese aus Polyester-Polymeren als Faserverbundstoffe, die aus Polyester-Spinnfa­ sern bestehen, (TKG vom 1.9.1972) sind an sich bekannt. Polyester Polymere beste­ hen aus linearen Makromolekülen, deren Kette zu mindestens 85 Gewichtsprozent aus dem Ester eines Diols mit Terephtalsäure besteht; sie entstehen durch Polykondensati­ on von Glykol mit Dimethylterephtalat unter Abscheidung überflüssigen Glykols. Poly­ ester-Spinnfasern werden im Schmelzespinnverfahren, unter Umgehung von Stapelfa­ sermatten, im direkten Verarbeitungsprozess, d. h. durch mechanische oder adhäsive Verfestigung zu Vliesen zu "non woven fabrics" verarbeitet.
Bevorzugt als Basis für Polyester-Vliese (PES) sind Terylene-Typen. Terylene-Typen weisen z. B. die folgenden Eigenschaften auf:
Schmelzpunkt 256°C,
Dichte 1,38 g/cm3
Dichte Vlies
Reißfestigkeit Spinnfaser p/dtex 3,5-4,0
Reißdehnung Spinnfaser 40,0-25,0%
Feuchtigkeitsaufnahme Spinnfaser 0,5%
Diese Vliese zeichnen sich durch ein Wasseraufnahmevermögen aus das im Bereich des bis zu vierfachen Eigengewichtes liegt. Die Polyesterfaser ist hydrohob, das Rück­ haltevolumen resultiert aus der Eigenschaft in Zwischenräumen des Fasergeleges Wasser einzulagern. Das Wasserrückhaltevermögen wird durch die innere, membranar­ tig wirkende polymere Kleberschicht positiv beeinflußt. Die Qellung des Vlieskörpers bleibt dabei sehr gering.
Außer dem hohen Wasseraufnahmevermögen zeichnen sich diese Vliese, aufgrund fehlender Schuß und Kettfäden, (non woven fabrics) durch eine besonders leichte Ver­ arbeitbarkeit aus, die Randbesäumung sowie das für erfindungsgemäße Absorbtions­ matte notwendige seitliche versiegeln, kann aufgrund der gegebenen Thermoplastizi­ tät durch eine Hot-Roll-Fixierung erfolgen.
Die Herstellung von Laminaten aus den Polyester-Vliesen ist an sich bekannt. Die La­ minierung erfolgt in Abhängigkeit vom eingesetzten Haftsystem auf Trocken-Hot melt oder Extrusions-Kaschiermaschinen im Transfer-Verfahren.
Die Laminate können beispielsweise hergestellt werden indem man vorzugsweise 2 Polyester-Vlies-Bahnen unter Zuhilfenahme von Haftvermittlern unter mäßigem Druck aufeinander bringt und zu Laminaten verklebt. Als Haftvermittler können Ein- und Mehrkomponenten Reaktionskleber sowie Feuchtigkeitsvernetzende Systeme auf Basis von Acrylaten und Polyuretanen eingesetzt werden. Bevorzugt sind Hot Melts-Poly­ merkleber, die durch Breitschlitzdüsen aus der Schmelzephase aufgetragen werden und nach Fügen und Abkühlen der Bahnen einen haftfesten Verbund ergeben. Diese Hot Melt verklebten Laminate können aufgrund schneller Verfestigung ("quick grap") einer direkten Weiterverarbeitung zugeführt werden. (Adhäsiosbeschichtung, Perforati­ on Besäumung)..
Die vorgefertigten Laminate aus Polyester-Vliesen, die für die erfindungsgemäßen Kon­ densat-Absorptions-Matten eingesetzt werden, erhalten auf der, der Luft zugewandten Seite, in einem weiteren Kaschier bzw. Beschichtungsvorgang, eine Adhäsionsschicht aus thermoplasischen Polymeren die eine hohe Oberflächenspannung aufweisen. Die Oberflächenspannung der Adhäsionsschicht soll nach Möglichkeit dem Bereich der O­ berflächenspannung des Wassers nahe kommen. (<70 mN/m). Hierdurch wird erreicht, daß das Kondensationswassers auf der Oberfläche einen hohen Benetzungsgrad er­ reicht, keine größeren Tropfen bildet und von den erfindungsgemäßen Kondensat- Absorptions-Matten aufgenommen wird.
Die Adhäsionsschicht mit hoher Oberflächenspannung für die erfindungsgemäßen Kon­ densat-Absorptions-Matten wird zur Wasseraufnahme vorzugsweise genadelt. (Mikro­ perforiert)
Eine Nadelung als Mikroperforation von Beschichtungen oder Folien ist an sich bekannt. Sie dient zur gezielten lokalen Öffnung der Oberflächen, mit der Maßgabe, eine defi­ nierte Durchlässigkeit für Gase und Flüssigkeiten zu erzielen. Die Nadelung erfolgt in der Regel im Zuge der Folienfertigung oder zum Abschluß des Beschichtungsvorgan­ ges, durch Nadel bestückte Walzen oder Stempel, nach vorgegeben Raster und Loch­ durchmesser. Es wurde gefunden das Diagonales Raster auf 5 × 6 × (3) mm und Loch­ durchmesser ~ 0,1 mm zu optimalen Ergebnissen führt.
Zur Erhöhung der Oberflächenspannung der erfindungsgemäßen Kondensat- Absorptions-Matten wird die der Adhäsionsschicht einer oxidativen, vorzugsweise Co­ ronabehandlung unterworfen. Alternative sind Flammbehandlungen mit Sauerstoffüber­ schuß oder hochernergetischem Xenon Licht möglich.
Eine Coronabehandlung ist (als Hochspannungs Funkenentladung) an sich bekannt und kann beispielsweise wie folgt durchgeführt werden:
Die zu behandelnde, endbeschichtete Laminatbahn wird kontinuierlich durch einen E­ lektronenspalt geführt, d. h. über eine Walze am elektrischen Massepotential und einem auf hohem elektrischen Potential liegenden Elektrodensystem vorbei geführt. Die elekt­ rische Spannung ist so hoch, daß zwischen Elektrodensystem und Walze elektrische Überschläge stattfinden. Die Optimierung erfolgt, indem man die Oberfläche der zu be­ handelnden Laminatbahn in geringem Abstand, (1,5 bis 2 mm Luftspalt,) zwischen dem Elektrodenspalt durchführt. Durch die mit hoher Energie austretenden Elektronen wird Luft in Ozon, Sauerstoff und Stickoxyde umgewandelt. Elektronen, die auf die Bahn­ oberfläche prallen, brechen durch Funkenerosion die Bindungen der Polymerketten auf. Mit diesen freien Bindungen reagieren die Gase der Korona-Atmosphäre, so dass überwiegend Oxydationsreaktionen ablaufen, die die Morphologie der Oberflächenbe­ schichtung verändern und eine höhere Benetzbarkeit zur Folge haben.
Die Spannungsparameter sind abhängig von Polymerwerkstoff, Prozeßtemperatur und Durchlaufgeschwindigkeit Bei gleichem Durchsatz ~ 100 mm/sec. wurden bei Poly­ ethylen (LDPE), Polypropylen (PP) Spannungen von ~ 15 kV bei Polyurethanen (TPU) Spannungen von ~ 5 kV benötigt. Die Eindringtiefe im modifizierten Bereich liegt bei 0.005 µ; TPU weist eine fühlbare geringe Klebrigkeit auf.
Adhäsionsschichten mit hoher Oberflächenspannung, für die erfindungsgemäßen Kon­ densat-Absorptions-Matten, bestehen aus modifizierten Folien oder Schmelzbeschich­ tungen, vorzugsweise thermoplastischen Polyurethanen (TPU), Polyolefinen, wie Poly­ ethylen (LDPE) oder Polypropylen (PP). Folien oder Schmelzbeschichtungen aus Poly­ olefinen, wie Polyethylen(LDPE), Polypropylen (PP) sowie termoplastischen Polyuteh­ tanen, sind an sich bekannt.
Bevorzugt für die Herstellung erfindungsgemäßen Absorptionsmatten ist die Schmelz- Beschichtung mit Polyethylen und LDPE Typen; dies ist durch Preis, Verfügbarkeit, Verarbeitbarkeit, anwendungsbezogene Modifikation, Einfärbbarkeit, technische Eigen­ schaften bedingt.
Insbesondere bevorzugte wegen ihren besonderen technischen Eigenschaften für die Herstellung erfindunggemäßen Absorbtionsmatten als Kaschierfolie oder Schmelzebe­ schichtung sind "Thermoplasische Polyuretan Elastomere", auf Basis von Tetramethy­ lenoxidether und Diisocyanaten (durch Polyaddition von C4 Ether Polyole und MDI, wachsfrei/wachsreduziert). Hierbei ist die Verrottungsbeständigkeit, Haftung, eine hohe Wasserdampf Diffusionsrate, Elastizität, Verarbeitbarkeit, Einfärbbarkeit, Variabilität, Verfügbarkeit, Preis zu nennen.
Folien aus C4 Ether-TPU für Thermokaschierung sind ebenfalls geeignet Verarbeitbar­ keit, Hohe Wasserdampf Diffusionsrate, Elastizität, Haftung, Preis, Verfügbarkeit.
Die Folien aus LDPE "Polyolefinen" und TPU "Thermoplasischen Polyurethanen" für die Beschichtung der erfindungsgemäßen Kondensat Absorbtions Matten werden im allgemeinen in der jeweils erforderlichen Dicke von 50 bis 100 µ auf Folien-Blasanla­ gen hergestellt.
TPU-Folien in diesen geringen Dickenbereichen, müssen aufgrund der dem Polyu­ rethan eigenen hohen Anfangsklebrigkeit und der geringen Schmelzestandfestigkeit, mit einer Stützfolie, vorzugsweise aus Polyethylen koextrudiert werden.
Die Stützfolie ist leicht abzuziehen, wird aber wegen der besseren Verarbeitbarkeit bei der Weiterverarbeitung so lange wie möglich auf der TPU Folie belassen.
Schmelzbeschichtungen aus Polyolefinen oder thermoplastischen Polyurethanen, wer­ den in erforderlicher Auflagedicke von 50 bis 100 µ, mittels Extruder und nachgeschalteter Breitschlitzdüse, durch den Auftrag der heißen, homogen aufgeschlossenen Poly­ merschmelze auf das Substrat hergestellt.
Die Befestigung der funktionsfertigen erfindungsgemäßen Kondensat-Absorptions- Matten an den zu schützenden Konstruktions Oberflächen, die in der Regel mit Zink oder Polyester-Harz-Lack beschichtet sind, kann durch den Einsatz schnell härtender Ein- oder Zweikomponenten Reaktionskleber auf Basis von Polyuretanen oder Methyl­ metacrylaten oder durch Hot Melts, Schmelzkleber auf Basis hochkristaliner thermopla­ sischer Polyurethane (quick grap) oder modifizierten Polyamiden erfolgen.
Die erfindungsgemäßen Kondensat-Absorptions-Matten können beispielsweise wie folgt hergestellt werden.
Die Basis Laminierung und die Oberflächenbeschichtung erfolgen auf einer Extrusi­ onskaschiermaschine, Hier wird über eine Breitschlitz-Extrusionsdüse, das Extrusion­ polymer für die Laminatbindung, z. B. ein PU-Schmelzkleber, als beschichtungsbreiter Film, von ca. 25 bis 30 µ Dicke, auf die erste Polyester Vliesbahn aufgebracht. Die Extruder- und Düsentemperatur liegen bei 140 bis 160°C. Die Zuführung des Sub­ strates erfolgt über ein Rollensystem und eine Walze.
Die zweite Vlies Bahn wird als Abdeckung, unmittelbar danach, durch eine gekühlte Walze, mit ca. 300 g/cm2 Siegeldruck, gegen die mit heißer Schmelz belegte erste Vlies Bahn gepreßt,- abgekühlt und aufgerollt.
Alle Einstellparameter sind abhängig von der Schmelzeviskosität (MVR) und der einge­ stellten Bahngeschwindigkeit.
Das so gefertigte Laminat wird als Halbzeug auf Lager genommen, oder bei entspre­ chender technischen Voraussetzung direkt weiter verarbeitet.
Das einseitige Aufbringen der Adhäsions Oberflächenbeschichtung aus Polyether TPU, erfolgt durch Schmelzeauftrag über die für diesen Prozeß optimierte Extrusion­ sanlage. Die Optimierung der Beschichtung zur glatten oder strukturierten Oberfläche, wird nach Durchlauf einer kurzen Vorkühlstrecke bei Raumtemperatur und eine nach­ geschaltete, gekühlte Glatt- oder Prägewalze erzielt. Die optimale Auflagedicke für die Kondesat Absoptions Matte liegt bei C4 Ether Polyurethan zwischen 50 und 70 µ, Die Optimierung der Oberfläche durch Coronabehandlung und Nadelung erfolgt wenn prozesstechnisch möglich in einem weiteren nachfolgenden Arbeitsgang.
Alternativen auf gleicher Anlage können Vlies Laminierung mit HDPE oder Hochdruck Polyethylen und Oberflächenbeschichtung mit LDPE oder PP, Polypropylen im Tempe­ raturbereich von 120 bis 130°C erfolgen.
Hot Melts Streupulver sind eine weitere Alternative. Diese rieselfähigen Polymerpulver- Teilchengröße 100 bis 60 µ werden wirksam wenn sie durch Wärmezufuhr, z. B. durch Heizkanal, IR-Strahler oder Prozeßwärme aktiviert werden. Die Temperatur im Fü­ gespalt soll bei HDPE 130 bis 150°C, bei TPU 150 bis 170°C betragen. Der Siegeldruck beträgt bei einer Siegelzeit von 10 bis 15 sec. für HDPE 200 g/cm für TPU 300 bis 400 g/cm2,
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch die Verwendung von Kondensat- Absorptions-Matten mit einer oder mehreren Laminatschichten aus Polyester-Vlies, wo­ bei das Laminat auf einer Seite mit einer Adhäsionsschicht mit hoher Oberflächenspan­ nung beschichtet ist, zum Abdecken von kalten Oberflächen.
Auf den kalten Oberflächen wird wirkungsvoll das Kondensationswasser aufgenommen und kann kontrolliert abgeführt werden.
Beispiel
Versuchsanordnung: Eine Klimakammer, L480 × B100 × H1 - 275/H2 - 225 mm, Rauminhalt ca. 12,0 l, ist mit eine Stahlblech von 0,8 mm Dicke abgedeckt. Die nach innen gewandte Blechseite ist mit einer als Kondensat Absoptions Matte beschriebenen Schicht beklebt.
Die in der Kammer befindliche Luftfeuchte wird durch gezielte Zuführung von Sattdampf oberhalb des Sättigungspunktes gehalten.
Die Differenz zwischen Innen und Außen Temperatur beträgt 20°C.
Das an der Innenseite der Abdeckung kondensierende Wasser wird von der Beschich­ tung aufgenommen. Nach Sättigung, wandert überschüssiges Wasser, infolge eintre­ tender Drainagewirkung, innerhalb der Beschichtung und tritt über die etwa 10° nach unten geneigte Schnittkante am Ende des Abdeckbleches ins Freie.

Claims (10)

1. Kondensat-Absorptions-Matten zur Aufnahme und Ableitung der kondensierten Luftfeuchte an kalten Oberflächen in Räumen, dadurch gekennzeichnet, dass ei­ ne oder mehrere Laminatschichten aus Polyester-Vlies an der kalten Oberfläche befestigt werden und das Laminat auf der der Raumluft zugewandten Seite mit einer Adhäsionsschicht mit hoher Oberflächenspannung beschichtet ist.
2. Kondensat-Absorptions-Matten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 2 bis 3 Laminatschichten aus Polyester-Vlies verwendet werden.
3. Kondensat-Absorptions-Matten nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass Polyestervliese mit einem Wasseraufnahmevermögen im Bereich von 1 bis 2 kg/m2 verwendet werden.
4. Kondensat-Absorptions-Matten nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass ein Polyestervlies des Typs PES Polyesterspinnvlies, Non woven. Fabrics verwendet wird.
5. Kondensat-Absorptions-Matten nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Adhäsionsschicht eine Oberflächenspannung im Bereich der Oberflächenspannung von Wasser aufweist.
6. Kondensat-Absorptions-Matten nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Adhäsionsschicht genadelt ist.
7. Kondensat-Absorptions-Matten nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Adhäsionsschicht einer Coronabehandlung unterworfen wur­ de.
8. Kondensat-Absorptions-Matten nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Adhäsionsschicht einer oxidativen Behandlung unterworfen wurde.
9. Kondensat-Absorptions-Matten nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, dass als Adhäsionsschicht Folien oder Schmelzbeschichtungen aus Polyolefinen verwendet werden.
10. Verwendung von Kondensat-Absorptions-Matten mit einer oder mehreren Lami­ natschichten aus Polyester-Vlies, wobei das Laminat auf einer Seite mit einer Adhäsionsschicht mit hoher Oberflächenspannung beschichtet ist, zum Abde­ cken von kalten Oberflächen.
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