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DE10012997B4 - Anordnung einer Kondensat-Absorptions-Matte - Google Patents

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Abstract

Anordnung einer Kondensat-Absorptions-Matte zur Aufnahme und Ableitung der kondensierten Luftfeuchte an einer kalten Oberfläche in einem Raum, wobei die Matte aus einer oder mehreren Laminatschichten aus Polyester-Vlies zur Befestigung an der kalten Oberfläche besteht und das Laminat auf der der Raumluft zugewandten Seite mit einer Adhäsionsschicht mit einer Oberflächenspannung, die größer ist als 70 mN/m, beschichtet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung einer Kondensat-Absorptionsmatte zur Aufnahme und Ableitung von Kondensationswasser aus der Luftfeuchte an kalten Oberflächen in vorwiegend geschlossenen Räumen.
  • In Räumen mit Elementen, die eine im Vergleich zur höheren Raumtemperatur niedrigere 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 unangenehmen 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 mineralisch gefüllten, offen porigen Polymerschäumen oder Polyestervliesen zu bedecken. Bei diesen Systemen soll das mineralische Granulat das Kondensationswasser aufnehmen. Dies ist jedoch begrenzt, da die Aufnahmekapazität herkömmlicher mineralischer Granulate bei 0,7 kg/m2 liegt und eine weitere Aufnahme nicht möglich ist. Ein weiterer Einsatz ist erst nach einem Trocknungsprozess durch Erwärmen und Lüften möglich.
  • In der DE 43 22 747 A1 wird eine Abdichtbahn für Dächer beschrieben, die aus einer gereckten, mikroporösen Membran aus Polyethylen besteht, die auf der der Dachinnenseite zugewandten Seite mit einem Polyestervlies versehen ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung war daher die Bereitstellung einer Anordnung, die das Kondensationswasser unbegrenzt aufnehmen und abführen kann.
  • Zur Lösung der Aufgabe wurde eine Anordnung einer Kondensat-Absorptions-Matte zur Aufnahme und Ableitung der kondensierten Luftfeuchte an einer kalten Oberfläche in einem Raum gefunden, wobei die Matte aus einer oder mehreren Laminatschichten aus Polyester-Vlies zur Befestigung an der kalten Oberfläche besteht und das Laminat auf der der Raumluft zugewandten Seite mit einer Adhäsionsschicht mit einer Oberflächenspannung, die größer ist als 70 mN/m beschichtet ist.
  • Die Laminatschichten aus Polyester-Vlies können das Kondensationswasser in weit größerer Menge (1 bis 2 kg/m2, bevorzugt etwa 1,5 kg/m2) aufnehmen. 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 abgeleitet werden. Auf diese Weise ist eine Aufnahme des Kondensationswassers unbegrenzt möglich.
  • Die Oberfläche der Kondensat-Absorptions-Matten bleibt trocken und ein unkontrolliertes Abtropfen des Kondensationswassers in den Raum unterbleibt.
  • Im Gegensatz zu der DE 43 22 747 A1 ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Anordnung der Schichten entgegengesetzt. Der kalten Seite zugewandt ist ein Laminat aus Polyestervlies. Der der Raumluft zugewandten Seite ist eine Adhäsionsschicht angeordnet.
  • Die 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-Spinnfasern bestehen, (Textilkennzeichnungsgesetz, TKG vom 1.9.1972) sind an sich bekannt. Polyester-Polymere bestehen aus linearen Makromolekülen, deren Kette zu mindestens 85 Gewichtsprozent aus dem Ester eines Diols mit Terephtalsäure besteht; sie entstehen durch Polykondensation von Glykol mit Dimethylterephtalat unter Abscheidung überflüssigen Glykols. Polyester-Spinnfasern werden im Schmelzespinnverfahren, unter Umgehung von Stapelfasermatten, 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
    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 hydrophob, das Rückhaltevolumen resultiert aus der Eigenschaft in Zwischenräumen des Fasergeleges, Wasser einzulagern. Das Wasserrückhaltevermögen wird durch die innere, membranartig wirkende polymere Kleberschicht positiv beeinflusst. Die Quellung 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 Verarbeitbarkeit aus, die Randbesäumung sowie das für erfindungsgemäße Absorbtionsmatten notwendige seitliche Versiegeln kann aufgrund der gegebenen Thermoplastizität durch eine Hot-Roll-Fixierung erfolgen.
  • Die Herstellung von Laminaten aus den Polyester-Vliesen ist an sich bekannt. Die Laminierung 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-Polymerkleber, 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. (Adhäsionsbeschichtung, Perforation, Besäumung).
  • Die vorgefertigten Laminate aus Polyester-Vliesen, die für die erfindungsgemäßen Kondensat-Absorptions-Matten eingesetzt werden, erhalten auf der der Luft zugewandten Seite in einem weiteren Kaschier- bzw. Beschichtungsvorgang, eine Adhäsionsschicht aus thermoplastischen Polymeren, die eine hohe Oberflächenspannung aufweisen. Die Oberflächenspannung der Adhäsionsschicht soll nach Möglichkeit dem Bereich der Oberflächenspannung des Wassers nahe kommen (> 70 mN/m). Hierdurch wird erreicht, dass das Kondensationswasser auf der Oberfläche einen hohen Benetzungsgrad erreicht, keine größeren Tropfen bildet und von den Kondensat-Absorptions-Matten aufgenommen wird.
  • Die Adhäsionsschicht mit hoher Oberflächenspannung für die Kondensat-Absorptions-Matten wird zur Wasseraufnahme vorzugsweise genadelt (mikroperforiert).
  • Eine Nadelung als Mikroperforation von Beschichtungen oder Folien ist an sich bekannt. Sie dient zur gezielten lokalen Öffnung der Oberflächen mit der Maßgabe, eine definierte Durchlässigkeit für Gase und Flüssigkeiten zu erzielen. Die Nadelung erfolgt in der Regel im Zuge der Folienfertigung oder zum Abschluss des Beschichtungsvorganges, durch nadelbestückte Walzen oder Stempel, nach vorgegebenem Raster und Lochdurchmesser. Es wurde gefunden, dass ein diagonales Raster auf 5 × 6 × (3) mm und ein Lochdurchmesser ~0,1 mm zu optimalen Ergebnissen führt.
  • Zur Erhöhung der Oberflächenspannung der Kondensat-Absorptions-Matten wird die Adhäsionsschicht einer oxidativen, vorzugsweise Coronabehandlung unterworfen. Alternativ sind Flammbehandlungen mit Sauerstoffüberschuss 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 Elektronenspalt geführt, d. h. über eine Walze am elektrischen Massepotential und einem auf hohem elektrischen Potential liegenden Elektrodensystem vorbei geführt. Die elektrische Spannung ist so hoch, dass zwischen Elektrodensystem und Walze elektrische Überschläge stattfinden. Die Optimierung erfolgt, indem man die Oberfläche der zu behandelnden 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 Bahnoberfläche 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 Oberflächenbeschichtung 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 Polyethylen (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 Kondensat-Absorptions-Matten bestehen aus modifizierten Folien oder Schmelzbeschichtungen, vorzugsweise thermoplastischen Polyurethanen (TPU), Polyolefinen, wie Polyethylen (LDPE) oder Polypropylen (PP). Folien oder Schmelzbeschichtungen aus Polyolefinen, wie Polyethylen(LDPE), Polypropylen (PP) sowie termoplastischen Polyurethane, sind an sich bekannt.
  • Bevorzugt für die Herstellung der Absorptionsmatten ist die Schmelz-Beschichtung mit Polyethylen und LDPE-Typen; dies ist durch Preis, Verfügbarkeit, Verarbeitbarkeit, anwendungsbezogene Modifikation, Einfärbbarkeit, technische Eigenschaften bedingt.
  • Insbesondere bevorzugt wegen ihrer besonderen technischen Eigenschaften für die Herstellung erfindungsgemäßer Absorbtionsmatten als Kaschierfolie oder Schmelzbeschichtung sind „Thermoplastische Polyuretan-Elastomere" auf Basis von Tetramethylenoxidether und Diisocyanaten (durch Polyaddition von C4 Ether Polyolen 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.
  • Die Folien aus LDPE-„Polyolefinen” und TPU „Thermoplastische Polyurethane" für die Beschichtung der Kondensat-Absorbtions-Matten werden im allgemeinen in der jeweils erforderlichen Dicke von 50 bis 100 μ auf Folien – Glasanlagen hergestellt.
  • TPU-Folien in diesen geringen Dickenbereichen müssen aufgrund der dem Polyurethan 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 werden in erforderlicher Auflagedicke von 50 bis 100 μ mittels Extruder und nachgeschalteter Breitschlitzdüse durch den Auftrag der heißen, homogen aufgeschlossenen Polymerschmelze auf das Substrat hergestellt.
  • Die Befestigung der funktionsfertigen 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 Polyurethanen oder Methylmetacrylaten oder durch Hot Melts, Schmelzkleber auf Basis hochkristalliner thermoplastischer Polyurethane (quick grap) oder modifizierten Polyamiden erfolgen.
  • Die Kondensat-Absorptions-Matten können beispielsweise wie folgt hergestellt werden.
  • Die Basis-Laminierung und die Oberflächenbeschichtung erfolgen auf einer Extrusionskaschiermaschine. Hier wird über eine Breitschlitz-Extrusionsdüse das Extrusionpolymer 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 Substrates 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 Schmelze belegte erste Vlies Bahn gepresst, abgekühlt und aufgerollt.
  • Alle Einstellparameter sind abhängig von der Schmelzeviskosität (MVR) und der eingestellten Bahngeschwindigkeit.
  • Das so gefertigte Laminat wird als Halbzeug auf Lager genommen, oder bei entsprechender technischen Voraussetzung direkt weiter verarbeitet.
  • Das einseitige Aufbringen der Adhäsions-Oberflächenbeschichtung aus Polyether-TPU erfolgt durch Schmelzeauftrag über die für diesen Prozess optimierte Extrusionsanlage. Die Optimierung der Beschichtung zur glatten oder strukturierten Oberfläche wird nach Durchlauf einer kurzen Vorkühlstrecke bei Raumtemperatur und eine nachgeschaltete, gekühlte Glatt- oder Prägewalze erzielt. Die optimale Auflagedicke für die Kondensat-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.
  • Alternativ auf gleicher Anlage können Vlies-Laminierung mit HDPE oder Hochdruck-Polyethylen und Oberflächenbeschichtung mit LDPE oder PP, Polypropylen im Temperaturbereich von 120 bis 130°C erfolgen.
  • Hot-Melts-Streupulver sind eine weitere Alternative. Diese rieselfähigen Polymerpulver-Teilchen mit einer Größe von 100 bis 600 μm werden wirksam, wenn sie durch Wärmezufuhr, z. B. durch Heizkanal, IR-Strahler oder Prozesswärme aktiviert werden. Die Temperatur im Fügespalt 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, wobei das Laminat auf einer Seite mit einer Adhäsionsschicht mit hoher Oberflächenspannung beschichtet ist, zum Abdecken von kalten Oberflächen.
  • Auf den kalten Oberflächen wird wirkungsvoll das Kondensationswasser aufgenommen und kann kontrolliert abgeführt werden.

Claims (8)

  1. Anordnung einer Kondensat-Absorptions-Matte zur Aufnahme und Ableitung der kondensierten Luftfeuchte an einer kalten Oberfläche in einem Raum, wobei die Matte aus einer oder mehreren Laminatschichten aus Polyester-Vlies zur Befestigung an der kalten Oberfläche besteht und das Laminat auf der der Raumluft zugewandten Seite mit einer Adhäsionsschicht mit einer Oberflächenspannung, die größer ist als 70 mN/m, beschichtet ist.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensat-Absorptions-Matte 2 bis 3 Laminatschichten aus Polyester-Vlies aufweist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyestervlies mit einem Wasseraufnahmevermögen im Bereich von 1 bis 2 kg/m2 eingesetzt ist.
  4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polyestervlies des Typs PES-Polyesterspinnvlies, Non woven Fabrics ist.
  5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Adhäsionsschicht genadelt ist.
  6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Adhäsionsschicht einer Coronabehandlung unterworfen worden ist.
  7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Adhäsionsschicht einer oxidativen Behandlung unterworfen worden ist.
  8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Adhäsionsschicht Folien oder Schmelzbeschichtungen aus Polyolefinen verwendet sind.
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