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Die
Erfindung betrifft eine feuchteadaptive Dampfbremse gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Im
Zusammenhang mit der Wärmedämmung von Gebäuden
ist der Einsatz von Dampfsperren in Form von Folien bekannt, die
einen Eintrag von Feuchte in Form von Wasserdampf in eine Baukonstruktion
verhindern sollen. Derartige Folien zeichnen sich durch einen entsprechend
hohen konstanten Wasserdampf-Diffusionswiderstand aus, der in der
Baupraxis in die diffusionsäquivalente Luftschichtdicke
(sd-Wert) umgerechnet wird, Der sd-Wert liegt in der Regel oberhalb von 10
m, vorzugsweise bei 100 m. Der Wasserdampfdiffusionswiderstand wird
hierbei inzwischen üblicherweise nach der DIN EN
ISO 12572:2001 gemessen. Da in vielen Fällen ein
Blockieren des Feuchteaustausches durch die Dampfsperre, also ein
Nicht-Austrocknen, unerwünscht ist, da dies mit einer Schädigung
der Baukonstruktion einhergehen kann, werden derartige Dampfsperren
mittlerweile durch Dampfbremsen ersetzt.
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Diese
Dampfbremsen sind von Hause aus in ihrer Dicke und/oder materialbedingt
so ausgelegt, um eine Feuchteabfuhr aus der Baukonstruktion zu ermöglichen.
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Um
insbesondere Schäden an der Holzkonstruktion, etwa Dach-
und Wandkonstruktionen aus Holz, durch Fäulnis und Schimmelbildung
zu verhindern, sind sog. feuchteadaptive Dampfbremsen bekannt (vgl.
WO 96/33321 A1 ),
die durch ein Material gebildet sind, bei denen sich der Wasserdampf-Diffusionswiderstand mit
zunehmender mittlerer Umgebungsfeuchte verringert, d. h. mit zunehmender
mittlerer Umgebungsfeuchte die Dampfbremse einen größeren
Wasserdampfdurchtritt ermöglicht, die Dampfbremse sich
also entsprechend öffnet. Für die in der
WO 96/33321 A1 offenbarten
Dampfbremsen sind die feuchteadaptiven Eigenschaften der Folien
so eingestellt, dass diese bei einer mittleren Feuchte der die Dampfbremse
umgebenden Atmosphäre von 30–50% einen Wasserdampf-Diffusionswiderstand
(s
d-Wert) von 2–5 m diffusionsäquivalente Luftschichtdicke
und bei einer Feuchte der Umgebung im Bereich von 60–80%
einen Wasserdampf-Diffusionswiderstand (s
d-Wert)
aufweisen, der kleiner als 1 m ist. Dies hat zur Folge, dass eine
derartige feuchteadaptive Dampfbremse zur Winterzeit, bei denen
in der Regel trockene Verhältnisse vorliegen, so dass sich
an der Dampfbremse eine mittlere Umgebungsfeuchte von 30–50%
einstellt, die Dampfbremse insoweit bremsend wirkt, als infolge
des vergleichweise hohen Wasserdampf-Diffusionswiderstands die zumeist
als Folie vorliegende Dampfbremse schließt, also nur wenig
Wasserdampf durch die Folie hindurch diffundieren lässt.
Dadurch wird verhindert, dass nennenswerte Feuchte aus dem Innenraum
von Gebäuden durch die Folie nach außen bspw.
in eine Holzkonstruktion eines Gebäudedaches und/oder einer
Wand gelangt, wo sich die Feuchte dann niederschlägt und
schließlich zu Fäulnis- und Schimmelbildung führen
kann. Andererseits ist unter feuchten Bedingungen, wie sie vornehmlich
in warmem Klima, also insbesondere in Sommermonaten vorherrscht,
in Folge des geringen Diffusionswiderstands von kleiner 1 m äquivalente
Luftschichtdicke ein Hindurchdiffundieren der Feuchte ermöglicht,
was dazu führt, dass die Feuch te aus der Holzkonstruktion
abgeführt werden kann, so dass Beschädigungen
am Bauwerk, insbesondere der Holzkonstruktion, vermieden werden.
Durch diesen Wechselcharakter des Feuchtedurchtritts abhängig
vom Grad der Feuchte der Umgebung ist im Prinzip verhindert, dass
es durch Feuchte zu Schädigungen an Gebäuden kommt.
Unter Berücksichtigung der feuchteadaptiven Dampfbremse
gemäß der eingangs genannten
WO 96/33321 A1 bezieht
sich der im Folgenden verwendete Begriff Umgebungsfeuchte jeweils
auf die relative mittlere Feuchte der die Dampfbremse umgebenden
Atmosphäre, also das arithmetische Mittel der beidseitig
an der Folie anliegenden Feuchten. Bezüglich dieser Konvention
wird auf die
DIN EN ISO 12572:2001 verwiesen.
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Die
Erfinder haben erkannt, dass trotz der enormen Vorteile einer solchen
feuchteadaptiven Dampfbremse Verbesserungen dahingehend erforderlich
sind, die eine verbesserte Anpassung der feuchteadaptiven Eigenschaften
einer Dampfbremse an bestimmte bauspezifische Anforderungen ermöglichen.
Bspw. wird aufgrund des Umstands, dass der Innenausbau sich immer
mehr in die Herbst- und Wintermonate verlagert, treten bei diesen
Baumaßnahmen vermehrt Feuchtesituationen auf, in denen
ein Öffnen der bekannten Dampfbremsen unerwünscht
ist. Insbesondere bei Estricharbeiten und Trocknung von Heizestrichen,
bei denen häufig die notwendige Innenraumlüftung
unterbleibt, stellen sich an der Folie erhöhte Umgebungsfeuchten
ein, die zur Folge haben, dass, zu einer Zeit, wo an sich die feuchteadaptive
Dampfbremse im Prinzip schließen soll, sich diese jedoch
infolge der erhöhten Feuchte innerhalb des Gebäudes
nunmehr öffnet und damit einen entsprechend höheren
Feuchtedurchtritt durch die Dampfbremse in die Holzkonstruktionen
ermöglicht. Das hat aber zwangsläufig zur Folge,
dass ein entsprechender Feuchteeintrag bspw. in das Holzgebälk
eines Daches erfolgt, dort kondensiert, was zur Schädigung
der Holzkonstruktion oder eingesetzter feuchteempfindlicher Holzwerkstoffe
führen kann. Aber auch bei Verwendung der feuchteadaptiven
Dampfbremse in besonders feuchten Umgebungen, wie sie etwa in Großküchen
bzw. Kantinen vorherrschen, kann aufgrund der erheblichen Feuchte
im Inneren des Gebäudes entstehende hier unerwünschte
Effekt des Öffnens der Dampfbremse zu einem Feuchtedurchtritt
durch die Dampfbremse und damit zu den beschriebenen Schädigungen
führen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine feuchteadaptive Dampfbremse zur Verfügung
zu stellen, welche eine Anpassung ihrer feuchteadaptiven Eigenschaften
an unterschiedliche bauspezifische Belange ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch
1 angegebenen Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige
Weiterbildungen der Erfindung durch die in den Unteransprüchen
enthaltenen Merkmale gekennzeichnet sind.
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Die
Erfindung geht davon aus, dass sich das Diffusionswiderstandsverhalten
einer feuchteadaptiven Dampfbremse in einer S-Kurve darstellt, wenn
man den sd-Wert für den Wasserdampf-Diffusionswiderstand über
der Umgebungsfeuchte aufträgt. Der einlaufende S-Schenkel
dieser S-Kurve liegt bei herkömmlichen Dampfbremsen hierbei
bis zu einer Feuchte der Umgebung von 50% auf einem Diffusionswiderstandwert
von 2 m für die diffusionsäquivalente Luftschichtdicke
und darüber, wobei dann bei größerer
Umgebungsfeuchte die Kurve mit im wesentlichen flacher Steigung
in den auslaufenden S-Schenkel übergeht, der dann gewünschtermaßen
auf einem Niveau kleiner 1 m diffusionsäquivalenter Luftschichtdicke
bei einer Feuchte der Umgebung bzw. Atmosphäre ab 60% liegt.
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Bekanntermaßen
lässt sich der sd-Wert über
die Dicke der Dampfbremse einstellen und zwar aufgrund der Formel sd = D × μwobei μ ein
materialabhängiger, nur von der Umgebungsfeuchte beeinflusster
Parameter der feuchteadaptiven Dampfbremse ist und D die Dicke der
Dampfbremse angibt. Würde man den feuchteadaptiven Charakter
der Dampfbremse über die Änderung der Dicke einstellen
wollen, also die Dicke entsprechend erhöhen oder verringern,
dann würde dies zu einer Verschiebung der S-Kurve längs
der Ordinate führen, d. h. bei einer Vergrößerung
der Dicke der Dampfbremse zu einer Erhöhung des sd-Werts sowohl unter trockenen Bedingungen (Winter)
und feuchten Bedingungen (Sommer) führen, was aber dann
zu Folge hätte, dass die Charakteristik der feuchteadaptiven
Dampfbremse zwar möglicherweise für Winterverhältnisse
ideal aber für Sommerverhältnisse zu einer Verschlechterung
wegen des damit verminderten Austrocknungsverhaltens führen
würde.
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Nach
der Erfindung wird nunmehr erreicht, dass durch Einbau von hydrophobierenden
oder hydrophilierenden Mitteln in die feuchteadaptive Funktionsschicht
der Dampfbremse bzw. einer Beschichtung dieser feuchteadaptiven
Funktionsschicht der Dampfbremse gezielt der S-Schenkel bis zum Übergang
in den Wendebereich der S-Kurve in Richtung der Abszisse des Diagramms
verlängert und damit der Wendebereich der S-Kurve zwischen
einlaufendem S-Schenkel und auslaufendem S-Schenkel im Diagramm
der feuchteadaptiven Kurve weiter nach rechts versetzt wird. Wenn
dann zugleich die adaptive Funktionsschicht bei einer Feuchte der
Umgebung ab 70% einen Wasserdampf-Diffusionswiderstand aufweist,
der < 1 m diffusionsäquivalenter
Luftschichtdicke ist, hat dies einen gewünscht steilen
Wende- bzw. Umschlagbereich zwischen den S-Schenkeln der Sd-Wert-Kurve zur Folge, so dass es zum einen
zu einer Beeinflussung des Öffnens der Dampfbremse infolge
der Verschiebung des Wendebereichs längs der Abszisse nach
rechts kommt, d. h. die Dampfbremse sich erst bei einer höheren
Umgebungsfeuchte für den Wasserdampfdurchtritt öffnet,
und andererseits der Übergang zwischen dem Schließen
und Öffnen der Folie wesentlich schneller erfolgt als bei
herkömmlichen nicht erfindungsgemäß modifizierten
feuchteadaptiven Dampfbremsen. Im Falle von beispielsweise Estricharbeiten
innerhalb eines Gebäudes zur Winterzeit hätte
dies zur Folge, dass trotz des über mehrere Tage andauernden
Trocknungsvorgangs des Estrichs mit dem dabei entstehenden hohen
Feuchteaustrag die Dampfbremse gleichwohl erst bei einer höheren
Innenraumfeuchte „öffnet”, d. h. ein
erhöherter Wasserdampftransport durch die Dampfbremse „später” als
bei einer nicht entsprechend modifizierten Dampfbremse stattfindet.
Im Falle von Estricharbei ten im Winter würde dies demnach
zur Folge haben, dass die erfindungsgemäße feuchteadaptive
Dampfbremse bei Estricharbeiten im Winter trotz des Feuchteeintrags
anders als die herkömmliche feuchteadaptive Dampfbremse
nicht öffnet und damit ein vermehrtes Hindurchdiffundieren
der aufgrund der Estricharbeiten zwangsweise entstehenden Feuchte
in die Holzkonstruktion des Daches verhindert wird. Dies deswegen,
weil der niedrige Wasserdampf-Diffusionswiderstand bei der erfindungsgemäßen feuchteadaptiven
Dampfbremse erst bei Feuchtigkeitswerten der Umgebung ab 70% vorliegen
würde, also ab Werten der Umgebungsfeuchte, die bei Estricharbeiten
im Winter in aller Regel nicht erreicht werden. Andererseits ist
das geforderte Öffnen der feuchteadaptiven Dampfbremse
zu Sommerzeiten gewährleistet, so dass dann jederzeit eine
entsprechende Austrocknung der Konstruktion gewährleistet
ist.
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Durch
entsprechenden Einbau von hydrophobierenden bzw. hydrophilierenden
Mitteln lässt sich hierbei der Kurvenverlauf gewünscht
an bauspezifische Besonderheiten einstellen. Durch den Einbau hydrophobierender
Mittel wird erreicht, dass Feuchte verzögert in die feuchteadaptive
Funktionsschicht eingebaut wird, was für das feuchteadaptive
Verhalten ursächlich ist. Diese behinderte Einlagerung
von Wasser hat den beabsichtigten Verschiebungseffekt zur Folge.
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Überraschend
lässt sich dieser Effekt auch mit dem Einbau von hydrophilierenden,
also wasseraufnehmenden Mitteln erreichen, da die Feuchte dann durch
diese hydrophilierenden Mittel gebunden und gehalten wird und erst
mit Verzögerung der Eintrag in die feuchteadaptive Funktionsschicht
erfolgt. Im Falle von hydrophilierenden Mitteln ist es beim Eintrag
in die feuchteadaptive Funktionsschicht dabei zweckmäßig,
wenn dieser Einbau jeweils nur im Oberflächenbereich bzw.
oberflächennahen Bereichen der Dampfbremse erfolgt bzw.
zusätzlich oder alternativ in einer auf der feuchteadaptiven
Funktionsschicht vorgesehenen Beschichtung. Im Falle von hydrophobierenden
Mitteln kann der Eintrag in die feuchteadaptive Funktionsschicht
insgesamt bzw. zusätzlich und alternativ auch in die Beschichtung
erfolgen.
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Nach
Maßgabe der Erfindung ist es zweckmäßig,
wenn durch den Einbau von hydrophobierenden bzw. hydrophilierenden
Mitteln der Wendebereich zwischen einlaufendem S-Schenkel und auslaufendem S-Schenkel
gegenüber der nicht modifizierten Dampfbremse etwa um 10%-Punkte
der Umgebungsfeuchte nach rechts verschoben wird. Erreicht wird
dies durch die Einstellung der Dampfbremse auf die in den Ansprüchen
genannten Werte für den Wasserdampf-Diffusionswiderstand.
Dadurch wird der annähernd parallele Verlauf des einlaufenden
S-Schenkels rechts in Richtung der Abszisse, d. h. auf zunehmende
Feuchte verlängert, was bei den vorgegebenen Werten für
die höhere Feuchte der Umgebung dann zugleich auch zu einem
steileren Verlauf des Wendebereichs zwischen den beiden Schenkeln
der S-Kurve unterschiedlich zu den S-Kurven herkömmlicher
nicht entsprechend modifizierter feuchteadaptiver Dampfbremsen führt.
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In
besonders vorteilhafter Weise zeichnet sich die Erfindung dadurch
aus, dass der Wendepunkt der S-Kurve sich bei einer Feuchte der
Umgebung ab 60% und darüber befindet. Unter Wendepunkt
ist hierbei derjenige Punkt der S-Kurve zu verstehen, wo der einlaufende
S-Schenkel in den auslaufenden S-Schenkel übergeht. In
diesem Zusammenhang geht die Erfindung davon aus, dass das zweidimensionale
sd-Profil mit auf der Ordinate aufgetragenem
sd-Wert und auf der Abszisse aufgetragenem
Feuchtegrad, welches den funktionalen Zusammenhang zwischen dem
sd-Wert und der an der Dampfbremse anliegenden
mittleren relativen Feuchte x,
die aus den relativen Feuchten der an beiden Flächen der
Dampfbremse anliegenden Atmosphäre berechnet wird, die
Basis für die einschlägigen Berechnungsprogramme
zum zeitlichen Feuchteverhalten in Konstruktionen darstellt. Ein
weithin genutztes Beispiel für ein solches Berechnungsprogramm
ist WUFI® des Fraunhofer Instituts
Bauphysik (FH-IBP). Für diese Berechnungsprogramme ist
es notwendig, einen solchen funktionalen Zusammenhang für
beliebige Werte der mittleren relativen Feuchte bereitzustellen,
um Unstetigkeiten zu vermeiden, die zu falschen Ergebnissen führen
würden.
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Die
Messvorschrift für die Bestimmung eines einzelnen Wertes Sd(x) ist
in der internationalen Norm DIN EN ISO 12572:2001 beschrieben,
die auf der Ausbildung eines dynamischen Gleichgewichts basiert.
Aufgrund der Tatsache, dass die grundlegende Messvorschrift zum
Zeitpunkt ihrer Entwicklung auf nicht-feuchteadaptive Dampfbremsen
ausgelegt war, d. h. solchen mit einem im wesentlichen konstanten
sd-Wert, konzentriert sich auch die aktuelle
Fassung der DIN EN ISO 12572:2001 auf zwei besonders
bevorzugte Punkte, den sogenannten wet-cup und den dry-cup. Der
wet-cup ist durch zwei anliegende Feuchten von 50% und 93% definiert,
so dass sich eine mittlere relative Feuchte von 71,5% einstellt,
für den dry-cup werden 3% und 50% Feuchte angelegt, so
dass der Mittelwert 26,5% beträgt. Aus messtechnischen
Gründen wird eine der beiden Feuchten in einem Gefäß mit
einem Salz vorgegeben, während die zweite Feuchte mit einer
regelbaren Klimakammer eingestellt wird, so dass auch andere als
die „klassischen” dry-cup und wet-cup Verhältnisse
einstellbar sind. Dies ist insbesondere für feuchteadaptive
Dampfbremsen erforderlich, da der genaue Funktionsverlauf ermittelt
werden muss. Die DIN EN ISO 12571:2000 enthält
eine Auflistung weiterer Salze, mit denen andere Feuchten einstellbar
sind, so dass beliebige mittlere rel. Feuchten und Feuchtegradienten
in der Kombination von Salz und regelbarer Klimakammer möglich
sind.
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Idealerweise
sollte eine solche Messkurve bspw. in Form einer inkrementellen
Messreihe ermittelt werden. Dies kollidiert mit dem Praxisproblem,
dass die Messung eines einzigen Punkts bei sd-Werten
größer 2–3 m bereits mehrere Wochen dauern
kann, bis sich das dynamische Gleichgewicht eingestellt hat, so
dass die Anzahl an Stützstellen in Form gemessener Wertetupel Sd(x) auf üblicherweise
5 bis 7 reduziert wird, um den gesamten zeitlichen Aufwand für
die Messung auf einen Zeitraum von 3 bis 4 Monaten beschränken
zu können. Diese Stützstellen werden geeignet über
den Bereich der mittleren Feuchte von 0 bis 100% verteilt.
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Beispielhaft
wird eine in der Praxis bewährte Stützstellenaufteilung
mit 6 Wertetupeln angegeben: (3/50); (33/50); (33/65); (50/75);
(50/93); (80/93). Dabei stehen die bei den Zahlenwerte für
die jeweilige Feuchte einer an der Dampfbremse anliegenden Atmosphäre,
so dass sich mittlere relative Feuchten von 26,5%, 41,5%, 49%, 62,5%,
71,5% und 81,5% ergeben. Als Salze werden Silicagel (3%), Magnesiumchlorid
(33%), Natriumchlorid (75%) und Ammoniumdihydrogenphosphat (93%)
verwendet, die Gegenseite wird mit einer geregelten Klimakammer
eingestellt.
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Die
Messergebnisse, d. h. die Wertetupel werden in einer Regressionsanalyse
nach der Methode der kleinsten Quadrate unter Verwendung einer Approximationsfunktion
ausgewertet, um die Datenbasis für die Berechnungsprogramme
bereitzustellen. Prinzipiell kann jede beliebige Funktion verwendet
werden. Geeignete Programme sind in den bekannten Statistikprogrammpaketen
enthalten.
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In
der Praxis zeigt sich, dass bei allen feuchtevariablen Dampfbremsen
sich der Kurvenverlauf am besten mit einer sog. S-Kurve approximieren
lässt. Dies lässt sich auch aus grundlegenden
physikalischen Überlegungen begründen, da bei
einem „Öffnen” einer Dampfbremse im Feuchtbereich,
was eine Abnahme des sd-Wertes bedeutet,
prinzipiell ab einem gewissen Öffnungsgrad eine geringere
Wirkung eines weiteren Öffnens resultiert, da eine Diffusion
von Wasserdampf durch die Dampfbremse relativ immer weniger behindert ist.
Somit resultiert zwangläufig ein asymptotisches Verhalten
gegen einen unteren Grenzwert. Analoge Überlegungen gelten
für das Schließen der Dampfbremse im Trockenbereich.
Auch hier resultiert aus einer Zunahme des Diffusionswiderstands
infolge abnehmender mittlerer Feuchten ein immer geringerer Effekt,
so dass sich hier ein asymptotischer Verlauf gegen einen oberen
Grenzwert ausbildet. Der dermaßen physikalisch begründete
Kurvenverlauf wird durch eine S-Kurve wiedergegeben.
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Eine
S-Kurve wird mathematisch durch folgende Gleichung beschrieben:
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Aus
Grenzwertbetrachtungen und Differentialanalysen ergibt sich die
Bedeutung der 4 Regressionsparameter A, B, C, D.
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D
steht für den asymptotischen unteren Grenzwert der Kurve,
also im Fall einer feuchtevariablen Dampfbremse näherungsweise
für sd,min, was aus einer Grenzwertbetrachtung
für x gegen ∞ unter Berücksichtigung
der oberen Schranke des physikalisch möglichen Feuchtebereichs
zwischen 0 und 100% folgt.
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A
steht für die Spreizung der Funktion zwischen Minimal-
und Maximalwert, somit ergibt sich also im Fall der feuchteadaptiven
Dampfbremse der Wert sd,max näherungsweise
zu A + D, was aus einer Grenzwertbetrachtung für x gegen –∞ und
der Beschränkung unter Berücksichtigung der unteren
Schranke des physikalisch möglichen Feuchtebereichs zwischen
0 und 100% folgt.
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B
beschreibt die Spreizung des Übergangsbereiches: für
B = 0 entartet die S-Kurve in eine Parallele zur Abszisse, mit steigenden
Werten von B wird der Spreizungsbereich immer enger und nähert
sich einer Sprungfunktion an.
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C
gibt die Lage des Wendepunkts an (C; A/2 + D).
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Es
ergibt sich folgendes Gleichungssystem zur Bestimmung der Parameter
A–D:
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Eingesetzt
ergeben sich die 4 Gleichungen dann zu:
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Dieses
Gleichungssystem ist nicht geschlossen lösbar. Üblicherweise
wird es mit einem iterativen Verfahren ausgehend von geeigneten
Startwerten berechnet.
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Für
das in
1 der
WO96/33321A1 dargestellte
Ausführungsbeispiel einer feuchteadaptiven Dampfbremse
ergeben sich mit dem Messdatentupel (26,5%; 4,5 m); (41,5%; 3,8
m); (62,5%; 1 m); (71,5%; 0,44 m); ergänzt um einen weiteren
Messpunkt (90%; 0,1 m) die Schätzer für die Parameter
zu:
| A | 4,7 | Iterationsschritt;
1 Nachkommastelle |
| B | 0,127 | Iterationsschritt;
3 Nachkommastellen |
| C | 52 | Iterationsschritt:
0,5 |
| D | 0,04 | Iterationsschritt:
2 Nachkommastellen |
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Durch
gezielte Beeinflussung der in die Regressionsparameter eingehenden
Stoffeigenschaften durch Einbau der oben beschriebenen Mittel lässt
sich somit ausgehend von einem herkömmlichen Dampfbremsenmaterial
die S-Kurve gewünscht auf bestimmte bauspezifische Bedingungen
einstellen.
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In
besonders vorteilhafter Weise lässt sich hierbei somit
die Dampfbremse unterschiedlichen bauspezifischen Bedingungen anpassen,
indem der Wendepunkt der S-Kurve von den üblichen Feuchtebereichen nicht
modifizierter Dampfbremsen von kleiner 60% Umgebungsfeuchte in einen
Umgebungsfeuchtebereich von 60–70% verschoben wird, was
für die beschriebenen Winterbausituationen vorteilhaft
ist. Eine Einstellung des Umschlagpunktes in den Feuchtebereich
von 70–80% der Umgebung ist dann vorteilhaft, wenn Baukonstruktionen
außenseitig zusätzliche dampfdichte Schichten
aufweisen, etwa in Form einer Bitumenbahn, was die Austrocknung
nach außen behindert.
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Im
Zusammenhang mit der Erfindung hat es sich als zweckmäßig
herausgestellt, dass der Kurvenverlauf der feuchteadaptiven Dampfbremse
bis zu einer Umgebungsfeuchte von 50% oberhalb eines sd-Wert
größer 4 m diffusionsäquivalente Luftschichtdicke
liegt, vorzugsweise größer 5 m diffusionsäquivalente
Luftschichtdicke. Ferner hat es sich gezeigt, dass es zweckmäßig
ist, dass der auslaufende Schenkel der S-Kurve der feuchteadaptiven
Dampfbremse einen sd-Wert ≤ 0,5
m ab 75% Umgebungsfeuchte, vorzugsweise ab 70% Umgebungsfeuchte
aufweist. In Verbindung mit den vorstehend genannten Parametern
ergibt dies einen entsprechend steilen Kurvenverlauf im Wendebereich
der S-Kurve.
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Generell
lässt sich sagen, dass erwünschte Effekte sich
mit einer Einstellung der feuchte-adaptiven Eigenschaften der Dampfbremse
erzielen lassen, wenn der Wendepunkt der S-Kurve sich insbesondere
im Bereich einer Feuchte ab 63% vorzugsweise ab 65% und darüber
befindet, woraus ein schnelles Umschlagen der Dampfbremse von „geschlossen” in „offen” erfolgt.
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Die
Praxis hat gezeigt, dass sich vorteilhafte Ergebnisse für
eine feuchteadaptive Dampfbremse erzielen lassen, wenn sich das
Verhältnis des Wasserdampf-Diffusionswiderstands (sd-Wert) bei einem Mittelwert von 26,5% der
relativen Feuchte nach der dry-cup Messung gem. DIN EN ISO
12572:2001 zum sd-Wert einer mittleren
relativen Feuchte dieser DIN-Norm von 71,5% (wet-cup) auf größer
10 einstellen lässt, was bspw. sich erzielen lässt,
wenn im trockenen Bereich der einlaufende S-Schenkel der Kurve oberhalb
eines sd-Werts von 5 m diffusionsäquivalenter
Luftschichtdicke eingeregelt ist und der auslaufende Schenkel sich
auf ein Niveau kleiner 0,5 m diffusionsäquivalenter Luftschichtdicke
für den Feuchtebereich einpendelt. Hierbei ist es zweckmäßig,
wenn sich das Verhältnis sd-Wert
(trocken):sd-Wert (feucht), d. h. bei einer
relativen mittleren Feuchte von 26,5% bzw. 71,5% auf < 50 diffusionsäquivalente
Luftschichtdicke einpendelt, also das Verhältnis zwischen
10 und 50 liegt.
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Die
feuchteadaptive Funktionsschicht selbst zeichnet sich insbesondere
durch eine Dicke im Bereich von 30 μm bis 100 μm
aus. Ferner wird die Funktionsschicht zweckmäßigerweise
durch eine Folie gebildet. Für die Funktionsschicht sind
Schichten bzw. Folien aus Polyamid; Polyvinylalkohol, insbesondere
EVOH (Ethylen-Vinylalkohol); Polyethylen-Copolymere mit Ionomeren
oder Polyethylenpolyacrylsäurecopolymere (insbesondere
als Mehrschichtaufbau) geeignet.
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Als
hydrophobierende oder hydrophilierende Mittel lassen sich die üblichen
geeigneten Mittel verwenden, etwa Fluorcarbone, fluorierte Ester
oder Mittel auf Silikonbasis, insbesondere organische Silikonverbindungen.
Als hydrophilierende Mittel kommen Polyether, organische Ammoniumsalze
und organische Säuren in Frage. Diese Mittel sind an sich
bekannt, so dass sie her nicht eigens aufgezählt werden
müssen.
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Im
Falle einer Beschichtung der Folie mit hydrophilierenden oder hydrophobierenden
Mitteln ist es zweckmäßig, die Beschichtung beidseits
der Funktionsschicht bzw. der Folie, wenn die Funktionsschicht als Folie
ausgebildet ist, vorzusehen, so dass unabhängig von der
Einbaulage vor Ort jeweils die gewünschte Wirkung der Dampfbremse
eintritt. Ein Falscheinbau der Dampfbremse ist hierdurch unmöglich.
Zur Sicherstel lung der Dauerhaftigkeit der Beschichtung können
Haftvermittler auf der Basis von Oxiran-modifizierte Oligomere oder
Polymere oder Diamine oder Diole eingesetzt werden. Zur Erhöhung
der mechanischen Festigkeit ist es zweckmäßig,
die Funktionsschicht ein- oder beidseitig geeignet zu kaschieren,
etwa durch ein Vlies, insbesondere Glasvlies, oder durch geeignete
Gelegeschichten, wie etwa Gittergewebe u. dgl.
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Da,
wie bereits oben dargestellt wurde, das Profil der sd-Werte über
die Feuchte bei feuchteadaptiven Dampfbremsen in Form einer S-Kurve
darstellen lässt, können durch geeignete Stoffparameter
ohne weiteres die Steilheit des Wendebereichs zwischen dem einlaufenden
S-Schenkel und auslaufenden S-Schenkel gewünscht eingestellt
werden, wobei ein besonders steiler Verlauf bevorzugt ist. Hierfür
bedarf es nur üblicher Versuchsreihen mit den geeigneten
Materialien.
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Was
den Einbau der Hydrophobierungsmittel und hydrophilierenden Mittel
anbelangt, so gibt es verschiedene Möglichkeiten. Als geeignet
hat sich herausgestellt, dass die Hydrophobierungs- und Hydrophilierungsmittel
in ein Compound bzw. Batch zur Herstellung einer Dampfbremse, etwa
dem Polyamid, bei der Herstellung der Dampfbremse aus Polyamid,
zugesetzt wird, wodurch sich eine gleichmäßige
Verteilung dieser Mittel innerhalb der feuchteadaptiven Funktionsschicht
erreichen lässt. Im Falle einer Beschichtung erfolgt der Auftrag
durch ein Tränkverfahren, in dem die vorzugsweise als Folie
ausgelegte Dampfbremse durch ein Bad geführt wird, so dass
unter Zwischenschaltung eines Haftvermittlers die hydrophilierenden
oder hydrophobierenden Mittel als Schicht aufgetragen werden können.
Anstelle eines Tränkverfahrens eignet sich auch das Aufsprühen
der Mittel bzw. die Aufbringung der Mittel in Art einer Lackdispersion.
Diese oben aufgezählten Herstellverfahren sind aber keines
Falls als einschränkend anzusehen.
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1 zeigt
beispielhaft sd-Profile für verschiedene
Dampfbremsen. Die Kurven 1 und 2 bilden den S-Kurvenverlauf
herkömmlicher feuchteadaptiver Dampfbremsfolien ab, deren
Wendepunkt deutlich sichtbar unter 60% Umgebungsfeuchte liegt. Die
mit 3 bezeichnete Kurve stellt die S-Kurve einer erfindungsgemäß modifizierten
feuchtea daptiven Dampfbremse dar, bei der ausgehend von einer Dampfbremsfolie
gem. Kurve 1 durch Einbau hydrophober Mittel in die feuchteadaptive
Funktionsschicht der Wendebereich der Kurve insgesamt nach rechts
verrückt wurde. Ersichtlich öffnet sich die S-Kurve 3 erst
bei höherer Feuchte der Umgebung. Der mit 4 bezeichnete
Wendepunkt der Kurve 3 liegt hierbei im Bereich der mittleren
relativen Feucht von 65%. Das Diagramm zeigt auch, dass die Kurve 3 im
Wendebereich wesentlich steiler verläuft als die Kurven 1 und 2.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 96/33321
A1 [0004, 0004, 0004, 0029]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - DIN EN ISO
12572:2001 [0002]
- - DIN EN ISO 12572:2001 [0004]
- - Norm DIN EN ISO 12572:2001 [0015]
- - DIN EN ISO 12572:2001 [0015]
- - DIN EN ISO 12571:2000 [0015]
- - DIN EN ISO 12572:2001 [0034]