-
Gebiet der
Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft atmungsaktive, feuchtigkeitstransportierende
Materialien im Allgemeinen, einschließlich Baumaterialien. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung Baumaterialien wie Bauplatten,
Täfelungen,
Isolierungen, Tapeten, Farben, Verschalungen, Verkleidungen etc.
Dokument US-A-5057368 beschreibt ein derartiges atmungsaktives feuchtigkeitstransportierendes
Material.
-
Allgemeiner
Stand der Technik
-
Gebäude, sowohl
Wohn-, Geschäfts-
und Industriegebäude
haben Wände,
Decken und Böden, die
dazu dienen, erwünschte
Umgebungsbedingungen aufrechtzuerhalten. Gemeinsam können Wände, Decke
und Böden
als Teil der Gebäudehaut
betrachtet werden. Die Gebäudehaut
dient dazu, die für Menschen
und Maschinen gewünschte
Temperatur und Luftfeuchtigkeit aufrechtzuerhalten. Insbesondere
dient die Gebäudehaut
dazu, die Luftfeuchtigkeit im Inneren des Gebäudes innerhalb der erwünschten Grenzen
zu halten. Über
einer oberen Grenze kann hohe Luftfeuchtigkeit Probleme wie kondensierende Feuchtigkeit
in Maschinen und Elektronik, Unbehagen für die Menschen, Verrotten der
Baumaterialien und Wachstum von Schimmel und Moder verursachen.
Unter den unteren Grenzen kann niedrige Luftfeuchtigkeit Probleme
verursachen, die Erzeugung von statischer Elektrizität, Springen
von Holzmöbeln und
Unbehagen für
die Menschen umfassen.
-
Die
Gebäudehaut
dient dazu, aus diesen Gründen
die Luftfeuchtigkeit in den gewünschten Grenzen
zu halten. Insbesondere Feuchtigkeit stellt ein schwieriges Problem
bei der Planung und dem Bau von Gebäuden dar. In kaltem Klima und/oder
kalten Jahreszeiten kann die niedrigere relative Luftfeuchtigkeit
außen
zu Problemen führen,
wo die höhere
relative Luftfeuchtigkeit innen als treibende Kraft für die Diffusion
von Wasserdampf von Bereichen hoher relativer Luftfeuchtigkeit in
einem Gebäude
in Bereiche mit geringer relativer Luftfeuchtigkeit außerhalb
des Gebäudes
dient. Insbesondere stellen die hohe relative Luftfeuchtigkeit auf
einer Seite einer Wand und niedrige Luftfeuchtigkeit auf der anderen Seite
der Wand eine treibende Kraft für
die Diffusion von Wasserdampf in die Wand dar. Die Außenseite der
Wand, oder die kalte Seite, wirkt als Kondensationsbereich für den Wasserdampf.
-
In
warmen, feuchten Gegenden kann eine höhere relative Luftfeuchtigkeit
außen
gegenüber
einer Luftfeuchtigkeit mit Klimaanlage innen, die niedriger ist,
zur Diffusion von Wasserdampf von außen nach innen führen. Das
kann zu Kondensation und Ansammlung von Wasser in der Gebäudehaut,
zum Beispiel in einer Wand führen.
Wasser an der Außenseite
kann auch ein Problem darstellen. Niederschläge können nach dem Eindringen in
die Gebäudehaut für lange
Zeiträume
bleiben. Stehendes Wasser oder Pfützen können ein Problem darstellen,
indem sie ein Verrotten von Baumaterialien verursachen. Wasser oder
hohe Luftfeuchtigkeit kann auch zum Wachstum von Schimmel oder Moder
führen,
was ein Problem für
die menschliche Gesundheit darstellen kann.
-
Einige
Praktiken auf modernen Baustellen können die Probleme verschlimmern.
In Zeiten von knappen Arbeitskräften
und/oder hoher Baunachfrage können
Strukturen in nicht optimaler Weise gebaut werden. Insbesondere
kann die Gebäudehaut ohne
die gewünschte
Dichtigkeit gebaut werden. Moderne Gebäudenormen können auch die Probleme verschlimmern.
Zum Beispiel können
Energiesparziele immer dichtere Gebäudehäute anregen. Während das
mit Blick auf den Wärmeverlust
erstrebenswert ist, kann es im Hinblick auf die Verhinderung der Diffusion
von Wasserdampf aus dem Gebäude
weniger erstrebenswert sein. Insbesondere können dichte Gebäudehäute dazu
füh ren,
dass Wasser während langer
Zeiträume
innerhalb des Gebäudes
und/oder der Gebäudehaut
bleibt, weil die dichtere Gebäudehaut
das Entweichen von Wasserdampf aus der Struktur hemmt. Das kann
zu den obenerwähnten Problemen
des Verrottens und des Wachstums von Bakterien, Schimmel und Moder
führen.
Was deswegen wünschenswert
wäre, sind
Baumaterialien und Verfahren, um das Ausmaß der Probleme, die durch kondensierende
Luftfeuchtigkeit in oder in der Nähe von Gebäudehüllen verursacht werden, zu
reduzieren. Baumaterialien und Verfahren, um die Schäden zu reduzieren,
die durch Eindringen von Wasser in Gebäudestrukturen verursacht werden,
wären auch wünschenswert.
-
Kurzdarstellung
der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung stellt ein atmungsaktives, feuchtigkeitstransportierendes
Material wie in Anspruch 1 definiert bereit. Das feuchtigkeitstransportierende
Material kann ein Baumaterial sein. Die Kanäle stellen eine Vielzahl von
Dampfkanälen
bereit, um Feuchtigkeit aus Bereichen mit hoher Konzentration zu
Bereichen mit niedriger Konzentration zu transportieren. Die Kanäle erlauben
auch den Durchgang von Luft durch das Baumaterial. In einer Ausführungsform
sind die Fasern in dem Baumaterial angeordnet und quer zu den Oberflächen des
Baumaterials ausgerichtet. In einer anderen Ausführungsform sind die Fasern
in dem Baumaterial zufällig
ausgerichtet. Das Baumaterial wird als atmungsaktiv bezeichnet,
da Luft und Feuchtigkeit durch das Material hindurchgehen können, statt
dass die Feuchtigkeit in undurchlässigen Baumaterialien eingeschlossen
bleibt.
-
Für die Verwendung
in der vorliegenden Erfindung geeignete Fasern haben vorzugsweise
ein höheres
Verhältnis
von Oberfläche
zu Volumen als runde Fasern von entsprechendem Volumen. Beispiele
von geeigneten Fasern umfassen Fasern mit Kringel- oder Ringform,
und Fasern, die innenliegende Kanäle haben, die sich durch sie
hindurch erstrecken. Biozide Materialien können auch in den Fasern gemäss der vorliegenden
Erfindung enthalten sein. Biozide Materialien umfassen Mittel gegen
Pilze, Mittel gegen Mikroben, Mittel gegen Bakterien und/oder Mittel
gegen Moder. Biozide können
als Beschichtung auf die Fasern aufgetragen werden, bevor die Fasern
in die Baumaterialien eingearbeitet werden.
-
Fasern
gemäss
der vorliegenden Erfindung können
in äußere Verkleidungen,
Verschalungen, Isoliermaterialien, Bauplatten, Gips, Putz, Tapetenkleister,
Farbe, Tapeten, Deckenplatten etc. eingearbeitet werden. Das Beschichten
der Fasern mit Bioziden kann ein Mittel sein, um das Wachstum von
Moder und anderen unerwünschten
Lebensformen, die bei Zufuhr von Feuchtigkeit aktiviert werden,
zu verhindern. So kann ein Biozid auf lange Zeit als Beschichtung
auf einer Faseroberfläche
verbleiben, bis Feuchtigkeit in den Bereich der Faser transportiert wird,
die das Biozid aufweist. Das Biozid kann dann durch die Feuchtigkeit
zur gleichen Zeit aktiviert werden, zu der das Wachstum von Schimmel
durch die Gegenwart von Feuchtigkeit möglich ist.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
eine Querschnittsansicht von oben der Außenmauer eines Gebäudes von
außen
nach innen;
-
2 ist
eine Endansicht von dreiseitigen Hohlfasern, die innenliegende Kanäle aufweisen;
-
3 ist
eine Endansicht von ring- oder kringelförmigen Fasern, die innenliegende
Kanäle
aufweisen;
-
4A ist
eine Querschnittsansicht in Querrichtung eines Baumaterials, in
dem gleichsinnig ausgerichtete feuchtigkeitstransportierende Fasern
angeordnet sind; und
-
4B ist
eine Querschnittsansicht in Querrichtung eines Baumaterials, in
dem zufällig
ausgerichtete feuchtigkeitstransportierende Fasern angeordnet sind.
-
Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
-
1 illustriert
eine Gebäudehaut
oder Wand 20, die sich von einem äußeren Luftraum 24 zu einem
inneren Luftraum 40 erstreckt. 1 ist eine Querschnittsansicht
von oben, bei der durch einen Wandabschnitt mit einem Ständer 22 nach
unten geschaut wird. Die Wand 20 erstreckt sich von einer Verkleidungsschicht 26 über eine
Verschalungsschicht 27, eine Isolationsschicht 28 und
weiter über eine
Dampfsperre 30, die direkt innerhalb der Bauplatte 32 angeordnet
ist. In der illustrierten Ausführungsform
ist die Bauplatte 32 mit einer Farbschicht 34 bedeckt,
die wiederum mit einer Lage Tapetenkleister 36 bedeckt
ist, und die Tapetenschicht 38 trägt. Wie unten besprochen, kann
das Einarbeiten von Fasern gemäss
der vorliegenden Erfindung für viele
der Lagen in der Wand 20 Vorteile bringen.
-
2 illustriert
mehrere dreieckige Hohlfasern 60. Die Fasern 60 umfassen
im Allgemeinen eine äußere Oberfläche 64 und
eine innere Oberfläche 66 innerhalb
einer Vielzahl von innenliegenden Kanälen 62. Die Untersuchung
von 2 zeigt, dass die Fasern 60 ein höheres Verhältnis von
Oberfläche zu
Volumen haben als runde Fasern mit entsprechendem Volumen.
-
3 zeigt
eine Endansicht von zahlreichen runden, ringförmigen Fasern 80,
die ein zentrales Loch oder Lumen 88 in einem Körper 84 aufweisen. Fasern 80 umfassen äußere Oberflächen 82 und
innere Oberflächen 86.
Die Untersuchung der Fasern 80 zeigt, dass runde, hohle
Fasern ein höheres
Oberflächen-zu-Volumen-Verhältnis aufweisen
als runde Fasern von entsprechendem Volumen.
-
4A zeigt
eine Querschnittsansicht in Querrichtung eines Baumaterials 100.
Das Baumaterial 100 hat mehrere Fasern 104, die
quer durch das Baumaterial angeordnet sind in bezug auf eine äußere Oberfläche 102 und
eine innere Oberfläche 103. 4B stellt
ein Baumaterial 110 dar, in dem mehrere zufällig ausgerichtete
Fasern 112 angeordnet sind. Es ist zu sehen, dass die Fasern 112 in
bezug auf eine äußere Oberfläche 114 und
eine innere Oberfläche 116 zufällig ausgerichtet
sind. Es ist zu sehen, dass die Fasern 112 zwischen der äußeren Oberfläche 114 und
der inneren Oberfläche 116 angeordnet sind.
Das Baumaterial 100 oder 110 kann, zum Beispiel,
eine Gipsplatte, eine Täfelung,
eine Gipskartonplatte, Putz, eine Kleisterschicht, eine Farbschicht,
eine Tapetenschicht, eine Deckenplatte oder jedes andere Baumaterial
oder jede andere Schicht sein.
-
Wieder
unter Bezugnahme auf 1 umfasst die vorliegende Erfindung
das Einarbeiten der vorher beschriebenen Fasern in Baumaterialien
oder deren Äquivalente
wie in 1 illustriert. Fasern gemäss der vorliegenden Erfindung
können
hohe Oberflächen-
zu Volumen-Verhältnisse
haben und haben Kanäle,
die sich an den Fasern entlang oder durch sie hindurch erstrecken,
was die Fasern in die Lage versetzt, Feuchtigkeit entlang ihrer
Längsrichtung
zu transportieren. Eine bevorzugte Faser für die Verwendung in der vorliegenden
Erfindung ist die TriadTM Faser, die kommerziell
erhältlich
ist von Honeywell, Inc. In der illustrierten Ausführungsform
können
die Fasern in die Verkleidung 26, Verschalung 27,
Isolationsschicht 28 und Bauplattenschicht 32 eingearbeitet
werden. Die Bauplatten können
zum Beispiel Gips, Putz oder Gipskarton sein. Die Fasern können auch
in die Farbschicht 34, die Tapetenkleisterschicht 36 und
die Tapete 38 eingearbeitet werden. Die Fasern können in
einigen Ausführungsformen quer
zu den Oberflächen
der Lagen ausgerichtet sein, während
andere Ausführungsformen
Fasern aufweisen, die bezüglich
der Oberflächen
zufällig ausgerichtet
sind.
-
Fasern
gemäss
der vorliegenden Erfindung können
dazu dienen, Feuchtigkeit von Bereichen mit hoher Konzentration
zu Bereichen mit niedriger Konzentration zu transportieren. Fasern
gemäss
der vorliegenden Erfindung transportieren Feuchtigkeit von Bereichen,
wo sie schon vorhanden ist, zu Bereichen mit niedriger Konzentration.
In Bereichen, die ordnungsgemäß wassergeschützt oder
abgedichtet wurden, transportieren die Fasern gemäss der vorliegenden
Erfindung möglicherweise
tatsächlich
wenig Feuchtigkeit. Zum Beispiel in Situationen wo die Geschlossenheit
der Dampfsperre zerstört
wurde, können
Fasern gemäss
der vorliegenden Erfindung Feuchtigkeit von Bereichen mit hoher
Konzentration, oder sogar flüssiges
Wasser aus diesen Bereichen mit hoher Konzentration, in Bereiche
mit niedrigerer Konzentration transportieren, wo die Feuchtigkeit
abgelüftet
oder verdampft werden kann. Insbesondere Tropfstellen oder andere
diskrete Punktquellen von Wasser können verflüchtigt werden, entweder linear und
quer von der Punktquelle auf die andere Seite der Dampfsperre oder
radial und vertikal weg von der Punktquelle in allen drei Dimensionen,
so dass eine potentielle Quelle von Verrottung und Schimmelwachstum
von der Punktquelle weg verflüchtigt
wird.
-
In
einem Beispiel sind Fasern in die Bauplatte 32 eingearbeitet,
wie in den Gips eingearbeitete Fasern. Wenn Wasserdampf durch die
Bauplatte zur Dampfsperre vordringt und kondensiert, können Fasern
in der Bauplatte 32 dazu dienen, das Wasser durch die gesamte
Bauplatte 32 zu verteilen. In einem anderen Beispiel können Fasern,
die in die Verschalung 27 eingearbeitet sind, Feuchtigkeit,
die in dem Zwischenraum, wie zwischen der Isolierung 28 und
der Verschalung 27 eingeschlossen ist, transportieren.
Feuchtigkeit auf der Innenseite der Verschalung ist zwar zu Vermeiden,
aber wenn Feuchtigkeit an dieser Stelle ist, kann es wünschenswert
sein, sie durch die Verschalung zu transportieren. Die Verschalung 27 kann
aus verschiedenen Baumaterialien bestehen, die Fachleuten gut bekannt
sind.
-
Es
wird betrachtet, dass biozide Materialien, zum Beispiel Verbindungen
gegen Bakterien, Pilze oder Mikroben in die verschiedenen Lagen
wie die Tapetenschicht 38 oder den Tapetenkleister 36 eingearbeitet
werden können.
Biozide können
auch in Lagen wie die Farbschicht 34 oder die Bauplattenschicht 32 eingearbeitet
werden. Spezifische Biozide werden unten besprochen. In einer illustrativen
Ausführungsform
der Erfindung sind die Fasern mit biozidem Material beschichtet.
Die so erhaltenen bioziden Fasern werden dann wie vorstehend erläutert in
ausgewählte
Lagen von Baumaterial eingearbeitet. Wenn die Fasern feucht werden,
zum Beispiel, indem sie Feuchtigkeit von einem Bereich mit hoher
Konzentration zu einem Bereich mit niedriger Konzentration transportieren,
kann das Biozid durch die Feuchtigkeit aktiviert oder freigesetzt
werden, um Schimmel- und Moderwachstum zu hemmen. Die Fasern können auch
dazu dienen, die Schicht zu verstärken. Insbesondere, wenn das
Baumaterial ein Material wie Gipskarton ist, bewirken die Fasern
eine Verstärkung
des Gipskartons, indem ein Verbundmaterial gebildet wird.
-
Illustrative
Biozide, die für
die Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen: Proprionate
von Metallen der ersten Gruppe, Benzoat von Metallen der ersten
Gruppe Natriumomadin, Kupferomadin, Zinkomadin, Methylparaben, Natriumazid,
Schwefelverbindungen, Kupfer, Cu(II)oxychlorid, Kupfer(I)oxid, Silber,
zinnorganische Verbindungen, Dithicarbamate, Phthalimide, Dicarboximide,
Grisofulvin, Polyoxin, Validamycin, Organophosphate, Benzimidazole,
Carboxyanilide, Phenylanilide, Phosphate, Triazole, Pyridine, Pyrimide,
Halogene, Alkohole, Phenole, anorganische Säuren, organische Säuren, Aldehyde,
Perox-Verbindungen,
Quaternäre
Ammoniumverbindungen, Anionische Tenside, Amphotere Tenside, Chelatbildner,
Biguanidin, Anilide, heterozyklische Stickstoffverbindungen, Metallverbindungen,
Anilinfarben und Acridinfarben und Kombinationen davon. Diese Liste
dient nur Illustrationszwecken und ist nicht ausschließend.
-
Die
folgende, nicht erschöpfende
Liste von kommerziell erhältlichen
antimikrobiellen Mitteln scheinen für die Verwendung in der vorliegenden
Erfindung geeignet zu sein. Geeignete Mittel umfassen: Kupfer, Natrium-
und Zinkomadin (Pyrithion), (Olin, Arch Chemicals); Triclosan (Ciba);
Harnstoff-Peroxid; Tolcide (Albright & Wilson); Kathon-isothiazolon (Rohm & Haas); Klarix
(Rohm & Haas);
2,2-Dibromo-3-Nitrilopropionamid (DBNPA), (Dow); Stabrex stabilisierte
Bromprodukte (Nalco); Sanibrom Sodiumbromid (Albemarle); Tributylinoxid
(TBT) (Elf Atochem, Witco); Polyphase (3-Iodo-2-propynylbutylcarbamat),
(Troy, Olin); Chlortram (Sostram); Dowcide (Dow); Fungitrol, Nuocide,
Nuosept (Huls America); Intercide (Akzo); Proxel, Cosmocil (ICI
Americas); Amical (Abbot); Socci, Durotex, Vinyzene (Morton Thiokol);
Prosil (SMC Pigments); und Algon, Thor (Thor Chemicals).
-
Zahlreiche
Vorteile der Erfindung, die von diesem Dokument abgedeckt ist, wurden
in der vorausgehenden Beschreibung ausgeführt. Es versteht sich jedoch,
dass diese Offenbarung in vieler Hinsicht nur illustrativ ist. Es
können
Details verändert
werden, insbesondere was die Form, Größe und Anordnung von Teilen
angeht, ohne über
den Anwendungsbereich der Erfindung hinauszugehen. Der Anwendungsbereich
der Erfindung ist natürlich
definiert in der Sprache, in der die angefügten Ansprüche ausgedrückt sind.