DE10026405B4

DE10026405B4 - Abstandsgewirke und Vorrichtung zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE10026405B4
Application number: DE10026405A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Dipl.-Ing. Heinrich; Frank Dipl.-Ing. Helbig
Original assignee: CETEX CHEMNITZER TEXTILMASCHIN; CETEX CHEMNITZER TEXTILMASCHINENENTWICKLUNG GGMBH
Current assignee: Cetex Institut fur Textil- und Verarbeitungsm De
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 2000-05-29
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2020-05-30
Also published as: DE10026405A1

Abstract

Abstandsgewirke mit zwei gewirkten Grundflächen, zwischen denen sich eine aus in die Grundflächen eingebundenen Abstandsfäden bestehende Abstandsstruktur erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsstruktur (3) aus Abstandsfadengruppen (5; 9; 10) mit in parallel und/oder senkrecht und/oder diagonal zur Herstellungsrichtung (4) und im wesentlichen senkrecht zu den Grundflächen (1; 2) stehenden Schnittebenen verlaufenden Abstandsfäden (8) besteht, wobei Abstandsfäden (8) in den Abstandsfadengruppen (5; 9; 10) zu den Grundflächen (1; 2) in einem deutlich von der Senkrechten abweichenden Winkel (α; β; γ) verlaufen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Abstandsgewirke sowie eine Vorrichtung zu dessen Herstellung.
Abstandstextilien, zu denen die Abstandsgewirke zählen, sind durch zwei textile Grundflächen gekennzeichnet, die mit Abstand zueinander verlaufen und zwischen denen sich die Grundflächen verbindende Abstandsfäden erstrecken, die in die Grundflächen entsprechend dem verwendeten textilen Flächenbildungsverfahren eingebunden sind.
Die Grundflächen können dabei sowohl parallel (äquidistant) als auch mit variablem Abstand zueinander verlaufen.
Abstandsgewirke sind sowohl aus der Patent- als auch der Nichtpatentliteratur in zahlreichen Formen und Anwendungen bekannt. Äquidistante Abstandsgewirke konnten jedoch bisher nur mit relativ geringem Abstand der beiden Grundflächen gefertigt werden (höchstens ca. 12 bis 15 mm). Bei zu großem Abstand wurden die Gewirke instabil. Ursache ist, dass unter Druck- oder auch schon bei Eigenbelastung entweder die Abstandsfäden geknickt werden und/oder die Grundflächen sowohl in Warenlängs- als auch in -querrichtung parallel zueinander verkippen und die Distanz zwischen ihnen damit weitestgehend aufgehoben wird. Daraus ergibt sich das Problem, dass bei zu verfestigenden Abstandsgewirken im Rahmen der Weiterverarbeitung besondere Vorkehrungen zur Beibehaltung der Abstandsstruktur getroffen werden müssen.
Eine Druckbelastung der Abstandsgewirke ist bei größerem Abstand der Grundflächen nicht möglich, da sie aufgrund der oben geschilderten Eigenschaften nicht drucksteif bzw. druckelastisch sind. Auf Druck belastete Abstandsgewirke sind deshalb bisher nur mit geringem Abstand der Grundflächen sinnvoll einsetzbar.
Ein Beispiel hierfür ist das Abstandsgewirke entsprechend der DE 38 13 741 A1 . Es besteht aus einer ersten und einer zweiten Lage, die durch Zwischenstege verbunden sind. Alle Zwischenstege nehmen, unabhängig davon, ob sie zwischen den Lagen schräg ober annähernd senkrecht verlaufen, eine zueinander parallele Lage ein.
Damit besitzt das Abstandsgewirke keine hinreichende Stabilität gegen Druckbelastung; es stellt vielmehr eine Art großes räumliches "Parallelogrammgetriebe" dar, das im Extremfall bis zur "Decklage", also bis zum unmittelbaren Kontakt beider Grundflächen zusammengedrückt werden oder gar zusammenfallen kann. Die für den beanspruchten Einsatz als Bauteil erforderliche Steifigkeit erhält das Abstandsgewirke auch nicht dadurch, dass es aus einem technischen Garn wie Aramidfaser, Kohlefaser, Keramikfaser oder insbesondere Glasfaser besteht, sondern dadurch, dass es – wie beansprucht – ausgeharrt wird und die Zwischenstege dadurch starre Beabstandungselemente bilden.
Es ist auch bereits Abstandsgewirke mit bis zu 45° verkreuzten Abstandsfäden bekannt (s. z. B. US 5 385 036 A . Sie sind jedoch im Warenquerschnitt durch geringe Grundwarenabstände gekennzeichnet. Bei entsprechend feiner Teilung der Wirkwerkzeuge lassen sich dichte Grundwarenstrukuren herstellen, aber bereits bei einer Feinheit 12 E (12 Nadeln/Zoll) wäre unter der Bedingung einer 45°-Verschränkung der Abstandsfäden im Warenquerschnitt bei einem Grundwarenabstand von 15 mm eine einreihige Unterlegungslänge von mindestens sieben Nadelteilungen erforderlich. Bei Warendicken ab ca. 12 mm nähern sich daher in solchen bekannten Abstandsgewirken die Winkel der Abstandsfäden zu den Grundwaren zunehmend einer senkrechten Lage, da die maschinentechnisch maximal mögliche Unterlegungslänge durch die zur Verwendung kommenden Versatzeinrichtungen stark eingeschränkt ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Abstandsgewirke sowie eine Vorrichtung zu dessen Herstellung zu schaffen, das bei hohem Abstand der Grundflächen für den Dauergebrauch geeignete Eigenschaften wie Formstabilität, Drucksteifigkeit und/oder Druckelastizität aufweist.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Abstandsgewirke gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale enthalten die Ansprüche 2 bis 26. Die Erfindung stellt weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung des Abstandsgewirkes zur Verfügung, deren kennzeichnende Merkmale in Anspruch 27 enthalten sind.
Die erfindungsgemäßen Abstandsgewirke zeichnen sich durch eine gegenüber herkömmlichen Abstandsgewirke hervorstechende Lastaufnahmefähigkeit aus, die insbesondere bei einer Verwendung als Verstärkungstextil für belastete Bauteile neue Einsatzmöglichkeiten eröffnet. In der Ausprägung als drucksteife bzw. druckelastische Abstandsgewirke tritt zu dieser Lastaufnahmefähigkeit eine bisher bei Abstandsgewirken nicht gekannte Formkonstanz mit hohem Rückstellvermögen. Die erfindungsgemäße Anordnung der Abstandsfäden führt u. a. dazu, dass die Abstandsfäden zwischen den Grundflächen ein räumliches Fachwerk aufbauen, so dass bei einer gegen die Grundflächen gerichteten Druckbelastung ein Teil der Abstandsfäden sowie die Deckflächenstruktur nicht auf Druck, sondern auf Zug belastet werden und so auf Wiederherstellung der Ausgangsform gerichtete Rückstellkräfte im Fachwerk hervorgerufen werden. Die Gesamtelastizität des Abstandsgewirkes beruht also lediglich zu einem Teil auf der Druckelastizität der Abstandsfäden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
1 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Abstandsgewirke mit einer senkrecht zur Herstellungsrichtung angeordneten Abstandsfadengruppe aus einem Abstandsfadensystem;
2 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Abstandsgewirke mit einer parallel zur Herstellungsrichtung angeordneten Abstandsfadengruppe und zwei diagonal zur Herstellungsrichtung angeordneten Abstandsfadengruppen,
3 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Abstandsgewirke mit einer senkrecht zur Herstellungsrichtung angeordneten Abstandsfadengruppe und zwei diagonal zur Herstellungsrichtung angeordneten Abstandsfadengruppen,
4 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Abstandsgewirke mit einer senkrecht und einer parallel zur Herstellungsrichtung angeordneten Abstandsfadengruppe und zwei diagonal zur Herstellungsrichtung angeordneten Abstandsfadengruppen,
5 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Abstandsgewirke mit drei nebeneinander angeordneten Ausschnitten entsprechend 4,
6 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Abstandsgewirke mit zwei hintereinander angeordneten Ausschnitten entsprechend 5,
7 ein Legungsbild für die Legung von Abstandsfäden entsprechend 1 aus einem Abstandsfadensystem in einer |X|-Struktur,
8 ein Legungsbild für die Legung von sich kreuzenden Abstandsfäden in einer senkrecht zur Herstellungsrichtung stehenden Abstandsfadengruppe aus zwei Abstandsfadensystemen,
9 ein Legungsbild für die Legung von diagonal zwischen den Grundflächen verlaufenden Abstandsfäden in einer parallel zur Herstellungsrichtung stehenden Abstandsfadengruppe aus einem Abstandsfadensystem,
10 ein Legungsbild für die Legung von sich kreuzenden Abstandsfäden in einer parallel zur Herstellungsrichtung stehenden Abstandsfadengruppe aus zwei Abstandsfadensystemen entspr. 3,
11 ein analoges Legungsbild zu 10, wobei die die sich kreuzenden Abstandsfäden formenden Abstandsfadensysteme um eine Nadelteilung versetzt arbeiten,
12 ein Legungsbild für die Legung von diagonal zwischen den Grundflächen verlaufenden Abstandsfäden in einer diagonal zur Herstellungsrichtung stehenden Abstandsfadengruppe aus einem Abstandsfadensystem und in
13 ein Legungsbild für die Legung analog zu 12 mit sich kreuzenden Abstandsfäden in einer diagonal zur Herstellungsrichtung stehenden Abstandsfadengruppe aus zwei Abstandsfadensystemen.
Das erfindungsgemäße Abstandsgewirke ist in den 1 bis 4 zunächst nur in Ausschnitten dargestellt, die sozusagen seine kleinsten "Zellen" darstellen. Es besteht im wesentlichen aus zwei im Abstand voneinander angeordneten Grundflächen 1 und 2, die in einem hinreichend bekannten Kettenwirkprozess erzeugt werden, und einer sich zwischen diesen Grundflächen befindlichen und sie verbindenden Abstandsstruktur 3, die nachfolgend noch näher beschrieben wird. Die Grundflächen 1 und 2 können von unterschiedlicher Struktur sein. Möglich ist einerseits eine dichte Wirkstruktur, die mit entsprechender Feinheit hergestellt werden muss, und die gegenüber Belastungen ein nahezu isotropes Verhalten zeigt. Derartige Grundflächen sind für einen Einsatz des erfindungsgemäßen Abstandsgewirkes als drucksteifes bzw. druckelastisches Material unerlässlich. Andererseits liegt es auch im Rahmen der Erfindung, die Grundflächen 1 und 2 in einer offenen Struktur, z. B. Netzstruktur, herzustellen. Damit versehen Abstandsgewirke weisen zwar die Eigenschaften der Drucksteifigkeit und der Druckelastizität nicht auf, aber eine für bestimmte Zwecke notwendige hohe Formkonstanz. Sie kommen z. B. als räumliche Verstärkungstextilien für Faserverbundstoffe und -konstruktionen zur Anwendung.
Die Grundflächen 1 und 2 können außerdem entweder über die gesamte Warenfläche in sich geschlossen sein oder auch Unterbrechungen aufweisen, in deren Bereich selbstverständlich die jeweils andere Grundfläche 1; 2 in sich geschlossen ist. Möglich ist auch, dass sich zwischen bestimmten Bereichen der Grundflächen 1; 2, die sich sowohl parallel als auch senkrecht zur Herstellungsrichtung 4 des Abstandsgewirkes erstrecken können, keine Abstandsfäden befinden.
Die Grundflächen 1 und 2 besitzen erfindungsgemäß einen Abstand A, bei dem Abstandsgewirke gemäß dem Stand der Technik bereits instabil sind. Konkret liegt er bei mindestens 20 mm und kann nach gegenwärtigem Kenntnisstand durchaus bis 150 mm reichen. Herkömmliche Abstandsgewirke erreichen einen maximalen Abstand A der Grundflächen 1; 2 von ca. 15 bis 30 mm.
Die die Abstandsstruktur 3 bildenden Abstandsfäden lassen sich in drei Abstandsfadengruppen einordnen, die durch ihre Lage zur Herstellungsrichtung 4 des Abstandsgewirkes definiert sind. Die Abstandsfäden spannen dabei jeweils virtuelle Ebenen auf, die annähernd senkrecht auf den Grundflächen 1; 2 stehen und in ei nem signifikanten Winkel zur Herstellungsrichtung 4 verlaufen. Der Deutlichkeit der Beschreibung wegen werden im Weiteren die nachfolgenden Begriffsbestimmungen verwendet:
Längs-Abstandsfäden erstrecken sich in Ebenen, die annähernd parallel zur Herstellungsrichtung 4 des Abstandsgewirkes verlaufen.
Quer-Abstandsfäden erstrecken sich in Ebenen, die annähernd senkrecht zur Herstellungsrichtung 4 des Abstandsgewirkes verlaufen.
Diagonal-Abstandsfäden erstrecken sich in Ebenen, die in einem Winkel zur Herstellungsrichtung 4 des Abstandsgewirkes verlaufen, der deutlich unterscheidbar zwischen 0° und 90° liegt.
Orthogonal-Abstandsfäden verlaufen annähernd senkrecht zwischen den Grundflächen und können Bestandteil aller o. g. Abstandsfadengruppen sein.
1 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel mit relativ einfachem Aufbau. Die Abstandsstruktur 3 besteht aus Quer-Abstandsfäden 5 und Orthogonal-Abstandsfäden 6, die aus einem einzigen gemeinsamen Abstandsfadensystem gebildet werden. Die Pfeile a bis d in 1 verdeutlichen die Bewegungsrichtungen der das Abstandsfadensystem verlegenden Legeschiene zwischen den Grundflächen 1 und 2, die in den Figuren indirekt die in den Fräsblechen geführten Wirknadelbarren repräsentieren. Die Grundfläche 1; 2 befinden sich im Abstand A voneinander.
Ausgehend von einer Einbindestelle 7.1 in der Grundfläche 1 wird der Abstandsfaden 8 auf dem Weg a mit einer Unterlegungslänge L zur gegenüberliegenden Grundfläche 2 geführt und an der Einbindestelle 7.2 in diese eingebunden. Dabei ergibt sich die Unterlegungslänge L zu L := n·T, wobei n die innerhalb einer Versatzbewegung der Unterlegung zu überschreitende Anzahl von Nadelgassen und T die Teilung als umgekehrtes (reziprokes) Verhältnis der Feinheit, die ganzzahlig als Anzahl der Wirkwerkzeuge pro Längeneinheit (meist in Zoll) beschrieben wird, ist.
Entsprechend dem beabsichtigten Verlegewinkel α, in dem sich die Quer-Abstandsfäden 5 zwischen den Grundflächen 1 und 2 erstrecken sollen und der deutlich kleiner 90° sein soll, ergibt sich die Anzahl n zu
Da n als Funktion von α nicht in jedem Fall von A und T ganzzahlig sein kann, ist eine entsprechende ganzzahlige Rundung von n erforderlich, um die technologisch sinnvolle und somit praktisch erfüllbare Unterlegungslänge zu bestimmen. Der angestrebte Verlegewinkel α des Abstandsfadens wird dabei in guter Näherung erreicht.
Ausgehend von der Einbindestelle 7.2 wird der Abstandsfaden 8 auf dem Weg b zur Einbindestelle 7.3 in der Grundfläche 1 geführt und dort eingebunden. Die beschriebenen Vorgänge wiederholen sich spiegelbildlich auf den Wegen c und d, indem der Abstandsfaden 8 zunächst zur Einbindestelle 7.4 in der Grundfläche 2 und danach zurück zur Einbindestelle 7.1 in der Grundfläche 1 geführt wird. Dort erfolgt die Einbindung naturgemäß um eine Maschenreihe in Herstellungsrichtung 4 versetzt. Nicht dargestellt sind um der Deutlichkeit willen weitere Abstandsfäden 8, die mit den zwischen den Einbindestelle 7.1 und 7.3 bzw. 7.2 und 7.4 gelegenen Wirknadeln zusammenarbeiten.
Jeder Abstandsfaden 8 beschreibt innerhalb eines Rapportes bei diesem gewählten Beispiel eine Kurve in einer Gestalt, die angenähert durch die Zeichenfolge |X| beschrieben werden kann.
1 verdeutlicht weiterhin, dass sich diese |X|-Struktur in einem Abstand B in Her stellungsrichtung 4 wiederholt. Dabei kann B verschieden groß gewählt werden, indem zwischen der Einbindestelle 7.1 und der nachfolgenden Einbindestelle 7.3a eine bestimmte Zahl m von Maschenreihen zurückgelegt wird, in denen die |X|-Struktur nicht ausgeführt wird. Im kleinsten Falle kann m = 0 sein, d. h. der beschriebene Vorgang wiederholt sich bereits in der nächsten Maschenreihe. Ist m > 0, kann der Abstandsfaden 8 zwischen den jeweiligen Einbindestellen 7.1; 7.1a entweder flott liegen oder auch in die Grundfläche 1 eingearbeitet sein.
Die in der Kettenwirkerei übliche Notation eines von der möglichen Versatzgröße des kettfadenfadenführenden Systems (Legeschiene) relativ unabhängigen Musters, das durch einen zweireihigen Rapport gekennzeichnet ist, kann beispielsweise wie folgt lauten:
1 – 0/n – (n + 1)/n – (n + 1)/1 – 0//
Mit Veränderung des Fräsblechabstandes A und Beibehaltung der Erstreckung der Abstandsfäden 8 im Winkel α zu den sich gegenüberliegenden Grundflächen 1; 2, deren Bindung hier nicht dargestellt oder beschrieben wird, verändert sich n gemäß der o. g. Berechnungsgrundlage. Das Legungsbild gestaltet sich daraus abgeleitet entsprechend 7.
Eine Veränderung der Struktur des erfindungsgemäßen Abstandsgewirkes ist auch dahingehend möglich, dass sich über seine gesamte Länge stets die gleiche "|X|"-Struktur wiederholt, sondern dass sich mit verschieden großem Wert n über eine unterschiedliche Anzahl von Nadelgassen und damit unterschiedlich "schlanke" gleiche "|X|"-Strukturen aus mehreren Abstandsfadensystemen ineinanderschachteln und damit ein Abstandsgewirke ergeben, das in Warenquerschnittsrichtung eine "Multiaxialstruktur" aufweist.
Durch das Einlegen des Abstandsfadensystems in jeder Wirknadelbarre in zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Maschenreihen wird im mittleren Bereich eine den Ansprüchen der Abstandstextilien in jedem Fall genügende feste Einbindung der Abstandsfäden 8 erreicht. Hinter diesem Begriff der festen Einbindung verbirgt sich ein Sachverhalt, der insbesondere dann relevant ist, wenn als Abstandsfäden 8 Monofile mit einem großen Titer und damit einer großen Steifigkeit verwendet werden. Wird dann ein Abstandsfaden 8 an einer Einbindestelle 7 allein und nur einmal eingebunden, besteht die Gefahr, dass bei einem nicht in eine Matrix (bspw. Schaum oder Beton) eingebundenen Abstandsgewirke unter Belastung der Maschenkopf des Abstandsfadens 8 aus der jeweiligen Grundfläche 1; 2 herausgeschoben und damit der gleichmäßige Verbund gestört wird.
Im beschriebenen Beispiel wird jedoch eine feste Einbindung dadurch erzielt, dass an einer Einbindestelle 7 nicht nur ein Abstandsfaden 8 allein, sondern immer ein weiterer Abstandsfaden 8 aus dem gleichen Abstandsfadensystem auf der gleichen Wirknadel zusätzlich mit in die Grundfläche 1; 2 eingebunden wird. Die feste Einbindung wird also hier durch Abbinden des Abstandsfadensystems mit sich selbst erreicht.
Da jedoch nur ein verkreuzend einbindendes Abstandsfadensystem zum Einsatz kommt, werden abwechselnd in den Randbereichen nur in jeder zweiten Maschenreihe auf jeder Seite n-viele Abstandsfäden 8 eingebunden. Um die Forderung der festen Einbindung im Randbereich der verkreuzend einbindenden Abstandsfadengruppe zu erfüllen, kann jedoch in den Randbereichen jeweils ein weiteres Abstandsfadensystem eingesetzt werden, das abwechselnd zur Einbindung des ersten Abstandsfadensystems in diesem Warenabschnitt eingearbeitet wird. Da die Randbereiche vom ersten Abstandsfadensystem im rechten und linken Warenrand abwechselnd in den Maschenreihen eingebunden werden, ist für jeden Randbereich ein eigenes zusätzliches Abstandsfadensystem mit eigenem Muster erforderlich. Die normalisierten Bindungsmuster der Abstandsfadengruppen für die Randbereiche einer ersten, verkreuzt einbindenden Abstandsfadengruppe, deren Bindung oben beschrieben und in 7 dargestellt ist, lauten beispielsweise wie folgt:
Linker Rand: 0 – 0/0 – 1/0 – 1/0 – 0//
Rechter Rand: 1 – 0/1 – 1/1 – 1/1 – 0//
Im vorliegenden Beispiel erzeugt das eine verwendete System von Abstandsfäden 8 eine Abstandsfadengruppe von Quer-Abstandsfäden 5 sowie eine Abstandsfadengruppe von Orthogonal-Abstandsfäden 6. Die Quer-Abstandsfäden 5 liegen dabei jeweils in gedachten Ebenen, die annähernd senkrecht zu der Herstellungsrichtung 4 und außerdem annähernd senkrecht zu den Grundflächen 1; 2 verlaufen.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, ein Abstandsfadensystem nur Quer-Abstandsfäden 5 erzeugen zu lassen. Mit Blick auf 1 würde dieses Abstandsfadensystem dann beispielsweise nur Quer-Abstandsfäden 5 der Richtung a oder c erzeugen. Die Verwendung zweier Abstandsfadensysteme, die gegenläufig zueinander verlegt werden müssten, würde dann zu miteinander verkreuzt angeordneten Quer-Abstandsfäden 5 der Richtungen a und c führen. Zur Erzeugung von Orthogonal-Abstandsfäden 6 wäre dann allerdings ein weiteres Abstandsfadensystem erforderlich.
Die erforderliche Unterlegungslänge L der Abstandsfadensysteme ist auch in diesem Fall wieder eine Folge aus Fräsblechabstand A und dem Winkel α der Abstandsfäden 8 zu den Grundflächen 1; 2
Die beiden Abstandsfäden 8 führenden Systeme arbeiten gegenlegig. Es entsteht ein jeweils einreihiger Rapport, der folglich jeden Abstandsfaden 8 über jeder Wirknadel barre zu seinem Ursprung zurückführt, womit auch in diesem Fall eine den Ansprüchen der Abstandstextilien genügende feste Einbindung der Abstandsfäden 8 erreicht wird.
Die Notationen der von der möglichen Versatzgröße der Kettfaden führenden Systeme (Legeschienen) relativ unabhängigen Muster können beispielsweise wie folgt lauten:

1. Abstandsfaden-Legeschiene: 1 – 0/n – (n + 1)//
2. Abstandsfaden-Legeschiene: n – (n + 1)/1 – 0//

Mit Veränderung des Fräsblechabstandes A und Beibehaltung der Erstreckung der Abstandsfäden im Winkel α zu den sich gegenüberliegenden Grundflächen 1; 2, deren Bindung hier nicht dargestellt oder beschrieben wird, verändert sich n gemäß der oben genannten Berechnungsgrundlage.
Das Legungsbild der beiden Legeschienen gestaltet sich daraus abgeleitet entsprechend 8.
Die feste Einbindung der Abstandsfäden 8 in die Grundflächen 1; 2 erfolgt in diesem Fall durch das Zusammentreffen von Abstandsfäden 8 aus unterschiedlichen Abstandsfadensystemen an den Einbindestellen 7.
2 zeigt zunächst wiederum Orthogonal-Abstandsfäden 6, wie sie bereits aus der 1 bekannt sind. Hinzu treten jedoch zwei weitere Abstandsfadengruppen, nämlich Längs-Abstandsfäden 9 und Diagonal-Abstandsfäden 10. Nachfolgend sei zunächst die Erzeugung der Abstandsfadengruppe der Längs-Abstandsfäden 9 erläutert.
Um eine Einbindung von in Herstellungsrichtung 4 diagonal verlaufenden Abstandsfäden 8 zu erreichen, deren Lage zu den Grundflächen 1; 2 sich in einem Winkel β deutlich kleiner 90° befinden soll, darf nach erfolgter erster fester Einbindung des Abstandsfadens 8, die hier durch Einbindung in zwei aufeinanderfolgende Reihen in die gleiche Grundfläche 1; 2 erfolgt, die Einbindung in die gegenüberliegende Grundfläche 2; 1 erst nach einer bestimmten Warendurchsatzlänge L_W erfolgen. Aus dem Abstand A der beiden Grundflächen 1; 2 zueinander ergibt sich der theoretische Warendurchsatz bis zur Einbindung in der gegenüberliegenden Grundfläche wie folgt:
Die dem gewünschten Winkel β weitestgehend entsprechende und praktisch realisierbare Warendurchsatzlänge L_W wird allerdings von der Maschenlänge L_M bestimmt, die meist als feste Größe für ein Gewirke voreingestellt ist. Der von den Bedingungen der Voreinstellungen her tatsächlich verwendbare Warendurchsatz kann daher auch als die Anzahl erforderlicher Maschenreihen n_MR bis zur erneuten Einbindung der Abstandsfäden 8 in der gegenüberliegenden Grundfläche 1; 2 beschrieben werden.
Da n_MR als Funktion von β nicht in jedem Fall von A und L_M ganzzahlig sein kann, ist eine entsprechende ganzzahlige Rundung von n_MR erforderlich, um die technologisch sinnvolle und somit praktisch erfüllbare Anzahl von Maschenreihen zu bestimmen. Der angestrebte Verlegewinkel β des Abstandsfadens 8 wird dabei in guter Näherung erreicht. Durch Variation der Maschenlänge L_M – z.B. entsprechende Veränderung der Voreinstellung oder unmittelbar während der Warenproduktion (unter Verwendung geregelter Warenabzugseinrichtungen) – kann die diagonale Erstreckung der Abstandsfäden 8 zwischen den beiden Grundflächen 1; 2 optimiert werden.
Die daraus folgende Notation für sich in Herstellungsrichtung 4 diagonal zwischen den beiden Grundflächen 1; 2 erstreckende Abstandsfäden 8 kann beispielsweise wie folgt lauten:
1 – 0/1 – 1/Fehler! Keine gültige Verknüpfung...{2·*(n_MR – 1)}(1 – 1).../1 – 1/1 – 0/
1 – 1/1 – 0//.
Hierbei symbolisiert die Passage...{2·*(n_MR – 1)}(1 – 1)...in der Notation, dass in beiden Grundflächen 1; 2 über eine Anzahl n_MR – 1 von Maschenreihen je Wirknadelbarre hinweg keine Einbindung von Abstandsfäden 8 in die Grundflächen 1; 2 erfolgt.
Das daraus resultierende Bindungsmuster ist in 9 dargestellt. Dort ist auch erkennbar, dass die feste Einbindung des Abstandsfadens 8 durch zweimaliges Einbinden in zwei aufeinanderfolgenden Maschenreihen der gleichen Grundfläche 1; 2 erfolgt.
Kennzeichnend für die Verwendung nur eines Abstandsfadensystems ist allerdings, dass sich die diagonal verlaufenden Abstandsfäden 8 in Herstellungsrichtung 4 nicht kreuzen.
Die Bedingung zueinander verkreuzter Abstandsfäden 8 in Herstellungsrichtung 4 kann erfüllt werden, indem mindestens zwei bindungstechnisch voneinander getrennte Abstandsfadensysteme zum Einsatz kommen. Die bindungstechnische Trennung kann beispielsweise durch die bestimmungsgemäße Selektion einzelner Fäden aus einer einbarrig zugeführten Kettfadenschar oder durch in mehreren Legebarren zugeführte Kettfadenscharen erfolgen. Die mustergemäße Selektion in einem einbarrig zugeführten Kettfadensystem kann beispielsweise durch Jacquard-Einrichtungen erfolgen.
Unabhängig davon, ob die Trennung durch Selektion oder separierte Zuführung erfolgt, sind mindestens zwei verschiedene Muster zu betrachten, um innerhalb eines Rapportes die Verkreuzung von zwei Abstandsfäden 8 in Herstellungsrichtung 4 zu erreichen.
Das mechanische Grundmodell des dreidimensionalen textilen Erzeugnisses mit dem jeweils zu erzielenden Effekt der eingebundenen Abstandsfäden ist entscheidend für die Richtung der Abstandsfäden 8.
Die Erfindung umfasst deshalb sowohl den Fall, dass die an der Erzeugung der Abstandsfadengruppe mit Längs-Abstandsfäden 9 beteiligten Abstandsfadensysteme mit gleicher Warendurchsatzlänge L_W verlegt werden, d. h. über die gleiche Anzahl n_MR von Maschenreihen nicht einbinden und demzufolge den gleichen Verlegewinkel β aufweisen, als auch den Fall, dass sich zwei Abstandsfadensysteme in der Abstandsfadengruppe dadurch unterscheiden, dass die Verlegung mit unterschiedlicher Warendurchsatzlänge L_W erfolgt, wodurch zwangsläufig unterschiedliche Verlegewinkel β zustande kommen.
Der Einfachheit wegen wird in der Beschreibung der Notationen und der daraus entstehenden Bindungen allerdings der Fall dargestellt, dass sich die Einbindestellen 7 der beiden Abstandsfäden 8 in den Grundflächen 1; 2 stets unmittelbar gegenüberliegen und die Verlegewinkel β der Abstandsfäden 8 zu den Grundflächen 1; 2 für beide Abstandsfadensysteme folglich gleich sind. Deswegen sind die folgenden Darstellungen nur ein Beispiel möglicher technologischer Lösungen.
Die Notationen für die Verlegung zweier Abstandsfadensysteme kann folglich lauten:
Abstandsfaden 1:

1 – 0/1 – 1/Fehler! Keine gültige Verknüpfung...{2*·(n_MR – 1)}·(1 – 1).../1 – 1/1 – 0/ 1 – 1/1 – 0//

Abstandsfaden 2:

0 – 0/0 – 1/0 – 0/0 – 1/...{2·*(n_MR – 1)}·(0 – 0).../0 – 1/0 – 0/0 – 1/0 – 0//

Das daraus resultierende Bindungsmuster ist in 10 dargestellt.
Um beispielsweise bei einem halben Einzug in zwei fadenzuführenden Systemen (Abstandsfaden-Legeschienen) oder bei abwechselnder, halber Auswahl innerhalb eines fadenzuführenden Systems zu erreichen, dass die beiden zueinander verkreuzten Fadensysteme jeweils in eine eigene Kettfadenreihe eingebunden sind, kann beispielsweise ein Versatz um eine Kettfadenreihe im Bindungsmuster verwendet werden. Das hat den Vorteil, dass die Verteilung der Abstandsfaden-Maschen in den Grundflächen 1; 2 und damit die Belastung der Wirkelemente gleichmäßiger ausfällt und sich gleichzeitig die Funktionalität der Fadengruppen im gesamten textilen Erzeugnis homogener gestaltet. Ein Beispiel für die Notation und die daraus resultierende Bindung unter Verwendung des oben beschriebenen ersten Musters von in Warenlängsrichtung verkreuzten Abstandsfäden 8 kann daher wie folgt lauten:
Abstandsfaden 1

Einzug: 1 voll, 1 leer
1 – 0/1 – 1/Fehler! Keine gültige Verknüpfung...{2*·(n_MR – 1)}·(1 – 1).../1 – 1/1 – 0/ 1 – 1/1 – 0//

Abstandsfaden 2

Einzug: 1 voll, 1 leer
1 – 1/1 – 2/1 – 1/1 – 1/...{2·*(n_MR – 1)}·(1 – 1).../1 – 2/1 – 1/1 – 2/1 – 1//

Das daraus resultierende Bindungsmuster ist in 11 dargestellt.
In dem Ausführungsbeispiel nach 2 treten zu genannten Abstandsfadensystemen zwei weitere Abstandsfadensysteme hinzu, die der Erzeugung von Abstandsfäden 8 in den Raumdiagonalen der kleinsten "Zelle" des Abstandsgewirkes dienen und damit zwei Abstandsfadengruppen von Diagonal-Abstandsfäden 10 bilden. Die Erzeugung der Längs-Abstandsfäden 9 und der Orthogonal-Abstandsfäden 6 erfolgt dabei wie bereits beschrieben. Die Diagonal-Abstandsfäden liegen hier jeweils in virtuellen Ebenen, die annähernd senkrecht zu den Grundflächen 1; 2 und diagonal zur Herstellungsrichtung 4 verlaufen. Die Abstandsfäden 8 in den bei Abstandsfadengruppen von Diagonal-Abstandsfäden 10 wiederum verlaufen im Verlegewinkel γ zu den Grundflächen 1; 2. Dabei ergibt sich der Verlegewinkel γ zwangsläufig aus dem Abstand A der Grundflächen 1; 2 voneinander, der Unterlegungslänge L (repräsentiert durch die Anzahl n von Nadelgassen) und der Warendurchsatzlänge L_W (repräsentiert durch die Anzahl n_MR von Maschenreihen) zu
Ein Beispiel für die Notation der Legung und für eine aufsteigende und nach einer vorbestimmten Anzahl von Maschenreihen an den Ursprung des Musters zurückkehrende Raumdiagonale stellen sich folgendermaßen dar:
1 – 0/1 – 1/Fehler! Keine gültige Verknüpfung...{2·*(n_MR – 1)}·(1 – 1).../1 – 1/n – (n + 1)/
n – n/n – (n + 1)/...(n_MR – 1): 2·(n – n)...//
Das sich daraus ergebende Bindungsmuster ist in 12 dargestellt.
Für die in 2 erkennbare Erweiterung auf alle vier möglichen Raumdiagonalen der "Zelle" ergibt sich die Notation aus der spiegelgleichen Darstellung des Musters in 12 zur Mitte der Bindung [Reihe (n + 1)/2] und durch die Erweiterung der so entstehenden Legung mittels Versatz um die Einbindung von der vorderen zur hinteren Nadelreihe innerhalb einer Maschenreihe. Das daraus resultierende Bindungsmuster ist in 13 dargestellt.
3 baut auf einer Abstandsstruktur 3 gemäß 1 auf, indem zu den vorhandenen Abstandsfadengruppe Quer-Abstandsfäden 5 und Orthogonal-Abstandsfäden 6 wie in dem Beispiel nach 2 zwei weitere Abstandsfadengruppen von Diagonal-Abstandsfäden 10 hinzutreten, deren Abstandsfäden 8 alle vier Raumdiagonalen in der "Zelle" aufspannen. Selbstverständlich ist es auch hier – wie bei den anderen bereits beschriebenen Beispielen auch – möglich, nicht alle der gezeigten Abstandsfadengruppen zur Anwendung zu bringen. So könnte, wenn es die Anforderungen an das herzustellende Abstandsgewirke zulassen, auf die Orthogonal-Abstandsfäden 6 oder auf eine der Abstandsfadengruppen mit Diagonal-Abstandsfäden 10 verzichtet werden. Möglich wäre aber auch, in beiden Abstandsfadengruppen mit Diagonal-Abstandsfäden 10 nur jeweils eine der Raumdiagonalen aufzuspannen, so dass keine Verkreuzung von Abstandsfäden 8 vorhanden ist. Aber auch damit sind längst nicht alle der Erfindung immanenten Ausführungsmöglichkeiten beschrieben.
4 zeigt im oben beschriebenen Sinne eine kleinste "Zelle" eines Abstandsgewirkes mit allen bisher aufgezeigten Möglichkeiten der Verlegung von Abstandsfäden 8, also Längs-Abstandsfäden 9, Quer-Abstandsfäden 5, Orthogonal-Abstandsfäden 6 und zwei Abstandsfadengruppen mit Diagonal-Abstandsfäden 10, wobei in allen Abstandsfadengruppen, in denen eine Verkreuzung der Abstandsfäden 8 möglich ist, diese auch vorhanden ist.
Die beiden 5 und 6 dienen der Darstellung der Erweiterung der in den vorangegangenen 1 bis 4 gezeigten "Zellen" zu einem Flächengebilde. Zu beachten ist dabei jedoch, dass auch hier eine Vereinfachung der Darstellung notwendig ist, da sich im realen Abstandsgewirke die gezeigten Strukturen mehrfach "ineinandergeschachtelt" wiederholen, soweit es quer zur Herstellungsrichtung 4 die Zahl n der im Rahmen der Erzeugung einer Abstandsfadengruppe von Quer-Abstandsfäden 5 bei einer Unterlegung übersprungenen Wirknadeln gestattet. Auch in Herstellungsrichtung 4 ist eine "Schachtelung" möglich, da sich Quer-Abstandsfadengruppen selbstverständlich in dichter bis lückenloser Folge von Maschenreihen wiederholen können.
Insbesondere 6 macht also den inneren Aufbau eines erfindungsgemäßen Abstandsgewirkes in Form eines räumlichen Fachwerkes hinreichend deutlich. Wird ein solches Abstandsgewirke beispielsweise als drucksteifes Abstandsgewirke hergestellt, indem die beiden Grundflächen 1; 2 in einer dichten und geschlossenen Struktur erzeugt werden, so entstehen bei Druckbelastung einer der beiden Grundflächen 1; 2 im "Fachwerk" infolge der dichten Verknüpfung der beiden Grundflächen 1; 2 untereinander und deren eigene Lastaufnahmefähigkeit sowie die Verhinderung des Verkippens der Abstandsfadengruppen starke Rückstellkräfte, die das Abstandsgewirke befähigen, einerseits die Drucklast ohne völlige Deformation elastisch abzufangen und andererseits nach Wegfall der Drucklast in die Ausgangslage zurückzukehren.
In drucksteifer Ausführung sind solche erfindungsgemäßen Abstandsgewirke z. B. im weit gefächerten Bereich der Polsterung von Sitzen oder für Matratzen anwendbar. Aber auch die nicht drucksteif ausgeführten erfindungsgemäßen Abstandsgewirke besitzen einen weiten, bisher nicht völlig überschaubaren Anwendungsbereich bspw. im Leichtbau.
Als Fadenmaterialien können, je nach Anwendungsfall wählbar, sowohl in den Grundflächen 1; 2 als auch für die Abstandsfadensysteme Naturfasern (z. B. Baumwolle, Wolle), chemische Fasern (z.B. PES, PET, PA, PP etc.) als auch Hochmodulfasern (z.B. E-Glas, AR-Glas, C-Faser, Aramid) verwendet werden. Dabei kann es sich um Garne, Multi- oder Monofilamente handeln, die beliebig miteinander kombiniert werden können.
Als besonders vorteilhaft erweist es sich – insbesondere im Hinblick auf ein späteres Recycling der Produkte – wenn Grundflächen 1; 2 und Abstandsfäden 8 aus gleichem Material gewählt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung dieses Abstandsgewirkes zeichnet sich dadurch aus, dass der innerhalb einer Unterlegungsphase realisierbare Versatzweg der die Abstandsfadensysteme einarbeitenden Legeschienen mindestens so groß ist wie der maximal einstellbare Abstand der beiden Fräsbleche, der – wie vorn bei der Beschreibung des erfindungsgemäßen Abstandsgewirkes ausgeführt – erheblich über dem aktuellen Standard der Doppelrascheltechnik von 15 bis 30 mm liegt und nach gegenwärtigem Entwicklungsstand bis zu 150 mm betragen kann. Diese Ausgestaltung gestattet bei der Einbringung von Quer-Abstandsfäden 5 einen Verlegewinkel von 45° oder kleiner.

1: Grundfläche
2: Grundfläche
3: Abstandsstruktur
4: Herstellungsrichtung
5: Quer-Abstandsfäden
6: Orthogonal-Abstandsfäden
7: Einbindestelle
7·x: Einbindestelle
8: Abstandsfaden
9: Längs-Abstandsfäden
10: Diagonal-Abstandsfäden
A: Abstand
B: Abstand
L: Unterlegungslänge
L_M: Maschenlänge
L_W: Warendurchsatzlänge
T: Teilung
a: Pfeil; Richtung
b: Pfeil; Richtung
c: Pfeil; Richtung
d: Pfeil; Richtung, Weg
n: Anzahl Nadelgassen
n_MR: Anzahl Maschenreihen
m: Anzahl Maschenreihen
α: Verlegewinkel
β: Verlegewinkel
γ: Verlegewinkel

Claims

Abstandsgewirke mit zwei gewirkten Grundflächen, zwischen denen sich eine aus in die Grundflächen eingebundenen Abstandsfäden bestehende Abstandsstruktur erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsstruktur (3) aus Abstandsfadengruppen (5; 9; 10) mit in parallel und/oder senkrecht und/oder diagonal zur Herstellungsrichtung (4) und im wesentlichen senkrecht zu den Grundflächen (1; 2) stehenden Schnittebenen verlaufenden Abstandsfäden (8) besteht, wobei Abstandsfäden (8) in den Abstandsfadengruppen (5; 9; 10) zu den Grundflächen (1; 2) in einem deutlich von der Senkrechten abweichenden Winkel (α; β; γ) verlaufen.
Abstandsgewirke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Abstandsfäden (8) biegesteife Garne sind.
Abstandsgewirke nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundflächen (1; 2) einen Abstand (A) von mindestens 20 mm aufweisen.
Abstandsgewirke nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den Abstandsfadengruppen (5; 9; 10) gegenläufig diagonal verlaufende Abstandsfäden (8) vorhanden sind.
Abstandsgewirke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Abstandsfadengruppen (5; 9; 10) außerdem senkrecht zwischen den Grundflächen (1; 2) verlaufende Abstandsfäden (8) vorhanden sind.
Abstandsgewirke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundflächen (1; 2) eine offene, netzartige Struktur aufweisen.
Abstandsgewirke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundflächen (1; 2) eine dichte, geschlossene Struktur aufweisen.
Abstandsgewirke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundflächen (1; 2) über die gesamte Breite bzw. Länge des Abstandsgewirkes in sich geschlossen sind.
Abstandsgewirke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Grundflächen (1; 2) in Längsrichtung des Abstandsgewirkes Unterbrechungen aufweist, wobei an diesen Stellen die gegenüberliegende Grundfläche in sich geschlossen ist.
Abstandsgewirke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Längs- und/oder in Querrichtung Bereiche vorgesehen sind, in denen sich zwischen den Grundflächen (1; 2) keine Abstandsfäden (8) erstrecken.
Abstandsgewirke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abstandsfadengruppe (5; 9; 10) aus einem Abstandsfadensystem hergestellt ist.
Abstandsgewirke nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsfadengruppe (5; 9; 10) sowohl diagonal verlaufende und sich kreuzende als auch annähernd senkrecht zwischen den Grundflächen (1; 2) verlaufende Abstandsfadenpartitionen enthält, indem jeder Abstandsfaden je Rapport eine Kurve in der Form "|X|" beschreibt.
Abstandsgewirke nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Abstandsfadensysteme in der Form "|X|" verlegt sind, wobei sie sich im Verlegewinkel (α; β; γ) der sich kreuzenden Abstandsfadenpartitionen zu den Grundflächen (1; 2) unterscheiden.
Abstandsgewirke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abstandsfadengruppe (5; 9; 10) aus mindestens zwei Abstandsfadensystemen hergestellt ist.
Abstandsgewirke nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsfäden (8) der unterschiedlichen Abstandsfadensysteme der Abstandsfadengruppe (5; 9; 10) mit gleichen Verlegewinkeln (α; β; γ) zu den Grundflächen (1; 2) verlaufen.
Abstandsgewirke nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsfäden (8) der unterschiedlichen Abstandsfadensysteme der Abstandsfadengruppe (5; 9; 10) mit unterschiedlichen Verlegewinkeln (α; β; γ) zu den Grundflächen (1; 2) verlaufen.
Abstandsgewirke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere bezüglich ihres Verlaufes zur Herstellungsrichtung gleichartige Abstandsfadengruppen (5; 9; 10) vorhanden sind, in denen sich Abstandsfäden (8) in unterschiedlichen Verlegewinkeln (α; β; γ) zu den Grundflächen (1; 2) erstrecken.
Abstandsgewirke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im inneren Warenbereich jeder Abstandsfaden in der Grundfläche mit sich selbst fest abgebunden ist.
Abstandsgewirke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im inneren Warenbereich jeder Abstandsfaden in der Grundfläche mit einem anderen Abstandsfaden des gleichen Abstandsfadensystems fest abgebunden ist.
Abstandsgewirke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass im inneren Warenbereich jeder Abstandsfaden in der Grundfläche mit einem Abstandsfaden eines anderen Abstandsfadensystems fest abgebunden ist.
Abstandsgewirke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass im Randbereich Abstandsfäden (8) in der Grundfläche durch zusätzliche Fadensysteme fest abgebunden sind.
Abstandsgewirke nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Grundflächen (1; 2) bis etwa 60 mm beträgt.
Abstandsgewirke nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Grundflächen (1; 2) bis etwa 150 mm beträgt.
Abstandsgewirke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsfäden (8) aus Monofilen bestehen.
Abstandsgewirke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsfäden (8) aus Multifilamenten bestehen.
Abstandsgewirke nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundflächen (1; 2) und die Abstandsfäden (8) aus dem gleichen Material bestehen.
Kettenwirkmaschine zur Herstellung des Abstandsgewirkes nach den Ansprüchen 1 bis 26, vorzugsweise nach dem Konträrprinzip arbeitende Doppelraschel-Kettenwirkmaschine, mit im Abstand parallel zueinander angeordneten und in Fräsblechen geführten Wirknadelbarren, sowie mustergemäß in Lege- und Versatzbewegungen versetzbaren Legeschienen für in die Grundflächen eingehenden Kettfadensystem sowie für eine Abstandsstruktur bildende Abstandsfadensysteme, dadurch gekennzeichnet, dass der innerhalb einer Unterlegungsphase realisierbare Versatzweg der die Abstandsfadensysteme einarbeitenden Legeschienen mindestens so groß ist wie der maximal einstellbare Abstand der beiden Fräsbleche.