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Die
Erfindung betrifft ein Textilmaterial mit einem Schaltungsmodul
und einer Antenne nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Zur
Identifikation von Waren bei Produktion, Logistik, Vertrieb und
Reparatur werden zunehmend Transponder aus Schaltungsmodul und Antenne
eingesetzt, die hinsichtlich Lesbarkeit und Datenvolumen sowie Manipulationssicherheit üblichen
Barcodes überlegen sind. Der Einsatz von Transpondern wird
auch bei textilen Waren angestrebt, wegen ihres flexiblen Charakters
und der Notwendigkeit der Reinigung in heißen und/oder
chemisch aggressiven Medien werden aber höhere Anforderungen
gestellt. So darf der Transponder den bestimmungsgemäßen Gebrauch
der textilen Waren nicht beeinträchtigen, muss gegen mechanische,
thermische und chemische Einflüsse resistent sein und trotzdem
physikalisch zuverlässig arbeiten.
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Ein
Textilmaterial mit einem Schaltungsmodul und einer Antenne ist bereits
aus der
WO 2005/071605
A2 bekannt. Die dort offenbarte Antenne ist als E-Feld-Strahler
für eine Arbeitsfrequenz im UHF- oder Mikrowellenbereich
ausgebildet und besteht vollständig aus elektrisch leitfähigen
Bestandteilen des Textilmaterials selbst in Form elektrisch leitfähiger
Fadenkonstruktionen, die maschinell innerhalb des tex tilüblichen
industriellen Fertigungsprozesses Weben zur Bildung von Antennenstrukturen
verarbeitbar sind.
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Bei
der Unterbringung des E-Feld-Strahlers in kleinflächigen
Textilmaterialien, beispielsweise Textiletiketten, ist üblicherweise
eine mechanische Verkürzung des E-Feld-Strahlers erforderlich.
Bei einer Arbeitsfrequenz im UHF-Bereich und bei einer Arbeitsfrequenz
im Mikrowellenbereich ist zumindest im UHF-Bereich eine elektrische
Verlängerung des mechanisch verkürzten E-Feld-Strahlers
nötig, um seine Resonanzfrequenz auf die Arbeitsfrequenz
abzustimmen.
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Die
WO 2005/071605 A2 lehrt
ganz allgemein, sofern ein mechanischer verkürzter E-Feld-Strahler
in Resonanz mit der Arbeitsfrequenz durch Induktivitäten
gebracht werden muss, dass deren Geometrie kompatibel mit dem textilüblichen
industriellen Fertigungsprozess gestaltet sein muss.
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So
ist aus der
WO
2005/071605 A2 bekannt, dass beim Fertigungsprozess Weben
Antennenstrukturen durch Mäanderstrukturen aus einem durchgehenden
elektrisch leitfähigen Schussfaden gebildet sein können,
der zwischen jedem Schuss über eine mehrere Schussfadenstärken
entsprechende Strecke an der jeweiligen Webkante parallel zu den
Kettfäden geführt ist. Eine derartige Dipol-Antenne
mit einem an den mittig aufgetrennten Dipol angeschlossenen Schaltungsmodul
ist in
1a der
WO 2005/071605 A2 dargestellt.
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Aus
der
WO 2005/071605
A2 ist außerdem bekannt, dass beim Fertigungsprozess
Breitbandweben, also beim Weben mit einer Breitwebmaschine, die
Antennenstrukturen eine Vielzahl neben einander liegender, elektrisch
leitfähiger Schussfäden zur Bildung von zwei elektrisch
leitfähigen Flächen umfassen. Zwischen den genannten
Flächen ist das Schaltungsmodul angeordnet, das über
elektrisch leitfähige Kettfäden, welche quer über
alle Schussfäden der elektrisch leitfähigen Flächen
verlaufen, mit diesen galvanisch verbunden ist. Eine derartige Patch-Antenne
mit einem mittig angeschlossenen Schaltungsmodul ist in
1d der
WO 2005/071605 A2 dargestellt.
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Es
hat sich nun herausgestellt, dass Textilmaterialien mit den genannten
Antennenstrukturen nur mit Webmaschinen herstellbar sind, die entweder aufwendig
umgebaut oder mit entsprechenden Zusatzmodulen ausgestattet neu
angeschafft werden müssen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Textilmaterial
mit elektrisch leitfähigen Fadenkonstruktionen eine Antennenstruktur
zu schaffen, die mit konventionellen Webmaschinen gemeinsam mit
dem Textilmaterial herstellbar ist.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Textilmaterial nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Weiterbildungen
und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den rückbezogenen Unteransprüchen.
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Bei
der erfindungsgemäßen Lösung sind beim
Fertigungsprozess Schmalbandweben die Antennenstrukturen durch unsymmetrische
Mäanderstrukturen gebildet. Diese umfassen einen durchgehen den
elektrisch leitfähigen Schussfaden, der abschnittsweise
parallel und/oder schräg zu den Kettfäden verläuft
und zwischen den Abschnitten quer zu den Kettfäden zur
Wirkkante hin- und unmittelbar zurückgeführt ist.
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Eine
derartige Antennenstruktur lässt sich auf einfache Weise
mit hoher Produktionsgeschwindigkeit auf einer konventionellen Schmalband-Webmaschine
gemeinsam mit dem Textilmaterial herstellen. Dazu sind vorteilhaft
keine aufwendigen Umbaumaßnahmen erforderlich.
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Die
Herstellung des Textilmaterials erfolgt beim Schmalbandweben mittels
einer Nadelwebmaschine in bekannter Weise. Zur Bildung der erfindungsgemäßen
Antennenstruktur wird erfindungsgemäß der durchgehende
elektrisch leitfähige Schussfaden als Fadensystem an vorgegebener
Stelle zunächst in ein vorgegebenes Webfach bis zur Wirkkante,
die auch als Häkelkante bezeichnet werden kann, eingetragen,
dort fixiert und unmittelbar zum Ausgangspunkt des Schusseintrags
zurückgeführt. Die vorgegebene Stelle kann irgendwo
im Textilmaterial beabstandet von der Wirkkante liegen. Die Stelle kann
beispielsweise nahe der der Wirkkante gegenüberliegenden
Webkante, mittig oder irgendwo zwischen der Wirkkante und der genannten
Webkante liegen. Die Stelle wird durch Öffnen eines entsprechenden
Webfaches festgelegt. Nachdem der durchgehende elektrisch leitfähige
Schussfaden unmittelbar zum Ausgangspunkt des Schusseintrags zurückgeführt
wurde, erfolgt über eine vorgegebene Strecke kein weiterer
Eintrag des durchlaufenden elektrisch leitfähigen Schussfadens.
Das Textilmaterial wird in bekannter Weise weitergewebt und der
durchgehende elektrisch leitfähige Schussfaden außerhalb des Textilmaterials
mitgeführt. An einer nächsten vorgegebenen Stelle
wird der mitgeführte durchgehende elektrisch leitfähige
Schussfaden wieder in ein vorgegebenes Webfach bis zur Wirkkante
eingetragen, dort fixiert und unmittelbar zum Ausgangspunkt des Schusseintrags
zurückgeführt.
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Befindet
sich der Ausgangspunkt dieses Fadenschusseintrags auf gleicher Höhe
wie der Ausgangspunkt des vorherigen Eintrags des durchgehenden
elektrisch leitfähigen Schussfadens so verläuft
der Abschnitt zwischen diesen beiden Ausgangspunkten parallel zu
den Kettfäden. Andernfalls würde der Abschnitt
schräg zu den Kettfäden verlaufen. Der Abschnitt
wird durch den außerhalb des Textilmaterials mitgeführten
durchgehenden elektrisch leitfähigen Schussfaden gebildet.
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Nachdem
der durchgehende elektrisch leitfähige Schussfaden unmittelbar
zum zweiten Ausgangspunkt des Schusseintrags zurückgeführt
wurde, erfolgt über eine vorgegebene Strecke wiederum kein
weiterer Eintrag des elektrisch leitfähigen Schussfadens.
Das Textilmaterial wird in bekannter Weise weitergewebt und der
durchgehende elektrisch leitfähige Schussfaden außerhalb
des Textilmaterials mitgeführt. An einer nächsten
vorgegebenen Stelle wird der mitgeführte durchgehende elektrisch leitfähige
Schussfaden wieder in ein vorgegebenes Webfach bis zur Wirkkante
eingetragen, dort fixiert und unmittelbar zum Ausgangspunkt des
Schusseintrags zurückgeführt. Das Verfahren setzt
sich in dieser Weise fort.
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Dadurch,
dass die Stelle des Eintrags des durchgehenden elektrisch leitfähigen
Schussfadens vorgegeben werden kann, lassen sich im Rahmen der Erfindung
diverse Antennenstrukturen durch unsymmetrische Mäanderstrukturen
schaffen, die optimal den vorliegenden Gegebenheiten, beispielsweise
der Größe des Textilmaterials, angepasst werden können.
Bekannte Schmalband-Webmaschinen brauchen zu diesem Zweck vorteilhaft
nicht aufwendig umgebaut werden.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der elektrisch leitfähige
Schussfaden isoliert ist.
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Es
hat sich gezeigt, dass sich der E-Feld-Strahler durch die Isolierung
des elektrisch leitfähigen Schussfadens noch weiter mechanisch verkürzen
lässt. Dies ist insbesondere bei kleinflächigen
Textilmaterialen, die wenig Platz für den E-Feld-Strahler
bieten, von Vorteil. Dadurch wird zusätzlich erreicht,
dass ein möglicher Kurzschluss zwischen dem zur Wirkkante
hin- und dem unmittelbar zurückgeführten elektrisch
leitfähigen Schussfaden vermieden wird. Ein solcher Kurzschluss
hätte zur Folge, dass der entsprechende Ast des E-Feld-Strahlers,
welcher durch den zur Wirkkante hin- und unmittelbar wieder zurückgeführten
elektrisch leitfähigen Schussfaden gebildet ist, komplett ausfallen
würde.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die
Abschnitte gleich und/oder unterschiedlich lang ausgebildet sind.
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Wie
bereits oben ausgeführt, kann die Stelle des Eintrags des
durchgehenden elektrisch leitfähigen Schussfadens vorgegeben
werden. Genauso lässt sich vorteilhaft auch die Strecke,
also die Entfernung, zwischen zwei Einträgen des durch gehenden elektrisch
leitfähigen Schussfadens vorgeben. Im Rahmen der Erfindung
lassen sich mithin weitere Antennenstrukturen durch unsymmetrische
Mäanderstrukturen schaffen, die optimal den vorliegenden Gegebenheiten,
wie Platzbedarf, Antennengewinn oder Bandbreite, angepasst werden
können. Bekannte Schmalband-Webmaschinen brauchen zu diesem
Zweck vorteilhaft nicht aufwendig umgebaut werden.
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Weiterhin
ist vorgesehen, dass das Textilmaterial ein endgefaltetes Textiletikett
ist, wobei die Antennenstruktur über die gesamte Länge
des Textiletiketts verläuft, so dass die Antennenstruktur
doppelt in der Endfalte angeordnet ist.
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Beim
Schmalbandweben werden üblicherweise ohne Unterbrechung
zahlreiche miteinander verbundene Textiletiketten hergestellt. An
einer Seite sind die Textiletiketten durch die Wirkkante, an der anderen
Seite durch die Webkante begrenzt.
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Wie
bereits ausgeführt, wird die Antennenstruktur durch einen
durchgehenden elektrisch leitfähigen Schussfaden gebildet,
der beim Schmalbandweben ohne Unterbrechung von einem Textiletikett zum
nächsten Textiletikett usw. verläuft.
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Nach
dem Schmalbandweben werden die Textiletiketten einzeln geschnitten,
also voneinander getrennt. Die Textiletiketten werden üblicherweise heiß geschnitten,
um die Schneidekanten fransenfest zu versiegeln. Die Antennenstruktur
verläuft somit erfindungsgemäß über
die gesamte Länge des Textiletiketts. Da die Schneidkanten
relativ scharfkantig ausgebildet sind, werden die Textiletiketten
endgefaltet, also links und rechts gefaltet.
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Es
hat sich nun als vorteilhaft herausgestellt, dass die Antennenstruktur
doppelt in der Endfalte angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass
die Antenne eine größere Bandbreite erhält.
Der durchgehende elektrisch leitfähige Schussfaden muss
deshalb vorteilhaft keine exakte Länge haben. Dadurch kann
vorteilhafterweise auch die textile Weiterverarbeitung auf Standardschneid-
und -faltmaschinen erfolgen.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass wenigstens ein isolierter,
elektrisch leitfähiger Kettfaden vorgesehen ist, der die
elektrisch leitfähigen Schussfäden überquert
und/oder dass wenigstens ein isolierter oder nicht isolierter, elektrisch
leitfähiger Kettfaden vorgesehen ist, der kontaktlos neben
der Antennenstruktur angeordnet ist.
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Es
hat sich gezeigt, dass ein oder mehrere derartige Kettfäden
eine mechanische Verkürzung des E-Feld-Strahlers ermöglichen.
Dies ist insbesondere bei kleinflächigen Textilmaterialen,
die wenig Platz für den E-Feld-Strahler bieten, von Vorteil.
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Besonders
zweckmäßig ist es, dass jeweils in das für
den zur Wirkkante hin- und unmittelbar zurückgeführten
elektrisch leitfähigen Schussfaden vorgesehene Webfach
wenigstens ein weiterer textiler Schussfaden gemeinsam mit dem elektrisch
leitfähigen Schussfaden zur Wirkkante hin- und unmittelbar zurückgeführt
ist.
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Durch
den Eintrag wenigstens eines weiteren, nicht elektrisch leitfähigen
textilen Schussfadens, der im gleichen Webfach wie der elektrisch
leitfähige Schussfaden zur Wirkkante hin- und unmittelbar
zurückgeführt ist, wird ein zusätzlicher
Abstand zwischen dem hin- und wieder zurückgeführten
elektrisch leitfähigen Schussfaden erzeugt. Dadurch, dass
der zur Wirkkante hingeführte elektrisch leitfähige
Schussfaden von dem unmittelbar zurückgeführten
elektrisch leitfähigen Schussfaden durch den oder die textilen
Schussfäden beabstandet ist, lässt sich vorteilhaft
auch der E-Feld-Strahler insgesamt mechanisch verkürzen.
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Die
eingangs genannte Aufgabe wird bei einem Textilmaterial nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 auch durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 7 gelöst.
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Weiterbildungen
und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus
den rückbezogenen Unteransprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Lösung sieht vor, dass
beim Fertigungsprozess Breitbandweben die Antennenstrukturen mehrere
voneinander beabstandete, elektrisch leitfähige Stubs umfassen.
Die Stubs sind jeweils durch wenigstens einen, vorzugsweise durch
mehrere elektrisch leitfähige Schussfäden gebildet,
wobei die die Stubs bildenden Schussfäden mit wenigstens
einem, vorzugsweise mit mehreren elektrisch leitfähigen
Kettfäden zur Herstellung von leitfähigen Verbindungen
verwoben sind.
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Eine
derartige Antennenstruktur lässt sich auf einfache Weise
mit außerordentlich hoher Produktionsgeschwindigkeit auf
einer konventionellen Breitwebmaschine gemeinsam mit dem Textilmaterial
herstellen. Dazu sind vorteilhaft keine aufwendi gen Umbaumaßnahmen
erforderlich. Durch die voneinander beabstandeten Stubs, deren elektrisch
leitfähige Schussfäden mittels eines oder mehrerer
elektrisch leitfähiger Kettfäden leitend verbunden
sind, wird auf einfache Weise ein mechanisch verkürzter E-Feld-Strahler
erzeugt.
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Die
Anzahl der Stubs, die Anzahl der jeweils einen Stub bildenden Schussfäden,
der Abstand der Stubs untereinander sowie die Lage und Anzahl der elektrisch
leitfähigen Kettfäden sind je nach gewünschter
Antennenstruktur vorgebbar.
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Die
Herstellung des Textilmaterials erfolgt beim Breitbandweben mittels
einer Breitwebmaschine in bekannter Weise. Zur Bildung der erfindungsgemäßen
Antennenstrukturen werden an vorgegebenen, voneinander beabstandeten
Stellen wenigstens ein, vorzugsweise mehrere nebeneinander angeordnete
elektrisch leitfähige Schussfäden eingetragen. Der
oder die an diesen voneinander beabstandeten Stellen eingetragenen
elektrisch leitfähigen Schussfäden bilden dann
an jeder Stelle einen so genannten Stub. Zur Bildung der erfindungsgemäßen
Antennenstrukturen werden der oder die die Stubs bildenden Schussfäden
an einer vorgegebenen Stelle mit wenigstens einem, vorzugsweise
mit mehreren nebeneinander angeordneten elektrisch leitfähigen
Kettfäden zur Herstellung von leitfähigen Verbindungen verwoben.
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Es
wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass sich die erfindungsgemäßen
Antennenstrukturen nicht ändern, wenn die voneinander beabstandeten
Stubs nicht durch ein oder mehrere elektrisch leitfähige
Schussfäden, sondern durch ein oder mehrere elektrisch
leitfähige Kettfäden gebildet sind, und wenn dementsprechend
die Stubs bildenden Kettfäden mit wenigstens einem, vorzugsweise
mit mehreren nebeneinander angeordneten elektrisch leitfähigen
Schussfäden zur Herstellung von leitfähigen Verbindungen
verwoben sind.
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Dies
ist lediglich eine Frage der Betrachtungsweise. Ein Vertauschen
der Bedeutung von Schuss- und Kettfäden führt
somit nicht zu einer anderen Antennenstruktur. Daher soll die Erfindung
hier und im Folgenden auch in dieser Weise verstanden werden.
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Beim
Breitbandweben werden üblicherweise zahlreiche Textiletiketten
in einem Fertigungsprozess hergestellt, die zu allen Seiten mit
benachbarten Textiletiketten verbunden sein können. Nach
dem Breitbandweben werden diese Textiletiketten zunächst
zu schmalen Bändern geschnitten und später vereinzelt und
gefaltet. Heiß- oder Ultraschallschnitt sorgen für fransenfeste
Schneidekanten.
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Die
Anordndung der elektrisch leitfähigen Schuss- und Kettfäden
beim Breitbandweben ist derart, dass jedes Textiletikett nach dem
Schneiden die erfindungsgemäße bereits genannte
Antennenstruktur aufweist.
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Eine
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die elektrisch leitfähigen
Schussfäden mit dem oder den elektrisch leitfähigen
Kettfäden leinwandbindig miteinander verwoben sind.
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Durch
ein derartiges Verweben wird die Kontaktgabe zwischen den elektrisch
leitfähigen Schuss- und Kettfäden wesentlich verbessert.
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Zweckmäßigerweise
ist zusätzlich wenigstens ein elektrisch leitfähiger
isolierter Kettfaden vorgesehen, der die Stubs überquert.
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Es
hat sich gezeigt, dass ein oder mehrere derartige Kettfäden
eine mechanische Verkürzung des E-Feld-Strahlers ermöglichen.
Dies ist insbesondere bei kleinflächigen Textilmaterialen,
die wenig Platz für den E-Feld-Strahler bieten, von Vorteil.
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Vorzugsweise
sind der oder die elektrisch leitfähigen Fäden
aus der Gruppe ausgewählt, die einen mit Metall beschichteten
Kunststofffaden, einen mit einem Metalldraht oder einer Metalllitze
umwickelter Kunststofffaden, einen Kunststofffaden mit einem integrierten
Metalldraht oder einer integrierten Metalllitze und einen Grafitfaden
umfasst.
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Die
Auswahl richtet sich danach, welche Art von elektrisch leitfähigen
Fäden mit dem jeweiligen Fertigungsprozess Schmalbandweben
oder Breitbandweben verarbeitbar sind, welche Art von elektrisch
leitfähigen Fäden ausreichende elektrische Leiteigenschaften
aufweisen, auf welche Art eine Kontaktierung mit dem Schaltungsmodul
vorgenommen wird und ob und welche chemischen Einflüsse ausgeübt
werden.
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Der
oder die elektrisch leitfähigen isolierten Fäden
sind vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die einen
Kunststofffaden mit einem integrierten isolierten Metalldraht, einen
Kunststofffaden mit einer integrierten isolierten Metalllit ze, einen
isolierten Metalldraht und eine isolierte Metalllitze umfasst.
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Das
Schaltungsmodul kann kontaktbehaftet mit der Antennenstruktur verbunden
sein.
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Antennenanschlüsse
des Schaltungsmoduls können durch Krimpverbindungen, Schweißverbindungen,
Lötverbindungen oder Klebeverbindungen mit leitfähigem
Kleber mit dem Strahler verbunden sein.
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Beim
Fertigungsprozess wird das Textilmaterial zunächst ohne
das Schaltungsmodul gefertigt. Anschließend wird das Schaltungsmodul
mit dem Strahler verbunden. Krimpverbindungen haben den Vorteil,
dass sie gemeinsam mit dem Anbringen des Schaltungsmoduls den elektrischen
Kontakt zwischen den Antennenanschlüssen und den Strahleranschlüssen
herstellen. Die Verbindung erfolgt durch mechanische Verspannung
und ist daher auch zwischen leitfähigen Materialien möglich,
die sich nicht durch Schweißen oder Löten miteinander
elektrisch verbinden lassen.
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Durch
Krimpverbindungen lässt sich das Schaltungsmodul auch gleichzeitig
mechanisch am Textilmaterial fixieren, wenn mehrere Fäden
umschlossen werden können, die dann gemeinsam für die
nötige Zugfestigkeit sorgen. Dies können elektrisch
leitfähige und/oder nicht leitfähige Fäden
sein.
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Schweißverbindungen
und Lötverbindungen können zwischen leitfähigen
Materialien aus Metallen hergestellt werden.
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Schließlich
sind noch Klebeverbindungen mit leitfähigem Kleber für
Materialien möglich, die weder für Krimpverbindungen,
Schweißverbindungen und Lötverbindungen geeignet
sind.
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Vorzugsweise
sind das Schaltungsmodul selbst und deren Antennenanschlüsse
durch eine Vergussmasse eingeschlossen und die Vergussmasse ist
gleichzeitig mit dem dem Schaltungsmodul benachbarten Bereich des
Textilmaterials verbunden. Das Schaltungsmodul ist so durch die
Vergussmasse am Textilmaterial fixiert, da die Vergussmasse aufgrund
der Kapillarwirkung tief in das Textilmaterial eindringt. Eine Trennung
ist nur durch Zerstörung möglich, so dass Manipulationen
erkennbar sind. Ferner wird durch die Vergussmasse das Schaltungsmodul
auch gegen mechanische und chemische Einflüsse geschützt.
Die zusätzliche Einbindung der Antennenanschlüsse
sorgt für einen Schutz der Kontakte und bietet gleichzeitig
eine Zugentlastung der Strahlerenden, wodurch eine Bruchgefahr an
den Antennenanschlüssen des Schaltungsmoduls vermindert
ist. Als Vergussmasse hat sich als besonders geeignet eine Silikonmasse
erwiesen, die sowohl den Schutz als auch die Fixierung des Schaltungsmoduls
auf dem Textilmaterial ermöglicht.
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Besonders
bevorzugt ist das Schaltungsmodul kontaktlos in die Antenne eingekoppelt.
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Eine
kontaktlose Kopplung des Schaltungsmoduls wird durch ein Koppelelement,
das induktiv und/oder kapazitiv in die Antenne einkoppelt, erreicht.
Dazu ist ein elektronisches Chipmodul zusammen mit dem Koppelelement
auf dem kontaktlosen Schaltungsmodul angeordnet. Die Antenne selbst
ist – wie zuvor be schrieben – als E-Feld-Strahler
ausgeführt und benötigt keinerlei galvanische
Verbindung zum Chipmodul und Koppelelement.
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Die
Kombination aus dem entsprechend abgestimmten Koppelelement und
der Antenne führt außerdem zu einer Erhöhung
der Bandbreite des Gesamtsystems, wodurch ein Betrieb auf unterschiedlichen,
aber benachbarten Frequenzen aufgrund unterschiedlicher nationaler
Bestimmungen ohne konstruktive Änderungen und Abstimmungen
möglich ist.
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Vorzugsweise
ist das Koppelelement an einem Ort der elektrischen Antenne angeordnet,
bei dem ein minimales Stehwellenverhältnis auftritt.
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Die
erfindungsgemäße Ausbildung der elektrischen Antenne
als Dipol ermöglicht eine resonante Abstimmung auf die
Arbeitsfrequenz und einen Antennengewinn gegenüber einem
isotropen Strahler. Durch die Anordnung des Koppelelements an einem Ort
der elektrischen Antenne, bei dem ein minimales Stehwellenverhältnis
auftritt, ergibt sich eine optimale Anpassung und Reichweite.
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Das
kontaktlose Schaltungsmodul kann mit dem Textilmaterial durch ein
reversibel lösbares oder irreversibel unlösbares
Befestigungsmittel verbunden sein.
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Bei
reversibel lösbaren kontaktlosen Schaltungsmodulen kann
das kontaktlose Schaltungsmodul z. B. nach einem Fertigungs-, Transport-
oder Verkaufsvorgang entfernt werden, wenn die Informationen anschließend
nicht mehr benötigt werden oder nicht durch Unbefugte verwendet
werden sollen.
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Bei
irreversibel unlösbar verbundenen kontaktlosen Schaltungsmodulen
sollen die Informationen dauerhaft mit dem Textilmaterial verknüpft
bleiben. Dadurch sind Manipulationen erschwert und ohne Zerstörung
des Verbundes aus Textilmaterial einerseits und kontaktlosem Schaltungsmodul
andererseits nicht möglich.
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Das
Befestigungsmittel kann als wenigstens ein am kontaktlosen Schaltungsmodul
angebrachter und das Textilmaterial durchdringender Dorn und einem
ein Ende des Dorns aufnehmender, dem kontaktlosen Schaltungsmodul
auf der gegenüberliegenden Seite des Textilmaterials angeordneter
Knopf ausgebildet sein.
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Diese
Ausführung des Befestigungsmittels ermöglicht
eine formschlüssige Verbindung und ist damit besonders
sicher. Bei reversibel lösbarer Ausführung kann
ein Entfernen auch nur mit einem Sonderwerkzeug möglich
sein, um ein unbefugtes Entfernen zu verhindern.
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Das
Befestigungsmittel kann auch als Schweißung oder Sondierung
oder Kaschierung oder Laminierung oder Klebung oder Krimpen oder
Klebefolie oder mittels einer unter Wärme und Druck hergestellten
Patch-Verbindung ausgebildet sein.
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Dabei
kann das Befestigungsmittel als Thermo- oder Reaktionskleber ausgebildet
sein.
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Ein
Thermokleber ist besonders bevorzugt, da bekannte Webma schine üblicherweise
eine beheizbare Walze umfassen. Diese kann entsprechend genutzt
werden, um das kontaktlose Schaltungsmodul mit dem Textilmaterial
zu verbinden.
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Ferner
kann das Befestigungsmittel aus diskreten Verbindungspunkten oder
sehr feiner, perforierter Klebefolie ausgebildet sein.
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Durch
die Beschränkung auf diskrete Verbindungspunkte oder eine
sehr feine, das heißt dünne und flexible, perforierte
Klebefolie wird eine Versteifung der verbundenen Lagen aus dem kontaktlosen Schaltungsmodul
und dem Textilmaterial vermieden.
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Das
Befestigungsmittel kann auch aus Webgarnen gebildet sein, die im
Bereich des kontaktlosen Schaltungsmoduls über das kontaktlose
Schaltungsmodul gelegt und außerhalb des kontaktlosen Schaltungsmoduls
mit dem Gewebe des Textilmaterials verwebt sind.
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Hierdurch
wird eine integrale Befestigung des kontaktlosen Schaltungsmoduls
innerhalb eines Gewebes des Textilmaterials ermöglicht.
Die Verbindung kann dabei innerhalb der textilüblichen
industriellen Fertigungsprozesses Weben vorgenommen werden.
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Das
Befestigungsmittel kann auch als Klettverschluss ausgebildet sein.
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Hierdurch
ist eine schnelle Befestigung und Lösung des kontaktlosen
Schaltungsmoduls möglich.
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Das
kontaktlose Schaltungsmodul kann mit einem Überzug versiegelt
sein.
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Dieser Überzug
kann das kontaktlose Schaltungsmodul gegen mechanische und chemische
Einflüsse wirksam schützen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert,
die in der Zeichnung dargestellt sind. In dieser zeigen
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1 eine
Draufsicht auf die Rückseite eines ungefalteten Schmalband-Textiletiketts
mit einem E-Feld-Strahler in unsymmetrischen Mäanderstrukturen,
wobei der durchgehende elektrisch leitfähige Schussfaden
abschnittsweise nur parallel zu den Kettfäden verläuft,
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2 eine
Draufsicht auf die Rückseite eines ungefalteten Schmalband-Textiletiketts
mit einem E-Feld-Strahler in unsymmetrischen Mäanderstrukturen,
wobei der durchgehende elektrisch leitfähige Schussfaden
abschnittsweise parallel und schräg zu den Kettfäden
verläuft,
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3 eine
Draufsicht auf die Rückseite eines endgefalteten Schmalband-Textiletiketts
mit einem E-Feld-Strahler in unsymmetrischen Mäanderstrukturen
und einem kon taktlosen Schaltungsmodul, wobei der durchgehende elektrisch
leitfähige Schussfaden verschieden lange Abschnitte aufweist, die
parallel und schräg zu den Kettfäden verlaufen,
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4 eine
Draufsicht auf die Rückseite eines endgefalteten Schmalband-Textiletiketts
mit einem E-Feld-Strahler in unsymmetrischen Mäanderstrukturen
und einem kontaktbehafteten Schaltungsmodul, wobei der durchgehende
elektrisch leitfähige Schussfaden verschieden lange Abschnitte
aufweist, die parallel und schräg zu den Kettfäden
verlaufen,
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5 eine
Draufsicht auf die Rückseite eines Breitband-Textiletiketts
mit einem E-Feld-Strahler in Form voneinander beabstandeter Stubs,
die mittels wenigstens eines Kettfadens elektrisch leitend verbunden
sind, sowie einem kontaktlosen Schaltungsmodul und
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6 eine
Draufsicht auf eine Vielzahl des in 5 dargestellten
Textiletiketts im ungeschnittenen Zustand.
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In 1 ist
eine Draufsicht auf die Rückseite eines Textilmaterials
in Form eines ungefalteten Schmalband-Textiletiketts 10 mit
einer Antenne 12 dargestellt. Das dar gestellte Textiletikett 10 wurde aus
einer Reihe miteinander verbundener Textiletiketten herausgeschnitten.
Die Schnitte sind durch die an der linken und rechten Seite des
Textiletiketts 10 gezeigten Schlängellinien schematisch
dargestellt. Die Antenne 12 ist als mechanisch verkürzter E-Feld-Strahler
ausgebildet. Die Antennenstrukturen sind durch unsymmetrische Mäanderstrukturen
gebildet, die einen durchgehenden elektrisch leitfähigen Schussfaden 14 umfassen,
der abschnittsweise parallel zu den hier nicht dargestellten Kettfäden
verläuft und zwischen den Abschnitten 16 quer
zu den hier nicht dargestellten Kettfäden zur Wirkkante 18 hin- und
unmittelbar zurückgeführt ist. Die Wirkkante 18 wird
auch als Häkelkante bezeichnet.
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Eine
derartige Antennenstruktur lässt sich auf einfache Weise
mit hoher Produktionsgeschwindigkeit auf einer konventionellen Schmalband-Webmaschine
gemeinsam mit dem Textilmaterial herstellen.
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In 2 ist
eine Draufsicht auf die Rückseite eines Textilmaterials
in Form eines ungefalteten Schmalband-Textiletiketts 10 mit
einer Antenne 12 dargestellt. Die Antenne 12 ist
als mechanisch verkürzter E-Feld-Strahler ausgebildet.
Die Antennenstrukturen sind durch unsymmetrische Mäanderstrukturen
gebildet, die einen durchgehenden elektrisch leitfähigen
Schussfaden 14 umfassen, der abschnittsweise parallel und/oder
schräg zu den hier nicht dargestellten Kettfäden
verläuft und zwischen den Abschnitten 16 quer
zu den hier nicht dargestellten Kettfäden zur Wirkkante 18 hin-
und unmittelbar zurückgeführt ist.
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Wie
bereits an anderer Stelle ausgeführt, wird der durchgehende
elektrisch leitfähige Schussfaden 14 an vorgegebenen
Stellen irgendwo im Textilmaterial eintragen. Die relative Lage
zweier benachbarter Stellen gibt vor, ob der durch den durchgehenden
elektrisch leitfähigen Schussfaden 14 gebildete
Abschnitt 16 parallel oder schräg zu den hier nicht
dargestellten Kettfäden verläuft.
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Dadurch
können im Rahmen der Erfindung diverse Antennenstrukturen
realisiert werden, ohne dass die Schmalband-Webmaschine aufwendig
umgebaut werden muss.
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Dadurch,
dass der durchgehende leitfähige Schussfaden 14 in
einigen Abschnitten 16, wie dargestellt, schräg
zu den hier nicht dargestellten Kettfäden verläuft,
erhält die Antennenstruktur eine Trimmfunktion.
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Eine
weitere Realisierung einer Antennenstruktur ist in 3 dargestellt.
Diese zeigt eine Draufsicht auf die Rückseite eines Textilmaterials
in Form eines endgefalteten Schmalband-Textiletiketts 10 mit
einer Antenne 12 und einem kontaktlosen Schaltungsmodul 20 aus
elektronischem Chipmodul und Koppelelement. Die Antenne 12 ist
als mechanisch verkürzter E-Feld-Strahler ausgebildet.
Die Antennenstrukturen sind durch unsymmetrische Mäanderstrukturen
gebildet, die einen durchgehenden elektrisch leitfähigen
Schussfaden 14 umfassen, der abschnittsweise parallel und
schräg zu den hier nicht dargestellten Kettfäden
verläuft und zwischen den Abschnitten 16 quer
zu den hier nicht dargestellten Kettfäden zur Wirkkante 18 hin-
und unmittelbar zurückgeführt ist.
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3 zeigt
deutlich, dass auch die Längen der Abschnitte 16 vorgegeben
werden können. Je weiter weg bzw. je später der
einem vorherigen Eintrag des elektrisch leitfähigen Schussfadens 14 folgende
Eintrag des elektrisch leitfähigen Schussfadens 14 erfolgt,
desto länger werden die Abschnitte 16.
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Dadurch
lassen sich im Rahmen der Erfindung zahlreiche weitere Antennenstrukturen
realisieren. In 3 ist beispielsweise eine Antenstruktur dargestellt,
die sich von oberhalb der Mitte des Textiletiketts 10 zu
beiden Seiten, also nach links und rechts, über die gesamte
Länge des Textiletiketts 10 trompetenförmig
nach unten aufweitet. Durch eine derartige Antennenstruktur wird
eine optimale Bandbreite erhalten. Dabei wird die Länge
der Abschnitte 16 umso kleiner, je weiter sie sich von
der Mitte des Textiletiketts 10 entfernen.
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3 zeigt
auch, dass das Textiletikett 10 endgefaltet, also links
und rechts gefaltet ist. Da die Antennenstruktur über die
gesamte Länge des Textiletiketts 10 verläuft,
wird die Bandbreite der Antenne 12 noch dadurch erhöht,
dass die Antennenstruktur doppelt in der Endfalte 22 angeordnet
ist.
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Das
Schaltungsmodul 20 ist kontaktlos in die Antenne 12 eingekoppelt.
Die dargestellte Anordnung des Schaltungsmoduls 20 in der
oberen Mitte des Textiletiketts zwischen zwei Einträgen
des durchgehenden elektrisch leitfähigen Schussfadens 14 hat sich
besonders bewährt.
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4 zeigt
eine Draufsicht auf die Rückseite eines endge falteten Schmalband-Textiletiketts 10 mit einer
Antenne 12 in unsymmetrischen Mäanderstrukturen
und einem kontaktbehafteten Schaltungsmodul 24.
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Der
allgemeine Aufbau des dargestellten Textiletiketts 10 mit
der Antenne 12 entspricht dem in 3 dargestellten
Textiletikett 10, so dass zwecks Vermeidung von Wiederholungen
auf die Ausführungen zu 3 verwiesen
wird. Gleiche Bezugsziffern bezeichnen hierbei gleiche Teile.
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Anstelle
eines kontaktlosen Schaltungsmoduls ist in 4 jedoch
ein kontaktbehaftetes Schaltungsmodul 24 vorgesehen. Dieses
ist mittig zwischen zwei Einträgen des durchgehenden elektrisch leitfähigen
Schussfadens 14 angeordnet und mit diesen quer zu den hier
nicht dargestellten Kettfäden verlaufenden Schussfäden 14 galvanisch
verbunden. Die galvanische Verbindung kann beispielsweise eine Lötverbindung
sein.
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In 5 ist
eine Draufsicht auf die Rückseite eines Breitband-Textiletikett 26 mit
einem E-Feld-Strahler 12 in Form von voneinander beabstandeter
Stubs 28 dargestellt, die jeweils durch wenigstens einen,
vorzugsweise durch mehrere elektrisch leitfähige Schussfäden 30 gebildet
sind. Die die Stubs 28 bildenden Schussfäden 30 sind
mit wenigstens einem, vorzugsweise mit mehreren elektrisch leitfähigen
Kettfäden 32 zur Herstellung von leitfähigen
Verbindungen 34 verwoben.
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Eine
solche Verbindung 34 ist in 5 vergrößert
dargestellt. Hierbei sind die elektrisch leitfähigen Schussfäden 30 mit
den elektrisch leitfähigen Kettfäden 32 leinwandbindig
miteinander verwoben. Durch ein derartiges Verweben meh rer elektrisch
leitfähiger Fäden 30, 32 wird
die Kontaktgabe – bzw. -aufnahme zwischen den elektrisch
leitfähigen Schuss – 30 und Kettfäden 32 wesentlich
verbessert.
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Zentral
zwischen den der Mitte am nächsten positionierten Stubs 28 ist
ein Schaltungsmodul 20 aus elektronischem Chipmodul und
Koppelelement vorgesehen, welches kontaktlos in die Antenne 12 einkoppelt.
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Weiterhin
ist wenigstens ein isolierter, elektrisch leitfähiger Kettfaden 36 vorgesehen,
der die elektrisch leitfähigen Schussfäden 30 bzw.
die Stubs 28 überquert. Dadurch wird praktisch
eine mechanische Verkürzung des E-Feld-Strahlers 12 ermöglicht.
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5 zeigt
das mittels einer Breitwebmaschine hergestellte Textiletikett 26 im
allseitig geschnittenen Zustand. In 5 sind auch
beispielhaft einige elektrisch nicht leitfähige, textile
Schuss- 38 und Kettfäden 40 dargestellt.
Es ist deutlich zu erkennen, dass die elektrisch nicht leitfähigen,
textilen Schussfäden 38 die Stubs 28 auf
Abstand zueinander halten. Dadurch wird erreicht, dass sich keine Patch-,
sondern eine verkürzte Dipolantenne 12 im Textiletikett 26 ausbildet.
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6 zeigt
eine Draufsicht auf eine Vielzahl des in 5 dargestellten,
mittels einer Breitwebmaschine hergestellten Textiletiketts 26 im
ungeschnittenen Zustand.
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Beim
Breitbandweben werden üblicherweise zahlreiche Textiletiketten 26 in
einem Fertigungsprozess hergestellt, die zu allen Seiten mit benachbarten Textiletiketten 26 verbunden
sein können. Nach dem Breitbandweben werden diese Textiletiketten 26 einzeln
heiß geschnitten, um die Schneidekanten 42 fransenfest
zu versiegeln.
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Die
Anordndung der elektrisch leitfähigen Schuss- und Kettfäden 30, 32 beim
Breitbandweben ist derart, dass jedes Textiletikett 26 nach
dem Schneiden die erfindungsgemäße bereits in 5 dargestellte
Antennenstruktur aufweist.
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6 zeigt
auch ganz deutlich, dass man zu keiner anderen Antennenstruktur
käme, wenn man die Kett- gegen die Schuss- und gleichzeitig
die Schuss- gegen die Kettfäden austauschen würde. Daher
soll die Erfindung hier und im Folgenden so verstanden werden, dass
die beanspruchte eine Variante auch die zweite Variante umfasst.
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Hinsichtlich
der Beschreibung der einzelnen Textiletiketten 26 wird
zwecks Vermeidung von Wiederholungen auf die Beschreibung zu 5 verwiesen,
wobei gleiche Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen.
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- 10
- Schmalband-Textiletikett
- 12
- Antenne
- 14
- durchgehender
elektrisch leitfähiger Schussfaden
- 16
- Abschnitt
- 18
- Wirkkante
- 20
- kontaktloses
Schaltungsmodul
- 22
- Endfalte
- 24
- kontaktbehaftetes
Schaltungsmodul
- 26
- Breitband-Textiletikett
- 28
- Stub
- 30
- elektrisch
leitfähiger Schussfaden
- 32
- elektrisch
leitfähiger Kettfaden
- 34
- leitfähige
Verbindung
- 36
- isolierter,
elektrisch leitfähiger Kettfaden
- 38
- elektrisch
nicht leitfähiger, textiler Schussfaden
- 40
- elektrisch
nicht leitfähiger, textiler Kettfaden
- 42
- Schneidkante
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2005/071605
A2 [0003, 0005, 0006, 0006, 0007, 0007]