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Die Erfindung betrifft ein Gewebe, insbesondere ein Bandgewebe, umfassend wenigstens zwei in parallelen Ebenen liegende Gewebelagen, wobei jede Gewebelage fadenverkreuzte Kett- und Schussfäden umfasst und die Gewebelagen z. B. über Polfäden miteinander verbunden sind.
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Gewebe dieser Art mit mehreren Gewebelagen werden auch als 3D-Gewebe bezeichnet, wobei die Verbindung der einzelnen Gewebelagen untereinander beispielsweise durch zwischen den Gewebelagen verlaufende Polfäden erfolgen kann. In ähnlicher Weise besteht auch eine Möglichkeit, die verschiedenen parallel liegenden Gewebelagen über flächige Stege, insbesondere gewebte Stege miteinander zu verbinden. Solche 3D-Gewebe werden oftmals auch als Abstandsgewebe bezeichnet, insbesondere einerseits Abstandsgewebe mit Polfäden oder andererseits Abstandsgewebe mit flächigen Stegen.
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Gewebe dieser Art haben unterschiedliche Einsatzgebiete. Beispielsweise können die Gewebe, wenn sie als Bandgewebe ausgestaltet sind, also beispielsweise im Vergleich zur Länge eine relativ schmale Breite aufweisen, als Gurte eingesetzt werden. Ebenso sind Verwendungen als Mullbinden oder Etiketten oder in sonstigen Anwendungsbereichen möglich. Auch Teppiche oder Bezugstoffe können als solche Gewebe ausgeführt sein.
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Gewebe dieser vorbeschriebenen Art können durch drei orthogonal zueinander orientierte Fadensysteme aus Kette, Schuss und Pol hergestellt werden. Dabei werden im Wesentlichen durch die Kett- und Schussfäden die einzelnen Gewebelagen definiert und durch die Polfäden diese Gewebelagen untereinander verbunden.
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Gewebe dieser bekannten Art werden üblicherweise aus textilen Fäden und somit nicht leitenden Fäden erstellt.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Gewebe, insbesondere der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, welches die Möglichkeit bietet, elektrische Funktionen zu übernehmen. Beispielsweise ist es eine Aufgabe der Erfindung, Gewebe bereit zu stellen, mit denen Schaltfunktionen, z. B. durch Realisierung von Tastern, Sensorfunktionen oder allgemein stromleitende Eigenschaften erzielt werden können. So ist es weiterhin eine Aufgabe der Erfindung Gewebe zur Verfügung zu stellen, welche die Möglichkeit der Interaktion mit einem Menschen bieten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung eines Gewebes und ein Gewebe der eingangs genannten gattungsgemäßen Art gelöst, bei dem in das Gewebe in wenigstens eine der Gewebelagen wenigstens ein elektrisch leitfähiger Faden eingewoben ist.
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So kann das Gewebe in üblicher Art und Weise aus nicht leitenden Kett- und Schussfäden sowie Polfäden aufgebaut und zusätzlich in wenigstens eine der Gewebelagen wenigstens einen elektrisch leitfähigen Faden mit eingewebt sein, so dass das Gewebe elektrische Funktionen übernehmen kann, wie im einfachsten Fall z. B. die Leitung von Strom. Dabei kann ein elektrisch leitfähiger Faden zum Beispiel ausgebildet werden durch einen textilen Faden, der leitfähig beschichtet ist, z. B. metallisiert ist oder auch durch einen insgesamt metallischen Leiter. Ein Faden der als insgesamt metallischer Leiter ausgebildet ist kann dabei bevorzugt eine Vielzahl einzelner metallischer Litzen umfassen. Des Weiteren sind Synthetikfasern aus intrinsisch oder extrinsisch leitenden Polymere für elektrisch leitende Funktionen geeignet.
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Mit der Erfindung kann beispielsweise erzielt werden, über den wenigstens einen leitfähigen Faden Strom durch das Gewebe leiten zu können, insbesondere wobei der wenigstens eine elektrisch leitfähige Faden durch die übrigen Fäden des Gewebes nach außen hin isoliert ist oder durch das Wechseln der Lage im Gewebe auch von außen zugängliche, elektrisch kontaktierbare Bereiche erstellt werden.
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Zur Ausbildung einer einfachen Leiterbahn kann es demnach beispielsweise vorgesehen sein, in ein Gewebe mit beispielsweise drei oder mehr Gewebelagen innerhalb einer mittleren oder inneren Gewebelage wenigstens einen elektrisch leitfähigen Faden mit einzubinden, der somit durch die wenigstens zwei weiteren umgebenden Gewebelagen nach außen hin vollständig isoliert ist.
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In einer bevorzugten Weiterbildung, die auch auf alle später diskutierten Ausführungsformen anwendbar ist, kann es vorgesehen sein, ein- und dieselbe elektrische Funktion, wie z. B. die der Stromleitung oder auch andere elektrische Funktionen, wie Tasterfunktionen, Sensorfunktionen oder sonstiges nicht nur durch jeweils einen elektrisch leitfähigen Faden zu realisieren, sondern jeweils durch eine Mehrzahl elektrisch leitfähiger Fäden, die in Längsrichtung bzw. Produktionsrichtung des Gewebes in gleicher Art bzw. Richtung verwoben sind und hierdurch wenigstens eine elektrisch leitfähige Fadenschar mit einer von der Fadenanzahl abhängigen Breite bilden.
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Dies kann z. B. sinnvoll sein, wenn höhere Ströme durch die elektrisch leitfähigen Fäden fließen sollen, der Strom einer vorgesehenen Stärke jedoch nicht durch einen einzelnen Faden transportiert werden kann, sondern hierfür die Aufteilung des Stroms auf mehrere Fäden nötig ist. Auch können durch die Vielzahl der nebeneinander liegenden Fäden einer solchen Fadenschar größere flächige elektrisch leitfähige Bereiche geschaffen werden, z. B. Kontaktierungsflächen, Schalter- bzw. allgemein Elektrodenflächen, Kondensatorflächen, Sensorflächen etc.
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Es besteht dabei weiterhin die Möglichkeit, über die Breite des Gewebes, d. h. senkrecht zur Produktionsrichtung bzw. Längsrichtung des Gewebes, mehrere elektrisch leitfähige Fäden oder Fadenscharen zu realisieren, z. B. die jeweils in unterschiedlicher Art bzw. Richtung verwoben sind und die gegebenenfalls jede für sich unterschiedliche elektrische Funktionen wahrnehmen oder zur Ausbildung einer gemeinsamen elektrischen Funktion untereinander wechselwirken.
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In bevorzugter Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass der wenigstens eine elektrisch leitfähige Faden durch jeweils einen Kett- und/oder Polfaden des Gewebes ausgebildet wird. Durch diese bevorzugte Ausführung der Erfindung wird erzielt, dass der wenigstens eine elektrisch leitfähige Faden oder auch eine jeweilige Fadenschar unmittelbar beim Webvorgang mit einer verwendeten Webmaschine in das Gewebe eingebunden wird, so wie dies auch üblicherweise bei Kett- und Polfäden der Fall ist. So können beispielsweise über einen Kettbaum über dessen Breite abschnittsweise nicht leitende Kettfäden sowie auch abschnittsweise leitende Kettfäden zugeführt werden, um in der Webmaschine zu einem Gewebe verwoben zu werden und hierbei gleichzeitig leitende Strukturen im Gewebe auszubilden.
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Dabei kann es beispielsweise vorgesehen sein, über die gesamte Länge eines zu produzierenden Gewebes an der Position (Kettbaumposition) eines bestimmten einzusetzenden Kettfadens fortwährend einen leitfähigen Faden bzw. einen elektrisch nicht leitfähigen Faden einzusetzen, wobei in anderer Ausführung auch die Möglichkeit besteht, während der Produktion, insbesondere nach einer bestimmten Produktionslänge oder -zeit, an einer Kettbaumposition einen Kettfaden hinsichtlich seiner elektrischen Eigenschaften zu wechseln, also z. B. von einem nicht leitenden Kettfaden auf einen leitenden Kettfaden oder umgekehrt zu wechseln.
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Möglich ist auch die Zuführung der Fäden von einzelnen Spulen, welche auf einem Gatter liegen. In diesem Fall kann ein leitfähiger Faden durch verwenden einer Spule mit leitfähigen Material eingebracht werden. Der Austausch ist dann über einen einfachen Spulenwechsel möglich
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Hierfür kann es z. B. vorgesehen sein, leitende und nicht leitende Kettfäden miteinander zu verbinden, so dass sich auch die Möglichkeit erschließt, innerhalb der Produktionsrichtung Bereiche des Gewebes auszubilden, die nicht leitend sind, ebenso wie solche Bereiche, die leitend sind und gegebenenfalls eine elektrische Funktion übernehmen.
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Es besteht des Weiteren auch die Möglichkeit, in einer Ausführungsform der Erfindung wenigstens einen Schussfaden, zumindest abschnittsweise als elektrisch leitfähigen Faden auszubilden. Hierdurch kann beispielsweise die Möglichkeit geschaffen werden, zwischen leitenden Strukturen, die durch parallel liegende Kettfäden oder Kettfadenscharen ausgebildet sind, über die Breite des Gewebes, d. h. also im Wesentlichen senkrecht zur Produktionsrichtung elektrische Verbindungen über wenigstens einen Schussfaden oder auch eine Schußfadenschar herzustellen. Auch hier besteht die Möglichkeit, in der Produktionsrichtung abschnittsweise leitende und/oder nicht leitende Schussfäden zum Einsatz kommen zu lassen, insbesondere also deren elektrische Eigenschaften innerhalb der Produktion eines Gewebes wechseln zu lassen, um in bestimmten Bereichen elektrische Kontaktierungen zwischen solchen Fäden oder Fadenscharen vorzunehmen, die als Kett- bzw. Polfäden in das Gewebe eingebracht sind.
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So könnten demnach in Richtung der Produktion nicht nur mehrere parallel nebeneinander liegende elektrisch leitfähige Linien durch das Realisieren von elektrisch leitfähigen Fäden oder Fadenscharen erzielt werden, sondern es besteht auch die Möglichkeit, in der Fläche, insbesondere innerhalb ein- und derselben Gewebelage elektrische Verschaltungen verschiedener elektrischer Fäden oder Fadenscharen vorzunehmen und somit innerhalb des Gewebes eine zweidimensionale elektrische Verschaltung zu realisieren.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform kann es auch vorgesehen sein, dass der wenigstens eine elektrisch leitfähige Faden bzw. die wenigstens eine elektrisch leitfähige Fadenschar zumindest in einem Bereich der Längserstreckung oder Produktionsrichtung des Gewebes zwischen wenigstens zwei Gewebelagen springt, d. h. von einer Gewebelage in eine andere Gewebelage wechselt. Ein solcher Sprung kann z. B. durch wenigstens einen elektrisch leitfähigen Polfaden oder eine Polfadenschar erreicht werden, bzw. durch wenigstens einen Kettfaden bzw. wenigstens eine Kettfadenschar, die im Bereich des Sprungs funktionell zum Polfaden bzw. zur Polfadenschar wird.
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Hierdurch besteht auch die Möglichkeit, über die Dicke eines Gewebes aus mehreren Gewebelagen elektrische Verschaltungen vorzunehmen, wodurch sich grundsätzlich auch die Möglichkeit erschließt, eine elektrische dreidimensionale Topologie in einem Gewebe dieser erfindungsgemäßen Art zu realisieren. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass der wenigstens eine elektrisch leitfähige Faden bzw. die wenigstens eine elektrisch leitfähige Fadenschar nicht nur einmalig von einer Gewebelage in eine andere springt, sondern beispielsweise auch hin- und zurückspringt, insbesondere nach einer Erstreckung dieses Fadens oder der Fadenschar innerhalb ein- und derselben Ebene.
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Es kann hierbei insbesondere vorgesehen sein, dass der wenigstens eine elektrisch leitfähige Faden bzw. die wenigstens eine elektrisch leitfähige Fadenschar aus einer inneren Gewebelage, beispielsweise eine solche, die beidseits von wenigstens einer weiteren Gewebelage überdeckt ist, in eine äußere Gewebelage springt, beispielsweise also eine solche, die von außerhalb des Gewebes zugänglich ist und nach einem Bereich der Längserstreckung zurückspringt.
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So besteht hierdurch beispielsweise die Möglichkeit, durch die Führung des wenigstens einen elektrisch leitfähigen Fadens bzw. der wenigstens einen elektrisch leitfähigen Fadenschar, in einer inneren Gewebelage zunächst die Isolierung dieses Fadens bzw. der Fadenschar nach außen hin durch die umgebenden Gewebelagen zu realisieren, welche zumindest im Bereich ihrer Überdeckung mit dem elektrisch leitfähigen Faden oder der Fadenschar isolierend ausgebildet sind.
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Durch einen Sprung des elektrisch leitfähigen Fadens bzw. der elektrisch leitfähigen Fadenschar in eine solche äußere Gewebelage kann jedoch sodann innerhalb dieser äußeren Gewebelage eine elektrisch von außen zugängliche Kontaktierungsstelle ausgebildet werden, beispielsweise in der Art einer Elektrodenfläche, so dass hier die Möglichkeit besteht, in einem Gewebe elektrische Ein- und Ausspeisestellen zu realisieren.
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Nicht nur in Verbindung mit der vorgenannten Ausführungsform, sondern auch in allgemeiner Ausbildung sämtlicher Ausführungsformen der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der wenigstens eine elektrisch leitfähige Faden, insbesondere die wenigstens eine elektrisch leitfähige Fadenschar, bereichsweise in Längsrichtung über eine bestimmte Anzahl von Bindepunkten flottiert.
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Ein solches Flottieren kann besonders bevorzugt in einem Bereich vorgesehen sein, der sich zwischen zwei Orten befindet, an welchen der elektrisch leitfähige Faden bzw. die Fadenschar zwischen zwei Gewebelagen springt. Es kann so ein Bereich innerhalb des Gewebes gebildet werden, in welchem wenigstens ein Faden oder die einzelnen Fäden der Fadenschar keine Fadenverkreuzung, z. B. mit Schussfäden aufweisen und somit in Längsrichtung bzw. Produktionsrichtung einen linearen, im Wesentlichen planen Verlauf ausbilden, insbesondere hierdurch eine Elektroden- bzw. Kontaktfläche ausbilden.
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Hierbei kann es einerseits vorgesehen sein, dass ein solcher Bereich eines flottierenden Fadens oder einer flottierenden Fadenschar in einer äußeren Gewebelage und von außen zugänglich angeordnet ist zwischen zwei Orten, an denen der Faden bzw. die Fadenschar aus einer anderen Lage in diese äußere hinein- und wieder zurückspringt.
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Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, in Längsrichtung flottierende elektrisch leitfähige Fäden bzw. Fadenscharen in inneren Gewebelagen zu realisieren, d. h. solchen Gewebelagen, die von wenigstens einer weiteren Gewebelage in beiden Richtungen senkrecht zur Längsrichtung bzw. Produktionsrichtung umgeben sind.
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So werden hierdurch zwar keine von außen zugänglichen Kontaktflächen ausgebildet, es können jedoch auf diese Weise beispielsweise Elektrodenflächen ausgebildet werden, die mit anderen Elektrodenflächen ähnlicher Art von anderen Fäden oder Fadenscharen in elektrischer Wechselwirkung stehen, beispielsweise um Kondensatorfunktionen, Tasterfunktionen oder Sensorfunktionen zu übernehmen. Solche Wechselwirkungen sind ebenso möglich zwischen Flächen, in den der wenigstens eine elektrisch leitfähige Faden bzw. die wenigstens eine elektrisch leitfähige Fadenschar nicht flottiert und somit eine mit Schußfäden fadenverkreuzte Elektrodenfläche bilden.
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Allgemein kann es hier vorgesehen sein, dass z. B. ein erster elektrisch leitfähiger Faden oder eine erste elektrisch leitfähige Fadenschar in einer ersten Gewebelage und ein zweiter elektrisch leitfähiger Faden oder eine zweite elektrisch leitfähige Fadenschar in einer zweiten, insbesondere unmittelbar benachbarten Gewebelage angeordnet sind und sich zumindest bereichsweise gegenüberliegen, d. h. in Dickenrichtung des Gewebes überdecken und in einem Bereich der Gegenüberlage ein elektrisches Funktionselement ausbilden, wie beispielsweise ein Taster, Kondensator oder Sensor. Bei den beiden Gewebelagen, in denen sich die Fäden bzw. Fadenscharen gegenüberliegen, kann es sich insbesondere um unmittelbar benachbarte Gewebelagen handeln aber auch um solche Gewebelagen, die in Dickenrichtung des Gewebes durch wenigstens eine weitere Gewebelage getrennt sind.
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Dabei kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass im Bereich der Gegenüberlage wenigstens einer der Fäden oder eine der Fadenscharen aus einer Gewebelage in eine benachbarte Gewebelage hin- und nach einem Bereich der Längserstreckung in Produktionsrichtung zurückspringt, so dass durch die Orte des Hin- und Zurückspringens die geometrische Ausdehnung eines elektrischen Funktionselementes in Längsrichtung bzw. Produktionsrichtung gegeben sein kann.
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Beispielsweise kann es in einer Ausführungsform vorgesehen sein, zwischen zwei Gewebelagen, in denen jeweils ein elektrisch leitfähiger Faden oder eine Fadenschar angeordnet sind und parallel zueinander verlaufen, wenigstens eine weitere Gewebelage anzuordnen, die einem Abstand in Dickenrichtung zwischen den elektrisch leitfähigen Fäden bzw. Fadenscharen definiert. Dadurch, dass an zwei in Längsrichtung aufeinander folgenden Stellen wenigstens einer der Fäden bzw. einer der Fadenscharen in eine solche Zwischen-Gewebelage springt (ggfs. über andere Gewebelagen hinweg) und nach einem Bereich der Längserstreckung wieder zurückspringt, wird über diesen vorgenannten Bereich der Längserstreckung zwischen den Sprungorten der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Fadenscharen bzw. Fäden verringert, so dass zwischen den Sprungorten in diesem abstandsverringerten Bereich die Funktion eines elektrisch wirksamen Elementes, wie z. B. eines Tasters, Kondensators, Sensors oder eines sonstigen Elementes realisiert sein kann, insbesondere jedoch die Fäden bzw. Fadenscharen im Bereich des nicht verringerten Abstandes ohne gegenseitige Einflußnahme sind.
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Auch hier kann es wiederum vorgesehen sein, wie es eingangs erwähnt wurde, dass im Bereich einer solchen Gegenüberlage, insbesondere zwischen zwei Sprungstellen, zwischen denen sich der Abstand zwischen zwei einander gegenüberliegenden Fäden oder Fadenscharen verringert, wenigstens einer der Fäden und/oder Fadenscharen flottiert.
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In einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass in einem Bereich der Gegenüberlage zweier Fäden/Fadenscharen aus elektrisch leitfähigen Fäden insbesondere zwischen zwei Sprüngen der Abstand senkrecht zur Längsrichtung, insbesondere normal zum Gewebe (d. h. in Dickenrichtung), zwischen den Fäden/Fadenscharen durch eine Kraftbeaufschlagung in dieser normalen Richtung auf wenigstens eine der Gewebelagen änderbar ist.
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Es besteht demnach die Möglichkeit, durch eine Kraftbeaufschlagung eine Änderung der elektrischen Kapazität zu erzielen, die zwischen den einander gegenüberliegenden Fäden bzw. Fadenscharen ausgebildet ist.
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Durch messtechnische Erfassung einer solchen Kapazität bzw. Kapazitätsänderung, z. B. über einen Abgriff mit oben beschriebenen Kontaktstellen, besteht beispielsweise die Möglichkeit, eine Sensorfunktion innerhalb eines Gewebes zu realisieren.
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Dabei kann es z. B. vorgesehen sein, dass innerhalb der Produktionslänge des Gewebes in einem bestimmten Bereich eine solche Kapazität gebildet ist durch zwei einander gegenüberliegend angeordnete Fadenscharen, die beispielsweise jeweils in inneren Lagen des Gewebes angeordnet sind und somit elektrisch isoliert innerhalb des Gewebes liegen.
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Die beiden einander gegenüberliegenden Fadenscharen können z. B. durch Sprünge jeder der beiden Fadenscharen in eine jeweilige, weiter außen liegende Gewebelage Kontaktelektroden (flottierend oder nicht-flottierend) ausbilden, so dass die Möglichkeit besteht, an diesen Kontaktelektroden einen Messwert oder allgemein einen Strom oder eine Spannung aus dem Faden bzw. jeweiligen Fadenschar aus- oder einzukoppeln. So kann eine Krafteinwirkung auf ein Gewebe durch solche, wenigstens zwei einander gegenüberliegende Fadenscharen durch eine elektrische Meßgröße erfasst und in einer außerhalb des Gewebes liegende Elektronik überführt werden.
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Es besteht ebenso weiterhin die Möglichkeit, das Gewebe derart zu gestalten, dass durch eine Kraftbeaufschlagung der vorbeschriebenen Art, insbesondere in einer normalen Richtung zum Gewebe, d. h. senkrecht auf eine Gewebelage bzw. in Dickenrichtung, den Abstand der Gewebelagen derart zu ändern, dass der Abstand zwischen den in Gegenüberlage liegenden Fäden bzw. Fadenscharen sich zu Null reduziert und hierdurch eine Kontaktierung zwischen den Fäden bzw. Fadenscharen erreicht werden kann. Hierdurch kann beispielsweise eine Tasterfunktion innerhalb des Gewebes realisiert werden.
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Es kann für diese Tasterfunktion, aber auch allgemein bei anderen Ausführungen ebenso vorgesehen sein, die Nachgiebigkeit (bei einer Kraftbeaufschlagung) einer Gewebelage bei einer Kraftbeaufschlagung in einer Schichtung aus mehreren Gewebelagen unterschiedlich auszugestalten im Vergleich zu einer Nachgiebigkeit wenigstens einer anderen Gewebelage dieser Schicht, z. B. durch gezielte Auswahl von Materialeigenschaften (z. B. Elastizität, Stärke, Material) der Polfäden, welche diese betrachtete Gewebelage mit einer anderen verbindet.
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Z. B. können die Polfäden, die eine erste Gewebelage mit einer zweiten verbinden anders, z. B. aus einem anderen Material oder mit einer anderen Fadenstärke ausgeführt sein als die Polfäden, die die zweite Gewebelage mit einer dritten Gewebelage verbinden. So wird bewirkt, dass bei derselben Kraftbeaufschlagung die erste Geweblage relativ zur zweiten anders (z. B. weiter oder auch weniger weit) verlagert wird als die zweite relativ zur dritten Gewegelage.
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Die Reaktion eines Gewebes der vorbeschriebenen Art, insbesondere die Abstandsänderung der einzelnen Gewebelagen zueinander kann somit beispielsweise eingestellt werden durch Wahl eines entsprechend geeigneten Polfadenmaterials oder der Dimensionierung des Polfadens/der Polfäden. Hierdurch können unterschiedliche Steifigkeiten/Nachgiebigkeiten der einzelnen Gewebelagen zueinander realisiert werden.
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Es besteht hier auch die Möglichkeit, abschnittsweise in Produktionsrichtung des Gewebes verschiedenartige Polfäden einzusetzen, um so die Eigenschaften des Gewebes hinsichtlich eventueller Abstandsänderungen bei Krafteinwirkungen lokal unterschiedlich zu beeinflussen.
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Ersichtlich ergibt sich die Möglichkeit, durch das Einweben mehrerer elektrisch leitfähiger Fäden, insbesondere mehrerer, elektrisch leitfähiger Fadenscharen aus jeweils einer Vielzahl einzelner Fäden eine zwei- oder bevorzugt sogar dreidimensionale elektrische Topologie von leitfähigen Strukturen innerhalb eines Gewebes auszubilden.
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Dabei werden bevorzugt, wie eingangs beschrieben, in das Gewebe nicht zusätzlich elektrische leitfähige Fäden eingewoben, sondern es werden bevorzugt diejenigen Fäden, insbesondere Kett-, Pol- oder Schussfäden zumindest bereichsweise elektrisch leitfähig ausgestattet, die zur Erzielung einer bestimmten Bindung innerhalb des Gewebes ohnehin zum Einsatz kommen.
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Die elektrisch leitfähigen Strukturen bzw. Topologien werden somit durch für das jeweilige Gewebe typische, d. h. gewebeeigene elektrisch leitfähige Fäden ausgebildet, nicht jedoch durch gewebefremde Fäden, die in ein Gewebe nachträglich oder zusätzlich eingebracht werden. So kann die elektrisch leitfähige Topologie direkt innerhalb eines Webstuhls bei der Produktion des Gewebes realisiert werden, insbesondere ohne die Webart zu ändern. Lediglich werden gezielt bestimmte Kettfäden und/oder Polfäden und/oder Schußfäden als elektrisch leitfähige Fäden ausgewählt, wohingegen die übrigen Fäden elektrisch nicht-leitend sind.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend beschrieben.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Übersichtsdarstellung ein erfindungsgemäßes Gewebe aus in diesem Fall drei Gewebelagen 1, 2 und 3. Die Erfindung ist jedoch nicht auf drei Gewebelagen beschränkt, sondern kann gegebenenfalls auch mehr, mindestens jedoch zwei Gewebelagen umfassen.
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Innerhalb einer jeden Gewebelage 1, 2 und 3 ist diese betreffende Gewebelage durch Fadenverkreuzung von Kett- und Schussfäden ausgebildet, wobei zwischen den einzelnen Gewebelagen in dieser Ausführungsform Polfäden 4 diese Gewebelagen auf einem bestimmten Abstand halten. Die Verkreuzung von Kett- und Schußfäden ist hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Hier besteht ebenso die Möglichkeit, statt der Ausbildung von Polfäden 4 abstandshaltende Gewebestege auszubilden, die jeweils selbst ebenso webtechnisch hergestellt sein können.
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Die hier dargestellte Schnittansicht senkrecht zu den Gewebelagen 1, 2, 3 zeigt, dass in das hier dreilagige erfindungsgemäße Gewebe ein elektrisch leitfähiger Faden 5 bzw. eine Fadenschar 5 eingebunden ist, deren einzelne Fäden senkrecht zur Papierebene hintereinander liegend angeordnet sind und alle Fäden 5 in gleicher Art bzw. gleicher Richtung verlaufen. Dieser Faden bzw. diese Fadenschar ist hier gestrichelt dargestellt.
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Ein solcher elektrisch leitfähiger Faden 5 bzw. eine solche Fadenschar 5 kann hier so ausgebildet sein, dass als Kettfaden zur Ausbildung der Gewebelage hier in einem Anfangsbereich I bei der Gewebelage 2 ein elektrisch leitfähiger Faden 5 bzw. eine Vielzahl elektrisch leitfähiger Fäden 5 zum Einsatz kommt. In diesem hier dargestellten Bereich I des Gewebes ist demnach eine Leiterbahn realisiert, die elektrisch leitend ist und in dem Bereich I zu beiden Seiten von nicht leitenden Gewebelagen 1 und 3 umgeben ist.
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Es zeigt sich hier weiterhin, dass in einem Bereich II dieser wenigstens eine elektrisch leitfähige Kettfaden 5 bzw. Kettfadenschar 5 von der Gewebelage 2 in eine äußere, obere Gewebelage 1 springt und dort über die Länge des Bereichs II verläuft, wobei es sodann vorgesehen ist, dass der wenigstens eine leitende Faden 5 bzw. die Fadenschar 5 wiederum zurückspringt in die ursprüngliche Gewebelage 2 und dort im Bereich III in gleicher Weise wie im Bereich I isoliert weiter verläuft.
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Ersichtlich ist es so, dass in dem Bereich II der wenigstens eine elektrisch leitfähige Faden 5 bzw. die Fadenschar 5 von außen kontaktiert werden kann und somit eine Elektrode oder Kontaktfläche bildet, an der z. B. auch eine externe Elektronik an das ansonsten textile Gewebe angekoppelt werden kann. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass in dem Bereich II, insbesondere also einem solchen Bereich, der sich durch einen Hin- und Rücksprung von einer Gewebelage in eine andere Gewebelage erstreckt, der wenigstens eine elektrisch leitfähige Faden 5 bzw. die Fadenschar 5 flottierend ausgebildet ist, somit also keine fadenverkreuzte Bindung mit dem Schußfaden eingeht, so dass bei einer solchen Ausführung die elektrisch leitfähigen Fäden 5 eine zumindest in Längsrichtung bzw. Produktionsrichtung kontinuierliche Kontaktfläche ausbildet.
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Die 2 zeigt eine andere Ausführungsform, bei welcher ein elektrisch leitfähiger Kett-Faden 5a, 5b in einem erfindungsgemäßen Gewebe aus hier ebenso wiederum drei Gewebelagen 1, 2 und 3 jeweils in den äußeren Gewebelagen 1 und 3 verwoben ist und demnach die beiden einander gegenüberliegenden elektrisch leitfähigen Fäden 5a und 5b bzw. Fadenscharen 5a und 5b isoliert durch die mittig dazwischen angeordnete Gewebelage 2 auf Abstand gehalten sind.
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Die so einander gegenüberliegenden Fäden bzw. Fadenscharen 5a und 5b bilden aufgrund ihres definierten Abstands eine elektrische Kapazität. Hierbei kann es beispielsweise vorgesehen sein, durch eine Abstandsänderung der Gewebelagen 1 und 3 zueinander, z. B. durch die Wirkung einer Kraft F, senkrecht bzw. normal zu einer der Gewebelagen (in Dickenrichtung) den Abstand der Fäden bzw. Fadenscharen 5a, 5b zueinander zu ändern und so eine Änderung der Kapazität zu bewirken.
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Es besteht demnach die Möglichkeit, hierdurch eine Sensorfunktion zu realisieren, bei der sich die Kapazität in Abhängigkeit der aufgebrachten Kraft F ändert. Dabei kann die Sensorfunktion beispielsweise beeinflusst werden durch die Materialeigenschaften der eingesetzten Polfäden 4, welche die einzelnen Gewebelagen zueinander auf Abstand halten. Je nach Steifigkeit dieser Polfäden muss demnach eine mehr oder weniger starke Kraft aufgebracht werden, um eine definierte Abstandsänderung zwischen den elektrisch leitfähigen Fäden bzw. Fadenscharen 5a und 5b zu bewirken. Sensoreigenschaften können hierdurch gezielt beeinflusst werden, ebenso wie durch die Größe der einander gegenüberliegenden Flächenbereiche der einzelnen Fäden bzw. Fadenscharen 5a und 5b.
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Die 3 zeigt eine wiederum andere Ausführungsform, bei der es vorgesehen ist, einen Schalter innerhalb eines erfindungsgemäßen Gewebes zu realisieren. Hierfür kann es zunächst vorgesehen sein, in den beiden äußeren Gewebelagen 1 und 3 die durch eine dazwischen liegende Gewebelage 2 auf Abstand gehalten sind, wenigstens jeweils einen elektrisch leitfähigen Faden 5a, 5b, bevorzugt eine jeweilige Fadenschar 5a, 5b, einzuweben und hierbei sodann in Richtung der Längserstreckung bzw. Produktionsrichtung des Gewebes wenigstens eine Fadenschar 5b, in diesem Beispiel die untere, in eine Richtung näher zur gegenüberliegenden Fadenschar 5a in eine benachbarte, hier die mittige Gewebelage 2 zu überführen, beispielsweise dadurch, dass die Kettfäden elektrisch leitfähiger Art der Gewebelage 3 an den Orten 6 jeweils in einer Funktion als Polfaden zwischen den Lagen springt.
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Es ergibt sich somit ein Bereich der Gegenüberlage II, in welchem der Abstand zwischen den elektrisch leitfähigen Faden bzw. den Fadenscharen 5a, 5b verringert ist.
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Durch eine Kraftausübung, hier insbesondere auf diejenige Fadenschar 5a, welche nicht zwischen den Lagen springt, kann eine Abstandsänderung zwischen den leitenden Fadenscharen 5a, 5b erzielt werden, durch die der Abstand auf Null reduziert werden kann, wodurch im Bereich II in dem ohnehin reduzierten Abstandsbereich zwischen den Fadenlagen 5a, 5b ein elektrischer Kontakt zwischen den beiden Fadenscharen 5a und 5b realisiert werden kann.
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Es besteht so die Möglichkeit, eine Tasterfunktion in einem ansonsten textilen Gewebe der erfindungsgemäßen Art zu realisieren. Hierbei kann es in einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, die Polfäden 4b, die zwischen der mittleren Gewebelage 2 und der äußeren Gewebelagen 3 angeordnet sind, in den Materialeigenschaften derart auszuwählen, dass die Gewebelagen zueinander eine geringere Nachgiebigkeit aufweisen als bei der mittleren Gewebelage 2 gegenüber der anderen äußeren Gewebelage 1. Hierfür können beispielsweise die Polfäden 4a eine geringere Steifigkeit, z. B. geringere Dicke oder anderes Material haben als die Polfäden 4b, so dass bei einer Kraftbeaufschlagung auf das Gewebe in Richtung der Normalen, nur in dem Bereich II die Tasterfunktion realisiert werden kann, weil in den umgebenden Bereichen aufgrund der höheren Steifigkeit der Polfäden 4b eine Durchkontaktierung zwischen den elektrisch leitfähigen Fadenscharen 5a und 5b verhindert ist, in dem Bereich II, in welchem jedoch der Abstand zwischen den beiden Fadenscharen 5a und 5b lediglich durch die Polfäden 4b realisiert wird, möglich ist.
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Die 4 zeigt in einer schematischen dreidimensionalen Darstellung ein erfindungsgemäßes Gewebe mit wiederum drei Lagen 1, 2 und 3, wobei hier auch die Verkreuzung von Kett- und Schußfäden erkennbar ist.
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Es ist dargestellt, dass ein Kettfaden 5 in der oberen Lage 1 aus einem elektrisch leitfähigen Material ausgebildet ist und von der oberen Lage 1 an einer Stelle 6 in die mittlere Lage 2 springt, in dieser mittleren Lage über eine gewisse Länge in Produktionsrichtung beidseitig isoliert verläuft und an einer Stelle 6b aus dieser mittleren Lage wieder zurückspringt in die obere Lage 1. Ein solcher Wechsel, d. h. mehrere Sprünge sind hier in verschiedenen Abständen in Längsrichtung bzw. Produktionsrichtung des Gewebes dargestellt.
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Dabei ist hier zum Zweck der besseren Übersichtlichkeit lediglich ein Kettfaden als elektrisch leitfähiger Faden 5 dargestellt, wobei selbstverständlich die Möglichkeit besteht, in Richtung der Breite des Gewebes, d. h. senkrecht zur Längsrichtung mehrere, nebeneinander verlaufende Kettfäden 5 elektrisch leitfähig auszubilden und so eine elektrisch leitende Fadenschar zu bilden.
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Ersichtlich ist es so, dass in den Bereichen, in denen der elektrisch leitfähige Kettfaden 5 in der äußeren Lage 1 angeordnet ist, sich von außen zugängliche Kontaktierungsstellen 7 ergeben, in den inneren Bereichen in der Lage 2 der Faden jedoch elektrisch isoliert verläuft.
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Werden nun beispielsweise statt des hier lediglich einen dargestellten elektrisch leitfähigen Kettfaden 5 mehrere Kettfäden verwendet, die unterschiedlichen Verlauf zueinander haben, so besteht die Möglichkeit, eine dreidimensionale elektrische Topologie der Fäden zueinander innerhalb des Gewebes zu realisieren und so elektrische Funktionen, z. B. als Taster, Kondensatoren oder Sensoren auszubilden, wie dies eingangs beschrieben wurde.
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Es besteht demnach mit dem Gegenstand der Erfindung die Möglichkeit, intelligente elektrische erfindungsgemäße Gewebe auszugestalten, die auch die Interaktion mit einem Menschen ermöglichen, z. B. auf Tastendruck durch Finger reagieren oder ähnliche Funktionen ausüben.
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Es besteht hier weiterhin auch die Möglichkeit, die elektrisch leitenden Fäden mit unterschiedlichen Widerständen pro Längeneinheit auszugestalten und so beispielsweise auch Heizfunktionen innerhalb eines solchen Gerätes auszubilden.
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Aufgrund der Tatsache, insbesondere durch unterschiedliche Webtechniken, verschiedene Rapporte oder Bindemuster die elektrisch leitfähigen Fäden beispielsweise als Kett- oder Polfäden, insbesondere aber auch als Schussfäden in ein Gewebe einzubinden, besteht die Möglichkeit, komplexe elektrische Topologien innerhalb eines Gewebes auszubilden und so die verschiedensten elektrischen Funktionen zu realisieren.
