-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sicherheitsstrukturen bei einem Flächenelement und Flächenelement.
-
Derartige Flächenelemente werden allgemein dazu verwendet, einen Schutz gegen Einbruch, Diebstahl, Vandalismus zu gewährleisten. Generell schützen dabei die Sicherheitsstrukturen des Flächenelements gegen unbefugte Eingriffe.
-
Ein Beispiel für ein derartiges Flächenelement ist eine Sicherheits-Packvorrichtung, wie sie in der
WO 2012/080888 A1 beschrieben ist. Diese Sicherheits-Packvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Umhüllung, die einen Gegenstand wie einen Koffer oder eine Tasche, gegen unbefugte Eingriffe schützen soll. Die Umhüllung besteht aus einer schnittfesten Textilstruktur mit integrierten leitfähigen Fadenschichten. Dabei sind mindestens zwei elektrisch leitfähige Schichten vorgesehen, die durch eine Isolationsschicht getrennt sind. Bei einem Aufschneidversuch werden, bedingt durch das Einstoßen des Gegenstands in die Umhüllung, die leitfähigen Schichten kurzgeschlossen, wodurch ein Alarm ausgelöst wird.
-
Ein wesentlicher Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass diese durch ihren mehrschichtigen Schicht Aufbau ein hohes Gewicht aufweist.
-
Ein weiterer prinzipieller Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass das Einstoßen von Gegenständen nicht immer und damit nicht zuverlässig erfasst werden kann. Dies beruht darauf, dass das Einstoßen in die Umhüllung durch einen Kurzschluss zwischen den leitfähigen Schichten detektiert wird. Ein solcher Kurzschluss tritt jedoch nur dann auf, wenn das Einstoßen in die Umhüllung mittels eines elektrisch leitfähigen Gegenstands erfolgt. Dies ist zwar meistens der Fall, da die Umhüllung typischerweise mit Messern oder dergleichen durchstoßen wird, die aus metallischen Werkstoffen bestehen. Wird jedoch die Umhüllung mit einem aus nicht leitfähigem Material bestehenden Gegenstand durchstoßen, gibt es keinen Kurzschluss zwischen den leitfähigen Schichten der Umhüllung und es wird kein Alarm ausgelöst.
-
Die
DE 10 2009 048 925 A1 betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für ein Verdeck eines Cabriolet-Fahrzeugs mit einem Verdeckbezug, bei welcher ein Sensor vorgesehen ist, mittels dem eine Penetration des Verdeckbezugs sensierbar ist. Der Sensor ist mit einem Signalleiter in Form eines Kabels oder einer leitenden Faser ausgebildet.
-
Die
DE 42 41 973 A1 betrifft textile Flächengebilde für die Herstellung von Sitzbezügen, insbesondere von Sitzbezügen für vandalismusgefährdete Fahrzeuge. Diese textilen Flächengebilde bestehen in mindestens einer Fadenrichtung aus einem umsponnenen Garn, das im Kern schnittbeständige Fasern, insbesondere aromatische Polyamidfasern und im einfachen oder doppelten Mantel leicht färb- und bedruckbare Natur- oder Chemiefasern beziehungsweise deren Mischungen enthält. Der Anteil der Mantelsubtanz beträgt 30–70%. Das textile Flächengebilde kann auch eine Polware sein, deren Grundfadensysteme aus umsponnenen Garnen bestehen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels dessen Flächenelemente mit hoher, zuverlässiger Schutzfunktion bei gleichzeitig geringem Eigengewicht hergestellt werden können.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der unabhängigen Ansprüche vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sicherheitsstrukturen bei einem Flächenelement. Mittels einer Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine werden Sicherheitsstrukturen Schnittfeststrukturen und/oder Sensorstrukturen bildende Fäden in das Flächenelement eingearbeitet.
-
Weiterhin betrifft die Erfindung ein mit diesem Verfahren hergestelltes Flächenelement.
-
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit der Kettenwirkmaschine beziehungsweise der Raschelmaschine wahlweise sowohl die Schnittfeststruktur als auch die Sensorstruktur in das Flächenelement eingearbeitet werden können. Die so gebildeten Sicherheitsstrukturen können somit maschinell und damit rationell gefertigt werden.
-
Besonders vorteilhaft wird zur Einarbeitung der Sicherheitsstrukturen eine Vlies-Raschelmaschine verwendet.
-
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die von den Fäden gebildeten Sicherheitsstrukturen zugleich Sensorstrukturen und Schnittfeststrukturen ausbilden. Dies bedeutet eine wesentliche Rationalisierung bei der Herstellung der Sicherheitsstrukturen, da für die Ausbildung der Sensorstrukturen und Schnittfeststrukturen keine separaten Fadenstrukturen in das Flächenelement eingearbeitet werden müssen.
-
Durch diese Doppelfunktion der Sicherheitsstrukturen als Schnittfeststrukturen und Sensorstrukturen wird als wesentlicher Vorteil erreicht, dass die mit der Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine eingearbeiteten Sicherheitsstrukturen ein geringes Eigengewicht bei gleichzeitig hoher Schutzfunktion aufweisen. Insbesondere ist vorteilhaft, dass sich bei geringem Eigengewicht eine flächendeckende Schutzwirkung für das Flächenelement realisieren lässt.
-
Die Sicherheitsstrukturen können dabei wahlweise an einer der Oberflächen des Flächenelements eingearbeitet werden.
-
Die Sicherheitsstruktur ist dabei derart ausgebildet, dass die damit erzielte Funktionalität als Schnittfeststruktur einen effektiven mechanischen Schutz gegen ein Durchstoßen des Flächenelements mit Gegenständen wie Messern oder ähnlich scharfkantigen Objekten bewirkt. Die Schnittfeststrukturen sind dabei so ausgebildet, dass allenfalls nur ein lokales Einstechen in das Flächenelement möglich ist, nicht jedoch ein großflächiges Auftrennen des Flächenelements.
-
Gleichzeitig wird mit der Funktion der Sicherheitsstruktur als Sensorstruktur eine weitere Sicherheitsfunktion derart erzielt, dass ein Durchstoßen sensorisch erfasst wird, so dass dann beispielsweise ein Alarmsignal generiert wird, das den unbefugten Eingriff auf das Flächenelement meldet.
-
Anwendungsbereiche derartiger Systeme sind beispielsweise Planen von Lastkraftwagen oder Zelten. Durch die Schnittfeststruktur in derartigen Planen wird ein bei einem Durchstoßen der Plane weiteres Aufschlitzen mechanisch verhindert. Zudem wird mit Hilfe der Eigenschaft der Sicherheitsstruktur als Sensorstruktur ein Alarmsignal bei einem derartigen Durchstoßen generiert. Damit wird ein unbefugter Zutritt zu dem von der Plane umgebenen Innenraum verhindert. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Umhüllung von Gegenständen wie Koffern, Taschen oder dergleichen mit dem erfindungsgemäßen Flächenelement.
-
Je nach Anwendungsfall kann das Flächenelement ein textiles Flächenelement, insbesondere ein Gewirk oder ein Gewebe oder ein Vlies, oder eine Folie bestehend aus Kunststoff oder Papier, sein.
-
Damit die Sicherheitsstruktur ihre Doppelfunktion als Schnittfeststruktur und Sensorstruktur erfüllen kann, werden vorteilhaft zur Herstellung der Sicherheitsstrukturen Fäden verwendet, die zugleich elektrisch leitfähig und schnittfest sind.
-
Um die zur Ausbildung der Sensorstruktur erforderliche hohe Leitfähigkeit zu erzielen, bestehen die Fäden vorteilhaft zumindest teilweise aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere Edelstahl.
-
Um die zur Ausbildung der Schnittfeststruktur erforderliche hohe Schnittfestigkeit zu erzielen, weisen die Fäden eine Dicke im Bereich von 0,4 mm bis 1,5 mm auf.
-
Insbesondere bei Einsatz von Fäden aus Edelstahl reichen bereits Dicken von 0,4 mm oder wenig mehr aus, um die erforderliche Schnittfestigkeit der Fäden zu erzielen. Dies ist besonders vorteilhaft, da dann das Eigengewicht des Flächenelements besonders gering gehalten werden kann und die Sicherheitsstrukturen eine hohe Flexibilität aufweisen. Generell kann, je nach Materialwahl, die Dicke der Fäden auch größer sein, insbesondere bis 1 mm und in manchen Fällen sogar bis 1,5 mm.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bilden die von den Fäden gebildete Sicherheitsstrukturen eine durchgehende sich über die gesamte Fläche des Flächenelements erstreckende Sensorstruktur derart, dass eine durch externe Einflüsse hervorgerufene Unterbrechung eines Fadens der Sicherheitsstruktur eine elektrische Kenngröße ändert, die durch eine Messvorrichtung detektiert wird.
-
Das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Sensorstruktur besteht somit darin, die leitfähigen Fäden mit einem definierten elektrischen Signal, insbesondere durch Anlegen einer definierten Spannung, zu beaufschlagen. Dieses elektrische Signal definiert eine Erwartungshaltung für den fehlerfreien Zustand, in welchem alle leitfähigen Fäden unversehrt sind. Diese Erwartungshaltung wird mit der Messvorrichtung überprüft, insbesondere durch eine Widerstandsmessung. Wenn durch ein Einstoßen eines Gegenstands ein leitfähiger Faden durchtrennt wird, ändert sich das elektrische Signal, das heißt es weicht von der Erwartungshaltung ab. Diese Abweichung wird von der Messvorrichtung erfasst, wodurch ein Alarmsignal oder dergleichen generiert wird um den Eingriff zu signalisieren.
-
Besonders vorteilhaft bilden die Sicherheitsstrukturen bildenden Fäden eine durchgehende Leiterschleife mit einem ersten und zweiten freien Ende, wobei an diesen Enden die Komponenten der Messvorrichtung vorgesehen sind.
-
Diese Struktur weist einerseits den Vorteil auf, dass auf die Einarbeitung separater Anschlussfäden für den Anschluss der Komponenten der Messvorrichtung verzichtet werden kann, da die beiden freien Enden der Leiterschleife hierfür ausreichend sind.
-
Zum einen kann mit der Leiterschleife eine dichte, mäanderförmige Struktur erhalten werden, die ein großflächiges Aufschlitzen des Flächenelements verhindert, da nach Durchstoßen des Flächenelements mit einem Gegenstand dieser in mehreren Richtungen auf die Leiterschleife trifft, die aufgrund ihrer Schnittfestigkeit ein weiteres Aufschlitzen des Flächenelements verhindert.
-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung werden mit wenigstens zwei Legeschienen sich kreuzende leitfähige Fäden in das Flächenelement eingearbeitet, so dass diese die durchgehende, sich über das Flächenelement erstreckende Leiterschleife bilden.
-
Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausgestaltungen besteht darin, dass die einzelnen leitfähigen Fäden oder die Anschlussfäden durch einfaches Kreuzen elektrisch miteinander kontaktiert sind. Die elektrische Kontaktierung erfolgt somit bereits bei dem Herstellungsprozess mit der Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine. Damit brauchen keine separaten Mittel zur elektrischen Kontaktierung dieser Elemente vorgesehen werden. Weiterhin ist vorteilhaft, dass die so gebildeten leitfähigen Strukturen durch einen einfachen Beschichtungsvorgang elektrisch isoliert werden können. Diese Isolierung erhöht das Eigengewicht des Flächenelements nicht nennenswert.
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
-
1: Schematische Darstellung von Komponenten einer Raschelmaschine zur Herstellung des erfindungsgemäßen Flächenelements.
-
2: Schematische Darstellung eines Magazinschusseintragssystems für die Raschelmaschine gemäß 1.
-
3: Beispiel einer Sicherheitsstruktur in einem Flächenelement, hergestellt mit der Raschelmaschine gemäß 1.
-
1 zeigt schematisch Komponenten einer Raschelmaschine zur Herstellung von Sicherheitsstrukturen in einem Flächenelement 1, wobei die Raschelmaschine im vorliegenden Fall als Vlies-Raschelmaschine ausgebildet ist. 2 zeigt für die Raschelmaschine gemäß 1 ein Magazinschusseintragungssystem.
-
Die Raschelmaschine weist eine Nadel 2 auf, der zwei Lochnadeln 3, 4 zweier Legeschienen zugeordnet sind. In den Lochnadeln 3, 4 sind Fäden 5, 6 geführt, die in das Flächenelement 1 zur Ausbildung einer Sicherheitsstruktur eingearbeitet werden.
-
Weiterhin ist in 1 ein Schieber 7 als Bestandteil eines Magazinschusseintragssystems dargestellt, mit welchem Schussfäden 8 in das Flächenelement 1 eingearbeitet werden.
-
Das Magazinschusseintragungssystem, das schematisch in 2 dargestellt ist, weist zwei parallel laufende Zuführketten 9 auf, an welchen Haken zur Aufnahme der Schussfäden 8 vorgesehen sind und welche jeweils mit einer Fördergeschwindigkeit umlaufen. Weiterhin weist das Magazinschusseintragungssystem einen orthogonal zur Förderrichtung F der Zuführkette 9 verlaufenden Schusswagen 10 mit Ösen 11, in welche die Schussfäden 8 eingebracht werden können, auf. Mit dem Schusswagen 10 wird der in 1 dargestellte Schieber 7 betätigt. Zum Einlegen von Schussfäden 8 übernimmt der Schusswagen 10 die Schussfäden 8 von den Zuführketten 9, wie in 2 veranschaulicht.
-
Mit der Raschelmaschine der 1 und 2 werden erfindungsgemäß Sicherheitsstrukturen in ein Flächenelement 1 eingearbeitet, die zugleich eine Sensorstruktur und eine Schnittfeststruktur ausbilden. Diese Sicherheitsstruktur wird wahlweise auf einer Seite des Flächenelements 1 eingearbeitet.
-
Das Flächenelement 1 kann prinzipiell eine Folie oder allgemein ein textiles Flächenelement 1, insbesondere ein Gewirk, Gewebe oder Vlies sein. Im Falle eines Gewirks kann dieses selbst auf der Raschelmaschine hergestellt werden. Weiterhin sind aus Papier bestehende Flächenelemente 1 denkbar. Insbesondere ist das Flächenelement 1 von einer Plane, insbesondere eine Lastkraftwagen-Plane gebildet.
-
Damit die die Sicherheitsstruktur bildenden Fäden ihre Doppelfunktion als Sensorstruktur und als Schnittfeststruktur erfüllen können, weisen diese einerseits eine hohe Schnittfestigkeit und andererseits eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf. Hierfür geeignete Fäden bestehen zumindest teilweise aus metallischen Werkstoffen, insbesondere Edelstahl, und weisen eine Dicke im Bereich von 0,4 mm bis 1,5 mm auf.
-
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sicherheitsstruktur für ein Flächenelement 1, das insbesondere von einer Plane gebildet ist. Die Sicherheitsstruktur besteht aus leitfähigen Fäden 12a, 12b. Zur Einarbeitung in das Flächenelement 1 werden zwei Legeschienen der Raschelmaschine verwendet. Wie aus 3 ersichtlich, kreuzen sich benachbarte leitfähige Fäden 12a, 12b in Kreuzungspunkten 13 und werden damit elektrisch kontaktiert. Auf diese Weise ergibt sich eine zusammenhängende, schlaufenförmige leitfähige Struktur, die die gesamte Fläche des Flächenelements 1 abdeckt. Die so gebildete Sicherheitsstruktur kann mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung überzogen werden.
-
Zur Detektion von Eingriffen in das Flächenelement 1 wird an ein freies Ende der leitfähigen Struktur ein definiertes elektrisches Potential angelegt. An das andere freie Ende der leitfähigen Struktur wird eine Messvorrichtung angeschlossen, die den elektrischen Widerstand der Sensorstruktur misst. Wird durch Einstechen eines Gegenstands die leitfähige Struktur an einem beliebigen Ort unterbrochen, wird dies in der Messvorrichtung durch eine Widerstandsänderung detektiert, wodurch ein Alarmsignal generiert wird.
-
Gleichzeitig bildet die Sicherheitsstruktur eine effiziente Schnittfeststruktur. Da die leitfähigen Fäden 12a, 12b nicht nur eine hohe elektrische Leitfähigkeit, sondern aufgrund der Wahl einer geeigneten Fadendicke auch eine hohe Schnittfestigkeit aufweisen, kann in das Flächenelement 1 zwar lokal ein spitzer Gegenstand eingestoßen werden. Ein weiteres Aufschlitzen des Flächenelements 1 ist jedoch durch die schleifenförmige Anordnung erheblich erschwert, da die Einstichstelle unabhängig vom Ort des Einstechens in mehreren Richtungen von den Fäden umgeben ist, so dass ein Versuch eines weiteren Aufschlitzens des Flächenelements 1 dadurch unterbunden ist, dass der spitze Gegenstand sofort gegen einen schnittfesten Faden geführt ist.
-
Durch die Doppelfunktion der erfindungsgemäßen Sicherheitsstruktur sowohl als Sensorstruktur als auch als Schnittfeststruktur wird somit ein besonders wirksamer Schutz gegen ein Eindringen in einen vom Flächenelement 1 umgebenden Raum, wie dem Laderaum eines Lastkraftwagens, der von einer Plane umschlossen ist, bewirkt.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Flächenelement
- 2
- Nadel
- 3, 4
- Lochnadel
- 5, 6
- Faden
- 7
- Schieber
- 8
- Schussfaden
- 9
- Zuführkette
- 10
- Schusswagen
- 11
- Öse
- 12a, b
- leitfähiger Faden
- 13
- Kreuzungspunkt
