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Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Textil sowie ein Verfahren zum Prüfen eines Textils auf Beschädigungen.
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Bruchstellen bzw. Beschädigungen von Textilien bzw. textilen Trägern können eine erhebliche Minderung der Einsatzmöglichkeiten derartiger Textilien bedeuten. Solche Bruchstellen können von natürlichen Einflüssen, im Gebrauch oder durch mutwillige Zerstörung hervorgerufen werden. Ohne Erkennung von Bruchstellen können beispielsweise textile Dächer einstürzen aufgrund von extremer Belastung durch UV-Strahlung, Wind oder Schneelast. Des Weiteren können textile Dächer oder Planen durch mechanische Beanspruchung beschädigt werden. Einer mutwilligen Zerstörung können Zelte oder LKW-Planen bei Vandalismus oder Einbruch meist nicht standhalten, ebenso bieten beschädigte Schutzwesten keine Sicherheit mehr. Bestenfalls können Bruchstellen bzw. Beschädigungen solcher textiler Träger nur optisch oder haptisch erfasst werden, typischerweise nämlich nur indem der textile Träger einer Sichtkontrolle oder eine manuellen Untersuchung unterzogen wird. Dies ist sehr aufwändig und fehleranfällig.
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Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit bereitzustellen, Textilien auf einfache und verlässliche Weise auf Beschädigungen bzw. Schwachstellen prüfen zu können.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfindung liegt somit in einer Anordnung mit einem Textil, einer Schaltung und einem Kondensator, wobei das Textil wenigstens bereichsweise eine Schicht mit einer leitfähigen Substanz aufweist und die Schaltung einen elektrischen Ausgang und einen elektrischen Eingang aufweist, mit ihrem elektrischen Ausgang über den Kondensator an einer ersten Stelle mit der leitfähigen Schicht auf dem Textil elektrisch verbunden ist, mit ihrem elektrischen Eingang an einer zweiten, von der ersten Stelle verschiedenen Stelle mit der leitfähigen Schicht elektrisch verbunden ist und eine Prüfeinrichtung aufweist, mit der der Kondensator elektrisch aufladbar ist und mit der die Aufladezeitdauer bis zur Aufladung des Kondensators und/oder die Entladezeitdauer bis zur Entladung des Kondensators über die leitfähige Schicht erfassbar ist.
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Erfindungsgemäß ist ein funktionalisiertes Textil vorgesehen, wobei das Textil wenigstens bereichsweise wenigstens eine Schicht mit einer leitfähigen Substanz aufweist. Eine Schicht oder mehrere Schichten kann bzw. können vorzugsweise entweder über textiltypische Beschichtung oder über Sieb- oder Digitaldruck auf einer oder beiden Seiten des textilen Trägers appliziert werden. Das Design der leitfähigen Schichten sowie die Anordnung können anwendungsspezifisch angepasst werden, welches in den Unteransprüchen aufgeführt wird.
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Im Weiteren ist vorzugsweise vorgesehen, dass dieses funktionalisierte Textil in einer Anordnung mit einem Kondensator und einer als Mikroprozessor ausgebildeten Prüfeinrichtung eingebettet ist. Die Schaltung erfolgt dabei vorzugsweise, indem die Stromzufuhr in den leitfähigen Textilsensor in vorgewähltem Zeitabstand durch einen Mikroprozessor gesteuert wird. Der leitfähige Sensor ist vorzugsweise mit einem Kondensator verbunden, welcher in den gewählten Zeitintervallen entladen wird. Überschreitet die Entladedauer die vorgewählte Zeit, löst der Mikroprozessor über einen weiteren Schaltkreis vorzugsweise einen Alarm aus. Die Überschreitung der Entladedauer wird durch eine Beschädigung der Funktionsschicht auf dem textilen Träger hervorgerufen. Zusätzlich oder alternativ zur Überprüfung der Entladezeit des Kondensators kann der Mikroprozessor auch die Aufladezeitdauer bis zur Aufladung des Kondensators erfassen und bei Unterschreiten des vorgegebenen Intervalls über den weiteren Schaltkreis Alarm auslösen.
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Es ist somit ein wesentlicher Aspekt der Erfindung, dass das Textil wenigstens eine elektrisch leitfähige Schicht aufweist, über die ein elektrischer Kondensator aufgeladen und entladen werden kann. Abhängig von der erfassten Aufladezeitdauer des Kondensators bzw. seiner Entladezeitdauer, bestimmt durch die elektrische Entladung über die leitfähige Schicht, kann auf mögliche Beschädigungen des Textils zurückgeschlossen werden. Eine Beschädigung der leitfähigen Schicht, was eine Änderung der elektrischen Leitfähigkeit und damit eine Änderung jedenfalls der Auf- und Entladezeitdauer des Kondensators zur Folge hat, ist ein Hinweis darauf, dass auch der textile Träger beschädigt ist.
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Grundsätzlich kann das Textil, das auf Beschädigungen geprüft werden soll, lediglich mit der leitfähigen Schicht versehen sein, so dass diese mit der vorgesehenen Schaltanordnung verbindbar ist, die ihrerseits den Kondensator aufweist. Es ist jedoch auch möglich, den Kondensator bereits im oder auf dem textilen Träger zu integrieren. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Kondensator auf dem Textil vorgesehen, ganz besonders bevorzugt nämlich als Beschichtung des Textils ausgeführt. Dies hat den Vorteil, dass eine universell einsetzbare Schaltanordnung vorgehalten werden kann, mit der unterschiedliche Textilien geprüft werden können, die jeweils einen an die Ausführung bzw. Dimensionierung des jeweiligen Textils angepassten Kondensator aufweist.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Schaltanordnung eine Vergleichseinrichtung aufweist, mit der die Aufladezeitdauer bzw. die Entladezeitdauer des Kondensators jeweils mit einer vorbestimmten Zeitdauer vergleichbar ist. Diese Vergleichseinrichtung ermöglicht es also, die tatsächliche Aufladezeitdauer bzw. Entladezeitdauer des Kondensators mit einer erwarteten Zeitdauer für ein unbeschädigtes Textil zu vergleichen, um somit auf mögliche Beschädigungen des Textils rückschließen zu können.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, dass die Schaltanordnung eine Warneinrichtung aufweist, mit der ein Warnsignal ausgebbar ist, wenn die Aufladezeitdauer bzw. die Entladezeitdauer die vorbestimmte Zeitdauer unter- oder überschreitet. Ein derartiges Warnsignal kann ein akustisches Signal sein, das über einen Lautsprecher ausgebbar ist, beispielsweise aber auch ein optisches Signal, z.B. das Blinken einer LED. Eine derartige Warneinrichtung hat den Vorteil, dass bei der Beschädigung des Textils unmittelbar eine Warnung ausgegeben werden kann, die von einem Verwender einfach erfassbar und interpretierbar ist.
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Grundsätzlich ist es möglich, die Schaltanordnung manuell zu betätigen und das Prüfen eines Textils auf Beschädigungen insofern immer manuell zu initiieren. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass ein wiederholtes, vorzugsweise ein periodisches Aufladen des Kondensators erfolgt. Auf diese Weise kann annährend kontinuierlich geprüft werden, ob das Textil noch intakt ist oder derartige Beschädigungen aufweist, die einen weiteren Einsatz des Textils nicht erlauben.
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Die erfindungsgemäß vorgesehene leitfähige Schicht auf dem textilen Träger muss grundsätzlich einen Stromfluss zwischen der ersten Stelle und der zweiten Stelle ermöglichen, an denen die Schicht mit der Schaltung verbunden ist. Ganz besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die leitfähige Schicht auf das Textil aufgebracht ist. Für die Applikation der leitfähigen Schicht sind unterschiedliche Verfahren geeignet. Ganz besonders bevorzugt ist die Schicht jedoch auf das Textil gedruckt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung erfordert lediglich eine einzige elektrisch leitfähige Schicht. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die textile Sensoranordnung jedoch eine Mehrzahl von leitfähigen Schichten auf, wobei zwischen zwei leitfähigen Schichten wenigstens eine elektrisch isolierende Schicht vorgesehen ist. Ganz besonders bevorzugt ist eine Anordnung von elektrisch leitfähigen Schichten und elektrisch isolierenden Schichten vorgesehen, die abwechselnd aufeinander angeordnet sind. Die elektrisch leitfähigen Schichten können insbesondere mäanderförmig als Leiterbahnen auf das Textil aufgetragen und anschließend mit einer isolierenden Schicht überzogen sein. Eine zweite Schicht mit einer elektrisch leitfähigen Dispersion kann in einem Winkel von 90° zur ersten Schicht vorgesehen sein.
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Im Übrigen ist erfindungsgemäß auch ein Verfahren zum Prüfen eines Textils auf Beschädigungen vorgesehen, wobei das Textil wenigstens bereichsweise eine Schicht mit einer leitfähigen Substanz aufweist und eine Schaltung mit einem elektrischen Ausgang und einem elektrischen Eingang vorgesehen ist, die mit ihrem elektrischen Ausgang über einen Kondensator an einer ersten Stelle mit der leitfähigen Schicht elektrisch verbunden ist, mit ihrem elektrischen Eingang an einer zweiten, von der ersten Stelle verschiedenen Stelle mit der leitfähigen Schicht elektrisch verbunden ist und eine Prüfeinrichtung aufweist, mit der der Kondensator elektrisch aufgeladen wird und mit der die Aufladezeitdauer bis zur Aufladung des Kondensators und/oder die Entladezeitdauer bis zur Entladung des Kondensators über die leitfähige Schicht erfasst wird.
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Bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich in Analogie zu den zuvor beschriebenen bevorzugten Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anordnung.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels weiter im Detail erläutert.
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In der Zeichnung zeigen
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1 schematisch eine Anordnung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung und
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2 schematisch ein Textil mit mäanderförmig aufgebrachten Leiterbahnen gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Aus 1 ist eine Anordnung 1 mit einem Textil 4, einer Schaltung 2 durch einen Mikroprozessor 6 und einem Kondensator 3 ersichtlich. Das Textil 4 ist mit einer Schicht 5 bestehend aus einer leitfähigen Substanz versehen. Für den Schichtaufbau haben sich leitfähige Beschichtungs-Dispersionen bewährt, die leitfähige Polymere, bevorzugt Polyanilin, Polypyrrol oder Poly-3,4-ethylendioxythiophen:Polystyrolsulfonsäure oder/und metallische oder kohlenstoffhaltige Additive enthalten sowie nicht-leitfähigen Dispersionen, bevorzugt basierend auf Polyacrylat, Polyurethan oder Styrolbutadien mit oder ohne keramischen Additiven.
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Die Applikation der Dispersionen für Schicht 5 auf das Textil 4 erfolgt in textiltypischen Verfahren auf herkömmlichen in der Textilindustrie vorhandenen Vorrichtungen. Die Schicht 5 kann auf allen textilen Fasermaterialien, natürlichen und synthetischen Fasern, durchgeführt werden und auf allen Arten von Flächengebilden, Geweben, Gestricken, Gewirken und auf „Non-Wovens“.
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Das Muster der leitfähigen Schicht kann in Abhängigkeit von der Verwendung gewählt oder bestimmt werden. Die Form kann beispielsweise in feinen mäanderförmigen Linien 5a, 5c bestehen, wie in 2 dargestellt, oder auch spiralförmig sein. Die elektrisch leitfähigen Schichten 5a, die mäanderförmig als Leiterbahnen auf das Textil aufgetragen sind, sind anschließend mit einer isolierenden Schicht 5b überzogen worden. Eine zweite Schicht 5c mit einer elektrisch leitfähigen Dispersion kann in einem Winkel von 90° erfolgen.
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Die Breite der Leiterbahnen und der Abstand zwischen zwei Leiterbahnen sind abhängig vom Verwendungszweck und vom Applikationsverfahren und können zwischen 250 µm und mehreren Zentimetern betragen. Die Länge einer Leiterbahn ist abhängig vom erzielbaren Widerstand der leitfähigen Schicht. Die Schichtdicke der leitfähigen Schicht liegt zwischen 20 und 100 µm und vorzugsweise zwischen 50 und 75 µm. Die Schichtdicke der Isolationsschicht liegt zwischen 50 und 200 µm, vorzugsweise zwischen 70 und 100 µm. Die Leitfähigkeit der leitfähigen Schicht sollte zwischen 1 m! und 1 M! liegen, bevorzugt zwischen 1 ! und 100 k!, ganz besonders bevorzugt zwischen 1 k! und 50 k!.
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Die Schaltung 2 besteht aus zwei Schaltkreisen, und wird von einem Mikroprozessor 6 gesteuert. Im Schaltkreis 9 wird vom elektrischen Eingang 12 über den Mikroprozessor 6 das Textil 4 mit seiner Beschichtung 5 mit Spannung versorgt. Der Kondensator 3 wird entsprechend über den Stromkreis 9 solange geladen oder entladen, wie Strom fließen kann. Bei Unterbrechung des Stromflusses durch eine Beschädigung der leitfähigen Schicht 5 auf dem Textil 4 verändern sich die Auf- und Entladezeitdauern. Im Mikroprozessor 6 ist eine Vergleichseinrichtung integriert, mit der die Aufladezeitdauer bzw. die Entladezeitdauer jeweils mit einer vorbestimmten Zeitdauer verglichen werden kann. Aufgrund der Dimensionierung des Textils 4 sowie der Ausführung der leitfähigen Schicht 5 ist bei gegebener Größe des Kondensators 3 eine vorbestimmte Aufladezeitdauer bzw. Entladezeitdauer des Kondensators 3 zu erwarten, wenn das Textil 4 keine Beschädigungen aufweist. In Abhängigkeit von der Größe des Textils 4 weist der Kondensator 3 vorzugsweise eine Kapazität von 10 nF bis 470 µF auf.
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Wenn die Aufladezeitdauer bzw. die Entladezeitdauer des Kondensators 3 die erwartete vorbestimmte Zeitdauer über- oder unterschreitet, wird in Schaltung 2 über den Stromkreis 10 ein Warnsignal ausgegeben. Dazu weist die Schaltung 2 vorzugsweise zwei voneinander verschiedene Warneinrichtungen auf, nämlich einerseits einen Lautsprecher 7, über den ein akustisches Warnsignal ausgebbar ist, sowie eine Leuchtdiode 8, über die ein optisches Warnsignal ausgebbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anordnung
- 2
- Schaltung
- 3
- Kondensator
- 4
- Textil
- 5
- Leitfähige Beschichtung
- 6
- Mikroprozessor
- 7
- Lautsprecher
- 8
- Leuchtdiode
- 9
- erster Stromkreis
- 10
- zweiter Stromkreis
- 11
- Ausgang
- 12
- Eingang
