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Die Erfindung betrifft ein Gewebeband, insbesondere Formiersieb, für eine Maschine zur Herstellung und/oder Verarbeitung einer Faserstoffbahn, umfassend eine obere Gewebelage mit oberen Längsfäden und mit diesen verwobenen oberen Querfäden, sowie eine untere Gewebelage mit unteren Längsfäden und mit diesen verwobenen unteren Querfäden, wobei die beiden Gewebelagen derart übereinander angeordnet sind, dass im bestimmungsgemäßen Gebrauch des Gewebebandes die obere Gewebelage der Faserstoffbahn zugewandt ist und die untere Gewebelage der Faserstoffbahn abgewandt ist, wobei sich das Webmuster des Gewebebands in Rapporten wiederholt, wobei der Rapport hinsichtlich der oberen Längsfäden und der unteren Längsfäden aus einer oder aus mehreren Wiederholeinheiten gebildet ist, wobei das Verhältnis von oberen Längsfäden zu unteren Längsfäden in der Wiederholeinheit kleiner als eins ist, wobei die oberen Längsfäden und die unteren Längsfäden in der Wiederholeinheit in mehreren Gruppen angeordnet sind, mit zumindest einer ersten Gruppe und zumindest einer zweiten Gruppe, wobei jede erste Gruppe gebildet ist aus einem oberen Längsfaden und einem unterhalb diesem angeordneten unteren Längsfaden und jede zweite Gruppe jeweils gebildet ist aus einem oberen Längsfaden und zwei unterhalb diesem angeordneten unteren Längsfäden.
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Moderne Gewebebänder, die als Formiersieb in einer Formierpartie einer Papier-, Karton- oder Tissuemaschine zum Einsatz kommen, weisen in der Regel eine obere Gewebelage auf, die eine mit der Papierbahn in Kontakt bringbare Papierseite bereitstellt, sowie eine untere Gewebelage, welche eine mit Elementen der Maschine in Kontakt bringbare Maschinenseite bereitstellt. Hierbei werden an die obere und die untere Gewebelage unterschiedliche Anforderungen gestellt, nämlich dahingehend, dass die obere Gewebelage eine möglichst gute Faserunterstützung bei der Bildung und Entwässerung der Faserstoffbahn bereitstellt und durch die untere Gewebelage das Verschleißvolumen und die Dimensionsstabilität des Gewebebands im Wesentlichen bereitgestellt wird.
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Aus dem Stand der Technik sind als Formiersiebe ausgebildete Gewebebänder bekannt, bei denen das Verhältnis der Anzahl von Längsfäden der oberen Gewebelage zur Anzahl von Längsfäden der unteren Gewebelage 1:1 betragt. Solche Formiersiebe haben den Nachteil, dass die Verwendung von relativ dicken Längsfäden der unteren Gewebelage zur Bereitstellung einer ausreichend hohen Dimensionsstabilität des Siebs zu einer recht offenen oberen Gewebelage mit nur geringer Faserunterstützung führt. Zur Überwindung der Nachteile solcher Siebe wurden in der Vergangenheit Siebe mit einem Verhältnis der Anzahl von Längsfäden der oberen Gewebelage zur Anzahl von Längsfäden der unteren Gewebelage von größer als eins vorgeschlagen, wie bspw. 2:1, 3:2 oder 5:2, wie z.B. in der Druckschrift
DE 10 2012 207 044 A1 . Hierdurch wurde es möglich, sowohl eine zufrieden stellende Faserunterstützung durch die obere Gewebelage als auch eine zufrieden stellende Dimensionsstabilität durch die untere Gewebelage zu erreichen.
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Ferner sind aus dem Stand der Technik Formiersiebe bekannt, bei denen die obere Gewebelage weniger Längsfäden (obere Längsfäden) als die untere Gewebelage (untere Längsfäden) hat. Bei diesen Sieben wird zur Bereitstellung einer nicht zu offenen oberen Gewebelage eine hohe Anzahl an oberen Querfäden bereitgestellt. Als vorteilhaft stellt sich bei diesen Sieben durch die hohe Anzahl von oberen Querfäden eine gute Faserunterstützung der oftmals zum Großteil in Längsrichtung des Siebs orientierten Fasern der Faserstoffsuspension bei der Bildung der Faserstoffbahn heraus.
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Ein solches gattungsgemäßes Gewebeband ist zum Beispiel aus der Druckschrift
DE 10 2013 218 465 A1 der Anmelderin bekannt. Hier besteht die Wiederholeinheit aus einer Mischung von 1:1 und 1:2 Gruppen. Bei einer 1:1 Gruppe sind obere und der untere Längsfaden im Wesentlichen genau übereinander angeordnet, so dass man in diesem Fall von einem „on-stacking“ spricht. Dies bietet den Vorteil eines minimalen Entwässerungswiderstands durch die Längsfäden und führt somit zu einer besonders guten Formation der Faserstoffbahn. Wenn die Entwässerungsgeschwindigkeit jedoch zu groß wird, besteht die Gefahr, dass zu viele Füllstoffe ausgewaschen werden.
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Bei einer 1:2 Gruppe ist der obere Längsfaden im Wesentlichen genau mittig zwischen den beiden unteren Längsfäden angeordnet und verdeckt somit von oben betrachtet genau die Lücke zwischen den beiden unteren Längsfäden. Man spricht in diesem Fall von einem „off-stacking“. Dadurch kann nun das aus der Faserstoffbahn austretende Wasser nicht mehr so geradlinig durch das Gewebeband hindurch entwässert werden. Dies reduziert die Entwässerungsgeschwindigkeit und führt dazu, dass weniger Füllstoffe ausgewaschen werden. Die reduzierte Entwässerungsgeschwindigkeit kann jedoch zu einer unerwünschten Reduktion der Produktionsgeschwindigkeit führen.
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Durch die in der
DE 10 2013 218 465 A1 beschriebenen Mischung von 1:1 und 1:2 Gruppen werden auch die jeweiligen Vorteile von „on-stacking“ und „off-stacking“ miteinander kombiniert, wohingegen die jeweiligen Nachteile nicht so gravierend zum Tragen kommen wie bei einer Wahl von nur 1:1 Gruppen oder nur 1:2 Gruppen. Ferner konnte beobachtet werden, dass es bei einer solcher Mischung von 1:1 und 1:2 Gruppen zu einer relativ starken Vergleichmäßigung der Abstände zwischen den unteren Längsfäden kommt, so dass eine auf die unteren Längsfäden zurückzuführende, störende hydraulische Längsmarkierung in der Faserstoffbahn kaum wahrzunehmen ist.
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Dennoch wurde beobachtet, dass das Markierungsverhalten bei den zuvor beschrieben Gewebebändern aus dem Stand der Technik nicht optimal ist, bzw. noch immer störende Markierungen in der Faserstoffbahn erkennbar sind.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein eingangs beschriebenes, gattungsgemäßes Gewebeband dahingehend weiterzubilden, dass es zwar einerseits die beschriebenen Vorteile aus der Mischung von 1:1 und 1:2 Gruppen beibehält, andererseits aber weniger stark dazu neigt, störende Markierungen in der Faserstoffbahn zu hinterlassen.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die abhängigen Ansprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Gegenstand.
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Konkret wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei dem eingangs beschrieben, gattungsgemäßen Gewebeband die Wiederholeinheit aus mindestens fünf Gruppen besteht, die ihrerseits alle aus der Menge der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe bestehen, wobei in der Wiederholeinheit keine zwei zweiten Gruppen unmittelbar zueinander benachbart sind, und wobei in der Wiederholeinheit wenigstens einmal zwei erste Gruppen unmittelbar zueinander benachbart sind, jedoch niemals drei oder mehr erste Gruppen unmittelbar zueinander benachbart sind.
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Es konnte überraschend beobachtet werden, dass Gewebebänder, die genau diese Kriterien erfüllen, zu besonders markierungsarmen Faserstoffbahnen führen, wenn sie als Formiersieb eingesetzt werden. Woran dies genau liegt, ist nicht vollständig bekannt. Jedoch sieht eine mögliche Erklärung der Erfinder, basierend auf zahlreichen Versuchen und damit verbunden Beobachtungen, wie folgt aus:
- Während ungleichmäßige Abstände der unteren Kettfäden zu einer hydraulischen Längsmarkierung führen, führen ungleichmäßige Abstände der oberen Kettfäden zu einer topographischen Längsmarkierung in der Faserstoffbahn. Aus diesem Grund würde es naheliegend erscheinen, eine 1:1 Gruppe immer im Wechsel mit einer 1:2 Gruppe anzuordnen, um nicht nur eine relativ gleichmäßige Beabstandung der unteren Längsfäden, sondern auch der oberen Längsfäden zu erzielen, und damit eine geringe hydraulische und eine geringe topographische Längsmarkierung. Versuche haben jedoch gezeigt, dass bei einer solchen abwechselnden Anordnung der 1:1 und 1:2 Gruppen gleichwohl merkliche Markierungen in der Faserstoffbahn erkennbar sind. Diese erkennbaren Markierungen erstrecken sich vorwiegend mit einem Winkel (ungleich 0°) zur Längsrichtung des die Faserstoffbahn transportierenden Gewebebandes. Man spricht daher auch von „Diagonalmarkierungen“.
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Die Diagonalmarkierungen haben mutmaßlich ihren Ursprung im Webmuster der unteren Gewebelage. Selbiges hat in der Regel eine von einer Leinwandbindung, bei welcher ein unterer Längsfaden stets abwechselnd unter und über benachbarte untere Querfäden wechselt und umgekehrt, abweichende Bindung. Dies liegt daran, dass bei einer Leinwandbindung die Kröpfungen der unteren Längs- und Querfäden besonders stark ausgebildet sind, was zu einer unerwünscht hohen Abrasion im bestimmungsgemäßen Betrieb des Gewebebands in der Maschine führt. Daher wählt man in der Praxis für die untere Gewebelage keine Leinwandbindung. Jede von einer Leinwandbindung abweiche Bindung führt jedoch unvermeidlich zu einer mehr oder weniger stark ausgeprägten hydraulischen Diagonalmarkierung in der Faserstoffbahn.
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Um diese hydraulischen Diagonalmarkierungen zu kaschieren, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, gezielt „Störungen“ in die Wiederhohleinheit der Längsfäden einzubauen, also die 1:1 und 1:2 Gruppen in der Wiederholeinheit nicht stets abwechselnd anzuordnen. Allerdings haben die Erfinder auch erkannt, dass diese gezielten Störungen möglichst gering gehalten werden müssen, um die Gefahr topographischer Längsmarkierungen, bedingt durch die unterschiedliche Beabstandung der oberen Längsfäden klein zu halten. Dies lässt sich am besten so erreichen, indem das Muster von sich abwechselnden 1:1 und 1:2 Gruppen „nur“ dadurch durchbrochen wird, dass wenigstens einmal zwei 1:1 Gruppen unmittelbar nebeneinander angeordnet werden. Es sollten jedoch nicht mehr als zwei 1:1 Gruppen unmittelbar nebeneinander angeordnet werden, also nicht zum Beispiel drei 1:1 Gruppen. Auch dürfen keine 1:2 Gruppen unmittelbar nebeneinander angeordnet werden, da in diesem Fall der Abstand zwischen den oberen Längsfäden der beiden benachbarten 1:2 Gruppen merklich größer ist als zwischen den beiden oberen Längsfäden einer 1:1 Gruppe und einer dazu benachbarten 1:2 Gruppe. Demgegenüber ist der Abstandsunterschied zwischen den oberen Längsfäden zweier benachbarter 1:1 Gruppen im Vergleich zu dem Abstand zwischen den oberen Längsfäden einer 1:1 Gruppe und einer dazu benachbarten 1:2 Gruppe deutlich weniger stark ausgeprägt.
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Darüber hinaus haben die Erfinder durch Versuche herausgefunden, dass es hinsichtlich geringer Markierungen in der Faserstoffbahn besonders vorteilhaft ist, wenn die Wiederholeinheit wenigstens fünf Gruppen umfasst, ausgewählt aus 1:1 und 1:2 Gruppen. Ist die Wiederholeinheit kleiner gewählt, besteht sie zum Beispiel nur aus einer 1:2 Gruppe und zwei 1:1 Gruppen, so sind in der Faserstoffbahn oft deutliche topographische Längsmarkierungen zu erkennen.
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Allgemein sei an dieser Stelle angemerkt, dass sinngemäß unter „zwei benachbarte 1:1 Gruppen“ oder „zwei benachbarte 1:2 Gruppe“ in einer Wiederholeinheit auch verstanden werden soll, dass die Wiederholeinheit mit einer 1:1 Gruppe oder eine 1:2 Gruppe beginnt und mit derselben Gruppe von 1:1 Gruppe oder 1:2 Gruppe endet. In diesem Fall würden nämlich bei der Aneinanderreihung der Wiederholeinheiten ebenfalls zwei 1:1 Gruppen oder zwei 1:2 Gruppen unmittelbar zueinander benachbart sein.
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Um eine gute Abstützung der oberen Längsfäden zu erzielen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die oberen und unteren Längsfäden in jeder Gruppe in senkrechter Projektion auf die Gewebelagen betrachtet nicht oder nur so geringfügig zueinander versetzt angeordnet sind, dass zwischen diesen maximal ein Freiraum von einem halben Durchmesser eines oberen Längsfadens gebildet ist, vorzugsweise aber kein Freiraum besteht.
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Bei der vorgeschlagenen Mischung von 1:1 und 1:2 Gruppen ergibt sich, dass das Verhältnis von oberen Längsfäden zu unteren Längsfäden in der Wiederholeinheit keine ganze Zahl ist.
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Es wird bevorzugt, dass die Differenz zwischen der Anzahl von ersten Gruppen zu der Anzahl von zweiten Gruppen in der Wiederhohleinheit eins oder zwei beträgt. Mit anderen Worten sollte nur einmal oder sollten maximal zweimal zwei benachbarte 1:1 Gruppen in einer Wiederholeinheit vorkommen, um die gezielte Störung und die damit verbundene Gefahr von störenden topographischen Längsmarkierungen gering zu halten. Letztlich hängt die Anzahl von jeweils zwei benachbarten 1:1 Gruppen jedoch von der Gesamtanzahl der in der Wiederholeinheit beinhalteten Gruppen ab. Vorzugsweise machen 1:1 Gruppen, die unmittelbar einer anderen 1:1 Gruppe benachbart sind, jedoch maximal die Hälfte aller Gruppen in der Wiederholeinheit aus.
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Um durch die obere Gewebelage eine möglichst gute Faserunterstützung bei der Bildung und Entwässerung der Faserstoffbahn bereitstellen zu können und durch die untere Gewebelage das Verschleißvolumen und die Dimensionsstabilität des Gewebebands bereitzustellen, ist es vorteilhaft, wenn der Durchmesser der unteren Längsfäden größer als der Durchmesser der oberen Kettfäden ist. Beispielsweise liegt der Durchmesser der unteren Längsfäden im Bereich von 0,15 mm bis 0,35 mm, wobei insbesondere die oberen Längsfäden einen Durchmesser von 50% bis 90%, bevorzugt 60% bis 80%, des Durchmessers der unteren Längsfäden haben.
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Sollten die Fäden eine Querschnittsform aufweisen, die von jener einer idealen Kreisform abweichen, zum Beispiel weil die Fäden beim Wärmebehandeln zumindest teilweise plattgedrückt werden, so ist von einem kreisrunden Faden mit selben Flächeninhalt auszugehen, wenn es um die Bestimmung des Durchmessers geht.
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Vorzugsweise ist es bei dem erfindungsgemäßen Gewebeband vorgesehen, dass die erste und die zweite Gewebelage durch paarweise angeordnete Bindefaden miteinander verbunden sind. Diese Bindefäden können sich in Querrichtung des Gewebebandes erstrecken. Ferner können die beiden Bindefäden des jeweiligen Bindefadenpaares sich gegenseitig austauschend mit oberen und unteren Längsfäden verwoben sein und sich beim Wechsel vom Verweben mit oberen Längsfäden zum Verweben mit unteren Längsfäden und umgekehrt unter Ausbildung von Kreuzungsstellen kreuzen.
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Vorzugsweise ist die obere Gewebelage durch Verweben der oberen Längsfäden mit den oberen Querfäden und den Bindefäden gebildet, wobei die untere Gewebelage durch Verweben der unteren Längsfäden mit den unteren Querfäden gebildet ist.
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Dies bedeutet, dass die Bindefäden integraler Bestandteil der oberen Gewebelage sind und zur unteren Gewebelage nichts beitragen, sondern diese lediglich mit der oberen Gewebelage verbinden.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung bildet das Webmuster der oberen Gewebelage eine Leinwandbindung. Diese ist besonders gleichmäßig mit der kleinstmöglichen Wiederholeinheit. Anders als andere Bindungen ist sie insbesondere frei von Bindungsgraten, die sich in diagonaler Richtung erstrecken. Somit kommt es bei einer Leinwandbindung der oberen Gewebelage zu keiner Verstärkung der hydraulischen Diagonalmarkierung, für die die untere Gewebelage verantwortlich ist.
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Anhand von Ausführungsbeispielen werden weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung erläutert unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen. Es stellen dar:
- 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gewebebandes;
- 2 eine schematische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gewebebandes; und
- 3 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gewebebandes.
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1 zeigt schematisch eine Wiederholeinheit WE einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gewebebandes. Die Wiederholeinheit WE umfasst in dieser Ausführungsform genau fünf Gruppen von oberen Längsfäden 01-05 und unteren Längsfäden U1-U7. Dabei gibt es genau zwei unterschiedliche Arten von Gruppen, nämlich erste Gruppen I (1:1 Gruppen), die jeweils aus einem oberen Längsfaden und einem darunter angeordneten unteren Längsfaden bestehen, und zweite Gruppen II (1:2 Gruppen), die jeweils aus einem oberen Längsfaden und zwei darunter angeordneten Längsfäden bestehen. Die Abfolge der Gruppen in dieser Wiederholeinheit lautet: zweite Gruppe II, erste Gruppe I, erste Gruppe I, zweite Gruppe II, erste Gruppe I. Somit ergibt sich eine stetige Abfolge von ersten und zweiten Gruppen, jedoch mit der Ausnahme, das einmal zwei erste Gruppen I unmittelbar in der Wiederholeinheit zueinander benachbart sind. Insgesamt weist die Wiederholeinheit in diesem Ausführungsbeispiel also fünf obere Längsfäden 01-05 und sieben unteren Längsfäden U1-U7 auf, was zu einem Längsfadenverhältnis von 5:7 führt.
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In der schematischen Darstellung der 1 sind die oberen Längsfäden 01-05 jeweils genau mittig über den unteren Längsfäden U1-U2 der jeweiligen Gruppen dargestellt. In der Praxis kann es hier jedoch zu gewissen Verschiebungen kommen. Diese rühren vor allem daher, dass die Längsfäden mit hier nicht dargestellten Querfäden und Bindefäden abbinden, welche insbesondere bei den dünneren oberen Längsfäden zu einer Verschiebung mal nach links und mal nach rechts relativ zu den unteren Längsfäden führen können. Insgesamt sind diese Verschiebungen jedoch in der Regel von geringer Natur und führen nicht dazu, dass die einzelnen Gruppen im Gewebe als solche nicht mehr zu erkennen wären.
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Bei der idealisierten, schematischen Darstellung der 1 erkennt man, dass die unteren Längsfäden U1-U7 im Wesentlichen mit identischen Abständen zueinander angeordnet sind, wohingegen es bei den oberen Längsfäden 01-05 erkennbare Abstandsunterschiede gibt. Insbesondere ist der Abstand zwischen dem oberen Längsfaden 02 und dem oberen Längsfaden O3, die zu den beiden zueinander unmittelbar benachbarten ersten Gruppen I gehören, kleiner als der Abstand zwischen den übrigen oberen Längsfäden. Diese gezielt eingebrachte Störung führt zu einer leichten topographischen Längsmarkierung, die gerade stark genug ist, die unvermeidlichen hydraulischen Diagonalmarkierungen, die durch die untere Gewebelage entstehen, effizient zu kaschieren, ohne dabei selbst als topographische Längsmarkierung zu stark zu stören.
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2 zeigt schematisch eine Wiederholeinheit WE einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gewebebandes. Diese unterscheidet sich nur geringfügig von der ersten Ausführungsform gemäß 1, so dass auf die obigen Ausführungen verwiesen wird und nachfolgend nur auf die Unterschiede explizit eingegangen wird.
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Die Wiederholeinheit WE gemäß 2 ist gegenüber der Wiederholeinheit WE gemäß 1 am Ende um zwei weitere Gruppen ergänzt, nämlich eine weitere zweite Gruppe II und eine weitere Gruppe I. Somit ergibt sich ein Verhältnis von oberen Längsfäden 01-07 zu unteren Längsfäden U1-U10 von 7:10. Jedoch gilt auch bei dieser Ausführungsform, dass die Wiederholeinheit WE lediglich zwei erste Gruppen I aufweist, die unmittelbar zueinander benachbart sind.
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3 zeigt schematisch eine Wiederholeinheit WE einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gewebebandes. Diese unterscheidet sich etwas stärker als die zweite Ausführungsform von der erstsen Ausführungsform gemäß 1. Auch hier wird jedoch prinzipiell auf die obigen Ausführungen zur ersten Ausführungsform gemäß 1 verwiesen und wird nachfolgend nur auf die Unterschiede eingegangen.
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Die Wiederholeinheit WE in der dritten Ausführungsform umfasst acht Gruppen von oberen Längsfäden 01-08 und unteren Längsfäden U1-U11. Diese Gruppen sind wieder ausgewählt aus der Menge von ersten Gruppen I (1:1), und zweite Gruppen II (1:2). Die Abfolge der Gruppen in dieser Wiederholeinheit lautet: zweite Gruppe II, erste Gruppe I, erste Gruppe I, zweite Gruppe II, erste Gruppe I, erste Gruppe I, zweite Gruppe II und erste Gruppe I. Somit ergibt sich eine stetige Abfolge von ersten und zweiten Gruppen, jedoch mit der Ausnahme, das zweimal zwei erste Gruppen I unmittelbar in der Wiederholeinheit zueinander benachbart sind. Insgesamt weist die Wiederholeinheit in diesem Ausführungsbeispiel also acht obere Längsfäden 01-08 und elf unteren Längsfäden U1-U11 auf, was zu einem Längsfadenverhältnis von 8:11 führt.
