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Technisches Gebiet
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Gegenstand
der vorliegenden Erfindung ist ein dreidimensionales, hohles, miteinander
verbundene Schichten aufweisendes Gewebe, das in das technische
Gebiet spezieller Gewebestrukturen fällt.
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Technischer Hintergrund
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Es
sind Textilien mit verbundenen Schichten bekannt, die im zivilen
Bereich aus Baumwolle oder Wolle hergestellt sind und die auch als
Wirkflortextilien bekannt sind. Typische Vertreter sind Samt, Plüschgewebe
und so weiter. Ein allgemeines Merkmal ist die Verwendung von zweilagigem
Verbundgewebe und Polfäden, deren einziger Unterschied
in der Länge und der Dichte liegt und die entsprechend
dem speziellen Webdesign zwischen der oberen und der unteren Schicht
angeordnet sind. Wenn beispielsweise die obere Gewebeschicht eines
Samtgewebes in Leinwandbindung (siehe 1) durch
verkreuzte Kettfäden 1 und 2 und einen
Schussfaden 3 gebildet ist, wird die untere Gewebeschicht
durch verkreuzte Kettfäden 4 und 5 und
einen Schussfaden 6 gebildet, wobei die die beiden Schichten
verbindende Struktur durch entsprechend mit den Kettfäden
der oberen und der unteren Schicht verkreuzte Polfäden 7, 8 gebildet
ist. Schlussendlich wird der Samt in Leinwandbindung durch Aufschneiden
der Polfäden gebildet. Die Polfäden eines solchen
Gewebes sind mit dem oberen und dem unteren Gewebe jeweils „vorwärtsverbunden"
(nämlich in mit dem Webfortschritt übereinstimmender
Richtung) weil die Polfäden sich mit unterschiedlichen
Schussfäden der beiden Schichten kreuzen. Diese Art der
Fadenverkreuzung hat dahingehend Probleme, dass die Festigkeit der
Fadenverkreuzung gering ist, dass das Gewebe während des Webprozesses
stark nach oben und nach unten schwingt und dass die Florhöhe
beschränkt ist. Die Länge der Polfäden
des glatten Samtgewebes liegt bei ungefähr 2 mm und die
Länge der Polfäden liegt bei Plüsch ungefähr
zwischen 10 und 18 mm, was eine spezielle Webweise bedingt. Die
in den Plüschfabriken hergestellten Produkte werden meistens
in der Bekleidungsindustrie genutzt, um spezielle Effekte zu erzielen.
Abstandstextilien werden außerdem im Bauwesen verwendet
wie beispielsweise als Erdtextil oder an den Dämmen eines
Beckens.
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Zusätzlich
offenbart das
chinesische Patent Nr.
00135845.6 ein hohles Schichtverbund-Kompositmaterial,
bei dem die obere und die untere Schicht des Gewebes durch einen
Polfaden „vorwärts" verbunden sind, die Polfadenhöhe
20 bis 600 mm beträgt, die räumliche Höhe
des Gewebes vergleichsweise riesig ist, wobei das Gewebe zur Herstellung von
Schalldämmungsmaterialien und Füllmaterialien genutzt
wird. Jedoch hat es den Nachteil, dass die Bindungsart der Polfäden
einfach ist und es der sich daraus ergebenden räumlichen
Struktur an Variabilität fehlt. Die geringere Festigkeit
der Struktur des Kompositmaterials des Gewebes beeinträchtigt
seine Verwendung als strukturgebendes Material. Das europäische
Patent (
DE 19609492 ),
(
93119483.1 ) und das
US-Patent (5,175,034) stellen
verschiedene Arten von schichtverbundenen Geweben vor. Jedoch sind
bei allen in diesen Patenten erwähnten Geweben die Polfäden „vorwärts"
und entsprechend mit unterschiedlichen Schussfäden in jeder
Schicht überkreuzt. Die Polfäden, die diese Art
der Überkreuzung nutzen, sind leicht verschiebbar, so dass
die Festigkeit der Polfäden beeinflusst wird. Deshalb ist
die strukturgebende Eigenschaft des schichtverbundenen Gewebes das
durch „Vorwärts"-Überkreuzung hergestellt
worden ist, nicht herausragend, noch ist es die vertikale Stützfunktion
der Polfäden zwischen den beiden Schichten. Dies führt
zu einer Verminderung der Druckfestigkeit des zusammengesetzten Materials
und beeinflusst die mechanischen Eigenschaften stark. Gegenwärtig
wird die „Vorwärts"-überkreuzungsstruktur
von Polfäden zum Weben aller Arten von Mehrschichtgeweben
genutzt, die in der Heimat darüber hinaus Anwendung finden.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
von der vorliegenden Erfindung zu lösenden Probleme liegen
darin, dass die Polfäden bei vorhandenen Textilien leicht
zu verschieben sind, so dass die Festigkeit der Polfäden
beeinflusst wird, die Strukturfestigkeit des schichtverbundenen
Gewebes nicht herausragend ist und die vertikale Stützfunktion der
Polfäden zwischen den beiden Schichtflächen nicht
herausragend ist, was allesamt durch die „Vorwärts"-Überkreuzung
der Pofäden verursacht wird, die bei allen Arten vorhandener
Abstandsgewebe angewendet wird.
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Um
das oben genannte technische Problem zu lösen, nutzt die
Erfindung eine Struktur, bei der die Polfäden und die Schlussfäden
in der gleichen Fläche „rückwärts" überkreuzt
werden. Die Spezifika sind wie folgt:
Die vorliegende Erfindung
weist eine obere Gewebefläche 10, die durch verkreuzte
obere Kettfäden 1, 2 und Schussfäden 3 gebildet
wird, sowie eine untere Gewebefläche 11 auf, die
durch verkreuzte untere Kettfäden 4, 5 und
Schussfäden 6 gebildet wird, wobei die Schussfäden 3, 6 der
oberen und der unteren Schichten nicht nur mit den Kettfäden 1, 2 und 4, 5 ihrer
jeweiligen Gewebeschicht sondern zusätzlich mit den Polfäden 7, 8 verkreuzt
sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schrittrichtung der Polfäden 7, 8 zwischen
den beiden Gewebeflächen, wenn sie in dem Gewebe von der
einen Fläche zu der anderen Fläche laufen, der
Webrichtung des Gewebes entgegengesetzt sind.
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Die
oben genannten Polfäden 7, 8 überkreuzen
sich in den beiden Gewebeschichten jeweils gleichzeitig mit dem
gleichen Schussfaden 3 oder 6 und der Abstand
zwischen den beiden durch die Polfäden 7, 8 verbundenen
Gewebeflächen kann zwischen 0 und 50 mm liegen.
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Die
vorliegende Erfindung kann zum Weben ein durchgehendes Hochleistungsmonofilament
oder ein durchgehendes Hochleistungsstapelgarn nutzen, wenn gemischt
gewebt werden soll.
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Verglichen
mit anderen Arten von Abstandsgeweben mit verbundenen Schichten
liegt der größte Unterschied der vorliegenden
Erfindung darin, dass die Polfäden und die Schussfäden
des Gewebes in einer „Rückwärts"-Art
verkreuzt sind. Die beiden Polfäden sind in ein und derselben
Gewebeschicht mit dem gleichen Schussfaden verkreuzt, um eine spezielle
räumliche Florstruktur zu bilden. „Rückwärts"-Verkreuzung
kann die Polfäden daran hindern, sich in dem Gewebe zu
verschieben, es gibt dem Verbundlagengewebe herausragende Strukturmerkmale
und die vertikale Tragefunktion der Polfäden zwischen den
beiden Gewebeschichten ist gut. Die vorliegende Erfindung hat außerdem
die Vorzüge hinsichtlich Anpassungsva riationen und sie
ist einfach zu gestalten und dazu geeignet, in großem Maßstab
hergestellt zu werden. Ein durch diese Art von Gewebe ausgesteiftes
Verbundprofil hat Antikorrosionseigenschaften, ist schwer durchdringbar,
leicht und hat exzellente physikalische und mechanische Eigenschaften
und ist weithin auf dem Gebiet der Luftfahrt, der Raumfahrt, des
Schiffbaus, der Petrochemie bei Untergrundtanks, als Architekturmaterial, bei
sportlichen Ausrüstungen und in der Kraftfahrzeugherstellung
verwendbar.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine schematische Veranschaulichung der räumlichen Struktur
eines herkömmlichen glatten Abstandsgewebes.
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2 ist
eine schematische Veranschaulichung der typischen gestuften Struktur
des erfindungsgemäßen Gewebes.
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3 bis 5 sind
schematische Veranschaulichungen von unterschiedlichen unteren Gewebeschichten
des erfindungsgemäßen Gewebes.
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6 ist
eine schematische Veranschaulichung von unterschiedlichen Schussfädenüberspannungen
von Polfäden des erfindungsgemäßen Gewebes.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Wie
in 2 dargestellt, wird eine obere Gewebeschicht 10 des
Textils durch verkreuzte obere Kettfäden 1 und 2 und
einen Schussfaden 3 gebildet (das Grundgewebe wird durch
eine Leinwandbindung gebildet); es wird eine untere Gewebeschicht 11 durch
verkreuzte untere Kettfäden 4, 5 und
einen Schussfaden 6 gebildet; zusätzlich verbinden
Polfäden 7, 8 die obere und die untere
Schicht des Gewebes und sie sind gleichzeitig mit dem gleichen Schussfaden 3 oder 6 an
jeder Gewebeschicht verkreuzt, um eine symmetrische räumliche
Konfiguration zu bilden. Die räumliche Schrittrichtung
der Polfäden 7, 8 zwischen den beiden
Gewebeschichten ist, wenn der Webprozess von einer Schicht zu der
anderen Gewebeschicht des Gewebes fortschreitet, der Richtung des
Schussfortschritts des Gewebes entgegengesetzt (die von einem Pfeil 9 angezeigt
wird), d. h. sie überkreuzen sich mit dem gleichen Schussfaden 3 oder 6 in „Rückwärts"-Richtung.
Es wird beispielhaft auf die Polfäden 7, 8 in 2 verwiesen. Während
des Übergangs von der oberen Gewebeschicht 10 zu
der unteren Gewebeschicht 11 erstreckt sich der Polfaden 7,
nachdem er mit dem Schussfaden 3 verkreuzt ist, nach unten
links, wie durch den Pfeil angedeutet ist, und ist dann in der unteren
Gewebeschicht 11 mit dem Schussfaden 6 verkreuzt,
während die Richtung des Webfortschritts wie von dem Pfeil 9 angezeigt,
von links nach rechts verläuft, wobei die Schussfäden
abwechselnd eingetragen werden, so dass eine doppellagige Struktur
gebildet wird. Deshalb überkreuzt sich der Polfaden 7 mit
den Schussfäden in einer Weise, die zu der normalen Schusseintragrichtung
entgegengesetzt ist, während des Übergangs von
der unteren Gewebeschicht 11 zu der oberen Gewebeschicht 10 erstreckt sich
der Polfaden 8, nachdem er mit dem Schussfaden 6 verkreuzt
ist zu der oberen linken Richtung wie durch den Pfeil angedeutet
ist und ist dann mit dem Schussfaden 3 in der oberen Gewebeschicht 10 verkreuzt,
wohingegen die Gewebebildungsrichtung, die durch den Pfeil 9 angedeutet
ist, von links nach rechts geht, wobei Schussfäden abwechselnd
eingetragen werden, so dass die doppelschichtige Struktur gebildet
ist. Deshalb ist der Polfaden 8 mit den Schussfäden
in einer Weise verkreuzt, die auf der normalen Schussfortschrittsrichtung
entgegengesetzt ist.
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Die
Art und Weise des erfindungsgemäßen oben beschriebenen Übergangs
der Polfäden unterscheidet sich von der „Vorwärts"-Überkreuzung
anderer Abstandsgewebe. Wenn ein leinwandgebundenes Samtgewebe (siehe 1)
als Beispiel vor dem Aufschneiden des Abstandsgewebes genommen wird,
sind die Kettfäden 1, 2 und der Schussfaden 3 verkreuzt,
um die obere Gewebeschicht zu bilden; Die Kettfäden 4, 5 und
der Schussfaden 6 sind verkreuzt, um die untere Gewebeschicht
zu bilden und die Polfäden 7, 8 sind
entsprechend mit unterschiedlichen Schussfäden der oberen
und der unteren Schicht verkreuzt, um eine doppellagige verbundene Struktur
zu bilden. Die spezielle Laufrichtung der Polfäden 7, 8 zwischen
den beiden Schichten des Gewebes ist die gleiche wie die Webrichtung
des Gewebes. Wenn in der Figur ein Polfaden 7 als Beispiel
genommen wird, erstreckt sich der Polfaden 7 bei dem Übergang
von der oberen Schicht zu der unteren Schicht nach unten rechts,
wie durch den Pfeil angedeutet ist, und er ist dann mit einem Schussfaden 6 in
der unteren Gewebeschicht verkreuzt und verläuft in derselben
Richtung wie die Richtung der Gewebebildung (wie durch den Pfeil 9 angezeigt
von links nach rechts zum abwechselnden Schusseintrag zur Ausbildung
einer Doppellagenstruktur). Die Längeneinheit des Polfadens
zwischen den Gewebeschichten trägt bei dieser Art der Verkreuzung
wenig zu der Höhe zwischen den Gewebeschichten bei und
die Druckfestigkeit des Abstandsgewebes ist gering.
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Die
Vorzüge der „rückwärts"-verkreuzenden Struktur
der vorliegenden Erfindung liegen darin, dass aufgrund der speziellen
räumlichen Schrittpositionen die Spannung der Polfäden
während des Webprozesses gut erhalten werden kann. Die
Polfäden können nicht mehr einfach verschoben
werden, weil sie mit der oberen und der unteren Schicht fest verbunden
sind. Die Polfäden zwischen den beiden Gewebeschichten
stützen das Gewebe effizient, so dass das Gewebe steifer
ist als ein durch „Vorwärts"-Verkreuzung hergestelltes
Gewebe. Nach Dehnung unter Druck kehren die oberen und unteren Gewebeschichten
durch die von den Polfäden ausgeübte Spannung
leicht in ihre Form zurück, so dass die mechanischen Eigenschaften
des Gewebes nicht einfach abzuschwächen sind. Einerseits
erleichtert dies die Lagerhaltung und den Transport des Gewebes,
andererseits ist sichergestellt, dass das Gewebe bei einem Tränkprozess
seine räumliche Konfiguration gut beibehält (die
beiden Gewebeschichten können sich nicht leicht gegeneinander
verschieben). Weil die „Rückwärts"-Verkreuzungsstruktur
die Kettfäden und die Schussfäden eng verkreuzt
hält, kann die Polhöhe des schichtverbundenen
Abstandsgewebes unter Nutzung dieser Struktur bis zu 50 mm betragen,
was den Nachteil der „Vorwärts"-Struktur behebt,
wonach die Polhöhe nicht mehr als 20 mm betragen konnte,
so dass das Erfordernis der räumlichen Materialdicke beim
Warmhalten und bei hitzefesten Anwendungen erfüllt ist.
Beim Tränkprozess des Gewebes werden die Polfäden
sofort entspannt, so dass das Gewebe mit dem Harz schnell und effizient
getränkt wird. Die umgossenen Polfäden bilden
in dem Verbundmaterial ein Fachwerk. Weil die Polfäden
des Gewebes, die die „Rückwärts"-Verkreuzungsstruktur
nutzen, so viel Spannung wie möglich übernehmen,
ist die Festigkeit des Fachwerkverbundmaterials vergleichsweise
hoch, was die phyikalisch mechanischen Eigenschaften des Verbundmaterials
stark verbessert. Unter den gleichen Testbedingungen und auf die
gleiche Weise sind die mechanischen Eigenschaften des Materials
im Vergleich zu dem durch „Vorwärts"-Verkreuzung
erhaltenen (nach dem gleichen Standard getränkten) Verbundmaterials
um 15–35% erhöht. Die Polfäden anderer
Abstandsgewebe sind entsprechend mit Schussfäden in verschiedenen
Schichtflächen verbunden, jedoch sind die Polfäden
des erfindungsgemäßen Gewebes in der gleichen
Gewebeschicht mit dem gleichen Schussfaden verkreuzt, so dass die
Verkreuzungspositionen der Polfäden konzentriert sind,
die Polfäden eng mit den Schussfäden der beiden
Schichten verbunden sind, wobei die räumliche Anordnung
der Polfäden symmetrisch und das Fachwerk des Verbundmaterials
herausragend ist.
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Das
obere und untere Grundgewebe kann bei der vorliegenden Erfindung
nach einer Vielzahl von Bindungen ausgebildet sein, wie beispielsweise Leinwandbindung,
Atlassbindung und Köper. In 3 sind das
obere und das untere Grundgewebe abgewandelte Leinwandbindungen.
Die Kettfäden 1, 2 des Grundgewebes und
der Schussfaden 3 sind zur Ausbildung der oberen Gewebeschicht
verkreuzt und die Kettfäden 4, 5 und
der Schussfaden 6 des Grundgewebes sind verkreuzt, um die
untere Gewebeschicht des Gewebes zu bilden. Die Polfäden 7, 8 verbinden
die obere und die untere Gewebeschicht unter Nutzung der „Rückwärts"-Verkreuzungsstruktur.
Der Pfeil 9 veranschaulicht die Webrichtung des Gewebes.
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4 veranschaulicht
ein 2/1-Köpergrundgewebe. Es ist aus der Figur ersichtlich,
dass die Kettfäden 1, 2 und der Schussfaden 3 des
Grundgewebes miteinander verkreuzt sind, um eine Gewebeschicht des
Gewebes zu bilden.
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5 veranschaulicht
ein 3/1-Köpergrundgewebe. Es ist aus der Figur ersichtlich,
dass die Kettfäden 1, 2 und der Schussfaden 3 des
Gewebes zur Ausbildung einer Gewebeschicht des Gewebes miteinander
verkreuzt sind.
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Die
Gestaltung des oberen und des unteren Grundgewebes ist darauf gerichtet,
verschiedene Anwendungen des Gewebes zu erfüllen. Um den
reibungsverursachten Bruch von Polfäden einer Gewebeschicht
zu verhindern, können abgewandelte Leinwandbindung, Köper,
abgewandelte Köperbindung oder Ähnliches genutzt
werden, um die Polfäden zu schützen; um die Kompaktheitseigenschaften
der Gewebeschicht zu verbessern, wird die vielfach kreuzende Leinwandbindung
genutzt um die Kettfäden und die Schussfäden kompakt
zu verkreuzen. Es können unterschiedliche Schussfäden
des oberen und des unteren Grundgewebes unterschiedliche Reibwerte
für die Polfäden erzeugen. Allgemein gesprochen
kann die Bremskraft bei abgewandelter Leinwandbindung und Köper
für die Polfäden größer sein,
als die Reibkraft für Polfäden in Leinwandbindung.
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Gemäß 6 kann
bei der vorliegenden Erfindung die Anzahl von Schussfäden,
die von den Polfäden in einer Gewebefläche überspannt
werden, verschiedenen Anforderungen entsprechend gestaltet werden.
Die Schussfadenüberspannung des Polfadens 7 in
einer Gewebefläche ist Schussfaden 1, Schussfaden 3,
Schussfaden 5 und Schussfaden 7. Allgemein gesprochen
kann die Zahl von Schussfäden, die der Polfaden überspannt,
an einer Gewebefläche 2N + 1 sein (wobei N = 0, 1, 2, 3,
4...). Die Gestaltung der Überspannung oder Überbrückung
der Polfäden auf einer Gewebeseite kann die Dichte der Polfäden
in dem Gewebe beeinflussen, so dass die räumliche Dimension
zwischen den Fachwerken sich in einem gewissen Bereich ändern
kann. Auf diese Weise kann dem Bedürfnis hinsichtlich unterschiedlicher
Füllungen und unterschiedlicher Füllgewichte des
Innenraums Rechnung getragen werden.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung können Höchstleistungsmonofile
wie beispielsweise Glasfasern, Kohlenstofffasern, Aramidfasern,
Nomexfasern, PBO-Fasern und PTFE-Fasern zum Weben benutzt werden,
wobei die oben genannten Fasern ebenso verwendet werden können,
um gemischt zu weben, so dass das Gewebe die physikalischen und chemischen
Vorteile verschiedener Fasern kombiniert, wie beispielsweise Glasfasern
zur Nutzung als Kettfäden und Kohlefasern als Schussfäden
zur Erhöhung der Festigkeit und der Steifigkeit zwischen den
Gewebeschichten.
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Zusammenfassung:
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich auf ein dreidimensionales gewebtes,
hohles Textil mit verbundenen Schichten mit einer oberen Schicht
(10), die durch verkreuzte obere Kettfäden (1, 2)
und einem Schussfaden (3) gebildet ist, und die eine untere Schicht
(11) aufweist, die durch verkreuzte untere Kettfäden
(4, 5) und einen Schussfaden (6) gebildet ist,
wobei die Schussfäden (3) und (6), der
oberen und der unteren Schicht jeweils mit Polfäden (7, 8), sowie
den Grundkettfäden (1, 2) bzw. (4, 5)
in ihrer jeweiligen Schicht verkreuzt sind, wobei die räumliche Laufrichtung
der Polfäden (7, 8), die von einer Schicht
zu der anderen gewebt sind, der Webfortschrittsrichtung des Gewebes
entgegengesetzt ist. Die Fachwerkstruktur eines Komposit-Elements
mit dem erfindungsgemäßen Abstandsgewebe ist herausragend
und die vertikale Tragfunktion der Polfäden zwischen den
beiden Schichten ist gut. Die räumliche Struktur des schichtverbundenen
Gewebes ist anpassbar leicht zu gestalten und dazu geeignet, in
einen großen Maßstab hergestellt zu werden. Als
Verbundmaterial weist es Charakteristika wie beispielsweise Antikorrosion,
Penetrationshemmung, leichtes Gewicht und exzellente physikalisch-mechanische
Eigenschaften auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - CN 00135845 [0003]
- - DE 19609492 [0003]
- - DE 93119483 [0003]
- - US 5175034 [0003]