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Technischer Bereich
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Die
Erfindung betrifft den Bereich der technischen Faserstoffe, insbesondere
der beschichteten Faserstoffe. Sie betrifft insbesondere einen beschichteten
Faserstoff, der bei verschiedenen Anwendungen zur Bildung von Planen
und anderen biegsamen Wänden
im Bereich der Industriefahrzeuge oder der Architektur verwendet
werden kann.
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Die
Erfindung betrifft ganz besonders Faserstoffe, die mit einer Anordnung
ausgerüstet
sind, die die Erfassung eines auf dem Faserstoff entstandenen Risses
auf elektrischem Weg gestattet.
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Stand der Technik
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Die
aus beschichtetem Faserstoff hergestellten Planen müssen allgemein
eine gewisse Reißfestigkeit
besitzen, so dass jedes versehentliche oder absichtliche Zerreißen verhindert
wird, da die Planen dazu verwendet werden, Waren zu schützen oder
zu enthalten. Es wurden bereits verschiedene Lösungen vorgeschlagen, um die
mechanischen Eigenschaften der flexiblen Planen zu verbessern, die
aus beschichtetem Faserstoff hergestellt sind und somit eine gewisse
Anfälligkeit
besitzen. Unter den industriell eingesetzten Lösungen wurde vorgeschlagen,
den Faserstoff mit metallischen Verstärkungen zu kombinieren, die
entweder an den beschichteten Faserstoff angesetzt werden können oder
direkt in das Innere des beschichteten Faserstoffs, und zwar insbesondere
in das Innere des textilen Kerns, integriert sein können.
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In
dem Fall, in denn diese Verstärkungen
aus Metall bestehen und damit elektrisch leitend sind, wurde insbesondere
vom Anmelder in den Schriften
FR
2 830 539 und
FR 2 821
630 vorgeschlagen, eine elektrische Schaltung herzustellen,
indem alle diese metallischen Verstärkungen oder ein Teil von ihnen verbunden
werden. Durch Überwachung
der schnellen Änderungen
des elektrischen Widerstands eines solchen Kreises ist es möglich, einen
Zerreißversuch zu
erfassen, der sich im Bruch eines Teils der metallischen Leiter äußert.
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Ein
mit der Erfassungsvorrichtung verbundenes Alarmsystem gestattet
also die Anzeige jedes Zerreißversuchs.
Diese Systeme sind zwar befriedigend, besitzen jedoch gewisse Nachteile.
Das Vorhandensein der Metalldrähte
im Inneren oder auf einer der Seiten des Faserstoffs kann nämlich die
Planheit der Plane modifizieren und insbesondere diese weniger flexibel
machen. Außerdem
verursacht die Integration von Metalldrähten im Inneren des beschichteten
Faserstoffs oder auf einer Seite von diesem eine Erhöhung der
Gesamtkosten des Faserstoffs.
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Ziel
der Erfindung ist es, ein System zur Risserfassung zu schaffen,
das die mechanischen Eigenschaften des Faserstoffs nicht merklich ändert, und
das keine starke Erhöhung
seiner Herstellungskosten verursacht.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft zu diesem Zweck einen beschichteten Faserstoff,
der auf herkömmliche
Weise einen Textilkern umfasst, der auf mindestens einer seiner
Seiten mit einer Beschichtung bedeckt ist. Dieser Faserstoff umfasst
eine kontinuierliche Bahn, die auf der Basis eines elektrisch leitenden
Werkstoffs hergestellt ist. Diese Bahn ist auf die Beschichtung aufgetragen
und bildet einen elektrischen Widerstand, der mindestens eine Zone
des Faserstoffs durchläuft.
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Erfindungsgemäß bildet
diese Bahn kontinuierliche Muster, die ineinander geschachtelte
Wellen bilden.
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Mit
anderen Worten, die Erfindung besteht darin, dass durch Herstellung
eines gedruckten oder allgemeiner auf dem Faserstoff aufgetragenen
Musters ein elektrischer Kreis hergestellt wird. Dieses Muster bildet
somit einen kontinuierlichen Kreis, der, wenn er unterbrochen wird,
die Erfassung eines Zerreißversuches
gestattet. Da der auf dem Faserstoff aufgetragene leitende Werkstoff
von sehr kleiner Dicke ist, werden die mechanischen Eigenschaften
des Faserstoffs quasi nicht modifiziert, so dass der Faserstoff
seine Biegsamkeit und seine Flexibilität beibehält. Der Aufdruck des charakteristischen
Musters kann auf dem Faserstoff bei seiner Herstellung, genauer
gesagt, nach dem Beschichtungsvorgang, in einem ergänzenden
Endbearbeitungsgang hergestellt werden.
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Dank
der Verschachtelung der Wellen umfasst die kennzeichnende Bahn geradlinige
Abschnitte, die nicht von zu großer Länge sind, so dass vermieden
wird, dass ein Riss, der zu ihnen parallel ist, nicht wirksam erfasst
wird.
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Dagegen
besitzen die gedruckten Muster starke Richtungsänderungen, so dass jeder Riss,
der so lang ist, dass er beschädigend
ist, eine Unterbrechung des elektrischen Kreises und damit seine
Erfassung bewirkt. Je stärker
die Muster nämlich
verschachtelt sind, um so schwieriger ist es, ein Durchtrennen des
Gewebes in den nicht leitenden Räumen zwischen
den Abschnitten von elektrischen Bahnen zu erzeugen, und zwar umso
mehr, als der elektrische Kreis auf einer von außen nicht sichtbaren Seite angeordnet
ist.
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In
der Praxis geht man davon aus, dass es zur Gewährleistung eines ausreichenden
Schutzes erforderlich ist, Risse oder Schnitte zu verhüten und zu
verhindern, die das Einführen
eins Arms in das Innere der Plane und die Entnahme von Waren von
einer Größe von etwa
zehn Zentimetern gestatten. Aus diesem Grund können die Bahnen in einem Abstand von
etwa einem Dezimeter voneinander angeordnet sein. Unter Abstand
zwischen den Bahnen versteht man den Abstand zwischen dem Rand einer
Bahn vom Rand der benachbarten Bahn, senkrecht zum Rand der Bahn
gemessen.
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Praktisch
kann der Faserstoff auf vorteilhafte Weise zwei im Wesentlichen
identische Bahnen umfassen, die versetzt nebeneinander verlaufen.
Auf diese Weise bilden die beiden Bahnen jeweils die Hälfte des
kennzeichnenden elektrischen Kreises. Sie können auf diese Weise an einem
ihrer Enden elektrisch verbunden werden, so dass der Kreis zwischen
den beiden Bahnen geschlossen wird. Auf diese Weise bilden die beiden
anderen entgegengesetzten Enden die beiden Anschlüsse des
Kreises, dessen Durchgängigkeit überwacht
werden soll. Dank dieses Merkmals wird der elektronische Erfassungskreis
in einem genauen Bereich des Faserstoffs angeschlossen, ohne dass
es erforderlich ist, einen Rückleiter
vorzusehen, um die Verbindung mit dem entgegengesetzten Ende der
Bahn herzustellen, wenn von dieser nur eine einzige vorhanden wäre.
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Mit
anderen Worten, eine der Bahnen gewährleistet die Funktion des
Rückleiters,
indem sie vorteilhafterweise einen Abschnitt der Oberfläche des
Faserstoffs einnimmt.
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Praktisch
kann es vorteilhaft sein, die leitende Bahn mit einer Schutzschicht
zu bedecken, um jede Kurzschlussgefahr zu vermeiden und um der Beschädigung der
Bahn infolge der verschiedenen Kontakte, denen der Faserstoff ausgesetzt
sein kann, zuvorzukommen.
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Gegebenenfalls
ist es auch möglich,
einen solchen Faserstoff mit einer Verstärkungsschicht zu kombinieren,
in die ihrerseits metallische Fäden
oder Verstärkungen
integriert sein können,
die die Fortpflanzung eines Rissansatzes verhindern.
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Praktisch
kann die kennzeichnende Bahn auf verschiedene Weisen aus leitenden
Werkstoffen hergestellt werden, die in Abhängigkeit von der Anwendung
des Faserstoffs gewählt
werden. So ist es möglich,
entweder eine leitende Tinte bzw. Farbe oder einen leitenden Lack
zu verwenden. Die Tinte bzw. Farbe oder der Lack können durch
Tintenstrahldruck, Sublimation oder Transfer aufgetragen werden.
Der Lack kann durch verschiedene Techniken aufgetragen werden, und
zwar insbesondere Heliographie mit Hilfe einer durch Heliogravur
hergestellten Walze.
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In
manchen Fällen
kann es vorteilhaft sein, dass die Bahn durch Auftrag von mehreren übereinander
angeordneten Schichten hergestellt ist. Auf diese Weise kann die
Bahn beispielsweise von einer Primärstruktur gebildet sein, die
aus einem polymerischen Basislack besteht, der bei der Herstellung
des Faserstoffs kontinuierlich aufgetragen wird. Die Bahn umfasst
ferner eine Sekundärstruktur,
die durch Auftrag einer leitenden Tinte bzw. Farbe, insbesondere durch
Tintenstrahldruck, auf die Primärstruktur
aufgetragen und mit dieser verbunden wird. Diese Sekundärstruktur
gestattet beispielsweise die Herstellung von besonderen Anschlüssen für spezielle
Anwendungen. Man kann beispielsweise die Herstellung von Fraktalantennen
oder die Bildung von Funkfrequenzidentifikationsetiketten (RFID)
nennen. Diese Möglichkeit
der Kombination von mehreren übereinander
angeordneten Strukturen gestattet die Herstellung von sehr genauen
Kreisen typischerweise mit Auflösungen
von etwa einem Zehntel Millimeter auf Faserstoffen, die den wesentlichen
Teil des Netzes einschließen,
das bereits vorgedruckt wurde. Die Tinte bzw. Farbe der Bahn kann
vorteilhafterweise in der Praxis als bei Tageslicht unsichtbar gewählt werden,
um die Zonen zwischen den Bahnen nicht erkennen zu lassen, in denen
ein Schnitt keine Erfassung bewirken würde.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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Die
Art der Ausführung
der Erfindung sowie die damit verbundenen Vorteile ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung der Art ihrer Ausführung, wobei
auf die beiliegenden Figuren Bezug genommen wird. In diesen zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen beschichteten Faserstoffbahn,
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2 eine
Seitenansicht eines Druckzylinders, der die Herstellung des Faserstoffs
von 1 gestattet.
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Art der Durchführung der
Erfindung
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Wie
bereits erwähnt
wurde, betrifft die Erfindung einen beschichteten Faserstoff, der
zu zahlreichen Zwecken verwendet werden kann, und zwar insbesondere
zur Herstellung von Lkw-Planen, aber auch von Wänden von Zelten oder anderen
architektonischen Strukturen.
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Der
beschichtete Faserstoff kann allgemein auf sehr verschiedene Weise
hergestellt werden, sowohl was die Herstellung des Textilkerns betrifft
als auch seiner Beschichtungen.
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Es
bleibt jedoch erforderlich, dass die Beschichtung einen ausreichenden
Planheitszustand besitzt, um die auf der Basis von leitender Farbe
bzw. Tinte hergestellten kennzeichnenden Bahnen durch ein Druckverfahren
aufzunehmen zu können.
Es können
verschiedene leitende Farben bzw. Tinten verwendet werden und zwar
einerseits in Abhängigkeit von
der Beschichtung, die ihren Träger
darstellt, und andererseits von den gewünschten elektrischen Eigenschaften
sowie von den physikalisch-chemischen Bedingungen, denen die kennzeichnenden
Bahnen später
ausgesetzt sein werden. Von den Farben bzw. Tinten, die verwendbar
sind, kann man Metallfarben bzw. -tinten einschließlich Metallpulver
und Polymerfarben bzw. -tinten nennen, bei denen die Leitung dank
der leitenden Eigenschaften der Polymere auftritt, wie insbesondere
Polythiophen, Polyanilin und Polypyrrol.
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Der
Auftrag dieser Farbschichten kann auf verschiedene Weisen vorgenommen
werden und zwar durch unterschiedliche Druckverfahren, wie Siebdruck,
Tintenstrahldruck oder durch Verwendung einer Farbwalze (20),
wie in 2 dargestellt.
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Die
Form und die Muster der leitenden Bahnen können sehr verschieden sein
und insbesondere eine in 1 dargestellte Konfiguration
annehmen. Hier stellt man fest, dass die beiden leitenden Bahnen
(2, 3) parallel verlaufen, d. h. in einem konstanten
Abstand voneinander bleiben. Diese beiden Bahnen (2, 3)
sind an einem Ende miteinander durch eine elektrische Brücke (4)
verbunden. Am anderen Ende sind die beiden Bahnen (2, 3)
mit einer schematisch dargestellten Vorrichtung (5) verbunden,
die gegenüber
einer Änderung
des elektrischen Widerstands sensibel ist, der von einem aus den
beiden Bahnen (2, 3) bestehenden Kreis gebildet
wird. Dieser Widerstand ist auf herkömmliche Weise von der Gesamtlänge der
Bahn und von ihrem Querschnitt abhängig. Beispielsweise weisen
die verwendeten Farben Widerstände
von einigen zehn bis einigen hundert Ohmquadrat (Ω☐) auf, wobei gilt, dass dieser
Widerstand zwischen den beiden Seiten eines Quadrats gemessen wird
und damit von der Resistivität
des Werkstoffs und seiner Dicke abhängt.
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Die
Geometrie der kennzeichnenden Bahnen (2, 3) hat
einen starken Einfluss auf die Fähigkeit des
Faserstoffs, im Fall eines Risses einen Alarm zu erzeugen. Es können zahlreiche
Geometrien verwendet werden, und zwar insbesondere diejenigen, die
in 1 dargestellt sind. In diesem Fall schmiegen sich
die Bahnen (2, 3) an gewellte Formen in Form von
Zickzacks an, die auf einer Seite oder auf der anderen der ausgerüsteten Zone
verlaufen. Auf diese Weise treten die Scheitel (12) oder
Spitzen der Welle (11) in die Talzonen (13) der
benachbarten Welle (10) ein. Auf diese Weise kann der nicht
erfassbare geradlinige Riss von maximaler Risslänge auf Höhe gemäß der unterbrochenen Linie
(15) von 1 stattfinden oder hat im Wesentlichen
die Länge L
eines Welleneinzelsegments. Die Wahl dieser Einzelsegmentlänge und
allgemeiner des Schritts (p) der Welle, kombiniert mit dem Abstand
d zwischen zwei aufeinander folgenden Wellen, sowie die Breite l
der Bahnen werden gewählt,
um die maximale Größe der geradlinigen
Risse, die einen Alarm auslösen soll,
zu begrenzen.
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Beispielsweise
besitzt der Kreis von 1 zwei Bahnen (2, 3)
mit einer Breite l von 5 Zentimetern, die durch einen isolierenden
Raum von einer Breite von etwa einem Zentimeter getrennt sind. Der Schritt
(p) zwischen zwei Wellen, d. h. der Abstand zwischen zwei Wellenscheiteln
(13, 23) beträgt
etwa 50 Zentimeter. Der Abstand D zwischen zwei aufeinander folgenden
Wellen (10, 11), senkrecht zu den Bahnen gemessen,
beträgt
etwa 10 Zentimeter.
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Die
Erfindung umfasst natürlich
zahlreiche Varianten hinsichtlich der Geometrie und der Form dieser
Bahnen.
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Die
die leitenden Bahnen tragende Seite des Faserstoffs kann vorteilhafterweise
mit einer zusätzlichen
Schicht bedeckt sein, und zwar typischerweise einem Lack vom Typ
isolierendes Acryl. Ein solcher Faserstoff kann entweder allein
oder in Kombination mit Verstärkungsstrukturen
verwendet werden, wie Faserstoffen auf der Basis von Metallfäden, die
von dem Anmelder unter der Marke DEFENDER® vertrieben
werden.
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Aus
dem Vorstehenden geht hervor, dass der erfindungsgemäße Faserstoff
den Vorteil besitzt, die Anbringung eines Alarmsystems zur Anzeige
der Änderungen
der mechanischen Parameter und/oder der Unversehrtheit des Faserstoffs
zu gestatten, und zwar ohne die Beigabe eines kostspieligen besonderen
Mechanismus zu erfordern.
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Mit
anderen Worten, die kennzeichnenden Bahnen können auf dem Faserstoff vorhanden
sein und zu jedem Zeitpunkt an ein Alarmsystem angeschlossen werden.
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Industrielle Anwendungen
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Der
erfindungsgemäße Faserstoff
kann, wie bereits erwähnt
wurde, als Lkw-Plane und allgemeiner als jede biegsame Architekturstruktur
verwendet werden. Die kennzeichnenden leitenden Bahnen können zum
Erfassen eines Zerreißversuchs
verwendet werden, aber auch zum Erfassen von mechanischen Belastungen,
die auf das Gewebe ausgeübt werden,
wobei die Bahnen die Rolle von Dehnungsmessstreifen übernehmen.
Diese Dehnungsmessstreifen können
beispielsweise die Überwachung
der zeitlichen Änderung
der mechanischen Eigenschaften der Textilstrukturen großer Abmessung,
und zwar insbesondere ihre Dehnung unter Last und das Fließen, gestatten.
Derselbe elektrische Widerstand kann im Rahmen der Branderfassung
verwendet werden, da eine starke Temperaturerhöhung den elektrischen Widerstand
der Bahnen ändern
kann, wobei diese Änderung
durch eine geeignete Vorrichtung erfasst werden kann. Ferner gestattet
die Analyse der Änderung
des elektrischen Widerstands die Messung der Temperatur und des
von Sonnenschutztextilien empfangenen Sonnenflusses. Auf diese Weise
können
Kontroll/Steuervorrichtungen mit solchen Fühlern kommunizieren.