EP0819188B1

EP0819188B1 - Verfahren zum weben einer drei-dimensional geformten gewebezone

Info

Publication number: EP0819188B1
Application number: EP96911971A
Authority: EP
Inventors: Alexander Büsgen
Original assignee: Individual
Current assignee: BUESGEN, ALEXANDER
Priority date: 1995-04-06
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2016-03-29
Also published as: US6000442A; WO1996031643A1; JPH11505296A; EP0819188A1; DE59605463D1; CN1183123A; ATE194019T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Weben einer drei-dimensionalen Gewebezone nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein solches Verfahren ist bekannt durch die DE- 39 15 085. Bei diesem bekannten Verfahren werden die Kettfäden an der Gewebebildungskante mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten abgezogen. Damit entsteht die dreidimensional aufgewölbte Gewebezone durch Vergrößerung der Abstände der Schußfäden, d.h.: Verringerung der Zahl der Kreuzungspunkte. Die 3D-Form dieser Gewebezonen ist nicht stabil und die Gewebestruktur hängt von der 3D-Form ab.

Andere Verfahren zum Weben von dreidimensionalen Gewebeschalen arbeiten damit, die Abstände der Kettfäden zu variieren (US-PS 3,132,671; EP 0302012 A1).

Diese bekannten Verfahren beruhen auf dem Prinzip, die Aufwölbung der Gewebezone durch Erhöhung der Fadenabstände, d.h.: durch Verminderung der Zahl der Kreuzungspunkte pro Flächeneinheit zu erzielen. Daher weisen die drei-dimensional gewölbten Zonen eine aufgelockerte Struktur auf, so daß u.U. ein netzähnliches Gebilde vorliegt. Für eine Weiterverarbeitung ist die Verschiebefestigkeit solcher Bereiche zu gering. Die physikalischen, speziell die mechanischen Eigenschaften sind gegenüber anderen Gewebebereichen reduziert und nicht in allen Richtungen homogen.

Ein weiteres Verfahren zur direkten Herstellung einer dreidimensionalen Schalengeometrie webt einen Kegel als zweischichtige Fläche. Anschließend wird der Kegel aus der Kettfadenschar herausgeschnitten und auseinandergefaltet (Rothe, H., Wiedemann, G.; Deutsche Textiltechnik 13 (1963) S. 95-101).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die obengenannten Nachteile zu vermeiden. Es soll eine beliebig drei-dimensional geformte Gewebezone entstehen, deren Strukturen -unabhängig von der drei-dimensionalen Form (3D-Form)- beliebig vorgegeben und eingestellt werden kann, insbesondere hinsichtlich Dichte und Homogenität in Kett- und in Schußrichtung. Vor allem soll die 3D-Form stabil sein.

Diese Aufgabe wird durch Anspruch 1 gelöst.

Ein Gewebe wird vor allem definiert durch die Zahl seiner Kreuzungspunkte sowie die Zahl seiner Bindungspunkte. Die Zahl der Kreuzungspunkte pro Flächeneinheit ergibt sich als Produkt aus der Anzahl der Kettfäden und der Anzahl der Schußfäden in dieser Flächeneinheit. Als Bindungspunkt wird ein Kreuzungspunkt verstanden, an dem ein Wechsel der beteiligten Kettfäden zwischen Ober-und Unterfach stattgefunden hat.
Nach dieser Erfindung wird die Zahl der Bindungspunkte in der dreidimensionalen Gewebezone verändert. Dabei kann man bei kleineren Zonen mit konstanten und über die Gewebebreite gleichen Abzugsgeschwindigkeiten der die Gewebezone durchlaufenden Kettfäden arbeiten.
Vorzugsweise werden die Abzugsgeschwindigkeiten der die Gewebezone durchlaufenden Kettfäden jedoch variiert, d.h.: heraufgesetzt, z.B. um die Vortuchbildung zu vermeiden (Anspruch 2).
Um die dadurch erzeugte Vergrößerung der Abstände der Schußfäden, d.h.: Verminderung der Kreuzungspunkte zu kompensieren, wird über die Bildung der 3D-Form nach Anspruch hinaus auch noch eine Vergrößerung der Bindepunktdichte herbeigeführt (Anspruch 3).

Durch die Erfindung wird es möglich, nicht nur eine dreidimensionale Gewebezone zu weben, sondern gleichzeitig auch die Struktur dieser Gewebezone durch Beeinflussung, d.h.: Erhöhung oder Erniedrigung der Zahl der Bindungspunkte pro Flächeneinheit und - in Grenzen auch der Zahl der Kreuzungspunkte pro Flächeneinheit - in gewünschter Weise zu steuern. Dadurch läßt sich eine Fülle von Parametern beeinflussen, wie z.B. Festigkeit, Dehnungsverhalten, Schiebewiderstand, Gewebedicke, Luftwiderstand, Durchlässigkeit und Filtrationseigenschaften gegenüber Flüssigkeiten, optische Effekte (Lichtdurchlässigkeit, Durchscheinigkeit).

Das erzeugte dreidimensionale Gewebe zeichnet sich aus durch ein einstellbares Flächengewicht. Nähte oder doppelte Lagen zur Verdeckung von Nähten sind nicht erforderlich. Das Gewebe besitzt eine hohe mechanische Belastbarkeit, da die Dichte und Homogenität der Fäden einstellbar ist und die Fäden nicht durch nachträgliche Dehnung oder Überdehnung geschädigt sind. Auch eine nachträgliche Formänderung durch Schrumpfung der Fäden infolge eingefrorener Spannungen wird vermieden. Die Wölbung ist durch Berechnung genau vorgebbar und genau reproduzierbar. Es entfällt ein Verschnitt und das Verfahren besitzt eine hohe Produktivität.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die dreidimensionale Auswölbung in einem Gewebe durch den gezielten Einsatz von unterschiedlichen Bindepunktdichten, d.h. unterschiedlichen Umschlingungshäufigkeiten zwischen Kette und Schuß zu erzeugen. Dies wird erreicht durch Änderung der Bindungsart und/oder durch die Einbindung oder Entfernung zusätzlicher Fäden.

Im Unterschied zu allen bisher bekannten Techniken findet die Erzeugung der dreidimensionalen Gewebewölbung damit vor dem Warenabzug -unabhängig von der Kreuzungszahl, d.h.: der Anzahl der Kettfäden und Schußfädenstatt, und zwar durch die Anordnung der Kett- und Schußfäden. Eine Erhöhung oder Herabsetzung der Bindepunktdichte pro Flächeneinheit bzw. eine Erhöhung oder Herabsetzung der Anzahl an Umschlingungen führt zu einer Vergrößerung der Oberfläche der Gewebezone. Eine Verringerung der Bindepunktdichte pro Flächeneinheit führt zu einer Verkleinerung der Oberfläche. Eine Gewebezone mit größerer Oberfläche wölbt sich nach innen oder außen gegenüber der übrigen Gewebefläche zu einer dreidimensionalen Schale auf. Dabei ist es möglich, die Oberfläche so stark zu vergrößern, daß sich zylindrische oder noch stärker überhöhte Seitenbereiche der dreidimensionalen Gewebezone ausbilden.
Weist die betrachtete Zone gegenüber der umschließenden Zone eine verringerte Oberfläche auf, dann wölbt sich das umschließende Gewebe um diese Zone herum.

Die Änderung der Bindungsart und die Hinzu- bzw. Wegnahme von Fäden können miteinander kombiniert werden, sei es zur Einstellung der Aufwölbung, sei es zur Einstellung der Gewebedichte in der Gewebezone.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß eine Einstellung der Schußfadenabstände durch Veränderung der Abzugsgeschwindigkeit der Kettfäden zweckmäßig sein kann. Neben den Abständen der Schußfäden können auch die seitlichen Abstände der Kettfäden variiert werden. Diese Ausbildung des Verfahrens nach Anspruch 2 hat insbesondere in den sehr steilen 3-D-Bereichen den Zweck, die seitlichen Abstände der Kettfäden und /oder Schußfäden gezielt zu verteilen, um Gestaltungsfreiheit für die Verteilung der Bindungspunkte zu erlangen. Kettfäden und Schußfäden können so über die Wölbung verteilt werden, daß sie bestimmten Beanspruchungszonen folgen. Durch das raschere Abziehen der Kettfäden wird an den Stellen, wo eine größere Oberfläche entsteht, eine Vortuchbildung verhindert. Dadurch, daß der seitliche Abstand der Kettfäden gesteuert wird, können gezielte Fadenverläufe mit bindungstechnisch erzeugten 3D-Geometrien kombiniert werden, so wie es z.B. die mechanischen Anforderungen an ein gewebeverstärktes Kunststoffbauteil verlangen.

Die Einstellung der Abstände der Schußfäden geschieht -wie gesagt- durch Erzeugung unterschiedlicher Abzugsgeschwindigkeiten der Kettfäden.
Die Einstellung der Abstände der Kettfäden geschieht durch steuerbare Webblätter. Als Beispiel ist ein fächerartiges Webblatt bekannt, bei dem die Rietstäbe (Sprossen) von der unteren oder oberen Längsmitte des Webblattes aus fächerartig auseinander laufen. Solche Webblätter wurden bisher benutzt, um die Breite eines Gewebes, insbesondere gewebten Bandes durch Veränderung des Kettfädenabstandes zu beeinflussen (vgl.: International Textile Bulletin S.2/ 1993). Dazu werden diese fächerförmigen Webblätter mehr oder weniger schlagartig bewegt. Erfindungsgemäß geschieht die Bewegung im wesentlichen kontinuierlich und angepaßt an die gewünschten Änderungen der 3-dimensionalen Form des Gewebes.
Ein anderes Beispiel ist ein Webblatt mit steuerbar verschiebbaren Rietstäben (DE-OS 41 37 082).

Es ist erstrebenswert, daß das entstehende Gewebe in beiden Richtungen (Kette und Schuß) trotz unterschiedlicher Abstände der Kreuzungspunkte homogen ist. Hierzu dient das Verfahren nach Anspruch 3. In jeder Richtung können nun netzartige Stellen des Gewebes vermieden und die physikalischen Gewebeigenschaften beeinflußt werden. Damit kompensiert die Bindepunktdichte bzw. -was dasselbe ist- die Anzahl der Umschlingungen nicht nur unterschiedliche Kreuzungsabstände entlang eines Kettfadens, sondern auch quer dazu, d.h. entlang eines Schußfadens.

Die Zahl der eingebundenen Kettfäden und/oder Schußfäden kann dadurch variiert werden, daß einzelne Kettfäden oder Gruppen von Kettfäden an der Fachbildung in Bereichen des Gewebes nicht teilnehmen, so daß die Kettfäden bzw. Schußfäden nur in anderen Bereichen, also insbesondere den 3-dimensionalen Bereichen, eingebunden werden, seitlich davon jedoch flottieren. Die nicht an der Fachbildung teilnehmenden Kettfäden bleiben dabei vorzugsweise im Unterfach positioniert, damit die flottierenden Längen der Schußfäden nicht nach unten in die Webmaschine hängen.

Nach der Erfindung ist also vorgesehen, daß in Bereichen des Gewebes, die 3-dimensional ausgebildet werden, die Zahl der eingebundenen Kettfäden und/oder Schußfäden variiert oder daß eine andere Art der Bindung vorgesehen wird. In beiden Fällen kann das Verfahren ausgeübt werden durch eine Viel-Schaft-Maschine. Es sind heute Maschinen mit bis zu 24 Schäften in Gebrauch. Durch Aufhängung in unterschiedlichen Schäften und unterschiedliche Ansteuerung der Schäfte läßt sich erreichen, daß die in unterschiedlichen Schäfen geführten Gruppen von Kettfäden in unterschiedlicher Weise an der Fach-Bildung teilnehmen.
Besonders zweckmäßig ist für diesen Zweck die Verwendung einer Jacquard-Maschine, durch die sämtliche Kettfäden individuell nach Programm zum Zwecke der Fachbildung zwischen Oberfach und Unterfach gehoben und gesenkt werden können.

Durch die Maßnahme nach Anspruch 4 werden Kettfäden wie auch die Schußfäden in bestimmten Gewebebereichen eingebunden, in anderen flottieren sie. Wo die Kettfäden bzw. Schußfäden eingebunden sind, vergrößert sich jedenfalls die Dichte des Gewebes, unter Umständen aber auch die Oberfläche des Gewebes und -umgekehrt- wird jedenfalls die Dichte des Gewebes geringer, unter Umständen aber auch die Oberfläche des Gewebes kleiner, wo die Fäden flottieren.

Die Verwendung einer Schützenwebmaschine bietet den Vorteil, daß -abhängig von der Breite der dreidimensionalen Gewebezone- die Schußfäden nur in der dreidimensionalen Gewebezone eingetragen werden und in den übrigen Gewebebereichen nicht flottieren (Anspruch 5). Diese Zusatzfäden wirken sich weitgehend wie die zuvor angesprochenen flottierenden Fäden aus, mit dem Unterschied, daß ihre Fadenlänge an die Breite der betrachteten Gewebezone angeglichen ist. Es entfällt das nachträgliche Abschneiden von teilweise langen herausstehenden Fadenenden. Weiterhin reduziert sich die einzusetzende Materialmenge wegen des verringerten Verschnittabfalls.

Eine sehr große Zahl von Fäden kann in der drei-dimensionalen Gewebezone zusätzlich eingebunden werden nach dem Verfahren des Anspruch 6. Dazu werden mehrschichtige Gewebe hergestellt. Im Bereich der drei-dimensionalen Gewebezone werden Fäden aus einer aufgelösten oder ausgedünnten Gewebeschicht in die Gewebeschicht übertragen und eingebunden, welche die dreidimensionale Form der Gewebezone bestimmt. Die Gewebedichte bleibt also im wesentlichen gleich, da auch die Zahl der eingebundenen Fäden gleich bleibt. Die Möglichkeit der drei-dimensionalen Wölbung wird jedoch beträchtlich vergrößert durch die große Zahl von Zusatzfäden, die für die drei-dimensionale Gewebezone zur Verfügung steht.

Das Verfahren nach Anspruch 7 ist besonders wirksam, um eine drei-dimensionale Gewebezone zu erzielen. Es gestattet, in der Gewebezone eine veränderte, d.h.: im allgemeinen: eine größere Dichte der Bindungspunkte bzw. eine größere Anzahl an Fadenumschlingungen anzuwenden als in der umgebenden Gewebezone.
Der Abstand zweier benachbarter Fäden (z.B. Kettfäden) wird dadurch beeinflußt, wie häufig zwischen ihnen die Fäden des jeweils kreuzenden Fadensystems (z.B. Schußfäden) hindurchgehen, da die Fäden an einem Umschlingungs- bzw. Bindungspunkt auseinandergedrückt werden. Je mehr Durchgänge bzw. Bindungspunkte pro Flächeneinheit vorhanden sind, um so größer sind die Abstände der Fäden untereinander. So sind z.B. in einer Leinwandbindung die Abstände durch die höchste Bindepunktdichte maximal, in einer einfachen Köperbindung sind sie geringer und in einer langflottierenden Atlasbindung noch geringer. Wenn in einem Gewebe mit geringer Bindungspunktdichte pro Flächeneinheit eine wenigstens teilweise umschlossene Gewebezone mit erhöhter Bindungspunktdichte pro Flächeneinheit erzeugt wird, so entsteht bereits eine dreidimensionale Schalenform aufgrund der größeren Oberfläche dieser Gewebezone. Dieses Verfahren erleichtert die Erzeugung von dreidimensionalen Gewebewölbungen insofern, daß sich so die Vortuchbildung an wählbaren Stellen steuern läßt und durch Erzeugung unterschiedlicher Abzugsgeschwindigkeiten nur noch dieses Vortuch ausgeglichen werden muß. Auf das Einbinden von zusätzlichen Fäden kann ganz verzichtet werden. Die Homogenität oder sonstigen strukturellen Eigenschaften des Gewebes können damit unabhängig von der Geometrie des Gewebes gesteuert werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren bewirkt durch die Änderungen der Bindungsart und/oder der Fadenanzahl der eingebundenen Fäden zum einen die Ausbildung einer drei-dimensionalen Gewebezone; zum anderen läßt sich der veränderte Kreuzungspunktabstand der drei-dimensionalen Gewebezone ausgleichen; darüberhinaus ergeben sich aber auch vorteilhafte Gestaltungsmöglichkeiten für die textilen, mechanischen oder physikalischen Eigenschaften der Gewebezone.
Durch diese Gestaltungen nach Anspruch 8 werden breite technische Anwendungsmöglichkeiten erschlossen.
Festigkeit, Dehnungsverhalten oder Schiebewiderstand u.a. können dabei auch richtungsabhängig in Ketten- oder Schußrichtung eingestellt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn für ein Gewebe mechanische Beanspruchungen definiert sind, wie z.B. bei einem lastaufnehmenden Gehäuse aus Faserverbundwerkstoffen.
Mit Hilfe der zuvor beschriebenen Bindungs- und Füllfadentechniken kann die Gewebestruktur, Gewebedicke, lokale Wandstärke mechanischen Anforderungen angepaßt werden.
Das Gewebe eignet sich als Filtermaterial für Luft-, Gas- und Flüssigkeitsfilter, da Durchlässigkeit und Filtration einstellbar und unabhängig von der Geometrie der dreidimensionalen Gewebezone ist.
Auch optische Effekte wie z.B. Musterungen werden unabhängig von der Geometrie der dreidimensionalen Gewebezone einstellbar, wo nicht allein technische Eigenschaften des nahtlosen drei-dimensionale Gewebes sondern auch eine ansprechende Optik und Musterung ausschlaggebend sind.

Die drei-dimensionale Gewebezone kann auch Bestandteil eines Hohlkörpers sein. Dazu kann die Gewebezone mit einer ebenen oder einer anderen dreidimensionalen Gewebezone flächig verbunden werden, z.B. durch Vernähen oder Verkleben. Dieser Arbeitsgang wird zugunsten eines automatisierten Verfahrens nach Anspruch 9 ersetzt. Dabei wird ein Gewebe aus mindestens zwei Schichten gewebt, die im Bereich der drei-dimensionalen Gewebezone getrennt geführt und erst hinter der drei-dimensionalen Gewebezone wieder zusammengeführt und miteinander eng verbunden oder eingebunden werden. Es entsteht also ein Abstand bzw. ein Hohlraum zwischen den Gewebeschichten. Solche Hohlräume sind z.B. dann vorteilhaft, wenn sich einzelne Gewebelagen während der Weiterverarbeitung oder während des Einsatzes gegeneinander verschieben oder voneinander entfernen sollen. Die hier vorgeschlagene Struktur muß dafür nicht mehr aus einzelnen Stücken zusammengesetzt werden.
Der Zwischenraum zwischen den verbundenen Gewebeschichten würde bei Füllung mit Gas, Flüssigkeit oder Schüttgut eine weitgehend beliebige Form annehmen. Dies wird vermieden nach Anspruch 10. Dabei sind Bindekettfäden solche Kettfäden die streckenweise in der einen bzw. anderen Gewebeschicht im regelmäßigen oder unregelmäßigen Wechsel flottierend eingebunden sind und eine jeweils vorbestimmte Länge haben. Diese Bindekettfäden werden bei Aufblähung des Hohlraums mit Gas, Flüssigkeit oder Schüttgut auf Zug beansprucht und begrenzen so den örtlichen Abstand zwischen den beiden Gewebeschichten. Die Abstände zwischen den übereinander liegenden Gewebeschichten kann also durch die flottierende Länge der Bindekettfäden eingestellt werden. Dadurch können die beiden Gewebeschichten definierte Abstandprofile erhalten. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, die Bindekettfäden gleichzeitig als Füllfäden zur Steuerung der drei-dimensionalen Form und/oder Gewebedichte zu verwenden. Die drei-dimensionale Gewebezone kann einen großen Teil der Luftsackhülle nahtlos umschließen.
Die Herstellung von zwei Gewebeschichten, die durch Bindekettfäden verbunden sind und im Wechsel zwischen der oberen und unteren Schicht als Abstandshalter eingebunden werden, ist z.B. aus der Samtherstellung bekannt. Dort dienen diese Bindekettfäden nach dem Auftrennen der Gewebeschichten als Polfäden.

Ein derartiges doppeltes Gewebe ist vorteilhaft als Luftsack (Air Bag) zur Vermeidung von Verletzungen bei Kraftfahrzeug-Unfällen anwendbar. Durch die Länge und Zugbeanspruchung der Bindekettfäden ist die Form des aufgeblähten Luftsacks so begrenzt, daß er dem Fahrer bzw. Fahrgast bei Explosion nicht ins Gesicht schlägt und ihn verletzt (Anspruch 23). Der erfindungsgemäße Luftsack enthält wesentlich weniger Nähte als bisher. Dabei verringert sich das Gesamtgewicht des Luftsackes vor allem an Stellen, wo ein Mensch auf den Luftsack prallt.

Bei Füllung mit einem flüssigen, festen, schüttgutartigen oder aufschäumenden (expandierenden) Material oder mit einer aushärtenden Flüssigkeit oder bei Tränkung des aufgeblähten Gewebes mit einer aushärtenden Flüssigkeit können auf diese Weise Körper mit Gewebeumhüllung ohne Nähte hergestellt werden. (Anspruch 11).

Die für das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzten Fäden können aus natürlichen Materialien, insbesondere Leinen, Baumwolle, Hanf, Jute usw. bestehe. Es kann sich auch um synthetische Fäden handeln. Da die dreidimensionale Form durch Weben in einem Arbeitsgang hergestellt wird, brauchen die Fäden nicht oder nur gering plastisch verformbar sein. Für solche Materialien sind die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren und Erzeugnisse besonders günstig, da sich die zunächst sehr geringe Verformbarkeit des Materials nicht mehr während der Erzeugung einer Wölbung auswirkt.

Die drei-dimensionale Ausbildung kann verstärkt und gefördert werden durch die Maßnahme nach Anspruch 12. Die Wölbung, die z.B. zylindrisch oder halbkugelähnlich sein kann, liegt also innerhalb einer zweidimensionalen Gewebeumgebung, wobei die zweidimensionale Umgebung die Wölbung ringförmig ganz oder teilweise umschließt.
Die zweidimensionalen Gewebeumgebung kann anschließend ganz oder teilweise weggeschnitten oder mit verwertet werden. Ein solches Gebilde kann insbesondere als Hut ausgeführt werden, wobei die zweidimensionalen ringförmige Gewebeumgebung der dreidimensional -z.B. halbkugel-förmig oder zylindrisch- gewölbten Gewebezone als Krempe dient.
Vielseitig verwendbare Formen einer solchen Gewebezone ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen 13 und 14.
Die als Halbkugel oder Kugelzone ausgebildete Gewebezone eignet sich insbesondere für Teile von Bekleidungsstücken, die nach dem Webverfahren dieser Erfindung der Körperform beim Weben angepaßt werden und anschließend im Bereich der Wölbung keine störenden Nähte aufweisen.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet für solche Gewebe sind orthopädische und medizinische Stützgewebe, die sich nahtlos einem Körperteil, z.B. Kopf, Kinn oder Fuß angleichen lassen. Solche nahtlosen Stützgewebe mit einstellbarer Dichte sind besonders dann vorteilhaft, wenn das Gewebe zur Stützung von Körperteilen für lange Zeit fest am Körper verbleiben muß(z.B. nach einem Kiefer- oder Schädelbruch). Die Stützgewebe verursachen auch bei längerem Tragen keine Druckstellen.

Ein anderes wichtiges Anwendungsgebiet sind Teile der Oberbekleidung, der Unterbekleidung oder der Badebekleidung, insbesondere für Damen. So kann eine kugelschalen-förmige Gewebezone im Brustbereich als Stütze oder als Teil des Büstenhalters eingesetzt werden. Diese Stütze hat den Vorteil, daß keine Naht und keine Metallverstärkungen mehr benötigt werden, die bei längerem Tragen unbequem sind und drücken. Anspruch 20.

Es lassen sich auch langgestreckte Gewebeprofile ausbilden. Eine zweckmäßige Anwendung einer solchen Gewebezone ist ein Segel, das in einem Bereich die Form eines Tragflächenprofils erhält. Dabei entfallen die sonst üblichen Nähte, wodurch die Strömung am Segel besser anliegt und die Energie besser umgesetzt wird, da weniger Turbulenzen auftreten. Anspruch 22.

Ein anderes wichtiges Anwendungsgebiet sind Filtertücher. Dabei entsteht der Vorteil, daß eine nahtlose, homogen gestaltbare Filteroberfläche mit gewünschter dreidimensionaler Gestalt und mit bestimmten Filtrationseigenschaften für den Durchlass bzw. das Zurückhalten von Stoffen und/oder Partikeln hergestellt werden.

Schließlich kann das Verfahren genutzt werden zur Herstellung selbsttragender Schalen, Gefäße, Behälter, oder dergleichen mit einer Gewebeverstärkung, die entweder als solche oder aber als Verstärkungseinlagen für Kunststoffkörper und Kunststoffprofile Anwendung finden. Im einfachsten Falle läßt sich ein solcher Formkörper nach Anspruch 18 herstellen.
Nach Anspruch 15 oder 16, insbesondere in der Ausführung nach Anspruch 17 entsteht ein solcher Formkörper in einfacher Weise in nur einem bzw. zwei Arbeitsgängen -Weben und thermische Behandlung-.
Als Faserverstärkungen haben solche dreidimensionalen Gewebezonen und Formkörper den Vorteil, daß sie ohne Tiefzieh- oder Schneidearbeiten homogen und mit gleichmäßiger Qualität aufgebaut sind. Die Gewichtsverteilung von Fasern und Matrix -Werkstoffen ist durch die Herstellung des Gewebes bereits fest vorgegeben.
Eine Gewebezone in der Ausbildung nach Anspruch 13 kann vor allem als Faserverstärkung für eine Nabe eines Rades oder für eine Felge dienen.

Schalenförmige Faserverstärkungen nach dieser Erfindung eignen sich für Behälter oder Sturzhelme oder Sicherheitshelme.
Ein solcher Behälter kann zwei solcher Gewebezonen enthalten, die auf der Innenseite und der Außenseite der Matrix des Helms angebracht werden. Da die Faserverstärkung nach dieser Erfindung weder Nähte hat noch durch Überlappungen mehrerer ebener Lagen der drei-dimensionalen Helmform angepaßt werden muß, und die Faserführung daher nirgendwo, vor allem nicht an den Stirn- oder Kopfseiten, unterbrochen ist, hält die Faserverstärkung trotz geringer Materialmenge den Belastungen stand. Da in der Herstellung kaum noch manuelle Eingriffe notwendig sind, kann die Fasereinlage in stets gleicher und vorausberechneter Qualität und Lage in der Helmschale hergestellt werden.
Die Erfindung gewährleistet also die Herstellung von dreidimensionalen Geweben mit frei wählbaren Geometrien und geschlossenen oder auf unterschiedliche Anforderungen hin einstellbaren Oberflächen. Geometrien und Fadenstrukturen sind mit Hilfe der vorhandenen Bindungsvorrichtungen frei steuerbar. Vor allem frei programmierbare elektronisch gesteuerte Jacquardmaschinen in der Ausstattung nach Anspruch 26 sind hierbei ein geeignetes Mittel zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die eingegebenen Steuerungsprogramme erlauben die beliebig häufige genaue Reproduktion vorgegebener Gewebe-Wölbungen mit vorgegebener Gewebestruktur.
Zur zusätzlichen Variation der Kettfadenabstände dient die Ausführung der Webmaschine nach Anspruch 27.
Die Qualität des Gewebes hängt insbesondere auch von der Gleichmäßigkeit bzw. der genauen Einstellung der Kettfadenspannungen ab. Diese Gleichmäßigkeit bzw. genaue Einstellung läßt sich nur mit der Ausführung nach Anspruch 28 erreichen.
Ihren besonderen Sinn erhält diese Ausführung in Kombination mit Anspruch 29, der es erlaubt, die Kettfadenspannungen individuell nach Programm zu steuern und an die übrige Steuerung zur Erzielung der 3D-Form des Gewebes anzupassen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine Webmaschine,
Fig. 2: als Detail die Bremseinrichtung,
Fig. 3: als Detail die Positionierung der Kettfäden,
Fig. 4: die Positionierung der Kettfäden durch Schraubenfeder,
Fig. 5: die Kettfädenführung mit/ohne Positioniereinrichtung,
Fig. 6: das Programm- und Steuerschema,
Fig. 7: eine Gewebezone mit erhöhter Bindepunktdichte pro Flächeneinheit, umgeben von einer Zone mit geringerer Bindepunktdichte pro Flächeneinheit,
Fig. 8: Schnitt und Bindungspatrone einer Leinwandbindung,
Fig. 9: Schnitt und Bindungspatrone einer Köperbindung,
Fig.10: Schnitt und Bindungspatrone einer Atlasbindung,
Fig.11: Verwendung streckenweise eingebundener Zusatzfä den,
Fig.12: Schnitt und Bindungspatrone einer Leinwandbindung ohne gespeicherte Fäden,
Fig. 13: Schnitt und Bindungspatrone eines zweilagigen Gewebes mit einem Zusatzfaden zwischen jedem zweiten Schuß- und Kettfäden,
Fig. 14: Schnitt und Bindungspatrone eines zweilagigen Gewebes mit einem Zusatzfaden für jeden Schuß- und Kettfäden,
Fig.15: Schnitt durch eine Bindung mit flottierenden Fäden,
Fig.16: eine gewebte Halbkugel,
Fig. 17: Vortuchbildung,
Fig.18: ein Segel, und
Fig.19: ein sackförmiges Gewebe.

In Fig. 1 ist eine Webmaschine mit ihren Elementen dargestellt, die zur Ausführung dieser Erfindung erforderlich sind. Der Webmaschine werden einzelne Kettspulen 1 vorgelegt. Die Kettspulen 1 sind auf Gatter 16 aufgesteckt. Die Kettfäden 2 werden von den Spulen abgezogen und sodann individuell durch die einzelnen Elemente der Webmaschine geführt. In dieser Anmeldung wird stets nur von einem Kettfaden gesprochen; es sei jedoch bemerkt, daß damit stets auch zwei oder drei oder eine Gruppe von Kettfäden gemeint sein kann.
Zunächst wird jeder Kettfäden durch eine der Bremsen 3 geführt. Jede Bremse kann individuell eingestellt werden. Dies kann von Hand geschehen.

In der Ausführung nach Fig. 2 besteht jede Bremse 3 aus einem Unterteller 3.1 und einem Oberteller 3.2. Jeder Kettfäden 2 wird zwischen einem solchen Unterteller und Oberteller hindurch gezogen. Der Unterteller 3.2 ist ortsfest angeordnet; der Oberteller 3.1 ist an dem Stößel eines Elektromagneten 36 befestigt und kann mit vorgebbarer Kraft gegen den Unterteller 3.2 gedrückt werden. Die Elektromagneten 36 werden individuell durch Bremseinrichtung 14 und Bremsprogramm 21 (Fig.6) angesteuert. Dadurch kann die Bremskraft und die Fadenspannung in den Kettfäden 2.1 unterschiedlich eingestellte werden. Andererseits ist die eingestellte individuelle Kettfadenspannung auch von dem Warenabzug 11 und seiner individuellen Abzugsgeschwindigkeit jedes einzelnen Kettfadens abhängig, da die Programmschritte der Bremsprogrammeinheit in Abhängigkeit von der Abzugsgeschwindigkeit des Kettfadens abgerufen werden. Dies wird zu Fig. 6 näher erläutert. Dadurch sind die Bremsen im Verlaufe des Webprozesses individuell steuerbar. Es ist dabei selbstverständlich, daß die Bremsen während des Webprozesses auch konstant einstellbar sind.

Zur Auf- und Abbewegung der Kettfäden dient die Jacquard-Steuerung 4. In dieser Jacquard-Steuerung 4 sind Harnischfäden 18 aufgehängt. An den Harnischfäden 18 hängen Litzen und an diesen Ösen 6. Durch die Harnischfäden und die Jacquard-Steuerung werden die Ösen aufwärts bewegt und in eine obere Position (Oberfach) gebracht. Die Ösen 6 sind nach unten mit Gummifäden 33 -in Fig.3 gezeigt- verbunden, durch die die Ösen gegen die Kraft der Jacquard-Steuerung in eine untere Position (Unterfach) gezogen werden.
Die Litzen 19 sind kleine längliche Metallzungen, die in Fig.3 zu sehen sind. Vor den Ösen 6 ist die Kettfaden-Positioniereinrichtung 5 angeordnet. Mittels dieser Kettfaden-Positioniereinrichtung werden die Harnischfäden 4 bzw. Litzen 19 bzw. Ösen 6 seitlich so positioniert, daß die Ösen im wesentlichen denselben Abstand haben wie die durch das Webblatt 7 (siehe unten) laufenden Kettfäden.
Jeder Kettfaden wird hinter seiner Bremse durch je eine Öse der Ösen 6 geführt. Durch die Jacquard-Steuerung 4 wird jeder Kettfaden unabhängig von den anderen Kettfäden in das Oberfach oder das Unterfach nach dem Programm der Jacquard-Programmeinheit 22 bewegt.
Die Bindungsart des Gewebes wie auch die Zahl der eingebundenen Fäden hängt dabei von der Jacquardsteuerung ab, d.h. davon welche der Kettfäden jeweils bei einem Schuß in das Oberfach bzw. Unterfach bewegt werden.

Hinter der Jacquardeinrichtung ist das Webblatt 7 angeordnet.
Das Webblatt 7 ist ein Rahmen von der Form eines Trapezes oder Parallelogramms. Zwischen der Oberkante und der dazu parallelen Unterkante sind die Rietstäbe 8 (Sprossen) derart eingespannt, daß die Rietstäbe von der Oberkante aus fächerförmig auseinander streben. Ein derartiges Webblatt ist z.B. in der DE 39 15 085 A1 dargestellt. Jeder Kettfaden wird durch einen Zwischenraum zwischen den Rietstäben 8 hindurch geführt. Die Vor-Bewegung 15.1 (Fig.3) des Webblattes, durch die nach jedem Schuß der letzte Schußfaden an die Gewebekante gedrückt wird und die Rück-Bewegung des Webblattes 15.1 wird durch die Maschinensteuerung z.B. einen Kurbeltrieb (nicht gezeigt) bewirkt.
Durch die langsame Auf- oder Abbewegung 15.2 des Webblattes (Fig. 3) wird der seitliche Abstand der Kettfäden im Webblatt und dahinter bestimmt.

Die Positioniereinrichtung 5 führt die Kettfaden bereits mit dem durch das Webblatt vorgegebenen seitlichen Abstand durch die Ösen der JacquardEinrichtung.
Die Auf-Bewegung und Ab-Bewegung 15.2 wird durch die Webblattsteuerung nach einem vorgegebenen Programm gesteuert.
Hinter dem Webblatt erfolgt der Schußeintrag des Schußfadens 9. Der Schußfaden wird z.B. von Schußspule 10 abgezogen und mittels Greifer durch das Fach geführt. Es sind aber auch beliebig andere Schußeintrag-Systeme möglich, insbesondere Schußeintrag durch Schützen (Webschiff).

Das entstehende Gewebe 12 kann durch einzelne Greifer abgezogen werden. Hier wird ein Zeugbaum 11 verwandt. Der Zeugbaum 11 ist in einzelne und einzeln antreibbare Walzensegmente, d.h.: Rollen geringer Breite zerlegt. Das entstehende Gewebe wird zwischen den Rollen und den frei drehbaren Gegenrollen festgeklemmt. Nunmehr werden die einzelnen Walzensegmente durch die Abzugsteuerung 25 und das Abzugprogramm 26 (Fig.6) individuell angetrieben. Zur Bildung eines ebenen Gewebes bzw. eines ebenen Gewebebereichs werden die Walzensegmente nach jedem Schuß 9 mit gleicher Geschwindigkeit bewegt. Bei Bildung einer drei-dimensionalen Gewebezone ist es vorteilhaft, die Walzensegmente nach jedem Schuß 9 mit unterschiedlicher Geschwindigkeit zu bewegen.
Dadurch erhalten die Kettfäden der Gewebezone eine individuell steuerbare Abzugsgeschwindigkeit.
Ein geeigneter in Segmente zerlegte Zeugbaum und sein Antrieb ist ebenfalls in der DE 39 15 085 A1 gezeigt und beschrieben.
Die Bremssteuerung wird -wie gesagt- synchron mit und abhängig von der Abzugsteuerung betätigt.
Das Gewebe kann anschließend auf dem Warenbaum 17 aufgewickelt werden.

In Fig. 3 und Fig. 4 ist als Detail die Positionierung der Kettfäden vor Einlauf in das Webblatt 7 dargestellt. Von dem Webblatt sind lediglich der Rahmen und zwei Rietstäbe 8 dargestellt. Die Rietstäbe 8 laufen von der Oberkante aus fächerförmig auseinander. Es ist weiterhin lediglich der Kettfaden 2 dargestellt, der durch den Zwischenraum zwischen den dargestellten Rietstäbe 8 läuft.
Zur Positionierung der Litzen 19 mit Ösen 6 bzw. Harnischfäden dient eine Schar paralleler Führungsstäbe 32, die sich im wesentlichen parallel zur Kette 2 erstrecken. Der Übersichtlichkeit wegen ist nur der Führungsstab 32 dargestellt, der zur Führung der dargestellten Litze und des dargestellten Kettfadens dient. Wie jeder der Führungsstäbe ragt auch dieser Führungsstab 32 mit seinem vorderen Ende in denselben Zwischenraum zwischen zwei Rietstäben 8, durch welchen auch der jeweils zu führende Kettfaden 2 läuft. Das andere Ende jedes Führunsstabes 32 wird durch einen individuellen Gummizug 34 in Kettrichtung sowie durch einen allen Führungsstäben gemeinsamen Gummizug 35 in Schußrichtung gehalten. Der gemeinsame Gummizug 35 kann durch Positioniersteuerung 5 mehr oder weniger elastisch gedehnt werden. Dadurch ändert sich der Abstand der Befestigungspunkte der Führungsstäbe 32 an dem Gummizug 35. Alternativ kann der gemeinsame Gummizug 35 ersetzt werden durch eine gleich (in Schußrichtung) gerichtete Führungsleiste, auf der die Führungsstäbe 32 gleiten. In diesem Falle erfolgt die Positionierung der Führungsstäbe mit ausreichender Genauigkeit ausschließlich durch den horizontalen Abstand der Rietstäbe, welche die vorderen Enden der Führungsstäbe führen. Der hörozontale Abstand der Führungsstäbe ist also ausschließlich durch die vertikale Stellung des Webblatts vorgegeben, ohne daß eine weitere Positioniersteuerung erforderlich wäre.
Der gemeinsame Gummizug 35 kann auch ersetzt werden durch eine Schraubenfeder 35 (Fig. 4). Die Schraubenfeder erstreckt sich in Schußrichtung. Sie greift mit ihren Windungen zwischen benachbarte Positionierungsstäbe
22. Die Schraubenfeder 35 wird durch die Positioniersteuerung 5 mit Kraft F mehr oder weniger gespannt. Dadurch ändert sich die Steigung der Windungen und damit der Abstand des hinteren Endes der Positionierstäbe 22.
Der Abstand der vorderen Enden der Führungsstäbe ist durch die jeweilige vertikale Position des Webblattes 7 vorgegeben. Beide Abstände werden durch die vertikale Webblattsteuerung einerseits und die Positioniersteuerung 5 andererseits auf einander abgestimmt.
Da jeder Führungsstab an einer Litze 19 anliegt und diese seitlich führt, erhalten die Litzen den Abstand der Rietstäbe 8. Dadurch laufen die Kettfäden ohne wesentliche Umlenkung durch das Webblatt. Reibung und Entstehen ungewollter Fadenzugkräfte wird vermieden. Die Fadenzukraft kann allein durch die Bremsung und den Abzug vorgegeben werden.

Fig. 5 zeigt als Aufsicht diese Kettfädenführung zwischen der Jacquardeinrichtung und dem Geweberand des Gewebes 12. Es sind lediglich einige Teile der Webmaschine in Aufsicht dargestellt und zwar das Webblatt 7 mit Rietstäbe 8, die Ösen 6 der Jaquard-Steuerung, einige Kettfäden 2 sowie der Rand des Gewebes 12. Auf der linken Seite ist die Aufsicht mit Führung der Kettfäden ohne Positioniereinrichtung zu sehen. Die Kettfäden werden sowohl an der Öse 6 der Jaquard-Steuerung als auch an der Sprosse 8 des Webblattes 7 umgelenkt, wenn durch das Fächerwebblatt der Abstand zwischen den Kettfäden -wie hier als Beispiel dargestellt- verbreitert wird.
Auf der rechten Seite ist die Kettfadenführung mit Positioniereinrichtung 5 in Aufsicht dargestellt. Durch die Positionierstäbe 22 werden die Litzen und Ösen 6 in einem Abstand zueinander gehalten, welcher dem Abstand der Kettfäden bei der augenblicklichen vertikalen Position des Webblattes entspricht.
Durch die Umlenkung der Kettfäden, die sich ohne die Positioniereinrichtung ergibt, wird in der Kettfädenschar eine ungleichmäßige Kettfadenspannung aufgebaut. Es hat sich herausgestellt, daß Abweichungen der dreidimensionalen Gewebezone von der vorberechneten Form hier ihre Ursache haben. Die Positioniereinrichtung vermeidet auch Abrieb und Verschleiß der Kettfäden.

Fig. 6 zeigt schematisch das Zusammenwirken der einzelnen Steuerungen und der zugehörigen Programme. Die Steuerung der Webmachine geschieht durch das übergeordnete Webprogramm 20. Dieses ist durch das drei-dimensionale Gewebe, das hergestellt werden soll, vorgegeben. Durch das Webprogramm werden die einzelnen Programmschritte der untergeordeten Programme 21,22,23,25 abgerufen. Bei den untergeordeten Programmen handelt es sich um

das Bremsprogramm 21; durch dieses wird die Bremssteuerung 14 angesteuert. Die Bremsen 3 für jeden Kettfaden 2 können individuell oder in Gruppen oder insgesamt und in Abhängigkeit von den Befehlsschritten des Abzugsprogramms 25 eingestellt werden.
das Jacquard-Programm 22; durch dieses wird die Jacquard-Steuerung 4 betätigt. Jeder Harnischfaden 16 kann für sich oder in Grupen mit anderen zur Bildung des Oberfachs hochgezogen oder durch den Gummifaden zur Bildung des Unterfachs nach unten gezogen. Das Jacquard-Programm ist so vorgegeben, daß im Laufe der Gewebebildung die Art der Bindung und/oder die Zahl der eingebundenen Fäden entsprechend der vorgesehenen drei-dimensionalen Form der zu bildenden Gewebezone verändert und eingestellt wird.
das Webblatt-Programm 23; durch dieses wird die Webblatt-Steuerung 24 angesteuert und damit die vertikale Position des Webblattes in Richtung 15.2 vorgegeben. Dadurch wird der seitliche Abstand der Kettfäden und damit die Dichte der Kreuzungspunkte beeinflußt. Gleichzeitig wird die Positionier-Steuerung 5 so gesteuert, daß der seitliche Abstand der Kettfäden vor dem Webblatt demjenigen Abstand entspricht, den die Kettfäden durch die jeweilige vertikale Postion des Webblattes erhalten.
das Abzugsprogramm 25; durch dieses wird die Abzug-Steuerung 26 angesteuert und damit die Geschwindigkeit der Walzensegmente des Warenabzugs 11 individuell oder in Gruppen oder in ihrer Gesamtheit vorgegeben. Synchron mit den Schritten des Abzugsprogramms erfolgt die Auslösung des Bremsprogramms. Dadurch wird die Bremsung des einzelnen Fadens seiner Abzugsgeschwindigkeit angepaßt.

Zur Ausführung der Erfindung wird zunächst ein über Länge und Breite homogenes ebenes Gewebe erzeugt. Dieses Gewebe ist charakterisiert durch die Zahl der Kreuzungspunkte pro Flächeneinheit, durch die Zahl der Bindungspunkte mit jeweils einer Umschlingung von einem Kett- und einem Schußfaden, durch die Zahl und Länge der flottierenden Fäden, sowie -falls gewünscht- durch die Zahl der Gewebelagen.
Um nunmehr eine dreidimensionale Gewebezone 13 - z.B. nach Fig. 7 ff.-auszubilden, wird in einer Zone des Gewebes, sei es am Längsrand, sei es in einem mittleren Bereich der Bahn, die Bindungszahl, d.h.: die Zahl Bindungspunkte mit je einer Umschlingung von Kett- und Schußfaden, erhöht oder vermindert. Das geschieht durch Änderung der Bindungsart und/ oder Änderung der Zahl der eingebundenen Fäden.
Die Zahl der eingebundenen Fäden kann erhöht werden, indem man im ebenen Gewebebereich Fäden flottierend oder in anderen Gewebelagen mitführt und so einen "Vorrat" bereithält, aus dem man Fäden "entnehmen" und in der drei-dimensionalen Gewebezone einbinden kann. Dadurch werden in der Gewebezone vergrößerte Längen an Schuß- und/oder Kettfäden eingebunden. Folglich ändert sich in dieser Gewebezone die gegenseitige Abstoßung der Kett- und Schußfäden und die Gewebezone wölbt sich drei-dimensional auf.
Deshalb ist hinsichtlich der Kettfäden eine Erhöhung oder Verminderung der Abzugsgeschwindigkeit der betroffenen Walzensegmente des Warenabzugs zweckmäßig, um einen Gewebeüberschuß am Abzug zu vermeiden.
Es sei bemerkt, daß im Stand der Technik der Unterschied der Geschwindigkeit des Kettfadenabzugs zu der dreidimensionalen Aufwölbung des Gewebes führt. Diese dreidimensionalen Aufwölbung beruht daher auf einer Änderung der Zahl der Kreuzungspunkte. Sie kann nur relativ schwach sein; vor allem führt sie zu einer "Verdünnung und Ausdünnung" des Gewebes und ist daher wenig stabil.
Nach der Erfindung wird dagegen dem Gewebe die dreidimensionalen Form durch die Änderung der Bindungszahl und damit durch Änderung seiner inneren Struktur aufgezwungen. Die Änderung der Geschwindigkeit des Kettfadenabzugs ist nicht die Ursache der drei-dimensionalen Form sondern lediglich eine sekundäre mögliche, jedoch nicht notwendige Maßnahme, die hinsichtlich der Gewebedichte vorzugsweise kompensiert wird durch eine weitere Änderung der Bindungszahl. Die Änderung der Geschwindigkeit des Kettfadenabzugs ist vor allem bei kleineren 3D-Formen oder bei großer Fachbildung nicht erforderlich.
Zur Unterstützung und Modifizierung der drei-dimensionalen Ausbildung der Gewebezone kann zudem der Kettfadenabstand und damit die Kreuzungszahl pro Flächeneinheit durch Auf- oder Abbewegung des Webblattes verändert werden. Auch diese Maßnahme kann hinsichtlich der Gewebedichte kompensiert werden durch eine weitere Änderung der Bindungszahl.

Die Änderung der Bindungsart oder der Zahl der eingebundenen Fäden geschieht durch Änderung des Rhythmus der Fachbildung (Auf- und Abbewegung der Jacquardösen 6).

Weitere Einzelheiten werden anhand der Figuren 7 bis 17 beschrieben.

Fig. 7 stellt ein Gewebe dar, das eine Gewebezone mit herhöhter Bindepunktdichte (Bindungszahl) umschließt. Als Beispiel ist das umschließende Gewebe als Köperbindung ausgeführt. Die umschlossene drei-dimensionale Gewebezone weist eine Leinwandbindung auf. In dieser Zone ist die Häufigkeit der Kett-/Schußfaden-Umschlingungen gegenüber dem umschließenden Gewebe erhöht. Dadurch werden die Fäden weiter auseinandergedrückt und nehmen eine größere Oberfläche ein als das umschließende Köpergewebe. Die in Leinwand gebundene Zone wölbt sich daher gegenüber der Umgebung auf bzw. bildet während des Webens ein stetig wachsendes Vortuch. Im Bereich dieser leinwandbindigen Zone ist es vorteilhaft, das Gewebe mit erhöhter Geschwindigkeit abzuziehen, damit diese Vortuchbildung nicht zu Störungen führt. Die mit der erhöhten Geschwindigkeit abgezogenen Kreuzungsstellen würden größere Abstände aufweisen, wenn die Leinwandbindung nicht gleichzeitig die Anzahl der Umschlingungen erhöhen würde. Die Leinwandbindung wirkt damit ausgleichend auf die Vergrößerung von Kreuzungspunkt-Abständen.

Die Fig. 8 bis 10 stellen drei Bindungsarten dar, die jeweils unterschiedliche Umschlingungshäufigkeiten aufweisen und dadurch unterschiedliche Platzbedürfnisse der verarbeiteten Fäden nach sich ziehen.
Fig. 8 zeigt eine Leinwandbindung, welche sowohl in Kett- als auch in Schußrichtung die größten Fadenabstände ergibt.
Die Köperbindung nach Fig. 9 hat demgegenüber weniger Umschlingungen und kleinere Fadenabstände. Ohne die Anzahl der Fäden zu ändern, ergeben sich dabei kleinere Gewebeflächen als bei der Leinwandbindung.
Der fünfbindige Atlas nach Fig. 10 führt die Fäden sehr dicht zusammen und beansprucht daher eine noch kleinere Flächenausdehnung.
Die Bindepunktdichte der drei in Fig. 8 bis 10 gezeigten Bindungen nimmt in der Anordnung der Figuren von oben nach unten ab. Die unterschiedlichen Bindepunktdichten pro Flächeneinheit und damit die bindungsspezifischen Platzverhältnisse werden genutzt, um im Bereich dreidimensionaler Wölbungen geschlossene Oberflächen zu erhalten und geometriebedingte netzartige Stellen zu vermeiden.

Fig. 11 zeigt die Vorgehensweise, wenn mit Hilfe von streckenweise eingebundenen Zusatzfäden eine dreidimensionale Schalengeometrie unterstützt oder auf spezielle Anforderungen eingestellt wird. Vor der Schalenwölbung werden im Gewebe in einer unter oder über der später gewölbten Ebene liegenden Schicht Kett- und Schußfäden mitgeführt, die in dieser Ebene nicht eingebunden werden. An bestimmten Stellen werden diese mitgeführten Fäden z.B. Kettfäden 2.1 in Leinwandbindung in die zu wölbende Gewebe-Ebene/Schicht eingefügt. Bei unveränderten Kreuzungspunktabständen verdrängen die bisher unter oder über der zu wölbenden Ebene gebundenen Fäden nun die schon vorhandenen Fäden in der Ebene und führen damit zu einer Vergrößerung (bei Herausnahme von Fäden aus dieser Ebene zu einer Verkleinerung) der Flächengröße. Dieser Vorgang führt zu der gewünschten Wölbung. Andererseits können damit auch die Eigenschaften des Gewebes trotz wechselnder Abzugsgeschwindigkeiten und wechselnder Kreuzungspunktabstände eingestellt werden, z.B. mechanisches Verhalten, Durchlässigkeit und Schiebewiderstand.

Die Fig. 12 bis 14 stellen anhand von drei exemplarischen Bindungsarten dar, wie mit Hilfe von mehrschichtigen Gewebebindungen dreidimensionale Schalengeometrien aufgebaut, ausgefüllt und in ihrer Struktur und Dichte eingestellt werden.
In Fig. 12 ist eine einschichtige Leinwandbindung gezeigt. Darin sind keine Fäden "gespeichert".
Die Bindung gemäß Fig. 13 enthält in einer zweiten Ebene 27 zwischen jedem zweiten Schußfaden 9.2 einen Schuß-"Zusatzfaden" 9.3 und zwischen jedem zweiten Kettfaden 2.2 einen Kett-"Zusatzfaden" 2.3. Die "Zusatzfäden werden zur Ausbildung der 3D-Form in die obere Schicht eingefügt.
In der Bindung gemäß Fig. 14 sind für jeden Schußfaden 9.1 und 9.2 je ein Schuß-"Zusatzfaden" 9.3 und 9.4 und für jeden Kettfaden 2.1 und 2.2 je ein Kett-"Zusatzfaden" 2.3 und 2.4 als zweite Gewebeschicht 27 eingebunden.
Je nachdem, wie groß die Wölbung sein soll, müssen mehr oder weniger Fäden aus der zusätzlichen Schicht 27 in die Gewebe-Ebene 28 eingebunden werden, die die Wölbung verursachen soll.
Je nachdem, wie groß die später beabsichtigte Wölbung der drei-dimensionalen Gewebe-Ebene 28 sein soll, müssen mehr oder weniger Fäden in zusätzlichen Schichten 27 mitgeführt werden, bis sie in die gewölbte Ebene 28 eingehen. In Fig. 15 sind neben der Bildung von mehreren Zusatzschichten 27 noch flottierende, nicht abgebundene Fäden (Kettfäden 2.1 oder Schußfäden 9.1) dargestellt, die über gewünschte Strecken, d.h. Gewebezone 13, in die zu wölbende Ebene/Schicht 28 eingebunden werden.

Fig. 16 zeigt die Struktur einer gewebten Halbkugel.
Fig 16a (links) zeigt einen Gewebeausschnitt nach dem Stand der Technik, bei dem keine bindungstechnischen Verfahren zum Ausgleichen von vergrößerten Kreuzungspunktabständen bzw. zum Einstellen von bestimmten Gewebeeigenschaften eingesetzt worden ist, d.h.: es sind lediglich die Abstände der Kreuzungspunkte verändert; im Bereich der 3D-Form wird das Gewebe weniger dicht oder netzartig.
Fig 16a (rechts) zeigt einen Gewebeausschnitt, bei dem zusätzliche Fäden in die Oberfläche eingebunden wurden. Die Dichte des Gewebes hängt nicht von der 3D-Form ab. In solcher Ausgestaltung ist das Gewebe z.B. als Brustbereich oder Bruststütze für Damenbekleidung, als Gefäß, als Faserverstärkung für ein Kunststoffteil, z.B. eine Helmschale verwendbar.

Am Beispiel von zusätzlich eingebundenen Schußfäden 9 zeigt Fig. 17 die Vortuchbildung. Sie beruht darauf, daß sich in der drei-dimensionalen Gewebezone durch die Verringerung der Schußfadenabstände und die Verdichtung des Gewebes ein Gewebeüberschuß ergibt. Ein Abzugsverfahren, das über der Gewebebreite unterschiedliche Abzugsgeschwindigkeiten realisiert, ist dabei vorteilhaft, da vor allem damit die Vortuchbildung ausgeglichen werden kann.

Fig.18 zeigt ein Segelboot mit Segel 30 in der Aufsicht. Auf der vom Wind abgewandten Seite beult sich das Segel in der Form einer Flugzeug-Tragfläche aus. Diese Ausbauchung 29 des Segels im Bereich des Masts 31 ist eine nach dieser Erfindung erzeugte 3D-Form, die ohne Nähte und nachträgliche Verformung hergestellt ist.

Fig.19 zeigt den Schnitt längs eines Kettfadens durch ein drei-dimensionales Gewebe in Form eines Sacks. Ein solcher Sack kann zB. als Air-Bag oder als Formkörper dienen, der gasfömiges, flüssiges, aufschäumendes, festes Material oder Schüttgut gefüllt ist. Durch entsprechende dichte Bindungsart und durch Einbindung vieler zusätzlicher Schuß- bzw. Kettfäden entsteht die sackartige Aufwölbung. Einige Kettfäden 2.1 werden allerdings im Bereich der größten Aufwölbung nicht eingebunden. Vielmehr flottieren diese Kettfäden bei relativ hoher Fadenspannung. Diese flottierenden Kettfaden bilden damit eine Bewegungsbegrenzung für den Air-Bag und gegebn die Form im aufgeblasenen Zustand vor.

BEZUGSZEICHENLISTE

1: Kettspulen
2: Kettfäden
3: Bremsen
4: Jacquard-Steuerung
5: Kettfaden-Positioniereinrichtung
6: Ösen, Endöse
7: Webblatt
8: Rietstäbe, Sprossen
9: Schußfaden
10: Schußspule
11: Zeugbaum, Warenabzug
12: Gewebe, Warenabzug
13: Gewebezone, dreidimensionale Gewebezone
14: Brems-Steuerung
15: Webblatt-Bewegung
16: Gatter
17: Aufwicklung
18: Harnischfaden, Harnischschnur
19: Litze, Weblitze
20: Webprogramm
21: Bremsprogramm
22: Jacquard-Programm
23: Webblatt-Programm
24: Webblatt-Steuerung
25: Abzugsprogramm
26: Abzug-Steuerung
27: Gewebeebene, Gewebeschicht
28: Gewebeebene, 3D-Gewebeschicht
29: Ausbauchung
30: Segel
31: Mast
32: Führungsstab, Postionierstab
33: Gummizug, Gummifaden
34: Gummizug, Gummifaden
35: Gummizug, Gummifaden, Schraubenfeder, Führungsleiste
36: Elektromagnet

Claims

Verfahren zum Weben einer dreidimensional geformten Gewebezone (13), dadurch gekennzeichnet, daß in der Gewebezone (13) durch einen gezielten Einsatz unterschiedlicher Bindungspunktdichten dem Gewebe eine Änderung seiner inneren Struktur aufgezwungen und dadurch eine gezielte dreidimensionale Aufwölbung der Gewebezone (13) eingestellt wird, wobei die Zahl der Bindungspunkte durch Änderung der Zahl der eingebundenen Kettfäden (2) bzw. Schußfäden (9) und/oder durch die Änderung der Art der Bindung verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gewebezone (13) zusätzlich zu der Änderung der Zahl der Bindungspunkte eine Änderung der Abstände der Kreuzungspunkte in Kettfadenrichtung durch die Erzeugung unterschiedlicher Abzugsgeschwindigkeiten einzelner Kettfäden (2) und/oder eine Änderung der Abstände der Kreuzungspunkte in Schußfadenrichtung durch eine Änderung der seitlichen Abstände der Kettfäden (2) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gewebezone (13) die Änderung der Abstände der Kreuzungspunkte ganz oder teilweise kompensiert wird durch die Änderung der Zahl der Bindungspunkte.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Zahl der eingebundenen Fäden dadurch erfolgt, daß Fäden (2.1; 9.1), welche in dem der Gewebezone (13) benachbarten Gewebe flottieren, im Bereich der Gewebezone (13) eingebunden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Zahl der eingebundenen Fäden dadurch erfolgt, daß Fäden im Bereich der Gewebezone (13) eingebunden werden, welche in ihrer Länge an die Gewebezone (13) angepaßt sind.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehrschichtigen Geweben (27, 28) zur Veränderung der Zahl der eingebundenen Fäden im Bereich der Gewebezone (13) der Gewebeschicht (28) Fäden aus der Gewebeschicht (27) in die Gewebeschicht (28) übertragen und in der Gewebeschicht (28) eingebunden werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Zahl der eingebundenen Fäden im Bereich der Gewebezone (13) eine Bindungsart mit veränderter, vorzugsweise vergrößerter Dichte der Bindungspunkte und einer entsprechend veränderten bzw. größeren Anzahl an Fadenumschlingungen angewandt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungen der Bindungsart und/oder der Anzahl der eingebundenen Fäden zusätzlich zu der dreidimensionalen Aufwölbung der Gewebezone auch zur Einstellung mechanischer und/oder physikalischer Eigenschaften der Gewebezone (13) erfolgt, insbesondere zur Einstellung einer der folgenden Eigenschaften: Festigkeit, Dehnungsverhalten oder Schiebewiderstand, Gewebedicke, Luftwiderstand, Durchlässigkeit, Filtrationseigenschaften, optische Effekte wie Aussehen, Lichtdurchlässigkeit, Musterung, Durchscheinigkeit.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewebe zumindest in einem Bereich der Gewebezone (13) aus zwei Schichten besteht, welche Schichten einen Abstand haben bzw. einen Hohlraum zwischen sich bilden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sogenannte Bindekettfäden (2.1) im regelmäßigen oder unregelmäßigen Wechsel zwischen oberer und unterer Schicht mit vorgegebener flottierender Länge eingebunden sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume zwischen den Gewebeschichten durch ein flüssiges, flüssig-schäumendes oder festes Material ausgefüllt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebezone (13) innerhalb eines zweidimensionalen Gewebes gebildet wird, wobei das zweidimensionale Gewebe die Gewebezone (13) - vorzugsweise ringförmig - ganz oder teilweise umschließt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebezone (13) die Form eines Zylinders hat, der auf einer Stirnseite offen, auf der anderen Stirnseite mit ebenem oder halbkugelähnlichem Abschluß und vorzugsweise mit zentrischer Öffnung versehen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebezone (13) die Form einer Kugelschale oder Halbkugel hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß in der Gewebezone (13) Fäden aus einem ersten Material und Fäden aus einem zweiten Material miteinander verwoben werden.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß den Schußfäden (9) - und/oder Kettfäden (2) Fasern oder Fäden aus einem zweiten Material beigemischt sind, insbesondere durch Ummantelung, Beflockung oder Einmischen.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern oder Fäden aus dem zweiten Material durch thermische oder chemische Behandlung derart umgeformt werden, daß sie eine zusammenhängende Matrix bilden, in welcher die Fäden des ersten Materials verteilt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebezone (13) zur Herstellung eines Formkörpers mit der flüssigen Phase eines aushärtbaren Kunststoffes beschichtet und/oder getränkt wird.
Formkörper aus Kunststoff, insbesondere Behälter, Schale, Helmschale, Felge mit einer Faserverstärkung, die als Gewebe mit einer dreidimensionalen Gewebezone (13) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet daß die Gewebezone (13) durch einen gezielten Einsatz unterschiedlicher Bindungspunktdichten aufgewölbt ist, wobei die unterschiedliche Bindungspunktdichte durch Änderung der Zahl der eingebundenen Kettfäden (2) bzw. Schußfäden (9) und/oder durch die Änderung der Art der Bindung nach einem der Ansprüche 1 - 17 erzielt ist.
Gewebtes Bekleidungsteil, insbesondere Büstenhalter oder Bruststütze oder orthopädisches und medizinisches Stützgewebe, mit einer dreidimensionalen der Körperform angepaßten Gewebezone (13) dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebezone (13) durch einen gezielten Einsatz unterschiedlicher Bindungspunktdichten aufgewölbt ist, wobei die unterschiedliche Bindungspunktdichte durch Änderung der Zahl der eingebundenen Kettfäden (2) bzw. Schußfäden (9) und/oder durch die Änderung der Art der Bindung nach einem der Ansprüche 1 - 17 erzielt ist.
Hohlprofil aus Gewebe, das eine dreidimensionales Gewebezone (13) aufweist, insbesondere Luftsack, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewebezone (13) durch einen gezielten Einsatz unterschiedlicher Bindungspunktdichten aufgewölbt ist, wobei die unterschiedliche Bindungspunktdichte durch Änderung der Zahl der eingebundenen Kettfäden (2) bzw. Schußfäden (9) und/oder durch die Änderung der Art der Bindung nach einem der Ansprüche 1 - 17 erzielt ist, und daß die Gewebezone (13) mit einem anderen parallelen Gewebe verbunden ist, insbesondere in dem Bereich der Gewebezone (13) aus einer oberen und einer unteren Schicht besteht, wobei die Schichten einen Abstand haben bzw. einen Hohlraum zwischen sich bilden und wobei vorzugsweise in die Schichten sogenannte Bindekettfäden im regelmäßigen oder unregelmäßigen Wechsel zwischen oberer und unterer Schicht mit vorgegebener flottierender Länge eingebunden sind.
Segel mit einem Bereich (31), der sich auf der vom Wind abgewandten Seite ausbaucht, insbesondere in Form eines Tragflächenprofils ausbaucht, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (31) eine Gewebezone ist, die durch einen gezielten Einsatz unterschiedlicher Bindungspunktdichten aufgewölbt ist, wobei die unterschiedliche Bindungspunktdichte durch Änderung der Zahl der eingebundenen Kettfäden (2) bzw. Schußfäden (9) und/oder durch die Änderung der Art der Bindung nach einem der Ansprüche 1 - 17 erzielt ist.
Hut mit einer schalenförmigen dreidimensionalen Gewebezone (13) und einer zweidimensionalen gewebten Krempe, die die dreidimensionale Gewebezone (13) ganz oder teilweise umschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die dreidimensionale Gewebezone durch einen gezielten Einsatz unterschiedlicher Bindungspunktdichten aufgewölbt ist, wobei die unterschiedliche Bindungspunktdichte durch Änderung der Zahl der eingebundenen Kettfäden (2) bzw. Schußfäden (9) und/oder durch die Änderung der Art der Bindung nach einem der Ansprüche 1 - 17 erzielt und mit der zweidimensional gewebten Krempe als ein Stück gewebt ist.
Webmaschine mit einem Gatter (16) mit Kettspulen (1), von welchen die Kettfäden (2) einzeln mit unterschiedlich steuerbaren Geschwindigkeiten abziehbar sind, mit je einer Bremse (3) für jeden der Kettfäden (2), mit einem Warenabzug (11) zum Abziehen des fertigen Gewebes (12), der in Fördersegmente unterteilt ist und dessen Fördersegmente für je einen Kettfaden oder eine Gruppe von Kettfäden (2) getrennt von einander mit unterschiedlicher und steuerbarer Geschwindigkeit antreibbar sind; mit einer Jacquardeinrichtung; dadurch gekennzeichnet, daß die Jacquardeinrichtung mit einer Steuereinrichtung (4) zur Veränderung der Zahl der eingebundenen Fäden und/oder der Art der Bindung zur Ausführung des Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 - 17 ausgerüstet ist.
Webmaschine nach Anspruch 24, gekennzeichnet durch eine der Jacquardeinrichtung nachgeordnete Verteilereinrichtung (7) zur fortlaufend gesteuerten Verstellung der seitlichen Kettfadenabstände, insbesondere Webblatt (7), dessen Rietstäbe (8) relativ zueinander während des Webprozesses laufend und im wesentlichen stetig verstellbar sind, oder Webblatt (7) mit festen Sprossen (8), welche in senkrechter Richtung fächerförmig konvergierend angeordnet sind, wobei das Webblatt in Abhängigkeit von der Schußfädeneinbringung horizontal bewegbar sowie im wesentlichen stetig auf- und abbewegbar und positionierbar ist.
Webmaschine nach Anspruch 24 oder 25, gekennzeichnet durch eine Führungseinrichtung (5) zur Führung der Kettfäden (2) in die Führungsösen (6) der Jacquardeinrichtung, welche in Abhängigkeit von der Position der Verteilereinrichtung (7) derart steuerbar ist, daß die Kettfäden (2) die Führungsösen (6) der Jacquardeinrichtung und die Verteilereinrichtung (7) ohne wesentliche Umlenkung durchlaufen.
Webmaschine nach Anspruch 24, 25 oder 26, gekennzeichnet durch eine Bremssteuereinrichtung (14), durch welche jede der den einzelnen Kettfäden (2) zugeordneten Bremsen (3) individuell in vorgegebener Weise, vorzugsweise nach Programm steuerbar ist.