Gewirk zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung
Die Erfindung betrifft ein Gewirk zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung, welches elektrisch leitfähige Einlagen enthält.
Aus dem amerikanischen Patent US 3,986,530 ist ein gewirktes oder gewebtes Tuch mit antistatischen Eigenschaften bekannt, welches insbesondere für Filtersäcke eingesetzt wird. Um elektrische Aufladungen der Filtersäcke, die beim Abfüllen von pulverförmigen Materialien zu elektrischen Schlägen oder Staubexplosionen führen können, zu verhindern, wird versucht, die elektrischen Ladungen aus dem Filtersack abzuleiten. Dazu wird ein gewebtes oder gewirktes Tuch hergestellt, welches metallüberzogene, nicht leitende Fasern und Metallfäden enthält, die in das Gewebe oder in das Gewirk eingebracht werden. Auf diese Weise kann die Aufladung der in die Filtersäcke einzufüllenden Pulverteilchen verhindert werden. Eine ausreichende Ab Schirmwirkung gegenüber elektromagnetischer Strahlung wird bei den in Fig. 1 und 2 dargestellten Gewebe und Gewirke nur bei Geweben erzielt, bei denen ausreichend viele Kett- und Schussfäden pro Flächeneinheit verarbeitet werden, so dass ausreichend viele Umkehrpunkte der leitenden Schuss- und Kettfäden erzielt werden, wodurch das Gewebe einen gleichbleibenden Oberflächenwiderstand gegenüber elektromagnetischer Strahlung zeigt. Werden in gleicher Weise bei einem Gewirk senkrecht zueinander liegende Metallfäden durch Schusseintrag in die Gewirkstruktur eingebunden, verliert das Gewirk seine Elastizität und damit seine vorteilhaften Eigenschaften gegenüber dem Gewebe und ist in seiner Anwendungsbreite eingeschränkt.
Aus der internationalen Patentanmeldung WO 03/035951 A2 sind textile, fadenartige Gebilde bekannt, die besonders gute Abschirmungseigenschaften in textilen Geweben möglich machen, wobei diese textilen fadenartigen Gebilde
aus Fasern und einer elektrisch leitfähigen Einlage bestehen, wobei wenigstens ein Teil der Fasern elektrisch leitfähig ist. Ein solches textiles, fadenartiges Gebilde zeigt wesentlich verbesserte Abschirmungseigenschaften gegenüber den mit Metall überzogenen nicht leitenden Fasern. Die Herstellung eines elastischen Gewirkes mit guten Abschirmeigenschaften gegenüber elektromagnetischer Strahlung wird nicht gezeigt.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Gewirk zur Verfügung zu stellen, das sehr gute Abschirmeigenschaften gegenüber elektromagnetischer Strahlung besitzt, eine unverändert gute Elastizität aufweist und bei Verwendung in Bekleidungstextilien einen guten Tragekomfort gewährleistet.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein elastisches Gewirk mit den Merkmalen des Anspruches 1 erzielt. Wesentlich für eine hohe Abschirmleistung, die bei dem Gewirk in horizontaler und vertikaler Produktionsrichtung gemessen größer als 90% ist, was einer Dämpfung der elektromagnetischen Strahlung von mindestens 10 dB entspricht, sind die verwendeten textilen, leitfähigen Fäden, die Gelegekonstruktion zur Herstellung des Gewirkes und die Dichte der textilen, leitfähigen Fäden im Gewirk. Bei Verwendung des textilen, fadenartiges Gebildes aus der internationalen Patentanmeldung WO 03/035951 A2, d.h. einem textilen, leitfähigen Faden aus einer Baumwoll- oder Kunststofffaser mit einer elektrisch leitfähigen Einlage, insbesondere einem silberummantelten Kupferdraht, der um die Faser geschlungen oder mit der Faser versponnen ist, wird die gewünschte Abschirmleistung in Längs- und Querrichtung des Gewirks erzielt, wenn die leitfähigen Fäden richtungsorientiert in einer Gelegekonstruktion vorgesehen sind. Insbesondere wenn ein Faden der textilen, leitfähigen Fadenschar diagonal zu den Nadeln und parallel zu benachbarten Fäden dieser Fadenschar über mindestens 1 1 Nadeln gelegt wird, bevor er in einem Umkehrpunkt seine Legerichtung senkrecht zur vorhergehenden Legerichtung ändert und wieder über den gleichen Abstand, d.h. über mindestens 11 Nadeln gelegt wird, bevor er in einem weiteren Umkehrpunkt seine Legerichtung um weitere 90° ändert.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung wurden die leitfähigen Fäden über 22 Nadeln gelegt, bevor sie in einem Umkehrpunkt ihre Legerichtung ändern.
Um eine ausreichende Dichte an leitfähigen Fäden im Gewirk zu erzielen, sollten die Umkehrpunkte zweier benachbarter Fäden nicht weiter als fünf Nadeln voneinander entfernt sein, vorzugsweise drei Nadeln.
Die vorbeschriebene Gelegekonstruktion führt zu einem Gewirk mit ausreichend vielen Kreuzungspunkten, bei denen ein Faden mit einem weiteren leitfähigen Faden zusammenstößt. Die gute Abschirmleistung von mindestens 10 dB wurde für Frequenzbereiche der elektromagnetischen Strahlung im Bereich von 900 MHz bis 3000 MHz nachgewiesen. In diesem Frequenzbereich liegen alle bekannten Strahlungsquellen mit Strahlungen, die gebräuchlicher Weise unter dem Begriff Elektrosmog zusammengefasst werden, nämlich Strahlung durch Mobiltelefone, schnurlose Telefone und Mikrowellen sowie auch der Flughafenradar.
Die erfindungsgemäßen elastischen Gewirke zeigen die gute Abschirmleistung sowohl im ungedehnten, als auch im gedehnten Zustand. Durch die besondere Gelegekonstruktion wird die Elastizität des Gewirks nicht beeinträchtigt. Es erfolgt keine wesentliche Verfestigung.
Die erfindungsgemäßen Gewirke können zur Herstellung von Bekleidungsstücken, wie Ober- bzw. Untertrikotagen, als auch als technische Textilien eingesetzt werden. Beim Einsatz als Obertrikotage und insbesondere als Untertrikotage wird die körperzugewandte Seite des Gewirks mit einer Hautschutzschicht aus besonders weichen Filamentgarnen - beispielsweise Polyamidfasern - ausgestaltet, so dass die leitfähigen Fäden nicht bis an die Oberfläche gelangen können. Dies erhöht den Tragekomfort. Für Bekleidungstextilien werden ausschließlich Fasern benutzt, die mit silberbeschichteten Kupferfäden umwickelt sind. Durch den Silberüberzug wird die notwendige Hautverträglichkeit gewährleistet.
Die erfindungsgemäßen Textilien können als technische Textilien, insbesondere für die Kraftfahrzeuginnenausstattung verwendet werden. Hier bieten sich die elastischen Gewirke wegen ihrer guten Bearbeitung an, beispielsweise als Polsterbezug, der in einfacher Weise um die Kanten des Sitzes herumlegbar ist. Um weitere Anforderungen der technischen Textilien gerecht zu werden, können die erfindungsgemäßen elastischen Gewirke auch mit einer entsprechend den Anforderungen ausgestatteten Kaschierung versehen werden.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Die einzige Figur zeigt eine Gelegekonstruktion 10 für eine 28E-Raschel- Kettenwirkmaschine. Bei dieser Wirkmaschine sind 28 Nadeln je Zoll vorgesehen. Die elastische Gewirkstruktur 11 ist am unteren rechten Rand angegeben. Diese elastischen Fäden sind in der Gelegekonstruktion 10 nicht mit eingezeichnet. Es sind einzig die leitfähigen Fäden 12, 12', 12" einer Fadenschar und weitere leitfähige Fäden der Fadenschar eingezeichnet, die parallel zueinander ausgerichtet sind. Betrachtet man den ausgelegten Faden 12, so verläuft dieser von oben diagonal in Legerichtung A bis zum Umkehrpunkt 13. Ab dem Umkehrpunkt 13 verändert sich die Legerichtung des Fadens 12. Er verläuft nunmehr in Legerichtung B, die senkrecht zur Legerichtung A ist. Am unteren Punkt verändert der Faden 12 wieder seine Legerichtung, er ist in der Gelegekonstruktion 10 jetzt in einer Punkt-Strich-Linie eingezeichnet. Diese Gelegekonstruktion 10 zeigt nur einen Ausschnitt. Es wird aber bereits deutlich, dass der Faden 12 zwischen zwei Umkehrpunkten seiner Legerichtung mehrmals weitere leitfähige Fäden kreuzt. Durch die parallel angeordneten Fäden 12, 12', 12" und die weiteren Fäden der Fadenschar wird in dem Gewirk ein Gitter erzeugt, bei dem die Fäden an allen Kreuzungspunkten 15 senkrecht aufeinanderliegen. Würde es sich bei dem Faden 12 um einen Metalldraht handeln, wäre jeder Kreuzungspunkt 15 ein elektrischer Kontaktpunkt. Metalldrähte lassen sich jedoch nicht gut verarbeiten, weshalb textile Fäden verwendet werden aus Fasern mit elektrisch leitfähigen Einlagen. n diesem Fall wurde eine Baumwollfaser verwendet, die von einem silberbeschichteten
Kupferfaden umwickelt ist. Aufgrund der spiralförmigen Umwicklung des Kupferfadens um den Baumwollfaden kann es dazu führen, dass zwei in einem Kreuzungspunkt 15 aufeinanderliegende Fäden 12 keinen leitfähigen Kontakt zeigen, da sich ausschließlich die Baum wollfasern berühren, oder eine Baumwollfaser einen Kupferfaden. Dies führt dazu, dass nicht alle Kreuzungspunkte 15 elektrische Kontaktpunkte darstellen. Es hat sich gezeigt, dass eine ausreichende Abschirmung erreicht wird, wenn der Faden 12 über mindestens elf Nadeln gelegt wird. Bei weniger als elf Nadeln 14 wird ausschließlich eine ausreichende Abschirmwirkung in Längsrichtung der Wirkware erzielt. Im vorliegenden Beispiel wurde der Faden 12 über 22 Nadeln 14 gelegt, d.h. überspannt einen Abstand C. Eine ausreichende Dichte an leitfähigen Fäden 12 wird erzielt, wenn der Abstand D zwischen dem Faden 12 und dem benachbarten Faden 12' weniger als fünf Nadeln 14 beträgt, vorzugsweise, wie in diesem Beispiel drei Nadeln 14. Die Abschirmwirkung wird natürlich erhöht, wenn der Abstand D auf zwei Nadeln verkürzt wird. Dies führt jedoch zu einem besonders hohen Materialaufwand an textilen, leitfähigen Fäden bei nur geringfügig besserer Abschirmwirkung.
Das auf diese Weise hergestellte Gewirk wurde einer Strahlenbelastung ausgesetzt, um die Abschirmwirkung zu messen. Die Messwerte wurden als Schirmdämpfung in einer isolierten Messkammer ermittelt. Der Innenraum der Messkammer ist vollständig isoliert. Diese Messkammer besitzt ausschließlich eine Öffnung, die durch das erfindungsgemäße Gewirk verschlossen ist. Im Innenraum der Messkörper befindet sich ein Empfänger für die, durch das Gewirk durchtretende elektromagnetische Strahlung. In einem Abstand zur Öffnung der Messkammer und damit zum Gewirk ist eine Vorrichtung positioniert, die elektromagnetische Wellen unterschiedlicher Frequenz emittiert. Es wird die Differenz zwischen der Strahlungsstärke, die am Emitter vorliegt und der Strahlungsstärke, die am Empfänger ankommt, ermittelt. Dieser Wert ergibt die Schirmdämpfung. Es wurden für das oben beschriebene Gewirk die in der Tabelle 1 aufgeführten Messwerte erzielt.
Tabelle 1 : Dämpfungswerte für ein erfindungsgemäßes Gewirk
Berücksichtigt man, dass Dämpfungswerte von 10 dB einer Abschirmleistung von 90%o und Dämpfungs werte von 20 dB einer Abschirmleistung von 99% entsprechen, so zeigen die Messwerte dieses erfindungsgemäßen Gewirks sowohl in Längs- als auch in Querrichtung ausgezeichnete Abschirmungsleistungen gegenüber der elektromagnetischen Strahlung in einem Bereich von 800 MHz bis 3000 MHz, also in einem Bereich der elektromagnetischen Strahlung, der als Elektrosmog betrachtet wird. Im ungedehnten Zustand zeigt das Gewirk eine Abschirmleistung, die in Längsund Querrichtung immer größer ist als 95% (15 dB), in wesentlichen Bereichen größer ist als 99%> (20 dB), d.h. es durchdringen nur 1 % der Strahlen das erfindungsgemäße Gewirk. Wird dieses erfindungsgemäße Gewirk in Längsund Querrichtung um das 1,5-fache gedehnt, werden ebenfalls Abschirmleistungen erzielt, die größer sind als 90%, fast über den gesamten gemessenen Bereich über 95%> liegen. Die Abschirmleistung des erfindungsgemäßen Gewirks verändert sich durch die Dehnung nur unmerklich.
Die Herstellung von Gewirken ist ein sehr flexibles Verfahren. Gewirke können elastisch oder dimensionsstabil hergestellt werden. Sie können flach, schlauchförmig oder dreidimensional produziert werden. Der Anwendungsbereich der Gewirke verbreitert sich nun durch die Verwendung der Gewirke zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung.
Bezugszeichenliste
10 Gelegekonstruktion
11 elastische Gewirkstruktur
12, 12', 12" Faden
13, 13' Umkehrpunkt
14 Nadeln
15 Kreuzungspunkt
A Legerichtung
B Legerichtung
C Abstand
D Abstand von 13, 13'