WO2008125339A2 - Flächengebilde mit lichtleitern und dessen herstellung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein textiles Flächengebilde, wobei eine Mehrzahl von Bündeln mit lichtleitenden Fasern mit dem Trägermaterial durch ein Gewirk verbunden sind.

Description

Flächengebilde mit Lichtleitern und dessen Herstellung
Beschreibung
Gebiet der Erf indung
Die Erfindung betri f ft ein insbesondere texti les
Flächengebilde mit Lichtleitern sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes .
Hintergrund der Erf indung
Flächengebilde mit Lichtleitern sind bekannt. Es handelt sich dabei zumeist um ein Verbundmaterial mit einem textilen Trägermaterial, insbesondere einem textilen Gewebe, welches Lichtleiter aufweist, über die Licht in das Textilgewebe eingekoppelt werden kann, welches dann über die Fläche verteilt an verschiedenen Stellen austritt, so dass ein Beleuchtungseffekt entsteht.
Die US 6 628 885 zeigt beispielsweise ein Gewebe, welches ummantelte Stränge aus optischen Fasern umfasst, wobei die Fasern in jedem Strang in unregelmäßigen Abständen gebrochen sind, so dass an diesen Stellen Licht aus den Fasern heraustritt und über die Fläche verteilt ein Beleuchtungseffekt entsteht.
Nachteilig an diesem Flächengewebe ist insbesondere die notwendige Ummantelung der Faserbündel. Zum einen ist es aufwändig, die einzelnen Faserbündel zu ummanteln, zum anderen kann eine Ummantelung bei bestimmten Anwendungen nachteilig sein. So ist es schwierig, eine nicht brennbare Ummantelung bereitstellen zu können. Beim Einsatz in Fahrzeugen, insbesondere in Luftfahrzeugen, werden aber strenge Anforderungen an die Feuerfestigkeit der verwendeten Stoffe gestellt.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein textiles Flächengebilde bereitzustellen, bei welchem die genannten Nachteile des Standes der Technik vermindert werden.
Insbesondere ist Aufgabe der Erfindung ein einfach herstellbares zumindest schwer entflammbares Flächengebilde mit Lichtleitern herzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, ein textiles
Flächengebilde mit Lichtleiterbündeln bereitzustellen, bei welchem auf eine Ummantelung der Lichtleiterbündel verzichtet werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, die Verwendung von nicht brennbaren Glasfasern zu ermöglichen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein textiles Flächengebilde mit einem Glitzereffekt bereit zu stellen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung betrifft die Bereitstellung eines vielseitig einsetzbaren Materials, in welchem Lichtleiter zur Erzielung eines Lichteffektes eingebettet sind. Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird bereits durch ein Flachengebilde sowie durch ein Verfahren zur Herstellung eines Flachengebildes nach einem der unabhängigen Ansprüche gelost.
Bevorzugte Ausfuhrungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteranspruchen zu entnehmen.
Die Erfindung betrifft zum einen ein Flachengebilde, welches ein Tragermaterial und eine Mehrzahl lichtleitender Fasern umfasst. Gemäß der Erfindung umfasst das Tragermaterial eine transparente Klebeschicht, vorzugsweise ist das Tragermaterial als transparente Klebeschicht ausgebildet, auf welcher die lichtleitenden Fasern bündelweise aufgebracht sind.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass es möglich ist, Faserbundel auf eine transparente, vorzugsweise im Wesentlichen homogene Klebeflache aufzudrucken und so zu fixieren. Überraschenderweise sind in der Regel keine Hullmaterialien für die Faserbundel notig, sondern die Fasern drucken sich beim Aufbringen auf die Klebeschicht derart in den Kleber ein, dass das gesamte Faserbundel fixiert ist.
Vorzugsweise besteht das Tragermaterial aus der dünnen Klebeschicht, das heißt zumindest beim Schritt des
Aufbringens der Faser auf die Klebeschicht ist kein
Tragermaterial vorhanden, sondern die Klebeschicht selbst bildet das Tragermaterial.
Dies ist dann möglich, wenn die Klebeschicht selbst eine reißfeste, also eine für sich allein stabile Schicht bildet und insbesondere eine Reißfestigkeit nach DIN 53455 von mehr als 1 N/mm2, vorzugsweise mehr als 5 N/mm2 und besonders bevorzugt mehr als 10 N/mm2 aufweist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat die Klebeschicht ein niedrigeres Flächengewicht zwischen 2 und 50 g/qm, bevorzugt zwischen 3 und 10 g/qm und besonders bevorzugt zwischen 4 und 7 g/qm.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass es beispielsweise mit einer Klebeschicht mit einem geringen Flächengewicht von 5 g/qm möglich ist, ein lichtemittierendes Flächengebilde bereitzustellen, welches nicht brennbar oder zumindest derart schwer entflammbar ist, dass es auch in Bereichen mit erhöhten Brandschutzanforderungen wie Verkehrsmitteln verwendet werden kann.
Diese Eigenschaft ist wohl darauf zurückzuführen, dass der Anteil des Klebers an dem Flächengebilde gering ist.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind quer zur Lage der lichtleitenden Fasern zumindest abschnittsweise Fasern zur Stabilisierung aufgebracht.
Die Stabilisierungsfasern können sowohl oberhalb als auch unterhalb der bündelweise aufgebrachten lichtleitenden Fasern angeordnet sein. Vorzugsweise werden auch die Fasern zur Verstärkung auf die Klebeschicht aufgebracht. Besonders geeignet zur Verstärkung sind Polyamidfasern, insbesondere vom Nylon- oder Perlontyp oder Aramidfasern, welche sich durch ihre Temperaturbeständigkeit auszeichnen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Bündel lichtleitender Fasern zwischen 20 bis 500, vorzugsweise 30 bis 300 und besonders bevorzugt 50 bis 150 Einzelfasern.
Als Fasern werden zur besseren Wärmebeständigkeit vorzugsweise Glasfasern verwendet. Um ein lichtemittierendes Flächengebilde bereitzustellen, können beispielsweise seitenemittierende Fasern bereitgestellt werden oder die Fasern mit Kerben und/oder Brüchen versehen werden, über welche das Licht austritt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Bündel beim Aufbringen auf die Klebeschicht derart breitgedrückt, dass in dem derart aufgefächerten Bündel zumindest abschnittsweise weniger als 10, vorzugsweise weniger als 5 Fasern übereinander angeordnet sind. Dadurch, dass nur wenige Fasern übereinander liegen, wird eine bessere Fixierung der Fasern erreicht .
Gleichzeitig wird von dem jeweiligen Bündel eine größere Fläche eingenommen.
Vorzugsweise werden Fasern mit einem Durchmesser zwischen 15 und 150 μm, bevorzugt zwischen 30 und lOOμm und besonders bevorzugt zwischen 50 und 90 μm verwendet.
Die Bündel lichtleitender Fasern, welche vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander liegen, sind bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 60 % und besonders bevorzugt mindestens 100 % von ihrer jeweiligen Breite voneinander beabstandet.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die breitgedrückten Bündel derart voneinander beabstandet, dass sie etwa die Hälfte der Fläche des Flächengebildes einnehmen.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist das Flächengebilde auf zumindest einer Seite kaschiert.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass sich auf besonders einfache Weise Verbundmaterialien aus dem lichtemittierenden Flächengebilde und beispielsweise Textilstoffe herstellen lassen.
Der Stoff wird dabei vorzugsweise auf einer oder beiden Seiten auf die Klebeschicht aufgedrückt und ist so ebenfalls fixiert.
Die so entstandenen Verbundmaterialien eignen sich beispielsweise als lichtemittierende Stoffbespannung oder als Vorhang.
Weiter betrifft die Erfindung ein Verbundmaterial mit zwei gegeneinander versetzten erfindungsgemäßen Flächengebilden.
Insbesondere ist vorgesehen, die Flächengebilde derart gegeneinander zu versetzen, dass der Bereich mit lichtleitenden Fasern des einen Flächengebildes im
Wesentlichen den Bereich des anderen Flächengebildes abdeckt, in dem keine oder nur wenige lichtemittierende Fasern vorhanden sind.
Das so entstehende Verbundmaterial lässt sich zum einen auf sehr einfache Weise herstellen, zum anderen wird ein Flächengebilde bereitgestellt, bei welchem lichtleitende Fasern im Wesentlichen über die gesamte Fläche verteilt sind. Die Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes. Dabei wird eine Klebeschicht bereitgestellt und lichtleitende Fasern bündelweise der Klebeschicht zugeführt.
Die so auf der Klebeschicht aufliegenden Faserbündel werden angedrückt, dass sie flächig breit gedrückt und auf der Klebeschicht fixiert sind.
Gegenüber einer gleichmäßigen Verteilung einzelner Fasern auf einem Trägermaterial ermöglicht die Erfindung eine wesentlich einfachere Herstellung eines textilen Flächenmaterials .
Die lichtleitenden Fasern werden vorzugsweise als Faserbündel im Wesentlichen parallel zueinander und voneinander beabstandet zugeführt.
Vor oder nach dem Aufbringen der Faserbündel auf die
Klebeschicht können noch Fasern zur Stabilisierung quer zur Lage der lichtleitenden Fasern aufgebracht werden.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung werden zwei so entstandene Flächengebilde gegeneinander versetzt aufeinander geklebt und es wird so ein Verbundmaterial hergestellt, welches im Wesentlichen zumindest abschnittsweise über die gesamte Fläche lichtleitende Fasern umfasst.
Zur Einkopplung des Lichtes können die Faserbündel segmentiert oder komplett zusammengeführt werden. Die Erfindung betrifft des weiteren ein textilesFlächengebilde mit einem Trägermaterial und einer Mehrzahl von Bündeln mitlichtleitenden Fasern. Unter einem textilen Flachengebilde wird jeder Stoff mit einer textilen Anmutung verstanden, insbesondere ein Gewebe, ein Gewirk, ein Gestrick oder ein Vlies.
Das textile Flachengebilde umfasst ein Tragermaterial, welches insbesondere als Gewebe, Gewirk, Vlies oder als Folie ausgestaltet sein kann. Weiter umfasst das Flachengebilde eine Mehrzahl von Bundein mit lichtleitenden Fasern.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass es möglich ist, mittels eines Fadens die Lichtleiterbundel derart auf dem Tragermaterial zu befestigen, dass gleichzeitig durch den Faden die Faserbundel zusammengehalten werden können. So kann auf eine Ummantelung der Faserbϋndel verzichtet werden.
Im Sinne der Erfindung kann als Faden auch ein Strang, beispielsweise aus einem Polymer oder einem Metall verwendet werden, vorzugsweise ist der Faden aber als linienformiges textiles Gebilde aus verdrillten Fasern ausgestaltet .
Vorzugsweise bildet der Faden ein Gewirk. Insbesondere wird mit dem Faden ein Kettengewirk gebildet, welches zumindest abschnittsweise sowohl die Faserbundel als auch das Tragermaterial umschlingt.
Das Gewirk oder Gestrick ist vorzugsweise mit einer
Maschendichte von 5 bis 300 Maschen/lOcm, vorzugsweise 10 bis 100, besonders bevorzugt 30 bis 60 Maschen/lOcm ausgebildet . Als besonders geeignet hat sich ein Gewirk mit einer Trikot-Bindung gezeigt.
Die Erfindung betrifft also ein Verbundmaterial mit einer Maschenware, bei welcher ein Gewirk Trägermaterial und
Faserbündel miteinander verbindet und dabei gleichzeitig die einzelnen Faserbündel derart fixiert, dass diese zusammengehalten werden.
Weiter ist das Gewirk bei einer Ausführungsform der
Erfindung als Abstandsgewirk ausgebildet. Ein derartiges Abstandsgewirk umfasst zwei gewirkte Decklagen und ein verbindendes Abstandssystem. Vorzugsweise sind in dem verbindenden Abstandsfadensystem die Faserbündel eingearbeitet.
Eine Decklage des Gewirks kann in das Trägermaterial eingearbeitet sein. Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann auf der gegenüber liegenden Seite ein weiteres Trägermaterial vorgesehen sein.
Die Ausgestaltung des textilen Flächengebildes als Gewirk ermöglicht die Verwendung von Glasfasern, da durch die Einbettung der Faser im Gewirk es nicht nötig ist, die Faser zu biegen, beispielsweise um diese selbst zu verweben .
Wirkerei-Verfahren, insbesondere zur Herstellung eines Abstandsgewirks sind beispielsweise in der Offenlegungsschrift EP 748889 A2 (Erfinder Heibig, Vettermann, Roichsell) sowie in der DE 41 40 862 A2 (Erfinder Hörsting, Wulfhorst) beschrieben. Auf den Offenbarungsgehalt dieser beiden Dokumente wird vollumfänglich Bezug genommen. Die Verwendung von Glasfasern schließt auch die Verwendung von Glasfasern ein, welche im Wesentlichen UV-durchlassig sind, insbesondere von Quarzglasfasern. So kann beispielsweise UV-Licht in das textile Flachenmaterial eingekoppelt werden, was, insbesondere in Verbindung mit einer Titandioxid aufweisenden Beschichtung der Fasern oder des Tragermaterials eine keimtötende Wirkung hat.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind die lichtleitenden Fasern zumindest teilweise als seitlich abstrahlende Lichtleiter ausgebildet.
Eine seitlich abstrahlende Lichtfaser ist beispielsweise in der Patentschrift US 4 466 697 (Erfinder Maurice Daniel) beschrieben. Auf den Offenbarungsgehalt dieses Dokumentes wird vollumfanglich Bezug genommen.
Seitlich abstrahlende Lichtleiter haben den Vorteil, dass keine weiteren Maßnahmen zur Auskopplung des Lichtes auf der Flache getroffen werden müssen.
Alternativ oder in Kombination kann die Auskopplung durch Bruche in den Einzelfasern sowie durch Einzelfasern in unterschiedlichen Langen erzeugt werden.
So ist es auf besonders einfache Weise möglich, das Licht bezogen auf die Flache definiert auszukoppeln. Insbesondere lassen sich Muster erzeugen, oder es können mit zunehmendem Abstand zur Lichtquelle großer werdende Verluste durch eine höhere Zahl an Auskopplungsstellen kompensiert werden.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist der Faden als Multi-Filament-Glasfaden ausgebildet. Ein derartiger Faden hat den Vorteil der Feuerfestigkeit und ist dennoch hinreichend bieg- und/oder dehnbar.
Alternativ kann auch ein Metall als Nähfaden verwendet werden oder ein mineralisches Material, insbesondere Basalt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Trägermaterial als Vlies, insbesondere als Glasfaservlies ausgebildet. In Verbindung mit einem
Kettengewirk wird auch bei einem Vlies eine hinreichend Zugfestigkeit des Flächengewebes erreicht. Gleichzeitig könne Vliese als besonders weiche Materialien mit einer großen Dicke bereitgestellt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Glasfaserbündel durch das Wirkverfahren in das
Vlies hinein gedrückt werden und auf dem fertigen Material nicht oder nur kaum hervorstehen.
Das Vlies ist vorzugsweise durch ein Bindemittel, insbesondere ein polymeres Bindemittel verfestigt.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein textiles Flächengebilde mit einem Trägermaterial und einer Mehrzahl von Bündeln mit lichtleitenden Fasern, wobei die Bündel mit lichtleitenden Fasern mit dem Trägermaterial durch Maschen, insbesondere ausgestaltet als Gewirk, verbunden sind.
Die Verwendung eines Gewirks ermöglicht die Bereitstellung eines Verbundmaterials, welches im Wesentlichen als Maschenware ausgestaltet ist, wobei die Maschen die
Faserbündel und das Trägermaterial miteinander verbinden und gleichzeitig die Faserbündel derart fixieren, dass die Fasern zusammengehalten werden. Vorzugsweise werden für das textile Flächengebilde oder das zuvor beschriebene Flächengebilde mit einer Klebeschicht Faserbündel verwendet, welche zwischen 20 und 500, bevorzugt zwischen 30 und 300 und besonders bevorzugt zwischen 50 und 150 lichtleitende Einzelfasern aufweist. Soweit im Folgenden die Faserbündel und/oder Fasern beschrieben sind, sind diese Merkmale sowohl für das textile Flächengebilde als auch für das zuvor beschriebene Flächengebilde mit einer Klebeschicht vorgesehen. Das vorzugsweise aus Glasfasern ausgebildete Faserbündel hat bei Zug eine Bruchspannung von über 5 N, bevorzugt von über 10 N und besonders bevorzugt von über 15 N.
Eine Einzelfaser hat demzufolge eine Bruchspannung von etwa über 0, 1 N.
Faserbündel mit derart hoher Bruchspannung lassen sich in einem Wirkprozess als Zwischenlage verarbeiten, ohne dabei zu reißen.
Die Fasern haben bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung einen Durchmesser zwischen 15 und 150 μm, bevorzugt zwischen 30 und 100 μm und besonders bevorzugt zwischen 50 und 90 μm. Je nach Anwendungszweck können verschiedene Faserdurchmesser verwendet werden. Die
Erfinder haben herausgefunden, dass Faserdurchmesser bis etwa 70 μm noch die Verwendung des Flächengebildes in einem beweglichen Stoff, etwa einer Wandbespannung oder einem Vorhang ermöglicht, ohne dass die Fasern übermäßig zu Brüchen neigen.
Die Faserbündel haben vorzugsweise einen Durchmesser zwischen 0,1 und 1 mm, bevorzugt zwischen 0,15 und 0,6 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,2 und 0,5 mm. Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist das textile Flachengebilde beidseitig mit einem, vorzugsweise schwer entflammbaren, Stoff kaschiert. Insbesondere ist der Stoff auf zumindest einer Seite aufgeklebt.
Auf diese Weise lasst sich ein Verbundmaterial mit Beleuchtungseffekt, aber nahezu beliebigem Aussehen bereitstellen .
Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind die lichtleitenden Fasern zumindest teilweise beschichtet.
Die Beschichtung kann zum einen eine optische Funktion haben. Insbesondere sind Interferenzbeschichtungen vorgesehen oder Beschichtungen, welche einen Stoff enthalten, der durch das Licht der Faser angeregt wird und so zu weiteren Beleuchtungseffekten fuhrt.
Des Weiteren sind Beschichtungen mit fungizider und/oder bakterizider Wirkung vorgesehen.
Die Verwendung von Glasfasern ermöglicht auch dabei den Einsatz von PVD- (Physical Vapor Deposition) oder CVD- (Chemical Vapor Deposition) Verfahren, da derartige
Glasfasern sowohl chemisch sehr bestandig sind, als auch hohen Temperaturen ausgesetzt werden können, ohne sich zu verformen.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist das textile Flachengebilde in einen zumindest abschnittsweise translucenten Trager eingebettet. Durch dieses Ausfuhrungsbeispiel wird ein Verbundmaterial geschaffen, bei welchem das textile Flachengewebe der Einkopplung von Licht in ein nahezu beliebiges Bauteil dienen kann. Insbesondere ist eine Verwendung als Decken-, Wand- und Bodenverkleidung vorgesehen. Auch ist vorgesehen, die Erfindung für den Sanitärbereich zu verwenden, insbesondere Toilettenbrillen oder Waschbecken als derartigen translucenten Träger auszubilden.
Das Flächengebilde ist vorzugsweise in den Träger eingegossen oder einlaminiert. Es ist insbesondere vorgesehen, transparente Kunststofflaminate herzustellen, bei welchen auf zumindest einer Seite ein transparenter Kunststoff auf das textile Flächengebilde auflaminiert wird.
Weiter betrifft die Erfindung ein textiles Flächengebilde mit einem doppelten optischen Effekt, derart, dass optische Fasern sowohl als seitlich abstrahlende Fasern ausgebildet sind, als auch, dass in einem Faserbündel einzelne Fasern in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen gebrochen sind.
Über ein Material, das derartige verschiedene Austrittsmöglichkeiten für ein gekoppeltes Licht hat, lassen sich besondere optische Effekte erzielen. So können die Brüche der Auskopplung von größeren Mengen Licht dienen, um einen Beleuchtungseffekt zu erzielen. Über eine seitlich abstrahlende Faser, insbesondere durch Einbettung von lichtstreuenden Partikeln in der Faser, kann beispielsweise ein Glitzereffekt erzielt werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein textiles
Flächengebilde mit einem oder mehreren der vorstehend beschriebenen Merkmale, wobei das textile Flächengebilde eine Mehrzahl von Bündeln mit lichtleitenden Fasern aufweist. Gemäß der Erfindung sind die lichtleitenden Fasern aus einem Material mit einer Temperaturbeständigkeit von über 100, vorzugsweise über 150 und besonders bevorzugt über 250 C, ausgebildet. Unter einer Temperaturbeständigkeit wird verstanden, dass die Fasern unterhalb der genannten Temperaturen nicht beginnen aufzuschmelzen. Vorzugsweise sind alle Bestandteile des textilen Flächengebildes, insbesondere Trägermaterial, lichtleitende Fasern und Wirkfaden derart temperaturbeständig ausgebildet.
Die lichtleitenden Fasern sind dabei insbesondere als Glasfasern ausgebildet. Derartige Glasfasern können insbesondere als Lichtleiter ausgebildet sein, also einen Glaskern mit einer Ummantelung umfassen. So können Fasern mit geringer Dämpfung bereit gestellt werden, was die Verwendung des textilen Flächengebildes als Beleuchtungselement auch für größere Bereiche ermöglicht, ohne dass in relativ geringen Abständen über die Fläche verteilt Licht eingekoppelt werden muss.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung sind in die lichtleitenden Fasern zur Erzielung eines Glitzereeffekts Flitterpartikel eingebettet.
Dabei handelt es sich insbesondere um dünne Metallplättchen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung haben die Fasern bei einer Wellenlänge λd von 589,3 nm eine
Brechzahl zwischen 1,3 und 1,7, bevorzugt zwischen 1,55 und 1,65. Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist zumindest ein Teil der lichtleitenden Fasern beschichtet. Insbesondere ist vorgesehen, eine optisch aktive Beschichtung zu verwenden, welche beispielsweise als Interferenzschichtsystem oder als Fluoreszenzschicht ausgebildet sein kann.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur
Herstellung eines textilen Flachengebildes, insbesondere eines zuvor beschriebenen Flachengebildes.
Bei dem Verfahren wird ein Tragermaterial bereitgestellt, eine Mehrzahl von Bundein aus lichtleitenden Fasern werden auf das Tragermaterial aufgebracht, sodann wird das Tragermaterial mit den Faserbundeln mittels eines Fadens verbunden .
Die Faserbundel werden vorzugsweise ohne Ummantelung auf das Tragermaterial aufgebracht und mittels eines Wirkverfahrens befestigt.
Das Wirkverfahren, welches vorzugsweise als Kettenwirkverfahren ausgeführt wird, ermöglicht die
Einbettung der Faserbundel als Zwischenlage, bei welcher diese zugleich mit dem Tragermaterial verbunden und derart umschlungen werden, dass diese zusammengehalten werden.
Die Glasfaserbundel werden vorzugsweise in das Gewirk als Langsschuss eingearbeitet. Das auf dem Tragermaterial ausgebildete Gewirk hat vorzugsweise eine Trikot-Bindung.
Als Tragermaterial wird vorzugsweise ein feuerfestes Vlies, insbesondere Glasfaservlies verwendet.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung werden die lichtleitenden Fasern mittels eines CVD- oder PVD- Verfahrens beschichtet. Weiter können die lichtleitenden Fasern auch mittels eines Tauchverfahrens beschichtet werden. Insbesondere können so Fluoreszenzbeschichtungen aufgebracht werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung soll im Folgenden anhand der Zeichnungen Fig. 1 bis Fig. 7 näher beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, in der ein textiles Flächengebilde in der
Draufsicht dargestellt ist,
Fig. 2 zeigt schematisch das textile Flächengebilde in einer Schnittansicht,
Fig. 3 zeigt eine Detailansicht eines textilen
Flächengebildes und
Fig. 4 zeigt ein in einen translucente Träger eingebettetes textiles Flächengebilde,
Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform der
Erfindung, in welcher ein Flächengebilde mit lichtleitenden Fasern dargestellt ist, Fig. 6 zeigt eine schematische Schnittansicht des Flächengebildes,
Fig. 7 zeigt ein schematisches Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verbundmaterials .
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines textilen Flächengebildes 1. Das texile Flächengebilde umfasst ein Trägermaterial 2, vorzugsweise ausgestaltet als Vlies. Auf das Trägermaterial 2 sind mit einem Wirkfaden, der ein Gewirk 5 bildet, Bündel 3 aus lichtleitendenden Fasern geheftet. Das Gewirk 5 ist vorzugsweise als Trikot-Bindung 5 ausgebildet.
Fig. 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines textilen Flächengebildes 1. Das textile Flächengebilde 1 umfasst ein Trägermaterial 2, in diesem 10 Ausführungsbeispiel in Form eines Glasfaservlieses.
Auf das Trägermaterial 2 sind Faserbündel 3 mit lichtleitenden Einzelfasern 4, auch Filamente genannt, aufgelegt. Wegen des als Vlies ausgestalteten weichen und 15 dicken Trägermaterials drücken sich die Faserbündel 3 weit in das Trägermaterial 2 hinein.
Um Trägermaterial und Faserbündel miteinander zu verbinden, weist das textile Flächengebilde 1 ein Gewirk 5, 20 ausgebildet als Abstandsgewirk auf.
Das Gewirk umfasst beidseitig Maschen 6 und Abstandsfäden 7. Die Abstandsfäden 7 erstrecken sich bei diesem Ausführungsbeispiel durch das gesamte Trägermaterial. 25 Das Trägermaterial 2 bildet also zusammen mit den
Faserbündeln 3 eine Zwischenlage innerhalb des Gewirks 5.
Die Erfinder haben herausgefunden, dass sich durch diese Anordnung erreichen lässt, dass sowohl die Faserbündel 30 sicher mit dem Trägermaterial verbunden sind, als auch dass die Faserbündel selbst zusammengehalten werden und nicht von einem Hüllmaterial ummantelt werden müssen.
Fig. 3 zeigt schematisch ein Gewirk, bei welchem die '35 einzelnen Maschen 6 ineinander verschlungen sind. Statt der hier dargestellten Fasern können, wie es die Erfindung vorsieht, Faserbundel verwendet werden, welche in das Gewirk eingebettet sind.
Fig. 4 zeigt schematisch die Einbettung eines erfindungsgemaßen textilen Flachengebildes 1 in einen zumindest teilweise translucenten Trager 10.
Das textile Flachengebilde 1 umfasst ein Tragermaterial 2 sowie Faserbundel 3 mit lichtleitenden Einzelfasern. Bei dem textilen Flachengebilde muss es sich nicht um ein in den vorangegangenen Ausfuhrungsbeispielen beschriebenes Flachengebilde handeln, sondern es ist insbesondere denkbar, auch ein Gewebe zu verwenden, bei welchem lichtleitende Fasern miteinander verwoben sind.
Der Trager 10 kann insbesondere einen transparenten, thermoplastischen Kunststoff umfassen, in welchem das textile Flachengebilde 1 eingegossen wird.
Alternativ, insbesondere um schwer entflammbare oder nicht brennbare Materialien bereitzustellen, ist vorgesehen, das textile Flachengebilde 1 auf einen Trager zu laminieren (nicht dargestellt). So kann als Trager beispielsweise auch ein Glassubstrat verwendet werden.
Bezugnehmend auf Fig. 5 soll eine alternative Ausfuhrungsform der Erfindung, welche ein Flachengebilde mit lichtleitenden Fasern betrifft, naher erläutert werden.
Das Flachengebilde 1 ist in dieser Darstellung schematisch in der Draufsicht dargestellt. Das Flächengebilde 1 umfasst eine Klebeschicht 11, auf welche die lichtleitenden Fasern in Bündeln 3 aufgebracht sind.
Dazu werden die Faserbündel 3 auf die Klebeschicht parallel zueinander aufgebracht und flächig breitgedrückt. So werden die Faserbündel 3 zum einen mit der Klebeschicht 11 verbunden. Zum anderen werden die Faserbündel 3 über eine breitere Fläche verteilt.
Zur Verstärkung umfasst das Flächengebilde 1 quer zu den Bündeln 3 verlaufende, ebenfalls parallel zueinander angeordnete, Polyamidfasern 12. Je nach Ausführungsform kann auf die Polyamidfasern 12 auch verzichtet werden.
Fig. 6 zeigt eine schematische Schnittansicht des in Fig. 5 dargestellten Flächengebildes 1. Zu erkennen ist, dass die Faserbündel 3 auf der Klebeschicht 11 derart breitgedrückt sind, dass nur wenige Einzelfasern übereinander liegen.
Fig. 7 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Verbundmaterial .
Das Verbundmaterial umfasst zwei gegeneinander versetzte in Fig. 1 dargestellte Flächengebilde.
Unter Versatz im Sinne der Erfindung wird verstanden, dass die Flächengebilde derart aufeinandergelegt werden, dass die Faserbündel 3 der beiden Flächengebilde gegeneinander verschoben sind.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Faserbündel des einen Flächengebildes im Wesentlichen in den Lücken des anderen Flächengebildes angeordnet, so dass ein Verbundmaterial 13 entsteht, welches im Wesentlichen über die gesamte Fläche lichtleitende Fasern umfasst.
Auch die verstärkenden Polyamidfasern 12 sind in diesem Beispiel mit einem leichten Versatz zueinander angeordnet. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf eine Kombination vorstehend beschriebener Merkmale beschränkt ist, sondern dass der Fachmann sämtliche Merkmale der Erfindung, soweit dies sinnvoll ist, beliebig kombinieren wird.
Bezugszeichenliste
1 Flächengebilde
2 Trägermaterial
3 Bündel
4 Einzelfasern
5 Gewirk
6 Maschen
7 Abstandsfäden
10 Träger
11 Klebeschicht
12 Polyamidfaser
13 Verbundmaterial

Claims

Patentansprüche :
1. Flächengebilde, umfassend ein Trägermaterial und eine Mehrzahl lichtleitender Fasern, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial eine transparente Klebeschicht umfasst, auf der die lichtleitenden Fasern bündelweise aufgebracht sind.
2. Flächengebilde nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Klebeschicht ein Flächengewicht zwischen 2 und 50 g/m3, bevorzugt zwischen 3 und 10 g/m3, besonders bevorzugt zwischen 4 und 7 g/m3 hat.
3. Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Klebeschicht eine Reißfestigkeit nach DIN 53455 von mehr als 1 N/mm2, vorzugsweise mehr als 5 N/mm2 und besonders bevorzugt mehr als 10 N/mm2 aufweist.
4. Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass quer zur Lage der lichtleitenden Fasern zumindest abschnittsweise Fasern zur Stabilisierung, insbesondere Polyamidfasern, aufgebraucht sind.
5. Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bündel lichtleitender
Fasern 20 bis 500, vorzugsweise 30 bis 300 und besonders bevorzugt 50 bis 150 lichtleitende Fasern umfasst.
6. Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündel derart breit gedruckt sind, dass in einem Bündel weniger als 10, vorzugsweise weniger als 5 Fasern übereinander angeordnet sind.
7. Flachengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtleitenden Fasern im Wesentlichen aus Glas bestehen und einen Durchmesser zwischen 15 und 150 μm, bevorzugt zwischen 30 und lOOμm und besonders bevorzugt zwischen 50 und 90 μm aufweisen.
8. Flachengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündel lichtleitender Fasern mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 60 % und besonders bevorzugt mindestens 100 % ihrer jeweiligen Breite voneinander beabstandet sind.
9. Flachengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachengebilde auf zumindest einer Seite kaschiert ist.
10. Verbundmaterial, umfassend zumindest zwei gegeneinander versetzte Flachengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche .
11. Verfahren zur Herstellung eines Flachengebildes, insbesondere eines Flachengebildes nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
- Bereitstellen einer Klebeschicht,
- Bundelweises Zufuhren von lichtleitenden Fasern auf die Klebeschicht,
- Andrucken der Faserbundel auf die Klebeschicht, so dass die Faserbundel flachig breit gedruckt und auf der Klebeschicht fixiert werden.
12. Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl im Wesentlichen paralleler Faserbündel zugeführt werden.
13. Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserbündel voneinander beabstandet zugeführt werden.
14. Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine transparente Klebeschicht mit einem Flächengewicht zwischen 2 und 50 g, bevorzugt zwischen 3 und 10 g, besonders bevorzugt zwischen 4 und 7 g bereitgestellt wird.
15. Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass quer zur Lage der lichtleitenden Fasern zumindest abschnittsweise Fasern zur Stabilisierung, insbesondere Polyamidfasern, aufgebraucht werden.
16. Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündel lichtleitender Fasern 20 bis 500, vorzugsweise 30 bis 300 und besonders bevorzugt 50 bis 150 lichtleitende Fasern umfassen.
17. Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündel derart angedrückt werden, dass nach dem Andrücken in einem Bündel weniger als 10, vorzugsweise weniger als 5 Fasern übereinander angeordnet sind.
18. Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass lichtleitende Fasern aus Glas mit einem Durchmesser zwischen 15 und 150 μm, bevorzugt zwischen 30 und lOOμm und besonders bevorzugt zwischen 50 und 90 μm verwendet werden.
19. Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengebilde auf zumindest einer Seite kaschiert wird.
20. Verfahren zur Herstellung eines Flächengebildes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Flächengebilde mit lichtleitenden Fasern gegeneinander versetzt zusammengefügt werden, wobei die lichtleitenden Fasern des einen Flächengebildes im Wesentlichen Bereiche ohne lichtleitende Fasern des anderen Flächengebildes überdecken.
21. Textiles Flächengebilde, umfassend ein Trägermaterial und eine Mehrzahl von Bündeln mit lichtleitenden Fasern, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündel mit lichtleitenden Fasern durch zumindest einen Faden auf dem Trägermaterial befestigt sind, wobei der zumindest eine Faden gleichzeitig die Faserbündel zusammenhält.
22. Textiles Flächengebilde nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Faden Teil eines Gewirks oder Gestricks ist, welches das Trägermaterial und die Faserbündel zumindest abschnittsweise umschlingt.
23. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Faden ein Gewirk oder Gestrick mit einer Maschendichte von 5 bis 300 Maschen/lOcm, vorzugsweise 10 bis 100, besonders bevorzugt 30 bis 60 Maschen/lOcm bildet.
24. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirk als Abstandsgewirk ausgebildet ist.
25. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtleitenden Fasern zumindest teilweise als Glasfasern ausgebildet sind.
26. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtleitenden Fasern zumindest teilweise als Quarzglasfasern ausgebildet sind.
27. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtleitenden Fasern zumindest teilweise als seitlich abstrahlende Lichtleiter ausgebildet sind.
28. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtleitenden Fasern in einem Faserbündel unterschiedliche Längen haben und/oder in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen ein Teil der Fasern in einem Bündel, insbesondere eine einzelne Faser unterbrochen, ist.
29. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Faden als Multi-Filament-Glasfaden ausgebildet ist.
30. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial als Vlies, insbesondere als Glasfaservlies ausgebildet ist.
31. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial als Glasfaserkurzschnittvlies ausgebildet ist.
32. Textiles Flächengebilde nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies durch ein Bindemittel, insbesondere ein polymeres Bindemittel verfestigt ist.
33. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Faserbündel 20 bis 500, vorzugsweise 30 bis 300 und besonders bevorzugt 50 bis 150 lichtleitende Fasern umfasst.
34. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Faserbündel eine Bruchspannung von über 5 N, bevorzugt von über 10 N und besonders bevorzugt von über 15 N aufweist.
35. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in einem Faserbündel einen Durchmesser zwischen 15 und
150 μm, bevorzugt zwischen 30 und lOOμm und besonders bevorzugt zwischen 50 und 90 μm aufweisen.
36. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserbündel einen Durchmesser zwischen 0, 1 und 1 mm, bevorzugt zwischen 0,15 und 0,6 mm und besonders bevorzugt zwischen 0,2 und 0,5 mm aufweisen.
37. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde auf zumindest einer Seite, vorzugsweise beidseitig mit einem vorzugsweise schwer entflammbaren Stoff kaschiert ist.
38. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtleitenden Fasern beschichtet sind.
39. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung einen fungizid und/oder bakterizid wirkenden Stoff umfasst .
40. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden beiden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein Wechselschichtsystem aus hoch und niedrig brechenden Schichten umfasst.
41. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde in einem zumindest abschnittsweise translucenten Träger eingebettet, insbesondere einlaminiert oder eingegossen ist.
42. Textiles Flächengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das textile Flächengebilde Nanopartikel, insbesondere aus Titanoxid, enthält.
43. Textiles Flachengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Fasern sowohl als seitlich abstrahlende Fasern ausgebildet sind, als auch, dass in einem Faserbundel einzelne Fasern in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abstanden gebrochen sind.
44. Textiles Flachengebilde, insbesondere textiles Flachengebilde mit einem oder mehreren Merkmalen nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein Tragermaterial und eine Mehrzahl von Bundein mit lichtleitenden Fasern, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündel mit lichtleitenden Fasern mit dem Tragermaterial durch Maschen, insbesondere ausgestaltet als Gewirk, verbunden sind.
45. Textiles Flachengebilde, insbesondere textiles Flachengebilde mit einem oder mehreren Merkmalen nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Mehrzahl von Bundein mit lichtleitenden Fasern, dadurch gekennzeichnet, die lichtleitenden Fasern zumindest teilweise aus einem Material mit einer
Temperaturbeständigkeit von über 100, vorzugsweise 150 und besonders bevorzugt 250 0C ausgebildet sind.
46. Textiles Flachengebilde nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtleitenden Fasern als Glasfasern ausgebildet sind.
47. Textiles Flachengebilde nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern einen Kern und zumindest einen Mantel umfassen.
48. Textiles Flachengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die lichtleitenden Fasern Flitterpartikel eingebettet sind.
49. Textiles Flachengebilde nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtleitenden Fasern zumindest teilweise bei einer
Wellenlange λ = 589,3 eine Brechzahl zwischen 1,3 und 1,7, bevorzugt zwischen 1,55 und 1,65 haben.
50. Textiles Flachengebilde, insbesondere textiles Flachengebilde mit einem oder mehreren Merkmalen nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Mehrzahl von Bundein mit lichtleitenden Fasern, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtleitenden Fasern zumindest teilweise, insbesondere mit einer optisch aktiven Beschichtung, beschichtet sind,
51. Textiles Flachengebilde nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung ein Interferenzschichtsystem umfasst .
52. Textiles Flachengebilde mit einem oder mehreren Merkmalen nach einem der vorstehenden Ansprüche.
53. Verfahren zur Herstellung eines textilen Flachengebildes, umfassend die Schritte
- Bereitstellen eines Tragermaterials,
- Aufbringen einer Mehrzahl von Bundein aus lichtleitenden Fasern,
- Verbinden der losen Faserbundel mit dem Tragermaterials mittels zumindest eines Fadens.
54. Verfahren zur Herstellung eines textilen Flachengebildes nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Tragermaterial ein Gewirk ausgebildet wird.
55. Verfahren zur Herstellung eines textilen Flachengebildes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bündel aus lichtleitenden Fasern zumindest teilweise als Langsschuss eingearbeitet werden.
56. Verfahren zur Herstellung eines textilen Flachengebildes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Tragermaterial ein Gewirk mit einer Trikot-Bindung ausgebildet wird.
57. Verfahren zur Herstellung eines textilen Flachengebildes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Faserbundel ohne Ummantelung auf das Tragermaterial aufgebracht werden.
58. Verfahren zur Herstellung eines textilen Flachengebildes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserbundel mittels eines Wirkverfahrens auf dem Tragermaterial befestigt werden .
59. Verfahren zur Herstellung eines textilen
Flachengebildes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserbundel in einem Abstandsgewirk eingebettet werden.
60. Verfahren zur Herstellung eines textilen
Flachengebildes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Tragermaterial ein schwer entflammbares, insbesondere feuerfestes Vlies bereitgestellt wird.
61. Verfahren zur Herstellung eines textilen Flachengebildes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Faden sowohl die Faserbundel als auch das Tragermaterial umschlungen werden.
62. Verfahren zur Herstellung eines textilen Flachengebildes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserbundel wahrend der Herstellung eines Abstandsgewirks als Zwischenlage eingearbeitet werden.
63. Verfahren zur Herstellung eines textilen Flachengebildes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtleitenden Fasern mittels eines PVD oder CVD-Verfahrens beschichtet werden.
64. Verfahren zur Herstellung eines textilen Flachengebildes nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtleitenden Fasern mittels eines Tauchverfahrens beschichtet werden.
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