WO2018113993A1 - Verfahren zur herstellung von sicherheitsstrukturen bei einem flächenelement und flächenelement - Google Patents

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WO2018113993A1
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surface element
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Robert KATSCHKE
Claus LEWALD
Rolf Schumacher
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    • D04B—KNITTING
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    • D04B21/14—Fabrics characterised by the incorporation by knitting, in one or more thread, fleece, or fabric layers, of reinforcing, binding, or decorative threads; Fabrics incorporating small auxiliary elements, e.g. for decorative purposes
    • D04B21/16—Fabrics characterised by the incorporation by knitting, in one or more thread, fleece, or fabric layers, of reinforcing, binding, or decorative threads; Fabrics incorporating small auxiliary elements, e.g. for decorative purposes incorporating synthetic threads
    • D04B21/165—Fabrics characterised by the incorporation by knitting, in one or more thread, fleece, or fabric layers, of reinforcing, binding, or decorative threads; Fabrics incorporating small auxiliary elements, e.g. for decorative purposes incorporating synthetic threads with yarns stitched through one or more layers or tows, e.g. stitch-bonded fabrics
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
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    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2505/00—Industrial
    • D10B2505/18—Outdoor fabrics, e.g. tents, tarpaulins

Definitions

  • the invention relates to a method for producing security structures in a surface element and surface element.
  • Such surface elements are generally used to provide protection against burglary, theft, vandalism.
  • the security structures of the surface element protect against unauthorized interference.
  • This safety packing device essentially consists of a wrapper which is intended to protect an object such as a suitcase or a bag against unauthorized intervention.
  • the wrapping consists of a cut-resistant textile structure with integrated conductive thread layers. At least two electrically conductive layers are provided, which are separated by an insulating layer. In a slicing test, the conductive layers are shorted due to the article being impacted into the cladding, thereby triggering an alarm.
  • a major disadvantage of this arrangement is that it has a high weight due to its multi-layered structure.
  • the sensor structures are located on one side of the surface element and the cut-resistant structures on the other side of the surface element.
  • the invention has for its object to provide a method by means of which in a rational way surface elements with high, reliable protection function can be produced at the same time low weight.
  • the invention relates to a method for producing sensor structures and cut-resistant structures in a surface element by means of a warp knitting machine or Raschel machine. Sensor threads as a sensor structure and cut resistant threads incorporated as a cut-resistant structure on the same side of the surface element.
  • a first advantage of the invention is that the cut-resistant structure and the sensor structure form different, separate structures.
  • the sensor filaments forming the sensor structures and the cut-resistant filaments forming the cut-resistant structures can each be separately optimized with respect to their function.
  • the cut-resistant threads can be optimized in terms of their stability and cut resistance. Irrespective of this, the sensor threads can be optimized to generate well-detectable electrical signals which can be evaluated in a measuring device in order to generate an alarm message or the like in the event of an interruption of the sensor threads.
  • a further advantage of the invention is that the other side of this surface element remains free due to the incorporation of the sensor threads and the cut-resistant threads on one side of the surface element and is thus readily available for other machining processes such as coatings.
  • an essential advantage of the invention is that the surface element with the cut-resistant structure and the sensor structure can be made particularly fast and efficient.
  • the sensor threads and the cut-resistant threads are incorporated in one operation in the surface element.
  • the cut-resistant structure generally provides mechanical protection against puncturing of the surface element with objects such as knives or similar sharp-edged objects.
  • the cut-resistant structures are designed so that at most only a local piercing into the surface element is possible, but not a large-scale separation of the surface element. Furthermore, a piercing of the surface element is detected with the sensor structure, so that then, for example, an alarm signal is generated, which reports the unauthorized intervention on the surface element.
  • Areas of application of the surface element according to the invention are for example tarpaulins of lorries or tents.
  • Another application is the wrapping of objects such as suitcases, bags or the like with the surface element according to the invention.
  • the surface element may be a textile surface element, in particular a knitted fabric or a fabric or a fleece, or a film consisting of plastic or paper.
  • threads are used as sensor threads which are formed at least on their outer circumferential surface of an electrically conductive material.
  • sensor filaments are conductively connected to one another in intersection regions in which they abut one another in mechanical contact. This results in a preferably over the entire surface element extending two-dimensional structure of conductively interconnected sensor threads, which allows detection of interruptions at arbitrary locations of the surface element, whereby interference in the surface element can be detected with a high detection reliability.
  • the electrically conductive material consists of a metallic material.
  • the conductive materials may also be formed of carbon fibers and the like.
  • silvered polyamide threads may be used, which are very flexible and flexible and thus can be well processed in the warp knitting machine or raschel machine.
  • the operating principle of the sensor structure is to apply a defined electrical signal to the sensor filaments, in particular by applying a defined voltage.
  • This electrical signal defines a for the perfect condition in which all sensor filaments are intact. This expectation is checked with the measuring device, in particular by a resistance measurement and / or a high-frequency transit time measurement and / or possibly also by a current or voltage measurement. If a sensor thread is cut through by an impact of an object, the electrical signal changes, ie it deviates from the expectation. This deviation is detected by the measuring device, whereby an alarm signal or the like is generated to signal the intervention. So that the cut-resistant threads do not impair these measurements with the conductive structure of the sensor threads, they are used as cut-resistant threads, which are formed at least on their outer lateral surface of an electrically insulating material.
  • a cut-resistant thread has a core, which is covered with an electrically insulating structure, wherein the electrically insulating structure consists of a plastic.
  • the sheath may be formed by a coating. In general, the sheath can also be formed by a winding of the core with thread-like elements.
  • the cut-resistant threads consist of a stable, tear-resistant material, such as stainless steel, a plastic or a stone fiber.
  • two guide rails of the warp knitting machine or Raschel machine are used for the production of the sensor structure and the cut-resistant structure, sensor threads and cut-resistant threads are guided in each guide rail. Sensor threads and cut-resistant threads are guided in each guide rail in an alternating sequence in predetermined hole patterns of the guide rail.
  • a two-dimensional, networked sensor structure is produced with the sensor threads guided over the two guide rails.
  • a two-dimensional, networked cut-resistant structure is produced.
  • different waveforms of the sensor threads or sensor structures can be generated, such as sinusoidal or zigzag-shaped structures.
  • two stitch-forming laying rails are used for the production of the sensor structures and the cut-resistant structures, so that the sensor threads are connected to one another at their crossing regions by stitch formations with these laying bars. Since it has been shown that a mere superposition of sensor filaments is not sufficient for a sufficiently conductive connection, the mesh formation of two intersecting sensor filaments produces a particularly close and multi-dimensional contact of two sensor filaments, thereby creating a reproducible, highly conductive connection of the sensor filaments becomes.
  • the guide rails in the areas of the cut-resistant structure are assigned blocking means, by means of which a stitch formation of the cut-resistant structure in their intersection areas is prevented.
  • four guide rails of the warp knitting machine or Raschel machine are used to produce the sensor structure and the cut-resistant structure. Sensor tracks are guided in two guide rails. In two further guide rails, cut-resistant threads are guided.
  • another guide rail for setting the sensor threads and the cut-resistant threads is provided on the surface element.
  • Figure 1 Schematic representation of an embodiment of the inventive surface element with a sensor structure and a cut-resistant structure.
  • FIG. 2 shows a detailed representation of an embodiment of the planar element with a sensor structure and cut-resistant structure.
  • Figure 3 Schematic representation of laying rails of a nonwoven Raschelmaschine for producing a sensor structure and a
  • Cut resistant structure on a surface element Cut resistant structure on a surface element.
  • FIG. 4 shows a detail of a guide bar of the arrangement according to FIG.
  • Figure 1 shows schematically an embodiment of the surface element 1 according to the invention with a sensor structure and a cut-resistant structure, which are incorporated on the same side of the surface element 1.
  • the surface element 1 consists of a knitted fabric, woven fabric, fleece or the like.
  • the sensor structure consists of sensor filaments 2a, 2b, which consist of an electrically conductive material at least on their outer circumferential surface.
  • the sensor filaments 2a, 2b are formed by silver-plated polyamide filaments.
  • the cut-resistant structure consists of cut-resistant threads 3a, 3b, which consist of a tear-resistant material.
  • the outer lateral surfaces of the cut-resistant threads 3a, 3b are made of an electrically non-conductive material.
  • the cut-resistant structures of stainless steel filaments are formed, which are coated with a plastic layer.
  • the sensor threads 2a, 2b and the cut-resistant threads 3a, 3b are incorporated into the surface element 1 with a warp knitting machine or a Raschel machine.
  • a nonwoven Raschel machine is used.
  • the sensor filaments 2a, 2b extend in wavy form along the planar element 1, the waveforms of both sensor filaments 2a, 2b having the same geometries but being offset from one another.
  • intersection regions 4 the sensor threads 2a, 2b are superimposed. As a result, a two-dimensional networked structure extending over the entire areal element 1 is obtained.
  • the sensor filaments 2a, 2b are electrically conductive on their outer lateral surfaces and in each case two sensor filaments 2a, 2b permanently touch each other in the crossing regions 4, the sensor filaments 2a, 2b form a coherent, electrically conductive network extending over the entire planar element 1.
  • a measuring device is connected, with which the electrical resistance is measured. As long as there is no interruption of a sensor filament 2a, 2b, the resistance corresponds to a predetermined desired value. If a sensor thread 2a, 2b pierces locally through a knife or the like, the electrical resistance changes. The measuring device registers the resistance change and generates an alarm message.
  • the cut-resistant threads 3 a, 3 b extend wave-like like the sensor threads 2 a, 2 b, the wave forms of the cut-resistant threads 3 a, 3 b coinciding with the wave shapes but offset from these.
  • the cut-resistant threads 3 a, 3 b also form a two-dimensional network structure extending over the planar element 1, wherein adjacent cut-resistant threads 3 a, 3 b are superimposed locally in intersection areas 5. Since the cut-resistant threads 3a, 3b are tear-resistant, can indeed be stabbed with a knife or the like locally in the surface element 1. The staggered structure of the cut-resistant threads 3a, 3b, however, prevents large-area cutting of the surface element.
  • FIG. 2 shows a detail of a real structure of sensor filaments 2a, 2b and cut-resistant filaments 3a, 3b on a surface element 1. This structure is periodically continued over the entire surface of the surface element 1.
  • FIG. 3 shows an arrangement of guide rails 6, 8, 9 of the nonwoven Raschel machine for producing the sensor threads 2a, 2b and cut-resistant threads 3a, 3b according to the embodiment according to FIGS. 1 and 2, respectively.
  • a first guide bar 6 is used for setting the sensor threads 2a, 2b and the cut-resistant threads 3a, 3b on the surface element 1.
  • this guide rail 6 a full-pull is present such that through all holes of the guide rail 6 threads 7 are guided to sensor threads 2a, 2b and cut-resistant threads 3a, 3b bind to the surface element 1.
  • Sensor threads 2 a, 2 b and cut-resistant threads 3 a, 3 b are guided in two further guide rails 8, 9, with sensor threads 2 a, 2 b being arranged alternately in the guide rails 8, 9 there.
  • the sensor threads 2a and cut-resistant threads 3b are guided in an alternating arrangement, wherein in each case between two adjacent sensor threads 2a and cut-resistant threads 3b a number of N holes of the guide rail 8 is vacant.
  • the sensor threads 2b and the cut-resistant threads 3b are guided in an alternating arrangement in the guide rail 9, the same number N of holes in the guide rail 9 being unoccupied here between two adjacent sensor threads 2b and cut-resistant threads 3b.
  • the representation of Figure 3 is purely schematic. In particular, the number of holes of the guide rails 6, 8, 9 can be considerably larger.
  • the sensor threads 2 a, 2 b and cut-resistant threads 3 a, 3 b are incorporated into the surface element 1.
  • the rails 8, 9 By a movement of the rails 8, 9 in their longitudinal direction (indicated by the double arrows in FIG. 3) during the incorporation process, the wave-shaped structures of the sensor threads 2a, 2b and cut-resistant threads 3a, 3b are produced.
  • the sensor filaments 2a and cut-resistant filaments 3b are arranged alternately on the guide rail 8 and furthermore the sensor filaments 2b and cut-resistant filaments 3b are arranged offset on the laying rail 9 to be arranged on the guide rail 8 and also alternately, the networked sensor structures with the Sensor threads 2a, 2b and the likewise networked cut-resistant structures with the cut-resistant structures 3a, 3b, as shown in particular in Figure 2, obtained. Since the operation of the guide bars 8, 9, the sensor threads 2 a, 2 b and the cut-resistant threads 3 a, 3 b incorporated in the surface element 1 in one operation with the nonwoven Raschelmaschine.
  • blocking bars are provided on the guide rails 8, 9 in the areas of the cut-resistant threads 3 a, 3 b, which form a loop of the cut-resistant threads 3 a, 3b in the crossing regions 5 prevent.
  • the blocking means of tubes 12 are formed, which deflect the cut-resistant threads 3 a, 3 b so that they do not reach into the region of the slide needles 11.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sensorstrukturen und Schnittfeststrukturen bei einem Flächenelement (1) mittels einer Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine. Sensorfäden (2a, 2b) als Sensorstruktur und schnittfeste Fäden (3a, 3b) als Schnittfeststruktur auf derselben Seite des Flächenelements (1) eingearbeitet.

Description

Verfahren zur Herstellung von Sicherheitsstrukturen bei einem Flächenelement und Flächenelement.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sicherheitsstrukturen bei einem Flächenelement und Flächenelement.
Derartige Flächenelemente werden allgemein dazu verwendet, einen Schutz gegen Einbruch, Diebstahl, Vandalismus zu gewährleisten. Generell schützen dabei die Sicherheitsstrukturen des Flächenelements gegen unbefugte Eingriffe.
Ein Beispiel für ein derartiges Flächenelement ist eine Sicherheits-Packvorrich- tung, wie sie in der WO 2012/080888 AI beschrieben ist. Diese Sicherheits- Packvorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer Umhüllung, die einen Gegenstand wie einen Koffer oder eine Tasche, gegen unbefugte Eingriffe schützen soll. Die Umhüllung besteht aus einer schnittfesten Textilstruktur mit integrierten leitfähigen Fadenschichten. Dabei sind mindestens zwei elektrisch leitfähige Schichten vorgesehen, die durch eine Isolationsschicht getrennt sind. Bei einem Aufschneidversuch werden, bedingt durch das Einstoßen des Gegenstands in die Umhüllung, die leitfähigen Schichten kurzgeschlossen, wodurch ein Alarm ausgelöst wird.
Ein wesentlicher Nachteil dieser Anordnung besteht darin, dass diese durch ihren mehrschichtigen Schicht Aufbau ein hohes Gewicht aufweist.
Aus der DE 10 2014 1 15 437 AI ist ein Verfahren zur Herstellung von Sicherheitsstrukturen bei einem Flächenelement bekannt. Mittels einer Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine werden als Sicherheitsstrukturen Schnittfeststrukturen und/oder Sensorstrukturen bildende Fäden in das Flächenelement eingearbeitet. Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass mit der Kettenwirkmaschine beziehungsweise der Raschelmaschine wahlweise sowohl die Schnittfeststruktur als auch die Sensor struktur in das Flächenelement eingearbeitet werden können.
Für den Fall, dass das Flächenelement sowohl eine Schnittfeststruktur als auch eine Sensorstruktur aufweist, befinden sich die Sensorstrukturen auf einer Seite des Flächenelements und die Schnittfeststrukturen auf der anderen Seite des Flächenelements.
Nachteilig hierbei ist, dass die Schnittfeststrukturen und die Sensor strukturen in zwei unterschiedlichen, separaten Maschinendurchläufen in das Flächenelement eingearbeitet werden müssen, was den Aufwand zur Herstellung des Flächenelements unerwünscht erhöht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels dessen auf rationelle Weise Flächenelemente mit hoher, zuverlässiger Schutz- funktion bei gleichzeitig geringem Eigengewicht hergestellt werden können. Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der unabhängigen Ansprüche vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sensor strukturen und Schnittfeststrukturen bei einem Flächenelement mittels einer Kettenwirkma- schine oder Raschelmaschine. Sensorfäden als Sensorstruktur und schnittfeste Fäden als Schnittfeststruktur auf derselben Seite des Flächenelements eingearbeitet.
Ein erster Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Schnittfeststruktur und die Sensorstruktur unterschiedliche, separate Strukturen ausbilden. Damit kön- nen die die Sensorstrukturen bildenden Sensorfäden und die die Schnittfeststrukturen bildenden schnittfesten Fäden jeweils hinsichtlich ihrer Funktion separat optimiert werden. Die schnittfesten Fäden können dabei hinsichtlich ihrer Stabilität und Schnittfestigkeit optimiert werden. Unabhängig davon können die Sensorfäden dahingehend optimiert werden, damit mit diesen gut nachweisbare elektrische Signale generiert werden, welche in einer Messvorrichtung auswertbar sind, um im Fall einer Unterbrechung der Sensorfäden eine Alarmmeldung oder dergleichen generieren zu können.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch das Einarbeiten der Sensorfäden und der schnittfesten Fäden auf einer Seite des Flächenelements die andere Seite dieses Flächenelements frei bleibt und somit ohne weiteres für an- dere Bearbeitungsprozesse wie Beschichtungen zur Verfügung steht.
Schließlich besteht ein wesentlicher Vorteil der Erfindung darin, dass das Flächenelement mit der Schnittfeststruktur und der Sensor struktur besonders schnell und rationell hergestellt werden kann. Insbesondere ist dabei vorteilhaft, dass die Sensorfäden und die schnittfesten Fäden in einem Arbeitsgang in das Flächenelement eingearbeitet werden.
Mit der Einarbeitung der Schnittfeststruktur und der Sensorstruktur in das Flächenelement wird eine hohe Sicherheit gegen unbefugte Eingriffe in dieses Flächenelement erzielt.
Mit der Schnittfeststruktur wird generell ein mechanischer Schutz gegen ein Durchstoßen des Flächenelements mit Gegenständen wie Messern oder ähnlich scharfkantigen Objekten erzielt. Die Schnittfeststrukturen sind dabei so ausgebildet, dass allenfalls nur ein lokales Einstechen in das Flächenelement möglich ist, nicht jedoch ein großflächiges Auftrennen des Flächenelements. Weiterhin wird ein Durchstoßen des Flächenelements mit der Sensor struktur erfasst, so dass dann beispielsweise ein Alarmsignal generiert wird, das den unbefugten Eingriff auf das Flächenelement meldet.
Anwendungsbereiche des erfindungsgemäßen Flächenelements sind beispielsweise Planen von Lastkraftwagen oder Zelten. Ein weiteres Anwendungsgebiet ist die Umhüllung von Gegenständen wie Koffern, Taschen oder dergleichen mit dem erfindungsgemäßen Flächenelement.
Je nach Anwendungsfall kann das Flächenelement ein textiles Flächenelement, insbesondere ein Gewirk oder ein Gewebe oder ein Vlies, oder eine Folie bestehend aus Kunststoff oder Papier, sein.
Vorteilhaft werden als Sensorfäden Fäden verwendet, die wenigstens an ihrer äußeren Mantelfläche von einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sind.
Da die äußeren Mantelflächen der Sensorfäden aus elektrisch leitfähigen Mate- rialen bestehen, werden Sensorfäden in Kreuzungsbereichen, in welchen diese in mechanischem Kontakt aneinander anliegen, leitfähig miteinander verbunden. Damit entsteht eine vorzugsweise sich über das gesamte Flächenelement erstreckende zweidimensionale Struktur von miteinander leitfähig verbundenen Sensorfäden, die eine Detektion von Unterbrechungen an beliebigen Stellen des Flächenelements ermöglicht, wodurch Eingriffe in das Flächenelement mit einer hohen Nachweissicherheit erfasst werden können.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung besteht das elektrisch leitfähige Material aus einem metallischen Werkstoff.
Generell können die leitfähigen Materialien auch von Kohlefasern und dergleichen gebildet sein.
Besonders vorteilhaft können als Sensorfäden versilberte Polyamidfäden verwendet sein, die sehr flexibel und biegsam sind und damit in der Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine gut verarbeitet werden können.
Das Funktionsprinzip der Sensorstruktur besteht darin, die Sensorfäden mit einem definierten elektrischen Signal, insbesondere durch Anlegen einer definierten Spannung, zu beaufschlagen. Dieses elektrische Signal definiert eine Erwar- tungshaltung für den fehlerfreien Zustand, in welchem alle Sensorfäden unversehrt sind. Diese Erwartungshaltung wird mit der Messvorrichtung überprüft, insbesondere durch eine Widerstandsmessung und/oder eine Hochfrequenz- Laufzeitmessung und/oder gegebenenfalls auch durch eine Strom- oder Span- nungsmessung. Wenn durch ein Einstoßen eines Gegenstands ein Sensorfaden durchtrennt wird, ändert sich das elektrische Signal, das heißt es weicht von der Erwartungshaltung ab. Diese Abweichung wird von der Messvorrichtung er- fasst, wodurch ein Alarmsignal oder dergleichen generiert wird um den Eingriff zu signalisieren. Damit die schnittfesten Fäden diese Messungen mit der leitfähigen Struktur der Sensorfäden nicht beeinträchtigen, werden als schnittfeste Fäden verwendet, die wenigstens an ihrer äußeren Mantelfläche von einem elektrisch isolierenden Material gebildet sind.
Dies ist deshalb erforderlich, da durch das Einarbeiten der Sensor strukturen und der Schnittfeststrukturen auf derselben Seite des Flächenelements zwangsläufig Überkreuzungen der Sensorfäden und schnittfesten Fäden auftreten können.
Zweckmäßig weist ein schnittfester Faden einen Kern auf, der mit einer elektrisch isolierenden Struktur ummantelt ist, wobei die elektrisch isolierende Struktur aus einem Kunststoff besteht. Die Ummantelung kann von einer Beschichtung gebildet sein. Generell kann die Ummantelung auch durch eine Umwindung des Kerns mit fadenförmigen Elementen gebildet sein.
Generell bestehen die schnittfesten Fäden aus einem stabilen, reißfesten Material, wie zum Beispiel Edelstahl, einem Kunststoff oder einer Steinfaser. Gemäß einer vorteilhaften Variante werden zur Herstellung der Sensor struktur und der Schnittfeststruktur zwei Legeschienen der Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine verwendet, wobei in jeder Legeschiene Sensorfäden und schnittfeste Fäden geführt werden. Dabei werden in jeder Legeschiene Sensorfäden und schnittfeste Fäden in einer alternierenden Reihenfolge in vorgegebenen Lochrastern der Legeschiene geführt.
Diese beiden Legeschienen werden ergänzt durch eine weitere Legeschiene, die zum Abbinden der Sensorfäden und der schnittfesten Fäden verwendet wird. Mit einer so ausgebildeten Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine können die Sensorfäden und schnittfesten Fäden auf derselben Seite des Flächenelements in nur einem Arbeitsgang eingearbeitet werden.
Weiter vorteilhaft werden durch Bewegungen der Legeschienen wellenförmige Anordnungen der Sensorfäden und schnittfesten Fäden auf dem Flächenelement erzeugt.
Somit wird mit den über die beiden Legeschienen geführten Sensorfäden eine zweidimensionale, vernetzte Sensorstruktur erzeugt. Mit den über die beiden Legeschienen geführten schnittfesten Fäden wird eine zweidimensionale, vernetzte Schnittfeststruktur erzeugt. Je nach Vorgabe des Bewegungsprofils der Legeschienen können unterschiedliche Wellenformen der Sensorfäden beziehungsweise Sensor strukturen erzeugt werden, wie zum Beispiel sinus- oder zick-zack-förmige Strukturen.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung werden zur Herstellung der Sensor strukturen und der Schnittfeststrukturen zwei maschenbildende Lege- schienen verwendet, so dass mit diesen Legeschienen die Sensorfäden an ihren Kreuzungsbereichen durch Maschenbildungen miteinander verbunden sind. Da sich gezeigt hat, dass eine bloße Überlagerung von Sensorfäden für eine hinreichend leitfähige Verbindung nicht ausreicht, wird durch die Maschenbildung zweier sich kreuzender Sensorfäden ein besonders enger und in mehreren Dimensionen verlaufender Kontakt zweier Sensorfäden hergestellt, wodurch eine reproduzierbare, gut leitfähige Verbindung der Sensorfäden geschaffen wird.
Da auch die schnittfesten Fäden über dieselben Legeschienen geführt werden, würde auch für diese eine maschenbildende Verbindung geschaffen. Aufgrund deren hoher Stabilität und Reißfestigkeit ist für diese jedoch keine Maschenbildung möglich. Daher sind erfindungsgemäß den Legeschienen in den Bereichen der Schnittfeststruktur Blockiermittel zugeordnet, mittels derer eine Maschenbildung der Schnittfeststruktur in deren Kreuzungsbereichen unterbunden wird.
Damit wird erreicht, dass trotz der Führung der Sensorfäden und der Schnittfeststrukturen über dieselben beiden Legeschienen nur für die Sensorfäden, nicht aber für die schnittfesten Fäden, Maschen zu deren Verbindung gebildet werden.
Gemäß einer alternativen Variante der Erfindung werden zur Herstellung der Sensorstruktur und der Schnittfeststruktur vier Legeschienen der Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine verwendet. In zwei Legeschienen werden Sensorfäden geführt. In zwei weiteren Legeschienen werden schnittfeste Fäden ge- führt.
Auch in diesem Fall ist eine weitere Legeschiene zum Abbinden der Sensorfäden und der schnittfesten Fäden auf dem Flächenelement vorgesehen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 : Schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfin- dungsgemäßen Flächenelements mit einer Sensorstruktur und einer Schnittfeststruktur. Figur 2 Detaildarstellung einer Ausführungsform des Flächenelements mit einer Sensorstruktur und Schnittfeststruktur.
Figur 3 Schematische Darstellung von Legeschienen einer Vlies-Raschelmaschine zur Herstellung einer Sensorstruktur und einer
Schnittfeststruktur auf einem Flächenelement.
Figur 4 Detaildarstellung einer Legeschiene der Anordnung gemäß Figur
3.
Figur 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Flächenelements 1 mit einer Sensorstruktur und einer Schnittfeststruktur, die auf derselben Seite des Flächenelements 1 eingearbeitet sind.
Das Flächenelement 1 besteht aus einem Gewirk, Gewebe, Vlies oder dergleichen.
Die Sensorstruktur besteht aus Sensorfäden 2a, 2b, die zumindest an ihrer äußeren Mantelfläche aus einem elektrisch leitfähigen Material bestehen. Im vorliegenden Fall sind die Sensorfäden 2a, 2b von versilberten Polyamidfäden gebildet.
Die Schnittfeststruktur besteht aus schnittfesten Fäden 3a, 3b, die aus einem reißfesten Material bestehen. Die äußeren Mantelflächen der schnittfesten Fäden 3a, 3b bestehen aus einem elektrisch nichtleitfähigen Material. Im vorliegenden Fall sind die Schnittfeststrukturen von Edelstahlfäden gebildet, die mit einer Kunststoffschicht beschichtet sind.
Die Sensorfäden 2a, 2b und die schnittfesten Fäden 3a, 3b werden mit einer Kettenwirkmaschine oder einer Raschelmaschine in das Flächenelement 1 eingearbeitet. Im vorliegenden Fall wird eine Vlies-Raschelmaschine verwendet. Wie Figur 1 zeigt, verlaufen die Sensorfäden 2a, 2b wellenförmig entlang des Flächenelements 1, wobei die Wellenform beider Sensorfäden 2a, 2b gleiche Geometrien aufweisen, jedoch versetzt zueinander sind. In Kreuzungsbereichen 4 sind die Sensorfäden 2a, 2b überlagert. Dadurch wird eine sich über das ge- samte Flächenelement 1 erstreckende zweidimensionale vernetzte Struktur erhalten.
Da die Sensorfäden 2a, 2b an ihren äußeren Mantelflächen elektrisch leitfähig sind und sich jeweils zwei Sensorfäden 2a, 2b in den Kreuzungsbereichen 4 dauerhaft berühren, wird mit den Sensorfäden 2a, 2b ein sich über das gesamte Flächenelement 1 erstreckendes zusammenhängendes, elektrisch leitfähiges Netzwerk gebildet. An dieses Netzwerk ist eine nicht dargestellte Messvorrichtung angeschlossen, mit der der elektrische Widerstand gemessen wird. Solange keine Unterbrechung eines Sensorfadens 2a, 2b vorliegt, entspricht der Widerstand einem vorgegeben Sollwert. Wird durch ein Messer oder dergleichen lokal ein Sensorfaden 2a, 2b durchstoßen, ändert sich der elektrische Widerstand. Die Messvorrichtung registriert die Widerstandänderung und generiert darauf eine Alarmmeldung.
Wie Figur 5 weiterhin zeigt, verlaufen die schnittfesten Fäden 3 a, 3b wie die Sensorfäden 2a, 2b wellenförmig, wobei die Wellenformen der schnittfesten Fä- den 3a, 3b mit den Wellenformen übereinstimmen, jedoch versetzt zu diesen verlaufen. Die schnittfesten Fäden 3 a, 3b bilden ebenfalls eine sich über das Flächenelement 1 erstreckende zweidimensionale Netzstruktur, wobei jeweils benachbarte schnittfeste Fäden 3 a, 3b lokal in Kreuzungsbereichen 5 überlagert sind. Da die schnittfesten Fäden 3a, 3b reißfest sind, kann zwar mit einem Mes- ser oder dergleichen lokal in das Flächenelement 1 eingestochen werden. Die versetzte Struktur der schnittfesten Fäden 3a, 3b verhindert jedoch ein großflächiges Aufschneiden des Flächenelements 1. Zwar überschneiden sich die schnittfesten Fäden 3a, 3b mit den Sensorfäden 2a, 2b. Da jedoch die schnittfesten Fäden 3a, 3b nichtleitfähige Mantelflächen aufweisen, werden durch die schnittfesten Fäden 3 a, 3b die elektrischen Eigenschaften der von den Sensorfäden 2a, 2b gebildeten Netzstruktur nicht beeinflusst. Figur 2 zeigt in einem Ausschnitt eine reale Struktur von Sensorfäden 2a, 2b und schnittfesten Fäden 3 a, 3b auf einem Flächenelement 1. Diese Struktur ist über die gesamte Fläche des Flächenelements 1 periodisch fortgesetzt.
Figur 3 zeigt eine Anordnung von Legeschienen 6, 8, 9 der Vlies-Raschelmaschine zur Herstellung der Sensorfäden 2a, 2b und schnittfesten Fäden 3a, 3b gemäß der Ausführungsform gemäß den Figuren 1 beziehungsweise 2.
Eine erste Legeschiene 6 dient zum Abbinden der Sensorfäden 2a, 2b und der schnittfesten Fäden 3a, 3b auf dem Flächenelement 1. Bei dieser Legeschiene 6 ist ein Volleinzug derart vorhanden, dass durch alle Löcher der Legeschiene 6 Fäden 7 geführt sind, um Sensorfäden 2a, 2b und schnittfeste Fäden 3a, 3b auf dem Flächenelement 1 abzubinden.
In zwei weiteren Legeschienen 8, 9 sind jeweils Sensorfäden 2a, 2b und schnittfeste Fäden 3a, 3b geführt, wobei dort jeweils Sensorfäden 2a, 2b alternierend in den Legeschienen 8, 9 angeordnet sind.
In der Legeschiene 8 sind die Sensorfäden 2a und schnittfesten Fäden 3b in einer alternierenden Anordnung geführt, wobei jeweils zwischen zwei benachbarten Sensorfäden 2a und schnittfesten Fäden 3b eine Anzahl von N Löchern der Legeschiene 8 unbesetzt ist.
Entsprechend sind in der Legeschiene 9 die Sensorfäden 2b und die schnittfesten Fäden 3b in einer alternierenden Anordnung geführt, wobei auch hier jeweils zwischen zwei benachbarten Sensorfäden 2b und schnittfesten Fäden 3b dieselbe Anzahl N an Löchern der Legeschiene 9 unbesetzt ist. Die Darstellung der Figur 3 ist rein schematisch. Insbesondere kann die Anzahl der Löcher der Legeschienen 6, 8, 9 erheblich größer sein.
Mit den Legeschienen 8, 9 werden die Sensorfäden 2a, 2b und schnittfesten Fäden 3 a, 3b in das Flächenelement 1 eingebunden. Durch eine Bewegung der Le- geschienen 8, 9 in deren Längsrichtung (angedeutet durch die Doppelpfeile in Figur 3) während des Einarbeitungsvorgangs werden die wellenförmigen Strukturen der Sensorfäden 2a, 2b und schnittfesten Fäden 3 a, 3b erzeugt.
Da die Sensorfäden 2a und schnittfesten Fäden 3b auf der Legeschiene 8 alternierend angeordnet sind und weiterhin die Sensorfäden 2b und schnittfesten Fä- den 3b auf der Legeschiene 9 versetzt zur Anordnung auf der Legeschiene 8 und ebenfalls alternierend angeordnet sind, werden die vernetzten Sensor strukturen mit den Sensorfäden 2a, 2b und die gleichfalls vernetzten Schnittfeststrukturen mit den schnittfesten Strukturen 3a, 3b, wie insbesondere in Figur 2 dargestellt, erhalten. Da werden durch den Betrieb der Legeschienen 8, 9 die Sensorfäden 2a, 2b und die schnittfesten Fäden 3 a, 3b in einem Arbeitsgang mit der Vlies- Raschelmaschine in das Flächenelement 1 eingearbeitet.
Bei der Vlies-Raschelmaschine werden erfindungsgemäß maschenbildende Legeschienen 8, 9 eingesetzt, wie beispielhaft für die Legeschiene 8 in Figur 4 dargestellt. Wie aus Figur 4 ersichtlich, sind die Sensorfäden 2a mit in Löchern der Legeschiene 8 vorgesehenen Lochnadeln 10 zu an der Vlies-Raschelmaschine angeordneten Schiebernadeln 11 geführt. Während bei der Anordnung von Figur 5 die Legeschiene 8 in der Zeichenebene bewegt wird, bewegen sich die Schiebernadeln senkrecht hierzu. Mit dieser Anordnung werden die Sensorfäden 2a, 2b durch mit den Schiebernadeln 11 bewirkten Maschenbildungen in den Kreuzungsbereichen 4 miteinander verbunden. Durch die Maschenbildung der Sensorfäden 2a mit den Sensorfäden 2b wird in den Kreuzungsbereichen 4 ein enger, stabiler Berührungskontakt zwischen den Sensorfäden 2a und 2b hergestellt, wodurch eine gute und stabile leitfähige Verbindung zwischen diesen Sensorfäden 2a, 2b hergestellt wird.
Da die schnittfesten Fäden 3 a, 3b zur Ausbildung derartiger Maschenverbindungen aufgrund ihrer hohen Stabilität und daher mangelnden Biegsamkeit nicht geeignet sind, sind an den Legeschienen 8, 9 in den Bereichen der schnittfesten Fäden 3a, 3b Blockiermittel vorgesehen, die eine Maschenbildung der schnittfesten Fäden 3 a, 3b in den Kreuzungsbereichen 5 verhindern.
Im vorliegenden Fall sind die Blockiermittel von Röhrchen 12 gebildet, die die schnittfesten Fäden 3 a, 3b so umlenken, dass sie nicht in den Bereich der Schiebernadeln 11 gelangen.
gol lsave AG
91058 Erlangen
Bezugszeichenliste
(1) Flächenelement
(2a, 2b) Sensorfaden
(3a, 3b) schnittfester Faden
(4) Kreuzungsbereich
(5) Kreuzungsbereich
(6) Legeschiene
(?) Faden
(8, 9) Legeschiene
(10) Lochnadel
(11) Schiebernadel
(12) Röhrchen

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Sensor strukturen und Schnittfeststrukturen bei einem Flächenelement (1) mittels einer Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass Sensorfäden (2a, 2b) als Sensorstruktur und schnittfeste Fäden (3a, 3b) als Schnittfeststruktur auf derselben Seite des Flächenelements (1) eingearbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfäden (2a, 2b) und die schnittfesten Fäden (3 a, 3b) in einem Arbeitsgang in das Flächenelement (1) eingearbeitet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensorfäden (2a, 2b) Fäden verwendet werden, die wenigstens an ihrer äußeren Mantelfläche von einem elektrisch leitfähigen Material gebildet sind.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Material aus einem metallischen Werkstoff besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als schnittfeste Fäden (3 a, 3b) Fäden verwendet werden, die wenigstens an ihrer äußeren Mantelfläche von einem elektrisch isolierenden Material gebildet sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein schnittfester Faden (3 a, 3b) einen Kern aufweist, der mit einer elektrisch isolierenden Struktur ummantelt ist.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Struktur aus einem Kunststoff besteht.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Sensorstruktur und der Schnittfeststruktur zwei Legeschienen (8, 9) der Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine verwendet werden, wobei in jeder Legeschiene (8, 9) Sensorfäden (2a, 2b) und schnittfeste Fäden (3 a, 3b) geführt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Legeschiene (8, 9) Sensorfäden (2a, 2b) und schnittfeste Fäden (3a, 3b) in einer alternierenden Reihenfolge in vorgegebenen Lochrastern der Legeschiene
(8, 9) geführt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass durch Bewegungen der Legeschienen (8, 9) wellenförmige Anordnungen der Sensorfäden (2a, 2b) und schnittfesten Fäden (3a, 3b) auf dem Flächenelement (1) erzeugt werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit den über die beiden Legeschienen (8, 9) geführten Sensorfäden (2a, 2b) eine zweidimensionale, vernetzte Sensorstruktur erzeugt wird, und dass mit den über die beiden Legeschienen (8, 9) geführten schnittfes- ten Fäden (3a, 3b) eine zweidimensionale, vernetzte Schnittfeststruktur erzeugt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Sensorstruktur und der Schnittfeststruktur zwei maschenbildende Legeschienen (8, 9) verwendet werden, so dass mit die- sen Legeschienen (8, 9) die Sensorfäden (2a, 2b) an ihren Kreuzungsbereichen (4, 5) durch Maschenbildungen miteinander verbunden sind.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass den Legeschienen (8, 9) in den Bereichen der Schnittfeststruktur Blockiermittel zugeordnet sind, mittels derer eine Maschenbildung der Schnittfeststruktur in deren Kreuzungsbereichen (4, 5) unterbunden wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Sensorstruktur und der Schnittfeststruktur vier Legeschienen der Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine verwendet werden, wobei in zwei Legeschienen Sensorfäden (2a, 2b) geführt werden, und wobei in zwei weiteren Legeschienen schnittfeste Fäden (3a, 3b) ge- führt werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abbinden der Sensorfäden (2a, 2b) und der Schnittfeststruktur auf dem Flächenelement (1) eine weitere Legeschiene (6) verwendet wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorstruktur eine Mess Vorrichtung zugeordnet ist, mittels derer eine durch eine Unterbrechung eines Sensorfadens (2a, 2b) bewirkte Änderung einer elektrischen Kenngröße und/oder einer Hochfrequenz-Laufzeitsignatur erfasst wird.
17. Flächenelement (1) mit einer Sensor struktur und einer Schnittfeststruktur, dadurch gekennzeichnet, dass Sensorfäden (2a, 2b) als Sensor struktur und schnittfeste Fäden (3a, 3b) als Schnittfeststruktur auf derselben Seite des Flächenelements (1) eingearbeitet sind.
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