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Dokumentenidentifikation DE102006024485A1 29.11.2007
Titel Fadengebilde mit Positionierungsmitteln
Anmelder RWTH Aachen, 52062 Aachen, DE
Erfinder Roye, Andreas, 52146 Würselen, DE;
Gries, Thomas, Prof., Dr., 52070 Aachen, DE;
Freese, Dorothee, 52066 Aachen, DE
Vertreter Kahlhöfer - Neumann - Herzog - Fiesser, Patentanwälte, 40210 Düsseldorf
DE-Anmeldedatum 26.05.2006
DE-Aktenzeichen 102006024485
Offenlegungstag 29.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.11.2007
IPC-Hauptklasse D04B 21/20(2006.01)A, F, I, 20060526, B, H, DE
IPC-Nebenklasse D04B 21/16(2006.01)A, L, I, 20060526, B, H, DE   E04C 5/07(2006.01)A, L, I, 20060526, B, H, DE   
Zusammenfassung Fadengebilde (1), umfassend wenigstens eine erste Fadenlage (2) und eine zweite Fadenlage (3), bei dem magnetische Mittel (4) zur Positionierung der ersten Fadenlage (2) und der zweiten Fadenlage (3) zueinander vorgesehen sind. Die Erfindung findet insbesondere Einsatz als dreidimensionales Bewehrungsgitter für Betonprodukte.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fadengebilde mit wenigstens einer ersten Fadenlage und einer zweiten Fadenlage, die zueinander positioniert werden müssen. Die hier vordergründig betrachteten Fadengebilde finden insbesondere Einsatz als dreidimensionales Bewehrungsgitter für Betonprodukte, wobei gerade bei diesen Anwendungen zumindest eine Fadenlage bevorzugt mit einem Abstandsgewirk gebildet ist.

Ein solches Abstandsgewirk geht beispielsweise aus der DE 100 26 405 A1 hervor. Das Abstandsgewirk umfasst Abstandsfadengruppen mit in parallel und/oder senkrecht und/oder diagonal zur Herstellungsrichtung und im Wesentlichen senkrecht zu den Grundflächen stehenden Abstandsfäden, wobei die Abstandsfäden in den Abstandsfadengruppen zu den Grundflächen in einem deutlich von der senkrechten abweichenden Winkel verlaufen. Dort wird weiterhin vorgeschlagen, dass die Abstandsgewirke Verwendung als Verstärkungstextil für belastete Bauteile finden können.

Eine Weiterbildung eines solchen Abstandsgewirks geht aus der EP 0748 889 A1 hervor. Dabei wird insbesondere vorgeschlagen, dass die Grundflächen mit lokal unterschiedlichem Abstand zueinander ausgeformt werden. So lassen sich Abstandswirkwaren mit beispielsweise T-, U-, Z-, L- und DOPPEL-T-PROFIL herstellen.

Des Weiteren sind auch Abstandsgewirke bekannt, die stegartig ausgebildet sind und Formkörper in den zwischen den Stegen gebildeten Aussparungen aufweisen. Eine solche Ausgestaltung eines Abstandsgewirks geht aus der (derzeit unveröffentlichten) deutschen Patentanmeldung 10 2006 009 923.0 hervor.

Bei bestimmten Anwendungen ist es erforderlich, dass eine Mehrzahl solcher Fadenlagen zueinander exakt ausgerichtet positioniert werden müssen, bevor sie weiteren Bearbeitungsschritten unterzogen werden. Derzeit tritt jedoch häufig das Problem auf, dass ungewünschte Verschiebungen mehrerer übereinander geschichteter Fadenlagen relativ zueinander im Rahmen der nachfolgenden Bearbeitung auftreten. Dies gilt insbesondere im Hinblick auf die Bereitstellung von textilen Bewehrungen für Betonbauteile und/oder Bauteilen aus Faserverbundkunststoff. Speziell bei Abstandsgewirken zur Bewehrung großvolumiger Bauteile ist eine exakte Positionierung derzeit nur mit großem manuellem Aufwand erzielbar, weil dafür separate Haltevorrichtungen erforderlich sind.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit im Bezug auf den Stand der Technik geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll ein Fadengebilde angegeben werden, das auch für nachgelagerte Bearbeitungsprozesse zueinander exakt ausgerichtet und positioniert werden kann. Dabei soll insbesondere auf separate Werkzeuge verzichtet werden können bzw. es soll eine solche Positionierung der Fadenlagen zueinander ohne weitere, aufwendige Arbeitsschritte ermöglicht werden.

Die Aufgaben werden gelöst mit einem Fadengebilde gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können, und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die in den Patentansprüchen genannten Merkmale werden durch die Beschreibung weiter präzisiert bzw. erläutert, wobei weitere bevorzugte Ausführungsvarianten der Erfindung angegeben sind.

Demnach umfasst das Fadengebilde wenigstens eine erste Fadenlage und eine zweite Fadenlage, bei dem magnetische Mittel zur Positionierung der ersten Fadenlage und der zweiten Fadenlage zueinander vorgesehen sind. Dabei kommt insbesondere wenigstens ein Magnet zum Einsatz, der bestimmte andere Körper magnetisch anzieht, wobei Dauermagnete bevorzugt sind. Dauermagnete bzw. Permanentmagnete behalten nach einer Magnetisierung die magnetische Eigenschaft über längere Zeit bei. Zur deren Herstellung dienen heute metallische Legierungen aus Eisen, Nickel und Aluminium mit Zusätzen aus Kobalt, Mangan und Kupfer oder auch keramischer Oxidwerkstoffe (Bariumoxid, Eisenoxid). Hierbei ist möglich, dass nur eine Fadenlage mit wenigstens einem Magnet ausgeführt ist. Die wenigstens eine weitere Fadenlage kann dann ggf. mit einem Material gebildet sein, so dass sich Anziehungskräfte zwischen den Magneten und diesem Material ausbilden. Bevorzugt ist jedoch die Ausgestaltung, wobei beide bzw. alle Fadenlagen mit magnetischen Mitteln und/oder Dauermagneten ausgeführt sind. Für besondere Anwendungen kann es auch vorteilhaft sein, wenn die magnetischen Mittel (wiederholbar) aktivierbar (magnetisch) und deaktivierbar (nicht magnetisch) sind.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die magnetischen Mittel in wenigstens der ersten Fadenlage oder der zweiten Fadenlage integriert sind. Vorteilhafter Weise sind in allen Fadenlagen magnetische Mittel integriert. „Integriert" bedeutet insbesondere, dass die magnetischen Mittel hier nicht auf der Fadenlage bzw. in deren Umgebung angeordnet sind, sondern von dieser zumindest teilweise umschlossen sind. Bei der Ausgestaltung einer Fadenlage nach Art einer Wirklage, eines Gewirkes, eines Gewebes, eines Vlieses oder dergleichen heißt das beispielsweise, dass die magnetischen Mittel darin eingearbeitet sind, also zumindest teilweise mit den, die Fadenlage bildenden, Fäden fixiert bzw. gehalten werden. Damit wird beispielsweise ermöglicht, dass die magnetischen Mittel bereits bei der Herstellung der Fadenlagen ohne großen Aufwand mit eingearbeitet werden können.

Einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung zu Folge, umfassen die magnetischen Mittel eine Mehrzahl nebeneinander angeordneter Magnetstreifen. Besonders bevorzugt sind nebeneinander 3 bis 10, insbesondere 4 bis 6 Magnetstreifen nebeneinander in einer Zone der Fadenlage angeordnet. Dabei verlaufen die Magnetstreifen in vorteilhafter Weise parallel zu einem Faden der Fadenlage. Die Magnetstreifen haben bevorzugt eine Breite im Bereich von 2 bis 5mm. Diese Magnetstreifen können ohne Probleme von einer Endlosrolle eines biegeschlaffen Magnetbandes in der entsprechenden Breite während des Herstellungsprozesses (zum Beispiel mittels der Doppelrascheltechnologie) der Fadenlage eingearbeitet und von der Endlosrolle abgetrennt werden.

Besonders bevorzugt ist ein Fadengebilde, das mindestens ein Abstandsgewirk mit einer Grundschicht und einer von der Grundschicht beabstandeten Deckschicht umfassen. Damit ist insbesondere gemeint, dass zumindest eine Fadenlage als Abstandsgewirk ausgeführt ist. Besonders bevorzugt ist dieses Abstandsgewirk nach einer Art ausgeführt, wie in der eingangs angeführten DE 100 26 405 A1, der EP 0 748 889 A1 und der DE 10 2006 099 923.0 ausgeführt, wobei zur Spezifizierung der Abstandsgewirke auf die dortige Beschreibung vollumfänglich zurückgegriffen werden kann. Klarstellend sei hier darauf verwiesen, dass der Begriff „Abstandsgewirk" als Oberbegriff für diesen beabstandeten Schichtaufbau verwendet wird, auf die tatsächliche Herstellung mit einem Wirkverfahren kommt es insoweit nicht an.

Die Grundschicht bildet dabei eine im Wesentlichen flächige Fadenlage, die bevorzugt mit einer Mehrzahl von, insbesondere gleichhaltigen, Fäden gebildet ist. Die Fäden der Grundschicht können bereits so miteinander angeordnet sein, dass sie selbst für ihren Zusammenhalt sorgen, dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Dabei stellen die Fäden der Grundschicht beim späteren Einsatz als Bewehrung in einem Betonbauteil im Wesentlichen die Verstärkungsstruktur dar. Eine möglichst gestreckte Ausrichtung der (technischen) Hochleistungsfäden ist daher im Sinne einer direkten Kraftaufnahme gewünscht. Die Fäden sollen folglich parallel und in gestreckt definierten Winkeln abhängig vom jeweiligen Einsatzfall angeordnet sein. Dabei kommen regelmäßig in Längs- (0°) und Querrichtung (90°) gestreckte Schussfäden (Teilschuss unter 1 – womit gemeint ist, dass der Faden lediglich um eine Nadel versetzt wird: alternierend führt dies zu einem Längsschusseintrag, daher Schuss unter 1 Nadel), gegebenenfalls Teilschuss, Vollschuss in Kombination mit einfachen Maschenbindungen (Franse, Trikot, etc.) aus relativ feinen Maschenfäden zum Einsatz. Die Maschenbindungen dienen dabei lediglich zur Fixierung der gestreckten Schussfäden. Durch eine geeignete Schussfadenzufuhr lassen sich auch von 0° und 90° abweichende Winkel einstellen und somit multiaxial ausgestaltete Grundschichten erzielen. Die hier beschriebene Vermaschung (Verwirkung) kann auch durch ein Verweben der einzelnen Fäden erzielt werden, wobei auf Maschenfäden verzichtet werden kann.

Die Deckschicht kann nach einer mit Bezug auf die Grundschicht veranschaulichten Art ausgeführt sein. Bevorzugt ist, dass der Aufbau der Grundschicht und der Deckschicht im Wesentlichen gleich sind.

Zur Beabstandung der Grundschicht und der Deckschicht ist zumindest ein Faden vorgesehen, wobei mehrere Fäden, insbesondere im Hinblick auf die Fäden der Grundschicht und/oder Deckschicht unterschiedliche Fäden, bevorzugt sind. Die hierfür eingesetzten (auch so genannten) Polfäden können dabei in nahezu beliebigen Winkeln zwischen der Grundschicht und der Deckschicht eingebracht werden. Dabei gilt dies sowohl in Längsrichtung gesehen als auch quer zur Produktionsrichtung. Die jeweiligen Enden der begrenzenden Polflächen können auch in den Maschenbindungsprozess der Grundschicht und der Deckschicht einbezogen werden und formen so auch in den Grundflächen eigene Maschen aus. Im Fall der Abstandsgewebe werden die Polfäden hingegen aus den Kettfäden gebildet und bestehen daher aus dem Material der Grundschicht und der Deckschicht.

Im Hinblick auf die Ausgestaltung der Fäden wird insbesondere vorgeschlagen, dass die Fäden der Grundschicht und/oder der Deckschicht Multifilamentfäden sind, während der mindestens eine Faden zur Beabstandung beider Schichten bevorzugt ein Monofilamentfaden ist. Die Fäden können Naturfasern (z. B. Baumwolle, Wolle), chemische Fasern (z. B. PBS, PET, PA, PP, etc.) und/oder Hochmodulfasern (z. B. E-Glas, AR-Glas, C-Faser, Aramid, HDPE) umfassen. Die Grundschicht sowie die Deckschicht umfassen für den Einsatz als Betonbewehrung bevorzugt gestreckte AR-Glasfaser-Multifilamente. Dabei kommen insbesondere Feinheiten von 320 tex (tex = Gewicht in Gramm/1.000 Meter Fadenlänge) bis 2400 tex in einer Entfernung zueinander von ca. 4 mm bis ca. 15 mm zum Einsatz. Dies gilt insbesondere für die Grundschicht sowie die Deckschicht für jede beliebige Winkelorientierungen (z. B. 0°, 90°, +45° etc.). Bei der Gestaltung der Abstandsfadenschar können Monofilamente sowie Multifilamente zum Einsatzkommen. Die Monofilamente haben dabei bevorzugt einen Fadendurchmesser von etwa 0,15 mm bis 0,35 mm. Als Multifilamente kommen für die Abstandsfäden vorwiegend Aramid-Zwirne mit Feinheiten von ca. 100 dtex bis 300 dtex (dtex = Gewicht in Gramm/10.000 Meter Fadenlänge) zum Einsatz.

Im Hinblick auf die Ausgestaltung des Fadengebildes mit einem Abstandsgewirk ist es vorteilhaft, dass nur in der Grundschicht oder der Deckschicht Zonen mit magnetischen Mitteln vorgesehen sind. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Position des Abstandsgewirks bzw. die Relativlage zu einer weiteren Fadenlage stets korrekt ist. Aufgrund der regelmäßig nur relativ geringen Anziehungskraft, wird automatisch eine Fixierung der benachbarten Fadenlage unterbunden, wenn das Abstandsgewirk „verkehrt herum" positioniert ist.

In vorteilhafter Weise umfasst eine Vorrichtung zumindest ein solches, hier erfindungsgemäß beschriebenes Fadengebilde und ein, dieses Fadengebilde zumindest teilweise durchdringendes, Zusatzmaterial. Die Vorrichtung ist bevorzugt ein plattenähnliches Bauteil, wobei das Zusatzmaterial bevorzugt wenigstens eines der folgenden Materialien umfasst: Zement, Beton, Harz, Metall oder ein ähnliches Material sowie ggf. eine Kombination davon. Zur Herstellung dieser Vorrichtung wird insbesondere vorgeschlagen, zunächst ein Fadengebilde mit zueinander ausgebildeten Fadenlagen bereitzustellen und dann das Zusatzmaterial hinzuzugeben. Dabei wird das Zusatzmaterial insbesondere so appliziert, dass das Fadengebilde vollständig vom Zusatzmaterial bedeckt bzw. umgeben ist. Grundsätzlich ist auch möglich, dass separate Formkörper noch in diese Vorrichtung integriert und von dem Zusatzmaterial umgeben werden, wobei diese Formkörper beispielsweise aus einem Material geringerer Dichte (Holz, Pappe, Schäume, etc.) gebildet sind.

Besonders vorteilhaft ist der Einsatz einer solchen Vorrichtung in Kombination mit einem Gebäude. So kann die Vorrichtung beispielsweise als Fassaden-Platte ausgebildet sein, so dass in einfacher und kostengünstiger Weise eine leichte Fassade bereitgestellt werden kann, die gleichwohl die in diesem Zusammenhang auftretenden Kräfte dauerhaft standhalten kann.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Figuren veranschaulichten Ausführungsvarianten besonders bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung betreffen, auf die sie jedoch nicht begrenzt ist. Es zeigen schematisch:

1: eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Fadengebildes in einer teilweise perspektivischen Darstellung, und

2: eine weitere Ausführungsvariante im Rahmen einer bevorzugten Vorrichtung als Teilquerschnitt.

1 veranschaulicht das Prinzip der Erfindung, wobei ein Fadengebilde 1 hier mit einer ersten Fadenlage 2 und mehreren zweiten Fadenlagen 3 ausgeführt ist. Um nunmehr eine exakte Positionierung der ersten Fadenlage 2 und der zweiten Fadenlagen 3 zueinander zu gewährleisten, weisen beide Fadenlagen magnetische Mittel 4 zur Positionierung der Fadenlagen zueinander auf. Bezüglich der ersten Fadenlage 2 ist eine Mehrzahl von Zonen 9 mit magnetischen Mitteln 4 ausgeführt (entweder selbst magnetisch oder aus einem Material, das mit anderen Magneten zusammenwirkt). Die zweiten Fadenlagen 3 weisen jeweils eine Mehrzahl von nebeneinander angeordneten Magnetstreifen 5 auf, wobei diese hier parallel zu den veranschaulichten Zonen 9 und/oder quer dazu angeordnet sein können. Die Bereitstellung derartiger magnetischer Mittel 4 gewährleistet, dass die Fadenlagen zueinander sicher positioniert werden können und ihre Position bei nachgelagerten Bearbeitungsprozessen nicht verrutschen, wie beispielsweise der Herstellung einer Betonwand.

2 zeigt nunmehr eine konkrete plattenförmige Vorrichtung 10 als Teil eines Gebäudes 12. Die Vorrichtung 10 umfasst zwei Abstandsgewirke 6, die von einem Zusatzmaterial 11, insbesondere Beton, durchdrungen und umgeben sind. Jedes Abstandsgewirk 6 umfasst eine Grundschicht 7 und eine Deckschicht 8, wobei die Grundschicht 7 und die Deckschicht 8 mit Fäden nach Art eines Multifilaments und die, die Grundschicht 7 und die Deckschicht 8 beabstandenden, Fäden 13 nach Art eines Monofilaments ausgebildet sind. In diese Abstandsgewirke 6 sind mehrere Magnetstreifen 5 eingearbeitet, so dass konkrete Zonen 9gebildet sind, in denen die Magnetstreifen 5 der benachbarten Abstandsgewirke zusammenwirken. Auf diese Weise kann eine ausreichend exakte Positionierung beider Abstandsgewirke in Längs- und/oder Breitenrichtung der Vorrichtung 10 sichergestellt werden, auch wenn diese Abstandsgewirke 6 anschließend mit dem Zusatzmaterial 11 beaufschlagt werden.

1
Fadengebilde
2
erste Fadenlage
3
zweite Fadenlage
4
magnetische Mittel
5
Magnetstreifen
6
Abstandsgewirk
7
Grundschicht
8
Deckschicht
9
Zone
10
Vorrichtung
11
Zusatzmaterial
12
Gebäude
13
Faden


Anspruch[de]
Fadengebilde (1) umfassend wenigstens eine erste Fadenlage (2) und eine zweite Fadenlage (3), bei dem magnetische Mittel (4) zur Positionierung der ersten Fadenlage (2) und der zweite Fadenlage (3) zueinander vorgesehen sind. Fadengebilde (1) nach Patentanspruch 1, bei dem die magnetischen Mittel (4) in wenigstens der ersten Fadenlage (2) oder der zweiten Fadenlage (3) integriert sind. Fadengebilde (1) nach Patentanspruch 1 oder 2, bei dem die magnetischen Mittel (4) eine Mehrzahl nebeneinander angeordnete Magnetstreifen (5) umfassen. Fadengebilde (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, bei dem das Fadengebilde (1) mindestens ein Abstandsgewirk (6) mit einer Grundschicht (7) und einer von der Grundschicht (7) beabstandeten Deckschicht (8) umfasst. Fadengebilde (1) nach Patentanspruch 4, bei dem nur in der Grundschicht (7) oder der Deckschicht (8) Zonen (9) mit magnetischen Mitteln (4) vorgesehen sind. Vorrichtung (10) umfassend zumindest ein Fadengebilde (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche und ein, dieses Fadengebilde (1) zumindest teilweise durchdringendes Zusatzmaterial (11). Gebäude (12) aufweisend zumindest eine Vorrichtung (11) nach Patentanspruch 6.






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