Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abschirmgewebe, welches zum
großflächigen Einsatz in bzw. an faserverstärkten Bauteilen und Einrichtungen
geeignet ist, um elektromagnetische Strahlung abzuschirmen. Die Erfindung betrifft
weiterhin eine mit einem Abschirmgewebe versehene Wandung bzw. ein damit ausgerüstetes
Bauteil.
Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein weiteres Abschirmgewebe
zur Verfügung zu stellen, welches eine bessere Drapierbarkeit des Drahtgewebes
erlaubt. Ein weiterer Aspekt ist es, eine mit einem Abschirmgewebe ausgerüstete
Wandung zur Verfügung zu stellen, bei dem ein Faltenwurf des Drahtgewebes des
Abschirmgewebes reduziert ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Abschirmgewebe
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Wandung mit den Merkmalen des Anspruchs
21 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der
Unteransprüche.
Das erfindungsgemäße Abschirmgewebe weist ein aus Fäden
über einer ausgedehnten Gewebefläche durchgängig gewebtes Drahtgewebe
auf. Die Fäden des Drahtgewebes umfassen Kettfäden und quer dazu verlaufende
Schussfäden. Die Kett- und die Schussfäden sind über wenigstens eine
Bindungsart miteinander verbunden. Ein Teil der Fäden besteht wenigstens teilweise
aus einem Nichtmetall, um die Drapierbarkeit des Drahtgewebes zu erhöhen.
Die Erfindung hat viele Vorteile. Überraschend hat sich heraus
gestellt, dass Fäden aus Nichtmetall zwischen Fäden aus Metall eine erhebliche
Flexibilisierung des Abschirmgewebes mit sich bringen.
Dabei besteht das Nichtmetall vorzugsweise aus einem Stoff, der sich
gut mit einer Grundplatte verbinden lässt, auf der das Drahtgewebe später
angebracht werden soll. Die elektromagnetische Strahlung wird zuverlässig durch
die metallischen Fäden abgeschirmt und durch das Drahtgewebe abgeleitet. Die
nichtmetallischen Fäden erhöhen die Verformbarkeit und die Anpassbarkeit
an dreidimensionale Formen erheblich, so dass eine flexible und faltenfreie Herstellung
von abschirmenden Bauteilen möglich ist.
Die erhöhte Drapierbarkeit bewirkt, dass das Aufbringen des Abschirmgewebes
auf gekrümmte Oberflächen leichter ist und gleichzeitig die Qualität
der Oberfläche gesteigert werden kann, da ein Faltenwurf in vielen Fällen
vermieden wird, während andererseits eine genügende Abschirmwirkung erzielt
wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Drahtgewebe eine Bindungsart
auf, welche eine gegenüber einer Leinenbindung erhöhte Drapierbarkeit
aufweist. Insbesondere ist wenigstens ein flächiger Bereich des Drahtgewebes
mit einer Bindungsart versehen, der eine erhöhte Drapierbarkeit und/oder Verformbarkeit
erlaubt. Das ist sehr vorteilhaft, da so eine besonders hohe Anpassung des Abschirmgewebes
an eine gekrümmte Oberfläche erzielt wird.
In bevorzugten Weiterbildungen beruht die Bindungsart auf einer Atlas-
und/oder einer Köperbindung. Insbesondere eine Atlasbindung und davon abgeleitete
Bindungen führen zu einer deutlich erhöhten Drapierbarkeit gegenüber
einem mit einer Leinenbindung gewebtem Abschirmgewebe mit ansonsten vergleichbaren
Gewebewerten.
Besonders bevorzugt sind Weiterbildungen der Erfindung, bei denen
eine Waffelbindung eingesetzt wird bzw. bei denen eine auf einer Waffelbindung beruhende
Bindungsart eingesetzt wird. Eine Waffelbindung weist ein honigwabenartiges Relief
und durch die hohen Flottungen der Fäden bedingt eine gute Drapierbarkeit auf.
Ähnliches gilt auch für eine Spitzköperbindung, die ebenfalls hohe
Flottungen und eine gute Drapierbarkeit aufweist.
In bevorzugten Weiterbildungen besteht wenigstens ein Teil der Kett-
und der Schussfäden wenigstens teilweise aus einem Nichtmetall, insbesondere
bestehen einige Fäden vollständig oder doch im Wesentlichen vollständig
aus einem Nichtmetall.
Die Fäden aus Nichtmetall dienen zur Fixierung der anderen Fäden
und erlauben im späteren Weiterverarbeitungsprozess eine hohe Bindung zwischen
Grundplatte und Drahtgewebe, die auch auf der Durchdringung der Materialien beruht.
In allen Fällen kann ein Nichtmetall eingesetzt werden oder es können
auch mehrere unterschiedliche Nichtmetalle verwendet werden.
Ein erheblicher Nachteil bei den im Stand der Technik verwendeten
Laminaten ist der hohe Arbeitsaufwand bei der Herstellung und Verbindung der einzelnen
Schichten des Laminats und der Wandung bzw. des Bauteils. Das liegt daran, dass
die Drahtgewebeschicht und die weiteren mehreren unterschiedlichen Schichten einzelnen
separat hergestellt und anschließend aufwändig miteinander verbunden werden
müssen. Das erfordert einen erheblichen Personal- bzw. Maschinen- und Zeitaufwand.
Mit dem erfindungsgemäßen Abschirmgewebe wird das Abschirmgewebe
hingegen direkt in einem Schritt hergestellt. Es ist nach dem Weben des Drahtgewebes
direkt eine Weiterverarbeitung möglich. Eine separate Behandlung und ein zusätzlicher
Verbindungsschritt ist nicht nötig. Das bietet ganz erhebliche Vorteile gegenüber
dem bisherigen Stand der Technik. Die Anmelderin weist deshalb darauf hin, dass
erfindungsgemäß auch bei durchschnittlicher Drapierbarkeit des Drahtgewebes
erhebliche Vorteile erzielt werden.
In allen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass wenigstens einige
Fäden wenigstens teilweise aus einem Kunststoff bestehen. Insbesondere bestehen
wenigstens einige der Fäden vollständig oder doch im Wesentlichen vollständig
aus einem Kunststoff. Vorzugsweise werden thermoplastische Kunststoffe, wie z.B.
Polyester, Polyethylen oder Polyamide eingesetzt. Solche thermoplastischen Werkstoffe
können bei hohen Temperaturen geschmolzen werden, um eine feste Verbindung
mit den Grundplatten bzw. Grundschichten zu ermöglichen. Geeignete Temperaturen
hängen vom verwendeten Werkstoff ab und liegen z.B. bei Polyamid bei ca. 215°C
und bei Polyethylen bei etwa 100–150°C.
Die Nichtmetallfäden erhöhen die Fixierbarkeit der Kreuzungspunkte
erheblich. Insbesondere Kunststofffäden tragen so einen bedeutenden Beitrag
zur Stabilität bei.
In bevorzugten Ausgestaltungen können einige Fäden auch
einen faserverstärkten Kern und einen Mantel aus einem thermoplastischen Werkstoff
aufweisen.
Grundsätzlich weist das Drahtgewebe immer auch metallische Fäden
auf, da die abschirmende Wirkung durch die elektrische Leitfähigkeit der Metallfäden
gewährleistet wird. In bevorzugten Weiterbildungen weisen einige Fäden
einen metallischen Kern und einen Mantel aus einem Nichtmetall auf.
Vorzugsweise sind die Kettfäden und die Schussfäden elektrisch
leitend verbunden. Das ist in der Regel ein wesentlicher Punkt eines Abschirmgewebes,
da elektromagnetische Strahlung entsprechender Frequenz nur dann zuverlässig
abgehalten wird, wenn der Abstand der Kontaktpunkte zwischen den einzelnen Fäden
nicht zu groß ist.
Grundsätzlich können einige Fäden auch aus einem Metallkern
und einem Kunststoffmantel bestehen.
In bevorzugten Weiterbildungen sind in periodischen Abständen
Fäden aus einem Nichtmetall vorgesehen. Z.B. kann in Kett- und in Schussrichtung
jeder zweite oder jede dritte oder jeder vierte Kett- und/oder Schussfaden aus Kunststoff
bestehen. Vorzugsweise besteht jeder zweite Faden aus einem Kunststoff. Möglich
sind auch periodische Muster. So können in einem größeren Muster
z.B. zunächst zwei Kunststofffäden vorgesehen sein, an die sich zwei Metallfäden
anschließen u.s.w. In anderen Ausgestaltungen können auch kompliziertere
Muster vorgesehen sein, z.B. zunächst zwei Kunststofffäden, dann einer
aus Metall, danach einer aus Kunststoff und schließlich zwei aus Metall, worauf
sich die Reihenfolge wiederholt.
In allen Ausgestaltungen ist das Drahtgewebe insbesondere bereichsweise
homogen.
Es sind auch Ausgestaltungen möglich und bevorzugt, bei denen
mehrere Bereiche oder Abschnitte jeweils homogen vorgesehen sind. Das kann z.B.
über bereichsweise unterschiedliche Bindungsarten über der Fläche
realisiert sein. Eine mögliche Anwendung ist z.B. die spezifisch zugeschnittene
Herstellung von Abschirmgeweben, bei denen der abzuschirmende Körper eine größere
ebene Fläche und sich daran anschließende stärkere Wölbungen
aufweist. Für die unterschiedlichen Flächesegmente kann das Gewebe dann
entsprechend angepasst hergestellt werden.
Um Faltenbildungen zu vermeiden, kann in gekrümmten bzw. gewölbten
Bereichen die Bindungsart des Gewebes unterstützend angepasst werden, indem
dort eine Bindungsart gewählt wird, die eine größere Drapierbarkeit
erlaubt, während auf ebenen Flächen eine Bindungsart mit geringerer Drapierbarkeit
gewählt wird. Bevorzugt wird in gewölbten Bereichen eine Waffelbindung
oder dergleichen verwendet, während für ebene Flächen auch eine Leinenbindung
möglich ist. Dadurch wird ein Faltenwurf zuverlässig vermieden.
Grundsätzlich hängen die Maschenweite des Gewebes, sowie
die verwendeten Drahtdurchmesser der Metallfäden und der Nichtmetallfäden
von dem Anwendungsfall ab und können dementsprechend unterschiedlich sein.
Möglich sind in einzelnen Ausgestaltungen Maschenweiten von bis
zu 10 oder 15 mm bei Drahtdurchmessern von bis zu 1 oder 2 mm.
In bevorzugten Ausgestaltungen und Weiterbildungen ist der typische
Durchmesser der eingesetzten Kunst- und/oder Naturstofffäden kleiner 500 &mgr;m,
insbesondere kleiner 250 &mgr;m und vorzugsweise kleiner als 150 &mgr;m.
Der typische Durchmesser der eingesetzten Metallfäden ist insbesondere
kleiner 500 &mgr;m, vorzugsweise kleiner 150 &mgr;m und besonders bevorzugt
kleiner 100 &mgr;m.
In bevorzugten Ausgestaltungen ist die Maschenweite des Gewebes kleiner
500 &mgr;m, insbesondere kleiner 200 &mgr;m und vorzugsweise kleiner oder gleich
150 &mgr;m.
In besonders bevorzugten Ausgestaltungen liegt die Maschenweite bei
etwa 150 &mgr;m und der Durchmesser der Metallfäden bei etwa 30 bis 50 &mgr;m.
Vorzugsweise ist die Anzahl der Maschen pro Zoll Länge kleiner 200 und/oder
größer 50.
Alle zuvor angegebenen Zahlenwerte sind als Richtwerte anzusehen,
so dass Abweichungen nach oben und unten möglich sind, insbesondere um 20%.
In bevorzugten Ausgestaltungen und Weiterbildungen können zusätzliche
Fäden aus Kunststoff vorgesehen sein, die dann benachbart zu Metallfäden
in Kett- und/oder Schussrichtung angeordnet sind. Insbesondere liegen die zusätzlichen
Fäden dicht an Metallfäden an.
Vorzugsweise bestehen wenigstens einige Fäden oder Metallfäden
des Drahtgewebes wenigstens teilweise aus einem Material, welches einer Gruppe von
Materialien entnommen ist, die Zinnbronze, Stahl, Edelstahl, Messing, Kupfer, Titan,
Gold, Silber und Aluminium und dergleichen mehr umfasst. Insbesondere ist auch der
Einsatz von Metalllegierungen oder von Metallgemischen möglich.
In bevorzugten Ausgestaltungen bestehen wenigstens einige Fäden
aus einem Multifilament, welches insbesondere wenigstens teilweise homogene Drähte,
Zwirn, Metallfasergarn, Seile und/oder Litzen umfasst.
Die Erfindung ist auch auf eine Wandung oder ein Bauteil ausgerichtet,
welches wenigstens eine faserverstärkte Außenschicht umfasst, das ein
Abschirmgewebe aufweist, wie es zuvor beschrieben wurde.
Der Einsatz der Erfindung kann an allen möglichen Vorrichtungen
erfolgen. Bevorzugt ist die Verwendung an Bauteilen von Kraftfahrzeugen, wie z.B.
an bzw. in Motorhauben, Türen, Dächern, Kotflügeln. Ebenso kann das
Abschirmgewebe an Windrädern als Blitzschutz eingesetzt werden. Die Verwendung
kann auch im Flugzeugbau erfolgen, bei dem Rumpfbauteile oder die Tragflächen
mit einem Abschirmgewebe versehen werden. Insbesondere erfolgt der Einsatz bei Bauteilen
aus faserverstärkten Kunststoffen, um dort die Funktion des Shieldings zu bewirken.
Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele unter
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.
Darin zeigt:
1 eine stark schematische Aufsicht auf ein Abschirmgewebe
mit einer Atlasbindung;
2 eine stark schematische Aufsicht auf ein Abschirmgewebe
mit einer Köperbindung; und
3 eine stark schematische Aufsicht auf ein weiteres
Abschirmgewebe mit einer Köperbindung.
Mit Bezug auf die beiliegende 1 wird
nun ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abschirmgewebes
1 beschrieben.
Das in 1 stark schematisch dargestellte
erfindungsgemäße Abschirmgewebe 1 umfasst in Gewebelängsrichtung
Kettfäden 11 bis 18 und quer dazu Schussfäden
21 bis 28. Der Übersichtlichkeit halber sind in den Figuren
nur einige wenige Kett- und Schussdrähte eingezeichnet.
Die Bindungsart des Drahtgewebes ist hier eine Atlas-1/4-Bindung,
d. h. hier, dass ein Schussfaden 21 unterhalb des Kettfadens
13, dann oberhalb von vier Kettfäden 14 bis 17,
danach unterhalb des folgenden Kettfadens 18 und dann wieder oberhalb vier
weiterer Kettfäden (nicht dargestellt) verläuft. So liegt ein regelmäßiges
Muster vor, welches sich hier nach jeweils fünf Kettfäden
wiederholt. Genauso ist z.B. auch eine Atlas-1/3-Bindung möglich, bei der eine
sich das Muster nach vier Fäden wiederholt. Auch andere größere oder
kleinere Rapports sind möglich.
Der Verlauf des nächsten Schussfadens 22 ist um zwei
Kettfäden versetzt angeordnet, so dass der Schussfaden 22 unterhalb
des Kettfadens 11, dann oberhalb der vier folgenden Kettfäden
12 bis 15, wieder unterhalb des Kettfadens 16 und danach
wieder oberhalb der vier folgenden Kettfäden 17 etc. verläuft.
Der Verlauf des dritten Schussfadens 23 ist wiederum um zwei
Kettfäden versetzt angeordnet, so dass der Schussfaden 23 oberhalb
der Kettfäden 11 bis 13, unterhalb des Kettfadens
14 und wieder oberhalb der Kettfäden 15 bis 18 verläuft.
Dementsprechend verläuft der vierte Schussfaden 24 unterhalb
der in Figur sichtbaren Kettfäden 12 und 17 und oberhalb
der Kettfäden 11, sowie 13 bis 16 und
18 und der fünfte Schussfaden 25 verläuft oberhalb der
Kettfäden 11 bis 14 und 16 bis 18 und unterhalb
des Kettfadens 15.
Der sechste Schussfaden 26 weist einen Verlauf wie der erste
Schussfaden 21 auf, da sich bei der hier gezeigten Atlas 1/4-Bindung das
Muster nach fünf Kett- bzw. Schussfäden wiederholt. Ebenso entspricht
der Verlauf des Schussfadens 27 dem des Schussfadens 22 und die
Verläufe der Schussfäden 28 und 23 stimmen ebenfalls
überein.
Die hier als Bindungsart gewählte Atlasbindung erlaubt eine weitgehende
Drapierbarkeit des Drahtgewebes 2, so dass das Drahtgewebe 2 gut
an gekrümmte Flächen angepasst werden kann, ohne dass ein störender
Faltenwurf entsteht. So kann ein hochwirksames Abschirmgewebe in eine gekrümmte
Oberfläche aus einem Faserverbundwerkstoff integriert werden, wobei eine optisch
ansprechende Oberfläche erzielbar ist.
Die einzelnen Fäden des Drahtgewebes 2 bestehen hier
abwechselnd aus Metall und aus einem thermoplastischem Kunststoff, wie z.B. Polyester
oder Polyamid. Hier bestehen die Kettfäden 11, 13,
15 und 17 aus Metall und sind in 1
unschraffiert dargestellt, während die dazwischen liegenden Kettdrähte
12, 14 und 16, sowie der Draht 18 aus Kunststoff
bestehen. Die Kunststofffäden sind in der Darstellung nach 1
schraffiert dargestellt, wobei die Schraffur jeweils senkrecht zur Längsachse
der jeweiligen Fäden ausgerichtet ist.
Die Schussfäden 21, 23, 25 und
27 sind hier im Ausführungsbeispiel ebenfalls als Metalldrähte
ausgeführt und hier schraffiert eingezeichnet, wobei die Schraffurlinien um
45° zur Längsrichtung der jeweiligen Fäden ausgerichtet sind. Auch
bei den Schussfäden wechseln sich hier Metall- und Kunststofffäden miteinander
ab, so dass die Schussfäden 22, 24, 26 und
28 als Kunststofffäden ausgeführt sind.
Die abwechselnde Anordnung von Metallfäden und Kunststofffäden
erhöht die Stabilität des Gewebes und führt außerdem zu einer
erheblich verbesserten Drapierbarkeit des Gewebes, wobei gleichzeitig eine ausreichende
Abschirmwirkung gewährleistet wird. Die Kunststofffäden bewirken eine
zusätzliche Fixierung des Gewebes.
Der Durchmesser 7 der verwendeten Metallfäden betragen
hier im Ausführungsbeispiel je nach Anwendungsfall etwa zwischen 30 und 70
&mgr;m, typischerweise 50 &mgr;m. Der Durchmesser 6 der eingesetzten
Kunststofffäden liegt typischerweise zwischen etwa 50 und 200 &mgr;m, typisch
bei ungefähr 80 bis 150 &mgr;m. Die Maschenweite 5 zwischen den
Metall- und Kunststofffäden hängt vom Einsatzweck ab und kann z.B. zwischen
30 &mgr;m und 150 &mgr;m liegen. Die Maschenweite zwischen zwei Metallfäden
kann zwischen 50 und 200 &mgr;m betragen, typisch etwa 140 oder 150 &mgr;m.
Die genaue Maschenweite hängt von der geforderten Abschirmwirkung und dem abzuschirmendem
Frequenzbereich ab.
Vorzugsweise sind die Metallfäden aus Zinnbronze, gegebenenfalls
auch aus Stahl oder Edelstahl. Es kann auch Kupfer eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Abschirmgewebe 1 bietet erhebliche
Vorteile gegenüber dem Stand der Technik, da eine schnellere und kostengünstigere
Fertigung von Wandungen oder Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen möglich
ist, bei denen ein Drahtgewebe 2 zur Abschirmung elektromagnetischer Strahlung
eingesetzt wird.
Die erfindungsgemäße Verwendung von Fäden aus einem
Kunststoffmaterial wie Polyester oder Polyamid erlaubt die Herstellung hochdrapierbarer
Drahtgewebe, die sich gut an gekrümmte Oberflächen anpassen bzw. darin
integrieren lassen.
In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel
eines Abschirmgewebes 1 stark schematisch in einer Aufsicht dargestellt.
Auch hier besteht nur jeder zweite Kettfaden 31, 33,
35 und 37 und jeder zweite Schussfaden 41,
43, 45 und 47 aus Metall, während die dazwischen
liegenden Kettfäden 32, 34, 36 und 38,
sowie die Schussfäden 42, 44 und 46 aus einem thermoplastischen
Kunststoff bestehen.
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach 1
weist das Gewebe 2 im Ausführungsbeispiel nach 2
als Bindungsart eine Köperbindung auf. Auch die Köperbindung
erlaubt eine vernünftige Drapierbarkeit des Drahtgewebes. In anderen Ausgestaltungen
kann insbesondere auch ein Waffelbindung vorgesehen sein, die eine besonders gute
Drapierbarkeit erlaubt.
Bei der in 3 stark schematisch dargestellten
Aufsicht auf ein Drahtgewebe 2 liegt wiederum als Bindungsart die Köperbindung
vor, wie sie auch bei dem Drahtgewebe nach 2 vorliegt.
Im Unterschied zu den anderen Ausführungsbeispielen ist hier aber nur jeder
dritte Kettdraht aus einem Kunststoff, so dass die Kettdrähte 51 und
52, 54 und 55 und 57 und 58 aus Metall
sind, während die Kettfäden 53 und 56 aus einem Kunststoff
bestehen. Hier im Ausführungsbeispiel ist jeder zweite Schussdraht
42, 44 und 46 aus Kunststoff, während die Schussdrähte
41, 43 und 45 aus Metall sind.
In anderen Ausgestaltungen ist es bevorzugt, dass nur in Kett- oder
nur in Schussrichtung Kunststoffdrähte vorgesehen sind.
In anderen bevorzugten Ausgestaltungen sind in einem regelmäßigen
Drahtgewebe aus Metallfäden einige zusätzliche Kett- und/oder Schussfäden
aus Kunststoff vorgesehen, die dann zwischen einzelnen Kett- und/oder Schussfäden
aus Metall angeordnet sind. Beispielsweise können die zusätzlichen Kunststofffäden
zur Fixierung einzelner Kettdrähte (oder Schussdrähte) eingesetzt werden.
Solche zusätzlichen Fäden (Kett- und/oder Schussfäden) aus Kunststoff
können dicht an einzelnen Metallfäden anliegen. Dann entspricht der Abstand
zwischen den Metallfäden der Maschenweite des Metallgitters, während der
Abstand zwischen den Kunststofffäden und den benachbarten Metallfäden
nahezu Null oder gleich Null sein kann.
In allen Ausgestaltungen können die Kunststofffäden nicht
nur aus einem thermoplastischem Werkstoff bestehen, sondern können einen Kern
aus einer Karbonfaser oder dergleichen enthalten, um die herum ein Mantel aus einem
thermoplastischem Werkstoff vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Wandung bzw. das erfindungsgemäße
Bauteil umfasst insbesondere einen flächige Abschnitt aus einem Faserverbundwerkstoff,
in den ein Abschirmgewebe integriert ist, um elektromagnetische Strahlung abzuhalten.