DE102008028219A1

DE102008028219A1 - Lichttextil

Info

Publication number: DE102008028219A1
Application number: DE102008028219A
Authority: DE
Inventors: Marijan Barlé
Original assignee: ROBATEX GmbH
Current assignee: LUCEM GMBH, DE
Priority date: 2008-06-12
Filing date: 2008-06-12
Publication date: 2009-12-24

Abstract

Lichttextil zur Herstellung von lichtleitenden Formsteinen aus einer Gussmatrix, mit mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden lichtleitenden Fäden, bestehend aus lichtleitenden Faserbündeln oder lichtleitenden Monofilamenten, die durch ein Textilherstellungsverfahren derart verbunden werden, dass der Abstand der lichtleitenden Fäden bei mechanischen Belastungen quer zur Verlaufsrichtung der lichtleitenden Fäden während und nach der Verarbeitung zu lichtleitenden Formsteinen zumindest in dem Sinne unverändert bestehen bleibt, dass sich keine anderen Abstände der parallel zueinander verlaufenden lichtleitenden Fäden zueinander ergeben als diejenigen, die im unbelasteten Zustand des Textils vor der Verarbeitung zum Formstein definiert oder vorhanden waren oder dass sich lichtleitende Fäden gar aus der textilen Fläche herauslösen.

Description

Die Erfindung betrifft Lichttextilien, die zur Herstellung von lichtleitenden Formsteinen aus Gussmatrices, z. B. lichtleitendem Beton, eingesetzt werden können.
Lichtleitender Beton, d. h. Beton, der mit Hilfe von eingebetteten optischen Fasern, z. B. aus Glas oder Polymeren, transparent wird, ist bekannt aus DE 93 10 500 (Weidmann). Ebenso sind lichtleitender Beton sowie Herstellverfahren für lichtleitenden Beton bekannt aus JP 2006224349 (Ohbayashi), WO 03/097954 (Losonczi), WO 2007/096083 (HeidelbergCement) bzw. DE 20 2007 000 753 (Luccon) und WO 2008/031610 (Fischer).
Formsteine aus lichtleitendem Beton werden nach WO 03/097954 hergestellt, indem einzelne lichtleitenden Fasern der Länge nach in eine Betonierschalung nebeneinander eingelegt werden. Die Fasern sinken durch Rütteln oder mechanischen Druck in die zuvor eingebrachte Betonschicht. Anschließend werden weitere Lagen Beton und Fasern in die Schalung eingebracht. Jede Faserlage besteht aus einigen zwanzig oder mehr Fasern. Der erhärtete Formstein wird dann senkrecht zur Achse der lichtleitenden Fasern zerteilt, so dass kleinere lichtleitende Formsteine entstehen.
JP 2006224349 , WO 2007/096083 , DE 20 2007 000 753 und WO 2008/031610 setzen ähnliche Verfahren ein. Statt einzelner lichtleitender Fasern werden Textilien, in denen lichtleitende Fasern (Lichtleiter) verarbeitet worden sind, in die Schalung eingebracht. Auch hier erfolgt ein lagenartiger Aufbau des Formsteins, der nach dem Erhärten zerteilt werden kann, so dass kleinere lichtleitende Formsteine entstehen.
Als Textil werden in JP 2006224349 ein Gewebe und das Webverfahren zu Herstellung des Gewebes genannt. Der Einsatz von Geweben soll die gleichmäßige Einbettung der Lichtleiter im Beton und ein gleichmäßiges Erscheinungsbild der optischen Faserenden in den späteren Formsteinen bewirken.
WO 2007/096083 und DE 20 2007 000 753 nennen als Textilien Gewebe, Gewirke und Filze. Durch die Verwendung von diesen Textilien sollen lichtdurchlässige Formsteine im Gegensatz zur Einbettung einzelner Fasern wirtschaftlich hergestellt werden können. Weiter soll durch die Verwendung von diesen Textilien eine ansprechende und charakteristische, insbesondere eine strukturierte Anordnung der Lichtleiter entstehen, da die Lichtleiter in den Textilien in einem definierten Abstand zueinander vorliegen.
Als vorteilhaft zur Herstellung eines Lichttextils werden in WO 2007/096083 und DE 20 2007 000 753 Gewebe dargestellt. Die Lichtleiter können die Schussfäden oder die Kettfäden des Gewebes bilden. Bevorzugt wird, dass die Lichtleiter die Schussfähden des Gewebes bilden.
WO 2008/031610 nennt als Textilien zuvorderst Wirkwaren mit Polyesterfäden als maschenbildendes Fadenmaterial. Es sollen auch andere Faserarten wie natürliche Fasern oder andere synthetische Faserarten für die Erzeugung der Wirkmaschen eingesetzt werden können. Statt des Wirkens sollen auch andere textile Herstellungverfahren geeignet sein, z. B. sämtliche Stoffbindungen die als Webwaren, Strickwaren oder Vliesstoffe bekannt sind. Es sollen auch doppellagig ausgebildete textile Flächen wie doppellagige Gewebe Gewirke und Gestricke geeignet sein.
Die zur Herstellung von Geweben und Gewirken mit Lichtleitern eingesetzten Textilherstellungsverfahren werden in WO 2007/096083 und DE 20 2007 000 753 und WO 2008/031610 nicht genannt. Es ist aber allgemein bekannt, dass zur Herstellung von Geweben das Weben und zur Herstellung von Gewirken das Ket tenwirken bzw. Nähwirken eingesetzt wird. Es wird genannt, dass die Lichtleiter durch Gewirke miteinander verbunden werden können (Wirken mit Schusseintrag) oder dass die Lichtleiter selbst gewirkt werden können (Wirken).
Zum Thema Verarbeitung der Lichttextilien kann man aus JP 2006224349 entnehmen, dass einzelne Abschnitte (Stücke) des Textils abwechselnd mit einer Schicht aus Beton vergossen werden. In WO 2007/096083 werden die Textilien von der Rolle verarbeitet, in der Schalung gespannt, in den Beton eingelegt und dann abgetrennt. Es können auch zuvor abgetrennte Textilabschnitte so verarbeitet werden. In WO 2008/031610 werden ein oder mehrere Stücke Textil je Betonlage von Hand oder maschinell in die Schalung eingelegt.
Weitere Details zur Verarbeitung der Lichttextilien sind im genannten Stand der Technik nicht offenbart. Insbesondere sind keine speziellen Eigenschaften oder Merkmale der Textilien genannt, welche die speziellen Anforderungen an einen definierten und gleichmäßigen (strukturieren) Abstand der Lichtleiter untereinander, also die Verschiebefestigkeit der Fäden im Textil, sowohl im unverarbeiteten Textil als auch im späteren Formstein gewährleisten können. Auch sind die textilen Herstellungsverfahren nicht näher bezeichnet, mit denen sich Textilien gemäß diesen Anforderungen herstellen lassen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Produkt bereitzustellen, welches eine definierte Anordnung der Lichtleiter vor und nach der Verarbeitung in Formsteinen aus Gussmatrices gewährleistet sowie spezielle Merkmale und Eigenschaften dieses Produkts zu definieren. Insbesondere zur Aufnahme der bei verschiedenen Betonierverfahren auftretenden Zugspannungen im Textil ist durch die Erfindung Rechnung getragen. Bei den Herstellungsverfahren werden besonders geeignete Verfahren spezifiziert, mit welchen sich die speziellen Eigenschaften der definier ten und verschiebefesten Anordnung der lichtleitenden Fäden im Textil besonders gut erreichen lassen.
Im Stand der Technik der WO 2007/096083 und DE 20 2007 000 753 wird der definierte Abstand zwischen den Fasern als gestalterisches Merkmal herausgehoben. Nicht vermittelt wird dabei, dass ein gewisser Mindestabstand der lichtleitenden Fasern im Textil, besonders bei der Anwendung von monofilen lichtleitenden Fäden, unbedingt notwendig ist. Notwendig ist dieser Abstand deshalb, weil bei einer völlig dichten Anordnung der Monofilamente, die Gussmatrix, insbesondere bei Beton als Gussmatrix, das Textil nicht mehr durchdringen kann. Die Textilien würden Trennlagen bilden, welche die Festigkeit, vor allem die Biegezugfestigkeit, des Formsteins erheblich schwächen. Daher ist es bei allen Lichttextilien mit Monofilamenten als Lichtleiter erforderlich, dass die lichtleitenden Fasern einen gewissen lichten Mindestabstand zueinander aufweisen, also eine gewisse Offenmaschigkeit haben.
Bei Glas als lichtleitendem Faden bestehen die Glasfaserbündel aus einer Vielzahl von dünnen, einzelnen Glasfasern. Eine Strukturierung ist hier nur möglich, wenn die Glasfaserbündel durch den Textilherstellungsprozess bündelförmig abgebunden werden. Die einzelnen Faserbündel werden damit auch undurchlässiger gegen das Durchdringen der Gussmatrix. Also müssen auch hier, je nach Herstellungsverfahren des Textils, lichte Mindestabstände zwischen den einzelnen Glasfaserbündeln berücksichtigt werden.
Bei Geweben beruht die Verschiebefestigkeit der Textilstruktur vor allem darauf, dass sich die Kett- und Schussfaden auf- und gegeneinander abstützen können. Offenmaschige Gewebe mit üblichen Bindungen, wie Köper, Panama, Trikot, etc. haben daher keine gute Verschiebefestigkeit. Die klassischen Webverfahren eigenen sich daher nicht zur Herstellung der im Stand der Technik geforderten Licht textilien mit hoher Verschiebefestigkeit und definiert angeordneter Lage der lichtleitenden Fasern.
Es besteht jedoch die Möglichkeit, solche offenmaschigen Gewebe direkt nach der Herstellung zu beschichten, so dass die Verschiebefestigkeit durch die Beschichtungsmasse erreicht wird, welche die Knotenpunkte „verklebt”.
Bei den Webverfahren sind zur Erzeugung verschiebefester Gewebe nur die verschiedenen Formen der Drehergewebe zur Herstellung offenmaschiger und dennoch verschiebefester Gewebe geeignet. Bei Drehergeweben werden die Knotenpunkte zwischen Schussfäden und Kettfäden durch einen Halbdreher der Kettfaden je nach Fadenmaterial, Fadenfeinheit und Maschineneinstellung mehr oder weniger fest abgebunden.
Auch hier besteht die Möglichkeit, dies Drehergewebe durch den Einsatz einer Beschichtung noch verschiebefester auszuführen.
Gewirke mit Schusseintrag oder Gewirke mit Stehfäden sind grundsätzlich textile Strukturen zur Herstellung von Lichttextilien mit den geforderten Eigenschaften. Bei Gewirken mit Eintrag der lichtleitenden Fäden im Schuss sind Maschinen mit maschengerechtem Schusseintrag einzusetzen um eine gleichmäßige und definierte Anordnung der lichtleitenden Fäden im Textil sicherzustellen. Die lichtleitenden Fäden werden in exakt paralleler Lage in jeder x-ten Masche des Gewirkes fixiert, die Maschenlänge und Maschenanzahl ist maschinentechnisch einstellbar. Bei Eintrag der lichtleitenden Fäden als Stehfäden sind alle üblichen Wirkmaschinen geeignet. Der definierte Abstand der lichtleitenden Fäden wird hier durch die Teilung der Maschine vorgegeben.
Die Verarbeitung der lichtleitenden Fasern als Kettfäden (Stehfäden) in Produktionsrichtung des Textils oder als Schussfäden quer zur Produktionsrichtung kann je nach Betonierverfahren, je nach Maschinenbreite, je nach Verfahren, je nach Abmessung der später herzustellenden Formsteine sinnvoll sein.
Die erfindungsgemäßen Merkmale des Lichttextils sowie vorteilhafte Ausgestaltungen werden in den Patentansprüchen näher gekennzeichnet. Eine mögliche Kombination der in den Patentansprüchen genannten Eigenschaften kann dabei weitere, vorteilhafte Varianten von Lichttextilien für den Lichtbeton entstehen lassen.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Er wird darauf hingewiesen, dass die Figuren einige vorteilhafte Ausführungsvarianten zeigen, die Erfindung jedoch nicht auf diese beschränkt ist.
1: lichtleitendes Textil und Zugbeanspruchung des Textils durch maschinelle Verarbeitung
Die Abbildung in 1 oben zeigt ein lichtleitendes Textil 1 (hier Drehergewebe) mit lichtleitenden Fäden 2 und nicht lichtleitenden Kettfäden 3. Die Richtung der Zugbeanspruchung 4 ist durch die Pfeile dargestellt. In 1 unten ist ein Beispiel dargestellt, wie die Zugbeanspruchung auf das Textil entstehen kann. In einer Betoniervorrichtung, bestehend aus einer seitlichen Schalung 5, einem absenkbaren Boden 6 und einem verfahrbaren Mörtelschlitten 7, wird das Lichttextil seitlich an der Schalung 5 durch eine Klemmvorrichtung 10 fixiert und von der Rolle 8 abgezogen. Das Textil wird durch den Mörtelschlitten 7 geführt. Textil und Gussmatrix 9 werden gleichzeitig in die Betoniervorrichtung eingebracht. Durch das Klemmen und Abziehen von der Rolle und durch das Umlenken 11 des Textils entstehen die Zugspannungen 4 in der Textilbahn.

1: Lichtleitendes Textil
2: Lichtleitendes Fäden
3: Kettfäden eines Drehergewebes
4: Richtung der Zugbeanspruchung auf das Lichttextil
5: seitliche Schalung einer Betoniervorrichtung
6: absenkbarer Schalungsboden einer Betoniervorrichtung
7: verfahrbarer Mörtelschlitten einer Betoniervorrichtung
8: Rolle mit Lichttextil
9: Betonmatrix
10: Klemmung des Lichttextils an der Schalung
11: Umlenkung des Lichttextils im Mörtelschlitten

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 9310500 [0002]
- JP 2006224349 [0002, 0004, 0005, 0010]
- WO 03/097954 [0002, 0003]
- WO 2007/096083 [0002, 0004, 0006, 0007, 0009, 0010, 0013]
- DE 202007000753 [0002, 0004, 0006, 0007, 0009, 0013]
- WO 2008/031610 [0002, 0004, 0008, 0009, 0010]

Claims

Lichttextil zur Herstellung von lichtleitenden Formsteinen aus einer Gussmatrix, mit mindestens zwei parallel zueinander verlaufenden lichtleitenden Fäden bestehend aus lichtleitenden Faserbündeln oder lichtleitenden Monofilamenten, die durch ein Textilherstellungsverfahren derart verbunden werden, dass der Abstand der lichtleitenden Fäden bei mechanischen Belastungen quer zur Verlaufsrichtung der lichtleitenden Fäden während und nach der Verarbeitung zu lichtleitenden Formsteinen zumindest in dem Sinne unverändert bestehen bleibt, dass sich keine anderen Abstände der parallel zueinander verlaufenden lichtleitenden Fäden zueinander ergeben als diejenigen, die im unbelasteten Zustand des Textils vor der Verarbeitung zum Formstein definiert oder vorhanden waren oder dass sich lichtleitende Fäden gar aus der textilen Fläche herauslösen.
Lichttextil nach Anspruch 1, bei dem die lichtleitenden Fäden ausschließlich in Schussrichtung eines offenmaschigen Drehergewebes mit Dreherwebverfahren verarbeitet werden und das bei der Herstellung durch mindestens zwei an der Textilmaschine angebrachte und über die Maschinenbreite variabel verstellbare Schneidvorrichtungen, z. B. Messer, Scheren oder Trennscheiben, derart längs der Produktionsrichtung geschnitten wird, dass die Breite der mindestens einen entstehenden Lichttextilbahn ungefähr jeweils einer der Kantenlängen der später jeweils damit herzustellenden Formsteine entspricht.
Lichttextil nach Anspruch 1, bei dem die lichtleitenden Fäden ausschließlich in Schussrichtung offenmaschiger Gewirke mit Kettenwirkverfahren oder Nähwirkverfahren mit maschengerechtem Schusseintrag verarbeitet werden und das bei der Herstellung durch mindestens zwei an der Textilmaschine angebrachte und über die Maschinenbreite variabel verstellbare Schneidvorrich tungen, z. B. Messer, Scheren oder Trennscheiben, derart längs der Produktionsrichtung geschnitten wird, dass die Breite der mindestens einen entstehenden Lichttextilbahn ungefähr jeweils einer der Kantenlängen der später jeweils damit herzustellenden Formsteine entspricht.
Lichttextil nach Anspruch 1, bei dem die lichtleitenden Fäden ausschließlich in Kettrichtung (Stehfadenrichtung) offenmaschiger Gewirke mit Kettenwirkverfahren oder Nähwirkverfahren verarbeitet werden und das bei der Herstellung durch mindestens zwei an der Textilmaschine angebrachte und über die Maschinenbreite variabel verstellbare Schneidvorrichtungen, z. B. Messer, Scheren oder Trennscheiben, derart längs der Produktionsrichtung geschnitten wird, dass die Breite der mindestens einen entstehenden Lichttextilbahn ungefähr jeweils einer der Kantenlängen der später jeweils damit herzustellenden Formsteine entspricht.
Lichttextil nach den Ansprüchen 1 bis 4, bei dem lichtleitende Fäden und Wirkfäden (Nähfäden) eines Gewirks bzw. lichtleitenden Fäden und Schussfäden oder Kettfäden eines Gewebes, welche die lichtleitenden Fäden je nach Herstellverfahren und Eintragsrichtung der lichtleitenden Fäden zur textilen Fläche verbinden, Lücken (Löcher) in der textilen Fläche offen lassen, die mindestens dem Durchmesser des größten Korns eines Zuschlags zu der Gussmatrix entsprechen.
Lichttextil nach den Ansprüchen 1 bis 5, bei dem die mechanischen Belastungen quer zur Verlaufsrichtung der lichtleitenden Fäden aus einem manuellen oder maschinellen Einlegen bzw. Einspannen der Textilien in eine Betonierschalung und/oder aus einem maschinellen oder manuellen Einarbeiten einer Gussmatrix zwischen die Fäden des Lichttextils entstehen, z. B. in Form einer Zugspannung in der Ebene der Textilbahn oder einer Druckbelastung senkrecht zu Ebene der Textilbahn.
Lichttextil nach den Ansprüchen 1 bis 5, bei dem die mechanischen Belastungen quer zur Verlaufsrichtung der lichtleitenden Fäden zum einen aus einer Zugbeanspruchung der Textilbahn während eines kontinuierlichen Tränkvorgangs (Beschichtungsvorgangs) der Textilbahn mit der Gussmatrix und zum anderen aus dem Eigenwicht der Textilbahn und aus dem Eigengewicht einer anhaftenden Gussmatrix auf einer nach einem Tränkvorgang (Beschichtungsvorgang) frei geführten bzw. frei hängenden Textilbahnlänge resultiert.
Lichttextil nach den Ansprüchen 1 bis 7, bei dem ein Merkmal gegen das Herauslösen einzelner lichtleitender Fasern bzw. ein Merkmal gegen eine Veränderung des Abstands der parallelen verlaufenden lichtleitenden Fasern bei der Weiterverarbeitung ist, dass die Wirkfäden (Nähfäden) eines Gewirks bzw. die Schussfäden oder die Kettfäden eines Gewebes, welche die lichtleitenden Fäden je nach Herstellverfahren und Eintragsrichtung der lichtleitenden Fäden zur textilen Fläche verbinden, aus nichttexturierten Multifilamentgarnen und damit nicht dehnfähigen Multifilamentgarnen bestehen.
Lichttextil nach Anspruch 8, bei dem das nichttexturierte Fasermaterial der Wirkfäden PES, PP, PA oder PA 6.6 ist.
Lichttextil nach Anspruch 9, bei dem das nichttexturierte Fasermaterial der Wirkfäden PES, PP, PA oder PA 6.6 ist und die Feinheit eines Wirkfadens mehr als 240 dtex ist oder ein Wirkfaden eine Filamentanzahl größer 40 Filamenten besitzt.
Lichttextil nach den Ansprüchen 1 bis 7, bei dem ein Merkmal gegen das Herauslösen einzelner lichtleitender Fasern bzw. ein Merkmal gegen eine Veränderung des Abstands der parallelen verlaufenden lichtleitenden Fasern bei der Weiterverarbeitung ist, dass die Wirkfäden (Nähfäden) eines Gewirks bzw. die Schussfäden oder die Kettfäden eines Gewebes, welche die lichtleitenden Fäden je nach Herstellverfahren und Eintragsrichtung der lichtleitenden Fäden zur textilen Fläche verbinden, aus Monofilamenten bestehen.
Lichttextil nach Anspruch 11, bei dem das Fasermaterial der Wirkfäden PES, PP, PA oder PA 6.6, ist und die Monofilamente einem Durchmesser zwischen 0,1 mm und 0,25 mm haben.
Lichttextil nach Anspruch 1 bis 11, das einer thermischen Nachbehandlung (Fixierung) unterzogen wird, um die Verschiebefestigkeit des Textils weiter zu erhöhen.
Lichttextil nach den Ansprüchen 8 bis 13, bei dem die Wirkfäden bei einer Temperaturbeanspruchung einen Schrumpf von größer 10% aufweisen.
Lichttextil nach Anspruch 14, bei dem der mehr als 10%-ige Schrumpf bei Temperaturen unter 110°C eintritt.
Lichttextil nach den Ansprüchen 1 bis 7, bei dem ein Merkmal gegen das Herauslösen einzelner lichtleitender Fasern bzw. ein Merkmal gegen eine Veränderung des Abstands der parallelen verlaufenden lichtleitenden Fasern bei der Weiterverarbeitung ist, dass parallel zu den Längsseiten der Textilbahn bzw. der durch Längsschnitte entstehenden mehreren Textilbahnen Verstärkungsstreifen eingearbeitet oder aufgebracht werden.
Lichttextil nach Anspruch 16, bei dem die Verstärkungsstreifen aus mehreren besonders dicht liegenden und fest abgebundenen Wirkfäden bestehen.
Lichttextil nach Anspruch 16, bei dem die Verstärkungsstreifen aus Klebstoff, besonders einem thermoplastischen Klebstoff, z. B. einem sog. Hotmelt, bestehen.
Lichttextil nach Anspruch 16, bei dem die Verstärkungsstreifen aus aufgeklebten oder aufgewirkten oder aufgenähten Bändern, z. B. Schmaltextilien oder Folienstreifen, bestehen.
Lichttextil nach Anspruch 16, bei dem die Verstärkungsstreifen wasserdicht abschließen und die Dicke der Verstärkungsstreifen zwischen 2 mm und 6 mm beträgt.
Lichttextil nach den Ansprüchen 16 bis 20, bei dem die Breiten der Verstärkungsstreifen zwischen 2 mm und 40 mm liegen.
Lichttextil nach den Ansprüchen 1 bis 21, bei dem die lichtleitenden Faserbündel aus optischen Glasfasern bzw. die lichtleitenden Monofilamente aus polymeren optischen Fasern bestehen.
Lichttextil nach den Ansprüchen 1 bis 21, bei dem die lichtleitenden Monofilamente aus transparenten, lichtdurchlässigen Polymeren bestehen, jedoch keine polymeren optischen Fasern sind.
Formsteine aus einer Gussmatrix mit mindestens einer Lage eines Lichttextils nach den Ansprüchen 1 bis 23 bei dem die Enden zumindest einer lichtleitenden Faser des lichtleitenden Textils an mindestens zwei, nicht notwendigerweise gegenüberliegenden Seiten, des Formsteins offen liegen, so dass Licht von der einen Seite des Formsteins auf die andere Seite des Formsteines dringen kann und umgekehrt.
Formsteine nach Anspruch 24, wobei die Gussmatrix, Beton, Feinbeton, Zement oder Gips ist.
Formsteine nach Anspruch 24, wobei die Gussmatrix ein Feinbeton mit einer Körnung der Zuschläge zwischen 0,1 mm und 6 mm ist.