DE102013015015A1 - Method and device on a ribbon loom for weaving and fixing strips of mixed materials - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen und Fixieren von Bandgeweben aus Mischmaterialien. Solche Mischmaterialien setzen sich beispielsweise aus textilen Fäden und Metalldrähten zusammen. Erfindungsgemäß erfolgt die Wärmebehandlung zum Thermofixieren des Gewebes in unmittelbarer Nähe der Webstelle, wodurch die unterschiedlich starke Schrumpfung der Fäden im Mischmaterial noch auf der Webmaschine kompensiert wird. Weiterhin sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, auch die temporäre Stabilisierung des thermisch fixierten Gewebes gegen Verzüge und gegenseitige Verschiebungen der Kett- und Schussfäden auf der Webmaschine durchzuführen. Hierzu wird auf das Gewebe eine wiederablösbare wärmebeständige Folie aufgeklebt. Die Herstellung dieser lösbaren Klebverbindung erfolgt am Warenabzug der Webmaschine, wo die Klebefolie dem Gewebe kontinuierlich zugeführt und mit diesen unter Anpressdruck verbunden wird. Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist die Herstellung von textilen Schaltungsträgern, in denen Textilfäden und Metalldrähte bzw. metallisierte Filamente miteinander verwebt sind und die anschließend mit elektronischen Bauelementen bestückt werden.The invention relates to a method and an apparatus for producing and fixing tape fabrics from mixed materials. Such mixed materials are composed, for example, of textile threads and metal wires. According to the invention, the heat treatment for heat setting of the fabric in the immediate vicinity of the weaving, whereby the different degrees of shrinkage of the threads in the mixed material is still compensated on the weaving machine. Furthermore, the method according to the invention also provides for the temporary stabilization of the thermally fixed fabric against distortion and mutual displacements of the warp and weft threads on the weaving machine. For this purpose, a removable, heat-resistant film is glued to the fabric. The preparation of this releasable adhesive bond takes place at the fabric take-off of the weaving machine, where the adhesive film is supplied to the fabric continuously and connected with these under contact pressure. The main field of application of the invention is the production of textile circuit carriers in which textile threads and metal wires or metallized filaments are interwoven with each other and which are then fitted with electronic components.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen und Fixieren von Bandgeweben aus Mischmaterialien. Solche Mischmaterialien setzen sich beispielsweise aus textilen Fäden und Metalldrähten zusammen. Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist die Herstellung von textilen Schaltungsträgern, in denen Textilfäden und Metalldrähte bzw. metallisierte Filamente miteinander verwebt sind und die anschließend mit elektronischen Bauelementen bestückt werden. Diese mit Elektronik bestückten Textilen werden häufig unter dem Begriff Smart Textiles zusammengefasst.The invention relates to a method and an apparatus for producing and fixing tape fabrics from mixed materials. Such mixed materials are composed, for example, of textile threads and metal wires. The main field of application of the invention is the production of textile circuit carriers in which textile threads and metal wires or metallized filaments are interwoven with each other and which are then fitted with electronic components. These textiles that are equipped with electronics are often grouped together under the term Smart Textiles.
Aus den
Beim Löten, insbesondere beim Reflow-Löten als Standardverfahren der Elektronikfertigung, werden die Schaltungsträger selbst bei Verwendung niedrig schmelzender Lote Temperaturen bis zu 200°C ausgesetzt. Es ist bekannt, dass textile Materialen auf Basis vom Polymerfasern bei erhöhten Temperaturen Schrumpfvorgängen unterliegen, wodurch sich die Abstände zwischen den Leiterdrähten während des Lötens unkontrolliert verändern und dadurch die Kontaktierung der elektronischen Bauelemente erschweren oder unmöglich machen. Zusätzlich kommt es bei den textilen Schaltungsträgern als Mischmaterial aus Polymerfasern und Metalldrähten zu unerwünschten Verwerfungen des Gewebes. Es ist deshalb üblich, die Gewebe auf speziellen Bandbehandlungsvorrichtungen, wie sie beispielsweise in der
Die Bandherstellung selbst erfolgt auf Bandwebmaschinen, wobei die Druckschriften
Darüber hinaus erfordern die hohe Flexibilität und geringe Dimensionsstabilität von Geweben eine temporäre Stabilisierung der Gewebestruktur bis zum Abschluss der Bestückungs- und Lötvorgänge. Die Stabilisierung der Gewebe ist insbesondere bei maschineller Bestückung von textilen Schaltungsträgern mit Bauelementen unerlässlich, um das gegenseitige Verschieben der Fäden und Schrägverzüge im Gewebe zu verhindern. Gemäß der
Dem Stand der Technik entsprechend erfolgen die Gewebeherstellung auf Bandwebmaschinen, die Wärmebehandlung zum Thermofixieren und die Stabilisierung der Gewebestruktur durch Aufspannen auf einem festen Trägermaterial als gesonderte Arbeitsschritte. An Webmaschinen vorhandene Heizelemente dienen der Glättung der Gewebe und sind zum Thermofixieren ungeeignet.In accordance with the state of the art, the fabric production on ribbon looms, the heat treatment for thermosetting and the stabilization of the fabric structure by clamping on a solid support material as separate steps. Heating elements present on weaving machines serve to smooth the fabrics and are unsuitable for thermosetting.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung an einer Bandwebmaschine anzugeben, welche das Weben, das Thermofixieren und das Stabilisieren von Bändern aus Mischmaterialien in einem Arbeitsschritt erlauben und die Nachteile bekannter Lösungen vermeiden.It is therefore an object of the invention to provide a method and an apparatus on a ribbon loom, which allow weaving, thermosetting and stabilizing strips of mixed materials in one step and avoid the disadvantages of known solutions.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1, 3 und 5 sowie eine Vorrichtung mit der Merkmalskombination nach den Ansprüchen 6 und 8, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.The object of the invention is achieved by a method according to
Erfindungsgemäß erfolgt die Wärmebehandlung zum Thermofixieren des Gewebes in unmittelbarer Nähe der Webstelle. Die Erwärmung des Gewebes durch Kontaktwärme und/oder Heißluft und/oder Strahlungswärme und das hierdurch hervorgerufene Schrumpfen der Polymerfasern geschehen dabei in einer Entfernung von wenigen Zentimetern hinter der Webstelle. Hierdurch wird erreicht, dass zur Überwindung der Reibung zwischen Kett- und Schussfäden im Gewebeverbund zwischen Webstelle und Ort der Wärmezufuhr nur ein geringer Kraftaufwand erforderlich ist, so dass die aus Metall bestehenden nichtschrumpfenden Kettfäden durch die wirkende Kettfadenzugkraft aus dem geschrumpften Gewebestück herausgezogen werden können. Im Unterschied zur herkömmlichen Methode der Thermofixierung, bei der die nach dem Schrumpfvorgang überschüssige Länge der Metalldrähte im Gewebe verbleibt und dort Schlaufen bildet, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die unterschiedliche Schrumpflänge der Fäden im Mischmaterial kompensiert.According to the invention, the heat treatment for thermosetting of the fabric takes place in the immediate vicinity of the weaving site. The heating of the fabric by contact heat and / or hot air and / or radiant heat and the resulting shrinkage of the polymer fibers happen at a distance of a few centimeters behind the weaving. This ensures that only a small amount of force is required to overcome the friction between warp and weft threads in fabric composite between weaving site and place of heat so that the existing non-shrinking warp threads can be pulled out of the shrunken piece of fabric by the acting warp tension. In contrast to conventional method of thermosetting, in which after welding shrinkage excess length of the metal wires remains in the tissue and forms loops there, the different shrinkage length of the threads in the mixed material is compensated in the inventive method.
Auf Grund der unterschiedlichen ins Gewebe eingearbeiteten Fadenlängen müssen die Textilfäden und die Metalldrähte von gesonderten Teilkettbäumen bzw. einzelnen Spulen zur Webstelle zugeführt werden. Dies gilt bei mehr als zwei unterschiedlich schrumpfenden Fadenmaterialen sinngemäß. Um das Zurückziehen der weniger stark schrumpfenden Fäden aus dem zwischen Webstelle und Ort der Wärmezufuhr befindlichen Gewebe zu erleichtern, können Kettfäden mit unterschiedlich großen Durchmessern eingesetzt werden, wodurch die auf die aus dem Gewebe herauszuziehenden Fäden wirkende Reibungskraft reduziert wird.Due to the different thread lengths incorporated into the fabric, the textile threads and the metal wires must be supplied by separate sub-warp beams or individual coils to the weaving point. This applies mutatis mutandis to more than two different shrinking thread materials. In order to facilitate the retraction of the less-shrunken filaments from the tissue between site and place of heat supply, warp threads with different diameters can be used, whereby the friction force acting on the threads to be pulled out of the tissue is reduced.
Weiterhin sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, auch die temporäre Stabilisierung des thermisch fixierten Gewebes gegen Verzüge und gegenseitige Verschiebungen der Kett- und Schussfäden auf der Webmaschine durchzuführen. Hierzu wird auf das Gewebe eine wiederablösbare wärmebeständige Folie aufgeklebt. Die Herstellung dieser lösbaren Klebverbindung erfolgt am Warenabzug der Webmaschine, wo die Klebefolie dem Gewebe kontinuierlich zugeführt und mit diesen unter Anpressdruck verbunden wird. Der textile Schaltungsträger verlässt die Bandwebmaschine somit als für die Weiterverarbeitung durch Bestückung mit Bauelementen bereites Halbzeug.Furthermore, the method according to the invention also provides for the temporary stabilization of the thermally fixed fabric against distortion and mutual displacements of the warp and weft threads on the weaving machine. For this purpose, a removable, heat-resistant film is glued to the fabric. The preparation of this releasable adhesive bond takes place at the fabric take-off of the weaving machine, where the adhesive film is supplied to the fabric continuously and connected with these under contact pressure. The textile circuit carrier thus leaves the ribbon loom as ready for further processing by assembly with components ready semi-finished product.
Zur Durchführung des Verfahrens zum Weben und Fixieren von Bändern aus Mischmaterialien sind zusätzliche Baugruppen an der Bandwebmaschine angeordnet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Weben und Fixieren von Bändern aus Mischmaterialien besteht aus einer in unmittelbarer Nähe zur Webstelle angeordneten Wärmequelle zur thermischen Fixierung des Gewebes und aus einer am Warenabzug der Bandwebmaschine angeordneten Zuführungs- und Anpressvorrichtung für die wärmebeständige Klebefolie zur mechanischen Stabilisierung des Gewebes.To carry out the method for weaving and fixing strips of mixed materials, additional assemblies are arranged on the ribbon loom. The device according to the invention for weaving and fixing strips of mixed materials consists of a heat source arranged in the immediate vicinity of the weaving point for thermal fixing of the fabric and of a feeding and pressing device for the heat-resistant adhesive film arranged on the fabric take-off of the ribbon loom for mechanical stabilization of the fabric.
Die Wärmequelle besteht vorzugsweise aus temperaturgeregelten Heizstäben, die in einer Entfernung von wenigen Zentimetern von der Webstelle entfernt an das Gewebe angepresst werden. Weitere Ausgestaltungsformen der Erfindung sind Wärmestrahler oder Heißluftdüsen. Die am Warenabzug der Bandwebmaschine angeordnete Zuführungs- und Anpressvorrichtung für die wärmebeständige Klebefolie besteht aus einer Aufnahme- und Abrollvorrichtung für das Klebeband, einer Vorrichtung zum Entfernen des auf der Klebeschicht befindlichen Abdeckbandes, Leitelementen zur passgenauen Zuführung des Klebebandes zum Gewebe sowie einer Anpressrolle zur Herstellung der Klebverbindung zwischen Klebeband und Gewebe.The heat source preferably consists of temperature-controlled heating rods which are pressed against the tissue at a distance of a few centimeters from the weaving site. Further embodiments of the invention are heat radiators or hot air nozzles. The arranged on the fabric take-off of the ribbon loom feeding and pressing device for the heat-resistant adhesive film consists of a recording and unwinding device for the tape, a device for removing the masking tape located on the adhesive layer, guide elements for accurately fitting the adhesive tape to the fabric and a pressure roller for the production of Adhesive bond between adhesive tape and tissue.
Die vorteilhafte Wirkung der Erfindung besteht darin, dass die textilen Schaltungsträger die Bandwebmaschine im zur Weiterverarbeitung bereiten Zustand verlassen. Zusätzliche Arbeitsgänge für das Thermofixieren und Stabilisieren, die zwangsläufig Verzüge des Gewebes nach sich ziehen, werden vermieden. Die beim Weben erreichte Genauigkeit der Fadenabstände und -orientierung im Gewebe wird noch auf der Webmaschine fixiert und bleibt bis zur Bestückung mit Bauelementen erhalten.The advantageous effect of the invention is that the textile circuit carrier leave the ribbon loom in ready for further processing state. Additional heat-setting and stabilizing operations, which inevitably involve distortion of the fabric, are avoided. The achieved during weaving accuracy of the thread spacing and orientation in the fabric is still fixed on the loom and remains until it is equipped with components.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an embodiment and with the aid of figures.
Hierbei zeigen:Hereby show:
Erfindungsgemäß ist an der Warenabzugsbaugruppe eine Zuführungseinrichtung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Bandgewebeligament tissue
- 2, 2', 2''2, 2 ', 2' '
- Abzugswalzenoff rolls
- 33
- Umlenkstangedeflecting
- 44
- Webstelleweaving
- 5, 5'5, 5 '
- Heizelementeheating elements
- 66
- unfixiertes Bandgewebeunfixed tape fabric
- 77
- Zuführungseinrichtung für KlebebandFeeding device for adhesive tape
- 88th
- hitzebeständiges Klebebandheat-resistant adhesive tape
- 99
- Abwickelvorrichtungunwinding
- 1010
- Textilfädentextile threads
- 1111
- Metalldrähtemetal wires
- 1212
- Abstandsfädenspacer threads
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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