Verfahren zur Herstellung einer Sende- und/oder Empfangsantenne auf einem textilen Trägermaterial

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Sende- und/oder Empfangsantenne auf einem textilen Trägermaterial sowie ein Trägermaterial mit einer Sende- und/oder Empfangsantenne. Textilien werden in zunehmendem Maße für technische Anwendungen aller Art eingesetzt. Insbesondere ist es bekannt, Textilien mit Sende- und/oder Emp fangsantennen auszustatten, wobei mit derartigen Sende- und/oder Empfangsan tennen elektromagnetische Wellen gesendet und/oder empfangen werden kön nen. Insbesondere können derartige Sende- und/oder Empfangsantennen als RFID- Antennen ausgebildet sein.

Derartigen RFID-Antennen sind generell RFID-Chips zugeordnet. Mittels eines Schreib-Lesegeräts können Informationen aus dem RFID-Chip ausgelesen wer den, wobei hierzu im RFID-Chip gespeicherte Daten mittels der RFID-Antenne in das Schreib-Lesegerät übertragen werden. Derartige RFID-Systeme können insbesondere zur Ausbildung von Identifikationssystemen aber auch zur Ausbil dung von Überwachungssystemen dienen.

Je nach Übertragungsverhalten und Frequenzbereich der zu sendenden oder empfangenden elektromagnetischen Wellen müssen die Sende- und/oder Emp fangsantennen bestimmte geometrische Strukturen und bestimmte Längen auf- weisen. Zur Herstellung derartiger Sende- und/oder Empfangsantennen ist es bekannt, diese durch Aufsticken elektrisch leitfähiger Fäden auf einem elektrisch isolie- renden textilen Trägermaterial aufzubringen.

Zwar können durch das Aufsticken gezielt komplexe Strukturen von Sende- und/oder Empfangsantennen auf dem Trägermaterial generiert werden. Nachtei- lig ist jedoch, dass der Aufstickprozess sehr langsam ist, wodurch sich inakzep- tabel hohe Herstellungszeiten ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels dessen rationell beliebige Formen von Sende- und/oder Empfangsantennen in ein textiles Trägermaterial eingearbeitet werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der unabhängigen Ansprüche vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildun gen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen vorgesehen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung wenigstens einer Sende- und/oder Empfangsantenne zum Senden und/oder Empfangen von elektromag netischen Wellen. Mittels einer Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine wer den als Sende- und/oder Empfangsantenne elektrisch leitfähige Fäden in ein tex tiles Trägermaterial eingearbeitet.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein textiles Trägermaterial mit einer Sende- und/oder Empfangsantenne. Die Sende- und/oder Empfangsantenne ist von elektrisch leitfähigen Fäden gebildet, die mittels einer Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine in das Trägermaterial eingearbeitet sind.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit einer Kettenwirk maschine oder Raschelmaschine, besonders vorteilhaft mittels einer Vliesra schelmaschine, Sende- und/oder Empfangsantennen in ein textiles Trägermate rial eingearbeitet werden. Die aus elektrisch leitfähigen Fäden gebildeten Sende- und/oder Empfangsantennen können somit schnell und rationell in das Träger material eingearbeitet werden, so dass ein wirtschaftlicher Herstellungsprozess der Sende- und/oder Empfangsantennen gewährleistet ist.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit der Kettenwirkma- schine oder Raschelmaschine Sende- und/oder Empfangsantennen in nahezu be- liebigen Formen und Geometrien hergestellt werden können, wobei insbeson dere auch die Länge der Sende- und/oder Empfangsantenne, die den Frequenz bereich von zu sendenden oder zu empfangenden elektromagnetische Wellen umgibt, flexibel vorgegeben werden kann. Besonders vorteilhaft weist die Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine ei nen variablen Schusseintrag auf, mittels dessen die Länge einer Sende- und/oder Empfangsantenne vorgegeben wird.

Damit kann die Länge der Sende- und/oder Empfangsantenne besonders einfach, rationell und exakt vorgegeben werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Kettenwirk maschine oder Raschelmaschine elektronische Legebarren auf, mittels derer die Position einer Sende- und/oder Empfangsantenne auf dem textilen Trägermate rial frei vorgegeben werden kann.

Die elektronischen Legebarren der Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine sind, im Gegensatz zu konventionellen Legebarren, nicht rapportgebunden, so dass mit diesen elektronischen Legebarren die Positionen der Sende- und/oder Empfangsantenne auf dem Trägermaterial ohne konstruktive Restriktionen frei vorgegeben werden können.

Prinzipiell kann zur Herstellung einer Sende- und/oder Empfangsantenne eine einzelne Legebarre der Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine verwendet werden. In diesem Fall bilden der oder die elektrisch leitfähigen Fäden der Sende- und/oder Empfangsantenne eine offene Struktur, das heißt die elektrisch leitfähigen Fäden verlaufen zwischen einem Anfangs- und Endpunkt entlang ei- ner frei wählbaren Bahnkurve.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine wenigstens zwei gegenläufig laufende Legebarren auf, mittels derer Sende- und/oder Empfangsantenne mit geschlossenen Strukturen von elektrisch leitfähigen Fäden erzeugt wird.

Generell können auch offene und geschlossene Strukturen in Sende- und/oder Empfangsantennen miteinander kombiniert werden. Damit kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Geometrien von herzu- stellenden Sende- und/oder Empfangsantennen in weiten Bereichen variiert wer den, so dass eine große Anzahl unterschiedlicher Applikationen realisiert werden kann.

Die zur Herstellung der Sende- und/oder Empfangsantenne verwendeten elektrisch leitfähigen Fäden bestehen vollständig oder teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material.

Dabei können generell metallische und nicht metallische Materialien verwendet werden.

Gemäß einer spezifischen Ausgestaltung weisen die elektrisch leitfähigen Fäden einen elektrisch leitfähigen Kem und eine elektrisch isolierende Ummantelung auf.

Das textile Trägermaterial bildet generell eine elektrisch isolierende Struktur, auf welcher die Sende- und/oder Empfangsantennen aufgebracht werden, das heißt das textile Trägermaterial besteht vollständig aus elektrisch nicht leitfähi- gen Materialien. Dabei kann das textile Trägermaterial ein Gewebe, Gewirk, Vlies, Gelege oder Geflecht sein.

Zweckmäßig werden die die Sende- und/oder Empfangsantenne bildenden elektrisch leitfähigen Fäden mittels elektrisch isolierenden Bindefäden an dem textilen Trägermaterial fixiert.

Besonders vorteilhaft werden die Bindefäden mittels wenigstens einer Legebarre der Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine auf dem textilen Trägermaterial aufgebracht.

Damit können mit derselben Kettenwirkmaschine oder Raschelmaschine, mit der die elektrisch leitfähigen Fäden zur Ausbildung der Sende- und/oder Emp fangsantenne in das textile Trägermaterial eingearbeitet werden, auch die Bin defäden zur Fixierung der Sende- und/oder Empfangsantenne eingearbeitet wer den, wobei das Einbringen der elektrisch leitfähigen Fäden in das Trägermaterial und deren Fixierung mit den Bindefäden in einem Arbeitsprozess erfolgen kann, wodurch ein hoher Rationalisierungseffekt erzielt wird.

Vorteilhaft wird dabei die Dichte der Bindefäden abhängig von der geometri schen Struktur der Sende- und/oder Empfangsantenne variiert.

Damit wird ein besonders guter Halt der Sende- und/oder Empfangsantenne am Trägermaterial bei gleichzeitig geringem Materialeinsatz von Bindefäden er- zielt.

In den Bereichen starker Krümmungen der Sende- und/oder Empfangsantenne ist die Dichte von Bindefäden größer als in Bereichen geringerer Krümmung, da in den Bereichen großer Krümmung der Sende- und/oder Empfangsantenne mehr Bindefäden per Längeneinheit erforderlich sind, um diese stark gekrümmte Struktur sicher zu fixieren. Die erfindungsgemäßen textilen Trägermaterialien mit den dort aufgebrachten Sende- und/oder Empfangsantennen können je nach Ausbildung der Sende- und/oder Empfangsantennen für eine Vielzahl unterschiedlicher Applikationen eingesetzt werden. Gemäß einer ersten Ausgestaltung ist die Sende- und/oder Empfangsantenne eine RFID-Antenne.

In diesem Fall ist der Sende- und/oder Empfangsantenne auf dem textilen Trä germaterial ein RFID-Chip zugeordnet. Der RFID-Chip kann auf das Trägerma terial aufgeklebt und kapazitiv an die RFID-Antenne angekoppelt sein. Diese Einheit wirkt mit einem Schreib-Lesegerät derart zusammen, dass aus dem RFID-Chip Daten ausgelesen und mittels der RFID-Antenne in das Schreib-Le segerät übertragen werden können.

Ein derartiges System kann beispielsweise als Identifikationssystem ausgebildet sein. In diesem Fall sind im RFID-Chip Identifikationsdaten gespeichert, anhand derer ein mit dem RFID-Chip gekennzeichnetes Objekt identifiziert werden kann.

Weiterhin kann ein derartiges RFID-System Bestandteil eines Überwachungs systems sein. Beispielsweise können Sensorsignale von zu Überwachungszwe cken eingesetzten Sensoren im RFID-Chip gespeichert und von dem Schreib- Lesegerät zu Kontrollzwecken ausgelesen werden.

Ein Beispiel für ein solches Überwachungssystem ist eine Plane, in welche über deren gesamte Fläche leitfähige Sensorstrukturen eingearbeitet sind. Bei einer Manipulation, insbesondere einem Durchstoßen der leitfähigen Strukturen gen, generieren diese Sensorsignale, die mit dem RFID-Chip an das Schreib-Lesege- rät übertragen werden können. Mit derartigen Planen können zu schützende Ob jekte sicher verpackt werden. Gemäß einer zweiten Ausgestaltung ist die Sende- und/oder Empfangsantenne für eine NFC- oder Funkübertragung ausgebildet.

In diesem Fall sind die auf dem Trägermaterial aufgebrachten Sende- und/oder Empfangsantennen Bestandteile von Kommunikationssystemen zur berührungs- losen Datenübertragung.

Bei NFC-Systemen werden Daten über relativ kurze Distanzen übertragen.

Bei Funkübertragungssystemen kann die Datenübertragung auch über größere Distanzen erfolgen.

Ein Beispiel hierfür sind in Segeltüchem von Segelschiffen eingearbeitete Sende- und/oder Empfangsantennen, mit denen eine Funkübertragung im MHz- Bereich über sehr große Distanzen erfolgen kann.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen

Figur 1 : Erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Trägermaterials mit einer darauf aufgebrachten Sende- und/oder Empfangsantenne. Figur la: Vergrößerte Detaildarstellung der Anordnung gemäß Figur 1.

Figur 2: Zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Trägermateri als mit einer darauf aufgebrachten Sende- und/oder Empfangsan tenne.

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen textilen Trägermaterial 1 mit einer darauf aufgebrachten Sende- und/oder Empfangsan tenne 2.

Das textile Trägermaterial 1 besteht aus elektrisch nicht leitfähigen Materialien, das heißt aus elektrisch isolierenden Garnen oder Fäden. Dabei kann das textile Trägermaterial 1 ein Gewebe, Gewirk, Vlies, Gelege oder Geflecht sein.

Die Sende- und/oder Empfangsantenne 2, die auf das textile Trägermaterial 1 aufgebracht ist, dient generell zum Senden und/oder Empfangen von elektro- magnetische Wellen. Im vorliegenden Fall ist die Sende- und/oder Empfangsan tenne 2 als RFID-Antenne ausgebildet und ist Bestandteil eines RFID-Systems.

Die Sende- und/oder Empfangsantenne 2 besteht aus einem oder aus mehreren elektrisch leitfähigen Fäden. Die elektrisch leitfähigen Fäden können vollständig aus elektrisch leitfähigen Materialien bestehen, die generell aus metallischen oder nicht metallischen Materialien bestehen können. Dabei umfasst der Begriff elektrisch leitfähiger Faden generell auch dünne Drähte. Alternativ können die elektrisch leitfähigen Fäden auch nur teilweise aus elektrisch leitfähigen Mate- rialien bestehen.

Dabei können die elektrisch leitfähigen Fäden einen elektrisch leitfähigen Kern und eine elektrisch isolierende Ummantelung aufweisen.

Die isolierende Ummantelung kann aus nicht leitfähigen Fäden bestehen, die den elektrisch leitfähigen Kem umwinden. Alternativ kann der elektrisch leitfähige Kern auch mit einer elektrisch isolierenden Beschichtung ummantelt sein.

Erfindungsgemäß werden die die Sende- und/oder Empfangsantenne 2 bilden- den elektrisch leitfähigen Fäden mit einer Kettenwirkmaschine oder Raschelma schine in das textile Trägermaterial 1 eingearbeitet. Im vorliegenden Fall wird zur Herstellung der Sende- und/oder Empfangsantenne 2 eine Vliesraschelma schine verwendet.

Diese Vliesraschelmaschine weist einen variablen Schusseintrag auf, mit der die Fänge der Sende- und/oder Empfangsantenne 2 gezielt und genau vorgegeben werden kann. Mit der Fänge der Sende- und/oder Empfangsantenne 2 wird der Frequenzbereich vorgegeben, innerhalb dessen die Sende- und/oder Empfangs- antenne 2 elektromagnetische Wellen senden und/oder empfangen kann.

Weiterhin weist die Vliesraschelmaschine elektrische Legebarren auf, die nicht rapportgebunden sind. Damit kann die Position der Sende- und/oder Empfangs- antenne 2 auf dem textilen Trägermaterial 1 frei vorgegeben werden.

Im vorliegenden Fall bildet die Sende- und/oder Empfangsantenne 2 eine offene Struktur, die von einem Anfangspunkt zu einem Endpunkt läuft. Dabei verläuft die Sende- und/oder Empfangsantenne 2 entlang einer wellenförmigen Bahn.

Die die Sende- und/oder Empfangsantenne 2 bildenden elektrisch leitfähigen Fä- den sind mittels Bindefäden 3 in dem textilen Trägermaterial 1 fixiert (Figur la).

Erfindungsgemäß werden die Bindefäden 3, die aus elektrisch nicht leitfähigen Materialien bestehen, mit wenigstens einer weiteren Legebarre der Vliesraschel- maschine eingearbeitet, so dass das Aufträgen der die Sende- und/oder Emp fangsantenne 2 bildenden elektrisch leitfähigen Fäden und deren Fixierung mit den Bindefäden 3 mit der Vliesraschelmaschine in einem Arbeitsprozess herge- stellt werden können.

Wie aus Figur la ersichtlich, variiert die Dichte der Bindefäden 3 abhängig von der geometrischen Struktur der Sende- und/oder Empfangsantenne 2.

In den Bereichen großer Krümmungen der Sende- und/oder Empfangsantenne 2 ist eine große Anzahl von Bindefäden 3 pro Längeneinheit vorgesehen, um deren stark gekrümmten Abschnitte der Sende- und/oder Empfangsantenne 2 sicher und formstabil auf dem Trägermaterial 1 zu fixieren. In den Bereichen geringer Krümmung der Sende- und/oder Empfangsantenne 2 ist dagegen eine geringere Anzahl von Bindefäden 3 pro Längeneinheit vorgesehen. Als weiterer Bestandteil des RFID-Systems ist ein RFID-Chip 4 vorgesehen, der auf das textile Trägermaterial 1 aufgeklebt ist. Der RFID-Chip 4 ist kapazitiv an die RFID-Antenne angekoppelt, das heißt es existiert keine direkte leitfähige Verbindung zwischen RFID-Chip 4 und RFID-Antenne. Das RFID-System umfasst weiterhin ein nicht dargestelltes Schreib-Lesegerät. Im RFID-Chip 4 gespeicherte Daten können mittels der RFID-Antenne an das Schreib-Lesegerät gesendet werden. Dieses Senden erfolgt typischerweise auf eine Anforderung des Schreib-Lesegeräts, die mit der RFID-Antenne empfangen wird. Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Träger materials 1 mit einer darauf aufgebrachten Sende- und/oder Empfangsantenne 2.

Die Ausführungsform gemäß Figur 2 unterscheidet sich zum Beispiel gemäß Fi gur 1 nur dadurch, dass nun die Sende- und/oder Empfangsantenne 2 eine ge schlossene Struktur bildet. Die geschlossene Struktur der Sende- und/oder Empfangsantenne 2 wird durch zwei gegenphasig verlaufenden Antennenstrukturen 2a, 2b gebildet, die jeweils von elektrisch leitfähigen Fäden gebildet wird.

Die beiden Antennenstrukturen 2a, 2b werden mit zwei gegenläufig laufenden Legebarren der Vliesraschelmaschine erzeugt.

Bezugszeichenliste

( 1 ) T rägermaterial

(2) Sende- und/oder Empfangsantenne (2a) Antennenstruktur

(2b) Antennenstruktur

(3) Bindefaden

(4) RFID-Chip