(57)【要約】【課題】  テキスタイル製品内の任意に多数の測定点において、スペースを取らず且つコストが妥当な条件において測定を実施できるテキスタイル製品およびこのようなテキスタイル製品の製造方法を提供する。【解決手段】  少なくとも３つの層（２，３，４）からセンサを形成し、この場合、第２層（３）が圧電性質を有し、第２層（３）に隣接する層（２，４）で、評価装置に連結できるまたは連結された電極を形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力および／または温度を測定する層状センサを設けた担持部材（１）としてのモノフィラメントまたはプロフィル構造を有する、製紙機に使用するためのテキスタイル製品（６）において、センサが、少なくとも３つの層（２，３，４）から形成されており、この場合、第２層（３）が、圧電性質を有し、第２層（３）に隣接する層（２，４）が、評価装置に連結できるまたは連結された電極を形成することを特徴とするテキスタイル製品。
【請求項２】
第２層（３）が、分極されていることを特徴とする請求項１のテキスタイル製品。
【請求項３】
第２層（３）の厚さが、１０μｍ〜５０μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載のテキスタイル製品。
【請求項４】
第２層（３）が、ポリフッ化ビニリデン・コポリマーからなるラッカから形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のテキスタイル製品。
【請求項５】
第２層（３）に隣接する層（２，４）が、表面金属化によって構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のテキスタイル製品。
【請求項６】
第２層（３）に隣接する１つまたは双方の層（２，４）が、部分的に中断されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のテキスタイル製品。
【請求項７】
層（２，４）の１つのみを中断した場合、他の層が、更に、中実電極として作用することを特徴とする請求項６に記載のテキスタイル製品。
【請求項８】
担持部材（１）上には、電気絶縁層および／または防湿層の形の他の層（５）が設けてあることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のテキスタイル製品。
【請求項９】
評価装置が、センサに加えて、担持部材（１）上に設けてあることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載のテキスタイル製品。
【請求項１０】
評価装置が、センサに形成された電流によって動的に負荷された場合、作動されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載のテキスタイル製品。
【請求項１１】
担持部材（１）が、テキスタイル製品に設けたモノフィラメントまたは特にストリップの形に押出された押出プロフィル構造であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載のテキスタイル製品。
【請求項１２】
担持部材（１）が、円形の、偏平なまたは長方形の横断面を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載のテキスタイル製品。
【請求項１３】
担持部材（１）が、テキスタイル製品の縦方向および／または横方向へ組込まれていることを特徴とする請求項１〜１２の１つに記載のテキスタイル製品。
【請求項１４】
センサ層が、担持部材（１）の表面を少なくとも部分的に囲むことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載のテキスタイル製品。
【請求項１５】
評価装置が、信号処理電子系および／または伝送電子系を含むことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載のテキスタイル製品。
【請求項１６】
信号処理電子系が、有機半導体を含む少なくとも１つのトランジスタまたは半導体技術によって製造された少なくとも１つのトランジスタを有することを特徴とする請求項１５に記載のテキスタイル製品。
【請求項１７】
伝送電子系が、ＲＦＩＤタグまたはＯＦＷコンポーネントとして構成されていることを特徴とする請求項１５または１６に記載のテキスタイル製品。
【請求項１８】
圧力および／または温度の静的、動的測定値の読取を理想電圧測定によって行うことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載のテキスタイル製品。
【請求項１９】
第１工程において、担持部材（１）上に金属化層（２）を設け、次の工程において、金属化層（２）の上部に、圧電性質を有するラッカ層（３）を設け、次の工程において、上記ラッカ層を研磨し、更に次の工程において、圧電性質を有する層（３）の上部に他の金属化層（４）を設けることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１つに記載のテキスタイル製品の製造方法。
【請求項２０】
更に以降の工程において、担持部材（１）上に電気絶縁および／または防湿層（５）を設けることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
以降の工程において、更に、請求項１〜２０のいずれか１つに記載の評価電子系を担持部材（１）上に設けることを特徴とする請求項１９または２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力および温度を測定する層状センサを設けた担持部材としてのモノフィラメントまたはプロフィル構造を有する、製紙機に使用するためのテキスタイル製品およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のテキスタイル製品は、例えば、特許文献１から公知である。公知のテキスタイル製品は、そのマトリックス内に、Ｎｄ：ＹＡＧ−レーザ光によって励起され、かくして、励起波長とは異なる波長の電磁波を放射するセンサを有する。上記光は、テキスタイル製品の近傍の検知器によって検知され、かくして、センサから放射された電磁波の波長の強度および振幅によって、テキスタイル製品の情報（例えば、速度または温度）を確認できる。
【０００３】
上記装置の主たる欠点は、各コンポーネント（例えば、Ｎｄ：ＹＡＧ−レーザ、検知器
および評価コンピュータ）が極めて高価であると云う点にある。更に、各コンポーネントは、極めて多くのスペースを必要とし、相互配置が、比較的フレキシビルではない。かくして、所定の測定点においてのみ測定を実施できるに過ぎず、従って、不動の測定装置は、テキスタイル製品の若干の範囲には到達できない。
【０００４】
特許文献２には、誘導による非接触測定法が開示してある。このため、テキスタイル製品には、導電性のまたは磁化可能な金属テープが織込んである。測定は、製紙機内のテキスタイル製品の位置の決定に役立ち、相互間をテキスタイル製品が通過する２つの検知器によって行う。
【０００５】
この場合も、測定点の数が制限され、特定のプロセス範囲に到達できないと云う欠点がある。更に、この測定構造によっては、製紙機内のテキスタイル製品の位置誤差を検知できるに過ぎない。テキスタイル製品の速度、圧力または温度の測定は、不可能である。
【０００６】
特許文献３には、製紙機フェルト外に配設され、製紙機フェルトの温度および透水性を測定する測定装置が開示されている。このため、測定装置は、負圧源に結合されたマイクロ波ヘッドを有する。測定ヘッドは、フェルト上に載置され、フェルトは、負圧源によって測定ヘッドに吸引される。この場合、測定ヘッドの温度測定値検知器が、吸引された空気および吸引された水の温度を測定する。同時に、測定ヘッドに設けたマイクロ波放射器によって、フェルトから引出される水量を求める。温度測定によって、経路にわたる且つ経路を越えてフェルトにわたるプレス部分の脱水エネルギの均一な伝播を追跡できる。
【０００７】
この測定装置の欠点は、一方では、測定点ヘッドをテキスタイル製品上または製紙機上に載置しなければならないと云う点にある。他方では、フェルト内の水量を測定するマイクロ波放射器および測定ヘッドを介してエアーダクトへ吸引された空気の温度を測定する温度検知器を有する測定ヘッドの構造が、極めて複雑で高価である。更に、測定点の数が、一方では、構造上、制限され、他方では、コスト上の理由から制限される。
【特許文献１】米国特許ＵＳ６１５８５７６
【特許文献２】公報ＷＯ９３／２１３７８
【特許文献３】ドイツ公報ＤＥ４３１１４０２Ａ１
【特許文献４】ドイツ特許ＤＥ３７３５７０９
【特許文献５】ヨーロッパ特許ＥＰ１０３５２５１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、テキスタイル製品内の任意に多数の測定点において、スペースを取らず且つコストが妥当な条件において測定を実施できるテキスタイル製品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題は、本発明にもとづき、少なくとも３つの層からセンサを形成し、この場合、第２層が圧電性質を有し、第２層に隣接する層が、評価装置に連結できるまたは連結された電極を形成することによって、解決される。
【００１０】
圧電層は、双方の電極とともに、温度および圧力ならびにその変化または差異を測定できる系を形成する。なぜならば、圧力負荷時または温度負荷時、圧電層内で、電子を遊離する電荷シフトが行われ、遊離された電子は、再び、電極に受容され、電気信号の形で評価装置の電子回路に供給されるからである。
【００１１】
センサの第２層の被覆操作をできる限り簡単に具体化するため、第２層は、層厚が１０μｍ〜５０μｍのポリフッ化ビニリデン・コポリマーからなるラッカから構成するのが有利である。第２層は、上記の性質の達成のため、研磨されている。
【００１２】
静的、動的負荷の測定のため、第２層に隣接する１つまたは双方の層を部分的に中断でき、この場合、層の１つのみを中断した場合には、他の層が、更に、中実電極として作用する。双方の電極を中断した場合は、下記構造を実現しなければならない。まず、第１金属化層、ピエゾラッカ層、第２金属化層、絶縁ラッカ層の層組合せによって担持部材上に測定区画を構成する。中断は、１つの金属化層または双方の金属化層の除去によって達成でき、かくして、中断範囲には、金属化層、ピエゾラッカ層、絶縁ラッカ層またはピエゾラッカ層、絶縁ラッカ層からなる層列が生ずる。次いで、上記の第１測定区画の層列と同一の層列の他の測定区画を設ける。センサのこの種の構造によって、圧電層に生ずる電荷シフトを理想電圧測定によって求めることができる。静的測定も動的測定も可能である。
【００１３】
同時に、電荷シフト時に遊離される電子をセンサおよび／または評価装置のための給電のために利用すべき場合は、動的な圧力負荷または温度負荷が存在しなければならない。静的負荷の場合、第１電荷シフト時に遊離される電子以外に、センサまたは評価装置にエネルギを供給できる他の電子は遊離されない。他方、動的負荷の場合は、負荷変化毎に、電子を遊離する電荷シフトが形成され、上記電子は、評価装置を担持部材に設けた場合には特に、評価装置の給電に利用できる。
【００１４】
センサまたは金属化層の、例えば、水による、短絡を防止するため、担持部材上に、電気絶縁性層および／または防湿層の形の他の層を設ければ有利である。
【００１５】
必要な構造スペースを更に減少するため、担持部材上に、センサに加えて、評価装置を設ければ合目的的である。この構成によって、構造スペースを減少できるのみならず、評価装置の選択に応じて、センサを備えた担持部材を設けた範囲のテキスタイル製品のすべての任意の箇所において、任意の時点に、圧力および／または温度の測定を実施できる。
【００１６】
テキスタイル製品に含まれた担持部材は、撚ったまたは撚ってないモノフィラメントまたは特にストリップの形に押出された押出プロフィル構造である。このようなプロフィル構造は、例えば、特許文献４および特許文献５に開示されている。かくして得られた小さい寸法にもとづき、例えば、織物に織込むことによってまたは糸束またはニットに導入することによってテキスタイル製品に担持部材を簡単に配設できる。この場合、担持部材は、円形の、偏平なまたは長方形の横断面を有することができる。この場合、担持部材の織物加工性は保持され、従って、圧力／温度センサおよび給電系を含む評価装置を組込んだ担持部材をテキスタイル製品に縦方向にも横方向にも任意に簡単に組込むか、織込むことができる。テキスタイル製品は、例えば、フェルトから構成でき、あるいは、センサ層を備えた担持部材およびセンサ層を備えてない担持部材から、例えば、相互に織込んで構成した組合せから構成することもできる。被覆層の分割によって、１つの範囲に関して信号を正確に検知できる。温度が、ほぼ一定であれば、層に対する圧力作用によって、圧力の大きさと関連し測定信号として利用できる電気信号が形成される。所定の範囲の圧力をほぼ一定に保持すれば、場合による温度変化によって、温度の高さに関連し測定信号として使用できる電気信号が誘起される。
【００１７】
担持部材をテキスタイル製品に縦方向および／または横方向へ可変に組込むことによって、求むべき負荷に対応して担持部材をテキスタイル製品に位置決めできる。この場合、センサ層は、担持部材の表面を完全にまたは部分的に囲むことができる。
【００１８】
評価装置は、有利には、信号処理電子系および／または伝送電子系を含むことができる。信号処理電子系は、好ましくは、有機半導体からなるトランジスタによって形成できる。なぜならば、上記半導体は、テキスタイル製品の織物特性を維持するからである。公知の半導体技術によって製造したトランジスタも使用できる。
【００１９】
伝送電子系は、ＲＦＩＤ技術によってまたはＯＦＷコンポーネントによって実現できる。ＲＦＩＤ技術（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅ（無線周波数同定技術））は、交番電磁界の物理的ベースの非接触データ伝送である。この場合に使用されるＲＦＩＤタグは、層結合を要することなく、コンピュータ制御式機器（読取器）によって読取ることができる。到達距離は、１ｍ以下の範囲にある。集積チップに記憶された情報を読取り得るよう、読取器は、小型アンテナによってＲＦＩＤタグに受信される電磁周波数界を送信する。無線通信によって、記憶されたデータを読取り、処理し、場合によっては、変更できる。集積マイクロチップ（正確にはトランスポンダ）は、読取器の無線周波数界を介してエネルギの供給を受け、従って、独自のエネルギ源を必要としない。
【００２０】
ＯＦＷコンポーネントは、特殊なマイクロ音響素子であり、金属構造（例えば、交差変換器または反射器）を研磨表面に設置した圧電基板からなる。変換器に交流電圧が印加されると、この交流電圧は、逆ピエゾ効果にもとづき、結晶表面の周期的変形に変換される。この変形は、音響表面波（ＯＦＷ）として伝播される。ＯＦＷトランスポンダは、配線もバッテリも必要としない。このＯＦＷトランスポンダは、極めて小型で、堅牢で、価格妥当であり、極めて長寿命である。このＯＦＷトランスポンダは、例えば、硬放射線、高温または衝撃に耐える。従って、このＯＦＷトランスポンダは、到達不可能な箇所（例えば、移動部材または回転部材）に使用するのに理想的である。かくして、センサ信号の伝送を無線で行うことができ、従って、テキスタイル製品外の読取電子系の配置の更にフレキシビルな形態を実現できる。この場合、圧力および／または温度の静的、動的測定値の読取は、特に、理想電圧測定によって行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の有利な実施例を従属請求項および以下の図面の説明に開示した。
【００２２】
図１に、この場合、第１金属化層２によって完全に囲まれたモノフィラメントの形の担持部材１として構成された本発明に係るテキスタイル製品の横断面図を示した。上記の第１金属化層２上に、圧電性質を有する第２層３が被覆してある。これは、スプレーできるまたは他の方法で被覆できるポリフッ化ビニリデン・コポリマーからなるピエゾラッカである。次いで、上記層３を分極し、第２金属化層４を被覆する。第２金属化層４に隣接するラッカの形の絶縁層５は、運転中に下方の金属化層４の機能劣化および損傷を防止するのに役立つ。
【００２３】
図２に、例として、乾式篩６におけるセンサ層２，３，４，５を有する担持部材１の可能な配置を示した。乾式篩６の場合、圧力は、二義的な役割を果たし、即ち、圧力は、本質的に一定である。しかしながら、乾式篩６内の温度または温度差は、重要である。上記実施例に記載のセンサ層２，３，４，５によって、乾燥プロセスにおいて、紙リボンの幅にわたって温度および場合による温度差を測定でき、かくして、場合によるマシン欠陥を早期に発見できる。
【００２４】
乾式篩６に圧力を印加すると、圧電性質を有する第２層３において電荷がシフトされる。この際に遊離される電子は、各電極２，４にそれぞれ受容でき、評価装置（図示してない）に供給できる。
【００２５】
図３に、本発明に係るセンサを片側に被覆した担持部材１の縦断面図を示した。担持部材１は、圧電性質を有する分極ラッカ層３を被覆した金属化層２を１つの側に設けた平モノフィラメントとして構成されている。このラッカ層３上には、外部の運転起因の損傷に対して絶縁層５によって保護した他の金属化層４が被覆されている。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るセンサで囲まれた担持部材の横断面図である。
【図２】本発明に係るセンサで完全にまたは部分的に囲まれた担持部材を有する乾式篩の形のテキスタイル製品の図面である。
【図３】本発明に係るセンサを１つの側に設けた担持部材の縦断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  担持部材
２  第１金属化層
３  圧電性第２層
４  第２金属化層
５  絶縁層
６  乾式篩（テキスタイル製品）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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