Nichtkonventionelle Herstellung hochfeiner ... · PDF fileDer Uster CV-Wert, ... der Garnfestigkeit, des P0,05-Wertes (Tensojet) und der Spulen-dichte müssen erfüllt werden,

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Institut für Textil- und Verfahrenstechnik der Institutsleitung: Körschtalstraße 26

Deutschen Institute für Textil- und Faserforschung Prof. Dr.-Ing. Heinrich Planck D-73770 Denkendorf

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Nichtkonventionelle Herstellung hochfeiner Stapelfasergarne für den Einsatz in der Strickerei (IGF 16674 N)

Autoren: Dipl.-Ing. (FH) Kurt Ziegler

Dipl.-Ing. Jörg Hehl

Dipl.-Ing. Uwe Heitmann

Prof. Dr.-Ing. Heinrich Planck

Erschienen: 07.12.2012

Zusammenfassung:

Das Ziel des Vorhabens war die Erforschung der wesentlichen Spinnparameter für das Luft-

spinnverfahren für Garne im Bereich Nm 150 - 250 aus zellulosischen Fasern und deren Ver-

arbeitungsverhalten.

Das Garnfestigkeitsniveau ist über einen großen, auch hohen, Geschwindigkeitsbereich bei allen

ausgesponnenen Garnfeinheiten relativ konstant. Der Uster CV-Wert, die Dünn- und Dickstellen-

anzahl sind in Abhängigkeit der Garnfeinheit über die gesamte Lieferung in etwa konstant. Die

Nissen verringern sich tendenziell mit zunehmender Lieferung. Des Weiteren wurde ermittelt,

dass mit zunehmender Liefergeschwindigkeit der Garndurchmesser steigt, d.h. das Garn wird

voluminöser. Dies führt auch zu einer höheren Haarigkeit sowie einer Reduzierung der Garn-

dichte. Die Garnfeinheit hat auf die ermittelte Garnhaarigkeit keinen signifikanten Einfluss. Die

Herstellung der Garne erlaubt Liefergeschwindigkeiten im Bereich zwischen 280 m/min bis 360

m/min. Die auszuspinnende Garnfeinheit ist abhängig von der Faserfeinheit.

Für ein ausreichend gutes Laufverhalten sind mindestens 70 bis 80 Fasern im Garnquerschnitt

notwendig. Unter Laborbedingungen konnten Garne mit 50 Fasern im Garnquerschnitt herge-

stellt werden.

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Auf Grund der hohen Gesamtverzüge muss mit feinen Bändern gearbeitet werden. Es wurden

Bänder bis zu 1,2 ktex eingesetzt.

Es konnte gezeigt werden, dass ein Luftgarn der Feinheit Nm 150, sowohl aus Micro Modal als

auch aus Micro Tencel, auf einer Strickmaschine E 40 verarbeitet werden kann. Anforderungen

hinsichtlich der Garndichte, der Garnfestigkeit, des P0,05-Wertes (Tensojet) und der Spulen-

dichte müssen erfüllt werden, um auf der Strickmaschine ein gutes Laufverhalten zu erreichen.

Bei der Garnherstellung konnten feine Luftgarne aus Micro Tencel problemloser hergestellt

werden als aus Micro Modal. Die Klimaabhängigkeit von Micro Modal (Wickelneigung im Streck-

werk) ist höher als bei Micro Tencel. Die statische Aufladung von Micro Modal ist ca. 3mal höher

als von Micro Tencel, man benötigt daher eine relative Luftfeuchtigkeit von über 50 %. Eine

automatische Fadenbruchbehebung der feinen Garne (bis Nm 175) ist möglich. An der Strick-

maschine muss die Garnführung im Gatter auf die Garnfeinheit abgestimmt werden, die Fournis-

seureinstellung optimiert sowie Fadenspannung und Umfangsgeschwindigkeit reduziert und auf

das feine Garn abgestimmt werden. Ringgarne haben im Vergleich zu Luftgarnen eine höhere

Festigkeit und Dehnung und eine deutlich höhere Haarigkeit. Die bei der Gestrickprüfung erreich-

ten Werte beim Einsatz des Luftgarns sind mit den Werten des Ringgarns vergleichbar. Deutliche

Vorteile der Gestricke aus Luftgarn sind beim Pillingverhalten erkennbar. Der Griff der aus Luft-

garn hergestellten Gestricke wird im Vergleich zu Ringgarngestricken als „harscher“ beurteilt.

Das Vorhaben zeigte, dass feine Luftgarne mit einer ca. 33 - 37-fach höheren Lieferung im Ver-

gleich zu Ringgarnen hergestellt werden können und in der Strickerei weiter verarbeitbar sind.

Eine Anpassung der Strickmaschine an das feine Garn ist notwendig. Im Gestrick führt der Ein-

satz von Luftgarn zu einem anderen Warenausfall als der Einsatz von Ringgarn. Luftgesponnene

Garne können Ringgarne nicht so einfach ersetzen. Für Gestricke aus luftgesponnenem Garn

müssen Artikel gefunden werden, bei denen die Vorteile des Luftgarns (z.B. gutes Pillingver-

halten) zum Tragen kommen.

Das Ziel des Forschungsvorhabens wurde erreicht.

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Einleitung Spinnprinzip

Die aus dem Streckwerk kommenden Fasern werden mittels Injektorwirkung über das Faserfüh-

rungselement der Spinnspitze zugeführt. Ca. 80 % - 85 % der Fasern gelangen in die Spinnspit-

zenbohrung und bilden die Kernfasern. Die restlichen Fasern (15 - 20 %) werden durch die Drall-

strömung der tangentialen Bohrungen der Dralldüse um die Spinnspitze gewunden und bilden die

Mantelfasern, welche zur Garnfestigkeit beitragen. Die Fasern werden drehungslos über das

Faserführungselement (FFE) an die sogenannte Spinnspitze geführt. Die Garnbildung erfolgt im

Eingang der Spinnspitzenbohrung. Zum Anspinnen wird ein Anspinnfaden benötigt.

Abb. 1 Spinnstelle J20, Luftspinnmaschine Rieter

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Garnfeinheit und Lieferung

Ausspinngrenzen von Micromodal

Abb. 2 Feinheitsfestigkeit, Uster CV% und Haarigkeit in Abhängigkeit der Garnfeinheit und der

Liefergeschwindigkeit

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160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460

Nm 150 Nm 175 Nm 200 Nm 225 Nm 235

Fein

heitsfe

stigkeit in c

N / tex

Ausspinnung 100% Micro Modal 0,8 dtex, 38 mm, 1,8 ktex

Liefergeschwindigkeit in m/min

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160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460

Nm 150 Nm 175 Nm 200 Nm 225 Nm 235

Uste

r C

V in %



2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460

Nm 150 Nm 175 Nm 200 Nm 225 Nm 235

Haarigkeit n

ach U

T-4



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Vergleich Micro Tencel und Micro Modal

Abb. 3 Einfluss der Liefergeschwindigkeit auf die Garnwerte bei unterschiedlichen Materialien

(Micro Modal und Tencel, Nm 150)

Ergebnis

Das Garnfestigkeitsniveau ist über einen großen, auch hohen, Geschwindigkeitsbereich bei

allen ausgesponnenen Garnfeinheiten relativ konstant. Die höhere Faserfestigkeit der Tencel-

faser spiegelt sich in der Garnfestigkeit wieder (Abb. 3).

Uster CV%, Dünn- und Dickstellen sind in Abhängigkeit der Garnfeinheit über die gesamte

Lieferung in etwa konstant. Die Nissenanzahl verringert sich tendenziell mit zunehmender

Lieferung.

Die Garnhaarigkeit liegt bei den Garnfeinheiten, ohne große Abweichungen, dicht beieinander

und steigt mit der Lieferung an.

Potential der verschiedenen Rohstoffe bei unterschiedlichen Garnfeinheiten

Die Ausspinnungen wurden bei den jeweils optimal ermittelten Spinnparametern durchgeführt.

Dabei wurde das Bandgewicht X 1,23 ktex verwendet.

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160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 420 440 460

EX: 0,9dtex/34mm, 1,23ktex (Tencel)

CX: 0,8dtex/34mm, 1,23ktex (Micro Modal)

DZ: 0,8dtex/38mm, 1,80ktex (Micro Modal)

Fe

inhe

itsfe

stig

ke

it in

cN

/ t

ex

Ausspinnung Micro Modal und Tencel, Nm 150


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Material

Bezeichnung Rohstoff

Faserfestigkeit

[cN/tex]

Faserdehnung

[%]

AX 100% Micro Modal 1,0 dtex, 34 mm 27,2 11,2

BX 100% Micro Modal 1,0 dtex, 38 mm 29,7 12,3

CX 100% Micro Modal 0,8 dtex, 34 mm 27,8 10,9

DX 100% Micro Modal 0,8 dtex, 38 mm 30,3 11,7

EX 100% Micro Tencel 0,9 dtex, 34 mm 43,9 15,7

Tab. 1 Eingesetzte Materialien bei Rohstoffvergleich

Diese Versuche sollen Aufschluss über Spinngrenzen hinsichtlich Garnfeinheit (Fasern im Garn-

querschnitt) und der Substanzausnutzung geben. Nach bisherigen Erkenntnissen werden beim

Luftspinnen mindestens 70 bis 80 Fasern im Garnquerschnitt benötigt. Das bedeutet, je feiner die

Faser umso feiner ist die ausspinnbare Garnfeinheit. Die Substanzausnutzung ist das Verhältnis

der Garnfestigkeit zur Faserfestigkeit.

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Abb. 4 Einfluss der Garnfeinheit auf die Garnwerte in Abhängigkeit des Rohstoffs

8

9

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20

AX BX CX DX EX

Nm 150 Nm 200 Nm 235

Fein

heitsfe

stigkeit in c

N / tex

Micro Modal und Tencel

Material Bezeichnung

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

5,5

6,0

6,5

7,0

AX BX CX DX EX

Nm 150 Nm 200 Nm 235

Dehnung in %



0

50

100

150

200

250

AX BX CX DX EX

Nm 150 Nm 200 Nm 235

Arb

eitsverm

ögen in c

N x

cm



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AX BX CX DX EX

Nm 150 Nm 200 Nm 235

Uste

r C

V in %



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Abb. 5 Einfluss der Garnfeinheit auf die Garnwerte in Abhängigkeit des Rohstoffs

0

250

500

750

1000

1250

1500

1750

2000

2250

2500

AX BX CX DX EX

Nm 150 Nm 200 Nm 235

Dünnste

llen (

-50%

) /

1000 m



0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200

AX BX CX DX EX

Nm 150 Nm 200 Nm 235

Dic

kste

llen (

+50%

) / 1000 m



0

50

100

150

200

250

300

350

400

AX BX CX DX EX

Nm 150 Nm 200 Nm 235

Nis

sen (

+280%

) /

1000 m



2,50

2,75

3,00

3,25

3,50

3,75

4,00

AX BX CX DX EX

Nm 150 Nm 200 Nm 235H

aarigkeit n

ach U

T-4



0,08

0,09

0,10

0,11

0,12

0,13

0,14

0,15

AX BX CX DX EX

Nm 150 Nm 200 Nm 235

Garn

durc

hm

esser

2D

in m

m



0,42

0,44

0,46

0,48

0,50

0,52

0,54

0,56

0,58

0,60

AX BX CX DX EX

Nm 150 Nm 200 Nm 235

Garn

dic

hte

in g

/ c

m³



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Substanzausnutzung

Material

Bezeichnung

Faserfestigk

eit [cN/tex]

max. Garnfestigkeit [cN/tex] Substanzausnutzung [%]

Nm 150 Nm 200 Nm 235 Nm 150 Nm 200 Nm 235

AX 27,2 11,1 10,4 - 40,8 38,2 -

BX 29,7 12,8 11,3 8,8 43,1 38,0 29,6

CX 27,8 14,0 11,5 10,2 50,3 41,3 36,7

DX 30,3 13,6 12,0 10,6 44,9 39,6 34,9

EX 43,9 18,4 15,1 14,4 41,9 34,4 32,8

Tab. 2 Substanzausnutzung bei unterschiedlichen Garnfeinheiten

Ergebnis

Tencel weist infolge der höheren Faserfestigkeit auch eine höhere Garnfestigkeit als Micro

Modal auf. Dies wirkt sich aber nicht auf die Substanzausnutzung aus. Es konnte eine

maximale Substanzausnutzung von 50% erreicht werden. Sie wird mit zunehmender

Garnfeinheit geringer (Tab. 2).

Bei Micro Modal wird mit der feineren Faser CX (0,8 dtex / 34 mm) und DX (0,8 dtex / 38 mm)

eine etwas höhere Garnfestigkeit als mit der 1,0 dtex Faser erreicht.

Mit der 1,0 dtex Micro Modal Faser AX (1,0 dtex / 34 mm) konnte die Feinheit Nm 235 nicht

ausgesponnen werden.

Bei Dehnung, Arbeitsvermögen, Haarigkeit, Garndurchmesser und Garndichte ist kein Einfluss

erkennbar.

Faseranzahl im Garnquerschnitt

In der Tab. 3 sind die Fasern im Garnquerschnitt bei verschiedenen Faser- und Garnfeinheiten

dargestellt.

Fasern im Garnquerschnitt bei verschiedenen Garnfeinheiten

Faserfeinheit Nm 150

6,67 tex

Nm 175

5,70 tex

Nm 200

5,00 tex

Nm 225

4,44 tex

Nm 235

4,20 tex

1,0 dtex 66 57 50 44 42

0,9 dtex 74 63 55 49 46

0,8 dtex 83 71 62 55 53

Tab. 3 Fasern im Garnquerschnitt bei verschiedenen Garnfeinheiten

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Ergebnis

Erstaunlicherweise konnte mit allen Faserfeinheiten ein Garn bis zu der Feinheit Nm 200 über

einen längeren Zeitraum ausgesponnen werden. Dabei waren bei der 1,0 dtex Faser nur noch

50 Fasern im Garnquerschnitt vorhanden. Die feineren Garne konnten nur unter

Laborbedingungen ausgesponnen werden, dadurch reichte die Garnmenge nur für die

Garnprüfung.

Vergleich Ringgarn und Luftgarn

Für Strickversuche wurden Garne der Feinheit Nm 150 mit dem Material Micro Tencel nach dem

Luftspinnverfahren und konv. Ringspinnverfahren hergestellt.

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Garnstruktur Ringgarn und Luftgarn

Abb. 6 Makroskopaufnahmen von Luftgarn und Ringgarn der Feinheit Nm 150

Bei gleicher Garnfeinheit erscheint das Luftgarn etwas voluminöser. Das Ringgarn hat eine echte

Drehung, das bedeutet alle Fasern sind gedreht und tragen zur Garnfestigkeit bei. Beim Luftgarn

werden nur ca. 15 - 20 Fasern um die parallelen Kernfasern gebunden und bestimmen die Garn-

festigkeit bei. Das spiegelt sich in der höheren Garndichte des Ringgarnes wieder.

Luftgarn

Ringgarn

Luftgarn

Ringgarn

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Abb. 7 Garnwerte, Vergleich Luftgarn-Ringgarn

Herstellung eines hochfeinen Gestricks aus Ring- und Luftgarn (Nm 150, Micro Tencel)

Bei den Strickversuchen mit Garnen aus Micro Tencel, Nm 150, wurde das Laufverhalten be-

obachtet und die Gestricke verschiedenen Laborprüfungen unterzogen. Nach dem Strickversuch

wurde die Ware ausgerüstet und hochveredelt. Untersucht wurden jeweils die Rohware, das

ausgerüstete sowie das hochveredelte Gestrick.

0

5

10

15

20

25

30

Luftgarn Ringgarngespult

RinggarnCopse

Tensorapid

Tensojet

Tensojet P 0,05

Fein

heitsfe

stigkeit in c

N/tex

Tencel 0,9 dtex/34mm, 1,8 ktex, Nm 150

216

38 26

180

321

423340

590

670

67

190 206

0

250

500

750

1000

1250

1500


RinggarnCopse

Dünn (-50%)

Dick (+50%)

Nissen (+200%)

Nissen (+280%)

Imperf

ections / 1

000 m


54

2002

1359

2854

4761

3790

347

4390

3278

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000


RinggarnCopse

Haarigk. S3 / 100 m

Haarigk. 1 mm / 100 m

Haarigk. 2 mm / 100 m

Zw

eig

le H

aarigkeit /

100m

Tencel 0,9 dtex/34mm, 1,8 ktex, Nm

0,44

0,46

0,48

0,50

0,52

0,54

0,56

0,58

0,60

0,62

0,64


RinggarnCopse

Garn

dic

hte

in g

/cm

3


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Abb. 8 Gestrickkennwerte (Tencel Nm 150)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

roh aus-

gerüstet

hoch-

veredelt

Ringgarn konv. Luftgarn Vortex

Ges

tric

kdic

ke

in m

m

Gestrickdicke Material Tencel Nm 150

0

50

100

150

200

250

300

350

400

roh aus-

gerüstet

hoch-

veredelt


Mas

che

ndi

cht

e in

1/c

m2

Maschendichte Material Tencel Nm 150

0

10

20

30

40

50

60

roh aus-

gerüstet

hoch-

veredelt


Flä

chen

gew

icht

in g

/m2

Flächengewicht Material Tencel Nm 150

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

roh aus-

gerüstet

hoch-

veredelt

Ringgarn konv. Luftgarn Vortex Luf

tdurc

hlä

ssig

kei

t in

l/s

xm

2Luftdurchlässigk. Material Tencel Nm 150

0

1

2

3

4

5

125 500 1000 2000

Ringgarn konv. Rohw are

Luftgarn Vortex Rohw areNote

(5=

gut,

1=

schl

ech

t)

Pilling nach Martindale, Tencel Nm 150

Scheuertouren

0

1

2

3

4

5

125 500 1000 2000

Ringgarn konv. hochveredelt

Luftgarn Vortex hochveredeltNote

(5=

gut,

1=

schl

ech

t)

Pilling nach Martindale, Tencel Nm 150

Scheuertouren

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Die höhere Haarigkeit des Ringgarnes führt zu einem weicheren Griff des Gestricks.

In den folgenden Abbildungen sind Makroskop-Aufnahmen von Gestricken aus Luft- und

Ringgarn zu sehen. Der dargestellte Ausschnitt hat eine Größe von jeweils ca. 12 mm2.

Abb.9 Makroskopaufnahme Gestrick aus Luftgarn

Abb. 10 Makroskopaufnahme Gestrick aus Ringgarn

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Ergebnis

Es ist möglich, ein Luftgarn (Vortexgarn) der Feinheit Nm 150 aus Micro Tencel auf einer

Strickmaschine E 40 zu verarbeiten.

Bei der Strickmaschine ist auf eine Garnführung durch das Gatter zu achten, die auf die

Garnfeinheit abgestimmt ist. Des Weiteren muss die Fournisseureinstellung optimiert, sowie

die Fadenspannung und die Umfangsgeschwindigkeit reduziert werden.

Das Vorhaben zeigte, dass feine Luftgarne mit einer ca. 33 - 37-fach höheren Lieferung, als

mit dem Ringspinnverfahren hergestellt werden können und in der Strickerei weiter

verarbeitbar sind.

Beim Einsatz der Luftgarne in der Strickerei ist eine Anpassung der Strickmaschine

notwendig.

Der Einsatz von Luftgarn im Gestrick führt zu einem anderen Warenausfall als der Einsatz von

Ringgarn. Für Gestricke aus luftgesponnenem Garn müssen Artikel gefunden werden, wobei

die Vorteile des Luftgarns (z.B. gutes Pillingverhalten) zum Tragen kommen.

Garnherstellung:

Das Garnfestigkeitsniveau ist über einen großen, auch hohen, Geschwindigkeitsbereich bei allen

ausgesponnenen Garnfeinheiten relativ konstant. Uster CV%, Dünnstellen und Dickstellen sind in

Abhängigkeit der Garnfeinheit über die gesamte Lieferung in etwa konstant. Die Nissen

verringern sich tendenziell mit zunehmender Lieferung. Die Garnhaarigkeit liegt bei den

Garnfeinheiten, ohne große Abweichungen, dicht beieinander und steigt mit der Lieferung an.

Die Herstellung der Garne erlauben eine Liefergeschwindigkeit im Bereich zwischen 280 m/min

bis 360 m/min.

Die auszuspinnende Garnfeinheit ist abhängig von Faserfeinheit. Für eine

Produktionsausspinnung sind mindestens 70 bis 80 Fasern im Garnquerschnitt notwendig.

Wegen der hohen Gesamtverzüge sind feine Bänder herzustellen. Bänder bis zu 1,2 ktex sind

handhabbar.

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Gestrickherstellung

Es ist möglich, ein Luftgarn (Vortexgarn) der Feinheit Nm 150 aus einer Tencel (Lyocell) Faser

auf der Strickmaschine zu verarbeiten. Die zu verarbeitenden Spulen müssen hinsichtlich

Spulendichte, Garndichte, Garnfestigkeit und P0,05-Wert gewisse Anforderungen erfüllen, um ein

gutes Laufverhalten zu gewährleisten.

Danksagung

Das IGF-Vorhaben 16674 N der Forschungsvereinigung

Forschungskuratorium Textil e.V., Reinhardtstraße 12-14, 10117

Berlin wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur

Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung und

-entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und

Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen

Bundestages gefördert.

Der Abschlussbericht des Forschungsvorhabens (IGF 16674 N)

„Nichtkonventionelle Herstellung hochfeiner Stapelfasergarne für den Einsatz in der Strickerei“ ist

am Institut für Textil- und Verfahrenstechnik, Denkendorf erhältlich.

Ansprechpartner

Dipl.-Ing. (FH) Kurt Ziegler ([email protected])

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Nichtkonventionelle Herstellung hochfeiner ... · PDF fileDer Uster CV-Wert, ... der Garnfestigkeit, des P0,05-Wertes (Tensojet) und der Spulen-dichte müssen erfüllt werden,