EP4145956A1 - Flexible sheet material - Google Patents
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- EP4145956A1 EP4145956A1 EP22189993.3A EP22189993A EP4145956A1 EP 4145956 A1 EP4145956 A1 EP 4145956A1 EP 22189993 A EP22189993 A EP 22189993A EP 4145956 A1 EP4145956 A1 EP 4145956A1
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Definitions
- the invention relates to a flexible surface structure, comprising a cover substrate of at least one layer design with an underside and a top side, which at the same time represents the top side of the surface structure, and an electrically conductive functional layer that is arranged underneath the cover substrate.
- Flexible fabrics of the type mentioned are widely known and are used, for example, to cover contact surfaces in motor vehicles, for example on seat surfaces, steering wheels and armrests. If these fabrics are to be heated, wire heaters are used as standard, i. H. Wires are incorporated in the area of a cover created from the fabric or underneath, which work as resistance heating and heat up when subjected to electrical current. Furthermore, heating foils are used, which are relatively stiff, which is detrimental to comfort. Sensors and other electrical functional elements are also implemented with comparable structures.
- an electrically heatable surface element for a vehicle seat in which an electrically conductive coating designed as a resistance heater is applied to an electrically non-conductive carrier layer, which is formed by an electrically conductive paste that is printed onto the carrier layer.
- a fixed print pattern in the form of a net or lattice structure is used in order to obtain a universal surface element provided as roll goods, which can be used as a heater after cutting and appropriate contacting by means of electrodes.
- This known surface element can, for example, be arranged underneath a cover made of artificial leather.
- the object of the invention is therefore to propose a flexible fabric of the type mentioned at the beginning, which has an electrically conductive functional layer that can be integrated as close as possible to the cover substrate without additional padding by a foam layer, whose haptic properties are not influenced as far as possible and even under permanent mechanical stress remains functional. Furthermore, a high degree of freedom in the possible component geometries should be achieved and contacting should be possible at a freely selectable point in the non-visible area.
- the electrically conductive functional layer is applied directly to the underside of the cover substrate and is formed by an electrically non-conductive carrier film and printed conductors made of at least one electrically conductive paste and dried on the carrier film.
- the functional layer is thus printed on a non-conductive carrier film in adaptation to the desired electrical function and the intended geometry of a component to be provided with the flexible surface structure with a correspondingly adapted individual course of the conductor tracks, for which purpose one or more conductive ones known per se and available on the market pastes are processed.
- the electrically conductive functional layer formed in this way is applied firmly and directly to the underside of the cover substrate, for example by lamination, and is therefore located as a connected unit directly below the cover substrate, which can serve as a reference material, for example.
- the cover substrate can be formed, for example, from a single-layer or multi-layer artificial leather, a textile fabric or a natural leather.
- the carrier film and the electrically conductive pastes used for the printing are preferably designed to be particularly stretchable, in that they are made of particularly elastic plastics and have a low material thickness. They are therefore also suitable for cyclic elongation loads over the entire product service life.
- the electrically conductive functional layer of the flexible fabric according to the invention is applied directly to the underside of the cover substrate in an adhesive manner, it is in the closest possible arrangement to the cover substrate, which ensures particularly good heat transfer in heating applications and prevents falsification of the measurement results in sensor applications of the functional layer.
- the conductive paste can comprise electrically conductive particles in a polymer matrix, with the conductive paste also being able to be configured as a heating element, in particular graphite particles or others weakly conductive particles and, for the formation of highly conductive conductor tracks and electrodes or for the formation of sensors, silver particles or similar very conductive particles or structures.
- a first layer of a highly conductive paste can be printed onto the carrier foil in order to form conductor tracks for making contact with connection lines and for supplying resistance heating elements.
- a further layer of a paste suitable for heating applications can then be printed onto this layer, for example, in order to form one or more resistance heating elements.
- the printed image itself can always be freely selected and is preferably in the form of strips or lines.
- the carrier foil can be made of suitable plastics, e.g. polyolefins, polyester or polyurethane.
- the pastes can be applied to the carrier film using suitable printing methods, such as screen printing.
- suitable printing methods such as screen printing.
- the layer thickness of the dried paste should preferably be in the range of 5-30 ⁇ m.
- an electrically non-conductive paste can also be printed on the carrier film in areas not printed with the electrically conductive paste to form the conductor tracks and/or on the conductor tracks from the printed conductive paste itself, which paste takes on the function of an insulator .
- the carrier film is placed with its side printed with the paste on the underside of the cover substrate and is adhesively connected to it, for example by (thermal) lamination.
- An adhesive connection can also be provided.
- the carrier film then lies on the underside facing away from the cover substrate and, according to a further proposal of the invention, can also be used after the conductor tracks have been connected to the underside of the Cover substrate are deducted, whereby the conductor tracks are exposed on the cover substrate.
- the carrier film thus only fulfills the function of a print carrier and is removed again in a transfer process after the functional layer has been applied to the cover substrate, so that only the printed conductor tracks remain on the cover substrate.
- crimp connectors with a U-shaped cross section can be provided, which are arranged at a distance from one another on the edge of the sheetlike structure and overlap the cover substrate and the functional layer, making electrical contact with the functional layer .
- the flexible fabric according to the invention provides that at least one further layer is provided below the electrically conductive functional layer on the side facing away from the cover substrate.
- This at least one further layer can serve to optimize the haptic, electrical and thermal properties or the processing of the flexible planar element according to the invention.
- layers include foams or foam layers, for example also reticulated foam layers, spacer fabrics, fleeces, mirror foils, barrier foils or adhesive layers, which can be provided individually or in combination below the functional layer.
- the flexible planar structure according to the invention can comprise a wide variety of electrically conductive functional layers, with a heating element, an occupancy or proximity sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, a strain sensor, a heart rate sensor and/or an antenna as well as light-emitting elements and generally conductor tracks being formed in particular by means of the conductor tracks of the functional layer can.
- the electronics formed by printing the carrier film and consisting of the printed conductor tracks can be combined with classic electronic components, for example LEDs, microchips and sensors, in order to form hybrid electronics.
- the flexible surface element explained above can be used in particular as a cover material for vehicle seats, as an automotive interior part, in aircraft, public transport, ships, yachts, public facilities, for upholstered furniture or massage tables or for sports equipment, bicycles, mobile homes (caravans, mobile homes, tiny houses), helmets , gloves, shoes and personal protective equipment are used.
- the only figure shows a schematic, simplified representation of a flexible surface element 1, which can be used, for example, as a cover material for a car seat.
- the flexible planar element 1 comprises a cover substrate 10 comprising several layers 100, 101, 102, which is provided, for example as artificial leather, with a textile carrier layer 100, a foam layer applied thereto or a foam layer 101 and a top layer 102, which may also have a leather grain on the surface is embossed.
- the cover coat 102 forms the upper side of the cover substrate 10, the textile carrier layer 100 accordingly the underside of the cover substrate 10. At the same time, the cover coat 102 also forms the upper surface of the entire flexible fabric 1.
- an electrically conductive functional layer 11 is arranged immediately adjacent, which in turn consists of several layers explained below.
- the functional layer 11 is formed by an electrically non-conductive carrier film 110, for example made of a polyurethane, is printed on one of its surfaces with a commercially available electrically conductive paste 111 containing electrically conductive particles, for example based on silver in a polymer matrix.
- the print pattern is selected in such a way that conductor tracks are formed from the electrically conductive paste 111 after drying and curing on the carrier film 110, which give the functional layer 11 a desired functionality.
- the conductor tracks printed from the conductive paste 111 can be used to conduct current, which is applied to the functional layer 11 in the application.
- electrically conductive paste 112 can be printed in a further layer onto the conductor tracks used for carrying current from the paste 111 in order to ensure, for example, the function as a heating element.
- the electrically conductive paste 112 comprises, for example, graphite particles in a polymer matrix, which cause heating due to the high resistance when an electric current is applied.
- printing can also be carried out with an electrically non-conductive paste 113, which also covers the conductor tracks from the electrically conductive paste 111,112 over the entire surface or partially covered and acts as an insulator.
- a foam layer 12 made of cut foam, a mirror film 13 and an adhesive layer 14 or similar layers can be provided below the functional layer 11 formed in this way, i. H. on the side facing away from the cover substrate 10.
- the crimp connectors 2 are provided, for example, on the opposite edges of the fabric 1, wherein in the illustrated embodiment according to figure 1 such a crimp connector 2 can be seen.
- the crimp connector 2 overlaps both the cover substrate 10 and the electrically conductive functional layer 11 at the edge, but in the illustrated exemplary embodiment only the carrier film 10 and the conductor tracks printed from the paste 111 overlap and are electrically contacted by pressing. In this respect, these two layers of the functional layer 11 are formed with a certain lateral overhang over the further layers 112 , 113 and the further layers 12 , 13 and 14 .
- the functional layer 11 designed in this way is attached to the underside of the cover substrate 10, which is formed by the textile carrier layer 100 in the exemplary embodiment shown, for example by laminating the printed carrier film 110 onto the underside surface of the textile carrier layer 100.
- the functional layer 11 is mechanically fixed by such an application of the functional layer 11 directly to the underside of the cover substrate 10 . Since the functional layer 11 is produced in the area of its conductors by a printing process, there are no restrictions whatsoever with regard to the geometry and functionality that can be represented. In later applications, the contact can be made in an area that is not visible, e.g. at the edge of the same.
- the functional layer 11 is preferably designed with the smallest possible layer thickness, so that no additional foam layer is required between the functional layer 11 and the cover substrate 10 . In addition, the haptics of the covering substrate 10 are not impaired by the thin functional layer 11 .
- the functional layer 11 assumes the function of a heater, the desired heating effect occurs just below the surface of the covering substrate 10, which leads to short heating-up times with low energy consumption.
- the flexible fabric 1 can also be used as a radiant heater.
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein flexibles Flächengebilde (1), umfassend ein mindestens einschichtig ausgebildetes Decksubstrat (10) mit einer Unterseite und einer Oberseite, die zugleich die Oberseite des Flächengebildes (1) darstellt und eine elektrisch leitfähige Funktionsschicht (11), die unterhalb des Decksubstrates (10) angeordnet ist, wobei die elektrisch leitende Funktionsschicht (11) unmittelbar auf die Unterseite des Decksubstrates (10) haftfest aufgebracht ist, und von einer elektrisch nicht leitenden Trägerfolie (110) und auf die Trägerfolie (110) gedruckten und aushärtend getrockneten Leiterbahnen aus mindestens einer elektrisch leitfähigen Paste (111, 112) gebildet ist.
Description
Die Erfindung betrifft ein flexibles Flächengebilde, umfassend ein mindestens einschichtig ausgebildetes Decksubstrat mit einer Unterseite und einer Oberseite, die zugleich die Oberseite des Flächengebildes darstellt und eine elektrisch leitfähige Funktionsschicht, die unterhalb des Decksubstrates angeordnet ist.The invention relates to a flexible surface structure, comprising a cover substrate of at least one layer design with an underside and a top side, which at the same time represents the top side of the surface structure, and an electrically conductive functional layer that is arranged underneath the cover substrate.
Flexible Flächengebilde der eingangs genannten Art sind vielfältig bekannt und werden beispielsweise zur Bekleidung von Berührungsflächen in Kraftfahrzeugen, beispielsweise an Sitzflächen, Lenkrädern und Armauflagen verwendet. Sofern diese Flächengebilde beheizt werden sollen, werden standardmäßig Drahtheizungen eingesetzt, d. h. im Bereich eines aus dem Flächengebilde erstellten Bezugs oder darunterliegend werden Drähte eingearbeitet, die bei Beaufschlagung mit elektrischem Strom als Widerstandsheizung arbeiten und sich erwärmen. Des Weiteren kommen Heizfolien zum Einsatz, die jedoch relativ steif sind, was dem Komfort abträglich ist. Mit vergleichbaren Aufbauten werden auch Sensoren und andere elektrische Funktionselemente realisiert.Flexible fabrics of the type mentioned are widely known and are used, for example, to cover contact surfaces in motor vehicles, for example on seat surfaces, steering wheels and armrests. If these fabrics are to be heated, wire heaters are used as standard, i. H. Wires are incorporated in the area of a cover created from the fabric or underneath, which work as resistance heating and heat up when subjected to electrical current. Furthermore, heating foils are used, which are relatively stiff, which is detrimental to comfort. Sensors and other electrical functional elements are also implemented with comparable structures.
Diese vorgenannten Funktionselemente vermindern den Sitzkomfort bzw. den haptischen Komfort und müssen durch eine zusätzliche Schaumschicht abgepolstert werden. Eine Schaumschicht zwischen dem Heizelement und der zu beheizenden Oberfläche vermindert jedoch die Heizleistung. Im Falle der Ausbildung von Sensoren kann sich eine solche Schaumschicht ebenfalls negativ auf das Messergebnis auswirken. Je nach Ausführungsart gibt es darüber hinaus Einschränkungen bezüglich der möglichen darstellbaren Geometrie.These aforementioned functional elements reduce the seating comfort or the haptic comfort and have to be padded with an additional foam layer. However, a layer of foam between the heating element and the surface to be heated reduces the heating output. In the case of the formation of sensors, such a foam layer can also have a negative effect on the measurement result. Depending on the type of design, there are also restrictions on the geometry that can be displayed.
Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, sehr dünne Drähte oder besonders weiche elektrische Funktionsfolien in das Bezugsmaterial zu integrieren. Dies führt jedoch häufig zu Schwierigkeiten bei der Kontaktierung.It has therefore already been proposed to integrate very thin wires or particularly soft electrical functional foils into the reference material. However, this often leads to difficulties in contacting.
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein flexibles Flächengebilde der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welches eine elektrisch leitfähige Funktionsschicht aufweist, die ohne zusätzliche Abpolsterung durch eine Schaumschicht möglichst nah am Decksubstrat integriert werden kann, dessen haptische Eigenschaften möglichst nicht beeinflusst und auch bei dauerhafter mechanischer Belastung funktionssicher bleibt. Des Weiteren soll ein hoher Freiheitsgrad bei den möglichen Bauteilgeometrien erreicht werden und eine Kontaktierung an einer frei wählbaren Stelle im nichtsichtbaren Bereich möglich sein.The object of the invention is therefore to propose a flexible fabric of the type mentioned at the beginning, which has an electrically conductive functional layer that can be integrated as close as possible to the cover substrate without additional padding by a foam layer, whose haptic properties are not influenced as far as possible and even under permanent mechanical stress remains functional. Furthermore, a high degree of freedom in the possible component geometries should be achieved and contacting should be possible at a freely selectable point in the non-visible area.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß die Ausgestaltung eines flexiblen Flächengebildes gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 vorgeschlagen.In order to achieve the stated object, the design of a flexible fabric according to the features of patent claim 1 is proposed according to the invention.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous refinements and developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass die elektrisch leitende Funktionsschicht unmittelbar auf die Unterseite des Decksubstrates haftfest aufgebracht ist und von einer elektrisch nichtleitenden Trägerfolie und auf die Trägerfolie gedruckten und aushärtend getrockneten Leiterbahnen aus mindestens einer elektrisch leitfähigen Paste gebildet ist.According to the invention, it is proposed that the electrically conductive functional layer is applied directly to the underside of the cover substrate and is formed by an electrically non-conductive carrier film and printed conductors made of at least one electrically conductive paste and dried on the carrier film.
Erfindungsgemäß wird somit die Funktionsschicht in Anpassung an die gewünschte elektrische Funktion und die vorgesehene Geometrie eines mit dem flexiblen Flächengebilde zu versehenden Bauteils mit entsprechend angepasstem individuellen Verlauf der Leiterbahnen auf eine nicht leitende Trägerfolie gedruckt, wozu eine oder mehrere an sich bekannte, am Markt verfügbare leitfähige Pasten verarbeitet werden. Nachdem die gedruckten Leiterbahnen aus der mindestens einen elektrisch leitfähigen Paste durch Trocknen ausgehärtet sind, wird die solchermaßen gebildete elektrisch leitende Funktionsschicht haftfest und unmittelbar auf die Unterseite des Decksubstrats aufgebracht, zum Beispiel durch Kaschieren und befindet sich somit als verbundene Einheit unmittelbar unterhalb des Decksubstrats, welches beispielsweise als Bezugsmaterial dienen kann.According to the invention, the functional layer is thus printed on a non-conductive carrier film in adaptation to the desired electrical function and the intended geometry of a component to be provided with the flexible surface structure with a correspondingly adapted individual course of the conductor tracks, for which purpose one or more conductive ones known per se and available on the market pastes are processed. After the printed conductor tracks made of the at least one electrically conductive paste have hardened by drying, the electrically conductive functional layer formed in this way is applied firmly and directly to the underside of the cover substrate, for example by lamination, and is therefore located as a connected unit directly below the cover substrate, which can serve as a reference material, for example.
Das Decksubstrat kann beispielsweise von einem ein- oder mehrschichtig ausgebildeten Kunstleder, einem textilen Flächengebilde oder einem Naturleder gebildet sein.The cover substrate can be formed, for example, from a single-layer or multi-layer artificial leather, a textile fabric or a natural leather.
Die Trägerfolie und die für die Bedruckung verwendete elektrisch leitfähigen Pasten sind vorzugsweise besonders dehnfähig ausgebildet, indem diese aus besonders elastischen Kunststoffen und in geringer Materialstärke ausgebildet sind. Sie sind somit auch für zyklische Dehnungsbelastungen über die gesamte Produktlebensdauer geeignet.The carrier film and the electrically conductive pastes used for the printing are preferably designed to be particularly stretchable, in that they are made of particularly elastic plastics and have a low material thickness. They are therefore also suitable for cyclic elongation loads over the entire product service life.
Da die elektrisch leitende Funktionsschicht des erfindungsgemäßen flexiblen Flächengebildes unmittelbar auf die Unterseite des Decksubstrats haftfest aufgebracht ist, befindet sie sich in nächstmöglicher Anordnung zum Decksubstrat, was bei Heizanwendungen einen besonders guten Wärmeübergang sicherstellt und bei Sensoranwendungen der Funktionsschicht der Verfälschung der Messergebnisse vorbeugt.Since the electrically conductive functional layer of the flexible fabric according to the invention is applied directly to the underside of the cover substrate in an adhesive manner, it is in the closest possible arrangement to the cover substrate, which ensures particularly good heat transfer in heating applications and prevents falsification of the measurement results in sensor applications of the functional layer.
Die leitfähige Paste kann nach einem Vorschlag der Erfindung elektrisch leitfähige Partikel in einer Polymermatrix umfassen, wobei die leitfähige Paste darüber hinaus für die Ausgestaltung als Heizelement insbesondere Graphitpartikel oder andere schwachleitfähige Partikel und für die Ausbildung von hoch leitfähigen Leiterbahnen und Elektroden oder zur Ausbildung von Sensoren Silberpartikel o. ä. sehr leitfähige Partikel oder Strukturen enthalten kann.According to one proposal of the invention, the conductive paste can comprise electrically conductive particles in a polymer matrix, with the conductive paste also being able to be configured as a heating element, in particular graphite particles or others weakly conductive particles and, for the formation of highly conductive conductor tracks and electrodes or for the formation of sensors, silver particles or similar very conductive particles or structures.
Es kann vorgesehen sein, die leitfähigen Pasten einschichtig oder ggf. auch mehrschichtig auf die Trägerfolie zu drucken, um die gewünschten Leiterbahnen zu erhalten. Beispielsweise kann eine erste Schicht aus einer hoch leitfähigen Paste auf die Trägerfolie aufgedruckt werden, um Leiterbahnen für die Kontaktierung mit Anschlussleitungen und für die Zuleitung zu Widerstandsheizelementen auszubilden. Auf diese Schicht kann sodann z.B. eine weitere Schicht aus einer für Heizanwendungen geeigneten Paste aufgedruckt werden, um ein oder mehrere Widerstandsheizelemente zu bilden. Das Druckbild selbst ist dabei stets frei wählbar und vorzugsweise streifen- bzw. linienförmig.Provision can be made for the conductive pastes to be printed in one layer or possibly also in multiple layers on the carrier film in order to obtain the desired conductor tracks. For example, a first layer of a highly conductive paste can be printed onto the carrier foil in order to form conductor tracks for making contact with connection lines and for supplying resistance heating elements. A further layer of a paste suitable for heating applications can then be printed onto this layer, for example, in order to form one or more resistance heating elements. The printed image itself can always be freely selected and is preferably in the form of strips or lines.
Die Trägerfolie kann aus geeigneten Kunststoffen, z.B. Polyolefinen, Polyester oder Polyurethan bestehen.The carrier foil can be made of suitable plastics, e.g. polyolefins, polyester or polyurethane.
Die Pasten können durch geeignete Druckverfahren, wie z.B. Siebdruck, auf die Trägerfolie aufgebracht werden. Die Schichtstärke der getrockneten Paste sollte vorzugsweise im Bereich 5-30 µm liegen.The pastes can be applied to the carrier film using suitable printing methods, such as screen printing. The layer thickness of the dried paste should preferably be in the range of 5-30 µm.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann auf die Trägerfolie zusätzlich in nicht mit der elektrisch leitfähigen Paste zur Ausbildung der Leiterbahnen bedruckten Bereichen und/oder auf die Leiterbahnen aus der gedruckten leitfähigen Paste selbst eine elektrisch nicht leitfähige Paste aufgedruckt werden, die die Funktion eines Isolators übernimmt.According to a further proposal of the invention, an electrically non-conductive paste can also be printed on the carrier film in areas not printed with the electrically conductive paste to form the conductor tracks and/or on the conductor tracks from the printed conductive paste itself, which paste takes on the function of an insulator .
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Trägerfolie mit ihrer mit der Paste bedruckten Seite an die Unterseite des Decksubstrates angelegt und mit dieser haftfest verbunden, zum Beispiel durch (Thermo-) Kaschieren. Es kann auch eine Klebeverbindung vorgesehen werden. Die Trägerfolie liegt sodann auf der dem Decksubstrat abgewandten Unterseite und kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung auch nach dem Verbinden der Leiterbahnen mit der Unterseite des Decksubstrats abgezogen werden, wodurch die Leiterbahnen auf dem Decksubstrat freigelegt werden. Somit erfüllt die Trägerfolie lediglich die Funktion als Druckträger und wird in einem Transferprozess nach dem Aufbringen der Funktionsschicht auf das Decksubstrat wieder entfernt, sodass nur die gedruckten Leiterbahnen auf dem Decksubstrat verbleiben.According to a further embodiment of the invention, the carrier film is placed with its side printed with the paste on the underside of the cover substrate and is adhesively connected to it, for example by (thermal) lamination. An adhesive connection can also be provided. The carrier film then lies on the underside facing away from the cover substrate and, according to a further proposal of the invention, can also be used after the conductor tracks have been connected to the underside of the Cover substrate are deducted, whereby the conductor tracks are exposed on the cover substrate. The carrier film thus only fulfills the function of a print carrier and is removed again in a transfer process after the functional layer has been applied to the cover substrate, so that only the printed conductor tracks remain on the cover substrate.
Zur Verbindung der Funktionsschicht mit Anschlussleitungen zum Einspeisen von elektrischem Strom in die Funktionsschicht können nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung im Querschnitt U-förmige Crimpverbinder vorgesehen sein, die voneinander beabstandet randseitig am Flächengebilde angeordnet sind und das Decksubstrat und die Funktionsschicht unter elektrischer Kontaktierung der Funktionsschicht übergreifen.To connect the functional layer to connecting lines for feeding electrical current into the functional layer, according to a further proposal of the invention, crimp connectors with a U-shaped cross section can be provided, which are arranged at a distance from one another on the edge of the sheetlike structure and overlap the cover substrate and the functional layer, making electrical contact with the functional layer .
Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass auch alternative Ausgestaltungen der elektrischen Kontaktierung zur Verfügung stehen.However, those skilled in the art will recognize that alternative configurations of the electrical contacting are also available.
Weitere mögliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen flexiblen Flächengebildes sehen vor, dass unterhalb der elektrisch leitenden Funktionsschicht auf der dem Decksubstrat abgewandten Seite mindestens eine weitere Schicht vorgesehen ist. Diese mindestens eine weitere Schicht kann zur Optimierung der haptischen, elektrischen und thermischen Eigenschaften oder der Verarbeitung des flexiblen Flächenelements gemäß der Erfindung dienen. Beispiele derartiger Schichten umfassen Schäume oder Schaumschichten, zum Beispiel auch retikulierte Schaumschichten, Abstandsgewirke, Vliese, Spiegelfolien, Sperrfolien oder Klebstoffschichten, die einzeln oder in Kombination unterhalb der Funktionsschicht vorgesehen sein können.Further possible embodiments of the flexible fabric according to the invention provide that at least one further layer is provided below the electrically conductive functional layer on the side facing away from the cover substrate. This at least one further layer can serve to optimize the haptic, electrical and thermal properties or the processing of the flexible planar element according to the invention. Examples of such layers include foams or foam layers, for example also reticulated foam layers, spacer fabrics, fleeces, mirror foils, barrier foils or adhesive layers, which can be provided individually or in combination below the functional layer.
Das erfindungsgemäße flexible Flächengebilde kann verschiedenste elektrisch leitende Funktionsschichten umfassen, wobei insbesondere mittels der Leiterbahnen der Funktionsschicht ein Heizelement, ein Belegungs- oder Annäherungssensor, ein Temperatursensor, ein Feuchtigkeitssensor, ein Dehnungssensor, ein Herzfrequenzsensor und/oder eine Antenne sowie Leuchtelemente und allgemein Leiterbahnen ausgebildet werden können.The flexible planar structure according to the invention can comprise a wide variety of electrically conductive functional layers, with a heating element, an occupancy or proximity sensor, a temperature sensor, a humidity sensor, a strain sensor, a heart rate sensor and/or an antenna as well as light-emitting elements and generally conductor tracks being formed in particular by means of the conductor tracks of the functional layer can.
Es versteht sich, dass die durch Bedruckung der Trägerfolie gebildete und aus den gedruckten Leiterbahnen bestehende Elektronik mit klassischen elektronischen Bauelementen, zum Beispiel LEDs, Mikrochips und Sensoren kombiniert werden kann, um eine hybride Elektronik auszubilden.It goes without saying that the electronics formed by printing the carrier film and consisting of the printed conductor tracks can be combined with classic electronic components, for example LEDs, microchips and sensors, in order to form hybrid electronics.
Das vorangehend erläuterte flexible Flächenelement kann insbesondere als Bezugsmaterial für Fahrzeugsitze, als Automobilinnenraumteil, in Luftfahrzeugen, öffentlichen Verkehrsmitteln, Schiffen, Yachten, öffentliche Einrichtungen, für Polstermöbel oder Massageliegen oder auch für Sportgeräte, Fahrräder, Mobilheime (Wohnwagen, Wohnmobile, Tiny Houses), Helme, Handschuhe, Schuhe und persönliche Schutzausrüstung verwendet werden.The flexible surface element explained above can be used in particular as a cover material for vehicle seats, as an automotive interior part, in aircraft, public transport, ships, yachts, public facilities, for upholstered furniture or massage tables or for sports equipment, bicycles, mobile homes (caravans, mobile homes, tiny houses), helmets , gloves, shoes and personal protective equipment are used.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert.Further details of the invention are explained below with reference to the drawing showing an exemplary embodiment.
Die einzige Figur zeigt in einer schematisierten, vereinfachten Darstellung ein flexibles Flächenelement 1, welches beispielsweise als Bezugsmaterial für einen Pkw-Sitz Verwendung finden kann.The only figure shows a schematic, simplified representation of a flexible surface element 1, which can be used, for example, as a cover material for a car seat.
Das flexible Flächenelement 1 umfasst ein mehrere Schichten 100, 101, 102 umfassendes Decksubstrat 10, welches beispielsweise als Kunstleder mit einer textilen Trägerschicht 100, einer darauf aufgebrachten Schaumschicht bzw. einem Schaumstrich 101 sowie einen Deckstrich 102 versehen ist, der gegebenenfalls auch mit einer Ledernarbung oberflächlich geprägt ist. Der Deckstrich102 bildet dabei die Oberseite des Decksubstrats 10, die textile Trägerschicht 100 entsprechend die Unterseite des Decksubstrats 10. Zugleich bildet der Deckstrich 102 auch die oberseitige Oberfläche des gesamten flexiblen Flächengebildes 1.The flexible planar element 1 comprises a
Unterhalb des Decksubstrats 10 ist unmittelbar angrenzend eine elektrisch leitende Funktionsschicht 11 angeordnet, die ihrerseits aus mehreren nachfolgend erläuterten Schichten besteht.Below the
Die Funktionsschicht 11 wird gebildet, indem eine elektrisch nichtleitende Trägerfolie 110, zum Beispiel aus einem Polyurethan, auf einer ihrer Oberflächen mit einer handelsüblichen elektrisch leitfähigen Paste 111, enthaltend elektrisch leitfähige Partikel zum Beispiel auf Basis von Silber in einer Polymermatrix bedruckt ist. Das Druckmuster ist dabei so gewählt, dass aus der elektrisch leitfähigen Paste 111 nach Trocknung und Aushärtung auf der Trägerfolie 110 Leiterbahnen gebildet werden, die der Funktionsschicht 11 eine gewünschte Funktionalität verleihen. Beispielsweise können die aus der leitfähigen Paste 111 gedruckten Leiterbahnen der Führung von Strom dienen, mit dem die Funktionsschicht 11 im Anwendungsfall beaufschlagt wird. Weitere Leiterbahnen aus einer anderen elektrisch leitfähigen Paste 112 können auf die der Stromführung dienenden Leiterbahnen aus der Paste 111 in einer weiteren Schicht aufgedruckt werden, um beispielsweise die Funktion als Heizelement zu gewährleisten. In diesem Fall umfasst die elektrisch leitfähige Paste 112 beispielsweise Graphitpartikel in einer Polymermatrix, die bei Beaufschlagung mit elektrischem Strom infolge des hohen Widerstands eine Erwärmung hervorrufen.The
In denjenigen Bereichen, in denen die Trägerfolie 110 nicht mit der elektrisch leitfähigen Paste 111,112 zur Ausbildung der Leiterbahnen bedruckt ist, kann ebenfalls eine Bedruckung mit einer elektrisch nicht leitfähigen Paste 113 vorgenommen werden, die überdies auch die Leiterbahnen aus der elektrisch leitfähigen Paste 111,112 vollflächig oder bereichsweise überdeckt und als Isolator wirkt.In those areas in which the
Unterhalb der solchermaßen gebildeten Funktionsschicht 11, d. h. auf der dem Decksubstrat 10 abgewandten Seite können weitere Schichten, beispielsweise eine Schaumschicht 12 aus Schnittschaum, eine Spiegelfolie 13 sowie eine Klebstoffschicht 14 oder ähnliche Schichten vorgesehen sein.Below the
Die elektrische Kontaktierung der elektrisch leitenden Funktionsschicht 11 und insbesondere der aufgedruckten und der Stromzuführung dienenden Leiterbahnen aus der Paste 111 erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel über im Querschnitt etwa U-förmig ausgebildete Crimpverbinder 2, die randseitig am flexiblen Flächengebilde vorgesehen sind und in nicht näher dargestellter Weise mit Anschlussleitungen zur Beaufschlagung mit elektrischem Strom für die Leiterbahnen der Funktionsschicht 11 verbunden sind. Die Crimpverbinder 2 sind beispielsweise an den gegenüberliegenden Rändern des Flächengebildes 1 vorgesehen, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß
Der Crimpverbinder 2 übergreift randseitig sowohl das Decksubstrat 10 als auch die elektrisch leitende Funktionsschicht 11, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel jedoch lediglich die Trägerfolie 10 und die aus der Paste 111 gedruckten Leiterbahnen übergriffen und durch Verpressen elektrisch kontaktiert werden. Diese beiden Schichten der Funktionsschicht 11 sind insoweit mit einem gewissen seitlichen Überstand über den weiteren Schichten 112,113 sowie den weiteren Schichten 12,13 und 14 ausgebildet.The
Die Befestigung der solchermaßen ausgebildeten Funktionsschicht 11 an der Unterseite des Decksubstrats 10, die im dargestellten Ausführungsbeispiel von der textilen Trägerschicht 100 gebildet wird, erfolgt beispielsweise durch Kaschieren der bedruckten Trägerfolie 110 auf die unterseitige Oberfläche der textilen Trägerschicht 100.The
Durch ein solches Aufbringen der Funktionsschicht 11 unmittelbar auf die Unterseite des Decksubstrats 10 wird die Funktionsschicht 11 mechanisch fixiert. Da die Funktionsschicht 11 im Bereich ihrer Leiter durch ein Druckverfahren hergestellt wird, gibt es keinerlei Einschränkungen bezüglich der darstellbaren Geometrie und Funktionalität. Die Kontaktierung kann im späteren Anwendungsfall nicht sichtbaren Bereich, z.B. am Rand derselben erfolgen.The
Die Funktionsschicht 11 wird bevorzugt mit möglichst geringer Schichtdicke ausgeführt, sodass keine zusätzliche Schaumschicht zwischen Funktionsschicht 11 und Decksubstrat 10 benötigt wird. Darüber hinaus wird die Haptik des Decksubstrats 10 durch die dünne Funktionsschicht 11 nicht beeinträchtigt.The
Sofern die Funktionsschicht 11 die Funktion einer Heizung übernimmt, entsteht die gewünschte Heizwirkung dicht unterhalb der Oberfläche des Decksubstrats 10, was zu kurzen Aufheizzeiten bei geringem Energieeinsatz führt.If the
Die bedarfsweise unterhalb der Funktionsschicht 11 als weitere Schichten angeordneten Schaumschichten 12 und Spiegelfolien 13 sorgen für eine Isolation zu einem eventuell vorhandenen Bauteilträger, auf den das flexible Flächengebilde 1 mittels der Klebstoffschicht 14 aufgebracht werden kann und optimieren die Energieeffizienz und die Aufheizzeit.The foam layers 12 and mirror foils 13 arranged as further layers below the
Aufgrund der typischerweise nur geringen thermischen Kapazität des Decksubstrats 10 ist es möglich, das Decksubstrat 10 auf Temperaturen von über 42 °C aufzuheizen, ohne dass es bei Berührung zu Verbrennungen kommt. In einem solchen Fall kann das flexible Flächengebilde 1 auch als Strahlungsheizung eingesetzt werden.Due to the typically low thermal capacity of the
Weitere Anwendungsfälle umfassen Bezüge für Sitze oder Anbauteile im Interieur von Fahrzeugen, Motorradsitze oder Polstermöbel. Die Bauteilherstellung erfolgt dabei mit gängigen Verfahren, zum Beispiel Polstern oder Kaschieren.Other applications include covers for seats or add-on parts in the interior of vehicles, motorcycle seats or upholstered furniture. The components are manufactured using common processes, such as padding or lamination.
- 11
- flexibles Flächengebildeflexible fabric
- 22
- Crimpverbindercrimp connector
- 1010
- Decksubstratcover substrate
- 1111
- Funktionsschichtfunctional layer
- 1212
- Schaumschichtfoam layer
- 1313
- Spiegelfoliemirror film
- 1414
- Klebstoffschichtadhesive layer
- 100100
- textile Trägerschichttextile carrier layer
- 101101
- Schaumstrichfoam line
- 102102
- Deckstrichtop coat
- 110110
- Trägerfoliecarrier film
- 111111
- elektrisch leitfähige Pasteelectrically conductive paste
- 112112
- elektrisch leitfähige Pasteelectrically conductive paste
- 113113
- elektrisch nicht leitfähige Pasteelectrically non-conductive paste
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Applications Claiming Priority (2)
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| DE102007055015A1 (en) * | 2006-11-14 | 2008-06-05 | Pantrac Gmbh | Flat heating element for use in electrical heater, has heating conductor support with surface on which electrical heating conductors are arranged entirely or partially covered by adhesive laminate |
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-
2022
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