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Die
Erfindung betrifft ein textiles Material mit einer elektrisch leitenden
Struktur sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung. Als textiles
Material werden hierbei industriell gefertigte Textilien, insbesondere
in Form von Gewirken, Gestricken, Geweben oder Vliesstoffen angesehen.
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Gewirke,
auch Gewirk- oder Wirkwaren genannt, sind aus einem oder mehreren
Garnen durch Maschenbildung auf einer Wirkmaschine industriell hergestellte
Textilien. Sie gehören zu den Maschenwaren, wobei man zwischen
Kulierwirkware und Kettenwirkware unterscheidet. Kulierwirkware
wird als Rund- oder Flachwirkware und somit als Schlauch oder Meterware
hergestellt, wobei mit nur einem Garnfaden gestrickt wird. Kettenwirkware
hingegen wird mit vielen Garnfäden entsprechend der Anzahl
der Maschen, die die Wirkware am Ende haben soll, hergestellt. Gestricke
sind eine Unterart von Gewirken.
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Ein
Gewebe ist aus rechtwinklig oder nahezu rechtwinklig verkreuzten
Garnfäden bzw. Garnen gebildet. Die Garnfäden
in Längsrichtung bezeichnet man als Kette oder Kettfäden.
Die quer dazu verlaufenden Garnfäden heißen Schuss
oder Schussfäden. Verbunden sind die Garnfäden
durch die Verbindungsart Fadenverkreuzung. Der Begriff Fadenverkreuzung
bedeutet nicht, dass Fäden kreuzend aufeinander liegen,
sondern, dass Fäden in einem bestimmten Rhythmus, der Bindung
genannt wird, über und unter den dazu querliegenden Fäden
geführt sind. Die Anzahl an Kett- und Schussfäden,
nach welchen sich die Bindung wiederholt, bezeichnet man als Rapport.
Die meisten Gewebe sind einlagige Gewebe mit jeweils nur einem Kett-
und einem Schussfadensystem. Werden gleichzeitig mehrere Kett- oder
Schussfadensysteme verwendet, spricht man von verstärkten
Geweben.
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Vliesstoffe
sind im Gegensatz zu Geweben, Gestricken und Gewirken nicht aus
Garnen, sondern aus einzelnen Fäden oder Fasern gebildet,
deren Lage sich nur mit den Methoden der Statistik beschreiben lässt. Vliesstoffe
werden unter anderem nach dem Faden- oder Fasermaterial, dem Bindungsverfahren,
der Faden- oder Faserart (Stapel- oder Endlosfasern), der Faden-
oder Faserfeinheit und der Faden- oder Faserorientierung unterschieden.
Die Fäden oder Fasern können dabei definiert in
einer Vorzugsrichtung abgelegt sein oder gänzlich stochastisch
orientiert sein.
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Textile
Materialien mit elektrisch leitenden Strukturen, insbesondere in
Form von Leiterbahnen oder Antennen, sind bereits bekannt.
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So
offenbart die
DE 101
55 935 A1 ein intelligentes Etikett, das einen textilen
Träger aufweist, in welchem flexible draht- und/oder fadenartige
elektrische Leiter eingewebt sind. Dabei ist zumindest ein elektronisches
Bauelement mit einer Anschlussstelle des Leiters elektrisch verbunden.
Eine bevorzugte Verwendung des eingewebten Leiters als Antenne eines
Transpondersystems (RFID-Tags) wird ebenfalls beschrieben. Es werden
insbesondere komplette Kett- oder Schussfäden eines Gewebes
durch einen Feindraht ersetzt und einzelne Drähte spiralförmig
miteinander verbunden, um eine Antenne auszubilden.
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Die
DE 10 2004 003 4612
A1 beschreibt ein textiles Material mit einem HF-Transponder,
welcher ein Schaltungsmodul und eine damit verbundene Antenne umfasst,
wobei eine Herstellung einer Antennenspule in dem textilen Material
mittels Stick- oder Webtechnik offenbart ist.
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Die
WO 2005/071605 A2 beschreibt
ein Textilmaterial mit einem HF-Transponder, welcher ein Schaltungsmodul
und eine damit verbundene Antenne umfasst. Die Antenne besteht vollständig
aus elektrisch leitfähigen Bestandteilen des Textilmaterials.
Dabei werden elektrisch leitende Schuss- und Kettfäden
eingesetzt, die an ihren Kreuzungspunkten elektrisch leitend und/oder
kapazitiv verbunden sind, wobei zur Stabilisierung der Verbindung
auch Knotenbildung eingesetzt wird.
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Die
WO 2006/029543 A1 beschreibt
ein Bandgewebe mit einem eingearbeiteten Antennenfaden für einen
RF-Transponder. Dabei wird der Antennenfaden gleichzeitig mit der
Herstellung des Grundgewebes mäanderförmig oder
zick-zack-förmig auf dem Grundgewebe angeordnet.
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Nachdem
die bisher bei der Herstellung eines textilen Materials mit elektrisch
leitenden Strukturen eingesetzten, zumindest bereichs- oder abschnittsweise
elektrisch leitenden Fäden oder auch Metalldrähte
in einem industriellem Wirk- oder Webverfahren verarbeitet werden
müssen, ist es erforderlich, dass diese einen ähnlichen
Durchmesser aufweisen wie ein Garn oder Garne zur Bildung des textilen
Materials. Der Durchmesser von solchen Fäden oder Garnen
liegt üblicherweise in einem Bereich von einigen Mikrometern
bis zu einem Millimeter, selten auch einigen Millimetern. Großflächigere
oder durchgehende elektrisch leitende Strukturen, die eine hohe
elektrische Leitfähigkeit aufweisen, können mit
derartigen Fäden oder Drähten auf oder in einem textilen
Material aber nicht ausgebildet werden.
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Zu
diesem Zweck wurden bisher andere Verfahren eingesetzt, die ebenfalls
bereits bekannt und nachfolgend beschrieben sind.
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Die
DE 101 45 750 A1 offenbart
ein Verfahren zur Herstellung einer Metallschicht auf einem Trägerkörper,
welcher durch ein textiles Material gebildet sein kann. Auf eine
Oberfläche des Trägerkörpers werden leitfähige
Partikel aufgebracht, so dass diese an dem Trägerkörper
fixiert sind und nachfolgend der Trägerkörper
inklusive der Partikel in einem galvanischen Bad unter Ausbildung
einer Metallschicht im Bereich der Partikel durch chemisch stromlose
und/oder galvanische Abscheidung metallisiert wird. Dabei wird insbesondere die
Bildung von strukturierten Metallschichten in Form von Antennen-
oder Flachspulen beschrieben, welche in sogenannten Kontaktlos-Chipkarten
oder RFID-Tags eingesetzt werden.
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Die
DE 10 2005 043 242
A1 beschreibt eine Dispersion zum Aufbringen einer Metallschicht
auf ein elektrisch nicht leitfähiges Substrat, welches
durch Textilien bereitgestellt sein kann. Die Dispersion wird auf dem
Substrat aufgetragen, getrocknet und in einem galvanischen Bad chemisch
stromlos und/oder galvanisch Metall darauf abgeschieden. Es werden
damit Leiterbahnstrukturen und insbesondere Antennen, wie RFID-Antennen,
Transponder-Antennen usw., gebildet.
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Die
Haftung von derart gebildeten Metallbeschichtungen auf einem textilen
Material hat sich hierbei häufig als mangelhaft erwiesen.
So dringen auf eine Oberfläche eines textilen Materials
aufgebrachte elektrisch leitfähige Partikel oder Dispersionen enthaltend
elektrisch leitende Stoffe oft nicht weit genug in das textile Material
ein, so dass lediglich die Oberfläche des textilen Materials
in Verbindung mit der Metallbeschichtung steht und sich somit bei
stärkerer Beanspruchung ablösen kann.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, ein textiles Material bereitzustellen,
das eine elektrisch leitende Struktur aufweist, die eine hohe elektrische
Leitfähigkeit aufweist und gleichzeitig für eine
stärkere Beanspruchung geeignet ist. Weiterhin ist es die
Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen textilen
Materials bereitzustellen.
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Weiterhin
ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines
Folienkörpers mit einer elektrisch leitenden Struktur,
der unter Verwendung eines textilen Materials gebildet wird, sowie
einen derartigen Folienkörper anzugeben.
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Die
Aufgabe wird für ein textiles Material mit mindestens einer
elektrisch leitenden Struktur in Form mindestens eines Musters,
wobei das textile Material aus mindestens einem Faden gebildet ist,
der in Bereichen seiner Fadenoberfläche elektrisch leitend
ausgebildet ist, wobei die elektrisch leitenden Bereiche in Summe
dem mindestens einen Muster der mindestens einen elektrisch leitenden
Struktur entsprechend oder im wesentlichen entsprechend angeordnet
sind, gelöst, indem der mindestens eine Faden in seinen
elektrisch leitenden Bereichen mindestens eine chemisch stromlos
und/oder galvanisch abgeschiedene Metallbeschichtung aufweist, wobei
die elektrisch leitenden Bereiche des mindestens einen Fadens und
die mindestens eine Metallbeschichtung zusammen die mindestens eine
elektrisch leitende Struktur bereitstellen.
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Die
Aufgabe wird für ein weiteres textiles Material mit mindestens
einer elektrisch leitenden Struktur in Form mindestens eines Musters,
wobei das textile Material aus mindestens einem elektrisch isolierenden
ersten Faden und mindestens einem zweiten Faden gebildet ist, der
zumindest in Bereichen seiner Fadenoberfläche elektrisch
leitend ausgebildet ist, wobei die elektrisch leitenden Bereiche
in Summe dem mindestens einen Muster der mindestens einen elektrisch
leitenden Struktur entsprechend oder im wesentlichen entsprechend
angeordnet sind, gelöst, indem der mindestens eine zweite
Faden in seinen elektrisch leitenden Bereichen mindestens eine chemisch
stromlos und/oder galvanisch abgeschiedene Metallbeschichtung aufweist, wobei
die elektrisch leitenden Bereiche des mindestens einen zweiten Fadens
und die mindestens eine Metallbeschichtung zusammen die mindestens
eine elektrisch leitende Struktur bereitstellen.
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Bei
der Herstellung des erfindungsgemäßen textilen
Materials werden somit zwei, bisher nur getrennt verwendete Verfahren
in Kombination eingesetzt. So wird das textile Material hergestellt,
indem ein an seiner Fadenoberfläche zumindest bereichsweise
elektrisch leitender Faden verarbeitet wird. Dieser ist somit integraler
Bestandteil des textilen Materials und unlösbar mit diesem
verbunden. Eine Entfernung des zumindest bereichsweise elektrisch
leitenden Fadens würde eine Auflösung oder zumindest
teilweise Zerstörung des textilen Materials nach sich ziehen.
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Es
wurde nun überraschender Weise festgestellt, dass es möglich
ist, die in einem textilen Material vorhandenen, elektrisch leitenden
Fäden oder Bereiche von Fäden in einem elektrolytischen
Bad chemisch stromlos und/oder galvanisch, d. h. unter Beaufschlagung
mit Strom, mit mindestens einer Metallbeschichtung zu verstärken.
Dies war umso erstaunlicher, da nicht damit gerechnet wurde, dass
die elektrisch leitenden Fäden oder Bereiche von Fäden
aufgrund ihrer komplizierten und verschlungenen Anordnung und Lage
im textilen Material ohne weiteres mit Metall beschichtet werden
könnten.
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So
ist es gelungen, die elektrische Leitfähigkeit eines elektrisch
leitenden Fadens oder Bereichs eines Fadens im bereits fertigen
textilen Material noch zu erhöhen. Damit konnten elektrisch
leitende Bereiche aufweisende Fäden mit einer Fadendicke
eingesetzt werden, die sich besonders einfach und unkompliziert
zu oder in das textile Material ver- oder einarbeiten lassen, ohne
bereits bei der Herstellung des textilen Materials eine ausreichend
hohe elektrische Leitfähigkeit bereitstellen zu müssen.
Weiterhin können nun auch großflächigere
elektrisch leitende Strukturen ausgebildet werden, die besonders
fest und gut haftend am textilen Material fixiert sind, so dass
die Beanspruchbarkeit des erfindungsgemäßen textilen
Materials im Vergleich zu herkömmlichen Anordnungen deutlich
erhöht ist.
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Dabei
ist es bevorzugt, wenn das textile Material in Form eines Gewirks,
eines Gewebes oder eines Vliesstoffs ausgebildet ist, wie sie eingangs
bereits beschrieben wurden. Das textile Material kann dabei ein- oder
mehrlagig ausgebildet sein. Bei einem mehrlagigen textilen Material
werden mehrere Lagen von Gewirken, Gestricken, Geweben, Vliesen
usw. hergestellt, übereinander gelegt und miteinander verbunden.
Dabei kann die Verbindung durch Laminieren, Vernähen usw.
erfolgen. Dabei können auch unterschiedliche Arten von
textilen Materialien, wie beispielsweise Gewebe und Gewirke oder
Gewebe und Vliesstoffe usw., miteinander kombiniert werden.
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Die
Verbindung von mehreren Lagen von textilem Material kann dabei bereits
vor oder auch nach Ausbilden der mindestens einen Metallbeschichtung
erfolgen. Damit können in einfacher Weise dreidimensionale elektrisch
leitende Strukturen hergestellt werden, wenn die Ausbildung der
Metallbeschichtung nach der Verbindung der Lagen stattfindet und
elektrisch leitende Fäden oder Bereiche von Fäden
sich über mehrere oder alle Lagen hinweg erstrecken.
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Das
textile Material kann in einer Richtung bzw. Dimension elektrisch
leitend, in einer Fläche bzw. zwei Dimensionen elektrisch
leitend oder in einem Volumenabschnitt bzw. in drei Dimensionen
elektrisch leitend ausgebildet werden, wobei hier das gewählte
Herstellungsverfahren, die Fadenauswahl und die Anordnung der Fäden
entsprechend zum Tragen kommt. Wird beispielsweise ein textiles
Material in Form eines Gewebes ausgebildet, das elektrisch leitende
Kettfäden und elektrisch isolierende Schussfäden
aufweist, so ist lediglich in Richtung der Kettfäden eine
elektrische Leitfähigkeit vorhanden, usw.
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Ein
textiles Material kann aus Fäden unterschiedlicher Dicke
oder aus Fäden, die abschnittsweise unterschiedliche Dicke
aufweisen, aufgebaut werden. Auch Fäden mit unterschiedlichen
chemischen und physikalischen Eigenschaften, oder abschnittsweise
unterschiedlichen chemischen und physikalischen Eigenschaften, können
eingesetzt werden
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Weiterhin
hat es sich bewährt, wenn das textile Material bzw. eine
Lage des textilen Materials unterschiedliche elektrisch isolierende
Fäden aufweisen, die sich in ihrer Oberflächenstruktur
und/oder Dicke und/oder Form und/oder chemischen Zusammensetzung
und/oder Farbe unterscheiden. Elektrisch isolierende Fäden
bzw. elektrisch isolierende Bereiche von Fäden können
zudem mit nicht elektrisch leitfähigen Pigmenten versehen
sein, wie Perlglanzpigmenten, Titaniumoxid, usw. Als Materialien
zur Bildung elektrisch isolierender Fäden haben sich Baumwolle,
Schurwolle, Kunststofffasern, wie Polypropylen, Nylon, usw. bewährt.
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Aber
auch die elektrisch leitenden Fäden oder zumindest die
elektrisch leitenden Bereiche eines Fadens oder mehrer Fäden
können sich im textilen Material oder den Lagen von textilem
Material voneinander unterscheiden. So können elektrisch leitende
Fäden sich ebenfalls in ihrer Oberflächenstruktur
und/oder Dicke und/oder Form und/oder chemischen Zusammensetzung
und/oder Farbe unterscheiden. Einzelne elektrisch leitende Bereiche
eines Fadens oder mehrerer Fäden können aus unterschiedlichen
Materialien und/oder in unterschiedlicher Dicke und/oder Form und/oder
Farbe ausgebildet sein, wobei weiterhin eine unterschiedliche elektrische
Leitfähigkeit vorliegen kann.
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Innerhalb
eines textilen Materials können einheitlich farblose und/oder
einheitlich gefärbte und/oder unterschiedlich gefärbte
Fäden zum Einsatz kommen. So lassen sich partielle Einfärbungen
und Farbübergänge in einfacher Weise realisieren.
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Ein
jeder Faden, egal ob elektrisch isolierend oder zumindest bereichsweise
elektrisch leitend, kann dabei generell eine lösliche Beschichtung
aufweisen, die eine Verarbeitung des Fadens zu einem textilen Material
erleichtert und/oder den Faden bei der Herstellung des textilen
Materials, gegebenenfalls mit der elektrisch leitenden Struktur,
schützt. Nach Bildung des textilen Materials, oder – sofern
die lösliche Beschichtung sich nicht in elektrisch leitenden
Bereichen befindet, in denen Metall abgeschieden werden soll- auch
erst nach Bildung der elektrisch leitenden Struktur, kann die lösliche
Beschichtung in einem entsprechenden Lösemittel entfernt
werden.
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Die
eingesetzten Fäden können sich in ihrer Reißfestigkeit
und/oder in ihrer Beständigkeit gegen Chemikalien, Licht,
Feuchte, Temperatur usw. unterscheiden.
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In
einem textilen Material eingesetzte Fäden können
je nach chemischer Zusammensetzung zudem ein unterschiedliches Verhalten
bei Temperaturerhöhung aufweisen, wobei aufschmelzbare
Fäden, erweichbare Fäden, klebrig werdende Fäden,
nicht erweichbare Fäden, nicht entflammbare Fäden
usw. gesondert oder in Kombination zum Einsatz kommen können.
So können am fertig gestellten textilen Material bestimmte Bereiche
oder Abschnitte mit einem beheizten Werkzeug, wie einem Stempel
oder einer Walze, beaufschlagt werden, um je nach vorhandenem Fadenmaterial
eine partielle Verdichtung, Verklebung oder Einschmelzung des textilen
Materials zu erreichen.
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Zudem
hat es sich bewährt, wenn das textile Material Bereiche
aufweist, in denen mehr Faden pro cm2 (=
Fadenflächendichte) vorhanden ist als in anderen Bereichen,
so dass das textile Material bereichsweise dichter ausgebildet ist.
Dies ist insbesondere für elektrisch leitende Bereiche
von Vorteil, die mit einer Metallbeschichtung belegt werden sollen.
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Für
das weitere textile Material hat es sich bewährt, wenn
der mindestens eine erste Faden und der mindestens eine zweite Faden
zusammen das textile Material in Form eines Gewirks, eines Gewebes
oder eines Vliesstoffs ausbilden. Optional kann mindestens ein weiterer
zweiter Faden, der an seiner Fadenoberfläche zumindest
teilweise elektrisch leitend ausgebildet ist, in das Gewirk, das
Gewebe oder den Vliesstoff eingestickt oder eingenäht sein.
Der mindestens eine weitere zweite Faden kann dabei auch dazu verwendet
werden, stellenweise ein dichteres und/oder dickeres textiles Material
auszubilden und/oder mehrere Lagen von übereinander gelegten,
textilen Materialien in der dritten Dimension, also senkrecht zur
Fläche des textilen Materials gesehen, miteinander zu verbinden,
um dreidimensionale elektrisch leitende Strukturen auszubilden.
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Alternativ
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der mindestens eine erste
Faden ein textiles Material in Form eines Gewirks, eines Gewebes
oder eines Vliesstoffs ausbildet und der mindestens eine zweite Faden
darin eingestickt oder eingenäht ist. Hierbei lassen sich
in besonders einfacher Weise die gewünschten Muster realisieren,
in denen die elektrisch leitende Struktur ausgebildet werden soll.
Auch dichtere und/oder dickere Bereiche im textilen Material lassen
sich unkompliziert herstellen.
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Das
Einsticken oder Einnähen eines zweiten Fadens erfolgt dabei
vorzugsweise derart, dass Abschnitte des zweiten Fadens in einer
ersten Richtung parallel nebeneinander zu liegen kommen und dabei nach
Möglichkeit unmittelbar aneinander anstoßen oder
angrenzen. Insbesondere hat es sich bewährt, wenn anschließend
bereits eingestickte oder eingenähte flächige
Abschnitte mit zweitem Faden im rechten Winkel zur ersten Richtung überstickt
werden, so dass übereinander und deckungsgleich zueinander
zwei oder auch mehr Fadenlagen aus zweitem Faden angeordnet sind.
Dabei ist auf der Oberfläche des textilen Materials ein Höhenprofil
mit Hilfe des zweiten Fadens generierbar.
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Vorzugsweise
ist der mindestens eine zweite Faden aus einem Metalldraht oder
einem elektrisch leitenden Kunststoff gebildet. Als Metalldraht
kommt vorzugsweise Kupferdraht, Silberdraht, Golddraht, Draht aus
einer Cu-Legierung oder dergleichen zum Einsatz. Der elektrisch
leitende Kunststoff ist insbesondere aus Materialkombinationen mit
PEDOT:PSS gebildet. Alternativ kann auch ein Faden aus einem elektrisch
isolierenden Material, insbesondere Kunststoff, eingesetzt werden,
der elektrisch leitende Stoffe oder Partikel, insbesondere Nanopartikel,
aufweist und so insgesamt eine elektrische Leitfähigkeit
besitzt. Auch die Verwendung eines elektrisch leitenden Kernfadens
mit mindestens einer elektrisch leitenden Beschichtung, die eine höhere
elektrische Leitfähigkeit als der Kernfaden aufweist, ist
möglich.
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Der
mindestens eine zweite Faden kann aber ebenso aus einem elektrisch
isolierenden oder elektrisch leitenden Kernfaden gebildet sein,
der an seiner Oberfläche elektrisch leitende Bereiche in
Form einer elektrisch leitenden Beschichtung aufweist, wobei die
elektrisch leitende Beschichtung den Kernfaden auf seiner ganzen
Länge oder nur in mindestens einem Teilabschnitt seiner
Länge und/oder seines Umfangs umhüllt oder bedeckt.
Dabei kann der Kernfaden aus einem elektrisch leitenden Material,
aus einem elektrisch isolierenden Material, oder einem elektrisch
isolierenden Material, das mit elektrisch leitenden Stoffen, wie
Graphitpartikeln, imprägniert oder gefüllt ist,
gebildet sein. Die elektrisch leitende Beschichtung des Kernfadens
ist insbesondere aus Metall, einer Metall-Legierung, einem elektrisch
leitfähigen anorganischen Material, wie ITO (Indium-Zinn-Oxid),
oder einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, wie PEDOT:PSS,
gebildet. Die elektrisch leitende Beschichtung kann dabei einschichtig
oder mehrschichtig aufgebaut sein.
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Besonders
bevorzugt ist es dabei, wenn der elektrisch leitende Kunststoff
oder der Kernfaden zur Bildung des mindestens einen zweiten Fadens
aus einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist. Dadurch ist es
möglich, den zweiten Faden zu erschmelzen und, gegebenenfalls
unter Druck, die Fadenstruktur des mindestens einen zweiten Fadens
zumindest bereichsweise in eine durchgehende Matrix oder Schicht
umzuwandeln. Dies kann vor oder nach Ausbildung der Metallbeschichtung
am textilen Material erfolgen.
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Es
hat sich für das textile Material bewährt, wenn
der mindestens eine Faden oder der mindestens eine erste Faden aus
einem thermoplastischen Kunststoff gebildet ist. Dadurch ist es
möglich, den ersten Faden ebenfalls zu erschmelzen und,
gegebenenfalls unter Druck, die Fadenstruktur des mindestens einen
ersten Fadens zumindest bereichsweise in eine durchgehende Matrix
oder Schicht umzuwandeln.
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Ist
ein textiles Material insgesamt aus thermoplastischen Kunststofffäden
gebildet, wobei elektrisch isolierende Fäden und elektrisch
leitende Fäden zum Einsatz kommen, so kann durch Erschmelzen
eines solchen textilen Materials unter Druckeinwirkung ein Folienkörper
ausgebildet werden, der besondere Eigenschaften aufweist und weiter
unten im Detail erläutert wird. Auf die Ausbildung einer
Metallbeschichtung kann vollständig verzichtet werden oder
eine Metallbeschichtung erfolgt erst nach der Folienkörperbildung
auf elektrisch leitenden Bereichen des Folienkörpers.
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Es
ist von Vorteil, wenn die elektrisch leitenden Bereiche des mindestens
einen Fadens oder des mindestens einen zweiten Fadens auf einer
Oberseite und/oder einer Unterseite des textilen Materials zumindest teilweise
einen durch Komprimierung des textilen Materials gebildeten, abgeflachten
Querschnitt aufweisen. Es hat sich nämlich gezeigt, dass
die elektrisch leitende Struktur hinsichtlich Aussehen und/oder
elektrischer Leitfähigkeit verbessert werden kann, indem
das textile Material geglättet wird. Die Glättung
des textilen Materials, vorzugsweise zumindest in dessen elektrisch
leitenden Bereichen, in denen die mindestens eine Metallbeschichtung
aufgebracht werden soll oder bereits aufgebracht wurde, erfolgt
vorzugsweise durch Kalandrieren.
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Vorzugsweise
wird die mindestens eine chemisch stromlos und/oder galvanisch abgeschiedene
Metallbeschichtung aus Kupfer, Nickel, Silber, Gold, Aluminium,
Platin, Palladium, Zinn, Zink oder deren Legierungen oder anderen
Metallen oder Metall-Legierungen gebildet.
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Dabei
hat es sich bewährt, wenn die Metallbeschichtung bereichsweise
oder vollflächig aus mindestens zwei Metall-Lagen gebildet
ist, die aus unterschiedlichen Metallen oder Metall-Legierungen
gebildet sind.
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Es
ist besonders bevorzugt, wenn das textile Material eine elektrisch
leitende Struktur aufweist, die in Form einer Antenne, einer Flachspule,
einer Leiterbahnstruktur, eines Bauelements oder Teils eines Bauelements
(Widerstand, Kondensator, Schwingkreis) zur Abschirmung von magnetischen
oder elektrischen Feldern, und dergleichen vorliegt.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines textilen
Materials mit mindestens einer elektrisch leitenden Struktur in
Form mindestens eines Musters, insbesondere für ein textiles
Material mit mindestens einem Faden, mit folgenden Schritten gelöst:
Bereitstellen
mindestens eines Fadens, der aus einem elektrisch isolierenden Kernfaden
gebildet ist, der an seiner Oberfläche elektrisch leitende
Bereiche in Form einer elektrisch leitenden Beschichtung aufweist,
wobei die elektrisch leitende Beschichtung den Kernfaden auf seiner
ganzen Länge umhüllt;
Herstellen des textilen
Materials aus dem mindestens einen Faden;
Entfernen der elektrisch
leitenden Beschichtung in Bereichen des textilen Materials, wobei
die verbleibenden elektrisch leitenden Bereiche in Summe so angeordnet
werden, dass sie dem mindestens einen Muster der mindestens einen
elektrisch leitenden Struktur entsprechen oder im wesentlichen entsprechen;
In
Kontakt bringen der elektrisch leitenden Bereiche des mindestens
einen Fadens mit mindestens einem elektrolytischen Bad zur chemisch
stromlosen und/oder galvanischen Abscheidung von Metall;
Durchführen
der chemisch stromlosen und/oder galvanischen Abscheidung von Metall
auf den elektrisch leitenden Bereichen unter Ausbildung mindestens
einer Metallbeschichtung, wobei die verbliebenen elektrisch leitenden
Bereiche des mindestens einen Fadens und die mindestens eine Metallbeschichtung
zusammen die mindestens eine elektrisch leitende Struktur ausbilden.
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Vorzugsweise
wird der mindestens eine Faden zu einem textilen Material in Form
eines Gewirks, eines Gewebes oder eines Vliesstoffs verarbeitet,
wobei alle bereits oben genannten Möglichkeiten zur Bildung
eines textilen Materials auch hier gelten.
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Vorzugsweise
erfolgt die Entfernung der elektrisch leitenden Beschichtung in
Bereichen des textilen Materials durch Ätzen. Dabei wird
eine Ätzresist-Zusammensetzung musterförmig in
Form der auszubildenden elektrisch leitenden Struktur auf das textile
Material aufgebracht und verfestigt. Anschließend wird
das textile Material in eine Ätzlösung getaucht,
um den elektrisch isolierenden Kernfaden freizulegen bzw. die elektrisch leitende
Beschichtung an den Stellen des Kernfadens zu entfernen, an welchen
diese nicht durch den Ätzresist geschützt ist.
Nachfolgend wird die Ätzresist-Schicht entfernt und das
textile Material gegebenenfalls neutralisiert und gewaschen. Die
nun musterförmig vorliegende elektrisch leitende Beschichtung
kann nun mittels chemisch stromloser und/oder galvanischer Abscheidung
mit der mindestens einen Metallbeschichtung versehen und somit verstärkt
und auch in sich verbunden werden.
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Sofern
ein weitgehend strahlungsdurchlässiges textiles Material
vorliegt, kann alternativ dazu ein positiver oder negativer Photoresist
vollflächig auf das textile Material aufgebracht werden,
die Photoresistschicht musterförmig belichtet und der Photoresist
entsprechend dem Muster ausgehärtet oder entfernt werden.
Ist der Photoresist entsprechend dem Muster der elektrisch leitenden
Struktur ausgebildet, kann er analog zu der oben beschriebenen Ätzresist-Schicht
eingesetzt werden. Ist der Photoresist invers zu dem Muster der
elektrisch leitenden Struktur ausgebildet, so kann unmittelbar die
chemisch stromlose und/oder galvanische Bildung der mindestens einen
Metallbeschichtung erfolgen. Nachfolgend wird der Photoresist entfernt
und das textile Material insgesamt geätzt, bis die nicht
mit der Metallbeschichtung belegten elektrisch leitenden Bereiche
des Fadens oder der Fäden entfernt sind. Dabei wird zwar
die Metallbeschichtung oberflächlich ebenfalls etwas abgetragen,
jedoch nicht so weit, dass die Metallbeschichtung wieder ganz entfernt
wird. Dazu ist die Dicke der Metallbeschichtung entsprechend hoch,
d. h. höher als die der elektrisch leitenden Bereiche,
auszubilden, sofern die elektrisch leitenden Bereiche des Fadens
oder der Fäden und die Metallbeschichtung, zumindest an
ihrer Oberfläche, aus dem gleichen Material gebildet sind.
Sind die elektrisch leitenden Bereiche des Fadens oder der Fäden
und die Metallbeschichtung, zumindest an deren Oberfläche,
aber aus unterschiedlichen Materialien gebildet, so kann die Metallbeschichtung
auch dünner ausgebildet sein als die elektrisch leitenden
Bereiche, sofern sich das Material, aus dem die Metallbeschichtung
gebildet ist, im gewählten Ätzschritt weniger
schnell auflöst als das Material, aus dem die elektrisch
leitenden Bereiche des Fadens oder der Fäden gebildet sind.
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Dieses
erste Verfahren ist insofern von Vorteil, da keine unterschiedlichen
Fäden zu einem textilen Material verarbeitet werden müssen
und weiterhin ausgehend von dem hergestellten, homogenen elektrisch
leitfähigen textilen Material nachträglich jedes
beliebige Muster zum Aufbau einer elektrisch leitenden Struktur ausgebildet
werden kann, indem in bestimmten Bereichen des textilen Materials
die elektrisch leitende Beschichtung entfernt wird. Während
bei Verwendung von durchgehend, d. h. über ihren gesamten
Querschnitt, elektrisch leitenden Fäden bereits bei der
Bildung des textilen Materials das Muster der elektrisch leitenden Struktur
bekannt sein muss, ist dies bei diesem Verfahren nicht erforderlich,
so dass ein örtlicher und/oder zeitlicher Abstand zwischen
der Bildung des textilen Materials und der Bildung der musterförmigen
elektrisch leitenden Bereiche ohne weiteres möglich ist.
Dieses Verfahren ist somit insbesondere dann von Vorteil, wenn eine
Vielzahl unterschiedlicher elektrisch leitender Strukturen benötigt
wird und ein schneller Wechsel innerhalb des textilen Materials
zu elektrisch leitenden Strukturen mit anderen Mustern möglich
sein soll.
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Die
Aufgabe wird durch ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines
textilen Materials mit mindestens einer elektrisch leitenden Struktur
in Form mindestens eines Musters, insbesondere für ein
textiles Material mit mindestens einem ersten Faden und mindestens
einem zweiten Faden, mit folgenden Schritten gelöst:
Bereitstellen
mindestens eines elektrisch isolierenden ersten Fadens und mindestens
eines zweiten Fadens, der zumindest in Bereichen seiner Fadenoberfläche
elektrisch leitend ausgebildet ist;
Herstellen des textilen
Materials aus dem mindestens einen ersten Faden und dem mindestens
einen zweiten Faden, wobei die elektrisch leitenden Bereiche des
mindestens einen zweiten Fadens in Summe so angeordnet werden, dass
sie dem mindestens einen Muster der mindestens einen elektrisch
leitenden Struktur entsprechen oder im Wesentlichen entsprechen;
In
Kontakt bringen der elektrisch leitenden Bereiche des mindestens
einen zweiten Fadens mit mindestens einem elektrolytischen Bad zur
chemisch stromlosen und/oder galvanischen Abscheidung von Metall;
Durchführen
der chemisch stromlosen und/oder galvanischen Abscheidung von Metall
auf den elektrisch leitenden Bereichen unter Ausbildung mindestens
einer Metallbeschichtung, wobei die elektrisch leitenden Bereiche
des mindestens einen zweiten Fadens und die mindestens eine Metallbeschichtung
zusammen die mindestens eine elektrisch leitende Struktur ausbilden.
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Bei
diesem Verfahren muss das gewünschte Muster für
die elektrisch leitende Struktur bereits bei der Bildung des textilen
Materials bekannt oder im Wesentlichen bekannt sein. Das Verfahren
ist somit insbesondere dann von Vorteil, wenn eine Vielzahl elektrisch
leitender Strukturen in identischem Muster benötigt wird und
ein schneller Wechsel innerhalb des textilen Materials zu einer
elektrisch leitenden Struktur mit einem anderen Muster nicht erforderlich
ist.
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Dabei
werden der mindestens eine erste Faden und der mindestens eine zweite
Faden zusammen zu einem textilen Material in Form eines Gewirks,
eines Gewebes oder eines Vliesstoffs verarbeitet. Optional kann ein
weiterer zweiter Faden in das Gewirk, das Gewebe oder den Vliesstoff
eingestickt oder eingenäht werden. Zu den vielfältigen
Möglichkeiten der Bildung des textilen Materials wird auf
obige Ausführungen verwiesen, die hier ebenso gelten.
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Alternativ
wird der mindestens eine erste Faden zu einem textilen Material
in Form eines Gewirks, eines Gewebes oder eines Vliesstoffs verarbeitet.
Anschließend wird der mindestens eine zweite Faden eingestickt
oder eingenäht. Die Vorteile dieser Vorgehensweise sind
bereits oben beschrieben worden.
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Es
hat sich bewährt, wenn ein Faden, insbesondere ein elektrisch
leitende Bereiche aufweisender Faden, zumindest im Bereich der elektrisch
leitenden Bereiche vor der Herstellung des textilen Materials gereinigt und/oder
aufgeraut und/oder komprimiert wird. Es hat sich genauso bewährt,
wenn das textile Material vor dem in Kontakt bringen der elektrisch
leitenden Bereiche mit mindestens einem elektrolytischen Bad gereinigt und/oder
aufgeraut und/oder komprimiert wird. Weiterhin kann zwischen zwei
Abscheideprozessen von Metall zur Bildung einer Metallbeschichtung
ebenfalls eine derartige Reinigung und/oder Aufrauung und/oder Komprimierung
erfolgen. Die Reinigung und/oder das Aufrauen können dabei
chemisch und/oder mechanisch erfolgen.
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Dadurch
lässt sich eine gleichmäßigere und/oder
besonders gut anhaftende und/oder großflächigere Abscheidung
von Metall auf den elektrisch leitenden Bereichen eines Fadens bzw.
eines textilen Materials erreichen.
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Die
Abscheidung von Metall auf die elektrisch leitenden Bereiche kann
bei beiden Verfahren sooft wiederholt werden, bis die gewünschte
Dicke und/oder der gewünschte Schichtaufbau der Metallbeschichtung
erreicht sind. Bevorzugt ist hier eine Schichtdicke der chemisch
stromlos und/oder galvanisch abgeschiedenen Metallbeschichtung im
Bereich von 1 bis 200 μm. Im Wesentlichen richtet sich
die abzuscheidende Dicke der Metallbeschichtung nach der eingesetzten
Fadenstärke, dem Aufbau der leitfähigen Bereiche
und der letztendlich gewünschten Leitfähigkeit
des auszubildenden Bauelementes. Es sind aus diesem Grund auch andere
Dicken einsetzbar, die außerhalb des oben beschriebenen
Rahmens liegen.
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Generell
ist es möglich, die Flächenbelegung der elektrisch
leitenden Bereiche bereichsweise mit unterschiedlichen Mengen oder
Arten an Metall auszubilden, wobei eine Gradientenbildung erfolgen
kann. Ein solcher Gradient, beispielsweise in der chemischen Zusammensetzung
der elektrisch leitenden Struktur, kann dabei über die
Fläche oder senkrecht zur Fläche der Struktur
ausgebildet werden.
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Weiterhin
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das textile Material
mit einem Träger verbunden wird, bevor oder nachdem das
in Kontakt bringen der elektrisch leitenden Bereiche mit dem mindestens
einen elektrolytischen Bad erfolgt ist. Handelt es sich um einen
flexiblen Träger, so ist es möglich, die chemisch stromlose
und/oder galvanische Abscheidung von Metall in den elektrisch leitenden
Bereichen kontinuierlich in einem kostengünstigen Rolle-zu-Rolle-Verfahren
durchzuführen.
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Dabei
kann das textile Material auf einen Träger laminiert oder
gepresst werden, der in Form einer Trägerfolie oder Trägerplatte
vorliegt. Dabei können auch beide Seiten der Trägerfolie
oder Trägerplatte gleichzeitig als Träger für
gleiche oder unterschiedliche textile Materialen, die gleiche oder
hinsichtlich des Musters, der Zusammensetzung, der elektrischen
Leitfähigkeit usw. unterschiedliche elektrisch leitende
Strukturen aufweisen, verwendet werden. Dabei kann eine oder beide Seiten
der Trägerfolie oder Trägerplatte ganz oder lediglich
bereichsweise mit einem textilen Material versehen werden, wobei
ein- oder mehrlagige textile Materialien neben und/oder auf ein-
oder mehrlagigen anderen textilen Materialien vorhanden sein können.
Dadurch kann ein Oberflächenprofil bzw. Höhenprofil
auf dem Träger erzeugt werden.
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Eine
Trägerplatte oder Trägerfolie kann dabei, bereichsweise
oder vollflächig, eine oder mehrere der folgenden Schichten
oder Elemente aufweisen:
Farbschichten, Filterschichten, Reflektionsschichten
oder Spiegelschichten, Ablöseschichten, Schutzschichten,
Kleberschichten, Replizierschichten enthaltend eingeprägte
diffraktive Reliefstrukturen zur Ausbildung von Sicherheitsmerkmalen,
polymere Solarzellen, usw.
So können in diesem Zusammenhang
optische Elemente auf dem Träger mit einem elektrischen
Bauelement über das textile Material kombiniert werden,
um beispielsweise ein weiteres Sicherheitsmerkmal zu implementieren.
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Auf
der anderen Seite kann durch Spiegelschichten in anderen Ebenen
ein dreidimensionales Bild erzeugt werden, um somit einen optischen
Effekt zu erzielen. Zudem können die genannten Schichten
oder Elemente einseitig oder beidseitig auf der Trägerfolie
oder Trägerplatte vorhanden sein.
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Es
hat sich dabei aber ebenso bewährt, wenn das textile Material
in einem Inmold-Spritzgussverfahren unter gleichzeitiger Ausbildung
des Trägers mit dem Träger verbunden wird, bevor
oder nachdem das in Kontakt bringen der elektrisch leitenden Bereiche
mit dem mindestens einen elektrolytischen Bad erfolgt ist. Dabei sind
im Spritzguss dreidimensional geformte Träger aus Kunststoff
mit komplizierten Geometrien realisierbar, die oberflächlich
zumindest bereichsweise mit dem textilen Material belegt sind.
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Das
textile Material mit der mindestens einen elektrisch leitenden Struktur
kann nach seiner Fertigstellung weiteren Verarbeitungsschritten
zugeführt werden, wie einer zumindest bereichsweisen Beschichtung oder
Verkapselung, einem Zuschneiden oder Stanzen, gegebenenfalls unter
Vereinzelung von elektrisch leitenden Strukturen, der Ausbildung
einer elektrisch leitenden Verbindung von elektrischen Bauelementen
oder Schaltungen mit der elektrisch leitenden Struktur, einer Applikation
elektrischer Bauelemente oder Schaltungen auf die mindestens eine
elektrisch leitende Struktur oder das textile Material, usw..
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Das
textile Material eignet sich insbesondere zur Ausbildung von Kleidungsstücken,
Möbel- oder Sitzbezügen, Etiketten, Verpackungen,
Sicherheitselementen, flexiblen Schaltungen, Abschirmelementen,
und dergleichen.
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Die
Figurendarstellungen 1a bis 2d sollen
unterschiedliche Verfahren zur Herstellung eines textilen Materials
mit einer elektrisch leitenden Struktur beispielhaft erläutern.
So zeigen:
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1a bis 1b ein
Verfahren zur Herstellung eines textilen Materials in der Draufsicht;
und
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2a bis 2d ein
Verfahren zur Herstellung eines textilen Materials unter Verwendung
eines Ätzresists in der Draufsicht.
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1a zeigt
in der Draufsicht ein Gewebe 1, das elektrisch isolierende
Kettfäden 1a und elektrisch isolierende
Schussfäden 1b aus Nylon aufweist. Je nach Handhabbarkeit
bzw. Stabilität des Gewebes 1 ist dieses optional
auf einer hier nicht gesondert dargestellten Trägerfolie
befestigt, die beispielsweise aus PET mit einer Foliendicke im Bereich
von 19 bis 23 μm gebildet ist, bereitgestellt. Dabei weist
das Gewebe 1 einen elektrisch leitenden Bereich 2 auf,
der durch einen in das Gewebe 1 musterförmig eingestickten,
elektrisch leitenden Faden aus Kupferdraht gebildet ist.
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Das
Gewebe 1 kann auch erst nach dem musterförmigen
Einsticken des elektrisch leitenden Fadens auf einer Trägerfolie
fixiert oder bereichsweise fixiert werden.
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Der
elektrisch leitende Bereich 2 kann aber alternativ auch
unter Verwendung von Kettfäden und Schussfäden
gebildet werden, die einen elektrisch isolierenden Kernfaden und
darauf bereichsweise eine elektrisch leitende Beschichtung aufweisen.
Diese werden so miteinander verwoben, dass der musterförmige elektrisch
leitende Bereich 2 im Gewebe 1 ausgebildet wird.
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Die
Anordnung gemäß
1a wird
nun im elektrisch leitenden Bereich
2 in einem elektrolytischen
Bad chemisch stromlos mit einer Metallbeschichtung
3 aus
Kupfer plattiert. Es wurde folgende Badzusammensetzung und die folgenden
Prozessparameter verwendet:
| Badbestandteile: | CuSO4; H2SO4;
Ethanol; H2O |
| Spannung: | ca.
4,65 V |
| Strom: | ca.
0,22 A |
| Bad-Temperatur: | ca.
30–50°C |
| Verweilzeit
im Bad: | ca.
10–25 min |
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1b zeigt
die gebildete Metallbeschichtung 3 aus Kupfer im elektrisch
leitenden Bereich 2, die Bestandteil eines textilen Materials 10 mit
einer musterförmigen elektrisch leitenden Struktur 4 in
Form einer Antenne ist und fest mit dem Gewebe 1 verbunden
ist. Die Antenne kann nun ausgestanzt, ausgeschnitten oder in der
vorliegenden Form verwendet werden. In Folge kann die Antenne elektrisch
an beispielsweise ein elektrisches Bauteil und/oder eine elektrische
Schaltung angeschlossen werden.
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2a zeigt
eine weiteres Gewebe 1', das aus einer einzigen Fadenart
gewebt wurde. Es wurden Kett- und Schussfäden verwendet,
die einen elektrisch isolierenden Kernfaden aus Nylon und eine den
Kernfaden umhüllende, elektrisch leitende Beschichtung
aus Kupfer aufweisen. Das Gewebe 1' ist muster- bzw. mäanderförmig
mit einer Ätzresist-Schicht 5 bedeckt, welche
die elektrisch leitende Beschichtung des Kernfadens umgibt und vor
einem chemischen Angriff schützt.
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Die
Anordnung gemäß 2a wird
nun in eine nicht gesondert dargestellte Ätzlösung
aus einem Chelatkomplexbildner oder einer Eisenchloridlösung
getaucht und die elektrisch leitende Beschichtung in den Bereichen 1'' des
Gewebes 1' von den Kernfäden entfernt, in welchen
diese nicht von der Ätzresist-Schicht 5 bedeckt
und geschützt sind.
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Die
resultierende Anordnung ist in 2b gezeigt.
Es ist nun ein Bereich 1'' des Gewebes vorhanden, der rein
aus elektrisch isolierenden Kernfäden gebildet ist. Weiterhin
ist ein elektrisch leitender Bereich 2' (siehe 2c)
vorhanden, der noch von der Ätzresist-Schicht 5 bedeckt
ist.
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Nun
wird die Ätzresist-Schicht 5 entfernt und der
elektrisch leitende Bereich 2' freigelegt. Die resultierende
Anordnung ist in 2c dargestellt.
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Die
Anordnung aus
2c wird nun weiterbehandelt,
indem die elektrisch leitende Beschichtung der Kernfäden
im Bereich
2' chemisch gereinigt und aufgeraut wird. Anschließend
wird die Anordnung galvanisch mit Nickel beschichtet, wobei folgende
Badzusammensetzung und die folgenden Prozessparameter verwendet
wurden:
| Badbestandteile: | Nickelchlorid;
HCl; H2O |
| Spannung: | ca.
5,9 V |
| Strom: | ca.
0,22 A |
| Bad-Temperatur: | ca.
35°C |
| Verweilzeit
im Bad: | ca.
10–25 min |
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Es
resultiert ein textiles Material 10' gemäß 2d,
welches ein Gewebe mit einem elektrisch isolierenden Bereich 1'' und
einer elektrisch leitenden Struktur 4' in Form einer mäanderförmigen
Leiterbahnstruktur aufweist, die sich aus der elektrisch leitenden
Beschichtung der Kernfäden und der galvanisch abgeschiedenen
Metallbeschichtung 3' aus Nickel zusammensetzt.
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Es
sind diverse andere Vorgehensweisen zur Herstellung eines erfindungsgemäßen
textilen Materials möglich, die sich dem Fachmann aus der
obigen Beschreibung in einfacher Weise erschließen und
abwandeln lassen.
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Nun
soll abschließend noch die Bildung eines Folienkörpers
mit einer elektrisch leitenden Struktur erläutert werden,
bei der ein textiles Material zum Einsatz kommt, das aus thermoplastischen
Kunststofffäden gebildet ist.
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Die
Aufgabe betreffend ein Verfahren zur Herstellung eines Folienkörpers
umfassend mindestens eine elektrisch leitende Struktur in Form eines
Musters, wird durch folgende Schritte gelöst:
Bereitstellen
mindestens eines elektrisch isolierenden ersten Fadens aus einem
thermoplastischen ersten Kunststoffmaterial und mindestens eines
elektrisch leitenden zweiten Fadens aus einem thermoplastischen zweiten
Kunststoffmaterial;
Herstellen eines textilen Materials aus
dem mindestens einen ersten Faden und dem mindestens einen zweiten
Faden, wobei der mindestens eine zweite Faden im textilen Material
so eingearbeitet wird, dass dieser dem Muster der mindestens einen
elektrisch leitenden Struktur entspricht oder im Wesentlichen entspricht
oder ähnelt;
und
Erwärmen des textilen
Materials unter Druckeinwirkung auf eine Temperatur, die über
einer Glasübergangstemperatur des ersten und/oder einer
Glasübergangstemperatur des zweiten Kunststoffmaterials
liegt, wobei der mindestens eine erste Faden mit dem mindestens
einen zweiten Faden unter Ausbildung des Folienkörpers
verbunden und/oder verschmolzen wird.
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Dieses
Verfahren ermöglicht die Bildung dünner Folien,
die aus unterschiedlich leitenden Kunststoffen zusammengesetzt sind.
Dabei lassen sich musterförmige elektrisch leitende Strukturen
in dünnen Folien ausbilden, die sich nicht nur oberflächlich
auf diesen erstrecken, sondern sich sowohl auf der Oberfläche
als auch über das Volumen der Folie erstrecken können
und in gewünschten Mustern vorhanden sind, die mit anderen Verfahren
nicht ohne weiteres erzeugt werden können. Dabei werden
mindestens ein erster elektrisch isolierender Kunststofffaden sowie
mindestens ein zweiter elektrisch leitender Kunststofffaden eingesetzt
und diese bei der Bildung des textilen Materials miteinander verbunden,
so dass eine innige Verbindung entsteht. Nach dem Verbinden und/oder
Aufschmelzen der Fäden und einem möglichen Einebnen
des textilen Materials entsteht ein durchgehender Folienkörper
mit bevorzugt gleichmäßiger Dicke, der vorzugsweise
keine offene Porosität mehr aufweist. Der gebildete Folienkörper
kann mit oder ohne eine geschlossene Porosität vorliegen und
gegebenenfalls anschließend einer Galvanisation zugeführt
werden. Es ist hierbei auch denkbar, dass der Galvanisationsprozess
vor dem Aufschmelzen und möglichen Nivellieren des textilen
Materials durchgeführt wird.
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Schmilzt
man ein thermoplastisches textiles Material auf, so hat man die
Möglichkeit, dieses zu nivellieren, partiell zu nivellieren,
nicht zu nivellieren, zu strukturieren (z. B. durch Replikation),
partiell zu strukturieren, oder nicht zu strukturieren.
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Um
den mindestens einen ersten und den mindestens einen zweiten Faden
in einem ähnlichen Temperaturbereich miteinander verbinden
und/oder verschmelzen zu können, hat es sich als günstig
erwiesen, wenn das erste Kunststoffmaterial und das zweite Kunststoffmaterial
jeweils eine Glasübergangstemperatur aufweisen, die um
maximal 10 K unterschiedlich zueinander sind. Besonders bevorzugt
ist es, wenn das erste Kunststoffmaterial und das zweite Kunststoffmaterial
jeweils eine Glasübergangstemperatur aufweisen, die um maximal
5 K, insbesondere um maximal 3 K, unterschiedlich zueinander sind.
Gleiche Erweichungstemperaturen können dadurch erreicht
werden, wenn der erste elektrisch isolierende Faden und ein Kernfaden
des zweiten elektrisch leitenden Fadens aus dem gleichen Kunststoffmaterial
bestehen. Aber auch Kunststoffmaterialien mit Glasübergangstemperaturen,
die stark voneinander abweichen, können verwendet werden.
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Es
hat sich bewährt, wenn der mindestens eine erste Faden
und der mindestens eine zweite Faden zusammen zu einem textilen
Material in Form eines Gewirks, eines Gewebes oder eines Vliesstoffs
verarbeitet werden.
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Alternativ
wird der mindestens eine erste Faden zu einem textilen Material
in Form eines Gewirks, eines Gewebes oder eines Vliesstoffs verarbeitet
und der mindestens eine zweite Faden wird darin eingestickt oder
eingenäht.
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Besonders
bevorzugt ist es, wenn die mindestens eine elektrisch leitende Struktur
zumindest in einem Bereich an eine Oberfläche des Folienkörpers
angrenzend ausgebildet wird. So lassen sich die elektrisch leitenden
Strukturen optimal mit elektrischen Bauelementen, Schaltungen, Anschlussleitungen
usw. verbinden.
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Dabei
hat es sich bewährt, wenn der an die Oberfläche
des Folienkörpers angrenzende mindestens eine Bereich der
mindestens einen elektrisch leitenden Struktur in Kontakt mit mindestens
einem elektrolytischen Bad zur chemisch stromlosen und/oder galvanischen
Abscheidung von Metall gebracht wird und dass eine chemisch stromlose
und/oder galvanische Abscheidung von Metall auf dem, an die Oberfläche
des Folienkörpers angrenzenden mindestens einen Bereich
unter Ausbildung mindestens einer Metallbeschichtung durchgeführt
wird.
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Zur
Ausbildung der Metallbeschichtung und dem möglichen Aufbau
der Metallbeschichtung wird auf die obigen Ausführungen
zur Bildung der chemisch stromlos und/oder galvanisch abgeschiedenen
Metallbeschichtung auf einem textilen Material verwiesen, die hier
ebenfalls gelten sollen.
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Auf
diese Weise lässt sich die elektrische Leitfähigkeit
der elektrisch leitenden Struktur auf der Oberfläche des
Folienkörpers noch verbessern.
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Die
Aufgabe wird für den Folienkörper, wobei der Folienkörper
eine Foliendicke im Bereich von 12 bis 75 μm aufweist und
mindestens eine musterförmige elektrisch leitende Struktur
umfasst, insbesondere hergestellt nach dem oben genannten Verfahren,
gelöst, indem der Folienkörper aus mindestens
einem thermoplastischen, elektrisch isolierenden ersten Kunststoffmaterial
und mindestens einem thermoplastischen, elektrisch leitenden zweiten
Kunststoffmaterial gebildet ist, wobei in einem Übergangsbereich
zwischen dem mindestens eine ersten und dem mindestens einen zweiten
Kunststoffmaterial im Folienkörper fadenförmige
und/oder schlingenförmige Bereiche aus erstem und/oder
zweitem Kunststoffmaterial vorliegen, und wobei das zweite Kunststoffmaterial
die elektrisch leitende Struktur bereitstellt, die sich über
mindestens einen Volumenbereich des Folienkörpers erstreckt.
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Dabei
hat es sich bewährt, wenn die mindestens eine elektrisch
leitende Struktur zumindest in einem Bereich an eine Oberfläche
des Folienkörpers angrenzt. So lassen sich die elektrisch
leitenden Strukturen optimal mit elektrischen Bauelementen, Schaltungen,
Anschlussleitungen usw. verbinden.
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Insbesondere
ist es von Vorteil, wenn der mindestens eine, an die Oberfläche
des Folienkörpers angrenzende Bereich der elektrisch leitenden
Struktur eine Metallbeschichtung zur Steigerung der elektrischen Leitfähigkeit
aufweist. Vorzugsweise handelt es sich um eine chemisch stromlos
und/oder galvanische abgeschiedene Metallbeschichtung.
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Besonders
bevorzugt ist es dabei, wenn die elektrisch leitende Struktur des
Folienkörpers in Form einer Antenne, einer Spule, einer
Leiterbahnstruktur, eines Bauelementes oder eines Teils eines Bauelements zur
Abschirmung von Feldern vorliegt.
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Ein
Laminatkörper, der mindestens zwei erfindungsgemäße
Folienkörper umfasst, welche miteinander laminiert sind,
hat sich bewährt. Zwei Folienkörper können,
je nach Folienmaterial, bei erhöhter Temperatur und unter
Druck miteinander verbunden werden oder mittels mindestens einer
Kleberschicht miteinander verklebt werden, wobei elektrisch isolierende
und/oder elektrische leitende Kleber zum Einsatz kommen können. Insbesondere
können durch Verbindung mindestens zweier Folienkörper
Leiterplatten oder dreidimensionale Bauteile ausgebildet werden.
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Die
Verwendung eines textilen Materials zur Herstellung eines erfindungsgemäßen
Folienkörpers, wobei das textile Material aus mindestens
einem elektrisch isolierenden ersten Faden aus einem thermoplastischen
ersten Kunststoffmaterial und mindestens einem elektrisch leitenden
zweiten Faden aus einem thermoplastischen zweiten Kunststoffmaterial
gebildet wird, wobei der mindestens eine zweite Faden im textilen
Material so eingearbeitet wird, dass dieser dem Muster der mindestens
einen elektrisch leitenden Struktur entspricht oder im Wesentlichen
entspricht oder ähnelt, wobei durch Erwärmen des
textilen Materials unter Druckeinwirkung auf eine Temperatur, die über
einer Glasübergangstemperatur des ersten und/oder einer
Glasübergangstemperatur des zweiten Kunststoffmaterials
liegt, der mindestens eine erste Faden mit dem mindestens einen
zweiten Faden unter Ausbildung des Folienkörpers verbunden
und/oder verschmolzen wird, hat sich bewährt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10155935
A1 [0006]
- - DE 1020040034612 A1 [0007]
- - WO 2005/071605 A2 [0008]
- - WO 2006/029543 A1 [0009]
- - DE 10145750 A1 [0012]
- - DE 102005043242 A1 [0013]