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Die
Erfindung betrifft ein Stoffgemisch zur Herstellung einer elektrisch
leitfähigen Beschichtung auf einem textilen Träger.
Die Erfindung betrifft ferner ein elektrisch leitfähiges,
textiles Flächengebilde sowie ein Verfahren zur Herstellung
eines elektrisch leitfähigen, textilen Flächengebildes.
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Um
Textilien, wie Gewebe oder Vliesstoffe, sowie mit Textilien verwandte
Materialien, wie beispielsweise Leder, mit elektrisch leitfähigen
Eigenschaften herzustellen, sind verschiedene Verfahrensweisen im
Stand der Technik bekannt. So werden beispielsweise strom- oder
wärmeleitende Drähte in Textilien eingewebt, wobei
diese Drähte sehr dünn sein müssen, um
eine Flexibilität des textilen Trägers zu gewährleisten.
Mit dem Einweben der Drähte in den textilen Träger
ist eine Beschränkung des Verlaufes der Drähte
durch die Schuss- und Kettrichtung der Webmaschine vorgegeben.
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In
der Druckschrift
EP
1 284 278 A2 wird eine wässrige Beschichtungszusammensetzung
für die Herstellung elektrisch leitfähiger Beschichtungen
auf Textilien offenbart. Diese Beschichtungszusammensetzung enthält
ein polymeres Bindemittel in Form einer wässrigen Dispersion
und ein feinteiliges, nicht filmbildendes Pulver. Die Pulverteilchen
des Pulvers sind aus einem elektrischen Strom nicht leitenden Kern
und einer auf dem Kern angeordneten Schicht aus einem elektrisch
leitfähigen Material ausgebildet. Die Pulverteilchen weisen
in der Regel einen mittleren Durchmesser von 1 μm bis 150 μm,
vorzugsweise von 10 μm bis 20 μm, auf.
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Die
Herstellung des in der Druckschrift
EP 1 284 278 A2 vorgeschlagenen Pulvers ist
sehr aufwendig und kostenintensiv, da definierte, elektrischen Strom
nicht leitende Teilchenkerne mit einer homogenen, elektrisch leitfähigen
Schicht versehen werden müssen. Ferner stellt die große
Streubreite des Teilchen durchmessers bzw. die große Teilchengröße eine
große Herausforderung für ein industrielles Auftragsverfahren
dar.
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Hiervon
ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Stoffgemisch
zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Beschichtung
auf einem textilen Träger zur Verfügung zu stellen,
welches einfach herzustellen und zu verarbeiten ist. Ferner ist
es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein elektrisch leitfähiges,
textiles Flächengebilde sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung
bereitzustellen, wobei eine Beschichtungszusammensetzung verwendet
werden soll, die durch eine einfache Herstellung und Verarbeitung
ausgezeichnet ist.
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Die
Aufgabe wird einerseits durch ein Stoffgemisch der oben genannten
Gattung gelöst, wobei das Stoffgemisch Silberflocken aufweist.
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Durch
die gute elektrische Leitfähigkeit von Silber weist das
erfindungsgemäße Stoffgemisch eine gute elektrische
Leitfähigkeit auf. Durch die Verwendung von Silberflocken
können sich die Silberflocken im Stoffgemisch gegenseitig überlappen,
wobei ein besonders guter elektrischer Kontakt zwischen den einzelnen
Silberflocken hergestellt wird, wodurch auch dann, wenn das Stoffgemisch
dünn auf einem textilen Träger aufgetragen wird,
eine gute elektrische Leitfähigkeit zur Verfügung
gestellt werden kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weisen die
Silberflocken einen Silbergehalt von wenigstens 99% und eine Korngröße
von ≤ 10 μm auf. Durch den hohen Silbergehalt weist
das erfindungsgemäße Stoffgemisch eine besonders
hohe elektrische Leitfähigkeit auf. Zudem kann das Stoffgemisch,
bedingt durch die geringe Korngröße der Silberflocken,
vorteilhaft in verschiedensten Auftragsverfahren angewendet werden.
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In
einem günstigen Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung ist das Stoffgemisch eine Paste, welche Silberflocken,
wenigstens ein Lösungsmittel, wenigstens ein Bindemittel
und wenigstens ein Verdickungsmittel aufweist. Das Lösungsmittel
hält das Stoffgemisch in einem fließfähigen
Zustand, sodass es einfach zu verarbeiten ist. Durch die Verwendung
eines Verdickungsmittels kann die Viskosität des Stoffgemisches
entsprechend eines zu verwendenden Auftragsverfahrens eingestellt
werden. Das verwendete Bindemittel dient zur Ausbildung einer Schicht,
in welcher die Silberflocken homogen einbettbar sind.
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Entsprechend
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das
Lösungsmittel destilliertes Wasser, das Bindemittel ein
selbstvernetzender Dispersionsbinder auf Acrylat-/Styrolbasis und das
Verdickungsmittel ein Verdickungsmittel auf Polymerbasis. Wenn als
Lösungsmittel destilliertes Wasser eingesetzt wird und
die weiteren Bestandteile des Stoffgemisches wasserlöslich
sind, ist dies besonders vorteilhaft für die Umweltverträglichkeit
des Stoffgemisches sowie für die Arbeitssicherheit während
der Verarbeitung des Stoffgemisches, da keine giftigen oder explosiven
Dämpfe entstehen. Die selbstvernetzenden Eigenschaften
des Dispersionsbinders auf Acrylat-/Styrolbasis sind für
die Verarbeitung des Stoffgemisches besonders günstig,
da ein zusätzlicher Arbeitsschritt zur Fixierung des Stoffgemisches
entfallen kann. Durch den Einsatz eines Verdickungsmittels auf Polymerbasis
lässt sich ferner die Viskosität des Stoffgemisches
auf einfache Weise und nahezu beliebig einstellen.
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Es
hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Lösungsmittel
mit etwa 47,5 Gew.-%, die Silberflocken mit etwa 40 Gew.-%, das
Bindemittel mit etwa 8,5 Gew.-% und das Verdickungsmittel mit etwa
4 Gew.-% in dem Stoffgemisch enthalten sind. Bei einem solchen Mischungsverhältnis
lässt sich eine Paste ausbilden, die sich besonders gut
auf ein textiles Trägermaterial auftragen lässt,
da sie über eine optimale Viskosität verfügt.
Ferner ist durch dieses Mischungsverhältnis gewährleistet,
dass eine aus einer solchen Paste gebildete Schicht oder Struktur
eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist.
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In
einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung ist das Stoffgemisch eine Tinte, welche Silberflocken
und wenigstens einen Emulgator aufweist. Durch die Ausbildung des
Stoffgemisches als Tinte kann es beispielsweise unter Verwendung
einer Digitaldrucktechnik über entsprechende Druckköpfe
auf einen textilen Träger aufgebracht werden. Hierbei sorgt
der Emulgator dafür, dass die Silberflocken in der Tinte
keine Agglomerate bilden oder sich absetzen.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist der Emulgator
ein Ethylenoxid-Addukt oder weist spezielle Alkylpolyglykolether
auf. Es hat sich gezeigt, dass diese Emulgatoren eine besonders
gute emulgierende Wirkung für eine Tinte bereitstellen,
die Silberflocken aufweist.
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Die
Aufgabe wird ferner durch ein elektrisch leitfähiges, textiles
Flächengebilde gelöst, wobei auf einem textilen
Träger eine elektrisch leitfähige, getrocknete,
gepresste Beschichtung aufgebracht ist, die Silberflocken aufweist.
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Durch
die Flockenform der in der Beschichtung verwendeten Silberpartikel
können sich diese vorteilhaft gegenseitig überlappen,
wodurch auch bei dünnen Beschichtungen ein guter elektrischer
Kontakt zwischen diesen Silberflocken und damit eine gute elektrische
Leitfähigkeit der Beschichtung hergestellt wird. Da die
Beschichtung getrocknet und gepresst ist, wird eine gute Haftung
der Beschichtung auf dem textilen Träger erreicht, wobei
die Beschichtung dennoch flexibel und mechanisch stabil ist sowie gute
elektrische Eigenschaften, einschließlich einer einfachen
Kontaktierbarkeit, aufweist.
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In
einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung weisen die Silberflocken einen Silbergehalt von wenigstens
99% und eine Korngröße von ≤ 10 μm
auf, wobei die elektrisch leitfähige Beschichtung wenigstens
75 Gew.-% Silberflocken aufweist. Durch den hohen Silbergehalt der
Silberflocken kann ein textiles Flächengebilde mit einer
Beschichtung mit einer besonders hohen elektrischen Leitfähigkeit
ausgebildet werden. Der hohe Anteil der Silberflocken an der Beschichtung
gewährleistet eine gute Kontaktierung der Silberflocken
untereinander und somit eine hohe elektrische Leitfähigkeit
der gesamten Beschichtung. Die Verwendung von Silberflocken mit
einer Korngröße von ≤ 10 μm ermöglicht
es zudem, eine sehr dünne leitfähige Schicht auf
dem textilen Flächengebilde herzustellen.
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Entsprechend
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die
elektrisch leitfähige Beschichtung aus einer getrockneten,
gepressten, wenigstens ein Bindemittel enthaltenden Paste ausgebildet,
oder die elektrisch leitfähige Beschichtung ist aus einer
getrockneten, gepressten, wenigstens einen Emulgator enthaltenden
Tinte ausgebildet. Da die verwendete Paste ein Bindemittel enthält,
werden die in der Paste enthaltenen Silberflocken miteinander und
auf dem textilen Träger fixiert. Die Verwendung einer Tinte
führt zu einer Beschichtung ohne ein Bindemittel.
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In
einem günstigen Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung ist zwischen dem textilen Träger und der elektrisch
leitfähigen Beschichtung eine Hydrophobierungsschicht vorgesehen.
Wenn die verwendete Paste oder Tinte wasserlöslich ist bzw.
mit destilliertem Wasser als Lösungsmittel aufgebracht
wird, führt die Hydrophobierungsschicht dazu, dass die
Paste oder Tinte auf einer Seite des textilen Trägers gehalten
wird und den textilen Träger nicht durchdringen kann, sodass
eine Seite des textilen Trägers beschichtungsfrei bleibt.
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Zur
Erhöhung der Lebensdauer und für eine Erweiterung
der Anwendungsmöglichkeiten der elektrisch leitfähigen
Beschichtung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn
auf der elektrisch leitfähigen Beschichtung eine Deckschicht
vorgesehen ist, die wasserunlöslich ist und/oder eine hohe
Abriebfestigkeit aufweist. Durch diese Deckschicht kann das textile
Flächengebilde auch in einer wässrigen Umgebung
verwendet werden bzw. ist es möglich, eine Textilie, welche
mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen
ist, zu waschen. Ferner ist es bei Einsatz einer solchen Deckschicht
möglich, dass das textile Flächengebilde auch
in Anwendungen eingesetzt werden kann, bei welchen beispielsweise eine
Reibbelastung auf das textile Flächengebilde einwirkt.
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Die
Aufgabe wird verfahrensseitig durch ein Verfahren zur Herstellung
eines elektrisch leitfähigen, textilen Flächengebildes
gelöst, wobei auf einen textilen Träger ein Stoffgemisch
aufgebracht wird, welches Silberflocken aufweist.
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Durch
das erfindungsgemäße Verfahren kann eine Textilie
mit elektrisch leitfähigen Eigenschaften zur Verfügung
gestellt werden, wobei die elektrische Leitfähigkeit durch
die in dem Stoffgemisch enthaltenen Silberflocken gewährleistet
ist. Die Ausbildung des Silbers in Form von Flocken sorgt dabei
für eine besonders gute Kontaktierung der Silberflocken
untereinander, auch in dünnen Schichten.
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Es
hat sich weiter als günstig erwiesen, wenn Silberflocken
mit einem Silbergehalt von wenigstens 99% und einer Korngröße
von ≤ 10 μm verwendet werden. Durch den hohen
Silberanteil der Flocken wird eine besonders hohe elektrische Leitfähigkeit
erreicht. Die Verwendung von Silberflocken mit einem kleinen Korndurchmesser
sorgt ferner dafür, dass eine homogene Korngrößenverteilung
in dem Stoffgemisch eingestellt werden kann und herkömmliche Auftragsverfahren
zum Aufbringen eines Stoffgemisches auf den textilen Träger
verwendet werden können. Dabei kann beispielsweise ein
Filterschritt in einem Auftragsverfahren zur Trennung von großen
und kleinen Silberflocken weggelassen werden. Ferner ist es möglich,
das Stoffgemisch räumlich definiert auf den textilen Träger
aufzubringen, da durch die geringe Korngröße der
Silberflocken entsprechend fein einstellbare Auftragsverfahren möglich
sind. Weiterhin erlaubt die geringe Korngröße
die Ausbildung einer dünnen Schicht, die dennoch über
eine gute elektrische Leitfähigkeit verfügt.
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In
einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung wird das Stoffgemisch als eine Paste oder eine Tinte auf
den textilen Träger aufgebracht. Da Pasten oder Tinten fließfähig
sind und deren Viskosität weitgehend einstellbar ist, kann
das Stoffgemisch auf eine effektive und einfache Weise auf den textilen
Träger aufgebracht werden. Dadurch sind alle Verfahren
zur Auftragung des Stoffgemisches geeignet, welche ein fließfähiges
Auftragsmedium verwenden. Dies können beispielsweise Druckverfahren,
Sprühverfahren, ein Pinselauftrag, ein Rakelauftrag oder
ein Spincoating-Prozess sein.
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Gemäß einer
günstigen Weiterbildung der Erfindung erfolgt das Aufbringen
des Stoffgemisches durch ein Druckverfahren. Das Druckverfahren zeichnet
sich dadurch aus, dass es großindustriell in Serienproduktion
eingesetzt werden kann. Ferner ist es möglich, mit einem
Druckverfahren lokal definierte Bereiche zu bedrucken, um beispielsweise
definiert Linien oder Flächen herzustellen.
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Es
ist besonders empfehlenswert, wenn als Druckverfahren ein Siebdruck-
oder Rotationschablonendruckverfahren verwendet wird. Diese Druckverfahren
sind besonders für eine Serienproduktion von elektrisch
leitfähigen Flächengebilden auf einem textilen
Träger geeignet. Somit kann auf schnelle und einfache Weise eine
lokal definierte, homogene und elektrisch leitfähige Beschichtung
auf einem flexiblen Substrat, wie beispielsweise einem textilen
Gewebe, aber auch auf einem Vlies, Papier, Leder oder dergleichen,
realisiert werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Variante der Erfindung wird der textile
Träger vor dem Aufbringen des Stoffgemisches wenigstens
einseitig hydrophobiert. Wenn die erfindungsgemäß als
Stoffgemisch verwendete Paste oder Tinte wasserlöslich
ist oder mit Wasser als Lösungsmittel aufgebracht wird,
sorgt eine Hydrophobierung des textilen Trägers dafür, dass
das Stoffgemisch den textilen Träger nicht durchdringen
kann. Hiermit wird erreicht, dass nur auf einer Seite des textilen
Trägers eine elektrisch leitfähige Beschichtung
erzeugt wird.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird das auf dem textilen Träger aufgebrachte Stoffgemisch
bei etwa 100°C bis etwa 130°C getrocknet. In diesem
Temperaturbereich verdampft das Lösungsmittel und das aufgebrachte
Stoffgemisches verfestigt. Dabei ist die Temperatur so gewählt,
dass die anderen Bestandteile des aufgebrachten Stoffgemisches,
insbesondere die Silberflocken, in ihren Eigenschaften nicht beeinträchtigt
werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird auf
das getrocknete Stoffgemisch eine wasserunlösliche und/oder
abriebfeste Deckschicht aufgebracht. Diese Deckschicht gewährleistet,
dass das Stoffgemisch auch in einer wässrigen Umgebung
und/oder bei einer Reibbelastung auf dem textilen Träger
verbleibt. Insbesondere für Bekleidungstextilien hat sich
diese Deckschicht als besonders vorteilhaft erwiesen, da diese Textilien gewaschen
werden können und sich die elektrisch leitfähige
Beschichtung bei einem reibenden Haut- oder Umgebungskontakt nicht
von der textilen Unterlage löst.
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In
einer ebenfalls günstigen Ausführungsform der
Erfindung wird das auf den textilen Träger aufgebrachte
Stoffgemisch unter Druck verpresst. Die Verpressung des Stoffgemisches
sorgt dafür, dass sich die in dem aufgebrachten Stoffgemisch
befindlichen Silberflocken noch besser überlappen und/oder
aufeinander gepresst werden, sodass eine sehr gute Kontaktierung
der Silberflocken untereinander ermöglicht wird. Ferner
wird durch das Verpressen erreicht, dass das Stoffgemisch gut auf
dem textilen Träger haftet. Weiterhin unterstützt
der äußere Druck die Wirkung des Bindemittels,
wenn als Stoffgemisch eine Paste verwendet wird.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung, deren Eigenschaften, Funktion
und Vorteile werden im Folgenden anhand der Figuren der Zeichnung
näher erläutert, wobei
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1 schematisch
ein Ausführungsbeispiel eines textilen Flächengebildes
in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt,
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2 schematisch
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines textilen Flächengebildes
in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt,
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3 schematisch
das textile Flächengebilde aus 1 in einem
getrockneten Zustand gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einer geschnittenen Seitenansicht
zeigt,
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4 schematisch
das textile Flächengebilde aus 2 in einem
getrockneten Zustand gemäß einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einer geschnittenen Seitenansicht
zeigt,
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5 schematisch
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
textilen Flächengebildes mit einer Hydrophobierungs- und
einer Deckschicht in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt,
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6 schematisch
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
textilen Flächengebildes in einer geschnittenen Seitenansicht zeigt,
wobei eine Beschichtung einen textilen Träger durchdringt,
und
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7 schematisch
ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
elektrisch leitfähigen textilen Flächengebildes
in einer geneigten Draufsicht zeigt.
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1 zeigt
schematisch ein Ausführungsbeispiel eines textilen Flächengebildes 3a in
einer geschnittenen Seitenansicht. Das textile Flächengebilde 3a weist
einen textilen Träger 5 auf, auf welchem ein Stoffgemisch 1 in
Form einer fließfähigen Paste vorgesehen ist.
Das Stoffgemisch 1 enthält Silberflocken 4 mit
einem Korndurchmesser D, ein Lösungsmittel 11,
ein Bindemittel 12 und ein Verdickungsmittel 13.
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In
dem in 1 gezeigten Beispiel weisen die Silberflocken 4 einen
Silbergehalt von mindestens 99% auf. Die Form der Silberflocken 4 ähnelt
einem Plättchen, bei welchem die lateralen Abmessungen
wesentlich größer sind als die Höhe des
Plättchens. Ferner weisen die Silberflocken 4 einen
nahezu beliebig geformten Querschnitt auf, welcher insbesondere
nicht regelmäßig geformt sein kann. Der Korndurchmesser
D der Silberflocken 4 ist in dem gezeigten Beispiel ≤ 10 μm,
kann jedoch in anderen, nicht gezeigten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung
auch größere oder kleinere Werte annehmen. Das
Lösungsmittel 11 ist vorzugsweise destilliertes
Wasser, wobei in hier nicht gezeigten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung auch andere Lösungsmittel verwendet
werden können. Das Bindemittel 12 ist in dem dargestellten
Beispiel ein selbstvernetzender Dispersionsbinder auf Acrylat-/Styrolbasis,
wobei in anderen, nicht gezeigten Ausführungsvarianten
auch andere Bindemittel eingesetzt werden können. Das in
dem Beispiel von 1 verwendete Verdickungsmittel 13 ist
auf Polymerbasis hergestellt und dient der Einstellung der Viskosität
des Stoffgemischs 1. Grundsätzlich sind hierbei
auch andere Verdickungsmittel denkbar.
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Für
den textilen Träger 5 ist nahezu jede Textilie
geeignet, wobei neben Geweben auch nicht gewebte Vliese oder textilähnliche
Stoffe, wie beispielsweise Leder, Papier, Kunststofffolien oder
aus diesen Materialien zusammengesetzte bzw. diese Materialien enthaltende
Materialverbunde, erfindungsgemäß einsetzbar sind.
Insbesondere können auch bereits verwendete Funktionstextilien,
wie beispielsweise Kleidung oder Wohnraumtextilien, verwendet werden,
um sie nachträglich mit einer elektrisch leitfähigen
Beschichtung zu versehen.
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Um
ein in 1 gezeigtes textiles Flächengebilde 3a auszubilden,
wird gemäß einer Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens das fließfähige
Stoffgemisch 1 in Form einer Paste auf den textilen Träger 5,
vorzugsweise mit einem Siebdruck- oder Rotationsschablonendruckverfahren, aufgebracht.
Die verwendete Paste weist dabei vorzugsweise 47,5 Gew.-% Lösungsmittel 11,
40 Gew.-% Silberflocken 4, 8,5 Gew.-% Bindemittel 12 und
etwa 4 Gew.-% Verdickungsmittel 13 auf, wobei die einzelnen
Bestandteile bei Zimmertemperatur zusammengemischt werden. In anderen
Ausführungsformen der Erfindung können auch andere
Mischungsverhältnisse eingestellt werden.
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Zwischen
dem Stoffgemisch 1 und dem textilen Träger 5 ist
in 1 eine Grenzfläche 51 dargestellt,
welche jedoch als Übergangsbereich zu verstehen ist, da
das fließfähige Stoffgemisch 1 in den
textilen Träger 5 eindringen und diesen sogar
durchdringen kann.
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2 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines textilen Flächengebildes 3b in
einer geschnittenen Seitenansicht, wobei das textile Flächengebilde 3b einen
textilen Träger 5 aufweist, auf welchen ein fließfähiges
Stoffgemisch 2 in Form einer Tinte aufgebracht ist. Die
Tinte weist dabei Silberflocken 4 mit einem Korndurchmesser
D sowie einen Emulgator 21 auf. Die Silberflocken 4 weisen
gleiche Eigenschaften, wie die oben im Hinblick auf 1 beschriebenen
Silberflocken 4, auf. Insbesondere ist der Korndurchmesser
D der Silberflocken 4 ≤ 10 μm und der Silbergehalt
der Silberflocken 4 beträgt wenigstens 99%. Der
Emulgator 21 ist in dem Beispiel von 2 ein
Ethylenoxid-Addukt, wobei in anderen Varianten der Erfindung auch
spezielle Alkylpolyglykolether oder andere emulgierende Mittel als
Emulgator eingesetzt werden können.
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Als
textiler Träger 5 kann, ähnlich wie in
dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, nahezu
jedes textile oder textilähnliche Material verwendet werden.
Das Aufbringen des Stoffgemisches 2 erfolgt erfindungsgemäß vorzugsweise
durch ein Siebdruck- oder Rotationsschablonendruckverfahren.
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Die
in 2 zwischen dem Stoffgemisch 2 und dem
textilen Träger 5 dargestellte Grenzfläche 51 ist
hier ebenfalls als Übergangsbereich zu verstehen, da ein
Ein- und/oder Durchdringen des Stoffgemisches 2 in den
Träger 5 möglich ist.
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In 3 ist
schematisch in einer geschnittenen Seitenansicht ein erfindungsgemäßes
textiles Flächengebilde 9a gezeigt, das entsteht,
wenn das in 1 gezeigte textile Flächengebilde 3a getrocknet wird.
Während des Trocknens entweicht aus dem auf den textilen
Träger 5 aufgebrachten Stoffgemisch 1 das
Lösungsmittel 11. Damit sind die Silberflocken 4 dichter
aneinander gerückt und das Stoffgemisch 1 hat
sich zu einer dichten, kompakten und zusammenhängenden
Beschichtung 6a verfestigt. Das in der Beschichtung 6a enthaltene
Bindemittel 12 sorgt für eine zusätzliche
Fixierung der Silberflocken 4 untereinander und damit für
eine weitere Stabilisierung der Beschichtung 6a. Ferner
enthält die Beschichtung 6a das Verdickungsmittel 13.
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Durch
die Form und die hohe Konzentration der Silberflocken 4 innerhalb
der Beschichtung 6a sind die Silberflocken 4 untereinander
in elektrischem Kontakt. Dadurch ist gewährleistet, dass
die Schicht 6a insgesamt elektrisch leitfähig
ist. Diese elektrische Leitfähigkeit ist sehr hoch, da
durch das Entweichen des Lösungsmittels 11 der
relative Silbergehalt in der Beschichtung 6a auf wenigstens
75 Gew.-% ansteigt.
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4 zeigt
schematisch in einer geschnittenen Seitenansicht ein erfindungsgemäßes
textiles Flächengebilde 9b, das durch eine Trocknung
des in 2 gezeigten textilen Flächengebildes 3b entsteht.
Wird ein flüchtiger Emulgator 21 in dem in 2 gezeigten
Stoffgemisch 3b verwendet, bilden die nach dem Trocknen
in der Beschichtung 6b verbliebenen Silberflocken 4 eine
dichte, zusammenhängende, geschlossene Schicht auf dem
textilen Träger 5, wobei die Silberflocken 4 durch
ihre Form und die hohe Konzentration elektrisch leitend verbunden
sind. Somit ist die Beschichtung 6b insgesamt sehr gut
elektrisch leitfähig.
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5 zeigt
in einer geschnittenen Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen textilen Flächengebildes 9c.
Dabei ist auf einem textilen Träger 5 eine Hydrophobierungsschicht 7 vorgesehen,
die aus einem hydrophoben Material, wie beispielsweise einer kunststoff- und/oder
harzhaltigen Verbindung, ausgebildet sein kann. Die Hydrophobierungsschicht 7 kann
sich bereits auf dem textilen Träger 5 befinden
oder sie wird vor dem Aufbringen des erfindungsgemäßen
Stoffgemischs 1 oder 2 auf den textilen Träger 5 durch
ein geeignetes Auftragsverfahren, wie z. B. Aufsprühen, aufgebracht.
Anstelle der Hydrophobierungsschicht 7 kann in anderen,
nicht gezeigten Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung
auch eine Haftvermittlerschicht zwischen dem textilen Träger 5 und dem
Stoffgemisch 1, 2 vorgesehen werden, die für
einen besseren Halt des nachfolgend aufgebrachten Stoffgemisches 1, 2 bzw.
der daraus resultierenden Beschichtung 6 auf dem textilen
Träger 5 sorgt.
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Auf
der Hydrophobierungsschicht 7 ist in dem Beispiel der 5 eine
Beschichtung 6 vorgesehen, die entweder durch ein Aufbringen
des erfindungsgemäßen Stoffgemisches 1 und
ein anschließendes Trocknen desselben ausgebildet wird,
wie dies in den 1 und 3 gezeigt
ist, oder durch ein Aufbringen und Trocknen des Stoffgemisches 2 gemäß den 2 und 4 ausgebildet
wird. Die Beschichtung 6 enthält Silberflocken 4 in
hoher Konzentration, die eine flockenartige Form und einen Korndurchmesser
D ≤ 10 μm aufweisen. Dadurch ist ein elektrischer
Kontakt der Silberflocken 4 untereinander gewährleistet,
was dazu führt, dass die Beschichtung 6 insgesamt
sehr gut elektrisch leitfähig ist. Die Hydrophobierungsschicht 7 verhindert
dabei, dass die fließfähige Paste oder Tinte in
den textilen Träger 5 eindringen oder diesen durchdringen
kann.
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Auf
der Beschichtung 6 ist in dem in 5 gezeigten
Beispiel eine Deckschicht 8 vorgesehen, welche wasserunlöslich
und/oder abriebfest ist. Für die Deckschicht 8 ist
nahezu jedes Material geeignet, welches gut auf der Beschichtung 6 haftet,
wasserunlöslich und/oder abriebfest ist. Die Deckschicht 8 gewährleistet,
dass die Beschichtung 6 dauerhaft auf der Hydrophobierungsschicht 7 und/oder
dem textilen Träger 5 fixiert ist. Wenn die Deckschicht 8 wasserunlöslich
ist, kann das elektrisch leitfähige Flächengebilde 9c in
feuchten Umgebungen verwendet werden, ohne dass es zu einer Beeinträchtigung
der Funktionsweise bzw. elektrischen Leitfähigkeit desselben
kommt. Ist die Deckschicht 8 aus einem abriebfesten Material
ausgebildet, kann das textile Flächengebilde 9c in Anwendungen
verwendet werden, bei welchen eine hohe Reibbelastung des textilen Flächengebildes 9c zu
erwarten ist.
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In
weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung können die Hydrophobierungsschicht 7 oder
die Deckschicht 8 einzeln aufgebracht werden oder mehrlagig
ausgebildet sein.
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6 zeigt
schematisch in einer geschnittenen Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen textilen Flächengebildes 9d.
Dabei ist auf einem textilen Träger 5 ist eine
Beschichtung 6 vorgesehen, die durch ein Aufbringen und
Trocknen eines erfindungsgemäßen Stoffgemisches 1, 2 ausgebildet
wird, wie dies in den 1 bis 4 gezeigt
ist. Da der Auftrag der als Stoffgemisch 1, 2 verwendeten
Paste oder Tinte in einem fließfähigen Zustand
auf den textilen Träger 5 erfolgt, kann diese
Paste oder Tinte den textilen Träger 5 bei entsprechend
eingestellter Viskosität des Stoffgemisches 1, 2 teilweise
oder vollständig durchdringen. Eine Trocknung des Stoffgemisches 1, 2 führt
zu einer Verdichtung und Verfestigung desselben und bildet somit
die Beschichtung 6 auf beiden Seiten des textilen Trägers 5 aus.
Durch ein ausreichendes Bereitstellen des Stoffgemisches 1, 2 auf
einer Seite des textilen Trägers 5 wird erreicht,
dass auf der anderen Seite des textilen Trägers 5 eine
für eine elektrische Leitfähigkeit der Beschichtung 6 ausreichende
Schichtdicke gewährleistet ist.
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Das
Stoffgemisch 1, 2 im Inneren des textilen Trägers 5 wird
ebenfalls durch den Trocknungsprozess getrocknet. Innerhalb des
textilen Trägers 5 sind Leitungskanäle 10 ausgebildet,
die durch die Silberflocken 4 des Stoffgemisches 1 oder 2 ausgebildet werden.
Diese Kanäle können, wie in 6 dargestellt,
zwischen den Fasern eines Gewebes ausgebildet sein. In einer anderen,
nicht gezeigten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung,
können sich die Silberflocken 4 auch als Ummantelung
um einzelne und/oder mehrere Fasern eines Materials, welches den
textilen Träger 5 bildet, legen und somit einen
elektrischen Kontakt zwischen den beidseitig auf dem Träger 5 vorhandenen
Beschichtungen 6 herstellen.
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Auf
einer Seite des textilen Flächengebildes 9d ist
in dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel eine
Deckschicht 8 vorgesehen, um eine Seite des textilen Flächengebildes 9d vor
Feuchtigkeit und/oder Abrieb zu schützen. Die Deckschicht 8 oder ähnliche
Schichten können auch auf beiden Seiten des textilen Flächengebildes 9d vorgesehen
werden.
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7 zeigt
schematisch ein Demonstrationsbeispiel eines erfindungsgemäßen
elektrisch leitfähigen textilen Flächengebildes 9 auf
einem textilen Träger 5 in einer geneigten Draufsicht.
Wie in 7 gezeigt, kann die Beschichtung 6 dabei
in Form einer Linienstruktur 61 und/oder einer lokal begrenzten Fläche 62 auf
dem textilen Träger 5 vorgesehen sein. Die Beschichtung 6 wird
dabei mittels einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens durch das Aufbringen des erfindungsgemäßen
Stoffgemischs 1, 2 in Form einer Paste oder Tinte
auf den textilen Träger 5 aufgebracht und nachfolgend
getrocknet, wie dies in den 1 bis 4 gezeigt
ist. Dabei kann die Form der Linienstruktur 61 und der Fläche 62 nahezu
frei gestaltet werden. Das textile Flächengebilde 9 kann
auch über eine oder mehrere Hydrophobierungsschicht(en) 7 und/oder
Deckschicht(en) 8 in beliebiger Anordnung verfügen,
wie dies in 5 gezeigt wird. Ebenso kann
die Beschichtung 6, wie in 6 gezeigt,
sowohl ein- als auch beidseitig auf dem textilen Träger 5 ausgebildet sein.
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In
anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
textilen Flächengebildes 9 sind auch andere Formen
zur Ausbildung elektrisch leitfähiger Strukturen auf dem
textilen Träger 5 möglich. Ebenso können
auch mehrere Flächen 62 und/oder mehreren Linien 61 zu
beliebigen Mustern kombiniert werden.
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So
kann eine durch die Beschichtung 6 auf dem textilen Träger 5 ausgebildete
Linienstruktur 61 beispielsweise als Leiterbahn zwischen
verschiedenen Funktionselementen einer Funktionstextilie dienen.
Ebenso ist es möglich, auf bereits vorhandene Textilien
elektrisch leitfähige Muster durch die Beschichtung 6 aufzubringen,
sodass mit diesen Funktionstextilien elektromagnetische Felder abgeschirmt werden
können. Auch eine Verwendung als Heizelement ist denkbar,
wobei sich die Beschichtung 6 durch Stromfluss erwärmt.
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Werden
flächige Beschichtungen 62 auf dem textilen Träger
aufgebracht, so können diese beispielsweise als Sensoren
dienen. Dabei wirkt sich eine Änderung der elektrischen
Leitfähigkeit der Beschichtung 6 direkt auf einen
durch die Beschichtung 6 fließenden Strom aus.
Die Wahl einer Fläche 61 als Sensorfläche
hat den Vorteil, dass leitfähigkeitsändernde Größen,
z. B. Feuchtigkeit, besonders gut registriert werden können.
Es kann ferner vorteilhaft für eine Sensoranwendung sein,
wenn eine beidseitige Beschichtung wie in 6 dargestellt,
vorgenommen wird, um ein elektrisches Signal von einer Seite des textilen
Trägers 5 auf die andere Seite zu transferieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1284278
A2 [0003, 0004]