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Die Erfindung betrifft eine Elektrodenanordnung für eine Antistatikvorrichtung zum Reduzieren elektrostatischer Ladung auf einer bewegten Materialbahn, die mit einer Hochspannungswiderstandsanordnung ausgestattet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Elektrodenanordnung.
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Hochspannungswiderstände kommen bei Spannungen von etwa 1 kV bis 150 kV zum Einsatz und besitzen ohmsche Widerstandswerte von 100 kΩ bis 100 GΩ. Dabei ist ihre Leistungsaufnahme üblicherweise kleiner als 1 Watt. Abhängig von der Baugröße des Widerstandes kann die Leistungsaufnahme grundsätzlich auch größer als 1 W sein.
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Derartige Hochspannungswiderstände kommen insbesondere bei Elektrodenanordnungen von Antistatikvorrichtungen zum Einsatz, die zum Reduzieren elektrostatischer Ladungen auf einer bewegten Materialbahn verwendet werden. Innerhalb einer derartigen Antistatikvorrichtung kommt dabei üblicherweise eine große Anzahl an Elektroden zur Anwendung, wobei jeder Elektrode ein eigener Hochspannungswiderstand als Schutzwiderstand bzw. Vorwiderstand zugeordnet ist.
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Es besteht ein Bedarf, derartige Hochspannungswiderstände und derartige Elektroden in großen Stückzahlen und möglichst preiswert herzustellen, um sie vielfältig zum Einsatz bringen zu können.
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Aus der
DE 39 05 799 A1 ist eine Elektrodenanordnung mit Hochspannungswiderständen bekannt, bei der die Widerstandsbahnen aus Keramiksubstrat hergestellt werden, wie z. B. Cermet. Eine ähnliche Anordnung ist auch aus der
EP 0 871 267 A1 bekannt.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine derartige Elektrodenanordnung bzw. für ein zugehöriges Herstellungsverfahren eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch reduzierte Herstellungskosten auszeichnet. Weiter sind eine höhere Flexibilität beim Einbau sowie eine einfachere Entsorgung erwünscht.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den jeweiligen Hochspannungswiderstand, der in einem Bereich von 100 kΩ bis 100 GΩ liegt, in Form einer Widerstandsbahn aus einer Widerstandspaste auf ein Trägermaterial aufzudrucken. Um den Hochspannungswiderstand besonders preiswert realisieren zu können, wird als Widerstandspaste eine Polymerpaste verwendet, die bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen getrocknet bzw. gehärtet bzw. eingebrannt werden kann. In der Folge kann auch für das Trägermaterial ein Kunststoffmaterial verwendet werden, da für das Einbrennen der Widerstandspaste nur noch vergleichsweise niedrige Temperaturen benötigt werden.
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Eine erfindungsgemäße Hochspannungswiderstandsanordnung umfasst somit zweckmäßig ein Trägermaterial aus Kunststoff, auf das wenigstens eine Widerstandsbahn aus einer Polymerpaste aufgedruckt ist.
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Während bei gedruckten Hochspannungswiderständen allgemein Cermetpasten für die Herstellung der Widerstandsbahn verwendet werden, die bei etwa 850°C eingebrannt werden müssen und dementsprechend keramische Trägermaterialien erfordern, kommt der erfindungsgemäße Hochspannungswiderstand mit einem sehr viel preiswerteren Trägermaterial aus Kunststoff aus. Neben den preiswerteren Materialien für das Trägermaterial und die Widerstandspaste zeichnet sich die erfindungsgemäße Lösung auch dadurch aus, dass für die Realisierung der deutlich niedrigeren Einbrenntemperaturen auch entsprechend weniger Energie erforderlich ist, um die Einbrennprozesse durchführen zu können. Da bei der erfindungsgemäßen Hochspannungswiderstandsanordnung das Trägermaterial und die Widerstandsbahn aus ähnlichen Materialien bestehen, vereinfacht sich die Entsorgung, da insbesondere eine Materialtrennung unterbleiben kann.
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Als Kunststoffmaterial für die Herstellung des Trägermaterials eignen sich beispielsweise FR4 oder Polyester oder PEEK oder Polyimid oder Teflon oder Nylon oder glasfaserverstärkte Kunststoffe.
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Als Polymerpaste eignet sich beispielsweise ein Lacksystem aus Epoxidharz, in das elektrisch leitende Partikel, wie zum Beispiel Russ und/oder Graphit, sowie elektrisch nicht leitende Partikel, wie zum Beispiel Titanoxid und/oder Aluminiumoxid und/oder Siliziumdioxid eingebettet sind.
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Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Vorschlags lassen sich Hochspannungswiderstände auch besonders dünn realisieren, insbesondere als Folienwiderstände. Beispielsweise kann das Trägermaterial dann eine Dicke von weniger als 1 mm oder sogar weniger als 0,1 mm aufweisen. Derartige dünne Hochspannungswiderstände lassen sich beispielsweise elastisch deformieren, beispielsweise spiralförmig aufwickeln oder schraubenförmig anordnen, wodurch sich besonders kompakte Ausführungsformen für die Hochspannungswiderstände ergeben. Außerdem lassen sich derart flexible Hochspannungswiderstände auch einfach an unterschiedliche Einbausituationen anpassen. Das Widerstandsmaterial kann beispielsweise auch direkt auf einen Kunststoffträger, also auf ein Trägermaterial aus Kunststoff, gedruckt werden.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann die jeweilige Widerstandsbahn an wenigstens einem ihrer Enden jeweils mit einer elektrischen Kontaktzone elektrisch kontaktiert sein, die ebenfalls auf das Trägermaterial aufgedruckt ist. Eine derartige Kontaktzone kann beispielsweise aus Leitsilber hergestellt werden. An diesen Kontaktzonen lassen sich dann besonders einfach elektrische Anschlüsse anbringen, welche eine elektrische Kontaktierung des Hochspannungswiderstands innerhalb einer Schaltungsanordnung vereinfachen. Das Anbringen der elektrischen Kontakte kann z. B. durch Löten oder Crimpen oder Schweißen oder Kleben, insbesondere mit einem elektrisch leitenden Klebstoff, erfolgen. Alternativ lassen sich an diesen Kontaktzonen bspw. auch Elektroden anbringen bzw. elektrisch kontaktieren, so dass das Trägermaterial in diesem Fall auch als Träger für die jeweilige Elektrode dient.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann eine die Widerstandspaste abdeckende elektrisch isolierende Schutzschicht aus Kunststoff aufgebracht sein. Hierdurch kann die Funktionssicherheit des Hochspannungswiderstands verbessert werden.
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Bei einer anderen Ausführungsform können in einer Längsrichtung des Trägermaterials mehrere Widerstandsbahnen nebeneinander angeordnet sein. Auf diese Weise werden auf demselben Trägermaterial gleichzeitig mehrere Hochspannungswiderstände realisiert, die bspw. bei einer Elektrodenanordnung als Vorwiderstände für eine entsprechende Anzahl an Elektroden dienen können.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung können die wenigstens zwei Widerstandsbahnen jeweils an einem ihrer Enden mit einer gemeinsamen elektrischen Kontaktbahn elektrisch kontaktiert sein, die auf das Trägermaterial aufgedruckt ist. Diese Kontaktbahn kann grundsätzlich gleich wie eine der zuvor genannten Kontaktzonen hergestellt werden. Zweckmäßig kann die Kontaktbahn aus Leitsilber hergestellt werden. Über die elektrische Kontaktbahn ist es besonders einfach möglich, alle damit elektrisch kontaktierten Widerstandsbahnen parallel an eine Hochspannungsquelle anzuschließen.
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Entsprechend einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann das Trägermaterial beidseitig bedruckt sein, sodass sowohl auf einer Vorderseite des Trägermaterials als auch auf einer Rückseite des Trägermaterials jeweils zumindest eine Widerstandsbahn aufgedruckt ist. Hierdurch lässt sich eine besonders kompakte Bauform realisieren. Besonders zweckmäßig ist eine derartige Ausführungsform, wenn die auf verschiedenen Seiten des Trägermaterials aufgedruckten Widerstandsbahnen unterschiedlichen elektrischen Potentialen zugeordnet sind, die über das elektrisch isolierende Trägermaterial gegeneinander elektrisch isoliert sind.
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Entsprechend einer besonders zweckmäßigen Weiterbildung können sowohl auf der Vorderseite als auch auf der Rückseite jeweils mehrere Widerstandsbahnen in der Längsrichtung des Trägermaterials nebeneinander angeordnet sein. Die Baudichte lässt sich dadurch zusätzlich steigern.
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Bei einer zweckmäßigen Weiterbildung können die wenigstens zwei Widerstandsbahnen der Vorderseite und die wenigstens zwei Widerstandsbahnen der Rückseite einander in der Längsrichtung des Trägermaterials abwechselnd angeordnet sein. Insbesondere für eine Verwendung der Widerstandsanordnung in einer Elektrodenanordnung ist es dadurch möglich, in der Längsrichtung des Trägermaterials einander abwechselnd Elektroden unterschiedlichen Potentials und/oder unterschiedlicher Polarität anzuordnen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform können die wenigstens zwei Widerstandsbahnen der Vorderseite jeweils an einem ihrer Enden mit einer auf die Vorderseite aufgedruckten gemeinsamen elektrischen Kontaktbahn elektrisch kontaktiert sein, während die wenigstens zwei Widerstandsbahnen der Rückseite jeweils an einem ihrer Enden mit einer auf die Rückseite aufgedruckten gemeinsamen elektrischen Kontaktbahn elektrisch kontaktiert sein können. Hierdurch lassen sich die Widerstandsbahnen der Vorderseite und die Widerstandsbahnen der Rückseite über die jeweilige gemeinsame Kontaktbahn parallel schalten, bspw. um sie mit unterschiedlichen Polaritäten und/oder unterschiedlichen Potentialen zu beaufschlagen. Das elektrisch isolierende Trägermaterial sorgt dabei für die erforderliche elektrische Isolation auch für den Fall, dass über beide Kontaktbahnen Hochspannungen unterschiedlicher Polaritäten anliegen.
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Eine erfindungsgemäße Elektrodenanordnung für eine Antistatikvorrichtung zum Reduzieren elektrostatischer Ladung auf einer bewegten Materialbahn ist mit wenigstens einer Hochspannungswiderstandsanordnung der vorbeschriebenen Art ausgestattet, wobei die Elektrodenanordnung außerdem zumindest eine Elektrode aufweist, die mit einer Widerstandsbahn der Hochspannungswiderstandsanordnung elektrisch kontaktiert ist. Die jeweilige Widerstandsbahn definiert für die jeweilige Elektrode einen Vorwiderstand, der es ermöglicht, an der Elektrode eine Hochspannung anzulegen, ohne dass große Ströme fließen. Zweckmäßig entspricht die Anzahl der Elektroden der Anzahl der Widerstandsbahnen, so dass jede Elektrode an jeweils eine Widerstandsbahn elektrisch angeschlossen ist. Die Verwendung derartiger Hochspannungswiderstandsanordnungen für die Herstellung derartiger Elektrodenanordnungen führt zu erheblichen Kosteneinsparungen, da bei herkömmlichen Elektrodenanordnungen, die bei Antistatikvorrichtungen zum Einsatz kommen, jede Elektrode mit dem zugehörigen Vorwiderstand auf einem eigenen Träger angeordnet wird, so dass zur Realisierung einer Antistatikvorrichtung, die eine Vielzahl an einzelnen Elektroden aufweist, eine entsprechende Vielzahl an Trägem mit jeweils einer Elektrode und jeweils einem Vorwiderstand bestückt werden müssen und in eine entsprechende Halterung der Antistatikvorrichtung eingebaut werden müssen. Durch die Verwendung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Elektrodenanordnung, bei der eine Vielzahl an Vorwiderständen und Elektroden auf einem gemeinsamen Trägermaterial aufgebracht werden kann, ergibt sich eine enorme Vereinfachung für die Herstellung der Antistatikvorrichtung.
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Entsprechend einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann das Trägermaterial an die jeweilige Elektrode angespritzt sein. Hierdurch entfällt ein separates Befestigen der Elektrode am Trägermaterial, da durch das Anspritzen des Kunststoffs des Trägermaterials bereits eine ausreichende Fixierung der jeweiligen Elektrode am Trägermaterial realisierbar ist.
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Zweckmäßig kann dabei das Trägermaterial so an die wenigstens eine Elektrode angespritzt werden, dass an einer Vorderseite und/oder an einer Rückseite des Trägermaterials ein Oberflächenbereich der jeweiligen Elektrode freistehend ist. Auf diese Weise kann die jeweilige Widerstandsbahn auf die Vorderseite bzw. auf die Rückseite des Trägermaterials so aufgedruckt werden, dass dadurch gleichzeitig eine elektrische Kontaktierung mit dem freistehenden Oberflächenbereich der jeweiligen Elektrode geschaffen wird. Auf diese Weise kann bspw. auf die weiter oben genannten Kontaktzonen sowie auf das nachträgliche Anbauen und Kontaktieren der Elektroden verzichtet werden.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird auch eine Rolle zum Bereitstellen einer Hochspannungswiderstandsanordnung der vorstehend beschriebenen Art oder einer Elektrodenanordnung der vorstehend beschriebenen Art vorgestellt, wobei auf dieser Rolle die Hochspannungswiderstandsanordnung bzw. die Elektrodenanordnung als Endlosmaterial bereitgestellt wird. Das bedeutet, dass das Trägermaterial zum Einen so weit flexibel ist, dass es aufrollbar ist, wobei zum Anderen die Widerstandsbahnen in der Längsrichtung des Trägermaterials und ggf. die Elektroden in großer Anzahl, also quasi endlos aufeinanderfolgen. Für die Herstellung von Hochspannungswiderstandsanordnungen mit vorbestimmter Widerstandsanzahl bzw. für die Herstellung von Elektrodenanordnungen mit vorbestimmter Elektrodenanzahl kann von der Rolle die jeweils benötigte Menge abgelängt werden.
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Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren, mit dessen Hilfe die vorbeschriebene Hochspannungswiderstandsanordnung bzw. die vorbeschriebene Elektrodenanordnung hergestellt werden kann, erfolgt zunächst ein Aufdrucken von wenigstens einer elektrischen Kontaktzone und/oder wenigstens einer elektrischen Kontaktbahn auf das Trägermaterial. Anschließend können die wenigstens eine elektrische Kontaktzone und/oder die jeweilige elektrische Kontaktbahn eingebrannt werden. Nach dem Einbrennen der wenigstens einen elektrischen Kontaktzone und/oder jeweiligen elektrischen Kontaktbahn wird die wenigstens eine Widerstandsbahn aufgedruckt. Anschließend wird die wenigstens eine Widerstandsbahn eingebrannt.
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Das Einbrennen der wenigstens einen Kontaktzone und/oder wenigstens einen Kontaktbahn kann beispielsweise bei 150° bis 220° erfolgen, während das Einbrennen der wenigstens einen Widerstandsbahn bei 150° bis 240° erfolgen kann.
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Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass nach dem Einbrennen der jeweiligen Widerstandsbahn ein Spritzprozess bei weniger als 200°C durchgeführt wird, mit dessen Hilfe eine elektrische Isolationsschicht aufgebracht wird, welche die jeweilige Widerstandsbahn und die jeweilige Kontaktzone und/oder die jeweilige Kontaktbahn abdeckt.
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Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform des Verfahrens, bei welcher auf einem Bogen aus Trägermaterial gleichzeitig eine Vielzahl von Hochspannungswiderstandsanordnungen hergestellt werden, die anschließend durch Zuschneiden oder Stanzen vereinzelt werden. Hierdurch kann durch gleichzeitiges Aufdrucken einer Vielzahl von Kontaktzonen und/oder Kontaktbahnen und/oder einer Vielzahl von Widerstandsbahnen die Zeit zum Herstellen der einzelnen Hochspannungswiderstandsanordnungen signifikant reduziert werden. Als weiteres Herstellverfahren eignet sich beispielsweise auch ein Drucken von Rolle zu Rolle.
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An die Kontaktzonen können außerdem elektrische Kontakte bzw. elektrische Anschlüsse bzw. Elektroden angebracht werden. Beispielsweise können Anschlüsse gecrimpt oder geklebt werden, wobei dann ein elektrisch leitender Klebstoff oder Lack zur Anwendung kommen kann.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann das Trägermaterial an wenigstens eine Elektrode angespritzt werden, bevor auf das Trägermaterial die wenigstens eine Kontaktzone bzw. die wenigstens eine Kontaktbahn aufgedruckt wird. Insbesondere kann dies so erfolgen, dass durch das nachfolgende Aufdrucken der jeweiligen Widerstandsbahn automatisch eine elektrische Kontaktierung zwischen der Widerstandsbahn und der Elektrode hergestellt wird.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktionell gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine Draufsicht auf eine Hochspannungswiderstandsanordnung mit einem einzigen Hochspannungswiderstand,
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2 eine Draufsicht auf eine Hochspannungswiderstandsanordnung mit mehreren Hochspannungswiderständen,
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3 eine Seitenansicht einer anderen Anordnung entsprechend einer Blickrichtung III in 1,
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4 eine Seitenansicht einer anderen Anordnung entsprechend einer Blickrichtung IV in 2,
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5 eine Draufsicht auf eine Elektrodenanordnung mit mehreren Elektroden,
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6 eine vergrößerte Detailansicht der Elektrodenanordnung im Bereich einer elektrischen Kontaktierung zwischen einer Elektrode und einer Widerstandsbahn,
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7 eine Schnittansicht im Bereich der elektrischen Kontaktierung zwischen Elektrode und Widerstandsbahn entsprechend Schnittlinien VII in 6,
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8 eine Seitenansicht einer anderen Elektrodenanordnung entsprechend einer Blickrichtung VIII in 5,
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9 eine Seitenansicht einer Rolle zum Bereitstellen einer Hochspannungswiderstandsanordnung bzw. einer Elektrodenanordnung.
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Entsprechend den 1 bis 4 umfasst eine Hochspannungswiderstandsanordnung 1 ein Trägermaterial 2, auf das zumindest eine Widerstandsbahn 3 aus einer Widerstandspaste 4 aufgedruckt ist. Ferner können gemäß 1 zwei Kontaktzonen 5 im Bereich der Enden der jeweiligen Widerstandsbahn 3 auf das Trägermaterial 2 aufgedruckt sein, derart, dass die jeweilige Widerstandsbahn 3 an ihren Enden mit den beiden Kontaktzonen 5 elektrisch kontaktiert ist.
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Das Trägermaterial 2 ist ein Kunststoffmaterial. Beispielsweise handelt es sich bei diesem Kunststoffmaterial um FR4, das beispielsweise für die Produktion von Schaltungsplatinen verwendet wird. Alternativ kann es sich beim Kunststoffmaterial auch um Polyester oder um PEEK oder um Polyimid handeln.
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Die Widerstandspaste 4 ist eine Polymerpaste, die im Folgenden auch mit 4 bezeichnet werden kann. Als Polymerpaste 4 kommt beispielsweise ein Lacksystem aus Epoxidharz zum Einsatz, wobei in das Epoxidharz elektrisch leitende Partikel sowie elektrisch nicht leitende Partikel eingebettet sind. Das Verhältnis von elektrisch leitenden Partikeln zu elektrisch nicht leitenden Partikeln sowie die Dichte der Partikel innerhalb des Epoxidharzes bestimmt den elektrischen Widerstand der mit Hilfe der Polymerpaste 4 hergestellten Widerstandsbahn 3. Elektrisch leitende Partikel sind beispielsweise Russ oder Graphit. Elektrisch nicht leitende Partikel sind beispielsweise Titanoxid (TiO) und Aluminiumoxid (Al2O3).
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Die jeweiligen Widerstandsbahnen 3 können Hochspannungswiderstände bilden, die mit Widerstandswerten von 100 kΩ bis 100 GΩ hergestellt werden können. Sie lassen sich in Spannungsbereichen von 1 kV bis 150 kV verwenden. Sie besitzen eine Leistungsaufnahme von maximal 1 W. Abhängig von der Baugröße der Widerstandbahn 3 kann die Leistungsaufnahme grundsätzlich auch größer als 1 W sein.
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Da als Trägermaterial 2 ein Kunststoff verwendet wird, lassen sich auch vergleichsweise dünne Trägermaterialien 2 realisieren, deren Dicke weniger als 1 mm oder weniger als 0,1 mm beträgt. Je nach Kunststoffmaterial kann dann auch ein flexibles Trägermaterial 2 realisiert werden. Insbesondere lässt sich das Trägermaterial 2 somit auch als Folie bzw. als Folienträger realisieren.
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Die Kontaktzonen 5 lassen sich beispielsweise dazu verwenden, elektrische Anschlüsse am Widerstand 1 anzubringen. Derartige Anschlüsse, die hier nicht gezeigt sind, lassen sich beispielsweise an die jeweilige Kontaktzone 5 anlöten. Ebenso ist es möglich, elektrische Anschlüsse mit den elektrischen Kontaktzonen 5 zu vercrimpen. Alternativ können elektrische Anschlüsse auch durch Anbringen einer Verklebung oder Lackierung unter Verwendung eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs bzw. eines elektrisch leitfähigen Lacks realisiert werden.
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Während die in 1 gezeigte Ausführungsform nur eine einzige Widerstandsbahn 3 aufweist, zeigt 2 eine Ausführungsform, bei der mehrere Widerstandsbahnen 3 in einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten Längsrichtung 7 des Trägermaterials 2 nebeneinander angeordnet sind. In diesem Fall kann zweckmäßig außerdem eine Kontaktbahn 8 aufgedruckt sein, die jeweils mit einem Ende der jeweiligen Widerstandsbahn 3 elektrisch verbunden ist. Über die Kontaktbahn 8 sind zweckmäßig alle Widerstandsbahnen 3 parallel geschaltet. Die Kontaktbahn 8 kann hinsichtlich ihrer Konsistenz grundsätzlich gleich aufgebaut sein wie die Kontaktzonen 5.
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Die Hochspannungswiderstandsanordnung 1 kann außerdem mit einer Schutzschicht 6 aus einem Kunststoff versehen sein, die elektrisch isolierend konzipiert ist und die auf das Trägermaterial 2 so aufgebracht ist, dass sie zumindest die Widerstandspaste 4 bzw. die Widerstandsbahn 3 abdeckt. Auch kann die Kontaktbahn 8 abgedeckt sein. Insbesondere kann das gesamte Trägermaterial 2, vorzugsweise unter Aussparung der elektrischen Kontaktzonen 5, mit besagter elektrisch isolierender Schutzschicht 6 beschichtet sein.
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Die 3 und 4 zeigen Seitenansichten von speziellen Ausführungsformen der in den 1 und 2 gezeigten Hochspannungswiderstandsanordnungen 1. Während die in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen ein nur einseitig bedrucktes Trägermaterial 2 zeigen, ist bei den Ausführungsformen der 3 und 4 das Trägermaterial 2 beidseitig mit den Widerstandsbahnen 3 und den Kontaktzonen 5 sowie ggf. mit der Kontaktbahn 8 bedruckt. Es ist klar, dass grundsätzlich auch beide Seiten des Trägermaterials 2 mit der zuvor genannten Schutzschicht 6 beschichtet sein können.
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3 zeigt somit eine Hochspannungswiderstandsanordnung 1, bei der das Trägermaterial 2 sowohl auf seiner Vorderseite 9 als auch auf seiner Rückseite 10 jeweils mit einer Widerstandsbahn 3 bedruckt ist, wobei außerdem die Kontaktzonen 5 aufgedruckt sein können.
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Bei der in 4 gezeigten Ausführungsform sind sowohl auf die Vorderseite 9 als auch auf die Rückseite 10 des Trägermaterials 2 mehrere Widerstandsbahnen 3 und ggf. die Kontaktzonen 5 in der Längsrichtung 7 des Trägermaterials 2 nebeneinander aufgedruckt. Erkennbar ist in 4 eine besondere Art der Bedruckung, bei welcher die Widerstandsbahnen 3 der Vorderseite 9 und die Widerstandsbahnen 3 der Rückseite 10 in der Längsrichtung 7 einander abwechselnd angeordnet sind. Es ist klar, dass auch bei einer beidseitigen Bedruckung sämtliche Widerstandsbahnen 3 der Vorderseite 9 über eine gemeinsame Kontaktbahn 8 parallel geschaltet sein können und außerdem sämtliche Widerstandsbahnen 3 der Rückseite 10 über eine weitere gemeinsame Kontaktbahn 8 parallel geschaltet sein können.
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5 zeigt nun eine Elektrodenanordnung 11, die bspw. in einer Antistatikvorrichtung zum Reduzieren elektrostatischer Ladung auf einer bewegten Materialbahn verwendet werden kann. Die Elektrodenanordnung 11 umfasst zumindest eine Hochspannungswiderstandsanordnung 1 und wenigstens eine Elektrode 12. Im Beispiel der 5 ist eine Hochspannungswiderstandsanordnung 1 gemäß der in 2 gezeigten Ausführungsform vorgesehen, die mehrere Hochspannungswiderstände 3 aufweist, die in der Längsrichtung 7 des Trägermaterials 2 nebeneinander angeordnet sind. Dabei ist die jeweilige Widerstandsbahn 3 jeweils mit einer Elektrode 12 elektrisch kontaktiert, zweckmäßig über die jeweilige Kontaktzone 5. In Verbindung mit der Kontaktbahn 8 kann somit eine Reihe von Elektroden 12 bereitgestellt werden, die jeweils über einen Vorwiderstand, nämlich die Widerstandsbahn 3, parallel an eine Hochspannungsquelle anschließbar sind. Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform sind die Elektroden 12 an die zuvor hergestellte Hochspannungswiderstandsanordnung 1 angebaut, in dem sie am Trägermaterial 2 befestigt und mit der jeweiligen Kontaktzone 5 elektrisch kontaktiert werden.
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Die 6 bis 8 zeigen eine andere Ausführungsform, bei welcher die Elektroden 12 bereits bei der Herstellung der Hochspannungswiderstandsanordnung 1 integriert werden. Hierbei ist das Trägermaterial 2 an die Elektroden 12 angespritzt. Hierzu werden die Elektroden 12 in einer entsprechenden Spritzform positioniert, in welche der Kunststoff zum Herstellen des Trägermaterials 2 eingespritzt wird. Dabei werden die Elektroden 12 an ihren von der jeweiligen Elektrodenspitze 13 entfernten Endbereichen 14 mehr oder weniger in den Kunststoff des Trägermaterials 2 eingebettet. Zweckmäßig erfolgt ein Anspritzen des Trägermaterials 2 gemäß den 6 bis 8 so, dass an der Vorderseite 9 und/oder an der Rückseite 10 des Trägermaterials 2 ein Oberflächenbereich 15 der jeweiligen Elektrode 12 im zuvor genannten Endbereich 14 freistehend angeordnet ist. In diesem freistehenden Endbereich 14 ist die Elektrode 12 bzw. das Elektrodenende nicht vom Kunststoff des Trägermaterials 2 bedeckt. Hierdurch ist es möglich, beim nachfolgenden Aufdrucken der Widerstandsbahn 3, diese so aufzudrucken, dass sich gemäß 6 eine Überdeckung 16 ergibt, die zur gewünschten elektrischen Kontaktierung zwischen der Widerstandsbahn 3 und der Elektrode 12 führt. Obwohl im Beispiel der 7 die jeweilige Elektrode 12 im Endbereich 14 einen kreisförmigen Querschnitt aufweist, kann sie bei einer anderen Ausführungsform zumindest im Endbereich 14 abgeflacht sein, insbesondere so, dass der Oberflächenbereich 15 bündig mit der Vorderseite 9 und/oder mit der Rückseite 10 des Trägermaterials 2 abschließt.
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Während 5 nur eine einseitig bedruckte Ausführungsform zeigt, ist in 8 eine Ausführungsform wiedergegeben, bei welcher das Trägermaterial 2 wieder zweiseitig mit den Widerstandsbahnen 3 bedruckt ist, wobei auch hier dann auf beiden Seiten 9, 10 des Trägermaterials 2 jeweils eine Kontaktbahn 8 vorgesehen ist, um die Widerstandsbahnen 3 der jeweiligen Seite 9, 10 elektrisch parallel an eine Hochspannungsquelle anschließen zu können. Zweckmäßig ist auch bei der in 8 gezeigten Ausführungsform eine Variante gewählt, bei welcher die Widerstandsbahnen 3 der Vorderseite 9 und die Widerstandsbahnen 3 der Rückseite 10 in der Längsrichtung 7 des Trägermaterials 2 einander abwechselnd angeordnet sind. Bspw. ist es hierdurch möglich, die Elektroden 12, die in der Längsrichtung 7 aufeinanderfolgen, auf unterschiedliche Potentiale zu legen und insbesondere mit unterschiedlichen Polaritäten zu versehen.
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9 zeigt eine Rolle 17, auf die ein Endlosmaterial 18 aufgewickelt ist bzw. von der ein Endlosmaterial 18 abwickelbar ist. Dieses Endlosmaterial 18 ist dabei entweder durch die Hochspannungswiderstandsanordnung 1 oder durch die Elektrodenanordnung 11 gebildet, indem bei der jeweiligen Anordnung 1 bzw. 11 die Widerstandsbahnen 3 und ggf. die Elektroden 12 in großer Anzahl in der Längsrichtung 7 des Trägermaterials 2 hintereinander, quasi endlos aufeinanderfolgend angeordnet sind.
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Für die Herstellung der hier vorgestellten Hochspannungswiderstandsanordnung 1 können zunächst die wenigstens eine elektrische Kontaktzone 5 und/oder die wenigstens eine Kontaktbahn 8 auf das Trägermaterial 2 aufgedruckt werden. Anschließend kann die jeweilige Kontaktzone 5 bzw. die jeweilige Kontaktbahn 8 eingebrannt werden. Das Einbrennen der Kontaktzonen 5 bzw. Kontaktbahnen 8 kann beispielsweise in einem Temperaturbereich von etwa einschließlich 150° bis etwa einschließlich 220°C durchgeführt werden.
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Die elektrischen Kontaktzonen 5 und die Kontaktbahnen 8 können beispielsweise aus Leitsilber hergestellt werden, das bevorzugt auf einer polymeren Epoxidharzbasis realisiert werden kann.
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Nach dem Einbrennen der elektrischen Kontaktzonen 5 bzw. der Kontaktbahnen 8 können die Widerstandsbahnen 3 auf das Trägermaterial 2 aufgedruckt werden. Nach dem Aufdrucken der Widerstandsbahnen 3 erfolgt das Einbrennen der Widerstandsbahnen 3. Der Einbrennvorgang für die Widerstandsbahnen 3 kann dabei in einem Temperaturbereich von etwa einschließlich 150°C bis etwa einschließlich 240°C durchgeführt werden.
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Nach dem Einbrennen der Widerstandsbahnen 3 kann außerdem ein Spritzprozess durchgeführt werden, mit dessen Hilfe die Isolationsschicht 6 aufgebracht wird. Dabei bedeckt die Isolationsschicht 6 zumindest die Widerstandsbahnen 3. Ferner kann die Schutzschicht 6 die gegebenenfalls vorhandene Kontaktbahn 8 abdecken. Je nachdem, ob an den Kontaktzonen 5 bereits elektrische Anschlüsse angebracht sind oder nicht, kann die Isolationsschicht 6 außerdem die Kontaktzonen 5 abdecken. Der Spritzprozess zum Anbringen der Isolationsschicht 6 ist bevorzugt als Niedertemperatur-Spritzprozess konzipiert, der bei weniger als 200°C durchgeführt wird.
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Das Aufdrucken der Kontaktzonen 5 und/oder der Kontaktbahnen 8 und/oder der Widerstandsbahnen 3 erfolgt zweckmäßig mittels eines Siebdruckverfahrens. Die Verwendung einer Polymerpaste als Widerstandspaste 4 erlaubt es, das Einbrennen der Widerstandsbahnen 3 bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen durchzuführen, so dass für das Trägermaterial 2 ein Kunststoff verwendet werden kann. Hierdurch wird die Hochspannungswiderstandsanordnung 1 extrem preiswert. Auch das Herstellungsverfahren wird vergleichsweise preiswert, da nur relativ niedrige Einbrenntemperaturen realisiert werden müssen, so dass auch der Energiebedarf zum Herstellen der Einbrenntemperaturen bzw. zum Durchführen der Einbrennprozesse, vergleichsweise gering ist.
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Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform des Verfahrens, bei welcher auf einem Bogen aus Trägermaterial 2 gleichzeitig eine Vielzahl von Hochspannungswiderstandsanordnungen 1 hergestellt werden, die anschließend durch Zuschneiden oder Stanzen vereinzelt werden. Hierdurch kann durch gleichzeitiges Aufdrucken einer Vielzahl von Kontaktzonen 5 und/oder einer Vielzahl von Kontaktbahnen 8 und/oder einer Vielzahl von Widerstandsbahnen 3 die Zeit zum Herstellen der einzelnen Hochspannungswiderstandsanordnung 1 signifikant reduziert werden.
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Es ist klar, dass auch hierbei Varianten mit beidseitiger Bedruckung des Trägermaterials 2 realisierbar sind.
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Ein Verfahren zum Herstellen der Elektrodenanordnung 11 kann auf das zuvor genannte Verfahren zum Herstellen der Hochspannungswiderstandsanordnung 1 aufbauen. Bspw. können die Elektroden 12 an die Hochspannungswiderstandsanordnung 1 angebaut werden, derart, dass eine elektrische Kontaktierung der Elektroden 12 mit den Kontaktzonen 5 erfolgt, wobei außerdem eine hinreichende Fixierung der Elektroden 12 am Trägermaterial 2 realisiert wird. Alternativ kann ein Verfahren zum Herstellen der Elektrodenanordnung 11 durch ein modifiziertes Verfahren zum Herstellen der Hochspannungswiderstandsanordnung 1 dadurch geschaffen werden, dass das Trägermaterial 2 an die Elektroden 12 angespritzt wird, so dass anschließend das bereits mit den Elektroden 12 versehene Trägermaterial 2 gemäß dem Verfahren zum Herstellen der Hochspannungswiderstandsanordnung 1 mit der wenigstens einen Kontaktbahn 8 bedruckt werden kann. Anschließend erfolgt wieder das Einbrennen der wenigstens einen Kontaktbahn 8. Anschließend erfolgt das Bedrucken mit den Widerstandsbahnen 3, derart, dass jede Widerstandsbahn 3 einenends eine der Elektroden 12 elektrisch kontaktiert und anderenends die Kontaktbahn 8 elektrisch kontaktiert. Anschließend erfolgt das Einbrennen der Widerstandsbahnen 3. Abschließend kann auch hier eine Beschichtung zum Anbringen der Schutzschicht 6 durchgeführt werden. Es ist klar, dass auch hier eine Variante mit beidseitig bedrucktem Trägermaterial 2 realisierbar ist.
