DE102017129336B3

DE102017129336B3 - Elastische, elektrisch leitfähige, textile Bänder

Info

Publication number: DE102017129336B3
Application number: DE102017129336.1A
Authority: DE
Inventors: Christoph Mohr; Alexander Müller
Original assignee: AMOHR TECHNISCHE TEXTILIEN GmbH
Current assignee: AMOHR TECHNISCHE TEXTILIEN GmbH
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2017-12-08
Publication date: 2019-01-10
Anticipated expiration: 2037-12-09
Also published as: WO2019110291A1

Abstract

Dargestellt und beschrieben sind elastische, elektrisch leitfähige, textile Bänder, bestehend aus einem textilen Gewirk inklusive einer Mehrzahl von vorwiegend in Längsrichtung wellenförmig verlaufenden isolierten oder unisolierten elektrischen Leitern, wobei an den elektrischen Leitern elektrische Leiterplatten anlötbar und daran elektrische Bauelemente, wie Sensoren, befestigbar sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues elastisches, elektrisch leitfähiges, textiles Band zu schaffen, an dem auf möglichst einfache Weise elektronische Bauelemente befestigbar sind und das eine lange Lebensdauer aufweist.
Die Lösung der Aufgabe besteht in elastischen, elektrisch leitfähigen, textilen Bändern, bestehend aus einem textilen Gewirk inklusive einer Mehrzahl von vorwiegend in Längsrichtung wellenförmig verlaufenden isolierten oder unisolierten elektrischen Leitern, wobei an den elektrischen Leitern Platinen (elektrische Leiterplatten) anlötbar und daran elektrische Bauelemente, wie Sensoren befestigbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder beabstandete, sich wiederholende unelastische Zonen aufweisen, in denen Platinen angeordnet werden können.

Description

Die Erfindung betrifft elastische, elektrisch leitfähige, textile Bänder, bestehend aus einem textilen Gewirk inklusive einer Mehrzahl von vorwiegend in Längsrichtung wellenförmig verlaufenden isolierten oder unisolierten elektrischen Leitern, wobei an den elektrischen Leitern elektrische Leiterplatten anlötbar und daran elektrische Bauelemente, wie Sensoren, befestigbar sind.
Derartige, unter den Oberbegriff der Smart Textiles fallende Bänder, die aus der Kombination von Textilien und leitfähigen Materialien gebildet werden, sind beispielsweise aus der WO 2016/181690 A1 bekannt. Während dabei die textile Komponente für Hitzebeständigkeit, textilen Griff, Elastizität und Farbe maßgeblich ist, werden als Leiter je nach Produkt isolierte oder unisolierte, überwiegend metallische Materialien eingesetzt, die für jede Anwendung mit der gewünschten Leitfähigkeit ausgesucht werden und zu produktspezifischen leitfähigen Textilien kombiniert werden.
Auch ist es möglich, elastische, leitfähige Bänder mit elektronischen Bauelementen wie beispielsweise Bewegungssensoren oder Feuchtigkeitssensoren zu versehen. Hierzu werden elektrische Leiterplatten an das elastische, mit Leitern versehene Band angelötet, wobei dies meist händisch geschieht.
Des Weiteren ist aus der US 2017/0181277 A1 ein flächiges, textiles Substrat in Form eines Gestricks bekannt, welches spiralförmige Leiter mit inselartig verteilten unelastischen Zonen und zahlreichen elastischen Zonen aufweist. Dieser Stand der Technik weist zwar Bereiche mit und ohne Elastizität auf, ist jedoch nur sehr aufwändig herzustellen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein neues elastisches, elektrisch leitfähiges, textiles Band zu schaffen, welches eine hohe Elastizität aufweist, an dem auf möglichst einfache Weise elektronische Bauelemente befestigbar sind und das eine lange Lebensdauer sowie geringe Herstellungskosten aufweist.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 1:
Elastische, elektrisch leitfähige, textile Bänder, bestehend aus einem textilen Gewirk inklusive einer Mehrzahl von vorwiegend in Längsrichtung wellenförmig verlaufenden elektrischen Leitern, wobei an den elektrischen Leitern im Bereich von unelastischen Zonen Platinen (elektrische Leiterplatten) anlötbar und daran elektrische Bauelemente wie Sensoren befestigbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder in Längsrichtung beabstandete, sich wiederholende unelastische Zonen aufweisen, in denen Platinen angeordnet werden können und dass die elektrischen Leiter in den sich wiederholenden unelastischen Zonen geradlinig in Längserstreckung der Bänder verlaufen.
Das erfindungsgemäße elastische, elektrisch leitfähige, textile mit elektronischen Bauteilen bestückte Band hat den Vorteil, dass es wesentlich kostengünstiger herstellbar ist, weil die Bestückung des elektrischen Bandes mit elektronischen Bauteilen automatisierbar ist. Außerdem sind die Lötverbindungen zwischen den Leiterplatten und dem elektrischen Band im Bereich der unelastischen Zone wesentlich langlebiger, da die Lötstellen durch nahezu keine Zugkräfte beansprucht werden. Dies ist vor allen Dingen beim Einsetzen der erfindungsgemäßen Bänder in oder an Bekleidungstextilien von Bedeutung, da durch die Bewegung des Menschen große Kräfte auf die Lötstellen einwirken würden, wenn sie im elastischen Bereich der Bänder liegen würden.
Unter anderem durch den geradlinigen Verlauf der elektrischen Leiter in den unelastischen Zonen wird aufgrund der fehlenden Elastizität der elektrischen Leiter das Ziel der Unelastizität des elektrischen Bandes im Bereich der Anordnung der Leiterplatten auf einfache Weise erreicht.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die elastischen, elektrisch leitfähigen, textilen Bänder beidseitig der sich wiederholenden unelastischen Zonen quer zur Längserstreckung der Bänder jeweils Markierungsfäden auf, die die zu kontaktierende Zone für Kontaktierungsautomaten kenntlich machen.
Auch ist es möglich, elastische, elektrisch leitfähige textile Bänder erfindungsgemäß so zu fertigen, dass das Gewirk auf der Unterseite durch einen Langschuss oder mehrere, z.B. gegenläufige Teilschüsse, die sich überlappen oder berühren, abgedeckt ist.
Derartige Bänder weisen auf der Unterseite einen besseren Schutz sowie eine vorteilhafte feststehende Optik und eine angenehme Haptik auf.
Teil der Erfindung sind auch textile Bänder, bei denen das Gewirk in einer Mittellage zwischen Gummifäden und elektrischen Leitern durch einen mittleren Langschuss oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung abgedeckt ist.
Der Vorteil derartiger Bänder ist die größere Stabilität der textilen Konstruktion.
Eine Ausführungsform der Erfindung ist auch dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirk auf der Oberseite durch einen Langschuss oder mehrere, z.B. gegenläufige Teilschüsse, die sich überlappen oder berühren, abgedeckt ist.
Derartige Bänder weisen auf der Oberseite einen besseren Schutz sowie eine vorteilhafte feststehende Optik und eine angenehme Haptik auf. Eine denkbare Ausgestaltung der Erfindung ist auch dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirk auf der Unterseite durch einen Langschuss oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung abgedeckt ist und dass das Gewirk in einer Mittellage zwischen Gummifäden und elektrischen Leitern durch einen mittleren Langschuss oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung abgedeckt ist.
Derartige Bänder weisen auf der Unterseite einen besseren Schutz sowie eine vorteilhafte feststehende Optik und eine angenehme Haptik auf. Außerdem hat die textile Konstruktion eine größere Stabilität.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Gewirk auf der Unterseite durch einen Langschuss oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung, und auf der Oberseite durch einen Langschuss oder mehrere, z.B. gegenläufige Teilschüsse, die sich überlappen oder berühren, abgedeckt.
Auf vorteilhafte Weise weist diese Ausführungsform einen besseren Schutz auf der Oberseite und der Unterseite auf, wobei zugleich auch eine vorteilhafte textile Optik sowie Haptik vorhanden ist.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist darüber hinaus das elastische, elektrisch leitfähige textile Band dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirk auf der Oberseite durch einen Langschuss oder mehrere, z.B. gegenläufige Teilschüsse, die sich überlappen oder berühren, abgedeckt ist und dass das Gewirk in einer Mittellage zwischen Gummifäden und den elektrischen Leitern durch einen mittleren Langschuss oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung abgedeckt ist.
Derartige Bänder weisen einen besseren Schutz auf der Oberseite auf, wobei zugleich auch eine vorteilhafte textile Optik sowie Haptik vorhanden ist. Außerdem hat die textile Konstruktion eine größere Stabilität.
Eine weitere Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirk auf der Unterseite durch einen Langschuss oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung abgedeckt ist, dass das Gewirk in einer Mittellage zwischen Gummifäden und den elektrischen Leitern durch einen mittleren Langschuss oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung abgedeckt ist und dass das Gewirk auf der Oberseite durch einen Langschuss oder mehrere z.B. gegenläufige Teilschüsse, die sich überlappen oder berühren, abgedeckt ist.
Auf vorteilhafte Weise weist diese Ausführungsform beidseitig einen besseren Schutz auf der Oberseite und der Unterseite auf, wobei zugleich auch eine positive textile Optik sowie Haptik und eine stabilere textile Konstruktion vorhanden ist.
Eine weitere denkbare Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirk auf der Unterseite durch einen Langschuss oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung abgedeckt ist, dass das Gewirk in einer Mittellage zwischen Gummifäden und den elektrischen Leitern durch einen mittleren Langschuss oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung abgedeckt ist, dass das Gewirk auf der Oberseite durch einen Langschuss oder mehrere z.B. gegenläufige Teilschüsse, die sich überlappen oder berühren, abgedeckt ist und dass der Langschuss bzw. die gegenläufigen Teilschüsse auf der Oberseite im unelastischen Kontaktierungsbereich ausgesetzt werden.
Auf vorteilhafte Weise weist diese Ausführungsform beidseitig einen besseren Schutz auf der Oberseite und der Unterseite auf, wobei zugleich auch eine positive textile Optik sowie Haptik und eine stabilere textile Konstruktion vorhanden ist. Außerdem ist bei dieser Ausführungsform der elektrische Leiter auf der Oberfläche gut zugänglich, wobei die Automatisierung des Ansetzens von elektronischen Bauteilen vereinfacht wird.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

1 eine prinzipielle, skizzenhafte Draufsicht auf ein elastisches und teilweise unelastisches Band,
2 Draufsicht auf eine konkrete Ausführungsform eines Bandes in skizzenhafter Darstellung,
3 eine Schnittdarstellung des Bandes gemäß Schnittlinie III/III in 2,
4 und 5 skizzenhafte Darstellungen des erfindungsgemäßen Bandes,
6 eine prinzipielle Schnittdarstellung gemäß Schnittlinie VI/VI in 5 und
7 eine fotografische Vergrößerung eines elastische und unelastische Bereiche umfassenden Bandes.

In den Zeichnungen sind elastische, elektrisch leitfähige, textile Bänder insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Die 1 zeigt in stark vereinfachter Form den prinzipiellen Aufbau des elastischen, elektrisch leitfähigen, textilen Bandes 10. Man erkennt, dass beidseitig eines mittigen unelastischen Bereichs 11 jeweils elastische Bereiche 12 des Bandes 10 angeordnet sind, wobei nicht dargestellt ist, dass in bestimmten Abständen das Band 10 jeweils einen unelastischen Bereich 11 aufweist.
Zunächst einmal sind in der Prinzipskizze zwei elektrisch leitfähige Fäden (Leiter) 13 zu erkennen, die im elastischen Bereich 12 wellenförmig verlaufen und im unelastischen Bereich 11 im Wesentlichen nur in Längserstreckung des Bandes 10 angeordnet sind. Einen ähnlichen Verlauf weisen auch die Gummifäden 14 auf, da auch sie im elastischen Bereich 12 wellenförmig angeordnet sind und im unelastischen Bereich 11 im Wesentlichen geradlinig in Längserstreckung des Bandes 10 verlaufen. Durch den im Wesentlichen nur in Längserstreckung des Bandes 10 im unelastischen Bereich 11 stattfindenden Verlauf der elektrischen Leiter 13 und der Gummifäden 14 ergibt sich die Unelastizität des Bereichs 11.
Stabilität erhält das Band 10 durch ein im Einzelnen nicht dargestelltes textiles Gewirk, von dem lediglich vier Maschen 15 angedeutet sind, durch die der dargelegte Verlauf der elektrischen Leiter 13 und der Gummifäden 14 fixiert werden.
In den 2 und 3 ist eine konkrete Ausführungsform des elastischen, elektrisch leitfähigen, textilen Bandes 10 schematisch in der Draufsicht sowie in einer Schnittdarstellung dargestellt.
In der 2 erkennt man wiederum den mittleren unelastischen Bereich 11 und jeweils seitlich unmittelbar anschließende elastische Bereiche 12.
Aus der Zusammenschau der 2 und 3 ist zu ersehen, dass das Band 10 an der Unterseite durch einen Langschuss 16 im elastischen Bereich 12 und im unelastischen Bereich 11 abgedeckt ist. Zusätzlich weist das Band 10 in einer Mittellage zwischen den Gummifäden 14 und den elektrischen Leitern 13 einen mittleren Langschuss 17 auf, durch den die Gummifäden 14 und die elektrischen Leiter 13 fixiert werden.
Letztlich ist zu erkennen, dass im elastischen Bereich 12 das Band 10 auf der Oberseite durch mehrere gegenläufige Teilschüsse 18, die sich überlappen oder berühren, abgedeckt ist. Diese oberen Langschüsse 18 fehlen im unelastischen Bereich 11, wobei dadurch auf vorteilhafte Weise die elektrischen Leiter 13 relativ frei zugänglich im Band 10 angeordnet sind.
In den 4 und 5 ist nochmals sehr schematisch das elastische, elektrisch leitfähige, textile Band 10 dargestellt. Man erkennt in 4 die sich wiederholende Anordnung von unelastischen Bereichen 11, welche jeweils von elastischen Bereichen 12 unterbrochen werden. In der 5 ist darüber hinaus zu erkennen, dass in einem unelastischen Bereich 11 eine Platine (elektrische Leiterplatte) 19 über Lötpunkte 20 fest am Band 10 befestigt wird.
Darüber hinaus zeigt die 6, auf welche Weise ein elektronisches Bauteil 21 am Band 10 befestigt ist. Man erkennt in einer schematischen Schnittdarstellung (6) den unelastischen Bereich 11 des Bandes 10, an dem oberseitig die Platine 19 mittels Lötpunkten 20 befestigt wird. Die Platine 19 ist mit einem Stecker 22 versehen, an dem auf der Unterseite des Bandes 10 ein elektrisches Bauteil 21, z.B. ein Sensor, befestigt ist.
Letztlich ist in der 7 fotografisch das Ausführungsbeispiel mit dem unelastischen Bereich 11 und den daran angrenzenden elastischen Bereichen 12 zu erkennen.
Bezugszeichenliste

10: textile Bänder
11: unelastischer Bereich
12: elastischer Bereich
13: elektrische Leiter
14: Gummifäden
15: Maschen
16: Langschuss (Unterseite)
17: mittlerer Langschuss
18: obere Langschüsse
19: Platine
20: Lötpunkt
21: elektronisches Bauteil
22: Stecker

Claims

Elastische, elektrisch leitfähige, textile Bänder (10), bestehend aus einem textilen Gewirk inklusive einer Mehrzahl von vorwiegend in Längsrichtung wellenförmig verlaufenden elektrischen Leitern (13), wobei an den elektrischen Leitern (13) im Bereich von unelastischen Zonen Platinen (19) (elektrische Leiterplatten) anlötbar und daran elektrische Bauelemente (21) wie Sensoren befestigbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bänder (10) in Längsrichtung beabstandete, sich wiederholende unelastische Zonen (11) aufweisen, in denen Platinen (19) angeordnet werden können und dass die elektrischen Leiter (13) in den sich wiederholenden unelastischen Zonen (11) geradlinig in Längserstreckung der Bänder (10) verlaufen.
Elastische, elektrisch leitfähige, textile Bänder (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig der sich wiederholenden unelastischen Zonen (11) quer zur Längserstreckung der Bänder (10) jeweils Markierungsfäden angeordnet sind, die die zu kontaktierende Zone für Kontaktierungsautomaten kenntlich machen.
Elastische, elektrisch leitfähige, textile Bänder (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirk auf der Unterseite durch einen Langschuss (16) oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung abgedeckt ist.
Elastische, elektrisch leitfähige, textile Bänder (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirk in einer Mittellage zwischen Gummifäden (14) und den elektrischen Leitern (13) durch einen mittleren Langschuss (17) oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung abgedeckt ist.
Elastische, elektrisch leitfähige, textile Bänder (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirk auf der Oberseite durch einen Langschuss (18) oder mehrere, z.B. gegenläufige Teilschüsse, die sich überlappen oder berühren, abgedeckt ist.
Elastische, elektrisch leitfähige, textile Bänder (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirk auf der Unterseite durch einen Langschuss (16) oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung abgedeckt ist und dass das Gewirk in einer Mittellage zwischen Gummifäden (14) und den elektrischen Leitern (13) durch einen mittleren Langschuss (17) oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung abgedeckt ist.
Elastische, elektrisch leitfähige, textile Bänder (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirk auf der Unterseite durch einen Langschuss (16) oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung und auf der Oberseite durch einen Langschuss (18) oder mehrere, z.B. gegenläufige Teilschüsse, die sich überlappen oder berühren, abgedeckt ist.
Elastische, elektrisch leitfähige, textile Bänder (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirk auf der Oberseite durch einen Langschuss (18) oder mehrere, z.B. gegenläufige Teilschüsse, die sich überlappen oder berühren, abgedeckt ist und dass das Gewirk in einer Mittellage zwischen Gummifäden (14) und den elektrischen Leitern (13) durch einen mittleren Langschuss (17) oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung abgedeckt ist.
Elastische, elektrisch leitfähige, textile Bänder (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirk auf der Unterseite durch einen Langschuss (16) oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung abgedeckt ist, dass das Gewirk in einer Mittellage zwischen Gummifäden (14) und den elektrischen Leitern (13) durch einen mittleren Langschuss (17) oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung abgedeckt ist und das Gewirk auf der Oberseite durch einen Langschuss (18) oder mehrere z.B. gegenläufige Teilschüsse, die sich überlappen oder berühren, abgedeckt ist.
Elastische, elektrisch leitfähige, textile Bänder (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewirk auf der Unterseite durch einen Langschuss (16) oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung abgedeckt ist, dass das Gewirk in einer Mittellage zwischen Gummifäden (14) und den elektrischen Leitern (13) durch einen mittleren Langschuss (17) oder mehrere Teilschüsse in Querrichtung abgedeckt ist, das Gewirk auf der Oberseite durch einen Langschuss (18) oder mehrere z.B. gegenläufige Teilschüsse, die sich überlappen oder berühren, abgedeckt ist und dass der Langschuss bzw. die gegenläufigen Teilschüsse auf der Oberseite im unelastischen Kontaktierungsbereich (11) ausgesetzt werden.
Elastische, elektrisch leitfähige, textile Bänder (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 2 sowie 5, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Langschuss bzw. die z.B. gegenläufigen Teilschüsse auf der Oberseite im unelastischen Kontaktierungsbereich (11) ausgesetzt werden, so dass der elektrische Leiter (13) auf der Oberfläche gut zugänglich ist.