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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Ausbildung von elektrisch leitenden Schichten an gegenüberliegenden Seiten einer endlosen, elektrisch nichtleitenden Bahn. Insbesondere kann der damit hergestellte Verbund dazu verwendet werden, als Bestandteil eines Sensoren o.ä. Elemente aufweisenden Funktionselements, wie beispielsweise eines Arbeitshandschuhs oder einer Schutzbekleidung, oder aber als Teil einer Sensorhaut für einen Roboterarm zu dienen.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2009 055 121 A1 der Anmelderin sind eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Ausbildung von elektrisch leitenden Schichten an gegenüberliegenden Seiten einer endlosen Bahn mit den Merkmalen der beiden unabhängigen Patentansprüche bekannt. Wesentlich bei der aus der genannten Schrift bekannten Vorrichtung bzw. dem daraus bekannten Verfahren ist es, dass die Ausbildung von elektrisch leitfähigen Schichten im Bereich einer vorher strukturierten Oberfläche der Bahn erfolgt, d.h., dass die Bestandteile des elektrisch leitenden Materials durch entsprechende Druckeinrichtungen in Vertiefungen o.ä. der strukturierten Bahn eingebracht werden. Dies setzt voraus, dass vorab entsprechend vorbereitete bzw. strukturierte Oberflächen an der Bahn ausgebildet werden müssen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur Ausbildung von elektrisch leitenden Schichten an gegenüberliegenden Seiten einer endlosen, elektrisch nichtleitenden Bahn mit den Merkmalen der beiden unabhängigen Ansprüche hat den Vorteil, dass eine besonders wirtschaftliche und einfache Herstellung einer mit elektrisch leitenden Schichten versehenen Verbunds ermöglicht wird. Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die elektrisch leitenden Schichten im Bereich von beschichtbaren Bahnen, insbesondere in Form von Laminierfolien, anzuordnen, welche mit einer zentralen bzw. mittig angeordneten, elektrisch nichtleitenden Bahn verbunden sind. Die Verwendung von beschichtbaren Bahnen bzw. von Laminierfolien ermöglicht es, auf Strukturierungen o.ä. Oberflächenmodifikationen an der elektrisch nichtleitenden, zentral angeordneten Bahn verzichten zu können, sodass die beiden elektrisch leitenden Schichten unmittelbar auf die (äußeren) Bahnen bzw. auf die Laminierfolien aufgedruckt bzw. aufgebracht werden können.
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Vor dem Hintergrund des oben erläuternden Sachverhalts schlägt es daher die erfindungsgemäße Vorrichtung vor, dass der Druckeinrichtung eine Laminiereinrichtung zum Aufbringen von endlosen beschichtbaren Bahnen, insbesondere von Laminierfolien, an gegenüberliegenden Seiten der elektrisch nichtleitenden Bahn zur Ausbildung einer aus der elektrisch nichtleitenden Bahn und den beiden beschichtbaren Bahnen bestehenden Verbundbahn vorgeschaltet ist. Bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die elektrisch leitenden Schichten auf jeweils eine beschichtbare endlose Bahn, insbesondere eine Laminierfolie, aufgebracht werden, die im Bereich einer der Druckeinrichtung vorgeschalteten Laminiereinrichtung mit der elektrisch nichtleitenden Bahn verbunden werden, sodass die elektrisch nichtleitende Bahn und die beiden beschichtbaren Bahnen eine Verbundbahn ausbilden
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Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ausbildung von elektrisch leitenden Schichten an gegenüberliegenden Seiten einer endlosen, elektrisch nichtleitenden Bahn sind in den jeweiligen Unteransprüchen aufgeführt.
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Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Laminiereinrichtung, die einen relativ einfachen Aufbau ermöglicht, sieht vor, dass die Laminiereinrichtung wenigstens zwei Laminierrollen mit jeweils einer Drehachse aufweisen, wobei eine die beiden Drehachsen schneidende Ebene senkrecht zur Ebene der endlosen, elektrisch nichtleitenden Bahn verläuft. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die wenigstens zwei Laminierrollen fluchtend zueinander und gegenüberliegend zu den beiden Seiten an der zentralen Bahn angeordnet sind, sodass die jeweils zum Aufbringen bzw. Aufpressen der beschichtbaren Bahn bzw. der Laminierfolie benötigte Gegenkraft durch die jeweils gegenüberliegend angeordnete Laminierrolle erzeugbar ist. Ergänzend sei erwähnt, dass derartige Laminierrollen, wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt, typischerweise als beheizbare Laminierrollen ausgebildet sind, sodass durch Aufschmelzen einer ebenfalls typischerweise im Bereich der beschichtbaren Bahn bzw. der Laminierfolie angeordneten Kleberschicht bzw. des Materials der beschichtbaren Bahn bzw. der Laminierfolie und entsprechenden mechanischen Druck die Verbindung zwischen der jeweiligen beschichtbaren Bahn und der zentralen Bahn erzeugt wird.
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Auch hinsichtlich der Ausbildung der Druckeinrichtung gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Um ohne Verwendung von Druckwalzen die metallisch leitenden Schichten beispielsweise im Sieb- oder Schablonendruckverfahren aufbringen zu können, sieht es eine erste konstruktive Ausgestaltung der Druckeinrichtung vor, dass die Druckeinrichtung zumindest senkrecht zur Förderrichtung der beschichtbaren Bahnen beweglich angeordnete Druckeinheiten aufweist, die fluchtend an gegenüberliegenden Seiten der aus der elektrisch nichtleitenden Bahn und den beiden beschichtbaren Bahnen bestehenden Verbundbahn angeordnet sind. Durch die fluchtende Anordnung der beiden Druckeinheiten zu der Verbundbahn wird insbesondere auch eine hochgenaue bzw. präzise Anordnung der Beschichtungen an den beschichtbaren Bahnen ermöglicht. Dabei erfolgt das Aufbringen der elektrisch leitenden Schichten während einer Stillstandsphase der Verbundbahn.
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Um auch bei einer kontinuierlichen Bewegung der Verbundbahn ein Aufbringen der elektrisch leitenden Schichten an den gegenüberliegenden Seiten der Verbundbahn zu ermöglichen, sieht es eine Weiterbildung des zuletzt genannten Erfindungsgedankens vor, dass die beiden Druckeinheiten zusätzlich in Richtung der Ebene der Verbundbahn beweglich angeordnet sind. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die beiden Druckeinheiten während des Bedruckens mit der Verbundbahn mit dieser synchron in Förderrichtung mitbewegt werden und nach dem Druckvorgang von der Oberflächen der beiden beschichtbaren Bahnen abgehoben und in eine in Förderrichtung entgegengesetzte Richtung zurückbewegt werden, um den nächsten Abschnitt der Verbundbahn bzw. der Laminierfolien mit den elektrisch leitenden Schichten zu versehen.
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Eine besonders bevorzugte Anordnung der Druckeinrichtung, die es insbesondere ermöglicht, eine besonders einfache Zuführung des Materials für die elektrisch leitenden Schichten zu den Druckeinheiten zu ermöglichen, sieht vor, dass die Verbundbahn im Bereich der Druckeinrichtung in einer senkrechten Ausrichtung angeordnet ist. Dadurch wird ein Nachfließen des elektrisch leitenden Materials zu den Druckeinheiten alleine durch Schwerkraftwirkung ermöglicht. Als Material für die Ausbildung der elektrisch leitenden Schichten kommen z.B. silberhaltige Tinten, Pasten oder sonstige, mit leitfähigen/metallischen Partikeln gefüllte und druckbare/abscheidbare Materialien in Frage.
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Um nach dem Ausbilden bzw. Bedrucken der Verbundbahn mit den elektrisch leitenden Schichten eine möglichst rasche Weiterbehandlung bzw. Weiterverarbeitung der Verbundbahn zu ermöglichen, ohne dass die Anlage besonders eine besonders große Ausdehnung aufweisen muss, um eine Trocknung der elektrisch leitenden Schichten zu ermöglichen, ist es vorgesehen, dass der Druckeinrichtung eine Aushärteeinrichtung für das elektrisch leitende Material nachgeschaltet ist. Eine derartige Aushärteeinrichtung weist typischerweise eine Heizeinrichtung oder Bestrahlungseinrichtung auf, die beispielsweise in Form einer UV-Heizeinrichtung ausgebildet ist, und die es ermöglicht, eine schnellere Aushärtung des Materials der elektrisch leitenden Schicht zu gewährleisten, damit die mit den elektrisch leitenden Schichten versehene Verbundbahn möglichst rasch bzw. in relativ geringem Abstand nach der Druckeinrichtung in Form eines Halbzeugs aufgerollt werden kann.
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Hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht eine Weiterbildung vor, dass die elektrisch nichtleitende Bahn und die beschichtbaren Bahnen bzw. Laminierfolien jeweils auf einer Endlosrolle bevorratet sind und mittels angetriebener Laminierwalzen der Laminiereinrichtung gefördert werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Figurenliste
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- Die einzige Figur zeigt in einer schematischen Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ausbildung von elektrisch leitenden Schichten an gegenüberliegenden Seiten einer endlosen, elektrisch nichtleitenden, zentral angeordneten Bahn.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In der einzigen Figur ist eine Vorrichtung 10 zur Ausbildung von elektrisch leitenden Schichten 1, 2 zur Ausbildung beispielsweise von Elektrodenflächen an gegenüberliegenden Seiten einer endlosen Verbundbahn 5 stark vereinfacht dargestellt. Die Verbundbahn 5 besteht aus einer zentralen (mittleren), elektrisch nichtleitenden Bahn, insbesondere in Form einer Textilschicht 6, die an ihrer Oberseite bzw. Unterseite mit jeweils einer beschichtbaren Bahn in Form einer Laminierfolie 7, 8 fest verbunden ist. Bei dem Material der Textilschicht 6 kann es sich beispielsweise um ein gewobenes Material, um eine Filz- bzw. non-waven-Schicht, o.ä. handeln. Anstelle einer Textilschicht 6 kann als zentrale Bahn auch ein Schaumstoff, ein Abstandsgewirke o.ä. verwendet werden. Die Laminierfolie 7, 8 besteht insbesondere aus einem Kunststoffmaterial und ist auf der der Textilschicht 6 zugewandten Seite heißsiegelfähig ausgebildet. Anstelle einer Laminierfolie 7, 8 liegt es auch im Rahmen der Erfindung, andere, flächenförmige und beschichtbare Materialien zu verwenden.
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Sowohl die Textilschicht 6 als auch die beiden Laminierfolien 7, 8 sind jeweils in Form einer endlosen Rolle 11 bis 13 bevorratet. Ebenso wird die mit den elektrisch leitenden Schichten 1, 2 versehene Verbundbahn 5 nach deren Herstellung in Form einer endlosen Rolle 15 aufgespult bzw. bevorratet.
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Die Vorrichtung 10 weist eine Laminiereinrichtung 20 auf, die beispielhaft zwei, um jeweils eine Drehachse 21, 22 angeordnete Laminierwalzen 23, 24 umfasst. Die beiden Laminierwalzen 23, 24, die vorzugsweise als beheizte Laminierwalzen 23, 24 ausgebildet sind, dienen dazu, die Laminierfolien 7, 8 gegen die Unterseite bzw. Oberseite der Textilschicht 6 und unter Wärmeeinwirkung zu verpressen und dadurch zu verbinden. Hierzu sind die beiden Laminierwalzen 23, 24 bzw. die beiden Drehachsen 21, 22 fluchtend zueinander auf gegenüberliegenden Seiten der Textilschicht 6 angeordnet, derart, dass eine die beiden Drehachsen 21, 22 verbindende, in der Darstellung der Figur als Gerade erscheinende Ebene 25 senkrecht zur Textilschicht 6 verläuft.
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Vorzugsweise durch Antreiben der beiden Laminierwalzen 23, 24 werden die Textilschicht 6 sowie die Laminierfolien 7, 8 von den Rollen 11 bis 13 abgezogen. Insbesondere erfolgt der Antrieb der Laminierwalzen 23, 24 kontinuierlich.
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Nach dem Verbinden der beiden Laminierfolien 7, 8 mit der Textilschicht 6 verlässt die Verbundbahn 5 die Laminiereinrichtung 20 und wird um eine Umlenkrolle 26 derart umgelenkt, dass die Verbundbahn 5 in einer vertikalen bzw. senkrechten Anordnung in den Bereich einer Druckeinrichtung 30 gelangt. Die Druckeinrichtung 30 umfasst beispielhaft zwei, senkrecht zu einer Förderrichtung 35 der Verbundbahn 5 entsprechend des Pfeils 31 beweglich angeordnete Druckeinheiten 32, 34, die dazu ausgebildet sind, die elektrisch leitfähigen Schichten 1, 2, vorzugsweise im Siebdruckverfahren oder im Schablonendruckverfahren oder andere geeignete Druck-/Beschichtungsverfahren, auf die Laminierfolien 7, 8 aufzubringen. Weiterhin sind die beiden Druckeinheiten 32, 34 in Förderrichtung 35 der Verbundbahn 5 beweglich angeordnet. Die beiden Druckeinheiten 32, 34 sind beispielhaft mit jeweils einem Vorratsbehälter 36, 37 für das Material der elektrisch leitfähigen Schicht 1, 2 gekoppelt.
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Für das Material der elektrisch leitfähigen Schicht 1, 2 können beispielsweise silberhaltige Tinten, Pasten oder sonstige, mit leitfähigen/metallischen Partikeln gefüllte und druckbare/abscheidbare Materialien verwendet werden.
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Nach dem Bedrucken der beiden Laminierfolien 7, 8 auf der der Textilschicht 6 abgewandten Seite mit den elektrisch leitfähigen Schichten 1, 2 gelangt die Verbundbahn 5 in den Bereich einer Aushärteeinrichtung 40, die in an sich bekannter Art und Weise beispielsweise UV-Strahlungseinheiten, Heißlufteinrichtungen oder sonstige, zur Beschleunigung des Aushärteprozesses der elektrisch leitfähigen Schichten 1, 2 dienende Elemente aufweist.
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Nach dem Durchlaufen der Aushärteeinrichtung 40 wird die Verbundbahn 5 beispielhaft um eine weitere Umlenkrolle 42 geführt, bevor diese in Form der Rolle 15 bevorratet bzw. aufgespult wird. Im aufgespulten bzw. in Form der Rolle 15 vorliegenden Zustand der Verbundbahn 5 kann diese weiteren Bearbeitungsschritten zugeführt werden. Diese weiteren Bearbeitungsschritte umfassen beispielhaft ein Abtrennen geeigneter Materialzuschnitte von der Rolle 15, das Anordnen bzw. elektrische Kontaktieren von Funktionselementen, wie Sensoren, elektrischer Leitungen oder sonstiger Elemente und das Formen bzw. Verarbeiten zu den gewünschten Funktionselementen o.ä..
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009055121 A1 [0002]
