DE19744527A1

DE19744527A1 - Isolierter Kunststoff-Leiter

Info

Publication number: DE19744527A1
Application number: DE19744527A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl Ing Hilburg
Original assignee: INNOCEPT MEDIZINTECHNIK GmbH
Current assignee: INNOCEPT MEDIZINTECHNIK GmbH
Priority date: 1997-10-09
Filing date: 1997-10-09
Publication date: 1999-04-15
Also published as: WO1999019888A1; AU9341598A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Leiter aus Kunststoff, vorzugsweise elastomerem Kunststoff, bestehend aus einer isolierenden Außenschicht, welche mindestens eine elektrisch leitende Leiterbahn umschließt, die aus Kunststoff mit elektrisch leitenden Zusatzstoffen, vorzugsweise Graphitpartikeln, besteht sowie ein Herstellungsverfahren für einen derartigen elektrischen Leiter.

Es ist bekannt, Kunststoffe elektrisch leitend zu machen, indem elektrisch leitende Zusätze, beispielsweise Graphitpartikel, beigemischt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches, vielseitiges und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines rundum isolierten elektrischen Leiters mit einer Leiterbahn aus einem derartigen elektrisch leitenden Kunststoff sowie einen nach diesem Verfahren hergestellten elektrischen Leiter zu schaffen.

Diese Aufgabe wird in bezug auf den elektrischen Leiter dadurch gelöst, daß die isolierende Außenschicht und die Leiterbahn von einem kontinuierlich, coextrudier ten Kunststoffkörper gebildet werden.

Bei diesem kontinuierlichen Coextrusionsverfahren wird in einer Schneckenpresse aufgeschmolzener Kunststoff ohne elektrisch leitende Zusätze einer äußeren Profildü se zugeführt und gleichzeitig ein aufgeschmolzener Kunststoff mit elektrisch leiten den Zusatzstoffen mindestens einer von der äußeren Profildüse umschlossenen Innendüse zugeführt, so daß am Düsenaustritt eine vollständig durch eine isolierende Außenschicht ummantelte Leiterbahn aus Kunststoff austritt.

Durch eine Variation der Düsengeometrie können unterschiedlichste Leiterformen hergestellt werden. Beispielsweise können mehrere Leiterbahnen nebeneinander von einer gemeinsamen isolierenden Außenschicht umgeben sein, so daß ein bandförmi ger Leiterverbund entsteht.

Vorzugsweise wird zur Herstellung des elektrischen Leiters ein Silicon-Elastomer sowohl für die isolierende Außenschicht als auch für die elektrisch leitende Leiter bahn verwandt. Auf diese Weise wird der Leiter dehnbar, und es besteht nicht die Gefahr, daß er bei einer Zugbelastung von seiner Befestigung abreißt.

Zudem weist ein elektrischer Leiter mit einer Leiterbahn aus graphithaltigem Silicon- Elastomer einen bei einer Dehnung des Leiters variablen elektrischen Widerstand auf. Ein derartiger elektrischer Leiter kann zur Dehnungsmessung verwandt werden. Aufgrund seines definierten Dehnwiderstandes läßt sich aus der gemessenen Deh nung auch die Dehnkraft ermitteln.

Aber auch ohne die Ausnutzung der Widerstandsänderung zur Dehnungsmessung ist für den erfindungsgemäßen elektrischen Leiter eine Vielzahl von Einsatzmöglichkei ten denkbar. Da die Leiterbahn aus einem flexiblen Elastomer besteht, tritt - anders als bei einem Metall-Leiter - keine Materialermüdung bei mehrfacher Biegung des erfindungsgemäßen Leiters ein. Er ist daher hervorragend zur elektrischen Verbin dung relativ zueinander beweglicher Bauelemente geeignet, z. B. zum Anschluß der Leseköpfe von CD-Abspielgeräten oder der klappbaren Anzeigen von tragbaren Computern (Lap-Tops) an das Grundgerät. Insbesondere für digitale Datenübertra gungen können die erfindungsgemäßen Leiter verwendet werden, da bei der Datensi gnalübertragung der innere Widerstand der Leiterbahn von untergeordneter Bedeu tung ist. Sollte die Übertragung einer hohen elektrischen Leistung beabsichtigt sein oder sollte bei der analogen Signalübertragung eine möglichst geringe Signaldämp fung in der Leiterbahn notwendig sein, so müssen dem Elastomer der Leiterbahn Zusatzstoffe mit hoher elektrischer Leitfähigkeit in hoher Konzentration beigemischt werden.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe schreibung. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 den Querschnitt eines runden elastomeren Leiters,

Fig. 2 die Seitenansicht einer Extrusionsdüsen-Anordnung zur Herstellung eines Leiters gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Mehrfachleiter gemäß der Erfindung,

Fig. 4 die Draufsicht auf den Mehrfachleiter aus Fig. 3,

Fig. 5 die Draufsicht auf einen zweifachen elektrischen Leiter zur Dehnungsmessung und

Fig. 6 die gemäß der Schnittlinie VI-VI in Fig. 5 geschnittene Darstellung des Leiters aus Fig. 5.

In Fig. 1 ist ein kreisförmiger elektrischer Leiter dargestellt, der vollständig aus Silicon-Elastomer besteht. Seine isolierende Außenschicht 1 ist elektrisch nicht leitend. Der elastomeren Leiterbahn 2 sind Graphitpartikel beigemischt. Der elektrische Leiter wird von einem kontinuierlichen Kunststoffkörper gebildet, der im Coextrusionsverfahren hergestellt ist.

Das Herstellungsverfahrens des elektrischen Leiters ist in der Fig. 2 dargestellt. Von einer Schneckenpresse wird ein durch die Pfeile 3 gekennzeichneter Strom einer nicht leitenden Kunststoffschmelze einer Außendüse 4 zugeführt. Die Außendüse 4 ist rotationssymmetrisch aufgebaut und umschließt eine Innendüse 5. Der Austritts querschnitt 6 der Außendüse 4 ist ringförmig und umschließt den kreisförmigen Austrittsquerschnitt 7 der Innendüse 5. Die Innendüse 5 ist in der Außendüse 4 über Verbindungsstreben 8 fixiert. Der Innendüse 5 wird ebenfalls von einer Schnecken presse ein aufgeschmolzener Kunststoff 9 mit elektrisch leitenden Partikeln zuge führt. Am Austrittsquerschnitt 7 der Innendüse 5 formt der austretende elektrisch leitende Kunststoff die Leiterbahn 2. Der aus dem Austrittsquerschnitt 6 der Außen düse 4 austretende Kunststoff formt die isolierende Außenschicht 1.

Zur Realisierung unterschiedlicher Leiterformen können die Konturen der Austritts querschnitte der Außendüse 4 und der Innendüse 5 variiert werden. Die Fig. 3 und 4 zeigen beispielsweise einen coextrudierten Mehrfachleiter. Dieser Mehrfach leiter umfaßt 5 Leiterbahnen 2', die von einer isolierenden Außenschicht 1' umgeben sind, welche einen zusammenhängenden Flachleiter bildet. Die Außendüse zur Herstellung dieses Mehrfachleiters weist eine Kontur auf, die im wesentlichen dem in Fig. 3 erkennbaren Oberflächenverlauf der isolierenden Außenschicht 1' entspricht. In den fünf Ausbauchungen des Austrittsquerschnittes der Außendüse liegen fünf Innendüsen zur Ausbildung der fünf Leiterbahnen 2' des Mehrfachleiters.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine alternative Ausführungsform des elektrischen Leiters.

Hier sind zwei elektrische Leiter, die im wesentlichen dem in Fig. 1 dargestellten Leiter entsprechen, über flache Verbindungsstege 10 miteinander verbunden. Jeder Leiter umfaßt eine isolierende Außenschicht 1 und eine Leiterbahn 2. Allerdings weisen beide Leiter unterschiedliche Durchmesser auf und erzeugen somit unter schiedliche Widerstandskräfte gegen elastische Dehnung. Dieser Doppelleiter wird in der Medizintechnik zur Aufnahme unterschiedlicher Dehnungsbeträge und -kräfte verwandt.

Der in den Fig. 5 und 6 dargestellte Leiterverbund kann einschließlich des Materials für die Stege 10 im Coextrusionsverfahren hergestellt werden. Dabei weist die Außendüse im wesentlichen die Außenkontur der isolierenden Außenschicht 1 mit dem Verbindungssteg 10 auf. Die Unterbrechungen zwischen den einzelnen Verbin dungsstegen können nach der Coextrusion des Leiters aus dem Stegmaterial ausgestanzt werden.

Alternativ können die Verbindungsstege 10 nachträglich an zwei einzelnen Leitern befestigt, insbesondere festgeklebt werden.

Bezugszeichenliste

1

Außenschicht

2

,

2

' Leiterbahn

3

Strom nichtleitender Kunststoffsschmelze

4

Außendüse

5

Innendüse

6

Austrittsquerschnitt der Außendüse

7

Austrittsquerschnitt der Innendüse

8

Verbindungsstreben

9

Kunststoff mit elektrisch leitenden Partikeln

10

Verbindungssteg

Claims

1. Elektrischer Leiter aus Kunststoff, vorzugsweise elastomerem Kunststoff, bestehend aus einer isolierenden Außenschicht (1), welche mindestens eine elektrisch leitende Leiterbahn (2, 2') umschließt, die aus Kunststoff mit elektrisch leitenden Zusatzstoffen, vorzugsweise Graphitpartikeln, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Außenschicht (1) und die Leiterbahn (2, 2') von einem kontinu ierlichen, coextrudierten Kunststoffkörper gebildet werden.

2. Elektrischer Leiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff ein Silicon-Elastomer ist.

3. Elektrischer Leiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er einen bei einer Dehnung des Leiters variablen elektrischen Widerstand aufweist.

4. Elektrischer Leiter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens zwei zueinander parallele elektrische Leiterbah nen (2) mit jeweils einer isolierenden Außenschicht (1) umfaßt, wobei die isolieren den Außenschichten (1) über im Abstand zueinander angeordnete Stege (10) mitein ander verbunden sind und unterschiedliche Durchmesser aufweisen.

5. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Leiters aus Kunststoff, vorzugs weise elastomerem Kunststoff, bestehend aus einer isolierenden Außenschicht (1), welche mindestens eine elektrisch leitende Leiterbahn (2) umschließt, die aus Kunststoff mit elektrisch leitenden Zusatzstoffen, vorzugsweise Graphitpartikeln, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Außenschicht (1) und die Leiterbahn (2) in einem kontinuierlichen Coextrusionsverfahren ausgebildet werden, wobei der aufgeschmolzene, isolierende Kunststoff der Außenschicht (1) einer äußeren Profildüse (4) zugeführt wird und gleichzeitig der aufgeschmolzene Kunst stoff mit elektrisch leitenden Zusatzstoffen mindestens einer von der äußeren Profildüse (4) umschlossenen Innendüse (5) zugeführt wird.