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Die
Erfindung betrifft ein dreidimensional (3D) geformtes Flachkabel.
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Aus
dem Dokument DE-A 196 49 972 ist ein Verfahren zur Herstellung eines
Leitungssatzes für
Fahrzeuge bekannt, bei dem die Leitungen mit einer Trägerfolie
verklebt und mit Steckern versehen werden und an einem formstabilen
Träger
befestigt sind, wobei wenigstens einige der Leitungen aus nicht
isolierten Litzenleitern bestehen, die nacheinander und unabhängig voneinander
auf eine isolierende, mit einer Klebeschicht versehene Trägerfolie
entlang einer vorgegebenen Linienführung aufgelegt und anschließend entweder
auf die Trägerfolie
eine isolierende Schutzfolie aufgelegt und mit der Trägerfolie
durch Druckanwendung verklebt oder die Trägerfolie und die aufgelegten
Litzenleiter mit einer Schutzlackschicht überzogen und abschließend durch
Beschneiden an die Kontur des Einsatzortes angepaßt wird.
Nachteilig an diesem Verfahren ist die arbeitsaufwendige Verlegung
der Leiterbahnen und deren Fixierung an dem formstabilen Träger.
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Aus
dem Dokument DE-A 196 28 850 ist ein Kabelbaum und ein Verfahren
zu seiner Herstellung bekannt, der Stromkabel besitzt, die in einer
ersten Harzschicht mit Vertiefungen angeordnet sind, wobei die erste Harzschicht
so geformt ist, dass sie entlang einer vorbestimmten Verlegungsstrecke
der Stromkabel verläuft und
eine zweite Harzschicht, die fest mit der ersten Harzschicht verbunden
ist, so dass sie zumindest die Vertiefung der ersten Harzschicht
bedeckt und durch Vakuumformen angebracht ist.
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Die
bekannten Lösungen
weisen den Nachteil auf, dass sie entweder in einem sehr arbeitsaufwendigen
Prozess per Hand auf die Oberfläche
des formstabilen Trägers
aufgebracht werden müssen
oder dass separate Teile hergestellt, die Leiter eingebracht und
durch das zweite Harz in ihrer Lage fixiert werden müssen.
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Die
Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt dreidimensional geformtes
Flachkabel sowie ein Verfahren zur Herstellung anzugeben, die die
Nachteile der bekannten Lösungen
vermeidet und die im Zwischenschritt die Herstellung von formstabilen
Flachkabeln gestattet, die erst in einem zweiten Schritt an ihrem
Einbauort plaziert werden.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe durch ein Flachkabel gelöst,
bestehend aus einem Laminat, welches aus einer zwischen mindestens
Abdeckschicht und einer mindestens Trägerschicht eingebundenen Leiterschicht
besteht, wobei zur Verbindung der Schichten mindestens eine Klebeschicht
vorhanden ist und das auf ein positives Formwerkzeug aufgebracht
und unter Anwendung von Wärme
und Druck in Form gebracht sowie durch Abkühlung unter die Glastemperatur
Tg der Klebeschicht oder reaktive Aushärtung der
Klebeschicht in seiner dreidimensionalen Formgestalt fixiert ist.
Ein solches 3D-Flachkabel ist auch als Zwischenteil vor dem Einbau
lagerfähig.
Die Trägerschicht
kann aus Metall- oder Kunststoff-Folien, aus einem aus Kunststoff-
oder Glasfasern gebildeten Textil ähnlichem Flächengebilde oder einer porösen Schicht
bestehen. Dabei sind unter Folien solche mit einer Schichtdicke
von etwa 0,010 bis 2 mm zu verstehen.
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Vorzugsweise
wird als Klebeschicht ein thermoplastischer Kleber, eine thermoplastische
Klebefolie, ein Klebevliesstoff mit einem Schmelzpunkt Tm<210°C und/oder
ein latent Reaktivkleber mit einer Vernetzungstemperatur <210°C eingesetzt.
Klebeschichten dieser Art gestatten es, die Flachkabel- mit der
Trägerschicht
fest zu verbinden und zu einem Zwischenformteil zu formen.
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Zur
besseren Handhabung kann weiterhin eine der Abdeckung dienende weitere
poröse
Schicht vorgesehen sein. Die poröse
Schicht besteht vorteilhafter Weise aus einem Vliesstoff oder Gewebe
aus polymeren Fasern.
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Besonders
bevorzugt ist eine Abdeckschicht aus einer Vliesstoffschicht, die
lediglich aus Polyester-, Polyamid-, Polyolefin-, syndiotaktischen
Polystyren-, Polysulfon- und/oder Glasfasern bestehen und deren
Poren zwischen den Fasern oder Filamenten so stark mit einem Bindemittel
gefüllt
sind, dass eine Durchschlagsfestigkeit von mindestens 500 V.
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Das
erfindungsgemäße Flachkabel
kann zumindest teilweise mit einem Thermoplast hinterspritzt sein. Damit
ist die Herstellung an den Einbauort gestalteter Teile möglich.
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Vorteilhafter
Weise sind die Leiter der Leiterbahn vor der Laminierung zumindest
in Teilbereichen ihrer Oberfläche
zur Bildung von Kontaktfeldern freigelegt.
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Besonders
bevorzugt ist ein Flachkabel, das mit elektronischen Bauelementen
bestückt
ist. Dadurch können
in sehr rationeller Weise funktionstechnisch fertige elektronische
Einbauteile hergestellt werden.
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Die
Herstellung der 3D-Flachkabel als Zwischenteile erfolgt in der Weise,
dass das Laminat bestehend aus einer zwischen mindestens einer Abdeck-,
Klebe- und Trägerschicht
eingebundene Leiterschicht auf ein positives Formwerkzeug aufgebracht,
ausgerichtet und unter Anwendung von Wärme, Strahlung und/oder Druck
in Form gebracht sowie durch Abkühlung
unter die Glastemperatur Tg der Klebeschicht
oder Aushärtung der
Klebeschicht in seiner Formgestalt fixiert wird. Als Druck wird
beispielsweise ein Unterdruck an der Rückseite des Laminats angelegt.
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Vorzugsweise
werden die in ihrer Formgestalt fixierten Laminatteile durch Stanzen,
Fräsen
oder Schneiden nachbearbeitet und in einem separaten Schritt an
ihrem Einsatzort eingebaut oder zur besseren Montage zumindest teilweise
in einem Spritzgußverfahren
mit einem Thermoplast hinterspritzt.
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Zur
Temperaturvergleichmäßigung wird
vorzugsweise eine Metallfolie, -gitter oder -netz beim Laminierungsprozeß und/oder
im Formwerkzeug eingesetzt.
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Die
Laminatteile können
in zumindest einem Teilbereich durch die bei der Durchführung des
Spritzgußverfahrens
auf seine Oberfläche
auftreffenden Thermoplasten an die Wandung des Formwerkzeugs angepresst
und formfixiert werden. Die Formfixierung wird dadurch sehr vereinfacht.
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Als
Vliesstoff für
das genannte Verfahren werden vorzugsweise solche aus Polyester
oder Polyamid eingesetzt, die eine Dicke von 0,1 bis 2 mm, eine
Reißfestigkeit
von 50 bis 250 N/50mm und eine Dehnung von 30 bis 50% besitzen.
Das als Klebeschicht eingesetzte Klebevlies sollte eine Erweichungstemperatur
zwischen 120 und 210°C
besitzen, sein Flächengewicht
sollte je nach gewünschter
Formstabilität
zwischen 35 und 600 g/m2 liegen und es sollte
einen niedrigen Schmelzindex aufweisen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend an Hand der Beispiele dargestellt.
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Beispiel 1
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Ein
flexibles, dreidimensional geformtes Flachkabel, bestehend aus zwei
Polyethylenterephthalat (PET)-Spinnvliesstoffen, wird hergestellt,
indem man zwischen die Spinnvliesstoffe die elektrischen Signalleiter
mit einem Dicke von 35 μm
mit einem Abstand der Signalleiter zueinander von 2.54 mm mit Hilfe
eines Copolyamid-Klebstoffs bei 140°C einlaminiert. Dieses Laminat
wird auf einem positiven Formwerkzeug unter Temperatur und Druck
fixiert. Nach dem Abkühlen
wird das Laminat als geformtes Flachkabel entnommen. Die Eigenschaften
der eingesetzten Komponenten sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.
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Beispiel 2
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Ein
flexibles, dreidimensional geformtes Flachkabel, bestehend aus zwei
PET-Spinnvliesstoffen,
wird hergestellt, indem man zwischen die Spinnvliesstoffe die elektrischen
Signalleiter mit einem Dicke von 35 μm mit einem Abstand der Signalleiter
zueinander von 2.54 mm mit Hilfe eines Copolyamid-Klebstoffs bei
140°C auf
einem positiven Formwerkzeug einlaminiert. Nach dem Abkühlen wird
das Laminat als geformtes Flachkabel entnommen. Die Eigenschaften
von den eingesetzten Komponenten sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.
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Beispiel 3
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Ein
flexibles, dreidimensional geformtes Flachkabel, bestehend aus eine
PET-Spinnvliesstoffen
als Abdeckschicht, ein PET-Spinnvliesstoffen als Trägerschicht,
eine 100 μm
Aluminium-Folie als Wärmeverteilungsschicht
wird hergestellt, indem man die elektrischen Signalleiter mit einem
Dicke von 35 μm einlaminiert. Die
Klebstoffschicht zwischen dem Abdeckvliess und den Signalleitern,
vorzugsweise aus Kupfer, sowie zwischen den Signalleitern und die
Aluminium-Folie, sowie zwischen der Aluminium-Folie und dem Trägervliess ist
ein Copolyamid mit einem Schmelzpunkt von 125°C. Das fertige Laminat wird
auf einem positiven Formwerkzeug fixiert und bei 160°C für 30 Sekunden
in Form gebracht. Nach dem Abkühlen
wird das Laminat als geformtes Flachkabel entnommen. Die Eigenschaften
der eingesetzten Komponenten sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.
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Beispiel 4
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Ein
flexibles, dreidimensional geformtes Flachkabel, bestehend aus einer
Polyethylennaphthalat (PEN) Abdeckfolie, ein PET-Spinnvliesstoffen
als Trägerschicht,
wird hergestellt, indem man zwischen den beiden Schichten die elektrischen
Signalleiter mit einem Dicke von 35 μm einlaminiert. Die Klebstoffschicht
zwischen der Abdeckfolie und den Signalleitern aus Kupferfolie ist
ein 2K reaktives Klebersystem auf Polyester-Polyurethane(PES-PU)-Basis.
Die Klebeschicht zwischen der Kupferfolie und dem Spinnvliesstoff
ist ein Copolyester mit einem Schmelzpunkt von 135°C. Das fertige
Laminat wird auf einem positiven Formwerkzeug fixiert und bei 160°C für 30 Sekunden
in Form gebracht. Nach dem Abkühlen
wird das Laminat als geformtes Flachkabel entnommen. Die Eigenschaften
von den eingesetzten Komponenten sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.
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Beispiel 5
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Ein
flexibles, dreidimensional geformtes Flachkabel, bestehend aus einer
PEN-Abdeckfolie,
ein PET-Spinnvliesstoffen als Trägerschicht,
wird hergestellt, indem man zwischen den beiden Schichten die elektrischen
Signalleiter mit einem Dicke von 35 μm einlaminiert. Die Klebstoffschicht
zwischen der Abdeckfolie und der Kupferfolie ist ein 2K reaktives
Klebersystem auf PES-PU- Basis.
Die Klebeschicht zwischen der Cu-Folie und dem Spinnvliesstoff ist
ein Copolyester mit einem Schmelzpunkt von 135°C. Der Laminationsschritt wird
auf einem positiven Formwerkzeug bei 160°C durchgeführt. Nach dem Abkühlen wird
das Laminat als geformtes Flachkabel entnommen. Die Eigenschaften
der eingesetzten Komponenten sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.
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Beispiel 6
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Ein
flexibles, dreidimensional geformtes Flachkabel, bestehend aus eine
PET-Abdeckungsfolie,
ein PET-Spinnvliesstoffen als Trägerschicht,
einem Aluminiumnetz oder -gitter als Wärmeverteilungsschicht, wird hergestellt,
indem man zwischen den beiden elektrischen Isolationsschichten die
elektrischen Signalleiter mit einem Dicke von 35 μm einlaminiert.
Als Klebstoffschicht wird zwischen der Abdeckfolie und dem Signalleiter sowie
zwischen dem Signalleiter und der Wärmeverteilungschicht ein 2K
reaktives Klebersystem auf PES-PU-Basis eingesetzt. Die Klebeschicht zwischen
der Aluminiumfolie und dem Spinnvliesstoff ist ein Copolyamid mit
einem Schmelzpunkt von 125°C.
Der Laminationsschritt wird auf einem positiven Formwerkzeug bei
160°C durchgeführt. Nach
dem Abkühlen
wird das Laminat als geformtes Flachkabel entnommen. Die Eigenschaften
von den eingesetzten Komponenten sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.
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Beispiel 7
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Ein
flexibles, dreidimensional geformtes Flachkabel, bestehend aus eine
PEN-Abdeckfolie,
ein 2 mm dicken Aluminiumfolie als Trägerschicht, wird hergestellt,
indem man zwischen den beiden Schichten die elektrischen Signalleiter
(Cu) mit einem Dicke von 35 μm
einlaminiert. Die Klebstoffschicht zwischen der Abdeckfolie und
der Cu-Folie ist ein 2K reaktives Klebersystem auf PES-PU-Basis. Die Klebeschicht
zwischen der Cu-Folie und der Aluminiumfolie ist ein Copolyester
mit einem Schmelzpunkt von 135°C.
Das fertige Laminat wird auf einem positiven Form Werkzeug fixiert
und bei 160°C
für 30
Sekunden in Form gebracht. Nach dem Abkühlen wird das Laminat als geformtes
Flachkabel entnommen. Die Eigenschaften von den eingesetzten Komponenten
sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.
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