EP3763167A1 - Flächenelektrobauteil und verfahren zur herstellung - Google Patents

Flächenelektrobauteil und verfahren zur herstellung

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EP3763167A1
EP3763167A1 EP19709468.3A EP19709468A EP3763167A1 EP 3763167 A1 EP3763167 A1 EP 3763167A1 EP 19709468 A EP19709468 A EP 19709468A EP 3763167 A1 EP3763167 A1 EP 3763167A1
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EP
European Patent Office
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sheet metal
electrically conductive
adhesive layer
conductive adhesive
electric component
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EP19709468.3A
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English (en)
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EP3763167B1 (de
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Ronald Fluch
Gerhard Mayrhofer
Siegfried Schreiner
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Voestalpine Stahl GmbH
Original Assignee
Voestalpine Stahl GmbH
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    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H—ELECTRICITY
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    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B2203/009—Heaters using conductive material in contact with opposing surfaces of the resistive element or resistive layer
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    • H05B2214/00—Aspects relating to resistive heating, induction heating and heating using microwaves, covered by groups H05B3/00, H05B6/00
    • H05B2214/04—Heating means manufactured by using nanotechnology

Definitions

  • the invention relates to a surface electric component, a sheet-metal composite material for a surface electric component and a method for producing a surface electric component. Furthermore, the invention relates to devices such as loading containers, protective walls and roof, wall, ceiling and Bo denpaneele for buildings that comprise a surface electric component in example in the form of a surface heating and / or a Flä chendeformationssensors.
  • heaters or sensors are integrated as separate units in planar components such as walls of containers or building walls, if a corresponding functionality (heating of the environment, detection of environmental influences) is desired. For example, it is known to install heating wires, heating coils, heating mats or heating coatings on surface elements or to provide pressure sensors in walls.
  • Heating coatings need to conduct current in the layer layer large layer thicknesses and to achieve he required electrical conductivity expensive fillers (such as silver) and complex electrode structures. If the heating coatings are to be applied to an electrically conductive substrate, it must be electrically insulated from the heating coating, for example by a pre-painting, resulting in large-scale applications at high disposal costs in the scrapping.
  • a heating device in which a heating layer and, moreover, a second contacting layer are applied over a series of coating processes on a substrate forming a first contacting layer.
  • the application of the heating layer can be done by spraying, rolling or doctoring.
  • EP 2 457 412 Bl describes a high-temperature heating which uses heating element layers formed of a flowable base material and carbon nanotubes dispersed therein.
  • One of the underlying object of the invention can be seen to provide a surface electric component, which has an integral, planar electrical functionality, such as heating or sensor technology, and is inexpensive to produce.
  • the surface electric component should have a high structural suitability for a large number of applications and areas of application.
  • an object of the invention underlying can be seen to provide an inexpensive sheet-metal composite material for a surface electric component and to provide methods which are used for the production of a sheet-metal composite material as a precursor of the surface electronic component.
  • a surface electric component comprises a first sheet metal panel, a second sheet metal panel and an electrically conductive adhesive layer, the between facing surfaces the first sheet-metal panel and the second sheet-metal panel is arranged.
  • the first sheet-metal panel forms a first electrode of the surface electric component
  • the second sheet-metal panel forms a second electrode of the sheet-metal electrical component and, during operation, a current flow takes place from the first sheet-metal panel to the second sheet-metal panel through the electrically conductive adhesive layer in the direction perpendicular to the layer of adhesive layer.
  • the two sheet metal panels which may be shaped blanks from a rolled sheet metal strip, are held together by the electrically conductive adhesive layer.
  • the electrically conductive adhesive layer may be a chemically curable adhesive layer in which the bonding of the first and second sheet metal panels takes place via activation of the chemically curable adhesive layer.
  • the electrical conductivity of the adhesive layer may be defined by an electrically conductive filler material (e.g., metal particles, carbon particles such as
  • the current flow direction perpendicular to the layer plane of the adhesive layer ensures that the layer material only has to have a relatively low electrical conductivity in comparison to arrangements in which the current flow takes place in the layer plane. As such, a relatively small fill factor of conductive particles may be sufficient to produce the desired electrical layer properties.
  • the vertical current flow allows high reliability of the surface electric component, since an interruption of the current flow due to the large cross section can not practically occur. Since the current is input via sheet metal panels, a high mechanical and / or structural stability of the surface electric component can be ensured. This allows a high reliability of the surface electric component can be achieved with mechanical stresses against short circuits.
  • the electrically conductive adhesive layer may be, for example, a chemical cure (crosslink) based adhesive layer.
  • the chemical curing of the adhesive layer also contributes to the robustness of the WING chenelektrobauteils and thus to its reliability.
  • the electrically conductive adhesive layer can be constructed, for example, on the basis of a baked enamel.
  • Baked enamel coatings are chemically hardenable adhesive coatings specially developed for electro-core construction, offering high mechanical and thermal (long-term) stability and high corrosion protection.
  • one or both of the facing surfaces of the two Elektropaneele with a metallic corrosion protection layer, such as a corrosion protective layer on zinc and / or aluminum-based covered.
  • the anticorrosive layer it can further be provided that one or both of the mutually facing surfaces of the two electrical panels are covered with an electrically conductive lacquer layer whose specific electrical resistance is smaller than a specific one
  • the electrode layer to the electrically conductive adhesive adjacent electrode surface (which is formed by the surface of the electrically conductive paint layer) uniform and defined electrical properties and the underlying electrode materials (for example, the metallic corrosion protection layer or the sheet material of the metal panels) before reactions (eg Oxidation) with ambient mediums (eg air) are protected.
  • the adhesive layer may be arranged in the form of a pattern covering the surfaces facing each other over part of the surface. Due to the only partial application of the adhesive layer can be a Maschinener saving by reducing the required amount of material to achieve adhesive (possibly with the appropriate amount of filler).
  • spacers are arranged between the mutually facing surfaces.
  • the spacers increase the reliability of the surface electrode component and, especially in combination with an adhesive layer applied only over part of the surface, can result in cost savings.
  • the sheet metal panels may be relatively large in area and have side lengths in one or both dimensions equal to or greater than 1.0 m, 2.0 m, 3.0 m or 4.0 m, etc.
  • the surface electric component can have, for example, an electrical functionality as electric surface heating and / or as an electrical surface deformation sensor. These or other electrical functionalities can also be shared. As will be explained in more detail below by way of example Purified, resulting in a variety of applications and uses. In particular, applications are possible, please include, in which a high mechanical stability, Tragfä ability and robustness and / or large areas are required and / or high corrosion resistance or resistance ability to environmental influences are required.
  • Products which consist of or can be made of the flat electric component described here are therefore, for example, containers, roofing, wall, ceiling and / or floor panels for buildings as well as protective walls with integrated breakdown protection and / or integrated impact detection.
  • a sheet metal panel composite for panel electrical components comprising a rolled sheet metal strip and an electrically conductive adhesive layer applied over a surface of the rolled sheet metal strip.
  • a sheet-metal composite can be a Vor product for a occidentalnelektrobauteil, as described here, represent, since it contains in tape one electrode and the electrically conductive adhesive layer (which is not activated at this time, however).
  • Another aspect relates to a method for producing a sheet-metal electrical component, which is a separation of a sheet metal strip, on whose surface an electrically conductive adhesive layer is applied, in first sheet metal panels, and bonding the first sheet metal panels by means of the adhesive layer respectively with second sheet metal panels, such that the first sheet metal panel, a first electrode of the surface electric component and the second sheet metal panel, a second electrode of the Flä
  • chenelektrobauteils form comprises. Again, it is envisaged that the flow of current between the sheet metal panel over the electrical conductive adhesive layer is perpendicular to the adhesive layer layer.
  • the bonding of the first sheet metal panels with the second sheet metal panels in a pressing station can be carried out using a surface pressure and an energy supply to activate the adhesive layer.
  • the method may be fully performed by the customer, i. after delivery of the metal strip with the applied thereon electrically conductive adhesive layer by the Stahlpro douents, performed. It is also possible that, for example, the step of unifying the sheet metal strip still occur at the steel producer and the remaining steps at the customer.
  • a further aspect relates to a method of producing a sheet metal strip composite material intended as a precursor for the production of a sheet-metal electrical component, the method comprising producing a rolled sheet metal strip and applying an electrically conductive adhesive layer over a surface of the rolled sheet metal strip.
  • the method may further include forming a metallic corrosion protection layer, particularly a zinc and / or aluminum based corrosion protection layer, over the surface of the rolled sheet metal strip before applying the electrically conductive adhesive layer and / or forming an electrically conductive lacquer layer over the surface of the rolled sheet metal strip prior to the orders of electrically conductive adhesive layer include.
  • a metallic corrosion protection layer particularly a zinc and / or aluminum based corrosion protection layer
  • the specific electrical resistance of the electrically conductive lacquer layer less than a specific electrical resistance of the adhesive layer.
  • An inexpensive way of applying the electrically conductive adhesive layer is to apply it by a roll application or by a printing process, in particular screen printing.
  • Both the production process and the production of the (optional) metallic corrosion protection layer and / or the (optional) electrically conductive lacquer layer can be fully performed by the steel producer, i. For example, be carried out locally in the steel mill.
  • FIG. 1 shows, in a longitudinal section, by way of example a planar electrical component according to a first embodiment.
  • FIG. 2 shows an electrical equivalent circuit diagram of the surface electric component of FIG. 1.
  • FIG. 3A is a detailed illustration of the detail D1 of FIG. 1 according to a first example.
  • FIG. 3B is a detailed illustration of the detail D1 of FIG. 1 according to a second example.
  • FIG. 3C is a detailed illustration of the detail D1 of FIG. 1 according to a third example.
  • FIG. 4 shows, in a longitudinal section representation, by way of example a surface electric component according to a second embodiment.
  • FIG. 5A shows a perspective view of a partially cut-open area electrical component with a partial adhesive layer in the form of a grid pattern.
  • FIG. 5B shows a perspective view of a partially cut-open surface electric component with a partially adhesive layer in the form of a strip pattern.
  • FIG. 5C shows a perspective view of a partially cut-open area electrical component with a partially adhesive layer in the form of a dot pattern.
  • FIG. 6A shows a detailed illustration of the detail D2 from FIG. 4 according to a first example.
  • FIG. 6B shows a detailed illustration of the detail D2 from FIG. 4 according to a second example.
  • FIG. 7 shows the use of surface electric components as wall and ceiling panels for covered living areas.
  • FIG. 8 shows the use of surface electric components as a wall of a storage container for liquid, gaseous or solid substances.
  • Figure 9 shows the use of surface electric components as a wall of a storage container for an electric battery.
  • Figure 10 shows the use of surface electric components as a protective wall with integrated breakdown protection and / or inte grated impact detection.
  • FIG. 11 shows the use of surface electric components as a robust counter.
  • Figure 12A shows an exemplary process of applying an electrically conductive, chemically curable adhesive layer over a surface of a rolled sheet metal strip.
  • FIG. 12B shows a cross-section of a sheet metal strip composite material, as may be produced, for example, by the process illustrated in FIG. 12A.
  • FIG. 13 shows an exemplary method for producing a sheet-metal electrical component from sheet-metal strip composite material.
  • the term “over” may also have the specific meaning that the element or layer of material applied “above” a surface or is applied “directly on”, ie, for example, in direct contact with the surface in question.
  • FIG. 1 shows an exemplary surface electric component 100 according to a first embodiment.
  • the surface electric component 100 includes a first sheet metal panel 110, a second sheet metal panel 120, and an electrically conductive adhesive layer 130 disposed between facing surfaces 110A and 120B of the first sheet metal panel 110 and the second sheet metal panel 120, respectively.
  • the sheet metal panels 110, 120 may be shaped blanks, the same from a continuous sheet metal strip, example, by transverse division, were made.
  • the first and second sheet metal panels 110, 120 may, for example, have a thickness equal to or greater than 0.5 mm, 0.75 mm, 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm or 2.5 mm.
  • the thickness and the material (for example steel) of the sheet-metal panels 110, 120 can thereby be based on the planned intended use of the sheet-metal electrical component 100, ie in particular on the mechanical and / or structural stability required by the areal extractor 100 in the particular application.
  • the sheet metal panel 110 may be made of a different metallic material than the sheet metal panel 120.
  • the sheet metal panel 110 may be made of a steel material to ensure sufficient mechanical and / or structural stability
  • the second sheet metal panel 120 may be made of an aluminum material.
  • the thermal insulation property can be improved, since in particular the emissivity values (measure of the heat radiation, which exchanges a material with its environment) can be kept low when using aluminum.
  • the thickness of the aluminum material would be advantageously less than or equal to 0.1 mm in such a case.
  • the electrically conductive adhesive layer 130 may consist of a chemically curable adhesive which is present in the finished surface electric component 100 in cured form. Thus, the electrically conductive adhesive layer 130 adheres the two sheet-metal panels 110, 120.
  • the adhesive may be, for example, a polymerization adhesive, a polycondensation adhesive or a polyaddition adhesive.
  • the electrically conductive adhesive layer 130 can be produced on the basis of a baked enamel layer.
  • Known enamel coatings are epoxy resin-based baked enamel with latent hardener.
  • An advantageous composition may be obtained if the organics of the (dried) baked enamel coating, for example, 7.5 to 10.5 vol .-% latent hardener and For example, 89.5 to 92.5 vol .-% epoxy resin.
  • the enamel filler eg electrically conductive particles of carbon (eg soot particles, carbon nanotubes, etc.) or metal particles
  • the remainder can in the (dried) baked enamel layer may also contain possible impurities.
  • the electrical conductivity of the electrically conductive adhesive layer 130 can be achieved by fillers (for example by the addition of electrically conductive particles as mentioned above), or it is possible to use an intrinsically conductive organic adhesive.
  • the layer thickness of the electrically conductive adhesive layer 130 may be, for example, equal to or greater than 30 ym, 50 ym, 75 ym, 100 ym or 150 ym. Larger layer thicknesses in the range above 200 ym, 300 ym, 400 ym are also possible.
  • the ratio of the thickness of at least one of the first and second sheet metal panels 110, 120 to the layer thickness of the electrically conductive adhesive layer 130 may be, for example, equal to or greater than 5, 10, 15 or 20.
  • the first sheet metal panel 110 forms a first electrode of the sheet electrical component 100 and the second sheet metal panel 120 forms a second electrode of the sheet electrical component 100.
  • a current flow from the first sheet metal panel 110 to the second sheet metal panel 120 (or vice versa) is perpendicular to the plane of the electrically conductive adhesive layer 130th
  • the surface electric component 100 may have different electrical functionalities. In a first example, it is used as surface heating.
  • the two electrodes (first and second sheet metal panels 110, 120) are connected to a power source (SQ).
  • SQ power source
  • the current injection into the area chenelektrobauteil 100 thus takes place on the two metal panels 110, 120.
  • the electrically conductive adhesive layer 130 acts as a heating coating, in which the heat takes place.
  • the surface electric component 100 may also serve as a sensor.
  • the two electric the (sheet metal panels 110, 120) with a measuring device M ver prevented.
  • the measuring device M evaluates an electrical variable at its entrance. For example, an electrical resistance is measured or monitored. A change in the resistance may indicate a structural change (e.g., deformation, damage, destruction, etc.) of the panel electric component 100.
  • Figure 2 shows a simplified representation of an equivalent circuit diagram of the surface electric component 100. Shown are a elec- electric device SQ / M (eg current source and / or Messein direction) and the sheet resistance R K s of electrically conductive adhesive layer 130.
  • the equivalent circuit diagram refers to a design in which the electrical layer resistance R K s of the electrically conductive adhesive layer 130 is substantially greater than the electrical resistance of the sheet metal panels 110, 120.
  • Values for p K s can vary widely depending on the application and, for example, be equal to or greater than or less than 20 kQm, 60 kQm, 200 kQm, 800 kQm, 1000 kQm or 3000 kQm. In general, values in the range of kQm to several MQm are to be expected.
  • a contact area A of eg 1 m 2 corresponds to a coverage of, for example, 100% of the panel size
  • the heating power of the surface electrode component 100 results from the equation
  • a desired heat output of the surface electric component 100 can be set as desired by selecting suitable values for A and / or SD and / or p K s.
  • FIG. 3A shows a detail D1 from FIG. 1.
  • a metallic corrosion Protective layer 111 for example zinc-based and / or aluminum-based corrosion-protection layer, which thus extends between the adhesive layer 130 and the base material (eg steel) of the first sheet-metal panel 110.
  • the corrosion protection layer for example zinc-based and / or aluminum-based corrosion-protection layer
  • FIG. 3B shows a second example of the detail D1, which differs from the example shown in FIG. 3A only in that between the metallic corrosion protection layer 111 and the adhesive layer 130 there is an electrically conductive lacquer layer
  • the electrically conductive lacquer layer 112 can consist of an organic conductive lacquer, increase the corrosion protection and create an electrode contact surface with respect to the electrical and structural properties for the adhesive layer 130.
  • the electrically conductive lacquer layer 112 may have a significantly higher specific electrical conductivity than the adhesive layer 130.
  • the thickness of the electrically conductive lacquer layer 112 may be substantially less than the thickness of the electrically conductive adhesive layer 130 and, for example, equal to or less than 20 ym, 15 ym or 10 ym.
  • the electrically conductive resist layer 112 may have a high flatness and act as an electrode finish enhancing electrode finish.
  • FIG. 3C shows a further example of the detail D1 of FIG. 1, in which the metallic corrosion protection layer 111 is dispensed with in comparison to the example of FIG. 3B. Otherwise, the information given in FIGS. 3A and 3B can be transferred to the example shown in FIG. 3C.
  • the second electrode of the second sheet 120 comprising the second electrode of the surface electric component 100th can be realized analogously to the layer sequences shown in Figures 3A to 3C.
  • FIG. 4 shows an exemplary surface electric component 400 according to a second embodiment.
  • the surface electric component 400 differs from the surface electric component 100, for example, only in that a protective layer 410 or 420 is applied to one or both outer surfaces of the sheet metal panels 110, 120 (i.e., on a surface HOB or a surface 120A).
  • the protective layers 410, 420 may consist of a polymer material, for example. For example, a polyester material can be used.
  • the protective layers 410, 420 may cause electrical isolation of the electrodes to the outside.
  • the protective layers 410, 420 may cause electrical isolation of the electrodes to the outside.
  • Protective layers 410, 420 enable a desired appearance of the surface electric component 400, as required, for example, for wall, floor or ceiling surfaces in the exterior or interior of buildings.
  • the protective layers 410, 420 may be highly scratch resistant and / or highly UV resistant surface layers, e.g. already be used for facade applications in coated steel facades.
  • the thickness of the protective layers 410, 420 may be, for example, equal to or less than or greater than 15 ⁇ m, 25 ⁇ m, 35 ⁇ m or 50 ⁇ m. In this way, surface electric components 400 can be produced which are electrically insulated from the outside and can be used in the same way as already known coated steel-based wall structures, but in contrast to these have an integrated electrical functionality.
  • FIG. 5A shows a perspective view of a partially cut-open area electrical component 500.
  • the areal electrode component 500 may correspond to one or more of the above described examples, but with the modi fication that the electrically functional adhesive layer 130 is arranged as the surfaces 110A and 120B only partially covering opaque pattern.
  • FIGS. 5A and 5C show surface electric components 500 having a striped pattern and a dot pattern of adhesive, respectively.
  • the illustrations in FIGS. 5A to 5C are merely exemplary and a multiplicity of further pattern forms can be realized.
  • the degree of coverage of the adhesive layer 130 may be equal to or less than 80%, 60%, 40%, or 20% of the area of the substrate.
  • Side lengths LI and / or L2 of the sheet metal panels 110, 120 may be equal to or greater than 1.0 m, 2.0 m, 3.0 m or 4.0 m in all the surface electric components 100, 400, 500 described here by way of example.
  • FIG. 6A illustrates, in the form of a detail view of the detail D2 in FIG. 4, a first example in which spacers 610_1 are inserted, for example in the form of an insertion structure, between the sheet metal panels 110, 120 prior to the bonding thereof.
  • Figure 6B illustrates another possibility in which spacers 610_2 in the form of beads, eg glass beads, are introduced between the sheet metal panels 110, 120 together with the adhesive (ie dispersed in it). Both options can be used both with full-surface adhesive layers 130 and the partially patterned adhesive layers 130 (see FIGS. 5A-5C).
  • the spacers 610_1, 610_2 may have a thickness (or average diameter) of, for example, equal to or less than or greater than 30 ym, 50 ym, 75 ym, 100 ym, 125 ym, 150 ym, 175 ym or 200 ym.
  • FIG. 7 shows, by way of example, the use of surface-electric component parts 100, 400, 500 as wall and ceiling panels for a thought-out location area, for example a bus stop.
  • surface-electric component parts 100, 400, 500 as wall and ceiling panels for a thought-out location area, for example a bus stop.
  • Many other indoor and outdoor applications are possible, for example as underfloor heating or wall heating in buildings or as radiant heat sources in halls or churches (where convection heating causes high costs) or outdoors.
  • FIG. 8 shows, by way of example, the use of area-selectable components 100, 400, 500 as a wall of storage containers 800.
  • the storage containers can be, for example, containers for liquid, gaseous or solid, in particular free-flowing substances, for example large-volume storage containers for gases or Liquids, or silos.
  • the surface electric components 100, 400, 500 can here, as well as in many other applications, as a heater, as a pressure or De formationssensor or both are operated.
  • FIG. 9 shows, by way of example, the use of surface-selectable components 100, 400, 500 as the wall of a storage container (electrical box) 900 for an electric battery, for example a battery in the field of electromobility.
  • a storage container electrical box
  • FIG. 8 shows, by way of example, the use of surface-selectable components 100, 400, 500 as the wall of a storage container (electrical box) 900 for an electric battery, for example a battery in the field of electromobility.
  • FIG. 8 also apply mutatis mutandis to this application, whereby here too the combination of heatability and / or deformation sensor technology as well as structural stability and robustness can be of great importance.
  • FIG. 10 shows, by way of example, the use of surface-selectivity components 100, 400, 500 as protective wall 1000 with integrated breakdown protection and / or integrated impact detection.
  • the protective wall 1000 may be a guardrail in traffic.
  • FIG. 11 shows, by way of example, the use of surface-selectivity components 100, 400, 500 as a robust counter 1100.
  • a floor area consists, for example, of a street comprising a surface electric component which is used as a sensor for motor vehicles or other moving goods driving over it.
  • a motor vehicle generates a measured variable which is detectable by the measuring device M and is detected.
  • the functionality of the surface electric components 100, 400, 500 is not absolutely necessary for the functionality of the surface electric components 100, 400, 500 to be an evaluation of electrical signals from the electrodes in a measuring device as a sensor.
  • material fatigue processes can be localized early on and then appropriately remedied.
  • FIG. 12A shows, by way of example, a process for the production of a sheet metal strip composite material provided as a precursor for the production of a planar electric component.
  • the starting product of the process is a rolled sheet metal strip 1210, as it is produced in a steelworks by known process steps (for example, hot rolling, cold rolling, galvanizing, etc.).
  • the sheet metal strip 1210 may be, for example, a steel strip.
  • cold rolled steel strip, electrolytically galvanized steel strip, hot dip galvanized steel strip or galvanized zinc-magnesium-aluminum (ZM) steel strip may be used.
  • Possible coatings e.g., metallic anticorrosion layer (s) and / or electrically conductive lacquer layer
  • s metallic anticorrosion layer
  • / or electrically conductive lacquer layer have been previously described and are not shown in Figure 12A.
  • the sheet metal strip 1210 is fed to a coating station 1250.
  • an electrically conductive adhesive layer 130 ' is applied over a surface (corresponding to the surface 110A of the first sheet metal panel 110 or the surface 120B of the second sheet metal panel 120 in FIG. 1).
  • the applications of the electrically conductive adhesive layer 130 ' for example, by a roll application, a screen printing process, optionally roller screen printing, or by a spray process, wherein in all cases either a full-area or partially patterned covering of the sheet metal strip 1210 with the electrically conductive adhesive layer 130 'can be achieved.
  • a protective layer 410, 420 may optionally be applied to the opposite surface of the sheet metal strip 1210 (corresponding to the surface HOB of the first sheet metal panel 110 or the surface 120A of the second sheet metal panel 120 in FIG. 4), as described in connection with FIG 4 has already been explained.
  • the coated with the electrically conductive adhesive layer 130 'sheet metal strip 1210 are passed through a drying station 1260.
  • the electrically conductive adhesive layer 130 ' is dried so that subsequent handling processes, such as winding into a coil or stacking of laminated sheet metal panels, become possible.
  • the electrically conductive adhesive layer 130 ' is not yet activated, i. it does not initiate the chemical reaction (e.g., crosslinking) of the adhesive.
  • FIG. 12B shows, by way of example, a sheet-metal composite material 1200 produced by the process carried out in FIG. 12A. It may contain all previously described further layers (eg metallic corrosion protection layer 111, electrically conductive lacquer layer 112) and / or without protective layer 410, for example be alinstrument.
  • the layer thicknesses of the not yet activated electrically conductive adhesive layer 130 ' may be in the range of the same values as described above for the layer thickness SD of the electrically conductive adhesive layer 130 in the areal selective layer. robauteil 100, 400, 500 were called. The same applies to the remaining information on the electrically conductive adhesive layer 130, in particular for the values of the specific electrical resistance p K s / which can likewise be transferred to the not yet activated electrically conductive adhesive layer 130 '.
  • FIG. 13 exemplifies a method of manufacturing a sheet-metal electrode composite component 100, 400, 500 from sheet metal strip composite material 1200.
  • the composite sheet-metal composite material 1200 may, for example, be in the form of a coil which has been delivered from a steel mill to a customer.
  • the sheet metal strip 1200 is singulated in a separating station 1350.
  • the separation of the sheet metal strip composite material 1200 can either be carried out by the steel manufacturer or after delivery of the sheet metal strip composite material 1200 to the customer.
  • either ready-cut sheet metal panels 110, 120 are delivered or sheet plates are delivered, which are brought to the final shape in a subsequent shaping blank at the customer.
  • two sheet-metal panels 110, 120 are bonded by means of the adhesive layer 130 'to the surface-electric component 100, 400, 500.
  • two sheet metal panels 110, 120 are arranged one above the other with electrically conductive adhesive layers 130 'facing one another and pressed together in an adhesive station 1370 using a surface pressure (F) and with the supply of energy.
  • F surface pressure
  • usually high adhesive forces are achieved, which ensure the mechanical stability and integrity of the surface-mounted electrical component 100, 400, 500.
  • the hardening of the curable adhesive layer 130 ' can be carried out by heating the pressed sheet metal panels 110, 120, for example in an oven or a heatable press on a relative to the ambient temperature raised temperature T, whereby the cured electrically conductive adhesive layer 130 ge forms.
  • Other activation processes which may for example be based on the application of radiant energy, are also conceivable.
  • the surface electric component 100, 400, 500 is mechanically finished and can be removed from the gluing station 1370 (eg oven or press).
  • the sheet-metal electrical component 100, 400, 500 may optionally be installed and put into operation.
  • an electrically conductive adhesive layer 130 ' may be provided on only one of the two sheet-metal panels and / or it is possible that different electrically conductive lacquer layers, protective layers and / or under different panel thicknesses are used.
  • one of the two sheet metal panels eg the sheet metal panel forming an outer wall
  • may be significantly thicker for example equal to or more than 2, 3, 4 times as thick
  • the two protective layers 410, 420 are different, since the one protective layer (For example, inner wall of a container) is exposed to attacks other than, for example, the protective layer on an outer wall of the container, or as there are different optical requirements (visible / non-visible surface), for example.

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Ein Flächenelektrobauteil enthält ein erstes Blechpaneel und ein zweites Blechpaneel. Eine elektrisch leitfähige Klebstoffschicht ist zwischen einander zugewandten Oberflächen des ersten Blechpaneels und des zweiten Blechpaneels angeordnet. Dabei bildet das erste Blechpaneel eine erste Elektrode des Flächenelektrobauteils und das zweite Blechpaneel bildet eine zweite Elektrode des Flächenelektrobauteils. Ein Stromfluss von dem ersten Blechpaneel durch die elektrisch leitfähige Klebstoffschicht zum zweiten Blechpaneel erfolgt senkrecht zu der Klebstoffschichtebene.

Description

FLACHENELEKTROBAUTEIL UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG
Die Erfindung betrifft ein Flächenelektrobauteil , ein Blech band-Verbundmaterial für ein Flächenelektrobauteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Flächenelektrobauteils . Ferner betrifft die Erfindung Einrichtungen wie beispielsweise Be hälter, Schutzwandungen sowie Dach-, Wand-, Decken- und Bo denpaneele für Gebäude, die ein Flächenelektrobauteil bei spielsweise in Form einer Flächenheizung und/oder eines Flä chendeformationssensors umfassen .
Derzeit werden Heizungen oder Sensorik als separate Einheiten in flächige Bauelemente wie beispielsweise Wandungen von Behältern oder Gebäudewandflächen integriert, wenn eine entsprechende Funktionalität (Beheizung der Umgebung, Erfassung von Umge bungseinflüssen) gewünscht ist. Beispielsweise ist es bekannt, Heizdrähte, Heizspulen, Heizmatten oder Heizbeschichtungen an Flächenelementen anzubringen oder Drucksensorik in Wandungen vorzusehen .
Bei der Verwendung von Heizdrähten hat sich als nachteilig herausgestellt, dass ein hoher Platzbedarf verbunden mit hohen Kosten sowie in vielen Fällen eine konstruktiv aufwändige Ankopplung der Heizdrähte an das zu wärmende Bauteil erforderlich werden. Heizbeschichtungen benötigen zur Stromführung in der Schichtebene große Schichtdicken und zur Erzielung der er forderlichen elektrischen Leitfähigkeit teure Füllstoffe (beispielsweise Silber) sowie aufwändige Elektrodenstrukturen. Wenn die Heizbeschichtungen auf einen elektrisch leitfähigen Untergrund aufgebracht werden sollen, muss dieser gegenüber der Heizbeschichtung beispielsweise durch eine Vorlackierung elektrisch isoliert werden, was bei großflächigen Applikationen zu hohen Entsorgungskosten bei der Verschrottung führt. Aus WO 2013/156162 A2 ist eine Heizvorrichtung bekannt, bei welcher über eine Folge von Beschichtungsvorgängen auf einem eine erste Kontaktierungsschicht bildenden Substrat eine Heizschicht und darüber eine zweite Kontaktierungsschicht aufgetragen werden. Das Aufträgen der Heizschicht kann durch Sprühen, Aufrollen oder Rakeln erfolgen.
EP 2 457 412 Bl beschreibt eine Hochtemperaturheizung, welche Heizelementschichten verwendet, die aus einem fließfähigen Grundmaterial und darin dispergierten Karbon-Nanotubes gebildet sind .
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung kann darin gesehen werden, ein Flächenelektrobauteil zu schaffen, das eine integrale, flächige elektrische Funktionalität, wie bei spielsweise Heizen oder Sensorik, aufweist und kostengünstig herstellbar ist. Insbesondere soll das Flächenelektrobauteil eine hohe bauliche Eignung für eine Vielzahl von Anwendungen und Einsatzbereichen aufweisen. Ferner kann eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung darin gesehen werden, ein kostengünstiges Blechband-Verbundmaterial für ein Flächen elektrobauteil zu schaffen sowie Verfahren anzugeben, welche zur Produktion eines Blechband-Verbundmaterials als Vorprodukt des Flächenelektronikbauteils dienen .
Die Aufgabenstellung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Demnach umfasst ein Flächenelektrobauteil ein erstes Blech paneel, ein zweites Blechpaneel und eine elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht , die zwischen einander zugewandten Oberflächen des ersten Blechpaneels und des zweiten Blechpaneels angeordnet ist. Dabei bildet das erste Blechpaneel eine erste Elektrode des Flächenelektrobauteils , das zweite Blechpaneel bildet eine zweite Elektrode des Flächenelektrobauteils und es erfolgt im Betrieb ein Stromfluss von dem ersten Blechpaneel zum zweiten Blechpaneel durch die elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht hindurch in Richtung senkrecht zu der Klebstoffschichtebene . Dabei werden die beiden Blechpaneele, bei denen es sich um Formzuschnitte aus einem gewalzten Blechband handeln kann, durch die elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht zusammengehalten.
Bei der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht kann es sich um eine chemisch aushärtbare KlebstoffSchicht handeln, bei welcher die Verklebung des ersten und zweiten Blechpaneels über eine Aktivierung der chemisch aushärtbaren KlebstoffSchicht erfolgt. Die elektrische Leitfähigkeit der KlebstoffSchicht kann bei spielsweise durch ein elektrisch leitfähiges Füllmaterial (z.B. Metallpartikel, Kohlenstoffpartikel, wie beispielsweise
Leitruß, Graphitpartikel oder Nano-Karbonpartikel , wie bei spielsweise Nanotubes) oder durch Verwendung eines intrinsisch leitfähigen Polymerklebstoffes herbeigeführt werden.
Durch die Stromflussrichtung senkrecht zu der Schichtebene der KlebstoffSchicht wird erreicht, dass das Schichtmaterial nur eine relativ geringe elektrische Leitfähigkeit im Vergleich zu Anordnungen, in welchen der Stromfluss in Schichtebene erfolgt, aufweisen muss. Insofern kann ein relativ geringer Füllfaktor an leitfähigen Partikeln ausreichend sein, um die gewünschten elektrischen Schichteigenschaften zu erzeugen. Darüber hinaus ermöglicht der senkrechte Stromfluss eine hohe Ausfallsicherheit des Flächenelektrobauteils, da eine Unterbrechung des Strom flusses aufgrund des großen Querschnitts praktisch nicht auftreten kann. Da die Stromeinkopplung über Blechpaneele erfolgt, kann eine hohe mechanische und/oder strukturelle Stabilität des Flächen- elektrobauteils gewährleitstet werden. Dadurch kann eine hohe Ausfallsicherheit des Flächenelektrobauteils bei mechanischen Beanspruchungen gegenüber Kurzschlüssen erreicht werden.
Bei der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht kann es sich beispielsweise um eine auf chemischer Aushärtung (Vernetzung) basierenden KlebstoffSchicht handeln. Die chemische Aushärtung der KlebstoffSchicht trägt ebenfalls zur Robustheit des Flä chenelektrobauteils und damit zu dessen Ausfallsicherheit bei.
Die elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht kann beispielsweise auf der Basis eines Backlacks aufgebaut sein. Backlackschichten sind speziell für den Elektrokernbau entwickelte chemisch aushärtbare Klebstoffschichten, die eine hohe mechanische und thermische (Langzeit- ) Stabilität sowie hohen Korrosionsschutz bieten .
Zur Erhöhung der Korrosionsfestigkeit des Flächenelektrobau teils und damit zur Erweiterung seines Einsatzbereiches kann vorgesehen sein, dass eine oder beide der einander zugewandten Oberflächen der beiden Elektropaneele mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht, beispielsweise einer Korrosions schutzschicht auf Zink- und/oder Aluminiumbasis, bedeckt sind.
Zusätzlich oder anstelle der Korrosionsschutzschicht kann ferner vorgesehen sein, dass eine oder beide der einander zugewandten Oberflächen der beiden Elektropaneele mit einer elektrisch leitfähigen Lackschicht bedeckt sind, deren spezifischer elektrischer Widerstand kleiner als ein spezifischer
elektrischer Widerstand der KlebstoffSchicht ist. Dadurch kann erreicht werden, dass die an die elektrisch leitfähige Kleb stoffschicht angrenzende Elektrodenoberfläche (die durch die Oberfläche der elektrisch leitfähigen Lackschicht gebildet wird) gleichmäßige und definierte elektrische Eigenschaften aufweist und die darunterliegenden Elektrodenmaterialien (beispielsweise die metallische Korrosionsschutzschicht oder das Blechmaterial der Blechpaneele) vor Reaktionen (z.B. Oxidation) mit Umge bungsmedien (z.B. Luft) geschützt sind.
Beispielsweise kann die KlebstoffSchicht in Form eines die einander zugewandten Oberflächen teilflächig bedeckenden Musters angeordnet sein. Durch die lediglich teilflächige Applizierung der KlebstoffSchicht lässt sich eine Kostener sparnis durch Reduzierung der benötigten Materialmenge an Klebstoff (ggf. mit entsprechender Menge an Füllmaterial) erreichen .
Ferner kann vorgesehen sein, dass zwischen den einander zu gewandten Oberflächen Abstandshalter angeordnet werden. Die Abstandshalter erhöhen die Ausfallsicherheit des Flächenelek- trobauteils und können, insbesondere in Kombination mit einer lediglich teilflächig applizierten KlebstoffSchicht , eine Kostenersparnis bewirken.
Die Blechpaneele können vergleichsweise großflächig sein und Seitenlängen in einer oder beiden Dimensionen von gleich oder größer als 1,0 m, 2,0 m, 3,0 m oder 4,0 m usw. aufweisen.
Das Flächenelektrobauteil kann beispielsweise eine elektrische Funktionalität als elektrische Flächenheizung und/oder als elektrischer Flächendeformationssensor aufweisen. Diese oder weitere elektrische Funktionalitäten können auch gemeinsam genutzt werden. Wie im Folgenden beispielhaft noch näher er- läutert wird, ergeben sich draus eine Vielzahl von Anwendungen und Einsatzmöglichkeiten. Insbesondere sind Anwendungen mög lich, bei welchen eine hohe mechanische Stabilität, Tragfä higkeit und Robustheit und/oder große Flächen benötigt werden und/oder eine hohe Korrosionsfähigkeit bzw. Widerstandsfä higkeit gegenüber Umgebungseinflüssen erforderlich sind.
Erzeugnisse, die aus dem hier beschriebenen Flächenelektro- bauteil bestehen oder dieses aufweisen können, sind daher beispielsweise Behälter, Dach-, Wand-, Decken- und/oder Bo denpaneele für Gebäude sowie Schutzwandungen mit integrierten Durchbruchschutz und/oder integrierter Aufpralldetektion.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Blechband-Verbundmaterial für Flächenelektrobauteile geschaffen, das ein gewalztes Blechband und eine elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht , die über einer Oberfläche des gewalzten Blechbandes aufgebracht ist, umfasst. Ein solches Blechband-Verbundmaterial kann ein Vor produkt für ein Flächenelektrobauteil , wie es hier beschrieben ist, darstellen, da es in Bandform die eine Elektrode sowie die elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht (die zu diesem Zeitpunkt allerdings noch nicht aktiviert ist) enthält.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Flächenelektrobauteils , welches ein Vereinzeln eines Blech bandes, über dessen einer Oberfläche eine elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht aufgetragen ist, in erste Blechpaneele, und ein Verkleben der ersten Blechpaneele mittels der KlebstoffSchicht jeweils mit zweiten Blechpaneelen, derart, dass das erste Blechpaneel eine erste Elektrode des Flächenelektrobauteils und das zweite Blechpaneel eine zweite Elektrode des Flä
chenelektrobauteils bilden, umfasst. Wiederum ist vorgesehen, dass der Stromfluss zwischen den Blechpaneel über die elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht senkrecht zu der Klebstoff schichtebene erfolgt.
Bei dem Verfahren kann das Verkleben der ersten Blechpaneele mit den zweiten Blechpaneelen in einer Pressstation unter Anwendung eines Flächendrucks und einer Energiezufuhr zur Aktivierung der KlebstoffSchicht erfolgen.
Das Verfahren kann beispielsweise vollständig beim Kunden, d.h. nach Auslieferung des Blechbandes mit der darauf angebrachten elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht durch den Stahlpro duzenten, durchgeführt werden. Es ist auch möglich, dass beispielsweise der Schritt des Vereinzeins des Blechbandes noch beim Stahlproduzenten und die restlichen Schritte beim Kunden erfolgen .
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zur Produktion eines für die Herstellung eines Flächenelektrobauteils als Vorprodukt vorgesehenen Blechband-Verbundmaterials, wobei das Verfahren eine Herstellung eines gewalzten Blechbandes und ein Aufträgen einer elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht über einer Oberfläche des gewalzten Blechbandes umfasst.
Das Verfahren kann ferner das Erzeugen einer metallischen Korrosionsschutzschicht, insbesondere einer Korrosions schutzschicht auf Zink- und/oder Aluminiumbasis, über der Oberfläche des gewalzten Blechbandes vor dem Aufträgen der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht und/oder das Erzeugen einer elektrisch leitfähigen Lackschicht über der Oberfläche des gewalzten Blechbandes vor dem Aufträgen der elektrisch leit fähigen KlebstoffSchicht umfassen. Dabei kann der spezifische elektrische Widertand der elektrisch leitfähigen Lackschicht kleiner als ein spezifischer elektrischer Widerstand der KlebstoffSchicht sein.
Eine kostengünstige Möglichkeit der Auftragung der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht besteht darin, diese durch eine Walzenapplikation oder durch ein Druckverfahren, insbesondere Siebdruck, aufzubringen.
Sowohl das Produktionsverfahren als auch die Erzeugung der (optionalen) metallischen Korrosionsschutzschicht und/oder der (optionalen) elektrisch leitfähigen Lackschicht können voll ständig beim Stahlproduzenten, d.h. beispielsweise vor Ort im Stahlwerk, durchgeführt werden.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele und Weiterbildung in beispielhafter Weise anhand der schematischen Zeichnungen erläutert, wobei in den Zeichnungen teilweise ein unter schiedlicher Detailierungsgrad verwendet wird. Gleiche Be zugszeichen bezeichnen dieselben oder ähnliche Teile.
Figur 1 zeigt in Längsschnittdarstellung beispielhaft ein Flächenelektrobauteil gemäß einer ersten Ausführungsform.
Figur 2 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild des Flä- chenelektrobauteils der Figur 1.
Figur 3A ist eine Detaildarstellung des Details Dl aus Figur 1 gemäß einem ersten Beispiel.
Figur 3B ist eine Detaildarstellung des Details Dl aus Figur 1 gemäß einem zweiten Beispiel. Figur 3C ist eine Detaildarstellung des Details Dl aus Figur 1 gemäß einem dritten Beispiel.
Figur 4 zeigt in Längsschnittdarstellung beispielhaft ein Flächenelektrobauteil gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Figur 5A zeigt in perspektivischer Ansicht ein teilweise aufgeschnittenes Flächenelektrobauteil mit einer teilflächigen KlebstoffSchicht in Form eines Gittermusters.
Figur 5B zeigt in perspektivischer Ansicht ein teilweise aufgeschnittenes Flächenelektrobauteil mit einer teilflächigen KlebstoffSchicht in Form eines Streifenmusters.
Figur 5C zeigt in perspektivischer Ansicht ein teilweise aufgeschnittenes Flächenelektrobauteil mit einer teilflächigen KlebstoffSchicht in Form eines Punktemusters.
Figur 6A zeigt eine Detaildarstellung des Details D2 aus Figur 4 gemäß einem ersten Beispiel.
Figur 6B zeigt eine Detaildarstellung des Details D2 aus Figur 4 gemäß einem zweiten Beispiel.
Figur 7 zeigt den Einsatz von Flächenelektrobauteilen als Wand- und Deckenpaneele für bedachte Aufenthaltsbereiche.
Figur 8 zeigt die Verwendung von Flächenelektrobauteilen als Wandung eines Aufbewahrungsbehälters für flüssige, gasförmige oder feste Stoffe.
Figur 9 zeigt die Verwendung von Flächenelektrobauteilen als Wandung eines Aufbewahrungsbehälters für eine Elektrobatterie . Figur 10 zeigt die Verwendung von Flächenelektrobauteilen als Schutzwand mit integriertem Durchbruchschutz und/oder inte grierter Aufpralldetektion.
Figur 11 zeigt die Verwendung von Flächenelektrobauteilen als robuster Zähler.
Figur 12A zeigt einen beispielhaften Prozess des Auftragens einer elektrisch leitfähigen, chemisch aushärtbaren KlebstoffSchicht über eine Oberfläche eines gewalzten Blechbandes.
Figur 12B zeigt einen Querschnitt eines Blechband-Verbund materials, wie es beispielsweise durch den in Figur 12A dar gestellten Prozess produziert werden kann.
Figur 13 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung eines Flächenelektrobauteils aus Blechband-Verbundmaterial.
Begriffe wie „Aufbringen" oder „Aufträgen" sowie ähnliche Begriffe (z.B. „aufgebracht" bzw. „aufgetragen" ) sind in dieser Beschreibung nicht so zu verstehen, dass die aufgebrachten bzw. aufgetragenen Schichten einen direkten Kontakt zu der Ober fläche, auf der sie aufgebracht bzw. aufgetragen werden, aufweisen müssen. Es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten zwischen den „aufgebrachten" oder „aufgetragenen" , Elementen oder Schichten und der darunterliegenden Oberfläche vorhanden sein. Jedoch können die oben erwähnten oder ähnliche Begriffe in dieser Offenbarung auch die spezielle Bedeutung haben, dass die Elemente oder Schichten einen direkten Kontakt zu der darunterliegenden Oberfläche haben, d.h. dass keine dazwischenliegenden Elemente oder Schichten vorhanden sind. Der Begriff „über", der in Bezug auf ein Element oder eine Materialschicht verwendet wird, das oder die „über" einer Oberfläche gebildet oder angebracht wird, kann hier in der Bedeutung verwendet werden, dass das Element oder die Mate rialschicht „indirekt auf" der Oberfläche angebracht wird, wobei zwischenliegende Elemente oder Schichten zwischen der Oberfläche und dem Element oder der Materialschicht vorhanden sein können. Jedoch kann der Begriff „über" auch die spezielle Bedeutung haben, dass das Element oder die Materialschicht, die „über" einer Oberfläche aufgebracht oder aufgetragen wird, „direkt auf", d.h. z.B. in direktem Kontakt mit der betreffenden Oberfläche angebracht wird. Das Gleiche gilt analog für ähnliche Begriffe wie z.B. „darüberliegend", „unter", „darunterliegend" usw .
Figur 1 zeigt ein beispielhaftes Flächenelektrobauteil 100 gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Flächenelektrobauteil 100 enthält ein erstes Blechpaneel 110, ein zweites Blechpaneel 120 sowie eine elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht 130, die zwischen einander zugewandten Oberflächen 110A und 120B des ersten Blechpaneels 110 bzw. des zweiten Blechpaneels 120 angeordnet ist.
Bei den Blechpaneelen 110, 120 kann es sich um Formzuschnitte handeln, die aus einem kontinuierlichen Blechband, beispiels weise durch Querteilung desselben, hergestellt wurden. Die ersten und zweiten Blechpaneele 110, 120 können beispielsweise eine Dicke gleich oder größer als 0,5 mm, 0,75 mm, 1,0 mm, 1,5 mm, 2,0 mm oder 2,5 mm aufweisen. Die Dicke und das Material (beispielsweise Stahl) der Blechpaneele 110, 120 kann sich dabei nach dem geplanten Einsatzzweck des Flächenelektrobauteils 100 richten, d.h. insbesondere von der mechanischen und/oder strukturellen Stabilität abhängen, die von dem Flächenelekt- robauteil 100 in der jeweiligen Anwendung gefordert wird.
Vorteilhafterweise kann es sich auch um eine Kombination von zwei verschiedenen metallischen Materialen für die beiden Blech paneele handeln, d.h. das Blechpaneel 110 kann aus einem anderen metallischen Material als das Blechpaneel 120 bestehen. Bei spielsweise kann das Blechpaneel 110 aus einem Stahlwerkstoff gefertigt sein, um die ausreichende mechanische und/oder strukturelle Stabilität zu gewährleisten, und das zweite Blechpaneel 120 aus einem Aluminiumwerkstoff gefertigt sein. Hierbei kann vorteilhafterweise die thermischen Dämmeigenschaft verbessert werden, da sich insbesondere die Emissivitätswerte (Maß für die Wärmestrahlung, die ein Material mit seiner Umgebung austauscht) bei der Verwendung von Aluminium gering halten lassen können. Die Dicke des Aluminiumwerkstoffs wäre in einem solchen Fall vorteilhafterweise kleiner oder gleich 0,1 mm.
Die elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht 130 kann aus einem chemisch aushärtbaren Klebstoff bestehen, der im fertigen Flächenelektrobauteil 100 in ausgehärteter Form vorliegt . Somit verklebt die elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht 130 die beiden Blechpaneele 110, 120. Bei dem Klebstoff kann es sich beispielsweise um einen Polymerisations-Klebstoff, einen Po- lykondensations-Klebstoff oder einen Polyadditions-Klebstoff handeln .
Ferner kann die elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht 130 auf der Basis einer Backlackschicht hergestellt sein. Bekannte Backlackschichten sind epoxidharz-basierte Backlackschichten mit latentem Härter . Eine vorteilhafte Zusammensetzung kann sich ergeben, wenn die Organik der (getrockneten) Backlackschicht beispielsweise 7,5 bis 10,5 Vol.-% latenten Härter und bei- spielsweise 89,5 bis 92,5 Vol.-% Epoxidharz aufweist. Zusätzlich zu der Organik enthält der Backlack Füllstoffe (z.B. elektrisch leitfähige Partikel aus Kohlenstoff (z.B. Rußpartikel, Car- bon-Nanotubes , etc.) oder Metallpartikel), um die elektrische Leitfähigkeit entsprechend dem speziellen Einsatzzweck im Produkt einzustellen, und als Rest können in der (getrockneten) Backlackschicht auch eventuelle Verunreinigungen enthalten sein .
Die elektrische Leitfähigkeit der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht 130 kann durch Füllstoffe (beispielsweise durch den Zusatz von elektrisch leitfähigen Partikeln wie oben erwähnt) erreicht werden, oder es ist möglich, einen intrinsisch leitfähigen organischen Klebstoff einzusetzen.
Die Schichtdicke der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht 130 kann beispielsweise gleich oder größer als 30 ym, 50 ym, 75 ym, 100 ym oder 150 ym sein. Größere Schichtdicken im Bereich über 200 ym, 300 ym, 400 ym sind ebenfalls möglich.
Das Verhältnis der Dicke mindestens eines der ersten und zweiten Blechpaneele 110, 120 zu der Schichtdicke der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht 130 kann beispielsweise gleich oder größer als 5, 10, 15 oder 20 sein.
Das erste Blechpaneel 110 bildet eine erste Elektrode des Flächenelektrobauteils 100 und das zweite Blechpaneel 120 bildet eine zweite Elektrode des Flächenelektrobauteils 100. Ein Stromfluss von dem ersten Blechpaneel 110 zu dem zweiten Blechpaneel 120 (oder anders herum) erfolgt senkrecht zu der Ebene der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht 130. Das Flächenelektrobauteil 100 kann unterschiedliche elektrische Funktionalitäten aufweisen. In einem ersten Beispiel wird es als Flächenheizung verwendet. In diesem Fall sind die beiden Elektroden (erstes und zweites Blechpaneel 110, 120) mit einer Stromquelle (SQ) verbunden. Die Stromeinkopplung in das Flä chenelektrobauteil 100 erfolgt somit über die beiden Blech paneele 110, 120. Die elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht 130 fungiert als Heizbeschichtung, in welcher die Wärmeentwicklung stattfindet .
Gemäß einem weiteren Beispiel kann das Flächenelektrobauteil 100 auch als Sensor dienen. In diesem Fall sind die beiden Elektro den (Blechpaneele 110, 120) mit einer Messeinrichtung M ver bunden. Die Messeinrichtung M wertet eine elektrische Größe an ihrem Eingang aus. Beispielsweise wird ein elektrischer Wi derstand gemessen bzw. überwacht. Eine Änderung des Widerstandes kann eine strukturelle Veränderung (z.B. Deformationen, Be schädigung, Zerstörung, usw.) des Flächenelektrobauteils 100 anzeigen .
Figur 2 zeigt in vereinfachter Darstellung ein Ersatzschaltbild des Flächenelektrobauteils 100. Dargestellt sind eine elekt rische Einrichtung SQ/M (z.B. Stromquelle und/oder Messein richtung) und der Schichtwiderstand RKs der elektrisch leit fähigen KlebstoffSchicht 130. Das Ersatzschaltbild bezieht sich auf eine Auslegung, bei welcher der elektrische Schichtwi derstand RKs der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht 130 wesentlich größer als der elektrische Widerstand der Blech paneele 110, 120 ist.
Für den Schichtwiderstand RKs gilt
RKS - PKS · SD/A , (1) wobei pKs der spezifische Widerstand (in Qm) , SD die Schichtdicke (in m) der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht 130 und A die Kontaktflache (in m2) zwischen den Blechpaneelen 110 bzw. 120 und der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht 130 ist.
Werte für pKs können je nach Anwendung in einem weiten Bereich variieren und beispielsweise gleich oder größer oder kleiner als 20 kQm, 60 kQm, 200 kQm, 800 kQm, 1000 kQm oder 3000 kQm sein. Generell sind Werte im Bereich von kQm bis mehrere MQm zu erwarten .
Beispielsweise ergibt sich bei einer gewünschten Flächen heizleistung von z.B. 150 W/m2, einer Kontaktfläche A von z.B. 1 m2 (entspricht bei einem Bedeckungsgrad von beispielsweise 100% der Paneelgröße) und einer Betriebsspannung von z.B. 60 V ein Schichtwiderstand RKs = 24 W. Dies würde für eine Schichtdicke SD von beispielsweise 30 ym einen Wert für pKs von 800 kQm ergeben.
Handelt es sich bei dem Flächenelektrobauteil 100 um eine Flächenheizung, ergibt sich die Heizleistung des Flächenelek- trobauteils 100 aus der Gleichung
P = U · I = U2/RKS . (2)
Dabei bezeichnet P die Leistung (in W) , U bezeichnet die Be triebspannung (in V) und I bezeichnet den Strom (in A) . Es wird deutlich, dass sich eine gewünschte Heizleistung des Flä- chenelektrobauteils 100 durch Wahl von geeigneten Werten für A und/oder SD und/oder pKs nach Wunsch einstellen lässt.
Figur 3A zeigt ein Detail Dl aus Figur 1. Über der Oberfläche 110A des ersten Blechpaneels 110 ist eine metallische Korrosions- Schutzschicht 111 (beispielsweise Korrosionsschutzschicht auf Zink- und/oder Aluminiumbasis) angeordnet, die somit zwischen der KlebstoffSchicht 130 und dem Grundmaterial (z.B. Stahl) des ersten Blechpaneels 110 verläuft. Die Korrosionsschutzschicht
111 kann die Oberfläche 110A des ersten Blechpaneels 110 vollständig überdecken.
Figur 3B zeigt ein zweites Beispiel des Details Dl, welches sich von dem in Figur 3A gezeigten Beispiel nur dadurch unterscheidet, dass zwischen der metallischen Korrosionsschutzschicht 111 und der KlebstoffSchicht 130 eine elektrisch leitfähige Lackschicht
112 vorgesehen ist. Die elektrisch leitfähige Lackschicht 112 kann aus einem organischen leitfähigen Lack bestehen, den Korrosionsschutz erhöhen und eine in Bezug auf die elektrischen und strukturellen Eigenschaften verbesserte Elektrodenkon taktfläche für die KlebstoffSchicht 130 schaffen. Die elektrisch leitfähige Lackschicht 112 kann eine wesentlich höhere spe zifische elektrische Leitfähigkeit als die KlebstoffSchicht 130 aufweisen. Die Dicke der elektrisch leitfähigen Lackschicht 112 kann wesentlich geringer als die Dicke der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht 130 sein und beispielsweise gleich oder weniger als 20 ym, 15 ym oder 10 ym betragen. Die elektrisch leitfähige Lackschicht 112 kann eine hohe Ebenheit aufweisen und als ein die Elektrodenoberfläche verbesserndes Elektrodenfinish wirken.
Figur 3C zeigt ein weiteres Beispiel des Details Dl aus Figur 1, bei welchem im Vergleich zu dem Beispiel der Figur 3B auf die metallische Korrosionsschutzschicht 111 verzichtet wird. An sonsten sind die zu den Figuren 3A und 3B gemachten Angaben auf das in Figur 3C gezeigte Beispiel übertragbar.
Es wird darauf hingewiesen, dass die das zweite Blechpaneel 120 umfassende zweite Elektrode des Flächenelektrobauteils 100 analog zu den in Figuren 3A bis 3C gezeigten Schichtfolgen realisiert sein kann.
Figur 4 zeigt ein beispielhaftes Flächenelektrobauteil 400 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das Flächenelektrobauteil 400 unterscheidet sich von dem Flächenelektrobauteil 100 bei spielsweise lediglich dadurch, dass auf einer oder beiden Außenflächen der Blechpaneele 110 , 120 (d.h. auf einer Oberfläche HOB bzw. einer Oberfläche 120A) eine Schutzschicht 410 bzw. 420 aufgebracht ist. Die Schutzschichten 410, 420 können bei spielsweise aus einem Polymermaterial bestehen. Beispielsweise kann ein Polyestermaterial zum Einsatz kommen.
Die Schutzschichten 410, 420 können eine elektrische Isolation der Elektroden nach außen bewirken. Außerdem können die
Schutzschichten 410, 420 eine gewünschte Optik des Flä- chenelektrobauteils 400 ermöglich, wie sie beispielsweise für Wand-, Boden- oder Deckenflächen im Außen- oder Innenbereich von Gebäuden benötigt wird. Es kann sich bei den Schutzschichten 410, 420 um hoch kratzfeste und/oder hoch UV-beständige Oberflä chenschichten handeln, die z.B. für Fassadenanwendungen bei beschichteten Stahlfassaden bereits genutzt werden. Die Dicke der Schutzschichten 410, 420 kann beispielsweise gleich oder kleiner oder größer als 15 ym, 25 ym, 35 ym oder 50 ym sein. Auf diese Weise können Flächenelektrobauteile 400 erzeugt werden, die nach außen elektrisch isoliert sind und in gleicher Weise verwendbar sind, wie bereits bekannte auf beschichteten Stählen basierende Wandungsstrukturen, jedoch im Unterschied zu diesen eine integrierte elektrische Funktionalität aufweisen.
Figur 5A zeigt in perspektivischer Ansicht ein teilweise aufgeschnittenes Flächenelektrobauteil 500. Das Flächenelek- trobauteil 500 kann entsprechend einem oder mehrerer der vorher beschriebenen Beispiele aufgebaut sein, jedoch mit der Modi fikation, dass die elektrisch funktionale KlebstoffSchicht 130 als die Oberflächen 110A und 120B lediglich teilflächig be deckendes Muster angeordnet ist.
In der Figur 5A ist ein gitterförmiges Klebstoffmuster dar gestellt. Die Figuren 5B und 5C zeigen Flächenelektrobauteile 500 mit einem Streifenmuster bzw. einem aus Punkten bestehenden Klebstoffmuster. Die Darstellungen in den Figuren 5A bis 5C sind lediglich beispielhaft und es ist eine Vielzahl weiterer Musterformen realisierbar.
Bei allen dargestellten Beispielen einer teilflächigen Bedeckung kann der Bedeckungsgrad der KlebstoffSchicht 130 gleich oder kleiner als 80 %, 60 %, 40 % oder 20 % der Fläche der Unterlage sein. Durch die lediglich teilflächige Bedeckung wird eine Einsparung an Klebstoff erreicht, was insbesondere bei größeren Schichtdicken SD (siehe die genannten Werte) deutliche Kos tenvorteile ermöglicht.
Seitenlängen LI und/oder L2 der Blechpaneele 110, 120 können bei allen hier beispielhaft beschriebenen Flächenelektrobauteilen 100, 400, 500 gleich oder größer als 1,0 m, 2,0 m, 3,0 m oder 4,0 m sein .
Zur Erhöhung der strukturellen Stabilität und elektrischen Funktionssicherheit der Flächenelektrobauteile 100, 400, 500 können Abstandshalter zwischen den Blechpaneelen 110, 120 vorgesehen sein. Figur 6A veranschaulicht in Form einer De taildarstellung des Details D2 in Figur 4 ein erstes Beispiel, in welchem Abstandshalter 610_1 beispielsweise in Form einer Einfügestruktur zwischen die Blechpaneele 110, 120 vor dem Verkleben derselben eingefügt werden. Figur 6B veranschaulicht eine andere Möglichkeit, bei welcher Abstandshalter 610_2 in Form von Kügelchen, z.B. Glaskügelchen, zwischen den Blechpaneelen 110, 120 zusammen mit dem Klebstoff (d.h. in diesen dispergiert) eingebracht werden. Beide Möglichkeiten können sowohl mit ganzflächigen Klebstoffschichten 130 als auch den teilflächig gemusterten Klebstoffschichten 130 (siehe Figuren 5A-5C) eingesetzt werden. Die Abstandshalter 610_1, 610_2 können eine Dicke (bzw. mittleren Durchmesser) von beispielsweise gleich oder kleiner oder größer als 30 ym, 50 ym , 75 ym, 100 ym, 125 ym, 150 ym, 175 ym oder 200 ym aufweisen.
Figur 7 zeigt beispielhaft den Einsatz von Flächenelektro- bauteilen 100, 400, 500 als Wand- und Deckenpaneele für einen bedachten Aufenthaltsbereich, beispielsweise eine Bushalte stelle. Viele andere Innen- und Außenanwendungen sind möglich, beispielsweise als Bodenheizungen oder Wandheizungen in Gebäuden oder als Strahlungswärmequellen in Hallen oder Kirchen (wo eine Konvektionsheizung hohe Kosten verursacht) oder im Außenbereich .
Figur 8 zeigt beispielhaft die Verwendung von Flächenelekt- robauteilen 100, 400, 500 als Wandung von Aufbewahrungsbehältern 800. Bei den Aufbewahrungsbehältern kann es sich beispielsweise um Behälter für flüssige, gasförmige oder feste, insbesondere rieselförmige Stoffe handeln, z.B. um großvolumige Speicher behälter für Gase oder Flüssigkeiten, oder um Silos. Die Flächenelektrobauteile 100, 400, 500 können hier, genauso wie in vielen anderen Anwendungen, als Heizung, als Druck- bzw. De formationssensor oder als beides betrieben werden. Insbesondere ist es möglich, dass die komplette Wandstruktur aus gegebe nenfalls zusammengeschweißten Flächenelektrobauteilen 100, 400, 500 realisiert ist, so dass beispielsweise keine weiteren flächigen Versteifungselemente benötigt werden, um die strukturelle Stabilität der Wandung zu gewährleisten. Figur 9 zeigt beispielhaft die Verwendung von Flächenelekt- robauteilen 100, 400, 500 als Wandung eines Aufbewahrungsbe hälters (Elektrobox) 900 für eine Elektrobatterie, bei spielsweise eine Batterie im Bereich der Elektromobilität . Dieselben Ausführungen wie zur Figur 8 gelten sinngemäß auch für diese Anwendung, wobei auch hier die Kombination aus Beheiz- barkeit und/oder Deformationssensorik sowie struktureller Stabilität und Robustheit eine hohe Bedeutung haben kann.
Figur 10 zeigt beispielhaft die Verwendung von Flächenelekt- robauteilen 100, 400, 500 als Schutzwandung 1000 mit integriertem Durchbruchschutz und/oder integrierter Aufpralldetektion. Beispielsweise kann es sich bei der Schutzwandung 1000 um eine Leitplanke im Straßenverkehr handeln.
Figur 11 zeigt beispielhaft die Verwendung von Flächenelekt- robauteilen 100, 400, 500 als einen robusten Zähler 1100. Hier besteht ein Bodenbereich beispielweise einer Straße aus einem Flächenelektrobauteil , welches als Sensor für darüberfahrende Kraftfahrzeuge oder andere bewegliche Güter eingesetzt wird. Dabei wird infolge der (leichten) Deformation des Flä- chenelektrobauteils 100, 400, 500 bei der Belastung durch z.B. ein Kraftfahrzeug eine Messgröße erzeugt, die von der Mess einrichtung M erfassbar ist und nachgewiesen wird.
Es wird darauf hingewiesen, dass für die Funktionalität der Flächenelektrobauteile 100, 400, 500 als Sensor nicht zwingend eine Auswertung von elektrischen Signalen von den Elektroden in einer Messeinrichtung erfolgen muss. Beispielsweise ist es auch möglich, alternativ oder zusätzlich Deformationen der Flä chenelektrobauteile 100, 400, 500 ortsaufgelöst durch z.B. eine Wärmebildkamera zu erfassen, da die lokale Heizleistung durch eine lokale Änderung der Schichtdicke SD der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht 130 beeinflusst wird. Bei spielsweise können dadurch Materialermüdungsprozesse frühzeitig lokalisiert und anschließend geeignet behoben werden.
Figur 12A zeigt in beispielhafter Form einen Prozess zur Produktion eines für die Herstellung eines Flächenelektro- bauteils als Vorprodukt vorgesehenen Blechband-Verbundmate rials.
Ausgangsprodukt des Prozesses ist ein gewalztes Blechband 1210, wie es in einem Stahlwerk durch bekannte Prozessschritte (beispielsweise Warmwalzen, Kaltwalzen, Verzinken, usw.) hergestellt wird. Bei dem Blechband 1210 kann es sich bei spielsweise um ein Stahlband handeln. Beispielsweise können kaltgewalzte Stahlbänder, elektrolytisch verzinkte Stahlbänder, feuerverzinkte Stahlbänder oder feuerverzinkte Stahlbänder mit Zink-Magnesium-Aluminium-Beschichtung (ZM) verwendet werden. Mögliche Beschichtungen (z.B. metallische Korrosionsschutz schicht (en) und/oder elektrisch leifähige Lackschicht) wurden zuvor beschrieben und sind in Figur 12A nicht dargestellt.
Das Blechband 1210 wird einer Beschichtungsstation 1250 zu geführt. In der Beschichtungsstation 1250 wird eine elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht 130' über einer Oberfläche (ent spricht in der Figur 1 der Oberfläche 110A des ersten Blechpaneels 110 bzw. der Oberfläche 120B des zweiten Blechpaneels 120) aufgetragen .
Das Aufträgen der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht 130' kann beispielsweise durch eine Rollenauftragung, ein Sieb druckverfahren, gegebenenfalls Rollensiebdruck, oder durch einen Sprühprozess erfolgen, wobei in sämtlichen Fällen entweder eine vollflächige oder eine teilflächig bemusterte Bedeckung des Blechbandes 1210 mit der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht 130' erreicht werden kann.
Gleichzeitig, zuvor oder später kann an der gegenüberliegenden Oberfläche des Blechbandes 1210 (entspricht in der Figur 4 der Oberfläche HOB des ersten Blechpaneels 110 bzw. der Oberfläche 120A des zweiten Blechpaneels 120) optional eine Schutzschicht 410, 420 aufgetragen werden, wie dies im Zusammenhang mit der Figur 4 bereits erläutert wurde.
Anschließend kann das mit der elektrisch leitfähigen Kleb stoffschicht 130' beschichtete Blechband 1210 durch eine Trocknungsstation 1260 geführt werden. In der Trocknungsstation 1260 wird die elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht 130' getrocknet, so dass nachfolgende Handhabungsprozesse, wie beispielsweise Aufwickeln zu einem Coil oder Stapeln von be schichteten Blechpaneelen, möglich werden. Bei der Trocknung in der Trocknungsstation 1260 wird die elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht 130' jedoch noch nicht aktiviert, d.h. es wird nicht die chemische Reaktion (beispielsweise Vernetzung) des Klebstoffes eingeleitet.
Figur 12B zeigt beispielhaft ein durch den in Figur 12A durchgeführten Prozess hergestelltes Blechband-Verbundmaterial 1200. Es kann in nicht dargestellter Weise sämtliche zuvor beschriebenen weiteren Schichten (z.B. metallische Korrosi onsschutzschicht 111, elektrisch leitfähige Lackschicht 112) enthalten und/oder beispielsweise ohne Schutzschicht 410 re alisiert sein. Die Schichtdicken der noch nicht aktivierten elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht 130 ' können im Bereich derselben Werte liegen, wie sie oben für die Schichtdicke SD der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht 130 im Flächenelekt- robauteil 100, 400, 500 genannt wurden. Dasselbe gilt für die übrigen Angaben zu der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht 130, insbesondere für die Werte des spezifischen elektrischen Widerstands pKs/ die sich ebenfalls auf die noch nicht aktivierte elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht 130' übertragen lassen.
Figur 13 veranschaulicht in beispielhafter Weise ein Verfahren zur Herstellung eines Flächenelektrobauteils 100, 400, 500 aus Blechband-Verbundmaterial 1200. Das Blechband-Verbundmaterial 1200 kann beispielsweise als Coil (Wickel) vorliegen, welches von einem Stahlwerk zu einem Kunden ausgeliefert wurde.
In einem folgenden Verfahrensschritt erfolgt ein Vereinzeln des Blechbandes 1200 in einer Vereinzelungsstation 1350. Die Vereinzelung des Blechband-Verbundmaterials 1200 kann entweder noch beim Stahlhersteller erfolgen, oder nach Auslieferung des Blechband-Verbundmaterial 1200 beim Kunden. Im ersten Fall werden entweder bereits fertig zugeschnitten Blechpaneele 110, 120 ausgeliefert oder es werden Blechtafeln ausgeliefert, die in einem nachfolgenden Formzuschnitt beim Kunden in die endgültige Form gebracht werden.
Anschließend werden zwei Blechpaneele 110, 120 mittels der KlebstoffSchicht 130' zum Flächenelektrobauteil 100, 400, 500 verklebt. Hierfür werden bei 1360 zwei Blechpaneele 110, 120 mit einander zugewandten elektrisch leitfähigen Klebstoffschichten 130' übereinander angeordnet und in einer Verklebestation 1370 unter Anwendung eines Flächendrucks (F) und unter Energiezufuhr zusammengepresst. Hierbei erfolgt die Aktivierung der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht 130', welche auf einer chemischen Reaktion, beispielsweise einem 3-dimensionalen Vernetzen des Klebstoffes beruhen kann. Beim Aushärten werden üblicherweise hohe Klebekräfte erreicht, die die mechanische Stabilität und Integrität des Flächen- elektrobauteils 100, 400, 500 sicherstellen. Das Härten der aushärtbaren KlebstoffSchicht 130' kann durch eine Erwärmung der verpressten Blechpaneele 110, 120, beispielsweise in einem Ofen oder einer aufheizbaren Presse auf eine gegenüber der Umge bungstemperatur erhöhten Temperatur T erfolgen, wodurch die ausgehärtete elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht 130 ge bildet wird. Andere Aktivierungsprozesse, die beispielsweise auf der Anwendung von Strahlungsenergie beruhen können, sind ebenfalls denkbar. Nach einer Verklebezeitdauer t ist das Flächenelektrobauteil 100, 400, 500 mechanisch fertiggestellt und kann aus der Verklebestation 1370 (z.B. Ofen oder Presse) entnommen werden.
Nach dem elektrischen Kontaktieren der Elektroden (erste und zweite Blechpaneele 110, 120) kann das Flächenelektrobauteil 100, 400, 500 gegebenenfalls verbaut und in Betrieb genommen werden .
Anstelle der in Figur 13 beispielhaft gezeigten Verwendung von zwei Blechpaneelen 110, 120 mit identischem Schichtaufbau können auch unterschiedliche Blechpaneele verklebt werden. Bei spielsweise kann nur auf einem der beiden Blechpaneele eine elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht 130' vorgesehen sein und/oder es ist möglich, dass unterschiedliche elektrisch leitfähige Lackschichten, Schutzschichten und/oder unter schiedliche Paneeldicken eingesetzt werden. Beispielsweise kann eines der beiden Blechpaneele (z.B. das eine Außenwand bildende Blechpaneel) deutlich dicker (beispielsweise gleich oder mehr als 2-, 3-, 4-mal so dick) wie das andere Blechpaneel sein. Es ist auch möglich, dass beispielsweise die beiden Schutzschichten 410, 420 unterschiedlich sind, da die eine Schutzschicht (beispielsweise Innenwandung eines Behälters) anderen Angriffen als beispielsweise die Schutzschicht an einer Außenwand des Behälters ausgesetzt ist, oder da beispielsweise unterschied liche optische Anforderungen (Sichtfläche/Nicht-Sichtfläche) vorliegen.

Claims

Patentansprüche
1. Flächenelektrobauteil , umfassend:
ein erstes Blechpaneel;
ein zweites Blechpaneel; und
eine elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht , die zwischen einander zugewandten Oberflächen des ersten Blechpaneels und des zweiten Blechpaneels angeordnet ist, wobei
das erste Blechpaneel eine erste Elektrode des Flä- chenelektrobauteils bildet,
das zweite Blechpaneel eine zweite Elektrode des Flä- chenelektrobauteils bildet und
ein Stromfluss von dem ersten Blechpaneel durch die elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht zum zweiten Blechpaneel senkrecht zu der Klebstoffschichtebene erfolgt.
2. Flächenelektrobauteil nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine oder beide der einander zugewandten Oberflächen mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht, insbesondere auf Zink- und/oder Aluminiumbasis bedeckt sind.
3. Flächenelektrobauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei we nigstens eine oder beide der einander zugewandten Oberflächen mit einer elektrisch leitfähigen Lackschicht bedeckt sind, deren spezifischer elektrischer Widerstand kleiner als eine spezi fischer elektrischer Widerstand der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht ist.
4. Flächenelektrobauteil nach einem der vorhergehen An sprüche, wobei eine spezifischer elektrischer Widerstand der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht gleich oder größer als 20 kQm, 60 kQm, 200 kQm, 800 kQm, 1000 kQm oder 3000 kQm ist.
5. Flächenelektrobauteil nach einem der vorhergehen An sprüche, wobei die elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht in Form eines die einander zugewandten Oberflächen teilflächig bedeckenden Musters angeordnet ist.
6. Flächenelektrobauteil nach einem der vorhergehen An sprüche, wobei zwischen den einander zugewandten Oberflächen Abstandshalter einer Dicke von gleich oder größer als 30 ym, 50 ym, 75 ym, 100 ym, 125 ym, 150 ym, 175 ym oder 200 ym angeordnet sind .
7. Flächenelektrobauteil nach einem der vorhergehen An sprüche, wobei die Dicke der elektrisch leitfähigen Kleb stoffschicht gleich oder größer als 30 ym, 50 ym, 75 ym, 100 ym oder 150 ym ist.
8. Flächenelektrobauteil nach einem der vorhergehen An sprüche, wobei die Dicke wenigstens eines oder beider der Blechpaneele gleich oder größer als 0,5 mm, 0,75 mm, 1,0 mm, 1,5 mm, 2,0 mm oder 2,5 mm ist.
9. Flächenelektrobauteil nach einem der vorhergehen An sprüche, wobei wenigstens eines oder beide der Blechpaneele eine Seitenlänge gleich oder größer als 1,0 m, 2,0 m, 3,0 m oder 4,0 m aufweisen.
10. Flächenelektrobauteil nach einem der vorhergehen An sprüche, wobei das erstes Blechpaneel aus einem Stahlwerkstoff besteht und das zweite Blechpaneel aus einem Stahlwerkstoff oder aus einem Aluminiumwerkstoff besteht.
11. Flächenelektrobauteil nach einem der vorhergehen An sprüche, wobei die elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht aus einem Backlack besteht.
12. Flächenelektrobauteil nach einem der vorhergehen An sprüche, welches eine elektrische Flächenheizung ist.
13. Flächenelektrobauteil nach einem der vorhergehen An sprüche, welches ein elektrischer Flächendeformationssensor ist .
14. Behälter mit einer Wandung umfassend ein Flächenelekt robauteil nach Anspruch 12 oder 13.
15. Behälter nach Anspruch 14, welcher ein Aufbewahrungsbe hälter für flüssige, gasförmige oder feste Stoffe ist.
16. Behälter nach Anspruch 14, welcher eine Elektrobatteriebox ist .
17. Dach-, Wand-, Decken- und/oder Bodenpaneele für Gebäude und/oder bedachte Aufenhaltsbereiche, umfassend ein Flä chenelektrobauteil nach Anspruch 12.
18. Schutzwandung mit integriertem Durchbruchschutz und/oder integrierter Aufpralldetektion, umfassend ein Flächenelekt robauteil nach Anspruch 13.
19. Blechband-Verbundmaterial für Flächenelektrobauteil, umfassend :
ein gewalztes Blechband; und
eine elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht , die über einer Oberfläche des gewalzten Blechbandes aufgebracht ist.
20. Blechband-Verbundmaterial nach Anspruch 19, wobei die elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht in Form eines die Oberfläche nur teilflächig bedeckenden Musters angeordnet ist.
21. Blechband-Verbundmaterial nach Anspruch 19 oder 20, wobei die Oberfläche mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht, insbesondere auf Zink- und/oder Aluminiumbasis, bedeckt ist.
22. Blechband-Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei die Oberfläche mit einer elektrisch leitfähigen Lackschicht bedeckt ist, deren spezifischer elektrischer Wi derstand kleiner als eine spezifischer elektrischer Widerstand der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht ist.
23. Verfahren zur Herstellung eines Flächenelektrobauteils , umfassend :
Vereinzeln eines Blechbandes, über dessen einer Oberfläche eine elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht aufgetragen ist, in erste Blechpaneele; und
Verkleben der ersten Blechpaneele mittels der Kleb stoffschicht jeweils mit zweiten Blechpaneelen, derart, dass das erste Blechpaneel eine erste Elektrode des Flä chenelektrobauteils bildet,
das zweite Blechpaneel eine zweite Elektrode des Flä chenelektrobauteils bildet und wobei
ein Stromfluss von dem ersten Blechpaneel über die elektrisch leitfähige KlebstoffSchicht zum zweiten Blechpaneel senkrecht zu der Klebstoffschichtebene erfolgt.
24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Verkleben in einer Pressstation unter Anwendung eines Flächendruckes und einer Energiezufuhr zur Aktivierung der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht erfolgt.
25. Verfahren zur Produktion eines für die Herstellung eines Flächenelektrobauteils als Vorprodukt vorgesehenen Blech band-Verbundmaterials, wobei das Verfahren umfasst:
Herstellung eines gewalzten Blechbandes; und
Aufträgen einer elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht über einer Oberfläche des gewalzten Blechbandes.
26. Verfahren nach Anspruch 25, ferner umfassend:
Erzeugen einer metallischen Korrosionsschutzschicht, insbesondere Korrosionsschutzschicht auf Zink- und/oder Alu miniumbasis, über der Oberfläche des gewalzten Blechbandes vor dem Aufträgen der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht .
27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, ferner umfassend:
Erzeugen einer elektrisch leitfähigen Lackschicht über der
Oberfläche des gewalzten Blechbandes vor dem Aufträgen der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht , wobei ein spezifischer elektrischer Widerstand der elektrisch leitfähigen Lackschicht kleiner als ein spezifischer elektrischer Widerstand der KlebstoffSchicht ist.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei das Aufträgen der elektrisch leitfähigen KlebstoffSchicht durch eine Walzenapplikation oder durch ein Druckverfahren, insbesondere Siebdruck, erfolgt.
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