EP3763167B1 - Flächenelektrobauteil und verfahren zur herstellung - Google Patents

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EP3763167B1
EP3763167B1 EP19709468.3A EP19709468A EP3763167B1 EP 3763167 B1 EP3763167 B1 EP 3763167B1 EP 19709468 A EP19709468 A EP 19709468A EP 3763167 B1 EP3763167 B1 EP 3763167B1
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EP
European Patent Office
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sheet metal
electrical component
adhesive layer
electrically conductive
metal panel
Prior art date
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EP3763167A1 (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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Publication date
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    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H—ELECTRICITY
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    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
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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 electrical component, a sheet metal strip composite material for a surface electrical component and a method for producing a surface electrical component.
  • the invention further relates to devices such as containers, protective walls and roof, wall, ceiling and floor panels for buildings, which include a surface electrical component, for example in the form of a surface heating and/or a surface deformation sensor.
  • heaters or sensors are integrated as separate units in flat components such as walls of containers or building wall surfaces if a corresponding functionality (heating of the environment, detection of environmental influences) is desired. For example, it is known to attach heating wires, heating coils, heating mats or heating coatings to surface elements or to provide pressure sensors in walls.
  • Heating coatings require large layer thicknesses to conduct current in the layer plane and expensive fillers (e.g. silver) as well as complex electrode structures to achieve the required electrical conductivity. If the heating coatings are to be applied to an electrically conductive substrate, this must be electrically insulated from the heating coating, for example by pre-painting, which leads to high disposal costs when scrapping in large-area applications.
  • a heating device in which a heating layer and a second contacting layer are applied to a substrate forming a first contacting layer via a sequence of coating processes.
  • the heating layer can be applied by spraying, rolling or doctoring.
  • EP 2 457 412 B1 describes a high-temperature heater that uses heating element layers formed from a flowable base material and carbon nanotubes dispersed therein.
  • US 2016/0113065 A1 describes an electrical heating mat that is constructed from two conductors and a heating element arranged between them that includes an electrically conductive material.
  • KR 2011 0088934 A describes a surface heating element which contains two conductors made of a metal foil and an electrically conductive element in between.
  • One task on which the invention is based can be seen in creating a surface electrical component that has an integral, surface electrical functionality, such as heating or sensors, and can be produced inexpensively.
  • the surface electrical component should have a high structural suitability for a variety of applications and areas of use.
  • an object on which the invention is based can be seen in creating a cost-effective sheet metal strip composite material for a flat electronic component and in specifying methods which are used to produce a sheet metal strip composite material as a preliminary product of the flat electronic component.
  • a surface electrical component comprises a first sheet metal panel, a second sheet metal panel and an electrically conductive adhesive layer which is arranged between mutually facing surfaces of the first sheet metal panel and the second sheet metal panel.
  • the first sheet metal panel forms a first electrode of the surface electrical component
  • the second sheet metal panel forms a second electrode of the surface electrical component and, during operation, a current flows from the first sheet metal panel to the second sheet metal panel through the electrically conductive adhesive layer in the direction perpendicular to the adhesive layer plane.
  • the two sheet metal panels which can be blanks made from a rolled sheet metal strip, are held together by the electrically conductive adhesive layer.
  • the first sheet metal panel is made of a steel material.
  • the second sheet metal panel consists of a steel material or an aluminum material.
  • the electrically conductive adhesive layer is based on a baking varnish.
  • the electrically conductive adhesive layer is therefore a chemically curable adhesive layer in which the first and second sheet metal panels are bonded via activation of the chemically curable adhesive layer.
  • the electrical conductivity of the adhesive layer can be brought about, for example, by an electrically conductive filler material (e.g. metal particles, carbon particles, such as conductive carbon black, graphite particles or nano-carbon particles, such as nanotubes) or by using an intrinsically conductive polymer adhesive.
  • an electrically conductive filler material e.g. metal particles, carbon particles, such as conductive carbon black, graphite particles or nano-carbon particles, such as nanotubes
  • 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 compared to arrangements in which the current flow takes place in the layer plane.
  • a relatively low fill factor of conductive particles may be sufficient to produce the desired electrical layer properties.
  • the vertical flow of current enables a high level of reliability of the surface electrical component, since an interruption of the current flow can practically not occur due to the large cross section.
  • the electrically conductive adhesive layer is an adhesive layer based on chemical curing (crosslinking).
  • the chemical hardening of the adhesive layer also contributes to the robustness of the surface electrical component and thus to its reliability.
  • the electrically conductive adhesive layer is based on a baking varnish.
  • Baked varnish layers are chemically curable adhesive layers specially developed for electrical core construction, which offer high mechanical and thermal (long-term) stability as well as high corrosion protection.
  • a metallic corrosion protection layer for example a corrosion protection layer based on zinc and / or aluminum.
  • the corrosion protection layer it can also 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 electrical resistance of the adhesive layer.
  • an electrically conductive lacquer layer whose specific electrical resistance is smaller than a specific electrical resistance of the adhesive layer. This can ensure that the electrode surface adjacent to the electrically conductive adhesive layer (which is formed by the surface of the electrically conductive lacquer layer) has uniform and defined electrical properties and the underlying electrode materials (for example the metallic corrosion protection layer or the sheet material of the sheet metal panels) are protected from reactions ( e.g. oxidation) are protected with ambient media (e.g. air).
  • the adhesive layer can be arranged in the form of a pattern that partially covers the mutually facing surfaces.
  • cost savings can be achieved by reducing the amount of adhesive required (if necessary with a corresponding amount of filling material).
  • spacers are arranged between the mutually facing surfaces.
  • the spacers increase the reliability of the surface electrical component and can, especially in combination with a An adhesive layer that is only applied to part of the surface can result in cost savings.
  • the sheet metal panels can be comparatively large 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 electrical component can, for example, have an electrical functionality as an electrical surface heating and/or as an electrical surface deformation sensor. These or other electrical functionalities can also be used together. As will be explained in more detail below by way of example, this results in a variety of applications and possible uses. In particular, applications are possible in which high mechanical stability, load-bearing capacity and robustness and/or large areas are required and/or high corrosion resistance or resistance to environmental influences are required.
  • Products that consist of or can have the surface electrical component described here are therefore, for example, containers, roof, wall, ceiling and/or floor panels for buildings as well as protective walls with integrated breakthrough protection and/or integrated impact detection.
  • a further aspect relates to a method for producing a surface electrical component, which involves separating a sheet metal strip, over one surface of which an electrically conductive adhesive layer is applied, into first sheet metal panels, and bonding the first sheet metal panels using the adhesive layer to second sheet metal panels, in such a way that first sheet metal panel, a first electrode of the surface electrical component and the second sheet metal panel, a second electrode of the surface electrical component form, includes. It is again provided that the current flow between the sheet metal panel via the electrically conductive adhesive layer takes place perpendicular to the adhesive layer plane.
  • the first sheet metal panel is made of a steel material.
  • the second sheet metal panel consists of a steel material or an aluminum material.
  • the electrically conductive adhesive layer is based on a baking varnish and is applied over a surface of the sheet metal strip.
  • the first sheet metal panels can be glued to the second sheet metal panels in a pressing station using surface pressure and an energy supply to activate the adhesive layer.
  • the process can, for example, be carried out entirely at the customer's site, i.e. after delivery of the sheet metal strip with the electrically conductive adhesive layer applied thereon by the steel producer. It is also possible, for example, for the step of separating the sheet metal strip to be carried out by the steel producer and the remaining steps by the customer.
  • Another aspect relates to a method for producing a sheet metal strip composite material, which is intended as a preliminary product for the production of a surface electrical component according to the above description.
  • the method includes producing a rolled sheet metal strip from a steel material and applying an electrically conductive adhesive layer based on a baking varnish over a surface of the rolled sheet metal strip.
  • the method can also produce a metallic corrosion protection layer, in particular a corrosion protection layer based on zinc and/or aluminum, over the surface of the rolled sheet metal strip before applying the electrically conductive adhesive layer and/or producing an electrically conductive lacquer layer over the surface of the rolled sheet metal strip before applying the electrically conductive adhesive layer.
  • a metallic corrosion protection layer in particular a corrosion protection layer based on zinc and/or aluminum
  • the specific electrical resistance of the electrically conductive lacquer layer can be smaller than a specific electrical resistance of the adhesive layer.
  • a cost-effective way of applying the electrically conductive adhesive layer is to apply it by roller application or by a printing process, in particular screen printing.
  • Both the production process and the creation of the (optional) metallic corrosion protection layer and/or the (optional) electrically conductive paint layer can be carried out entirely at the steel producer, i.e. for example on site in the steelworks.
  • over as used in reference to an element or layer of material formed or applied “over” a surface may be used herein to mean that the element or layer of material is “indirectly on” the Surface is attached, wherein intermediate elements or layers may be present between the surface and the element or layer of material.
  • the term “over” may also have the specific meaning that the element or layer of material that is applied or applied “over” a surface is applied “directly on”, i.e., for example, in direct contact with the surface in question. The same applies to similar terms such as “above”, “below”, “underneath”, etc.
  • Figure 1 shows an exemplary surface electrical component 100 according to a first embodiment.
  • the surface electrical component 100 contains a first sheet metal panel 110, a second sheet metal panel 120 and an electrically conductive adhesive layer 130, which is arranged between mutually 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 can be shaped blanks that were produced from a continuous sheet metal strip, for example by dividing it transversely.
  • the first and second sheet metal panels 110, 120 can, 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 depend on the intended purpose of the surface electrical component 100, that is to say in particular depend on the mechanical and/or structural stability that is required of the surface electrical component 100 in the respective application.
  • both sheet metal panels 110, 120 are made of a steel material.
  • the sheet metal panel 110 can consist of a different metallic material than the sheet metal panel 120.
  • the sheet metal panel 110 is made of a steel material to ensure sufficient mechanical and/or structural stability
  • the second sheet metal panel 120 is made of an aluminum material.
  • the thermal insulation properties can advantageously be improved here, since in particular the emissivity values (measure of the heat radiation that a material exchanges with its surroundings) can be kept low when using aluminum. In such a case, the thickness of the aluminum material would advantageously be less than or equal to 0.1 mm.
  • the electrically conductive adhesive layer 130 can consist of a chemically curable adhesive which is present in a cured form in the finished surface electrical component 100.
  • the electrically conductive adhesive layer 130 thus bonds the two sheet metal panels 110, 120.
  • the adhesive can be, for example, a polymerization adhesive, a polycondensation adhesive or a polyaddition adhesive.
  • the electrically conductive adhesive layer 130 is made on the basis of a baking varnish layer.
  • Well-known baking varnish layers are epoxy resin-based baking varnish layers with latent hardener.
  • An advantageous composition can result if the organic material of the (dried) baking varnish layer contains, for example, 7.5 to 10.5% by volume of latent hardener and, for example, 89.5 to 92.5% by volume of epoxy resin.
  • the baking varnish contains fillers (e.g. electrically conductive particles made of carbon (e.g. soot particles, carbon nanotubes, etc.) or metal particles) in order to adjust the electrical conductivity according to the specific intended use in the product, and the rest can be used in the (dried ) Baking varnish layer may also contain possible impurities.
  • the electrical conductivity of the electrically conductive adhesive layer 130 can be achieved by fillers (for example by adding 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 can, for example, be equal to or greater than 30 ⁇ m, 50 ⁇ m, 75 ⁇ m, 100 ⁇ m or 150 ⁇ m. Larger layer thicknesses in the range of over 200 pm, 300 ⁇ m, 400 ⁇ m 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 can, for example, be equal to or greater than 5, 10, 15 or 20.
  • the first sheet metal panel 110 forms a first electrode of the surface electrical component 100 and the second sheet metal panel 120 forms a second electrode of the surface electrical component 100.
  • a current flow from the first sheet metal panel 110 to the second sheet metal panel 120 (or vice versa) occurs perpendicular to the plane of the electrically conductive adhesive layer 130.
  • the surface electrical component 100 can 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
  • the current is coupled into the surface electrical component 100 via the two sheet metal panels 110, 120.
  • the electrically conductive adhesive layer 130 acts as a heating coating in which the heat development takes place.
  • the surface electrical component 100 can also serve as a sensor.
  • the two electrodes (sheet metal panels 110, 120) are connected to a measuring device M.
  • the measuring device M evaluates an electrical quantity at its input. For example, an electrical resistance is measured or monitored. A change in resistance may indicate a structural change (e.g. deformation, damage, destruction, etc.) of the surface electrical component 100.
  • Figure 2 shows a simplified representation of an equivalent circuit diagram of the surface electrical component 100. Shown are an electrical device SQ/M (e.g. current source and/or measuring device) and the sheet resistance R KS of the electrically conductive adhesive layer 130.
  • the equivalent circuit diagram refers to a design in which the electrical sheet resistance R KS of the electrically conductive adhesive layer 130 is significantly greater than the electrical resistance of the sheet metal panels 110, 120.
  • Values for ⁇ KS can vary over a wide range depending on the application and can, for example, be equal to or larger or smaller than 20 k ⁇ m, 60 k ⁇ m, 200 k ⁇ m, 800 k ⁇ m, 1000 k ⁇ m or 3000 k ⁇ m. In general, values in the range from k ⁇ m to several M ⁇ m can be expected.
  • a layer thickness SD of, for example, 30 ⁇ m, this would result in a value for ⁇ KS of 800 k ⁇ m.
  • a desired heating output of the surface electrical component 100 can be set as desired by selecting suitable values for A and/or SD and/or ⁇ KS .
  • Figure 3A shows a detail D1 Figure 1 .
  • a metallic corrosion protection layer 111 (for example corrosion protection layer based on zinc and/or aluminum) is arranged above the surface 110A of the first sheet metal panel 110, which thus runs between the adhesive layer 130 and the base material (for example steel) of the first sheet metal panel 110.
  • the corrosion protection layer 111 can completely cover the surface 110A of the first sheet metal panel 110.
  • Figure 3B shows a second example of detail D1, which differs from that in Figure 3A
  • the example shown differs only in that an electrically conductive lacquer layer 112 is provided between the metallic corrosion protection layer 111 and the adhesive layer 130.
  • the electrically conductive paint layer 112 can consist of an organic conductive paint, increase corrosion protection and create an electrode contact surface for the adhesive layer 130 that is improved in terms of electrical and structural properties.
  • the electrically conductive lacquer layer 112 can have a significantly higher specific electrical conductivity than the adhesive layer 130.
  • the thickness of the electrically conductive lacquer layer 112 can be significantly less than the thickness of the electrically conductive adhesive layer 130 and, for example, be equal to or less than 20 ⁇ m, 15 ⁇ m or 10 ⁇ m.
  • the electrically conductive lacquer layer 112 can have a high flatness and act as an electrode finish that improves the electrode surface.
  • Figure 3C shows another example of detail D1 Figure 1 , in which compared to the example of Figure 3B the metallic corrosion protection layer 111 is dispensed with. Otherwise they are too Figures 3A and 3B information provided on the in Figure 3C Example shown transferable.
  • the second electrode of the surface electrical component 100 comprising the second sheet metal panel 120 is analogous to that in Figures 3A to 3C shown layer sequences can be realized.
  • Figure 4 shows an exemplary surface electrical component 400 according to a second embodiment.
  • the surface electrical component 400 differs from the surface electrical 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 (ie on a surface 110B or a surface 120A).
  • the protective layers 410, 420 can consist of a polymer material, for example. For example, a polyester material can be used.
  • the protective layers 410, 420 can cause electrical insulation of the electrodes from the outside.
  • the protective layers 410, 420 can enable the surface electrical component 400 to have a desired appearance, such as is required, for example, for wall, floor or ceiling surfaces on the outside or inside of buildings.
  • the protective layers 410, 420 can be highly scratch-resistant and/or highly UV-resistant surface layers, which are already used, for example, for facade applications on coated steel facades.
  • the thickness of the protective layers 410, 420 can, for example, be equal to or smaller or larger than 15 ⁇ m, 25 ⁇ m, 35 ⁇ m or 50 ⁇ m. In this way, surface electrical components 400 can be produced, which are electrically insulated from the outside and can be used in the same way as known wall structures based on coated steels, but in contrast to these have an integrated electrical functionality.
  • Figure 5A shows a perspective view of a partially cut open surface electrical component 500.
  • the surface electrical component 500 can be constructed according to one or more of the previously described examples, but with the modification that the electrically functional adhesive layer 130 is arranged as a pattern that only partially covers the surfaces 110A and 120B.
  • FIG. 5A A grid-shaped adhesive pattern is shown.
  • the Figures 5B and 5C show surface electrical components 500 with a stripe pattern or an adhesive pattern consisting of dots.
  • the representations in the Figures 5A to 5C are merely examples and a variety of other pattern shapes can be realized.
  • the degree of coverage of the adhesive layer 130 can be equal to or less than 80%, 60%, 40% or 20% of the surface of the base.
  • Side lengths L1 and/or L2 of the sheet metal panels 110, 120 can be equal to or greater than 1.0 m, 2.0 m, 3.0 m or 4.0 m for all surface electrical components 100, 400, 500 described here as examples.
  • spacers can be provided between the sheet metal panels 110, 120.
  • Figure 6A illustrated in the form of a detailed representation of detail D2 in Figure 4 a first example in which spacers 610_1 are inserted, for example in the form of an insert structure, between the sheet metal panels 110, 120 before they are glued together.
  • Figure 6B illustrates another possibility in which spacers 610_2 in the form of beads, for example glass beads, are introduced between the sheet metal panels 110, 120 together with the adhesive (ie dispersed in them). Both options can be used with both full-surface adhesive layers 130 and partially patterned adhesive layers 130 (see Figures 5A-5C ) can be used.
  • the spacers 610_1, 610_2 can have a thickness (or average diameter) of, for example, equal to or smaller or larger than 30 pm, 50 ⁇ m, 75 pm, 100 ⁇ m, 125 ⁇ m, 150 ⁇ m, 175 ⁇ m or 200 ⁇ m.
  • Figure 7 shows an example of the use of surface electrical components 100, 400, 500 as wall and ceiling panels for a covered lounge area, for example a bus stop.
  • surface electrical components 100, 400, 500 as wall and ceiling panels for a covered lounge area, for example a bus stop.
  • Many other indoor and outdoor applications are possible, for example as floor heating or wall heating in buildings or as radiant heat sources in halls or churches (where convection heating is expensive) or outdoors.
  • Figure 8 shows by way of example the use of surface electrical components 100, 400, 500 as the walls 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 electrical components 100, 400, 500 can be operated here, as in many other applications, as a heater, as a pressure or deformation sensor or as both.
  • Figure 9 shows an example of the use of surface electrical components 100, 400, 500 as the wall of a storage container (electric box) 900 for an electric battery, for example a battery in the field of electromobility.
  • a storage container (electric box) 900 for an electric battery for example a battery in the field of electromobility.
  • the same statements as for Figure 8 apply accordingly to this application, although here too the combination of heatability and/or deformation sensors as well as structural stability and robustness can be very important.
  • Figure 10 shows an example of the use of surface electrical components 100, 400, 500 as a protective wall 1000 with integrated breakthrough protection and/or integrated impact detection.
  • the protective wall 1000 can be a guardrail in road traffic.
  • Figure 11 shows an example of the use of surface electrical components 100, 400, 500 as a robust counter 1100.
  • a floor area for example of a road, consists of a surface electrical component, which is used as a sensor for motor vehicles or other movable goods driving over it.
  • a measurement variable is generated which can be detected and verified by the measuring device M.
  • the functionality of the surface electrical components 100, 400, 500 as a sensor an evaluation of electrical signals from the electrodes in a measuring device does not necessarily have to take place.
  • material fatigue processes can be localized at an early stage and then remedied appropriately.
  • Figure 12A shows, in an exemplary form, a process for producing a sheet metal strip composite material intended as a preliminary product for the production of a surface electrical component.
  • the starting product of the process is a rolled sheet metal strip 1210, as is produced in a steelworks using known process steps (for example hot rolling, cold rolling, galvanizing, etc.).
  • the sheet metal strip 1210 can be, for example, a steel strip.
  • cold-rolled steel strips, electrolytically galvanized steel strips, hot-dip galvanized steel strips or hot-dip galvanized steel strips with zinc-magnesium-aluminum (ZM) coating can be used.
  • Possible coatings e.g. metallic corrosion protection layer(s) and/or electrically conductive paint layer
  • Figure 12A Possible coatings (e.g. metallic corrosion protection layer(s) and/or electrically conductive paint layer) have been described previously and are in Figure 12A not shown.
  • the sheet metal strip 1210 is fed to a coating station 1250.
  • an electrically conductive adhesive layer 130 ' is applied over a surface (corresponds to in the Figure 1 the surface 110A of the first sheet metal panel 110 or the surface 120B of the second sheet metal panel 120).
  • the electrically conductive adhesive layer 130' can be applied, for example, by roller application, a screen printing process, possibly roller screen printing, or by a spraying process, in which case in all cases either a full-surface or partial-surface patterned coverage of the sheet metal strip 1210 with the electrically conductive adhesive layer 130' can be achieved can.
  • a protective layer 410, 420 can be applied, as is the case in connection with Figure 4 has already been explained.
  • the sheet metal strip 1210 coated with the electrically conductive adhesive layer 130 ' can then be guided 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 coated sheet metal panels, become possible.
  • the electrically conductive adhesive layer 130' is not yet activated, i.e. the chemical reaction (for example crosslinking) of the adhesive is not initiated.
  • Figure 12B shows an example through the in Figure 12A Sheet metal strip composite material produced by the process 1200. It can contain, in a manner not shown, all of the previously described additional layers (e.g. metallic corrosion protection layer 111, electrically conductive lacquer layer 112) and/or can be implemented, for example, without a protective layer 410.
  • the layer thicknesses of the not yet activated electrically conductive adhesive layer 130 ' can be in the range of the same values as those mentioned above for the layer thickness SD of the electrically conductive adhesive layer 130 in the surface electrical component 100, 400, 500. The same applies to the remaining information on the electrically conductive adhesive layer 130, in particular for the values of the specific electrical resistance ⁇ KS , which can also be transferred to the not yet activated electrically conductive adhesive layer 130 '.
  • Figure 13 illustrates in an exemplary manner a method for producing a surface electrical component 100, 400, 500 from sheet metal strip composite material 1200.
  • the sheet metal strip composite material 1200 can, for example, be in the form of a coil (winding) which was delivered from a steelworks to a customer.
  • the sheet metal strip 1200 is separated in a separating station 1350.
  • the sheet metal strip composite material 1200 can be separated either at the steel manufacturer, or after delivery of the sheet metal strip composite material 1200 at the customer. In the first case, either sheet metal panels 110, 120 are delivered already cut to size or sheet metal panels are delivered that are brought into the final shape in a subsequent shape cutting at the customer's premises.
  • Two sheet metal panels 110, 120 are then glued to form a surface electrical component 100, 400, 500 using the adhesive layer 130'.
  • two sheet metal panels 110, 120 are used at 1360 mutually facing electrically conductive adhesive layers 130 'arranged one above the other and pressed together in a bonding station 1370 using surface pressure (F) and supplying energy. This activates the electrically conductive adhesive layer 130', which can be based on a chemical reaction, for example a 3-dimensional crosslinking of the adhesive.
  • the hardenable adhesive layer 130' can be hardened by heating the pressed sheet metal panels 110, 120, for example in an oven or a heatable press, to a temperature T that is higher than the ambient temperature, whereby the hardened electrically conductive adhesive layer 130 is formed.
  • Other activation processes which can be based, for example, on the use of radiant energy, are also conceivable.
  • the surface electrical component 100, 400, 500 is mechanically completed and can be removed from the bonding station 1370 (e.g. oven or press).
  • the surface electrical component 100, 400, 500 can optionally be installed and put into operation.
  • different sheet metal panels can also be glued.
  • an electrically conductive adhesive layer 130' can only be provided on one of the two sheet metal panels and/or it is possible for different electrically conductive lacquer layers, protective layers and/or different panel thicknesses to be used.
  • one of the two sheet metal panels eg the sheet metal panel forming an outer wall
  • can be significantly thicker for example the same or more than 2, 3, 4 times as thick
  • the two protective layers 410, 420 can be different, since one protective layer (for example, the inner wall of a container) is exposed to different attacks than, for example, the protective layer on an outer wall of the container, or because, for example, different optical requirements (visible surface/not -visible surface).
  • one protective layer for example, the inner wall of a container
  • optical requirements visible surface/not -visible surface

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Flächenelektrobauteil, ein Blechband-Verbundmaterial für ein Flächenelektrobauteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Flächenelektrobauteils. Ferner betrifft die Erfindung Einrichtungen wie beispielsweise Behälter, Schutzwandungen sowie Dach-, Wand-, Decken- und Bodenpaneele für Gebäude, die ein Flächenelektrobauteil beispielsweise in Form einer Flächenheizung und/oder eines Flächendeformationssensors 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 Umgebungseinflüssen) 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 erforderlichen 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 Auftragen der Heizschicht kann durch Sprühen, Aufrollen oder Rakeln erfolgen.
  • EP 2 457 412 B1 beschreibt eine Hochtemperaturheizung, welche Heizelementschichten verwendet, die aus einem fließfähigen Grundmaterial und darin dispergierten Karbon-Nanotubes gebildet sind.
  • US 2016/0113065 A1 beschreibt eine elektrische Heizmatte, die aus zwei Leitern und ein dazwischen angeordnetes Heizelement aufgebaut ist, das ein elektrisch leitfähiges Material umfasst.
  • KR 2011 0088934 A beschreibt ein Flächenheizelement, welches zwei Leiter aus einer Metallfolie und ein dazwischenliegendes elektrisch leitfähiges Element enthält.
  • Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabenstellung kann darin gesehen werden, ein Flächenelektrobauteil zu schaffen, das eine integrale, flächige elektrische Funktionalität, wie beispielsweise 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 Flächenelektrobauteil 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 Blechpaneel, 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. Dabei besteht das erste Blechpaneel aus einem Stahlwerkstoff. Das zweite Blechpaneel besteht aus einem Stahlwerkstoff oder aus einem Aluminiumwerkstoff. Die elektrisch leitfähige Klebstoffschicht ist auf der Basis eines Backlacks aufgebaut.
  • Bei der elektrisch leitfähigen Klebstoffschicht handelt es sich somit um eine chemisch aushärtbare Klebstoffschicht, bei welcher die Verklebung des ersten und zweiten Blechpaneels über eine Aktivierung der chemisch aushärtbaren Klebstoffschicht erfolgt. Die elektrische Leitfähigkeit der Klebstoffschicht kann beispielsweise durch ein elektrisch leitfähiges Füllmaterial (z.B. Metallpartikel, Kohlenstoffpartikel, wie beispielsweise Leitruß, Graphitpartikel oder Nano-Karbonpartikel, wie beispielsweise 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 Stromflusses aufgrund des großen Querschnitts praktisch nicht auftreten kann.
  • Da die Stromeinkopplung über Blechpaneele erfolgt, kann eine hohe mechanische und/oder strukturelle Stabilität des Flächenelektrobauteils gewährleitstet werden. Dadurch kann eine hohe Ausfallsicherheit des Flächenelektrobauteils bei mechanischen Beanspruchungen gegenüber Kurzschlüssen erreicht werden.
  • Bei der elektrisch leitfähigen Klebstoffschicht handelt es sich um eine auf chemischer Aushärtung (Vernetzung) basierende Klebstoffschicht. Die chemische Aushärtung der Klebstoffschicht trägt ebenfalls zur Robustheit des Flächenelektrobauteils und damit zu dessen Ausfallsicherheit bei.
  • Die elektrisch leitfähige Klebstoffschicht ist auf der Basis eines Backlacks aufgebaut. 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 Flächenelektrobauteils 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 Korrosionsschutzschicht 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 Klebstoffschicht 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 Umgebungsmedien (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 Kostenersparnis durch Reduzierung der benötigten Materialmenge an Klebstoff (ggf. mit entsprechender Menge an Füllmaterial) erreichen.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass zwischen den einander zugewandten Oberflächen Abstandshalter angeordnet werden. Die Abstandshalter erhöhen die Ausfallsicherheit des Flächenelektrobauteils 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 erläutert wird, ergeben sich draus eine Vielzahl von Anwendungen und Einsatzmöglichkeiten. Insbesondere sind Anwendungen möglich, bei welchen eine hohe mechanische Stabilität, Tragfähigkeit und Robustheit und/oder große Flächen benötigt werden und/oder eine hohe Korrosionsfähigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit gegenüber Umgebungseinflüssen erforderlich sind.
  • Erzeugnisse, die aus dem hier beschriebenen Flächenelektrobauteil bestehen oder dieses aufweisen können, sind daher beispielsweise Behälter, Dach-, Wand-, Decken- und/oder Bodenpaneele für Gebäude sowie Schutzwandungen mit integrierten Durchbruchschutz und/oder integrierter Aufpralldetektion.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Flächenelektrobauteils, welches ein Vereinzeln eines Blechbandes, 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 Flächenelektrobauteils bilden, umfasst. Wiederum ist vorgesehen, dass der Stromfluss zwischen den Blechpaneel über die elektrisch leitfähige Klebstoffschicht senkrecht zu der Klebstoffschichtebene erfolgt. Das erste Blechpaneel besteht aus einem Stahlwerkstoff. Das zweite Blechpaneel besteht aus einem Stahlwerkstoff oder aus einem Aluminiumwerkstoff. Die elektrisch leitfähige Klebstoffschicht ist auf der Basis eines Backlacks aufgebaut und über einer Oberfläche des Blechbandes aufgetragen.
  • 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 Stahlproduzenten, durchgeführt werden. Es ist auch möglich, dass beispielsweise der Schritt des Vereinzelns des Blechbandes noch beim Stahlproduzenten und die restlichen Schritte beim Kunden erfolgen.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zur Produktion eines Blechband-Verbundmaterials, welches für die Herstellung eines Flächenelektrobauteils gemäß der obigen Beschreibung als Vorprodukt vorgesehen ist. Dabei umfasst das Verfahren eine Herstellung eines gewalzten Blechbandes aus einem Stahlwerkstoff und ein Auftragen einer auf der Basis eines Backlacks aufgebauten elektrisch leitfähigen Klebstoffschicht über einer Oberfläche des gewalzten Blechbandes.
  • Das Verfahren kann ferner das Erzeugen einer metallischen Korrosionsschutzschicht, insbesondere einer Korrosionsschutzschicht auf Zink- und/oder Aluminiumbasis, über der Oberfläche des gewalzten Blechbandes vor dem Auftragen der elektrisch leitfähigen Klebstoffschicht und/oder das Erzeugen einer elektrisch leitfähigen Lackschicht über der Oberfläche des gewalzten Blechbandes vor dem Auftragen der elektrisch leitfähigen 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 vollständig 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 unterschiedlicher Detailierungsgrad verwendet wird. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen dieselben oder ähnliche Teile.
    • Figur 1 zeigt in Längsschnittdarstellung beispielhaft ein Flächenelektrobauteil gemäß einer ersten Ausführungsform.
    • Figur 2 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild des Flächenelektrobauteils der Figur 1.
    • Figur 3A ist eine Detaildarstellung des Details D1 aus Figur 1 gemäß einem ersten Beispiel.
    • Figur 3B ist eine Detaildarstellung des Details D1 aus Figur 1 gemäß einem zweiten Beispiel.
    • Figur 3C ist eine Detaildarstellung des Details D1 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 integrierter 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-Verbundmaterials, wie es beispielsweise durch den in Figur 12A dargestellten Prozess produziert werden kann.
    • Figur 13 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung eines Flächenelektrobauteils aus Blechband-Verbundmaterial.
  • Begriffe wie "Aufbringen" oder "Auftragen" 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 Oberfläche, 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 Materialschicht "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, beispielsweise 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 Flächenelektrobauteil 100 in der jeweiligen Anwendung gefordert wird.
  • Beide Blechpaneele 110, 120 bestehen nach einem Ausführungsbeispiel aus einem Stahlwerkstoff. Vorteilhafterweise kann es sich jedoch auch um eine Kombination von zwei verschiedenen metallischen Materialen für die beiden Blechpaneele handeln, d.h. das Blechpaneel 110 kann aus einem anderen metallischen Material als das Blechpaneel 120 bestehen. Das Blechpaneel 110 ist in diesem Fall aus einem Stahlwerkstoff gefertigt, um die ausreichende mechanische und/oder strukturelle Stabilität zu gewährleisten, und das zweite Blechpaneel 120 ist aus einem Aluminiumwerkstoff gefertigt. 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 Polykondensations-Klebstoff oder einen Polyadditions-Klebstoff handeln.
  • Ferner ist die elektrisch leitfähige Klebstoffschicht 130 auf der Basis einer Backlackschicht hergestellt. 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 beispielsweise 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, Carbon-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 pm, 50 µm, 75 pm, 100 µm oder 150 µm sein. Größere Schichtdicken im Bereich über 200 pm, 300 µm, 400 µm 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 Flächenelektrobauteil 100 erfolgt somit über die beiden Blechpaneele 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 Elektroden (Blechpaneele 110, 120) mit einer Messeinrichtung M verbunden. Die Messeinrichtung M wertet eine elektrische Größe an ihrem Eingang aus. Beispielsweise wird ein elektrischer Widerstand gemessen bzw. überwacht. Eine Änderung des Widerstandes kann eine strukturelle Veränderung (z.B. Deformationen, Beschädigung, Zerstörung, usw.) des Flächenelektrobauteils 100 anzeigen.
  • Figur 2 zeigt in vereinfachter Darstellung ein Ersatzschaltbild des Flächenelektrobauteils 100. Dargestellt sind eine elektrische Einrichtung SQ/M (z.B. Stromquelle und/oder Messeinrichtung) und der Schichtwiderstand RKS der elektrisch leitfähigen Klebstoffschicht 130. Das Ersatzschaltbild bezieht sich auf eine Auslegung, bei welcher der elektrische Schichtwiderstand RKS der elektrisch leitfähigen Klebstoffschicht 130 wesentlich größer als der elektrische Widerstand der Blechpaneele 110, 120 ist.
  • Für den Schichtwiderstand RKS gilt R KS = ρ KS ⋅ SD / A ,
    Figure imgb0001
     wobei ρKS der spezifische Widerstand (in Ωm), SD die Schichtdicke (in m) der elektrisch leitfähigen Klebstoffschicht 130 und A die Kontaktfläche (in m2) zwischen den Blechpaneelen 110 bzw. 120 und der elektrisch leitfähigen Klebstoffschicht 130 ist.
  • Werte für ρKS können je nach Anwendung in einem weiten Bereich variieren und beispielsweise gleich oder größer oder kleiner als 20 kΩm, 60 kΩm, 200 kΩm, 800 kΩm, 1000 kΩm oder 3000 kΩm sein. Generell sind Werte im Bereich von kΩm bis mehrere MΩm zu erwarten.
  • Beispielsweise ergibt sich bei einer gewünschten Flächenheizleistung 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 Ω. Dies würde für eine Schichtdicke SD von beispielsweise 30 µm einen Wert für ρKS von 800 kΩm ergeben.
  • Handelt es sich bei dem Flächenelektrobauteil 100 um eine Flächenheizung, ergibt sich die Heizleistung des Flächenelektrobauteils 100 aus der Gleichung P = U ⋅ I = U 2 / R KS .
    Figure imgb0002
  • Dabei bezeichnet P die Leistung (in W), U bezeichnet die Betriebspannung (in V) und I bezeichnet den Strom (in A). Es wird deutlich, dass sich eine gewünschte Heizleistung des Flächenelektrobauteils 100 durch Wahl von geeigneten Werten für A und/oder SD und/oder ρKS nach Wunsch einstellen lässt.
  • Figur 3A zeigt ein Detail D1 aus Figur 1. Über der Oberfläche 110A des ersten Blechpaneels 110 ist eine metallische Korrosionsschutzschicht 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 D1, 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 Elektrodenkontaktfläche für die Klebstoffschicht 130 schaffen. Die elektrisch leitfähige Lackschicht 112 kann eine wesentlich höhere spezifische 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 pm, 15 µm oder 10 µm 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 D1 aus Figur 1, bei welchem im Vergleich zu dem Beispiel der Figur 3B auf die metallische Korrosionsschutzschicht 111 verzichtet wird. Ansonsten 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 beispielsweise lediglich dadurch, dass auf einer oder beiden Außenflächen der Blechpaneele 110, 120 (d.h. auf einer Oberfläche 110B bzw. einer Oberfläche 120A) eine Schutzschicht 410 bzw. 420 aufgebracht ist. Die Schutzschichten 410, 420 können beispielsweise 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 Flächenelektrobauteils 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 Oberflächenschichten 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 pm, 25 µm, 35 µm oder 50 µm 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 Flächenelektrobauteil 500 kann entsprechend einem oder mehrerer der vorher beschriebenen Beispiele aufgebaut sein, jedoch mit der Modifikation, dass die elektrisch funktionale Klebstoffschicht 130 als die Oberflächen 110A und 120B lediglich teilflächig bedeckendes Muster angeordnet ist.
  • In der Figur 5A ist ein gitterförmiges Klebstoffmuster dargestellt. 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 Kostenvorteile ermöglicht.
  • Seitenlängen L1 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 Detaildarstellung 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 pm, 50 µm , 75 pm, 100 µm, 125 µm, 150 µm, 175 µm oder 200 µm aufweisen.
  • Figur 7 zeigt beispielhaft den Einsatz von Flächenelektrobauteilen 100, 400, 500 als Wand- und Deckenpaneele für einen bedachten Aufenthaltsbereich, beispielsweise eine Bushaltestelle. 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 Flächenelektrobauteilen 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 Speicherbehälter 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. Deformationssensor oder als beides betrieben werden. Insbesondere ist es möglich, dass die komplette Wandstruktur aus gegebenenfalls 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 Flächenelektrobauteilen 100, 400, 500 als Wandung eines Aufbewahrungsbehälters (Elektrobox) 900 für eine Elektrobatterie, beispielsweise eine Batterie im Bereich der Elektromobilität. Dieselben Ausführungen wie zur Figur 8 gelten sinngemäß auch für diese Anwendung, wobei auch hier die Kombination aus Beheizbarkeit und/oder Deformationssensorik sowie struktureller Stabilität und Robustheit eine hohe Bedeutung haben kann.
  • Figur 10 zeigt beispielhaft die Verwendung von Flächenelektrobauteilen 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 Flächenelektrobauteilen 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 Flächenelektrobauteils 100, 400, 500 bei der Belastung durch z.B. ein Kraftfahrzeug eine Messgröße erzeugt, die von der Messeinrichtung 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 Flächenelektrobauteile 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. Beispielsweise 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 Flächenelektrobauteils als Vorprodukt vorgesehenen Blechband-Verbundmaterials.
  • 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 beispielsweise 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 Korrosionsschutzschicht(en) und/oder elektrisch leifähige Lackschicht) wurden zuvor beschrieben und sind in Figur 12A nicht dargestellt.
  • Das Blechband 1210 wird einer Beschichtungsstation 1250 zugeführt. In der Beschichtungsstation 1250 wird eine elektrisch leitfähige Klebstoffschicht 130' über einer Oberfläche (entspricht in der Figur 1 der Oberfläche 110A des ersten Blechpaneels 110 bzw. der Oberfläche 120B des zweiten Blechpaneels 120) aufgetragen.
  • Das Auftragen der elektrisch leitfähigen Klebstoffschicht 130' kann beispielsweise durch eine Rollenauftragung, ein Siebdruckverfahren, 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 110B 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 Klebstoffschicht 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 beschichteten 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 Korrosionsschutzschicht 111, elektrisch leitfähige Lackschicht 112) enthalten und/oder beispielsweise ohne Schutzschicht 410 realisiert 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 Flächenelektrobauteil 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 ρKS, 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 Flächenelektrobauteils 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 Umgebungstemperatur erhöhten Temperatur T erfolgen, wodurch die ausgehärtete elektrisch leitfähige Klebstoffschicht 130 gebildet 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. Beispielsweise 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 unterschiedliche 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 unterschiedliche optische Anforderungen (Sichtfläche/Nicht-Sichtfläche) vorliegen.

Claims (16)

  1. Flächenelektrobauteil, umfassend:
    ein erstes Blechpaneel (110);
    ein zweites Blechpaneel (120); und
    eine elektrisch leitfähige Klebstoffschicht (130), die zwischen einander zugewandten Oberflächen des ersten Blechpaneels (110) und des zweiten Blechpaneels (120) angeordnet ist, wobei
    das erste Blechpaneel (110) eine erste Elektrode des Flächenelektrobauteils bildet,
    das zweite Blechpaneel (120) eine zweite Elektrode des Flächenelektrobauteils bildet und
    ein Stromfluss von dem ersten Blechpaneel (110) durch die elektrisch leitfähige Klebstoffschicht (130) zum zweiten Blechpaneel (120) senkrecht zu der Klebstoffschichtebene erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das erstes Blechpaneel (110) aus einem Stahlwerkstoff besteht, das zweite Blechpaneel (120) aus einem Stahlwerkstoff oder aus einem Aluminiumwerkstoff besteht und die elektrisch leitfähige Klebstoffschicht (130) auf der Basis eines Backlacks aufgebaut ist.
  2. Flächenelektrobauteil nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine oder beide der einander zugewandten Oberflächen mit einer metallischen Korrosionsschutzschicht (111) bedeckt sind.
  3. Flächenelektrobauteil nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenigstens eine oder beide der einander zugewandten Oberflächen mit einer elektrisch leitfähigen Lackschicht (112) bedeckt sind, deren spezifischer elektrischer Widerstand kleiner als ein spezifischer elektrischer Widerstand der elektrisch leitfähigen Klebstoffschicht (130) ist.
  4. Flächenelektrobauteil nach einem der vorhergehen Ansprüche, wobei ein spezifischer elektrischer Widerstand der elektrisch leitfähigen Klebstoffschicht (130) gleich oder größer als 20 kΩm, 60 kΩm, 200 kΩm, 800 kΩm, 1000 kΩm oder 3000 kΩm ist.
  5. Flächenelektrobauteil nach einem der vorhergehen Ansprüche, wobei zwischen den einander zugewandten Oberflächen Abstandshalter (610_1, 610_2) einer Dicke von gleich oder größer als 30 pm, 50 µm, 75 pm, 100 µm, 125 µm, 150 µm, 175 µm oder 200 µm angeordnet sind.
  6. Flächenelektrobauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Dicke der elektrisch leitfähigen Klebstoffschicht (130) gleich oder größer als 30 pm, 50 µm, 75 pm, 100 µm oder 150 µm ist.
  7. Flächenelektrobauteil nach einem der vorhergehen Ansprüche, wobei die Dicke wenigstens eines oder beider der Blechpaneele (110, 120) gleich oder größer als 0,5 mm, 0,75 mm, 1,0 mm, 1,5 mm, 2,0 mm oder 2,5 mm ist.
  8. Flächenelektrobauteil nach einem der vorhergehen Ansprüche, wobei wenigstens eines oder beide der Blechpaneele (110, 120) eine Seitenlänge gleich oder größer als 1,0 m, 2,0 m, 3,0 m oder 4,0 m aufweisen.
  9. Flächenelektrobauteil nach einem der vorhergehen Ansprüche, welches eine elektrische Flächenheizung oder ein elektrischer Flächendeformationssensor ist.
  10. Behälter (800, 900) mit einer Wandung umfassend ein Flächenelektrobauteil nach Anspruch 9.
  11. Dach-, Wand-, Decken- und/oder Bodenpaneele für Gebäude und/oder bedachte Aufenthaltsbereiche, umfassend ein Flächenelektrobauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das eine elektrische Flächenheizung ist.
  12. Schutzwandung (1000) mit integriertem Durchbruchschutz und/oder integrierter Aufpralldetektion, umfassend ein Flächenelektrobauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das ein elektrischer Flächendeformationssensor ist.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Flächenelektrobauteils, umfassend:
    Vereinzeln (1350) eines Blechbandes (1210) in erste Blechpaneele (110); und
    Verkleben der ersten Blechpaneele (110) mittels einer Klebstoffschicht (130) jeweils mit zweiten Blechpaneelen (120), derart, dass
    das erste Blechpaneel (110) eine erste Elektrode des Flächenelektrobauteils bildet,
    das zweite Blechpaneel (120) eine zweite Elektrode des Flächenelektrobauteils bildet und wobei
    ein Stromfluss von dem ersten Blechpaneel (110) über die elektrisch leitfähige Klebstoffschicht (130) zum zweiten Blechpaneel (120) senkrecht zu der Klebstoffschichtebene erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass
    das erste Blechpaneel (110) aus einem Stahlwerkstoff besteht,
    das zweite Blechpaneel (120) aus einem Stahlwerkstoff oder aus einem Aluminiumwerkstoff besteht und
    die elektrisch leitfähige Klebstoffschicht (130) auf der Basis eines Backlacks aufgebaut ist und über einer Oberfläche des Blechbandes (1210) aufgetragen ist.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei
    das Verkleben in einer Pressstation (1370) unter Anwendung eines Flächendruckes und einer Energiezufuhr zur Aktivierung der elektrisch leitfähigen Klebstoffschicht erfolgt.
  15. Verfahren zur Produktion eines Blechband-Verbundmaterials, welches für die Herstellung eines Flächenelektrobauteils gemäß Anspruch 13 als Vorprodukt vorgesehenen ist, wobei das Verfahren umfasst:
    Herstellung eines gewalzten Blechbandes (1210) aus einem Stahlwerkstoff; und
    Auftragen einer auf der Basis eines Backlacks aufgebauten elektrisch leitfähigen Klebstoffschicht (130) über einer Oberfläche des gewalzten Blechbandes (1210).
  16. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Auftragen der elektrisch leitfähigen Klebstoffschicht (130) durch eine Walzenapplikation oder durch ein Druckverfahren, insbesondere Siebdruck, erfolgt.
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