Folien-Draht-Anordnung und ein Verfahren zu deren Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Folien-Draht-Anordnung und ein Verfahren zu deren Herstellung.

DE 10 2019 106 866 Al beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Kunststoff- Formteiles aus einer zu verformenden Kunststoff-Folie oder -Platte mit zumindest einem in dem Kunststoff-Formteil angeordneten Heizdraht, der über wenigstens eine an einer Flachseite des Kunststoff-Formteiles angeordnete elektrische Steckverbindung kontaktierbar ist.

Wenn die Folie erwärmt und verformt wird, dann kann sich der Draht aus der Folie lösen da er nicht in gleichem Maße dehnbar ist wie die Folie. Ferner kann der Draht bei Verformung der Folie brechen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Folien-Draht- Anordnung und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung einer Folien-Draht- Anordnung anzugeben.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Folien-Draht-Anordnung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zur Herstellung einer Folien-Draht- Anordnung gemäß Anspruch 12.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Eine erfindungsgemäße Folien-Draht-Anordnung umfasst mindestens eine Folie aus einem Kunststoff, in die mindestens ein Draht eingebettet ist, wobei der mindestens eine Draht als ein gewickelter Draht in die Folie eingebettet ist. Insbesondere kann der Draht in der Art einer Schraubenlinie gewickelt sein. Der Kunststoff kann beispielsweise als ein thermoplastischer Kunststoff ausgebildet sein, so dass die Folie unter Wärme verformbar ist.

Bei einer Verformung der Folien-Draht- Anordnung, die unter Erwärmung stattfinden kann, beispielsweise auf etwa 125 °C, wird der gewickelte Draht in Bereichen mit hohem Verformgrad teilweise gerade gezogen. Dabei verformt sich der Draht selbst jedoch weitaus weniger als ein gerader, nicht gewickelter Draht wie aus dem Stand der Technik bekannt. Somit wird die Gefahr eines Drahtbruchs verringert oder verhindert.

In einer Ausführungsform ist der mindestens eine Draht um eine Faser, insbesondere eine Kunststofffaser, gewickelt. Beispielsweise kann die Kunststofffaser als ein Monofilament oder ein Multifilament ausgebildet sein. Bei einem Multifilament kann es sich um eine Mehrzahl miteinander verdrillter oder verseilter Fasern handeln.

In einer Ausführungsform ist der mindestens eine Draht oder mindestens einer von mehreren Drähten mit einer Oberflächenbeschichtung versehen, insbesondere einer elektrisch isolierenden Oberflächenbeschichtung, beispielsweise einer Lackierung.

Die beschriebene Folien-Draht-Anordnung kann beispielsweise als Heizung, Antenne oder Sensor verwendet werden, wobei die Folien-Draht-Anordnung verformt und mit einer unebenen Struktur, das heißt einer Struktur mit einer dreidimensionalen Strukturierung, verbunden wird.

Insbesondere kann die Folien-Draht-Anordnung als Heizelement für ein Radom, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, verwendet werden.

Die Folien-Draht-Anordnung, das heißt der Verbund aus dem gewickelten Draht und der Folie kann beispielsweise durch einen Thermoformprozess, das heißt durch Erwärmung oberhalb eines Erweichungspunkts des Kunststoffs der Folie, aus einer zweidimensionalen Form in eine dreidimensionale Form verformt werden, wobei der Draht aufgrund seiner gewickelten Form gedehnt werden kann, beispielsweise um mindestens 30%, ohne beschädigt zu werden und/oder seinen Widerstand zu ändern oder wesentlich zu ändern (beispielsweise < 5% Änderung des Widerstands).

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Folien-Draht-Anordnung angegeben, wobei mindestens ein Draht in mindestens eine Folie aus einem Kunststoff eingebettet wird, wobei der mindestens eine Draht gewickelt wird oder ist bevor er in die Folie eingebettet wird.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der mindestens eine Draht um eine Faser, insbesondere Kunststofffaser gewickelt wird oder ist.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der mindestens eine Draht ohne Abstand zwischen benachbarten Windungen gewickelt wird oder ist. Bei einer Verformung der Folien-Draht-Anordnung vergrößern sich die Abstände benachbarter Windungen während der Draht selbst sich nur geringfügig verformt, so dass die Bruchgefahr gering ist.

In anderen Ausführungsformen kann der Draht jedoch auch mit Abstand gewickelt werden oder sein.

In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der mindestens eine Draht mit einer Oberflächenbeschichtung versehen wird oder ist, insbesondere einer elektrisch isolierenden Oberflächenbeschichtung, beispielsweise einer Lackierung.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Folien-Draht-Anordnung verformt, insbesondere durch Erwärmung oberhalb eines Erweichungspunkts des Kunststoffs der Folie.

In einer Ausführungsform des Verfahrens kann die Folien-Draht- Anordnung aus einer zweidimensionalen Form in eine dreidimensionale Form verformt werden. Die verformte Folien-Draht-Anordnung kann in einem Spritzgussprozess mit Kunststoff umspritzt werden.

In einer Ausführungsform können mehrere Drähte zusammen nebeneinander um die Faser gewickelt werden oder sein.

Dabei können die Drähte mehrere Leitdrähte umfassen, zwischen denen ein oder mehrere Fülldrähte angeordnet sein können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Figur 1 eine schematische Ansicht einer Folien-Draht-Anordnung, umfassend eine Folie aus einem Kunststoff, in der mindestens ein Draht eingebettet ist,

Figur 2 eine schematische Ansicht des mindestens einen Drahtes, der als mindestens ein gewickelter Draht ausgebildet ist,

Figur 3 eine schematische Detailansicht des mindestens einen Drahtes,

Figur 4 eine schematische Detailansicht des mindestens einen Drahtes nach einer Verformung, und

Figur 5 eine schematische Ansicht einer dreidimensionalen Struktur, an der die Folien-Draht-Anordnung angeordnet ist.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Figur 1 ist eine schematische Ansicht einer Folien-Draht-Anordnung 1, umfassend eine Folie 2 aus einem Kunststoff, in der mindestens ein Draht 3 eingebettet ist. Figur 2 ist eine schematische Ansicht des mindestens einen Drahtes 3, der als mindestens ein gewickelter Draht 3 ausgebildet ist. Insbesondere kann der mindestens eine Draht 3 um eine Faser 4, beispielsweise eine Kunststofffaser, gewickelt sein. In einer Ausführungsform kann der mindestens eine Draht 3 mit einer Oberflächenbeschichtung, beispielsweise einer isolierenden Lackierung versehen sein. Beispielsweise kann die Kunststofffaser als ein Monofilament oder ein Multifilament ausgebildet sein. Bei einem Multifilament kann es sich um eine Mehrzahl miteinander verdrillter oder verseilter Fasern handeln.

Die Folien-Draht- Anordnung 1 kann mit einer Struktur 5 mit unebener Oberfläche, das heißt einer deutlichen dreidimensionalen Strukturierung, verbunden werden, wobei die Folien-Draht-Anordnung 1 und damit auch der mindestens eine Draht 3 verformt werden kann, um der Oberfläche der Struktur 5 zu folgen. Alternativ kann die Folien-Draht-Anordnung 1 verformt werden und die Struktur 5 mit unebener Oberfläche anschließend durch Spritzguss an der verformten Folien-Draht- Anordnung 1 hergestellt werden. Bei der Verformung wird der gewickelte Draht 3 in Bereichen mit hohem Verformgrad teilweise gerade gezogen. Dabei verformt sich der Draht 3 selbst jedoch weitaus weniger als ein gerader, nicht gewickelter Draht wie aus dem Stand der Technik bekannt. Somit wird die Gefahr eines Drahtbruchs verringert oder verhindert.

Die Folien-Draht-Anordnung 1, das heißt der Verbund aus dem gewickelten Draht 3 und der Folie 2 kann beispielsweise durch Erwärmung oberhalb eines Erweichungspunkts des Kunststoffs der Folie 2 aus einer zweidimensionalen Form in eine dreidimensionale Form verformt werden, wobei der Draht 3 aufgrund seiner gewickelten Form gedehnt werden kann, beispielsweise um mindestens 30%, ohne beschädigt zu werden und/oder seinen Widerstand zu ändern oder wesentlich zu ändern (beispielsweise < 5% Änderung des Widerstands).

Der mindestens eine Draht 3 in der Folie 2 kann beispielsweise als stromdurchflossener Leiter verwendet werden, insbesondere als Heizelement, Antenne oder Sensorelement. Beispielsweise kann die Folien-Draht-Anordnung 1 als Heizelement für ein Radom verwendet werden, das beispielsweise an einem Kraftfahrzeug verwendet werden kann.

Figur 3 ist eine schematische Detailansicht des mindestens einen Drahtes 3. In der gezeigten Ausführungsform sind mehrere Drähte 3 zusammen um eine Faser 4, beispielsweise eine Kunststofffaser, gewickelt. Beispielsweise können die Drähte 3 einen ersten Leitdraht LI, gefolgt von einem ersten Fülldraht Fl und einem zweiten Fülldraht F2, einem zweiten Leitdraht L2, einem dritten Fülldraht F3 und einem vierten Fülldraht F4 umfassen. Diese Drähte 3 werden nebeneinander um die Faser 4 gewickelt, so dass auf den vierten Fülldraht F4 eine nächste Windung des ersten Leitdrahts 1 folgt. Insbesondere können die Drähte 3 oder der mindestens eine Draht 3 ohne Abstand oder mit geringem Abstand zwischen benachbarten Windungen gewickelt sein, damit eine möglichst gleichmäßige Oberfläche entsteht.

In anderen Ausführungsformen kann eine andere Anzahl von Leitdrähten und/oder Fülldrähten vorgesehen sein. Die Leitdrähte LI, L2 können elektrisch kontaktiert sein. Die Fülldrähte Fl bis F4 können isoliert und/oder nicht elektrisch kontaktiert sein.

Figur 4 ist eine schematische Detailansicht des mindestens einen Drahtes 3 nach einer Verformung der Folien-Draht-Anordnung 1. Durch die Verformung vergrößern sich die Abstände zwischen benachbarten Drahtwindungen. Die Verformung für den Draht 3 selbst ist dabei jedoch gering.

Der mindestens eine Draht 3, insbesondere die Leitdrähte LI, L2, kann/können aus der Folien-Draht-Anordnung 1 herausgeführt sein um sie elektrisch kontaktieren zu können.

Figur 5 ist eine schematische Ansicht einer dreidimensionalen Struktur 5, an der die Folien-Draht-Anordnung 1 angeordnet ist. BEZUGSZEICHENLISTE

1 Folien-Draht-Anordnung

2 Folie

3 Draht

4 Faser, Kunststofffaser

5 Struktur

LI, L2 Leitdraht

FlbisF4 Fülldraht