DE102011055259A1

DE102011055259A1 - heating tape

Info

Publication number: DE102011055259A1
Application number: DE201110055259
Authority: DE
Inventors: Jürgen Brodmann
Original assignee: Sumida Flexible Connections GmbH
Current assignee: Sumida Flexible Connections GmbH
Priority date: 2011-11-11
Filing date: 2011-11-11
Publication date: 2013-05-16
Also published as: EP2592898A3; EP2592898A2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Heizband, umfassend zumindest zwei parallel zueinander verlaufende flache Leiterbahnen (4) aus einem elektrisch leitfähigen Material und eine Trägerschicht (3) aus einem isolierenden Material, wobei die Leiterbahnen (4) voneinander beabstandet auf einer Flächenseite der Trägerschicht (3) angeordnet sind und das Heizband (1) ferner Stege (5) aufweist, die zumindest zwei Leiterbahnen (4) elektrisch leitend miteinander verbinden. Dabei ist vorgesehen, dass die Stege (5) aus einem Material bestehen, das Kohlenstoff-Nanoteilchen enthält.The invention relates to a heating tape, comprising at least two mutually parallel flat conductor tracks (4) of an electrically conductive material and a carrier layer (3) of an insulating material, wherein the conductor tracks (4) spaced from one another on a surface side of the carrier layer (3) are and the heating tape (1) further webs (5), the at least two interconnects (4) electrically conductively interconnect. It is provided that the webs (5) consist of a material containing carbon nanoparticles.

Description

Die Erfindung betrifft ein Heizband und ein Verfahren zur Herstellung des Heizbandes. Das Heizband ist insbesondere als Heizvorrichtung oder Widerstandsnetzwerk geeignet. The invention relates to a heating tape and a method for producing the heating tape. The heating tape is particularly suitable as a heater or resistor network.

Das Erwärmen von Substanzen mittels Heizvorrichtungen ist seit langem und in einer Vielzahl von Anwendungsbereichen bekannt. Dem Konsumenten ist insbesondere die Anwendung von Heizvorrichtungen im Haushalt und in Kraftfahrzeugen geläufig. In vielen Fällen ist es dabei erforderlich, Flüssigkeiten, insbesondere Lösungen, am Einfrieren zu hindern oder ein rasches Auftauen einer eingefrorenen Flüssigkeit zu bewirken. The heating of substances by means of heaters has been known for a long time and in a variety of applications. Consumers are particularly familiar with the use of domestic and automotive heaters. In many cases, it is necessary to prevent liquids, in particular solutions, from freezing or to effect a rapid thawing of a frozen liquid.

Nachteil bekannter Heizvorrichtungen ist deren geringe Flexibilität, ihr hohes Gewicht, die hohe erforderliche Spannung von typischerweise 220 V und ihr hoher Preis. Im Hinblick auf diese Eigenschaften erfordern die bekannten Heizvorrichtungen überdies komplexe und damit teure Verfahren zu ihrer Herstellung. Disadvantage of known heaters is their low flexibility, their high weight, the high required voltage of typically 220 V and their high price. Moreover, in view of these properties, the known heating devices require complex and thus expensive processes for their production.

Ferner ist die Anpassung bekannter Heizvorrichtungen sowohl hinsichtlich ihres Gesamtwiderstandes als auch an spezielle Aufgaben nicht oder nur eingeschränkt möglich. Beispielsweise werden für den Transport von Harnstoff-Lösungen, der in den Abgasstrom von Diesel-Motoren eingespritzt werden soll, beheizbare Schläuche verwendet. Die Harnstoff-Lösung wird in diesen Schläuchen mittels Heizdrähten erwärmt, die in ein Isolationsmaterial wie Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM) eingebettet sind. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass das Isolationsmaterial aufgrund des Kontaktes mit der Harnstoff-Lösung zu quellen beginnt, was die Lebenserwartung des beheizbaren Schlauches senkt. Furthermore, the adaptation of known heaters is not or only partially possible, both in terms of their total resistance as well as to specific tasks. For example, heated hoses are used to transport urea solutions to be injected into the exhaust stream of diesel engines. The urea solution is heated in these hoses by means of heating wires embedded in an insulating material such as ethylene-propylene-diene rubber (EPDM). However, it has been found that the insulating material begins to swell due to the contact with the urea solution, which reduces the life expectancy of the heated tube.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Heizband angegeben werden, das eine hohe Flexibilität, leichte Einstellbarkeit des Gesamtwiderstandes, ein geringes Gewicht sowie einen vergleichsweise niedrigen Preis besitzt. Ferner soll ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Heizbandes angegeben werden. The object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. It should be specified in particular a heating tape, which has a high flexibility, easy adjustability of the total resistance, a low weight and a comparatively low price. Furthermore, a method for producing such a heating band is to be specified.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 10 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche. This object is solved by the features of claims 1 and 10. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the features of the dependent claims.

Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Heizband vorgesehen, das zumindest zwei parallel zueinander verlaufende flache Leiterbahnen aus einem elektrisch leitfähigen Material und eine Trägerschicht aus einem isolierenden Material umfasst, wobei die Leiterbahnen voneinander beabstandet auf einer Flächenseite der Trägerschicht angeordnet sind und das Heizband ferner Stege aufweist, die zumindest zwei Leiterbahnen elektrisch leitend miteinander verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege aus einem Material bestehen, das Kohlenstoff-Nanoteilchen enthält. According to the invention, a heating tape is provided which comprises at least two mutually parallel flat conductor tracks made of an electrically conductive material and a carrier layer made of an insulating material, wherein the conductor tracks are spaced from one another on a surface side of the carrier layer and the heating tape further comprises webs, the at least two interconnects electrically conductively interconnect, characterized in that the webs consist of a material containing carbon nanoparticles.

Sind mehr als zwei Leiterbahnen vorgesehen, so können alle Leiterbahnen über Stege aus dem Material, das die Kohlenstoff-Nanoteilchen enthält, miteinander verbunden sein. Beispielsweise können sich alle oder ein Teil der Stege über alle Leiterbahnen erstrecken. Erstreckt sich nur ein Teil der Stege über alle Leiterbahnen, so kann der andere Teil der Stege jeweils zwei nebeneinanderliegenden Leiterbahnen miteinander verbinden, wobei dieser Teil der Stege unterschiedliche Leiterbahnen verbinden kann, sofern diese nebeneinanderliegen. Ebenso kann vorgesehen sein, dass sich alle Stege nur über zwei nebeneinanderliegende Leiterbahnen erstrecken, wobei jede Leiterbahn des Heizbandes zumindest mit einer benachbarten Leiterbahn über Stege verbunden ist. Das bedeutet im Fall eines Heizbandes mit drei Leiterbahnen, dass ein erster Teil der Stege die erste und zweite Leiterbahn miteinander verbindet und ein zweiter Teil die zweite und dritte Leiterbahn miteinander verbindet. Bei einem Heizband mit vier Leiterbahnen verbindet ein dritter Teil der Stege die dritte und vierte Leiterbahn miteinander. If more than two conductor tracks are provided, then all the conductor tracks can be connected to one another via webs made of the material which contains the carbon nanoparticles. For example, all or part of the webs may extend over all tracks. If only part of the webs extends over all printed conductors, then the other part of the webs can each connect two adjacent printed conductors to one another, wherein this part of the webs can connect different printed conductors, provided that they lie next to one another. Likewise, it can be provided that all webs extend only over two adjacent conductor tracks, wherein each conductor of the heating tape is connected at least to an adjacent conductor track via webs. This means, in the case of a heating strip with three tracks, that a first part of the webs connects the first and second tracks together and a second part connects the second and third tracks together. In a heating strip with four tracks, a third part of the webs connects the third and fourth tracks together.

Der Ausdruck „flache Leiterbahn“ bezieht sich auf eine Leiterbahn mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt, wobei die Höhe der Leiterbahn geringer als die Breite der Leiterbahn ist. Die Kanten einer Leiterbahn können abgerundet sein. The term "flat trace" refers to a trace having a substantially rectangular cross-section wherein the height of the trace is less than the width of the trace. The edges of a track can be rounded.

Die Kohlenstoff-Nanoteilchen sind vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt, die aus Graphen, Kohlenstoff-Nanoröhrchen und Kombinationen davon besteht. Die Größe der Nanoteilchen liegt typischerweise zwischen 0,2 und 100 nm. The carbon nanoparticles are preferably selected from the group consisting of graphene, carbon nanotubes, and combinations thereof. The size of the nanoparticles is typically between 0.2 and 100 nm.

Graphen ist einlagiges Graphit. Graphene is single layer graphite.

Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die auch als Carbon Nanotubes (CNT) bezeichnet werden, sind röhrenförmige Gebilde, deren Enden offen oder geschlossen sein können. In der vorliegenden Erfindung können die Kohlenstoff-Nanoröhrchen ein- oder zweiwandig sein. Bei zweiwandigen Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind die einzelnen Röhrchen konzentrisch angeordnet. Carbon nanotubes, also referred to as carbon nanotubes (CNTs), are tubular structures whose ends can be open or closed. In the present invention, the carbon nanotubes may be one or two-walled. In the case of two-walled carbon nanotubes, the individual tubes are arranged concentrically.

Vorzugsweise sind die Stege aus Kohlenstoff-Nanoteilchen gebildet, d.h. die Stege bestehen aus Kohlenstoff-Nanoteilchen. In diesem Fall enthält das Material, aus dem die Stege gebildet sind, ausschließlich Kohlenstoff-Nanoteilchen. Mit anderen Worten, das Material, aus dem die Stege bestehen, enthält 100 Gew.-% oder annährend 100 Gew.-% Kohlenstoff-Nanoteilchen, jeweils bezogen auf das Material. Mit dem Begriff „annährend“ soll ausgedrückt werden, dass das Material Spuren anderer Bestandteile als Kohlenstoff-Nanoteilchen enthalten kann. Preferably, the webs are formed of carbon nanoparticles, that is, the webs are made of carbon nanoparticles. In this case, the material from which the lands are formed contains only carbon nanoparticles. In other words, the material from which the webs consist, contains 100 wt .-% or approximately 100 wt .-% carbon nanoparticles, each based on the material. The term "approximate" is intended to mean that the material may contain traces of components other than carbon nanoparticles.

Das Material, aus dem die Stege gebildet sind, kann neben den Kohlenstoff-Nanoteilchen weitere Komponenten enthalten. Bei diesen Komponenten kann es sich beispielsweise um Verbindungen mit temperaturabhängigem physikalischen Eigenschaften, wie beispielsweise der Dichte, handeln. Beispiele solcher Verbindungen sind Kunststoffe wie Polyamide. The material from which the webs are formed, in addition to the carbon nanoparticles contain other components. For example, these components may be compounds having temperature-dependent physical properties, such as density. Examples of such compounds are plastics such as polyamides.

Enthält das Material neben den Kohlenstoff-Nanoteilchen weitere Komponenten, so sollte der Anteil der Kohlenstoff-Nanoteilchen wenigstens 50 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Material, aus dem die Stege gebildet sind, betragen. Ein solcher Anteil ist erforderlich, um sicherzustellen, dass die elektrischen Eigenschaften der Stege erhalten bleiben. If the material contains other components in addition to the carbon nanoparticles, the proportion of carbon nanoparticles should be at least 50% by weight, based on the weight of the material from which the webs are formed. Such a proportion is required to ensure that the electrical properties of the lands are maintained.

Bevorzugt weisen die Stege eine Dicke auf, die 10 bis 1000 nm, stärker bevorzugt 100 bis 500 nm und besonders bevorzugt 150 bis 250 nm beträgt. Über die Dicke der Stege kann der Widerstand zwischen den Leiterbahnen fließend variiert werden, bis der gewünschte Widerstandswert erreicht ist. The webs preferably have a thickness which is 10 to 1000 nm, more preferably 100 to 500 nm and particularly preferably 150 to 250 nm. Through the thickness of the webs, the resistance between the interconnects can be varied fluently until the desired resistance is reached.

Bevorzugt haben die Stege eine Stegbreite, die 1 bis 20 mm, stärker bevorzugt 1 bis 10 mm und besonders bevorzugt 1 bis 6 mm beträgt. Die Stege sind vorzugsweise voneinander beabstandet. Besonders bevorzugt sind die Stege gleichmäßig voneinander beabstandet. Alternativ können sie unterschiedliche Abstände aufweisen. Der Abstand zwischen benachbarten Stegen beträgt bevorzugt 1 bis 20 mm, stärker bevorzugt 2 bis 15 mm und besonders bevorzugt 4 bis 12 mm. Preferably, the webs have a web width which is 1 to 20 mm, more preferably 1 to 10 mm and particularly preferably 1 to 6 mm. The webs are preferably spaced from each other. Particularly preferably, the webs are evenly spaced from each other. Alternatively, they may have different distances. The distance between adjacent lands is preferably 1 to 20 mm, more preferably 2 to 15 mm, and particularly preferably 4 to 12 mm.

Zweckmäßigerweise sind die Stege quer zur Längsachse der Leiterbahnen ausgebildet. Alternativ können ein oder mehrere Stege die Längsachsen der Leiterbahnen auch in einem anderen Winkel als 90° schneiden, so lange sie nicht parallel zu den Leiterbahnen verlaufen. Conveniently, the webs are formed transversely to the longitudinal axis of the conductor tracks. Alternatively, one or more webs can also intersect the longitudinal axes of the printed conductors at an angle other than 90 °, as long as they do not run parallel to the printed conductors.

Die Stege können eine beliebige Form aufweisen. Vorzugsweise sind die Stege flach, d. h. sie haben einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Die Stege können gerade Stege sein. Ebenso können sie meanderförmig verlaufende Stege sein. Mittels meaderförmiger Stege kann die Länge gegenüber geraden Stegen erhöht werden, die die Elektronen zurücklegen müssen, wodurch sich auch der Widerstand des Steges vergrößert. The webs may have any shape. Preferably, the webs are flat, d. H. they have a substantially rectangular cross-section. The bars can be straight bars. They can also be meandering webs. By means of meaderförmiger webs, the length can be increased compared to straight webs, which must cover the electrons, which also increases the resistance of the web.

Die Stege können sich über die gesamte Breite der Trägerschicht erstrecken. Es kann jedoch ausreichend sein, wenn sich die Stege sich von einer Leiterbahn zur benachbarten Leiterbahn erstrecken. Sind mehr als zwei Leiterbahnen vorgesehen, so können sich die Stege über alle Leiterbahnen oder nur einen Teil der Leiterbahnen erstrecken. The webs may extend over the entire width of the carrier layer. However, it may be sufficient if the webs extend from one track to the adjacent track. If more than two conductor tracks are provided, then the webs can extend over all conductor tracks or only part of the conductor tracks.

Das erfindungsgemäße Heizband kann eine Deckschicht aus einem isolierenden Material umfassen, wobei dann die Leiterbahnen und die Stege zwischen der Trägerschicht und der Deckschicht angeordnet sind. Bei der Deckschicht kann es sich beispielsweise um eine Kunststofffolie oder einen Lack handeln. Bei dem Lack kann es sich beispielsweise um einen Purethan-Lack handeln. The heating tape according to the invention may comprise a cover layer of an insulating material, in which case the conductor tracks and the webs between the support layer and the cover layer are arranged. The cover layer may be, for example, a plastic film or a lacquer. The paint may be, for example, a purethane paint.

Die Trägerschicht ist zweckmäßigerweise eine Kunststofffolie. The carrier layer is expediently a plastic film.

Werden die Leiterbahnen mit Strom versorgt, so wandeln die Kohlenstoff-Nanoteilchen die über die Leiterbahnen zugeführte elektrische Energie in Wärmeenergie um. Diese Wärmeenergie kann dann zum Erwärmen beispielsweise von Flüssigkeiten, wie Lösungen, genutzt werden. If the conductor tracks are supplied with power, the carbon nanoparticles convert the electrical energy supplied via the conductor tracks into heat energy. This heat energy can then be used to heat, for example, liquids, such as solutions.

Das erfindungsgemäße Heizband kann ein Flachbandkabel sein, das eine Trägerschicht aus einem isolierenden Material und zumindest zwei parallel zueinander verlaufende und voneinander beabstandete Leiterbahnen aus einem elektrisch leitfähigen Material aufweist. Die Leiterbahnen befinden sich dabei auf einer Flächenseite der Trägerschicht und sind durch Stege, die aus Kohlenstoff-Nanoteilchen oder einem Material bestehen, das Kohlenstoff-Nanoteilchen enthält miteinander verbunden. Im Gegensatz zu typischen Flachbandkabeln (FFC) weisen die erfindungsgemäßen Heizbänder nicht zwingend eine Deckschicht in Form einer Kunststofffolie auf, auch wenn dies möglich ist. Anstatt einer Kunststofffolie kann eine Lackschicht vorgesehen sein oder gänzlich auf eine Deckschicht verzichtet werden. The heating tape according to the invention may be a ribbon cable having a carrier layer made of an insulating material and at least two mutually parallel and spaced-apart interconnects of an electrically conductive material. The conductor tracks are located on one surface side of the carrier layer and are connected to one another by webs which consist of carbon nanoparticles or a material which contains carbon nanoparticles. In contrast to typical flat ribbon cables (FFC), the heating tapes according to the invention do not necessarily have a cover layer in the form of a plastic film, even if this is possible. Instead of a plastic film, a lacquer layer can be provided or dispensed entirely with a cover layer.

Das erfindungsgemäße Heizband zeichnet sich durch eine hohe Flexibilität, ein geringes Gewicht sowie einen vergleichsweise niedrigen Preis aus. Ein besonderer Vorteil liegt darin, dass der Gesamtwiderstand des Heizbandes durch Zuschneiden eingestellt werden kann. Wird beispielsweise das Heizband als Rollenware hergestellt, so kann über die Länge des von der Rolle abgeschnittenen Segmentes eingestellt werden, welchen Gesamtwiderstand das Heizband hat. Die Länge des Heizbandes ist proportional zum Gesamtwiderstand des Heizbandes. Dazu ist es besonders vorteilhaft, wenn die Stege äquidistant von einander beabstandet sind. Ebenso ist es möglich, die Zahl der Stege pro Längeneinheit des Heizbandes festzulegen. Ist der Widerstandswert der Stege bekannt, ist es einfach möglich, den gewünschten Gesamtwiderstand zu erhalten, indem das Heizband auf eine Länge zugeschnitten wird, dass die Anzahl von Stegen aufweist, deren Widerstandswerte in der Summe den gewünschten Gesamtwiderstand ergeben. The heating tape according to the invention is characterized by high flexibility, low weight and a comparatively low price. A particular advantage is that the total resistance of the heating tape can be adjusted by cutting. If, for example, the heating tape is produced as a roll product, it is possible over the length of the segment cut off from the roll to set the total resistance of the heating tape. The length of the heating tape is proportional to the total resistance of the heating tape. For this purpose, it is particularly advantageous if the webs are equidistant from each other. It is also possible to determine the number of webs per unit length of the heating tape. If the resistance of the bars is known, it is easily possible to obtain the desired one To obtain total resistance by the heating tape is cut to a length that has the number of webs whose resistance values in sum give the desired total resistance.

Das erfindungsgemäße Heizband ist insbesondere als Heizvorrichtung für Diesel-Motoren, deren Stickoxidgehalt im Abgas mittels selektiver-katalytischer Reduktion (SCR) gesenkt werden soll. Insbesondere kann die für die SCR erforderliche Harnstoff-Lösung mittels eines erfindungsgemäßen Heizbandes beheizt werden, um so die erforderliche Temperatur der Lösung zum Einspritzen in den Abgasstrom sicherzustellen. Dazu kann das Heizband beispielsweise auf die äußere Mantelfläche des Schlauches aufgebracht werden, durch den die Harnstoff-Lösung aus einem Vorratsbehälter zu der Einspritzstelle transportiert wird. Das Heizband kann dabei um den Schlauch gewickelt werden oder auch, bezogen auf seine Längsachse, parallel zur Längsachse des Schlauches aufgebracht werden. The heating tape according to the invention is in particular as a heater for diesel engines whose nitrogen oxide content in the exhaust gas by means of selective catalytic reduction (SCR) is to be lowered. In particular, the urea solution required for the SCR can be heated by means of a heating tape according to the invention, so as to ensure the required temperature of the solution for injection into the exhaust gas stream. For this purpose, the heating tape can for example be applied to the outer surface of the tube, through which the urea solution is transported from a reservoir to the injection point. The heating tape can be wound around the hose or, based on its longitudinal axis, applied parallel to the longitudinal axis of the hose.

Ebenso kann das Heizband zum Beheizen von Leitungen, Behältern, dünnwandigen Elemente wie Glasscheiben, beispielsweise Scheiben von Fahrzeugen, usw. eingesetzt werden. Derartige Leitungen oder Behälter können beispielsweise Flüssigkeiten enthalten, die unter Einwirkung von Wärme ihren Aggregatzustand von fest nach flüssig verändern. Die Heizbänder werden dabei vorteilhafterweise auf den zu erwärmenden Gegenstand aufgeklebt. Dünnwandige Elemente, beispielsweise Glasscheiben, können mittels der Heizbänder vor dem Einfrieren oder Beschlagen geschützt werden. Likewise, the heating tape for heating lines, containers, thin-walled elements such as glass panes, such as windows of vehicles, etc. can be used. Such lines or containers, for example, contain liquids that change their state of aggregation from solid to liquid under the action of heat. The heating bands are advantageously glued to the object to be heated. Thin-walled elements, such as glass panes, can be protected from freezing or fogging by means of the heating tapes.

Unter einem dünnwandigen Element wird in der vorliegenden Erfindung ein Element verstanden, dessen Ausdehnung in einer Flächenrichtung größer als die Ausdehnung in Dickenrichtung ist. Beispielsweise kann die Ausdehnung in Flächenrichtung mehr als das Dreifache, mehr als das Fünffache oder mehr als das Zehnfache der Ausdehnung in Dickenrichtung beträgt. In the present invention, a thin-walled element is understood to be an element whose extent in a surface direction is greater than the extent in the thickness direction. For example, the dimension in the surface direction may be more than three times, more than five times or more than ten times the dimension in the thickness direction.

Das erfindungsgemäße Heizband kann mit jeder beliebigen Gleich- oder Wechselspannung betrieben werden. Die Spannung ist nur durch die Spannungsfestigkeit der Träger- und, falls vorhanden, der Deckschicht begrenzt. Die Spannung kann variiert werden, um die Gesamtleistung des Heizbandes zu verändern. Aufgrund der geringen Spannung, die erforderlich ist, um das erfindungsgemäße Heizband zu betreiben, kann das Heizband beispielsweise mit Solarenergie betrieben werden. Dazu kann das Heizband beispielweise mit Solarzellen mit Strom versorgt werden. Soll beispielsweise eine Glasscheibe mit dem Heizband vor Frost geschützt werden, so können Solarzellen, die an der Glasscheibe angebracht sind, den Storm bereitstellen, mit dem das Heizband die Glasscheibe erwärmt. The heating tape according to the invention can be operated with any DC or AC voltage. The tension is limited only by the dielectric strength of the carrier and, if present, the cover layer. The voltage can be varied to vary the total power of the heating band. Due to the low voltage required to operate the heating tape according to the invention, the heating tape can be operated, for example, with solar energy. For this purpose, the heating cable can be supplied, for example with solar cells with electricity. If, for example, a glass pane is to be protected from frost by the heating tape, solar cells attached to the glass pane can provide the current with which the heating tape heats the glass pane.

Die elektrische Leistung P pro Steg kann mit der nachstehenden Gleichung berechnet werden: P = I²·R_ges/N = U·I_ges/N = U²/(R_ges·N) wobei

I_ges: = Gesamtstromstärke in A
R_ges: = Gesamtwiderstand in Ω
U: = Spannung in Volt
N: = Anzahl Stege

The electric power P per bar can be calculated by the following equation:

P = I ² * R _ges / N = U * I _ges / N = U ² / (R _ges * N)

in which

I _sat: = Total current in A
R _ges: = Total resistance in Ω
U: = Voltage in volts
N: = Number of bars

Die Trägerschicht ist vorzugsweise eine bahn- oder streifenförmige Kunststofffolie. Vorzugsweise besteht sie aus Polyimid, Polyethylennaphthalat (PEN), Polyamid oder Polyester. Die Kunststofffolie kann eine faserverstärkte Kunststofffolie sein. The backing layer is preferably a web or strip-shaped plastic film. It is preferably made of polyimide, polyethylene naphthalate (PEN), polyamide or polyester. The plastic film may be a fiber-reinforced plastic film.

Die Dicke der Trägerschicht beträgt vorzugsweise 10 oder mehr Mikrometer. Ihre Breite beträgt vorzugsweise 2 oder mehr mm. Ein Beispiel für ein kommerziell verfügbares Polyimid ist Kapton (Hersteller: DuPont). The thickness of the carrier layer is preferably 10 or more micrometers. Its width is preferably 2 or more mm. An example of a commercially available polyimide is Kapton (manufacturer: DuPont).

Ist eine Deckschicht vorgesehen und ist die Decksicht eine Kunststofffolie, so besteht sie vorzugsweise aus Polyimid, Polyethylennaphthalat (PEN), Polyamid oder Polyester, wobei Polyimid besonders bevorzugt ist. If a cover layer is provided and if the cover layer is a plastic film, it preferably consists of polyimide, polyethylene naphthalate (PEN), polyamide or polyester, with polyimide being particularly preferred.

Die Dicke der Deckschicht beträgt vorzugsweise 10 oder mehr Mikrometer. Ist eine Kunststofffolie als Deckschicht vorgesehen so besteht sie vorzugsweise aus demselben Material wie die Trägerschicht. Ist die Deckschicht aus einem Lack gebildet, so kann jeder Lack verwendet werden, der den Temperaturanforderungen standhält, beispielsweise ein Lack aus einem Material auf Silikonbasis. Im Falle eines Lackes hat die Deckschicht vorzugsweise eine Schichtdicke von 20 bis 50 Mikrometer. Sie kann beispielsweise durch Sprühen, Spritzen oder Extrusion aufgetragen werden. The thickness of the cover layer is preferably 10 or more micrometers. If a plastic film is provided as a cover layer, it preferably consists of the same material as the carrier layer. If the cover layer is formed from a lacquer, then any lacquer can be used which can withstand the temperature requirements, for example a lacquer of a silicone-based material. In the case of a lacquer, the cover layer preferably has a layer thickness of 20 to 50 micrometers. It can be applied for example by spraying, spraying or extrusion.

Das Material und die Dicke der Deckschicht und das Material und die Dicke der Trägerschicht werden so ausgewählt, dass die Flächenseite des erfindungsgemäßen Heizbandes, die bei dessen Anwendung die wärmeabführende Flächenseite sein soll, einen besseren Wärmedurchgang besitzt, als die andere Flächenseite. Ist beispielsweise das erfindungsgemäße Heizband mit seiner Trägerschicht auf den Schlauch zur Führung der Harnstoff-Lösung einer SCR-Anlage aufgebracht, so ist die Trägerschicht die wärmeabführende Seite. Die Trägerschicht weist dann vorzugsweise einen besseren Wärmedurchgang als die Deckschicht auf. The material and the thickness of the cover layer and the material and the thickness of the support layer are selected so that the surface side of the heating tape according to the invention, which is to be the heat dissipating surface side in its application, has a better heat transfer, as the other surface side. If, for example, the heating tape according to the invention with its carrier layer is applied to the hose for guiding the urea solution of an SCR system, then the carrier layer is the heat-dissipating side. The carrier layer then preferably has a better heat transfer than the cover layer.

Die Leiterbahnen bestehen vorzugsweise aus Kupfer oder Aluminium, wobei Kupfer bevorzugt ist. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Leiterbahnen ist vorzugsweise in Abhängigkeit von der Ausdehnung des Widerstandes in Querrichtung zur Längsrichtung der Leiterbahnen bestimmt. Die Leiterbahnen haben vorzugsweise einen in etwa rechteckigen Querschnitt. Der Ausdruck "in etwa rechteckiger Querschnitt" der Leiterbahnen soll sowohl Leiterbahnen mit rechteckigem Querschnitt als auch Leiterbahnen mit einem Querschnitt bezeichnen, der von einem idealen rechteckigen Querschnitt abweicht, indem er beispielsweise abgerundete Ecken besitzt. Die Dicke der Leiterbahnen beträgt vorzugsweise 10 oder mehr Mikrometer. Die Leiterbahnen sind vorzugsweise von den Längsrändern der Kunststofffolie beabstandet. Vorzugsweise haben die Leiterbahnen dieselben Dimensionen und bestehen aus demselben Material, dies ist jedoch nicht erforderlich. The interconnects are preferably made of copper or aluminum, with copper being preferred. The distance between two adjacent conductor tracks is preferably determined as a function of the extent of the resistance in the transverse direction to the longitudinal direction of the conductor tracks. The conductor tracks preferably have an approximately rectangular cross-section. The term "roughly rectangular cross-section" of the tracks shall mean both tracks of rectangular cross-section and tracks of a cross-section which deviates from an ideal rectangular cross-section, for example by having rounded corners. The thickness of the conductor tracks is preferably 10 or more micrometers. The conductor tracks are preferably spaced from the longitudinal edges of the plastic film. Preferably, the tracks have the same dimensions and are made of the same material, but this is not required.

In einer Ausführungsform der Erfindung sind die Leiterbahnen auf die Flächenseite der Trägerschicht aufgeklebt. Dazu kann die Trägerschicht mit einer Klebstoffschicht beschichtet sein. Bei dem Klebstoff kann es sich um eine klebende Masse auf einer Poly(meth)acrylat-Basis handeln. Die Dicke der Klebstoffschicht liegt vorzugsweise zwischen 10 und 80 Mikrometer. Vorzugsweise wird die Klebstoffschicht vollflächig auf eine Flächenseite der Kunststofffolie aufgebracht, dies ist jedoch nicht erforderlich. Die Befestigung der Leiterbahnen an der Kunststoffschicht kann auch mittels anderer, dem Fachmann bekannter Verfahren erfolgen, die ihm beispielsweise aus der Herstellung von FFC bekannt sind. In one embodiment of the invention, the conductor tracks are glued to the surface side of the carrier layer. For this purpose, the carrier layer may be coated with an adhesive layer. The adhesive may be an adhesive composition based on a poly (meth) acrylate. The thickness of the adhesive layer is preferably between 10 and 80 micrometers. Preferably, the adhesive layer is applied over the entire surface of a surface side of the plastic film, but this is not required. The attachment of the conductor tracks to the plastic layer can also be effected by means of other methods known to the person skilled in the art, which are known to him, for example, from the production of FFC.

Die Dicke und Breite der Kunststofffolie, der Leiterbahen und, falls vorhanden, der Klebstoffschicht kann der Fachmann beispielsweise auf Basis seiner Kenntnis aus der Herstellung von FFC bestimmen. The thickness and width of the plastic film, the conductive layers and, if present, the adhesive layer can be determined by the person skilled in the art on the basis of his knowledge of the production of FFC, for example.

Das erfindungsgemäße Heizband kann weitere Bestandteile, beispielsweise ein Gehäuse umfassen, dies ist jedoch nicht erforderlich. The heating tape according to the invention may comprise further components, for example a housing, but this is not necessary.

Nach Maßgabe der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Heizbandes vorgesehen, bei dem ein Material, das Kohlenstoff-Nanoteilchen enthält, zur Ausbildung der Stege mittels Sprühens oder Druckens auf die Flächenseite der Trägerschicht, auf der die Leiterbahnen angeordnet sind, aufgebracht wird. According to the invention, a method for producing a heating tape is further provided, in which a material containing carbon nanoparticles for forming the webs by spraying or printing on the surface side of the support layer on which the conductor tracks are arranged, is applied.

Die Flächenseite, auf die zumindest zwei parallel zueinander verlaufende und voneinander beabstandete Leiterbahnen aus einem elektrisch leitfähigen Material aufgebracht sind, wird im Folgenden als „bestückte Oberfläche“ bezeichnet. Dabei werden die Leiterbahnen als Teil der bestückten Oberfläche angesehen. Mit anderen Worten, die bestückte Oberfläche umfasst die Breitseiten der Leiterbahnen, die der Trägerschicht abgewandt sind und die nicht von den Leiterbahnen bedeckten Bereiche dieser Flächenseite der Trägerschicht. The surface side, are applied to the at least two mutually parallel and spaced-apart interconnects of an electrically conductive material, hereinafter referred to as "populated surface". In this case, the tracks are considered part of the populated surface. In other words, the equipped surface comprises the broad sides of the conductor tracks which are remote from the carrier layer and the areas of this surface side of the carrier layer which are not covered by the conductor tracks.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren folgende Schritte:

(1a) Bereitstellen einer Trägerschicht mit einer Flächenseite, auf die zumindest zwei parallel zueinander verlaufende und voneinander beabstandet Leiterbahen aus einem elektrisch leitfähigen Material aufgebracht sind (bestückte Oberfläche). Dabei kann es sich um ein Flachbandkabel handeln, das keine Deckschicht aufweist.
(1b) Aufbringen einer Schicht aus einem Material, das Kohlenstoff-Nanoteilchen enthält, auf die bestückte Oberfläche. Dabei wird zweckmäßigerweise eine Schicht aus Kohlenstoff-Nanoteilchen ausgebildet.
(1c) Ausbilden der Stege unter Entfernen der Schicht von der bestückten Oberfläche in den Bereichen, in denen keine Stege ausgebildet werden sollen. Das Entfernen der Schicht wird vorzugsweise durch Verdampfen des Kohlenstoffes der Kohlenstoff-Nanoteilchen unter Verwendung eines Lasers vorgenommen.

Preferably, the method comprises the following steps:

(1a) providing a carrier layer having a surface side, are applied to the at least two mutually parallel and spaced-apart Leiterbahen of an electrically conductive material (populated surface). It may be a ribbon cable that has no cover layer.
(1b) applying a layer of a material containing carbon nanoparticles to the loaded surface. In this case, a layer of carbon nanoparticles is expediently formed.
(1c) Forming the webs with removal of the layer from the populated surface in the areas where no webs are to be formed. The removal of the layer is preferably carried out by evaporating the carbon of the carbon nanoparticles using a laser.

Alternativ kann das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte umfassen:

(2a) Bereitstellen einer Trägerschicht mit einer Flächenseite, auf die zumindest zwei parallel zueinander verlaufende und voneinander beabstandet Leiterbahnen aus einem elektrisch leitfähigen Material aufgebracht sind (bestückten Oberfläche). Dabei kann es sich um ein Flachbandkabel handeln, das keine Deckschicht aufweist.
(2b) Aufbringen einer Maske, die Öffnungen in den Bereichen aufweist, in denen Stege ausgebildet werden sollen, auf die bestückte Oberfläche. Bei der Maske kann es sich beispielsweise um Klebestreifen handeln, die auf die Bereiche der Trägerschicht und der Leiterbahnen aufgeklebt werden, auf denen keine Stege ausgebildet werden sollen.
(2c) Aufbringen einer Schicht aus dem Material, das die Kohlenstoff-Nanoteilchen enthält, auf die Oberseite der Maske unter Ausbildung der Stege. Anschließend kann die Maske entfernt werden.

Alternatively, the method according to the invention may comprise the following steps:

(2a) providing a carrier layer having a surface side, are applied to the at least two mutually parallel and spaced conductor tracks made of an electrically conductive material (populated surface). It may be a ribbon cable that has no cover layer.
(2b) applying a mask, the openings in the areas in which webs are to be formed, on the equipped surface. The mask may be, for example, adhesive strips which are adhesively bonded to the regions of the carrier layer and of the conductor tracks on which no webs are to be formed.
(2c) applying a layer of the material containing the carbon nano-particles to the top of the mask to form the ridges. Then the mask can be removed.

In einer dritten Variante kann das erfindungsgemäße Verfahren folgende Schritte umfassen:

(3a) Bereitstellen eines Flachbandkabels, wobei zumindest zwei parallel zueinander verlaufende und voneinander beabstandet Leiterbahnen aus einem elektrisch leitfähigen Material in eine Hülle aus einem isolierendes Material eingebettet sind;
(3b) Entfernen des isolierenden Materials von einer Flächenseite des Flachbandkabels zumindest in den Bereichen, in denen Stege ausgebildet werden sollen; und
(3c) Aufbringen einer Schicht aus dem Material, das die Kohlenstoff-Nanoteilchen enthält, in Bereichen, in denen das isolierende Material entfernt worden ist, unter Ausbildung der Stege.

In a third variant, the method according to the invention may comprise the following steps:

(3a) providing a ribbon cable, wherein at least two mutually parallel and spaced-apart interconnects of an electrically conductive material are embedded in a shell made of an insulating material;
(3b) removing at least the insulating material from an area side of the ribbon cable in the areas where webs are to be formed; and
(3c) applying a layer of the material containing the carbon nanoparticles in areas where the insulating material has been removed to form the lands.

In Schritt (3b) kann das isolierende Material nur dort entfernt werden, wo später Stege ausgebildet werden sollen. Alternativ kann das isolierende Material auch über die gesamte Länge des Flachbandkabels entfernt werden, so dass die Leiterbahnen vollständig freiliegen. In step (3b), the insulating material can be removed only where later webs are to be formed. Alternatively, the insulating material can also be removed over the entire length of the ribbon cable, so that the tracks are completely exposed.

Ist das isolierende Material in Schritt (3c) über die gesamte Länge des Flachbandkabels entfernt worden, so kann die Ausbildung der Stege dann durch Abtragen der Schicht aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen in den Bereichen, in denen keine Stege ausgebildet werden sollen, erfolgen. Alternativ kann die Beschichtung mit der Schicht aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen mittels einer Maske erfolgen. If the insulating material has been removed in step (3c) over the entire length of the ribbon cable, then the formation of the webs can be done by removing the layer of carbon nanotubes in the areas where no webs are to be formed. Alternatively, the coating with the layer of carbon nanotubes can take place by means of a mask.

Zweckmäßigerweise wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren das Material, das die Kohlenstoff-Nanoteilchen enthält, als Suspension bereitgestellt. Auf diese Weise ist es möglich, das Material auf die Trägerschicht aufzusprühen. Conveniently, in the process of the invention, the material containing the carbon nanoparticles is provided as a suspension. In this way it is possible to spray the material onto the carrier layer.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann als kontinuierliches Verfahren in einer Anlage ausgeführt werden. The process according to the invention can be carried out as a continuous process in a plant.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Trägerschicht mit den Leiterbahnen als Band auf einer ersten Rolle bereitgestellt, wobei jeweils ein Abschnitt von der Rolle abgerollt wird, gespannt und nach dem Ausführen der Schritte (a) bis (c) der drei alternativen Verfahren der so erhaltene bestückte Abschnitt auf eine zweite Rolle aufgewickelt wird. Auf diese Weise wird das erfindungsgemäße Heizband in Rollenform erhalten. Von dieser Rolle kann jeweils ein Segment mit der vom Anwender gewünschten Zahl von Stegen abgewickelt und durch einen Schnitt quer zur Längsachse der Leiterbahnen abgetrennt werden. Die Bereitstellung der erfindungsgemäßen Heizbänder als Rollenware erleichtert deren Anpassung an die konkrete Verwendung, da durch die Wahl der Länge des Segmentes und damit der Anzahl der Stege, die sich auf dem Segment befinden, die Heizleistung einfach eingestellt werden kann. Jedes dieser Segmente ist für sich ein Heizband im Sinne der Erfindung. In a preferred embodiment, the carrier layer is provided with the traces as a ribbon on a first roll, one portion of which is unrolled from the roll, tensioned and, after performing steps (a) through (c) of the three alternative processes, the loaded one thus obtained Section is wound on a second roll. In this way, the heating tape according to the invention is obtained in roll form. From this role, each one segment can be unwound with the desired number of webs by the user and separated by a section transverse to the longitudinal axis of the conductor tracks. The provision of the heating tapes according to the invention as a roll product facilitates their adaptation to the actual use, since by selecting the length of the segment and thus the number of webs, which are located on the segment, the heating power can be easily adjusted. Each of these segments is itself a heating band in the context of the invention.

Es kann vorgesehen sein, dass im Anschluss an Schritt (c) und, falls vorgesehen, vor dem Aufwickeln auf die zweite Rolle, die Deckschicht auf die Trägerschicht aufgebracht wird, so dass die Leiterbahnen und die Stege zwischen der Träger- und der Deckschicht angeordnet sind. It can be provided that, following step (c) and, if provided, before winding onto the second roll, the cover layer is applied to the carrier layer so that the conductor tracks and the webs are arranged between the carrier layer and the cover layer ,

Zur Herstellung der in Schritt (a) bereitgestellten Trägerschicht, deren eine Flächenseite Leiterbahnen trägt, kann folgendermaßen vorgegangen werden:

(α) Beschichten einer Flächenseite der Trägerschicht mit einer Klebstoffschicht; und
(β) Laminieren der Leiterbahnen auf die Klebstoffschicht. Nach dem Aushärten der Klebstoffschicht können die Schritte (a) bis (c) der beiden alternativen Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Heizbänder ausgeführt werden werden.

The following procedure can be used to produce the carrier layer provided in step (a), one side of which carries conductor tracks:

(α) coating an area side of the carrier layer with an adhesive layer; and
(β) laminating the conductor tracks on the adhesive layer. After the adhesive layer has cured, the steps (a) to (c) of the two alternative methods for producing the heating strips according to the invention can be carried out.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die die Erfindung nicht einschränken sollen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen The invention will be explained in more detail below with reference to embodiments, which are not intended to limit the invention, with reference to the drawings. Show

1 eine schematische Draufsicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizbandes; 1 a schematic plan view of a first embodiment of a heating tape according to the invention;

2 eine vergrößerte Wiedergabe des Ausschnittes B der in 1 gezeigten Draufsicht; 2 an enlarged reproduction of the section B of the 1 shown top view;

3 eine schematische Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie A-A in 1; 3 a schematic cross-sectional view along the section line AA in 1 ;

4 eine schematische Querschnittsdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizbandes; und 4 a schematic cross-sectional view of a second embodiment of a heating tape according to the invention; and

5 eine schematische Querschnittsdarstellung einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizbandes; 5 a schematic cross-sectional view of a third embodiment of a heating tape according to the invention;

In den Zeichnungen kennzeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche Elemente. Ist eine Unterscheidung zwischen Elementen erforderlich, so geschieht das durch die Hinzufügung einer Ziffer nach einem Punkt. In the drawings, like reference characters designate like elements throughout. If a distinction between elements is required, this is done by adding a digit after a point.

In den nachfolgenden Beispielen werden Kohlenstoff-Nanoröhrchen zur Bildung der Stege verwendet. Es können dazu jedoch auch Graphene oder Gemische aus Graphenen und Kohlenstoff-Nanoröhrchen eingesetzt werden. In the following examples carbon nanotubes are used to form the ridges. However, it is also possible to use graphenes or mixtures of graphenes and carbon nanotubes.

Der in den 1 bis 3 gezeigte Abschnitt 2 einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Heizbandes 1 umfasst eine bandförmige Kunststofffolie als Trägerschicht 3. Auf die Trägerschicht 3 ist eine Klebstoffschicht 7 aufgetragen, auf die zwei Leiterbahnen 4.1, 4.2 mit ihren ersten Breitseiten laminiert sind. Die beiden Leiterbahnen 4.1, 4.2, die einen rechteckigen Querschnitt aufweisen und vom Längsrand der Kunststofffolie 3 beabstandet sind, verlaufen parallel zu einander und sind voneinander beabstandet, so dass zwischen den einander zugewandten Schmalseiten der beiden Leiterbahnen 4.1, 4.2 ein Abstand C ausgebildet ist. Quer zu den Längsrichtungen der Leiterbahnen 4.1, 4.2 sind Stege 5 aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen oder einem Material, das Kohlenstoff-Nanoröhrchen enthält, ausgebildet. Die Stege 5 erstrecken sich dabei über die gesamte Breite der Trägerschicht 3 und über die zweite Breitseite der beiden Leiterbahnen 4.1 und 4.2. Die Stege 5 sind gleichmäßig voneinander beabstandet. The in the 1 to 3 shown section 2 an embodiment of a heating tape according to the invention 1 comprises a band-shaped plastic film as a carrier layer 3 , On the carrier layer 3 is an adhesive layer 7 applied on the two tracks 4.1 . 4.2 laminated with their first broadsides. The two tracks 4.1 . 4.2 which have a rectangular cross-section and the longitudinal edge of the plastic film 3 are spaced apart, parallel to each other and are spaced apart, so that between the facing each other narrow sides of the two conductor tracks 4.1 . 4.2 a distance C is formed. Cross to the Longitudinal directions of the tracks 4.1 . 4.2 are webs 5 formed of carbon nanotubes or a material containing carbon nanotubes. The bridges 5 extend over the entire width of the carrier layer 3 and over the second broadside of the two tracks 4.1 and 4.2 , The bridges 5 are equally spaced from each other.

Die in 4 gezeigte zweite Ausführungsform entspricht der ersten Ausführungsform, außer dass zusätzlich eine Deckschicht 6 vorgesehen ist, so dass die Leiterbahnen 4.1 und 4.2 und die Stege 5 zwischen der Trägerschicht 3 und der Deckschicht 6 liegen. In the 4 shown second embodiment corresponds to the first embodiment, except that in addition a cover layer 6 is provided, so that the conductor tracks 4.1 and 4.2 and the footbridges 5 between the carrier layer 3 and the topcoat 6 lie.

In 5c ist eine dritte Ausführungsform gezeigt, die der ersten Ausführungsform entspricht, außer dass sie aus einem Flachbandkabel mit extrudierten Flachleitern 4.1 und 4.2 erhalten wird und sich die Trägerschicht 3 an den Längsrändern des Flachleiterbandkabels bis in Höhe der Stege 5 erstreckt. In 5c a third embodiment is shown, which corresponds to the first embodiment, except that it consists of a ribbon cable with extruded flat conductors 4.1 and 4.2 is obtained and the backing layer 3 at the longitudinal edges of the flat conductor cable up to the level of the webs 5 extends.

Wie in 5a gezeigt, sind die die Flachleiter zunächst vollständig von einer Hülle aus dem isolierenden Material, aus dem die Trägerschicht 3 besteht, umschlossen. An einer Flachseite des isolierenden Materials wird dann das isolierende Material, beispielsweise unter Einsatz eines Lasers, entfernt. Dabei kann das isolierende Material nur dort entfernt werden, wo später Stege 5 ausgebildet werden sollen oder über die gesamte Länge des Flachbandkabels, so dass die Leiterbahnen 4.1 und 4.2 vollständig freiliegen. Wie in 5b gezeigt, kann das isolierende Material an den Rändern des Flachbandkabels verbleiben, so dass auch die Stege 5 an den Rändern durch das isolierende Material geschützt sind. Nach dem Entfernen des isolierenden Materials werden anschließend die nun freiliegenden Bereiche der Leiterbahnen unter Ausbildung der Stege 5 mit einer Schicht aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen beschichtet. As in 5a First, the flat conductors are initially completely made of a shell of the insulating material from which the carrier layer 3 exists, enclosed. On a flat side of the insulating material then the insulating material, for example using a laser removed. In this case, the insulating material can be removed only where later webs 5 should be formed or over the entire length of the ribbon cable, so that the conductor tracks 4.1 and 4.2 completely exposed. As in 5b shown, the insulating material may remain at the edges of the ribbon cable, so that the webs 5 protected at the edges by the insulating material. After removal of the insulating material then the now exposed areas of the tracks to form the webs 5 coated with a layer of carbon nanotubes.

Ist das isolierende Material über die gesamte Länge des Flachbandkabels entfernt worden, so kann die Ausbildung der Stege dann durch Abtragen der Schicht aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen in den Bereichen, in denen keine Stege ausgebildet werden sollen erfolgen. Alternativ kann die Beschichtung mit der Schicht aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen mittels einer Maske erfolgen. If the insulating material has been removed over the entire length of the ribbon cable, then the formation of the webs can be done by removing the layer of carbon nanotubes in the areas where no webs are to be formed. Alternatively, the coating with the layer of carbon nanotubes can take place by means of a mask.

Die in 5d gezeigte Ausführungsform entspricht der in 5c gezeigten Ausführungsform, außer dass zusätzlich eine Deckschicht 6 vorgesehen ist, so dass die Leiterbahnen 4.1 und 4.2 und die Stege 5 zwischen der Trägerschicht 3 und der Deckschicht 6 liegen. In the 5d embodiment shown corresponds to in 5c shown embodiment, except that in addition a cover layer 6 is provided, so that the conductor tracks 4.1 and 4.2 and the footbridges 5 between the carrier layer 3 and the topcoat 6 lie.

Beispiel 1: Herstellung von erfindungsgemäßen Heizbändern Example 1 Production of Heating Tapes According to the Invention

Schritt 1: Auftragen der Kohlenstoff-Nanoröhrchen Step 1: Apply the carbon nanotubes

Es wurde ein Flachbandkabel mit einer Länge von ca. 20 cm bereitgestellt, dass eine Trägerschicht mit einer Flächenseite aufwies, auf der zwei Kupfer-Leiterbahnen voneinander beabstandet und parallel zueinander verlaufend aufgebracht waren. Auf diese Flächenseite des Flachbandkabels wurde eine Schicht aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen mittels manueller Sprühbeschichtung aufgetragen. Die Länge der Schicht betrug ca. 17 cm, bezogen auf die Längsrichtung des Flachbandkabels. Die Bereite der Schicht entsprach der Bereite des Flachbandkabels. Die Schichtdicke der Schicht aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT-Schicht) wurde auf ca. 200 nm eingestellt, wobei sich ein Widerstand von 20 Ω ergab. Zur Herstellung einer Schicht mit dieser Schichtdicke waren ca. 40 Sprühstöße mit einer Sprühflüssigkeit, die 10 Gew.-% Kohlenstoff-Nanoröhrchen enthielt, erforderlich. Insgesamt wurden 40 ml Sprühflüssigkeit pro Heizband eingesetzt. A ribbon cable approximately 20 cm in length was provided, which had a carrier layer with a surface side on which two copper interconnects were spaced from one another and applied parallel to one another. On this surface side of the ribbon cable, a layer of carbon nanotubes was applied by means of manual spray coating. The length of the layer was about 17 cm, based on the longitudinal direction of the ribbon cable. The ready of the layer corresponded to the ready of the ribbon cable. The layer thickness of the layer of carbon nanotubes (CNT layer) was set to about 200 nm, resulting in a resistance of 20 Ω. To produce a layer of this layer thickness, about 40 sprays were required with a spray liquid containing 10 wt% carbon nanotubes. In total, 40 ml of spray liquid were used per heating band.

Zur Herstellung der CNT-Schicht wurden gereinigte einwandige Kohlenstoff-Nanoröhrchen verwendet. Purified single-wall carbon nanotubes were used to make the CNT layer.

Schritt 2: Strukturieren der CNT-Schicht Step 2: Structure the CNT layer

Zur Ausbildung der Stege wurde die CNT-Schicht überall dort entfernt, wo keine Stege auf dem Flachbandkabel vorgesehen sind. In diesen Bereichen wurde die CNT-Schicht mittels Laserbehandlung abgetragen, wodurch die Stege von ca. 5 mm Breite zwischen den Leiterbahnen erhalten wurden. Die Stege waren jeweils ca. 5 mm voneinander beabstandet. Die Laserbehandlung, die zur Strukturierung der CNT-Schicht eingesetzt wurde, wurde mittels eines gütegeschalteten Nd:YAG-Laser (1064 nm) mit Pulsen im ns-Bereich und einer Pulsfrequenz von 20 kHz durchgeführt. Der Laser arbeitete mit hochdynamischer Strahlablenkung mittels Galvanometerscanner. Die CNT-Schicht wurde dabei durch pulsweises Verdampfen abgetragen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Kohlenstoff-Nanoröhrchenaugrund des guten Absorptionsvermögens des Kohlenstoffes verdampfen, während das Kupfer der Flachleiter und der Kunststoff der Trägerschicht nur eine geringe Absorption bzw. eine hohe Reflektion aufweisen und daher nicht verändert wurden. Für die Laserbehandlung wurden ca. 30 s benötigt. To form the webs, the CNT layer was removed wherever no webs are provided on the ribbon cable. In these areas, the CNT layer was removed by laser treatment, whereby the webs of about 5 mm width between the tracks were obtained. The webs were each about 5 mm apart. The laser treatment used to pattern the CNT layer was performed using a Q-switched Nd: YAG laser (1064 nm) with pulses in the ns range and a pulse frequency of 20 kHz. The laser worked with highly dynamic beam deflection by means of galvanometer scanner. The CNT layer was removed by pulsewise evaporation. This is due to the fact that the carbon nanotube suction evaporates the good absorptivity of the carbon, while the copper of the flat conductors and the plastic of the support layer have only a low absorption or a high reflection and therefore have not been changed. For the laser treatment about 30 s were needed.

Beispiel 2: Eigenschaften der hergestellten Heizbändern Example 2: Properties of the manufactured heating tapes

Die Eigenschaften der gemäß Beispiel 1 hergestellten Heizbänder wurden wie folgt bestimmt. The properties of the heating tapes produced according to Example 1 were determined as follows.

(a) Visuelle Inspektion (a) Visual inspection

Eine nachfolgende visuelle Inspektion der Heizbänder zeigte, dass das Kupfer der Flachleiter unverändert geblieben ist. Ein Schmelzen der Trägerschicht wurde nicht beobachtet. Subsequent visual inspection of the heating bands showed that the copper of the flat conductors remained unchanged. Melting of the carrier layer was not observed.

(b) Charakterisierung der Widerstandselemente (b) characterization of the resistive elements

Um den Widerstand und die Störmstärke zu bestimmen, wurde über die Kupferflachleiter eine Spannung von 14 V angelegt. Die Messungen ergaben, dass die Leistung/Steg zwischen 0,09 und 0,25 W liegt. Die Leistung wurde gemäß der oben angegebenen Gleichung berechnet. To determine the resistance and the disturbance, a voltage of 14 V was applied across the copper flat conductors. The measurements showed that the power / ridge lies between 0.09 and 0.25 W. The power was calculated according to the equation given above.

Die Messungen wurden nach 24 h zu Kontrollzwecken wiederholt. Es zeigte sich, dass der Widerstand und die Stromstärke stabil blieben. The measurements were repeated after 24 h for control purposes. It was found that the resistance and the current remained stable.

(c) Bewertung des Heizeffektes (c) Evaluation of the heating effect

Zur Bewertung des Heizeffektes wurden mit einer Infrarotkamera Bilder der in Beispiel 2 hergestellten Heizbänder bei einer Betriebsspannung von 14 V aufgenommen. Die Temperaturmessung wurde 5 bis 10 Sekunden nach Einschalten der Spannung (U = 14 V) durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass die Temperatur an den Stegen etwa 140°C, die Temperatur zwischen den Stegen etwa 40 °C betrug. To evaluate the heating effect, images of the heating strips produced in Example 2 were recorded at an operating voltage of 14 V using an infrared camera. The temperature measurement was carried out 5 to 10 seconds after switching on the voltage (U = 14 V). It showed that the temperature at the webs about 140 ° C, the temperature between the webs was about 40 ° C.

(d) Ergebnisse (d) Results

Die Ergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemäßen Heizbänder sehr gute elektrische Widerstandsheizungen sind. Stegbreite und Abstand zwischen den Stegen können genau auf die gewünschte Heizleistung abgestimmt werden. The results show that the heating tapes according to the invention are very good electrical resistance heaters. Bridge width and distance between the bars can be matched exactly to the desired heating capacity.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Heizband heating tape
2 2: Abschnitt des Heizbandes Section of the heating tape
3 3: Trägerschicht backing
4 4: Leiterbahn conductor path
5 5: Stege Stege
6 6: Deckschicht topcoat
7 7: Klebstoffschichtadhesive layer

Claims

Heizband, umfassend zumindest zwei parallel zueinander verlaufende flache Leiterbahnen (4) aus einem elektrisch leitfähigen Material und eine Trägerschicht (3) aus einem isolierenden Material, wobei die Leiterbahnen (4) voneinander beabstandet auf einer Flächenseite der Trägerschicht (3) angeordnet sind und das Heizband (1) ferner Stege (5) aufweist, die zumindest zwei Leiterbahnen (4) elektrisch leitend miteinander verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (5) aus einem Material bestehen, das Kohlenstoff-Nanoteilchen enthält. Heating tape, comprising at least two mutually parallel flat conductor tracks ( 4 ) of an electrically conductive material and a carrier layer ( 3 ) of an insulating material, wherein the conductor tracks ( 4 ) spaced apart on a surface side of the carrier layer ( 3 ) are arranged and the heating tape ( 1 ) further webs ( 5 ), which has at least two tracks ( 4 ) electrically conductively interconnect, characterized in that the webs ( 5 ) consist of a material containing carbon nanoparticles.

Heizband nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (5) eine Dicke aufweisen, die zwischen 10 und 1000 nm liegt. Heating tape according to claim 1, characterized in that the webs ( 5 ) have a thickness which is between 10 and 1000 nm.

Heizband nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (5) eine Stegbreite von 1 bis 20 mm aufweisen. Heating tape according to claim 1 or claim 2, characterized in that the webs ( 5 ) have a web width of 1 to 20 mm.

Heizband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (5) voneinander beabstandet sind. Heating tape according to one of the preceding claims, characterized in that the webs ( 5 ) are spaced from each other.

Heizband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (5) gleichmäßig oder in vorgegebenen Abständen voneinander beabstandet sind. Heating tape according to one of the preceding claims, characterized in that the webs ( 5 ) are spaced evenly or at predetermined intervals from each other.

Heizband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen benachbarten Stegen (5) 1 bis 20 mm beträgt. Heating tape according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between adjacent webs ( 5 ) Is 1 to 20 mm.

Heizband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (5) quer zur Längsachse der Leiterbahnen (4) oder in einem spitzen oder stumpfen Winkel zur Längsachse der Leiterbahnen (4) angeordnet sind. Heating tape according to one of the preceding claims, characterized in that the webs ( 5 ) transversely to the longitudinal axis of the tracks ( 4 ) or at an acute or obtuse angle to the longitudinal axis of the tracks ( 4 ) are arranged.

Heizband nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Deckschicht (6) aus einem isolierenden Material umfasst, wobei die Leiterbahnen (4) und die Stege (5) zwischen der Trägerschicht (3) und der Deckschicht (6) angeordnet sind. Heating tape according to one of the preceding claims, characterized in that it has a covering layer ( 6 ) made of an insulating material, wherein the conductor tracks ( 4 ) and the webs ( 5 ) between the carrier layer ( 3 ) and the cover layer ( 6 ) are arranged.

Heizband nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerschicht (3) eine Kunststofffolie ist und dass die Deckschicht (6) eine Kunststofffolie oder ein Lack ist. Heating strip according to claim 8, characterized in that the carrier layer ( 3 ) is a plastic film and that the top layer ( 6 ) is a plastic film or a paint.

Verfahren zur Herstellung eines Heizbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Material, das Kohlenstoff-Nanoteilchen enthält, zur Ausbildung der Stege (5) mittels Sprühens oder Druckens auf die Flächenseite der Trägerschicht (3), auf der die Leiterbahnen (4) angeordnet sind (bestückte Oberfläche), aufgebracht wird. Method for producing a heating tape according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the material containing carbon nanoparticles is used to form the webs ( 5 ) by spraying or printing on the surface side of the carrier layer ( 3 ), on which the tracks ( 4 ) are arranged (equipped surface) is applied.

Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte (a) Bereitstellen einer Trägerschicht (3) mit einer Flächenseite, auf die zumindest zwei parallel zueinander verlaufende und voneinander beabstandete Leiterbahnen (4) aus einem elektrisch leitfähigen Material aufgebracht sind (bestückte Oberfläche); (b) Aufbringen einer Schicht aus einem Material, das Kohlenstoff-Nanoteilchen enthält, auf die bestückte Oberfläche; und (c) Ausbilden der Stege (5) unter Entfernen der Schicht von der bestückten Oberfläche in den Bereichen, in denen keine Stege (5) ausgebildet werden sollen. Method according to claim 10, characterized in that it comprises the steps of (a) providing a carrier layer ( 3 ) with a surface side, on which at least two mutually parallel and spaced conductor tracks ( 4 ) are applied from an electrically conductive material (equipped surface); (b) applying a layer of a material containing carbon nanoparticles to the assembled surface; and (c) forming the webs ( 5 ) removing the layer from the decorated surface in the areas where no webs ( 5 ) are to be trained.

Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen der Schicht durch Verdampfen unter Verwendung eines Lasers vorgenommen wird. A method according to claim 11, characterized in that the removal of the layer by evaporation is carried out using a laser.

Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte (a) Bereitstellen einer Trägerschicht (3) mit einer Flächenseite, auf die zumindest zwei parallel zueinander verlaufende und voneinander beabstandete Leiterbahnen (4) aus einem elektrisch leitfähigen Material aufgebracht sind (bestückte Oberfläche); (b) Aufbringen einer Maske, die Öffnungen in den Bereichen aufweist, in denen Stege ausgebildet werden sollen, auf die bestückte Oberfläche; und (c) Aufbringen einer Schicht aus dem Material, das die Kohlenstoff-Nanoteilchen enthält, auf die Oberseite der Maske unter Ausbildung der Stege (5). Method according to claim 10, characterized in that it comprises the steps of (a) providing a carrier layer ( 3 ) with a surface side, on which at least two mutually parallel and spaced conductor tracks ( 4 ) are applied from an electrically conductive material (equipped surface); (b) applying a mask, which has openings in the areas in which webs are to be formed, on the equipped surface; and (c) applying a layer of the material containing the carbon nano-particles to the top of the mask to form the ridges (US Pat. 5 ).

Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Material, das die Kohlenstoff-Nanoteilchen enthält, als Suspension bereitgestellt wird. Method according to one of claims 10 to 13, characterized in that the material containing the carbon nanoparticles is provided as a suspension.

Verwendung eines Heizbandes nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zum Beheizen einer Harnstofflösung bei einem Dieselfahrzeug. Use of a heating tape according to any one of claims 1 to 9 for heating a urea solution in a diesel vehicle.