专利名称：电导体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电导体及其在加热元件、传感器、座椅和车辆中的应用。
背景技术：
已知的是，对由铜构成的导体进行镀银，以便防止它们受到腐蚀。但是如果不是致密地施加银，那么铜照样会受到腐蚀。此外，银随着时间的推移扩散到铜中。因此形成由银铜合金构成的边界层，该边界层是非常脆的。边界层的破裂构成起始裂纹，所述起始裂纹同样危及导体。为了解决这个问题，可以采用所谓的铠装线，其中电导体设有钢芯，它们具有一个如在DE 196 38 372 Al或DE 102 06 336 Al中那样的铜套。由钼制外套和由含有贵金属的材料构成的核心制成的铠装线由DE 38 32342 Cl已知。这样的材料组合的显著缺点在于高的成本。此外，铜套的耐腐蚀性对于很多使用目的总是不足够的。由JP 2001-217058公开了一种电导体，其中，多个碳纤维由收缩软管包套。但是这种设置不是非常坚韧的。DE 20 2004 020 425. 8描述了一种具有塑料芯和金属涂层的导体。这种导体的耐腐蚀性要通过本发明进一步改善。
发明内容
所以为了丰富现有技术提出了一种电导体，该电导体至少按份额由能导电材料构成并且该电导体至少部分地设有保护层，该保护层至少局部地具有比该导体的能导电材料低的单位导电能力，其中，所述保护层至少部分地由合成橡胶构成。该电导体通过其特别的结构即使在潮湿和含盐的环境中运行时也被保护免受由于腐蚀而导致的其功能的损害。因为能导电的保护层实现了耐腐蚀性和可负载性。有利的是，该电导体至少部分地具有扁平构成物、纺织物、无纺材料、针织物、薄膜、股、线或网的形式和/或该导体被加工到一个扁平构成物中、铺置在该扁平构成物上并且借助于附加的缝纫线或编织线固定在该扁平构成物上，该导体作为缝纫线连入到该扁平构成物中，和/或该导体与至少一个扁平构成物粘接和/或粘入到两个扁平构成物之间并且至少一个扁平构成物具有纺织物、薄膜、网和/或由其形成的组合，优选基本上由其构成，并且保护层至少施加到该扁平构成物的一些部分或组成部分上。有利的是，至少一个电导体具有一个尤其是股状的承载件，该承载件由在任何情况下导电能力都弱的材料构成，尤其是由不能导电的材料、优选由用塑料、尤其是Pu、PP、 PE、PA、PET制成的纤维或线构成，由可金属化的材料构成，和/或由至少直至75°C、优选直至150°C、优选直至300°C、优选直至500°C、优选直至1000°C都耐热的材料构成。有利的是，该电导体具有导电层，该导电层能导电，该导电层至少按份额由金属构成，优选至少按份额由金、银、镍、铬、铜、钼构成，由具有磷份额的镍构成，由上述材料的合金和/或如下所述的材料构成，该材料的表面被钝化、可被钝化、被氧化和/或用铬酸盐处理，和/或该导电层被电镀地施加到承载件上和/或与承载件材料锁合地连接。有利的是，在通常的工作温度(大约-20°C至大约90°C)中对于导电层和/或导体的能导电的组成部分和/或对于保护层来说单位导电能力在100X 106S/m与10_8S/m之间， 优选在62X 106S/m与10_3S/m之间，并且保护层的单位导电能力比导电层和/或导体或者该导体的能导电的组成部分的单位导电能力高至少10倍、优选高100倍、优选高1000倍， 优选处于IO3与10_3S/m之间。此外，本发明还提出一种电加热元件，尤其用于车辆座椅，其中，该电加热元件具有至少一个如上所述的电导体。此外，本发明还提出一种传感器，尤其用于在接触和/或压力方面监测车辆内室的面，其中，该传感器的至少一部分、优选其传感器电极中的至少一个具有如上所述的电导体、扁平构成物和/或加热元件。此外，本发明还提出一种座椅，尤其用于车辆，其中，该座椅具有如上所述的电导体、扁平构成物、加热元件和/或传感器。此外，本发明还提出一种车辆，其中，该车辆具有如上所述的电导体、加热元件、传感器和/或座椅。
下面解释本发明的细节。这些实施形式使得本发明容易理解。但是这些实施形式仅具有示例的特征。当然在本发明的范围内也可以省略、变换或者补充单个或多个描述的特征。不同的实施形式的特征当然也可以彼此组合。下面参考图1以部分草图的形式示出具有加热元件和传感器的车辆的侧视图，图2是图1的电加热元件的俯视图，图3是纺织的电导体的放大部分的俯视图，图4是具有两个纺织的电极的电容式传感器的横截面图。
具体实施例方式图1示出一个车辆200。在该车辆中可以设置不同的功能元件5，例如座椅加热装置、座椅占用识别装置或者键盘60，它们在内室的确定的区域中点状地或扁平状地可提供确定的功能，例如加热、压力探测或转换。为此，这些功能元件5中的至少一个设有至少一个按图2、2a、2b或3的电导体25。该导体例如可以是加热导体2、接触导体3、电保险装置和/或连接导线48。该导体设置在功能区域上、功能区域中或功能区域附近，例如至少部分地设置在座椅套30上和/或座椅套中。该导体扁平地或者按图2和3的实施例股状地构成。一个股是一个长形的构成物 (Gebilde)，其长度尺寸远远超过其横截面尺寸。优选横截面的两个维具有大致近似的尺寸。优选这个结构是弯曲弹性的，但是处于固态的聚集态中。至少一个导体25可以构成为扁平构成物100，例如构成为薄膜。在按图2的实施例中设有一个由合成纤维构成的无纺材料。优选在该无纺材料上设置导体25，这些导体优选曲折形并排地和/或彼此电并联地设置。它们例如通过缝纫或编织固定在无纺材料上。在图2的实施例中，每个导体25相对于相应下一个导体25以大约2cm的平均间距设置并且几乎与其平行地设置。对于平行理解为两个导体的平均间距沿着其走向大致保持相同。也可以按图3设置多个导体25，这些导体至少部分地共同构成一个扁平构成物 100。这种扁平构成物100例如可以具有纺织物、针织物、编结物、织物(Gewebe)、无纺材料、可弯曲的热塑性塑料、可透气的材料和/或至少部分地由一种这样的材料构成。适宜的是，至少一个电导体25具有至少一个承载件12，以便提高导体25的机械稳定性。该承载件可以在多个维中延伸。但是优选地该承载件基本上具有两个主延伸方向或如在图2和3中那样具有一个主延伸方向并且例如构成为导体股的芯。适宜的是，承载件12至少按份额由一种优选弹性的、耐热的和抗撕裂的塑料制成，优选至少按份额、优选完全地由碳纤维、聚丙烯、热塑性塑料或聚酰胺和/或玻璃丝制成，和/或至少按份额由铜和/或由钢制成。塑料是各种人工合成的、在大自然中不存在的材料，尤其是聚合物和由此衍生的物质例如碳纤维。适宜的是，承载件12的材料是可纺的或可拉(出)成细丝或线，优选拉成具有小于100 μ m、优选小于10 μ m、优选小于1 μ m、优选小于0. 1 μ m、优选小于0. 01 μ m的粗度的细丝。适宜的是，导体25的、尤其是加热导体的承载件如在图2中那样至少按份额、基本上完全地由一种热塑性的材料构成，优选由塑料、优选聚酰胺、聚酯、Kapton或如这里是聚酰亚胺构成。这允许廉价的结构。此外，这些线是软的并且既不尖锐也不脆。由此，相邻系统(例如座椅占用识别装置)可以可靠工作。适宜的是，至少一个电导体25的导电能力当其温度至少局部在200°C与400°C之间、优选在220°C与280°C之间时至少暂时地至少降低。因此可以避免对加热元件的周围环境的不允许地高的加热。适宜的是，电导体25至少部分地、优选基本上完全地在上述温度范围内优选不可逆地中断。适宜的是，电导体25具有在0与3Ω/πι之间、优选在0与2Ω/πι、优选在0. 1与 3 Ω /m、优选在0. 2与0. 5 Ω /m之间的电阻抗。至少一个电导体25具有至少一个导电层14。该导电层14基本上平坦地设置，例如作为薄膜的涂层。但是该导电层14也可以构成为壳层，该壳层至少部分地包围一个内股、例如线状的承载件12。对于层理解成各种构成物、尤其是扁平构成物，该构成物主要在两个维上具有伸展并且其优选、但是不必须是扁平的和柔性的。该构成物优选构成一个连贯面、但是也可以被穿孔，例如间隔针织物、网、软管系统或泡沫。壳层是一种下述的层，该层至少部分地直接或间接地包套一个物体，但不一定是最外面的、包套物体的层。镍、金、银、铜或金银合金尤其适合作为用于导电层14的材料。这些材料尤其可以用电镀方式施加。该包套是非常易延展的并且从而在长的工作持续时间上是非常耐交变弯曲的。导电层14优选具有在大约0.01 μ m与大约3mm之间的厚度。视应用情况下和期望的阻抗而定，该厚度例如对于加热导体在0. Iym与0. 5mm之间，优选在0. Iym与IOym之间，并且例如对于具有低的总阻抗的导体在5 μ m与Imm之间。适宜的是，导体承载件12的材料与导电层14的材料相比具有较高的抗交变弯曲的耐抗性和/或较小的抗拉强度或抗压强度。导电层14例如可以在线的情况下在其进一步处理之前施加。但是该导电层也可以在例如纺织物制成之后通过喷淋或浸渍施加到一个或多个承载件12上。至少一个电导体25至少部分地设有一个保护层11。该保护层11优选至少按份额由如下所述的材料构成，该材料是不易起化学反应的、尤其是不易起电化学反应的。对此理解为这种材料在存在通常的工作状态时基本上保持其化学成分及其原子结构。由此防止位于其下的导电层14受到腐蚀。该保护层优选是耐机械磨损的。该保护层例如通过挤出成形施加到导电层14和/或导体25上。该保护层也可以作为漆进行涂布。漆是一种液态的或粉末状的涂层材料，该涂层材料薄地涂布到物品上并且通过化学或物理过程(例如溶剂的蒸发)凝固成连续的膜。特别合适的是粉状漆、漆颗粒微粒在水中的悬浮液、辐射硬化的漆系统或聚氨酯漆。保护层11至少部分地由下述材料构成，该材料至少可以有条件地导电，优选由下述材料构成，该材料不易起化学反应或不易起电化学反应。该保护层优选至少局部具有比导体25的导电层14低的(尤其是单位)导电能力。优选其沿导体25的横截面方向的阻抗至少区段地与该导体25的沿其纵向方向的阻抗类似高。由此引起电解反应在整个导体表面上的均勻分布并且避免在保护层11的可能的故障位置上的电流集中。在此，合适的例如是能导电的塑料(例如本身能导电的塑料)、钼、炭黑、炭形式的石墨、碳纤维、纳米管或金刚石、不锈钢或者钝化的或氧化的金属。在此，能导电的材料可以构成导电层的主要份额。但是，该材料也能够以颗粒的形式嵌入在另一种不易发生电化学反应的材料的基体中。 所述颗粒具有下述大小，其中，其尺寸中的一个、优选其直径大致在10_6与双倍的涂层厚度之间、优选在Inm与IOym之间、优选在50nm与Iym之间。所述颗粒例如是纤维状的或球状的。优选保护层11尤其是在其厚度、其导电能力和热稳定性方面这样构成，使得导体 25和/或扁平构成物100在保护层11没有除去绝缘的情况下以及在保护层11被电流流过的情况下例如通过连接导体48或电极4能够电接通或已经电接通。但是保护层11也可以至少局部被去除，以便保证与导电层14更好地接触。可以设定，至少一个导体25的表面完全或至少部分地用一种能导电的或导电能力不良的材料进行涂层，尤其是完全或至少按份额用塑料和/或漆进行涂层和/或完全或至少按份额用聚氨酯、PVC、PTFE、PFA、合成橡胶、腈化橡胶、丁腈橡胶(市场上也称为“丁钠橡胶(Bima-N) ”或“别布橡胶(Perbiman) ”)和/或聚酯进行涂层。优选腈化橡胶中的丙烯腈份额在18和50%之间。由此，加热导体或传感导体被保护免受腐蚀并且在其功能性方面没有显著改变，如果层是足够薄的话。本发明的涂层尤其也适用于保护接触导体，尤其是那些与多个待接通的构件(例如加热导体)连接以便这些构件电接通的接触导体。这样的接触导体常常不可被绝缘，因为在每个接触部位上再去除绝缘层过于麻烦。如果这样的接触导体被用一个电阻抗低并且耐腐蚀性和阻止干扰物质的能力高的涂层罩上，那么该接触导体也可以在没有除去绝缘的情况下防腐蚀地沿着其走向也在其端部之间与多个负载电接触。优选这种保护层11具有在1与300纳米之间、优选在10与100纳米之间的厚度。 适用于此的特别是聚氨酯、聚丙烯酸类化合物(Polyacryl)、聚碳酸酯、聚酯、FR4、聚丙烯和 /或聚苯乙烯。优选所述电导体在工作中至少被暂时地施加对地5-50V的电压、优选12V士2 的电压。这种电压加载导致在另一电导体(例如加热导体)设置在被包套的导体上时，通过击穿局部地去除保护层11并且导致两个导体的(电)接触。也可以设定，保护层11具有在300纳米与400微米之间的厚度。该保护层于是适宜地至少部分地由一种脆的和/或可容易刮去的材料构成。这允许在另一导体被铺上或相交时，该保护层通过机械载荷被局部地去除(例如在使用加热元件时)。优选该保护层 11的材料为此至少局部具有0与6. 5之间、优选1与5之间的绝对硬度。但是也可以设定，保护层能导电地构成。在这种情况下，该保护层优选至少在接触部位的区域中沿(圆形)导体的径向方向(或者在平坦导体的情况下垂直地)具有0与 100 Ω之间、优选ΙπιΩ至50 Ω的阻抗。对此适用的例如是分别掺杂石墨颗粒和/或贵金属颗粒的聚氨酯、聚酯和/或聚丙烯酸类化合物。此外，也考虑本身能导电的塑料。层厚在此优选在300纳米与2微米之间、优选在300纳米与50微米之间、优选在300纳米与10微米之间。图2示出一种电加热元件20，其包括一个扁平的加热承载件8、一对电极4，这些电极间隔开地并且大致彼此平行地设置在该加热承载件上并且通过多个加热导体2彼此连接。加热导体2大致彼此平行地设置在加热承载件8上并且电并联。规定至少一部分加热导体2相互网状连接，其方式是至少一部分加热导体2在其端部之间至少部分地能导电地在接触部位77上彼此接触。由此，例如由于在缝合或受损时的局部损坏而导致的局部的加热导体故障不影响加热元件20的工作，因为在个别加热导体2局部失效时加热电流分配给相邻的加热导体。电极4本身通过电连接导线48与电流源70连接。在此，不仅加热导体而且接触导体4可以具有一个由实心金属丝构成的芯部13 (图加)。但是它们也可以具有一个带有按图2b的导电层14的承载件12。优选它们被用保护层11包套。此外，加热元件以有意义的方式具有一个温度传感器80，该温度传感器在60°C与 80°C之间的温度时中断通往加热元件20的电流输送。适宜的是，加热元件安装到车辆座椅、方向盘、扶手、座椅垫、热顶棚或类似装置中。图3示出一个扁平构成物100，该扁平构成物至少部分地、优选基本上由导体25构成。这样的电导体25至少部分地具有股状的承载件12。该承载件被导电层14包套。该导电层又由保护层11包套。这种织成的、能导电的扁平构成物100可以用作加热纺织物或者如在此用作电容式传感器50中的传感器电极35。在图4中示出这种传感器50的横截面。该传感器50具有两个用作一个电容器的传感器电极35、35’的扁平构成物100。这些扁平构成物通过扁平的柔性的、例如由塑料薄膜或皮革制成的电介体55彼此间隔开。这样构成的电容器通过两个覆盖层44在其顶面和底面上包套。现在可以确定由于电介体55的压缩导致的电容器电容的改变，用于探测在座椅的待监测的面32上的使用者。也可能的是，探测场变化，这通过人接近这些传感器电极35之一而实现。
参考标号表
2加热导体
3接触导体
4电极
5功能元件
8加热承载件
11保护层
12承载件
14导电层
20加热元件
25导体
30座椅套
32待监测的面
35传感器电极
44覆盖层
48连接导线
50传感器
60键盘
70电流源
77接触部位
80温度传感器
100扁平构成物
150座椅
200车辆。
8
权利要求
1.一种电导体(25)，该电导体至少按份额由能导电材料构成并且该电导体至少部分地设有保护层(11)，该保护层至少局部地具有比该导体05)的能导电材料低的单位导电能力，其特征在于所述保护层(11)至少部分地由人工合成橡胶构成。
2.按权利要求1所述的导体，其特征在于该电导体05)至少部分地具有扁平构成物 (100)、纺织物、无纺材料、针织物、薄膜、股、线或网的形式和/或该导体05)被加工到一个扁平构成物(100)中、铺置在该扁平构成物上并且借助于附加的缝纫线或编织线固定在该扁平构成物上，该导体作为缝纫线连入到该扁平构成物中，和/或该导体与至少一个扁平构成物粘接和/或粘入到两个扁平构成物之间并且至少一个扁平构成物具有纺织物、薄膜、网和/或由其形成的组合，优选基本上由其构成，并且保护层(11)至少施加到该扁平构成物(100)的一些部分或组成部分上。
3.按上述权利要求中任一项所述的导体，其特征在于至少一个电导体05)具有一个尤其是股状的承载件(12)，该承载件由在任何情况下导电能力都弱的材料构成，尤其是由不能导电的材料、优选由用塑料、尤其是PU、PP、PE、PA、PET制成的纤维或线构成，由可金属化的材料构成，和/或由至少直至75°C、优选直至150°C、优选直至300°C、优选直至500°C、 优选直至1000°C都耐热的材料构成。
4.按上述权利要求中任一项所述的导体，其特征在于该电导体0 具有导电层 (14)，该导电层能导电，该导电层至少按份额由金属构成，优选至少按份额由金、银、镍、铬、 铜、钼构成，由具有磷份额的镍构成，由上述材料的合金和/或如下所述的材料构成，该材料的表面被钝化、可被钝化、被氧化和/或用铬酸盐处理，和/或该导电层被电镀地施加到承载件(1 上和/或与承载件(1 材料锁合地连接。
5.按上述权利要求中任一项所述的导体，其特征在于在通常的工作温度(大约-20°C 至大约90°C )中对于导电层(12)和/或导体05)的能导电的组成部分和/或对于保护层(11)来说单位导电能力在100 X 106S/m与10_8S/m之间，优选在62 X 106S/m与10_3S/m之间，并且保护层(11)的单位导电能力比导电层(12)和/或导体05)或者该导体的能导电的组成部分的单位导电能力高至少10倍、优选高100倍、优选高1000倍，优选处于IO3与 l(T3S/m 之间。
6.一种电加热元件(20)，尤其用于车辆座椅(150)，其特征在于该电加热元件具有至少一个按上述权利要求中任一项所述的电导体05)。
7.—种传感器(50)，尤其用于在接触和/或压力方面监测车辆内室的面(32)，其特征在于该传感器的至少一部分、优选其传感器电极(35)中的至少一个具有按上述权利要求中任一项所述的电导体(25)、扁平构成物(100)和/或加热元件00)。
8.—种座椅(150)，尤其用于车辆，其特征在于该座椅具有按上述权利要求中任一项所述的电导体(25)、扁平构成物(100)、加热元件00)和/或传感器(50)。
9.一种车辆，其特征在于该车辆具有按上述权利要求中任一项所述的电导体(25)、 加热元件(20)、传感器(50)和/或座椅(150)。
全文摘要
本发明涉及一种电导体(25)，该电导体至少按份额由能导电材料构成并且该电导体至少部分地设有保护层(11)，该保护层至少局部地具有比该导体(25)的能导电材料低的单位导电能力。本发明提出，所述保护层(11)至少部分地由合成橡胶构成。
文档编号H01B1/00GK102568638SQ20111032726
公开日2012年7月11日 申请日期2011年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者M·魏斯 申请人:W.E.T.汽车系统股份公司