DE4136425C2 - Flächenheizelement und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Flächenheizelement, insbesondere für Sitzheizungen im Kfz-Bereich, bestehend aus im wesentlichen parallel angeordneten Heizdrähten, die an ihren Enden und/oder Umlenkstellen mit Stromzuführungsleitern elektrisch verbunden sind und die in ein textiles Grundmaterial eingebettet sind, wo­ bei die Heizleiter als Schußfaden sinusförmig über Maschenfäden eines gewirkten Grundmaterials verlaufen und zumindest an den Maxima der Amplituden in die Maschen des textilen Grundmaterials eingebunden sind.

Aus DE 11 86 157 A ist ein flexibles Heizelement bekannt, bei dem die Leitungs- enden von in Gruppen hintereinandergelegten Heizflächenabschnitten durch den jeweiligen Stromzuführungslei­ ter verbunden werden und dann an eine gemeinsame Energiequelle angeschlossen werden.

Gemäß US 34 24 362 besteht ein Heizelement aus einem Gewebe mit längslaufenden Kontaktleitern und querlaufenden Heizleitern. Die an den Rändern des Heizelementes vorgesehenen Klebestreifen sol­ len einen guten elektrischen Kontakt zwischen den Heizleitern und den Kontaktleitern herstellen.

Ein netzartig ausgebildetes Heizelement ist aus DE 34 16 596 A1 bekannt. Heizdrähte werden zusammen mit nichtleitenden Fasern zu Heizleiterschnüren verwoben. Im Bereich der Kontaktleisten sind die nichtleitenden Fasern um Kontaktleiter geschlungen, die aus einer Vielzahl dünner Drähte bestehen und an eine Stromquelle angeschlossen sind.

In EP 0 463 516 A2 wird ein elektrisches Flächenheizelement be­ schrieben, das aus netzartiger Maschenware mit Heizleitern und an den Enden der Heizleiter angeschlossenen Kontaktleitern be­ steht. Die Heizleiter verlaufen wellenförmig und sind nur an den Punkten der Wellenachse mit den Knotenpunkten der Maschen ver­ knüpft.

Gemäß DE 18 03 404 A können in Längs- und Querrichtung dehnbare elektrische Isolier- und Heizbänder hergestellt werden, die als verstärkende Gewebeeinlagen drei Gruppen von Materialien enthal­ ten:

• a) in Längsrichtung des Gewebes verlaufende Fäden aus zerstör­ barem Material,
• b) in Zick-Zack-Richtung verlaufende Fäden, die die Fäden der ersten Gruppe umschlingen und die aus leitfähigem Material be­ stehen und
• c) Fäden aus isolierendem Material, die die Fäden der zweiten Gruppe umschlingen.

Die GB 750 930 zeigt ein elektrisches Heizelement aus einem Gewirke von nichtmetallischen und metallischen das mit einem Gummi oder einem gummiähnlichen Kunststoff beschichtet wird.

Nach EP 0 532 468 A1 besteht ein elektrisches Heizelement aus ei­ ner textilen Maschenware mit mindestens zwei leitfähigen Strom­ zufuhrdrähten und einem von einem zum anderen Stromzufuhrdraht verlaufenden Widerstandsdraht. Die Stromzufuhrdrähte sind nach der Intarsientechnik in mindestens einer Reihe jeweils überein­ anderliegender, sich umschlingender Maschen in das Heizelement eingearbeitet. Die Widerstandsdrähte liegen in waagerechten Ma­ schenreihen mit mindestens je einer nichtleitenden Maschenreihe, wobei eine feste, kontaktgebende Maschenbindung zwischen Strom­ zufuhr- und Widerstandsdrähten besteht.

Ein elektrisches Heizelement wird gemäß DE-C 86 72 63 dadurch dehnbar hergestellt, daß es an den Seiten Widerstandsbänder auf­ weist, die durch Stricken oder Häkeln hergestellt worden sind.

Nach US 3 232 080 besteht ein gewirktes Heizelement aus in Se­ rie geschalteten Heizdrähten. Der Heizdraht besteht aus einem elektrisch isolierten Metalldraht, der in das Textilgewebe inte­ griert ist.

In CA 1 291 512 C wird ein Heizelement beschrieben, das aus ei­ nem nichtleitenden Grundmaterial besteht, in das an den Rändern Elektroden und senkrecht hierzu gradlinig verlaufende Heizleiter eingearbeitet sind. Die Heizleiter können auch in Wellenform übers das Grundmaterial gelegt werden, wobei dann die Wellenachse parallel zu den Elektroden verläuft.

Gemäß DE 31 16 955 A1 werden elektrische Heizleiter in eine als Unterlage dienende Schicht eingebracht und dann mit einer texti­ len Deckschicht versehen. An den Enden sind die Heizleiter durch Stromschienen verbunden.

In DE 31 17 247 A1 wird eine metallisierte textile Fläche be­ schrieben, in die als elektrische Leitkontakte Kupferdrähte ein­ gewebt, eingestrickt, eingenadelt oder eingewirkt sind. Die me­ tallisierte Fläche kann auch stromlos chemisch metallisiert wer­ den, beispielsweise mit einer organometallischen Verbindung von Elementen der ersten und achten Nebengruppe des Periodensystems.

In DE 31 32 859 A1 wird ein Graphitgewebe aus Multifilament-Ele­ menten beschrieben, die aus Kett- und Schußelementen bestehen, wobei eine Vielzahl von elektrischleitenden Filamenten in das Graphitgewebe eingewebt sind.

Eine Heizdecke bestehend aus mehreren Heizdrähten und Strom­ anschlüssen weist gemäß DE 33 29 282 A1 weist an der Oberfläche eine nichtleitende Faserbahn auf, in die die Heizdrähte einge­ webt sind. Die Stromanschlüsse können aus mehreren Leitern be­ stehen, die ebenfalls in die Faserbahn eingewebt sind.

In DE 29 48 047 A1 sollen bei einem Widerstands- oder Heizgitter die Schußfäden eines Gewebes aus einzeln abgelänkten Drähten bestehen, deren Enden so miteinander verschaltet werden, daß die aus einem elektrisch leitenden Draht bestehenden Schußfäden ent­ weder eine Serienschaltung oder eine Parallelschaltung ergeben. Ein Beispiel ist nur für die Serienschaltung gegeben, wobei da­ rauf hingewiesen wird, daß an dem Gewebe ein stromfreier Rand ausgebildet wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Flächenelement der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, das es ei­ ne gleichmäßige Erhitzung der gesamten Heizelementfläche bei gleichzeitiger Erhöhung der Flexibilität ermöglicht. Ferner soll ein Verfahren zur kontinuierlichen Fertigung von derartigen Flä­ chenheizelementen angeboten werden, das insbesondere zur Her­ stellung von Pkw-Sitzbezügen geeignet ist und einen Zuschnitt von der Rolle ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 7 genannten Merkmalen gelöst.

Es hat sich gezeigt, daß durch die Kombination eines gewirkten textilen Grundmaterials mit einem sinusförmig als Schußfaden in die Maschenfäden ein­ gelegten Heizleiters ein flexibles und gleichzeitig formstabiles Flächenheizelement erzeugt werden kann.

Das dabei eingesetzte Wirkverfahren ermöglicht eine Franse-Schuß-Bindung sowie eine kontinuierliche Fertigung durch Produktionsmaschinen mit hoher Wirtschaftlichkeit. Dabei wird ein metal­ lischer Heizdraht im Teilschußverfahren in die Maschen eines textilen Gewirkes eingelegt, wobei der Heizleiter über eine gesonderte Legeschiene in Sinusform mit größerer oder kleinerer Amplitude, je nach Bedarf, geführt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Aus­ führungsbeispieles näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus dem erfindungs­ gemäßen Flächenheizelement in Drauf­ sicht.

Das Flächenheizelement besteht aus einer Vielzahl parallel laufender Maschenfäden 2, in die ein Heiz­ leiter 1 sinusförmig eingelegt ist. Im Bereich der Stromzuführungsleiter 3 verläuft der Heizleiter 1 über eine Wegstrecke S parallel, kreuzt dann den bisher benachbarten Stromzuführungsleiter 3 und ver­ läuft dann wiederum parallel zu dem Ausgangspunkt usw.

Durch diese Parallelführung im Bereich der Wegstrecke S wird eine lange Kontaktzone zwischen dem Heiz­ leiter 1 und dem Stromzuführungsleiter 3 geschaffen, wobei die eigentliche Bindung zwischen beiden durch die darumgelegten Maschen erfolgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Kontaktbereich durch eine vermehrte Maschen­ bildung verstärkt. Dies kann sowohl durch Maschen aus Textilmaterial als auch durch Maschen aus metal­ lischem Werkstoff erzielt werden, wobei im letzteren Fall ein Metalldrahtgeflecht in der Kontaktzone ent­ steht.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren des Einwirkens eines Heizleiters in ein textiles Grundgewirke lassen sich die bisherigen Probleme bei der Herstellung von Flächenheizelementen erfolgreich lösen. Die Elastizi­ tät des Elementes läßt sich durch die Wahl des geeig­ neten Garnes und der Anzahl der Maschen bzw. der Maschenweite innerhalb weiter Grenzen erreichen.

Für besonders dehnfähige Flächenheizelemente haben sich Hochbauschgarne als geeignet erwiesen. Als Material für den Heizleiter sind Metalldrähte aus Stahl und Aluminium oder metallische Filamentgarne erfolgreich erprobt worden.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Stromzuführungs­ leiter 3 als Kontaktleiste 4 an den sich gegenüber­ liegenden Rapportkanten 5 rechtwinklig zur Sinusachse angeordnet und jeder Heizleiter 1 mit jedem Kontakt­ leiter elektrisch verbunden.

Claims (12)

1. Flächenheizelement, insbesondere für Sitzheizungen im Kfz- Bereich, bestehend aus im wesentlichen parallel angeordne­ ten Heizdrähten, die an ihren Enden und/oder Umlenkstellen mit Stromzuführungsleitern elektrisch verbunden sind und die in ein textiles Grundmaterial eingebettet sind, wobei die Heizleiter (1) als Schußfaden sinusförmig über Maschen­ fäden (2) eines gewirkten Grundmaterials verlaufen und zumindest an den Maxima der Amplituden in die Maschen des textilen Grundmaterials eingebunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführungsleiter (3) als Kontaktleiste (4) an den sich gegenüberliegenden Rapportkanten (S) rechtwinklig zur Sinusachse angeordnet sind und jeder Heizleiter (1) mit jedem Kontaktleiter elektrisch leitend verbunden ist, wobei die Heizleiter (1) am Kreuzungspunkt mit den Stromzufüh­ rungsleitern (3) zunächst eine Wegstrecke (S) parallel geführt sind und diese berühren und wobei die Heizleiter (1) auf der Wegstrecke (S) mindestens einmal in einer Ma­ sche des textilen Grundmaterials eingebunden sind.

2. Flächenheizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbindung jedes Heizleiters (1) in die Maschenfä­ den (2) nach Art einer "Franse-Schuß-Bindung" vorliegt.

3. Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbindung von Heizleiter (1) und Kontaktleiter (3) über mindestens zwei Maschen des textilen Grundmaterials erfolgt.

4. Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kontaktleiste (4) das textile Grundmate­ rial durch vermehrte Maschenbildung verstärkt ist.

5. Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kontaktleiste (4) das textile Grundmate­ rial mit einem klebstoffhaltigen Material beschichtet oder durch eine zusätzliche Abdeckung verfestigt ist.

6. Flächenheizelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Heizleiter Metalldrähte aus Stahl, Aluminium oder metallische Filament-Garne verwendet werden.

7. Verfahren zur Herstellung eines Flächenheizelementes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Wirken eines textilen Materials ein Heizleiter (1) im Teilschußverfahren in die Maschen aus einem isolierenden Material eingelegt wird, wobei der Maschenfaden aus einem isolierenden Kunststoffmaterial, wie Polyamid oder Poly­ äthylen besteht
und daß im Bereich der als Kontaktleiste ausgebildeten Stromzuführungsleiter (3) als Schußfäden metallische Fäden verwendet werden, wobei die Heizleiter (1) an den Kreu­ zungsstellen mit den Stromzuführungsleitern (3) eine Weg­ strecke (S) parallel verlegt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Teilschußverfahren der Heizleiter (1) in einer gesonderten Legeschiene als Schußdraht in die Maschen eines textilen Gewirkes gelegt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizleiter (1) beim Teilschuß in mindestens fünf Maschen von parallel angeordneten Maschenfäden (2) einge­ legt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeichnet,
daß der Stromzuführungsleiter (3) im Vollschußverfahren oder Magazinschußverfahren in die Maschen eingelegt wird,
wobei an den Kreuzungsstellen mit dem Heizleiter (1) beide Leiter parallel zueinander verlegt werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kontaktleiste (4) als Schußfaden metal­ lische Fäden verwendet werden, die ein Metallgeflecht mit dem Stromzuführungsleiter (3) bilden.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7-11, dadurch gekennzeichnet, daß als textiles Grundmaterial ein elastisches Garn verwen­ det wird.