DE102004034836A1 - Device for heating a flexible surface, in particular, of a vehicle seat is at least partly made of a protective material with a high tearing strength and a high thermal conductivity - Google Patents

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Abstract

The device with a flexible, electrically conductive resistance layer for heating a flexible surface, in particular, of a vehicle seat is at least partly made of a protective material with a high tearing strength and a high thermal conductivity.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Heizen einer nachgiebigen Oberfläche, insbesondere der eines Fahrzeugsitzes, mit einer flexiblen, elektrisch leitfähigen Widerstandsschicht.The The present invention relates to a device for heating a compliant surface, in particular that of a vehicle seat, with a flexible, electrically conductive resistive layer.

Für zahlreiche Anwendungen werden elektrische betreibbare Flächenheizelemente benötigt, beispielsweise als Sitzheizungen im Fahrzeug oder für Fußboden- oder Wandheizungen. Üblicherweise weisen derartige elektrische Heizelemente eine Vielzahl von Heizfäden auf, die in einem Stützgewebe angeordnet oder die direkt in eine Polsterschicht eingebracht sind. Insbesondere bei in beweglichen Polsterelementen eingebrachten Heizfäden sind diese ausgeprägten Wechselbelassungen unterworfen, die zu Alterungserscheinungen und teilweise zu Brüchen führen können. Auch die Verarbeitung der Heizfäden ist relativ aufwändig und kann unter Umständen zu Beschädigungen führen, beispielsweise wenn einzelne Heizfäden beim Vernähen der Polsterelemente oder einzelner Bestandteile der Polsterelemente verletzt oder beschädigt werden.For many Applications require electrically operable surface heating elements, for example as seat heaters in the vehicle or for floor or wall heating. Usually such electrical heating elements have a multiplicity of heating filaments, in a supporting tissue arranged or which are introduced directly into a cushion layer. Especially when introduced in movable padding filaments are this pronounced Subject to change exposures, the aging phenomena and can sometimes lead to fractures. Also the processing of filaments is relatively expensive and may possibly to damage to lead, For example, if individual filaments when sewing the Upholstery elements or individual components of the upholstery elements injured or damaged become.

Elektrische Heizelemente mit Carbonfäden bzw. -fasern als Heizleiter sind zwar relativ unempfindlich gegen Verletzungen durch eine Nähnadel, da einzelne dieser Fäden problemlos verletzt werden können, ohne dass die Gesamtfunktion dadurch beeinträchtigt wird. Allerdings sind diese Carbonfasern kaum dehnbar, so dass sie in Schleifen oder mäanderförmig verlegt werden müssten, sofern eine hohe Dehnbarkeit benötigt wird.electrical Heating elements with carbon threads or fibers as heat conductors are indeed relatively insensitive to injuries through a sewing needle, as single of these threads can be easily injured, without affecting the overall function. However, they are These carbon fibers are hardly extensible, so they are laid in loops or meandering would have to if required a high elasticity becomes.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine flächige Heizvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine möglichst hohe Flexibilität, eine hohe mechanische Robustheit sowie eine günstige Wärmeverteilung beim Betrieb aufweist.One The aim of the present invention is a flat heating device to disposal to ask the one as possible high flexibility, a high mechanical robustness and a favorable heat distribution during operation having.

Dieses Ziel der Erfindung wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs erreicht. Merkmale vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.This The aim of the invention is the subject of the independent claim reached. Features of advantageous developments of the invention result from the dependent ones Claims.

Eine Vorrichtung zum Heizen einer nachgiebigen Oberfläche mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sieht vor, dass eine elektrisch leitfähige Widerstandsschicht ein Material mit einer sehr hohen Reißfestigkeit und einer ausreichend hohen thermischen Leitfähigkeit aufweist. Die elektrische Leitfähigkeit des für die Widerstandsschicht verwendeten Materials muss ebenfalls ausreichend hoch sein, um dem gewünschten Einsatzzweck zu genügen.A Apparatus for heating a resilient surface having the features of claim 1 provides that an electrically conductive resistance layer Material with a very high tear resistance and sufficient high thermal conductivity having. The electrical conductivity of the for the Resistance layer used material must also be sufficient be high to the desired Purpose to meet.

Als Widerstandsschicht kommen insbesondere Bestandteile aus Kunststoff-Gel, Silikon oder Gummi bzw. Kautschuk in Frage, die jeweils darin eingebettete elektrisch leitfähige Partikel aufweisen. Diese Partikel können beispielsweise Metallpartikel, Rußpartikel oder elektrisch leitfähige Kunststoffe sein. Zur Erhöhung der Zähigkeit und der Reißfestigkeit des Kunststoffmaterials können zusätzliche Stützfasern eingearbeitet sein, beispielsweise aus einem hochfesten und sehr flexiblen Kunststoff.When Resistance layer are in particular components made of plastic gel, Silicone or rubber or rubber in question, each embedded therein electrically conductive Have particles. These particles may be, for example, metal particles, soot particles or electrically conductive Be plastics. To increase toughness and tear resistance of the plastic material additional support fibers be incorporated, for example, from a high-strength and very flexible plastic.

Eine derartige Vorrichtung weist eine hohe Lebensdauer auf, ist korrosionsfest, ermöglicht eine sehr komfortable Sitzdruckverteilung und ist in einem einzigen Prozessschritt herstellbar, beispielsweise durch einen Gieß- oder Spritzgießprozess. Zudem ist die Vorrichtung problemlos übernähbar, ohne dass irgendwelche Beschädigungen dabei auftreten können.A Such device has a long service life, is corrosion-resistant, allows a very comfortable seat pressure distribution and is in a single Process step produced, for example, by a casting or Injection molding process. In addition, the device is easily überähbar without any damage can occur.

Wahlweise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung aus mehreren übereinander angeordneten Lagen aus Kunststoff-Gel hergestellt sein, bei dem jeweils Elektroden an gegenüber liegenden Seiten angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist allseitig dehnbar, wobei die Dehnbarkeit durch einen Vernetzungsgrad des Kunststoffes variabel sein kann. Auch metallische Partikel führen nicht zu einer Korrosionsanfälligkeit, da sie allseitig eingebettet sind.Optional can the device of the invention from several over each other arranged layers can be made of plastic gel, in each case Electrodes opposite lying sides are arranged. The device according to the invention is extensible on all sides, the extensibility being due to a degree of crosslinking of the plastic can be variable. Also metallic particles do not lead to a susceptibility to corrosion, because they are embedded on all sides.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass es Teil einer Polsterschicht sein kann, beispielsweise in oberflächennahen Bereichen wie bei Sitzauflagen oder beispielsweise bei Lenkradumschäumungen.One particular advantage of the device according to the invention is that it may be part of a cushioning layer, for example near the surface Areas such as seat covers or, for example, steering wheel foams.

Als derartige Kunststoffe für die elektrisch leitfähige Widerstandsschicht kommt insbesondere ein Polyuhrethan-Gel (PUR-Gel) mit einer Zwei-Phasen-Struktur in Frage.When such plastics for the electrically conductive Resistance layer comes in particular a polyurethane gel (PUR gel) with a two-phase structure in question.

Das Material der elektrisch leitfähigen Widerstandsschicht kann bspw. eine spezifisch Reißfestigkeit von mindestens 50 N/mm2, vorzugsweise von mehr als 60 N/mm2 aufweisen. Weiterhin kann es eine spezifische thermische Leitfähigkeit von mindestens 0,3 W/mK, vorzugsweise jedoch von mehr als 1,0 W/mK aufweisen.The material of the electrically conductive resistance layer may, for example, have a specific tensile strength of at least 50 N / mm 2 , preferably of more than 60 N / mm 2 . Furthermore, it may have a specific thermal conductivity of at least 0.3 W / mK, but preferably more than 1.0 W / mK.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt eine hochflexible Kunststoffgelmatte 10, in die zwei Elektroden 12, 14 eingebettet sind, an denen jeweils Anschlüsse für eine elektrische Zuleitung 16 vorgesehen sind. In der Gelmatte 10 sind elektrisch leitfähige Partikel eingelagert, so dass die Gelmatte 10 ein Widerstandsflächenheizelement bildet, das eine sehr gleichmäßige Wärmeabstrahlung bei einer Beaufschlagung mit elektrischem Strom ermöglicht. Die Gelmatte 10 kann bspw. aus einer oder mehr Lagen PUR-Gel bestehen, so dass sich damit eine sehr flexible, dehnbare und komprimierbare Sitzauflage herstellen lässt.The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings. The single figure shows a highly flexible plastic gel mat 10 , into the two electrodes 12 . 14 are embedded, where in each case connections for an electrical supply line 16 are provided. In the gel mat 10 are embedded electrically conductive particles, so that the gel mat 10 forms a resistance surface heating element, which allows a very uniform heat radiation when subjected to electric current. The gel mat 10 For example, can consist of one or more layers of PUR gel, so that thus a very flexible, stretchable and compressible seat pad can be produced.

Aufgrund ihrer günstigen mechanischen Eigenschaften kann die Gelmatte 10 unmittelbar unterhalb eines Bezugsstoffes angeordnet sein, bspw. unterhalb eines Sitz- oder Lehnenbezuges eines Fahrzeugsitzes. Die Gelmatte eignet sich auch hervorragend als Polsterschicht eines elektrisch beheizbaren Lenkrads, die mit einem Lederbezug überspannt ist. Auf diese Weise kann das Flächenheizelement eine Doppelaufgabe erfüllen und gleichzeitig als Polsterschicht dienen.Due to its favorable mechanical properties, the gel mat 10 be arranged directly below a cover fabric, for example. Below a seat or backrest cover of a vehicle seat. The gel mat is also ideal as a cushion layer of an electrically heated steering wheel, which is covered with a leather cover. In this way, the surface heating element can fulfill a dual task and at the same time serve as a cushioning layer.

1010
KunststoffgelmatteKunststoffgelmatte
1212
Elektrodeelectrode
1414
Elektrodeelectrode
1616
elektrische Zuleitungelectrical supply

Claims (10)

Vorrichtung zum Heizen einer nachgiebigen Oberfläche, insbesondere der eines Fahrzeugsitzes, mit einer flexiblen, elektrisch leitfähigen Widerstandsschicht, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Teile der Vorrichtung aus einem Schutzmaterial mit einer hohen Reißfestigkeit und einer hohen thermischen Leitfähigkeit hergestellt sind.Device for heating a flexible surface, in particular that of a vehicle seat, with a flexible, electrically conductive resistance layer, characterized in that at least parts of the device a protective material with a high tear resistance and a high thermal conductivity are made. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere die Widerstandsschicht zumindest teilweise aus einem solchen Material gefertigt ist, vorzugsweise Bestandteile aus Kunststoffgel sowie darin eingebettete elektrische leitfähige Partikel, und eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist.Device according to claim 1, characterized in that that in particular the resistance layer at least partially made of such a material, preferably components plastic gel and electrically conductive particles embedded therein, and a high electrical conductivity having. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsschicht Bestandteile aus Silikon sowie darin eingebettete elektrisch leitfähige Partikel aufweist.Device according to claim 1, characterized in that that the resistance layer components of silicone and in it embedded electrically conductive Particles. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsschicht Bestandteile aus Gummi bzw. Kautschuk sowie darin eingebettete elektrisch leitfähige Partikel aufweist.Device according to claim 1, characterized in that that the resistance layer components of rubber or rubber and embedded therein electrically conductive particles. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsschicht im Wesentlichen aus PUR-Schaum und/oder PUR-Gel besteht.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the resistance layer consists essentially of PUR foam and / or PUR gel consists. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Bestandteile Metall aufweisen, insbesondere metallische Fasern und/oder Partikel, insbesondere mit einer Länge zwischen 100 μm und endlos, vorzugsweise 1 mm und 100 mm, und einem Durchmesser von 5 μm bis 30 μm, vorzugsweise von 8 μm bis 12 μm, vorzugsweise mit Anteilen aus Stahl und/oder Eisenmetallen.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the electrically conductive components comprise metal, in particular metallic fibers and / or particles, in particular with a length between 100 μm and endless, preferably 1 mm and 100 mm, and a diameter of 5 μm up to 30 μm, preferably 8 microns up to 12 μm, preferably with proportions of steel and / or ferrous metals. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Partikel Rußpartikel sind bzw. Kohlenstoffbestandteile aufweisen.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the electrically conductive particles soot particles are or have carbon components. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Widerstandsschicht eine spezifische Reißfestigkeit von mindestens 50 N/mm2, vorzugsweise von mehr als 60 N/mm2 aufweist, und/oder eine spezifische thermische Leitfähigkeit von mindestens 0,3 W/mK, vorzugsweise von mehr als 1,0 W/mK aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the material of the resistance layer has a specific tensile strength of at least 50 N / mm 2 , preferably of more than 60 N / mm 2 , and / or a specific thermal conductivity of at least 0.3 W. / mK, preferably greater than 1.0 W / mK. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstandsschicht aus einem zumindest teilweise elektrisch leitfähigen Vlies-Material gefertigt ist, vorzugsweise einem Stahl-Faser-Vlies, und dass die Widerstandsschicht zumindest an ihrer einen Oberfläche, vorzugsweise an beiden Oberflächen, mit einer Schicht aus dem Schutzmaterial zumindest teilweise bedeckt ist, vorzugsweise luftdicht davon umhüllt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the resistance layer of at least one partially electrically conductive Nonwoven material is made, preferably a steel fiber fleece, and that the resistance layer at least on its one surface, preferably on both surfaces, covered with a layer of the protective material at least partially is, preferably airtight enveloped by it. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Schutzschichten, vorzugsweise beide, mindestens 1 mm Dicke aufweisen.Device according to claim 9, characterized in that that at least one of the protective layers, preferably both, at least 1 mm thick.
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