DE102006016861A1 - Kontaktierungssystem, Heizelement und Herstellung eines Kontaktierungssystems und eines Heizelements - Google Patents

Kontaktierungssystem, Heizelement und Herstellung eines Kontaktierungssystems und eines Heizelements Download PDF

Info

Publication number
DE102006016861A1
DE102006016861A1 DE102006016861A DE102006016861A DE102006016861A1 DE 102006016861 A1 DE102006016861 A1 DE 102006016861A1 DE 102006016861 A DE102006016861 A DE 102006016861A DE 102006016861 A DE102006016861 A DE 102006016861A DE 102006016861 A1 DE102006016861 A1 DE 102006016861A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
contacting system
electrically conductive
conductive layer
layer
metallic conductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102006016861A
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Dr. Großpietsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HEITEXX Ltd
Original Assignee
HEITEXX Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HEITEXX Ltd filed Critical HEITEXX Ltd
Priority to DE102006016861A priority Critical patent/DE102006016861A1/de
Priority to DE502007004398T priority patent/DE502007004398D1/de
Priority to EP07722015A priority patent/EP2000005B1/de
Priority to AT07722015T priority patent/ATE474435T1/de
Priority to PCT/DE2007/000440 priority patent/WO2007110031A2/de
Publication of DE102006016861A1 publication Critical patent/DE102006016861A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/50Fixed connections
    • H01R12/59Fixed connections for flexible printed circuits, flat or ribbon cables or like structures
    • H01R12/61Fixed connections for flexible printed circuits, flat or ribbon cables or like structures connecting to flexible printed circuits, flat or ribbon cables or like structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/04Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation using electrically conductive adhesives
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/011Heaters using laterally extending conductive material as connecting means
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/016Heaters using particular connecting means
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/017Manufacturing methods or apparatus for heaters

Landscapes

  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Kontaktierungssystem, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung von im Wesentlichen flächigen Heizelementen. Des Weiteren ist ein entsprechendes Heizelement angegeben. Schließlich wird jeweils ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktierungssystems sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Heizelements vorgeschlagen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kontaktierungssystem, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung von im Wesentlichen flächigen Heizelementen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein entsprechendes Heizelement. Schließlich betrifft die Erfindung jeweils ein Verfahren zur Herstellung eines Kontaktierungssystems sowie zur Herstellung eines Heizelements.
  • Bereits bekannt sind Heizelemente auf Basis von Kunststoffen und geeigneten elektrisch leitfähigen Partikeln (Ruße, Graphite, Carbonfasern, Metalle, Metalloxide oder Mischungen aus diesen Komponenten).
  • Ebenfalls bekannt sind Kunststoffe, die selbst elektrische Leitfähigkeit aufweisen (Intrinsically Conductive Polymers).
  • Um diese Materialien zur Herstellung von flexiblen Heizelementen nutzen zu können, ist eine Kontaktierung mit mindestens zwei stromzuführenden Drähten notwendig. Die prinzipiell bekannten Möglichkeiten zur Applikation dieser Drähte sind:
  • a) Aufnähen:
  • Dieses Verfahren stellt eine schnelle und unkomplizierte Möglichkeit der Kontaktierung dar. Problematisch ist jedoch, dass der Draht nicht an allen Stellen einen optimalen Kontakt zu einer bereitzustellenden, elektrisch leitfähigen Folie hat, so dass ein signifikanter Übergangswiderstand auftritt. Dieser Übergangswiderstand führt zu einer Leistungsabnahme des Heizelementes.
  • Des Weiteren können sich bei hohen Stromdichten an den Stellen mit gutem Kontakt zur Folie Punkte mit höherer Leistungsaufnahme ausbilden („Hot Spots"). Diese „Hot Spots" können unter Umständen zur Zerstörung des Heizelementes führen.
  • Als zusätzliches Problem kann der Kontakt zur Folie je nach mechanischer Belastung des Heizelementes (Biegen, Knicken o. ä.) variieren, eine nicht reproduzierbare bzw. nicht vorhersehbare Änderung der Gesamtheizleistung ist die Folge.
  • Durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten des Folienmaterials und der verwendeten Drähte können im Dauerbetrieb ebenfalls Änderungen in der Kontaktierung auftreten, die ggf. auch irreversibel sein können.
  • b) Aufkleben:
  • Durch Aufkleben der Kontaktdrähte mit geeigneten elektrisch leitfähigen Klebern (Leitlacken) kann ein stoffschlüssiger und dauerhafter Kontakt zur leitenden Oberfläche eines Heizelementes hergestellt werden. Als Kleber kommen hierbei mit leitenden Feststoffen gefüllte Polymere zum Einsatz. Diese können Ruße oder Metallpartikel (bevorzugt Silber) aufweisen.
  • Die Probleme dieser technischen Lösung liegen zunächst in der Tatsache begründet, dass der Kontaktdraht vollständig mit dem Kleber umgeben ist, wodurch ein großer Teil der Flexibilität verloren geht.
  • Ein weiteres Problem ist die Verwendung von Metallpartikeln selber, welche aufgrund ihrer hohen Dichte einen hohen Füllgrad des Leitlackes erfordern. Dadurch wird die Flexibilität der in Frage kommenden Leitlacke und damit auch die Flexibilität des kontaktierten Drahtes stark herabgesetzt.
  • Einen weiteren Nachteil stellen Oxidationsvorgänge an den Metallpartikeln dar, wodurch die Leitfähigkeit des Leitlackes über einen längeren Zeitraum gesehen abnimmt.
  • Werden Leitlacke auf Lösemittelbasis eingesetzt, so können diese Lösemittel unter Umständen die leitfähige Folie des Heizelementes anlösen und ggf. zerstören. Die Folge ist auch hier eine Erhöhung des Übergangswiderstandes bzw. eine ungleichmäßige Kontaktierung des Heizelementes.
  • Das größte Problem stellt aber der gleichmäßige Auftrag des Leitlackes dar. Gelingt dies nicht, so ist eine ungleichmäßige Kontaktierung zu erwarten. Die Folge sind unterschiedliche Übergangswiderstände, die zu geringerer Leistungsaufnahme und zu „Hot Spots" führen können.
  • c) Einarbeiten der Drähte während des Produktionsprozesses der Folie:
  • Durch Einbetten der Drähte während des Produktionsprozesses wird eine zuverlässige allseitige Kontaktierung gewährleistet. Da die Drähte komplett mit Polymer umgeben sind, ist jedoch deren Flexibilität stark herabgesetzt.
  • Noch problematischer ist jedoch die schwierige technische Umsetzung des Verfahrens. Zur nachträglichen Kontaktierung von Heizelementen ist diese Lösung selbstverständlich nicht geeignet.
  • d) Einschmelzen der Drähte in die elektrisch leitende Folie:
  • Dies ist nur möglich bei Verwendung von thermoplastischen Kunststoffen. Zur Herstellung von flexiblen Heizelementen sind thermoplastische Kunststoffe aufgrund Ihrer fehlenden inneren Vernetzung allerdings ungeeignet, da durch mechanische oder thermische Dauerbelastung irreversible Formänderungen und damit irreversible Änderungen der elektrischen Leistungsaufnahme auftreten.
  • In der US 6,974,935 B2 wird ein Kontaktierungssystem für elektrisch leitende Folien beschrieben.
  • Die Stromzuführung wird dort über Kupferbänder realisiert, die Applizierung der Drähte erfolgt mit Hilfe eines silberpartikelhaltigen Leitlackes.
  • Die relative Steifheit der Kupferbänder weist den Nachteil auf, dass die Biegefähigkeit/Flexibilität des resultierenden Heizelementes nur quer zur Kontaktierungsrichtung gegeben ist. Dies schließt Anwendungen aus, bei denen das Heizelement eine ausreichende Flexibilität in allen Raumrichtungen aufweisen muss (z. B. bei Heiztextilien).
  • Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kontaktierungssystem sowie ein Heizelement anzugeben, bei denen eine einfache, gleichmäßige, stabile, sichere und flexible Kontaktierung ermöglicht ist.
  • Erfindungsgemäß wird die voranstehende Aufgabe hinsichtlich eines Kontaktierungssystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Danach ist angegeben ein:
    Kontaktierungssystem, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung von im Wesentlichen flächigen Heizelementen, mit einer im Wesentlichen band- oder flächenartigen Gestalt, wobei das Kontaktierungssystem einen schichtartigen Verbund zumindest der folgenden Komponenten aufweist:
    • – ein Trägermaterial,
    • – ein metallischer Leiter,
    • – eine elektrisch leitfähige Schicht.
  • In erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, dass sich das vorgeschlagene Kontaktierungssystem besonders zur Kontaktierung von flächigen, flexiblen Heizelementen eignet. Durch die Herstellung eines schichtartigen Verbundes aus Trägermaterial, metallischem Leiter und einer elektrisch leitfähigen Schicht wird die Flexibilität eines (Flächen-)Heizelements nicht signifikant beeinträchtigt.
  • Des Weiteren ist erkannt worden, dass durch die Herstellung eines solchen Verbundes eine gleichmäßige Kontaktierung der metallischen Zuleitung erreicht wird, ohne dass nennenswerte Übergangsüberstände auftreten. Bei der vorgeschlagenen Lösung ist der metallische Leiter nicht von einem Leitlack oder ähnlichem umgeben.
  • Des Weiteren ist erkannt worden, dass sich das Kontaktierungssystem besonders einfach anwenden lässt, da kein Verkleben oder Aufnähen des metallischen Leiters auf der elektrisch leitfähigen Schicht notwendig ist.
  • Durch einen Verzicht auf die vollständige Umschließung des metallischen Leiters innerhalb des Kontaktierungssystems wird erfindungsgemäß eine höhere Flexibilität und Stabilität erreicht.
  • Das erfindungsgemäße Kontaktierungssystem lässt sich bspw. im Wesentlichen in Bandform herstellen und in Form von Meterware vertreiben. Durch das Kontaktierungssystem lassen sich beliebige Heizelemente elektrisch kontaktieren. Dabei ist eine besondere Flexibilität dadurch erreicht, dass der notwendige metallische Leiter nicht starr mit dem Heizelement verbunden ist. Der metallische Leiter wird vielmehr vom Trägermaterial des Kontaktierungssystems gestützt und vermindert nicht die Flexibilität des Kontaktierungssystems bzw. des kontaktierten Heizelements.
  • Folglich ist ein Kontaktierungssystem angegeben, bei dem eine einfache, gleichmäßige, stabile, sichere und flexible Kontaktierung ermöglicht ist.
  • Das Trägermaterial des Kontaktierungssystems kann eine ggf. aus einem Kunststoff hergestellte Folie und/oder eine Leder-, Textil- oder Nadelfilzschicht und/oder ein Nadel- oder Spinnvlies und/oder einen Filamentverbund aufweisen.
  • Der metallische Leiter des Kontaktierungssystems kann ein Drahtgeflecht und/oder ein Drahtgestrick und/oder ein Drahtgewirk und/oder ein oder mehrere Drähte, Lahnenlitzleiter, Metallflachlitzen, Metall-Häkelgitterbänder oder Metallgespinstgimpen aufweisen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die elektrisch leitfähige Schicht des Kontaktierungssystems eine oder mehrere flexible elektrisch leitfähige Folien auf Polymerbasis auf. Durch die Verwendung einer flexiblen Folie lässt sich die erfindungsgemäße Flexibilität des Kontaktierungssystems noch erhöhen.
  • Die elektrisch leitfähige Schicht kann metallische und/oder nichtmetallische Leitpigmente aufweisen. Falls metallische Leitpigmente verwendet werden, muss beachtet werden, dass aufgrund der hohen Dichte des Metalls zur Erreichung eines gewissen Füllgrades ein vergleichsweise hoher Metallanteil eingestellt werden muss. Dadurch kann die Flexibilität der elektrisch leitfähigen Schicht jedoch abnehmen.
  • Deshalb wird eine Weiterbildung der Erfindung bevorzugt, bei der die elektrisch leitfähige Schicht überwiegend nichtmetallische Leitpigmente aufweist. Durch diese Ausgestaltung ist ein besonders flexibles Kontaktierungssystem erreichbar.
  • Die elektrisch leitfähige Schicht kann einen spezifischen Widerstand von ungefähr 0,1 bis ungefähr 10 Ω × cm aufweisen. Bevorzugt wird dabei ein spezifischer Widerstand von ungefähr 0,1 bis ungefähr 1 Ω × cm.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung ist die elektrisch leitfähige Schicht durch organische Lösungsmittel anlösbar bzw. aufquellbar. Dadurch lässt sich mit der elektrisch leitfähigen Schicht besonders einfach ein Verbund mit dem Trägermaterial und dem metallischen Leiter herstellen. Des Weiteren ist die Herstellung eines Heizelements vereinfacht. Dabei kann der angelöste bzw. aufgequollene Anteil der elektrisch leitfähigen Schicht als Klebemittel zur Herstellung eines stoffschlüssigen Verbundes dienen.
  • Alternativ kann auf die Aufquellbarkeit durch ein Lösungsmittel verzichtet werden, falls die elektrisch leitfähige Schicht zumindest Anteile von thermoplastische Kunststoff enthält. Der thermoplastische Kunststoff kann durch Applizierung großer Hitze (z.B. Aufbügeln) angeschmolzen und danach auf der zu kontaktierenden Schicht angedrückt werden. Dadurch ist ein stoffschlüssiger Verbund zwischen dem erfindungsgemäßen Kontaktierungssystem und einer zu kontaktierenden Fläche ohne den Einsatz von Lösungsmitteln herstellbar. Der erreichbare Übergangswiderstand ist dabei besonders niedrig. Durch die Ausbildung der elektrisch leitfähigen Schicht als dünne Schicht und/oder die lediglich teilweise Verwendung von thermoplastischem Kunststoff in der elektrisch leitfähigen Schicht sind die eingangs genannten Nachteile von thermoplastischen Kunststoffen ebenfalls vermieden.
  • In vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Kontaktierungssystem zusätzlich einen Temperaturfühler aufweisen. Der Temperaturfühler kann mit einer weiter vorgesehenen Regelelektronik verbunden sein. Dadurch lässt sich die Heizleistung des kontaktierten Heizelements mit Hilfe des erfindungsgemäßen Kontaktierungssystems präzise regeln. Des Weiteren kann verhindert werden, dass es bei der Kontaktierung eines Heizelements zu einer Überhitzung kommt.
  • In einer Weiterbildung der letztgenannten Ausführungsform weist der Temperaturfühler ein Thermoelement, ein Widerstandsthermometer oder dgl. auf. Bspw. kann der Temperaturfühler aus einem Ni-Cr-Ni-Thermoelement bestehen. Alternativ kann der Temperaturfühler ein Widerstandsthermometer, insbesondere ein PTC-Widerstandsthermometer aufweisen. Auf diesem Gebiet sind Pt-100-Temperaturfühler am Weitesten verbreitet. Der Temperaturfühler kann in unmittelbarer Nähe des metallischen Leiters angeordnet sein, um evtl. auftretende Überhitzungen detektieren zu können. In besonders bevorzugter Weise ist der Temperaturfühler als PTC-Ther mometer ausgebildet und weist eine drahtförmige Gestalt auf. Dieser Draht kann parallel zum metallischen Leiter innerhalb des Kontaktierungssystems angeordnet sein. Dazu verläuft der drahtförmige Temperaturfühler bevorzugt zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht und dem Trägermaterial in unmittelbarer Nähe des metallischen Leiters. Solch ein drahtförmiger Temperaturfühler kann jedoch auch unterhalb der elektrisch leitenden Schicht oder auf dem Trägermaterial angeordnet sein. Des Weiteren ist möglich, dass ein drahtförmiger Temperaturfühler in Form eines Nähgarns in regelmäßigen Abständen von der Oberseite des Kontaktierungssystems auf dessen Unterseite und zurück geführt wird. Dadurch ergibt sich als Nebeneffekt eine mechanische Stabilisierung des Kontaktierungssystems durch den Temperaturfühler.
  • Die oben aufgezeigte Aufgabe ist hinsichtlich eines Heizelements mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 gelöst. Durch diesen Anspruch ist angegeben ein:
    Heizelement mit einer im Wesentlichen flächenartigen Gestalt, wobei das Heizelement einen schichtartigen Verbund eines Kontaktierungssystems und einer Heizschicht aufweist.
  • Das erfindungsgemäße Heizelement zeichnet sich durch eine besonders einfache, gleichmäßige, stabile, sichere und flexible Kontaktierung der Heizschicht mittels des erfindungsgemäßen Kontaktierungssystems aus.
  • Zur Vermeidung von Wiederholungen wird bezüglich weiterer erfindungsgemäßer Vorteile des angegebenen Heizelements auf die Ausführungen zum erfindungsgemäßen Kontaktierungssystem verwiesen.
  • Die Heizschicht des Heizelements kann eine oder mehrere elektrisch leitfähige Folien bzw. Schichten auf Polymerbasis und/oder eine oder mehrere Schichten leitfähiger Textilien, Carbonfasern oder Mischungen von Carbonfasern und Trägergeweben aufweisen.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Heizschicht des Heizelements flexibel ausgestaltet. Dadurch ergibt sich in Verbindung mit einem flexiblen Kontaktierungssystem eine wünschenswerte Flexibilität des gesamten Heizelements.
  • Bevorzugt wird dabei, dass das Heizelement eine Flexibilität in allen Flächenrichtungen aufweist.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das Heizelement einen Temperaturfühler auf. Dabei wird insbesondere bevorzugt, dass der Temperaturfühler neben dem Kontaktierungssystem angeordnet ist und ggf. parallel zu diesem auf dem Heizelement verläuft. Diese Ausführungsform des Heizelements wird insbesondere dann bevorzugt, falls das Kontaktierungssystem selber keinen Temperaturfühler aufweist. In Bezug auf mögliche Ausgestaltungen und Positionierungen eines Temperaturfühlers wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf die oben stehenden Ausführungen bezüglich des Kontaktierungssystems verwiesen.
  • Die oben aufgezeigte Aufgabe ist des Weiteren hinsichtlich eines Verfahrens zur Herstellung eines Kontaktierungssystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Damit ist angegeben ein:
    Verfahren zur Herstellung eines Kontaktierungssystems, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
    • – Bereitstellen eines Trägermaterials,
    • – Bereitstellen eines metallischen Leiters,
    • – Bereitstellen einer elektrisch leitfähigen Schicht,
    • – Herstellen eines Verbundes zwischen dem Trägermaterial und dem metallischen Leiter,
    • – Zusammenfügen des Verbundes und der elektrisch leitfähigen Schicht.
  • In erfindungsgemäßer Weise wird zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kontaktierungssystems zunächst ein Verbund zwischen dem Trägermaterial und dem metallischen Leiter hergestellt.
  • Erst danach wird der Verbund aus dem Trägermaterial und dem metallischen Leiter mit der elektrisch leitfähigen Schicht zusammengeführt. Durch diese Vorgehensweise wird eine besonders große Stabilität des Kontaktierungssystems und eine besonders sichere Kontaktierung des metallischen Leiters durch die elektrisch leitfähige Schicht erreicht.
  • Das Herstellen eines Verbundes zwischen dem Trägermaterial und dem metallischen Leiter kann dadurch bewerkstelligt werden, dass der metallische Leiter auf das Trägermaterial aufgenäht wird.
  • Weiterhin kann das Zusammenfügen des Verbundes aus dem Trägermaterial und dem metallischen Leiter mit der elektrisch leitfähigen Schicht dadurch erreicht werden, dass die elektrisch leitfähige Schicht mittels eines organischen Lösungsmittels angelöst bzw. aufgequollen wird. Danach kann die angelöste elektrisch leitfähige Schicht auf den Verbund zwischen dem metallischen Leiter und dem Trägermaterial aufgepresst und verklebt werden. Es ergibt sich demnach eine sichere stoffschlüssige Verbindung.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kontaktierungssystems weist die folgenden Schritte auf:
    • a) Aufnähen des metallischen Leiters auf das Trägermaterial,
    • b) Anfeuchten dieses Verbundes mit einem organischen Lösungsmittel,
    • c) Auflaminieren der elektrisch leitfähigen Schicht auf diesen Verbund,
    • d) Trocknen/Verdampfen des Lösungsmittels.
  • Nach dem restlosen Verdampfen des Lösungsmittels entsteht so erfindungsgemäß ein stoffschlüssiger Verbund. Gleichzeitig bleibt eine hohe Flexibilität des Gesamtsystems erhalten.
  • Schließlich ist die gestellte Aufgabe hinsichtlich eines Verfahrens zur Herstellung eines Heizelements mit den Merkmalen des Patentanspruchs 18 gelöst. Es wird vorgeschlagen ein:
    Verfahren zur Herstellung eines Heizelements, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
    • – Bereitstellen eines Kontaktierungssystems,
    • – Bereitstellen einer Heizschicht,
    • – Herstellen eines Verbundes zwischen dem Kontaktierungssystem und der Heizschicht.
  • Der Verbund zwischen dem Kontaktierungssystem und der Heizschicht lässt sich herstellen, indem die elektrisch leitfähige Schicht des Kontaktierungssystems mittels eines organischen Lösungsmittels angelöst bzw. aufgequollen wird. Danach lässt sich zwischen dem Kontaktierungssystem und der Heizschicht eine stoffschlüssige Verbindung herstellen. Des Weiteren ist eine sichere und flexible Kontaktierung der Heizschicht gewährleistet.
  • In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zusätzlich zu der stoffschlüssigen Verbindung eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Kontaktierungssystem und der Heizschicht etabliert werden. Bspw. können die beiden (flächigen) Elemente miteinander vernäht werden. Dadurch ist eine besonders stabile Heizschicht realisiert.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Heizelements weist die folgenden Schritte auf:
    • a) Anfeuchten der Unterseite des Kontaktierungssystems mit einem geeigneten organischen Lösungsmittel, wodurch die elektrisch leitfähige Schicht des Kontaktierungssystems aufgequollen bzw. leicht angelöst wird,
    • b) Zusammenfügen des vorbehandelten Kontaktierungssystems und der Heizschicht und anschließendes Aufeinanderpressen,
    • c) Trocknen und anschließendes Verdampfen des Lösungsmittels, bspw. durch eine kurze Ausheizphase bei einer Temperatur von ca. 60°C bis ca. 90°C, das Kontaktierungssystem trocknet dadurch vollständig an der Heizschicht an.
  • Durch die Verwendung von leicht flüchtigen organischen Lösungsmitteln wird erreicht, dass bereits nach einer kurzen Zeit ein guter Kontakt des Kontaktierungssystems zur Heizschicht erreicht ist.
  • Eine alternative Ausgestaltung beider vorgeschlagener Verfahren lässt sich realisieren, falls die elektrisch leitfähige Schicht des Kontaktierungssystems und/oder die Heizschicht des Heizelements zumindest einen Anteil eines oder mehrerer thermoplastischer Kunststoffe enthalten. Demnach kann zur Herstellung des erfindungsgemäßen Kontaktierungssystems die elektrisch leitfähige Schicht angeschmolzen und durch Druckbeaufschlagung mit dem metallischen Leiter und dem Trägermaterial verbunden werden. Des Weiteren lässt sich durch den vorgenannten Verfahrensschritt ein Verbund zwischen dem Kontaktierungssystem und der Heizschicht des Heizelements herstellen. Dabei wird die elektrisch leitfähige Schicht des Kontaktierungssystems und/oder die Heizschicht des Heizelements angeschmolzen und die beiden flächenartigen Elemente unter Druckbeaufschlagung zu einem stoffschlüssigen Verbund gefügt. Dies lässt sich bspw. durch Aufbügeln realisieren.
  • Falls gewünscht, kann die mechanische Belastbarkeit des Heizelements zusätzlich durch Vernähen des Kontaktierungssystems mit der Heizschicht gesteigert werden.
  • Um Wiederholungen zu vermeiden, sei hinsichtlich vorteilhafter Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Verfahren auf die Ausführungen bezüglich der jeweiligen Vorrichtung verwiesen.
  • Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung jeweils eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kontaktierungssystems und des erfindungsgemäßen Heizelements anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. Inder Zeichnung zeigt
  • 1 eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kontaktierungssystems,
  • 2 einen Querschnitt durch das Kontaktierungssystem aus 1,
  • 3 eine von schräg oben gesehene perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Heizelements, und
  • 4 einen Querschnitt durch das Heizelement aus 3.
  • 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kontaktierungssystems. Auf der Unterseite des Kontaktierungssystems ist eine elektrisch leitfähige Schicht 1 angeordnet. Auf der Oberseite des Kontaktierungssystems befindet sich ein Trägermaterial 2. Zwischen diesen beiden Schichten ist ein metallischer Leiter 3 angeordnet.
  • Die elektrisch leitfähige Schicht 1 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine flexible, elektrisch leitfähige Folie auf Polymerbasis auf. Das Trägermaterial 2 kann aus einer Textil- oder Lederschicht, einem Spinnvlies oder dgl. bestehen. Der metallische Leiter 3 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Draht bzw. eine Litze. Der metallische Leiter 3 kann jedoch auch aus einem Drahtgeflecht, aus einem Drahtgestrick, aus einer Metallgespinstgimpe oder dgl. bestehen.
  • 2 zeigt einen Querschnitt durch das in 1 gezeigte Kontaktierungssystem. Durch diese Darstellung wird der prinzipielle Aufbau des erfindungsgemäßen Kontaktierungssystems weiter verdeutlicht.
  • 3 zeigt eine von schräg oben gesehene perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Heizelements. Auf der Unterseite des Heizelements befindet sich eine Heizschicht 4. Auf die Heizschicht 4 sind zwei erfindungsgemäße Kontaktierungssysteme aufgebracht worden. Das Kontaktierungssystem besteht hierbei – von unten nach oben – aus einer elektrisch leitfähigen Schicht 1, einem metallischen Leiter 3 und einem Trägermaterial 2. Bei der Herstellung des Heizelementes ist besonders wichtig, einen guten elektrischen Kontakt zwischen dem Kontaktierungssystem und der Heizschicht 4 herzustellen. Dazu ist für das Kontaktierungssystem als elektrisch leitfähige Schicht 1 eine flexible, elektrisch leitfähige Folie auf Polymerbasis verwendet worden. Die elektrisch leitfähige Folie kann durch organische Lösungsmittel angelöst bzw. aufgequollen werden. In diesem Zustand lässt sich das Kontaktierungssystem dann auf die Heiz schicht 4 aufbringen. Durch Aufpressen und Trocknen des gesamten Verbundes wird eine sichere Verbindung zwischen dem Kontaktierungssystem und der Heizschicht 4 hergestellt. Gleichzeitig ist eine besonders flexible und sichere Kontaktierung der Heizschicht 4 durch die elektrisch leitfähige Schicht 1 realisiert.
  • 4 zeigt einen Querschnitt durch das Heizelement aus 3. Dadurch wird der prinzipielle Aufbau des erfindungsgemäßen Heizelements noch einmal verdeutlicht.
  • Abschließend sei hervorgehoben, dass die voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele die beanspruchte Lehre erörtern, diese jedoch nicht auf eines dieser Ausführungsbeispiele einschränken.

Claims (20)

  1. Kontaktierungssystem, insbesondere zur elektrischen Kontaktierung von im Wesentlichen flächigen Heizelementen, mit einer im Wesentlichen band- oder flächenartigen Gestalt, wobei das Kontaktierungssystem einen schichtartigen Verbund zumindest der folgenden Komponenten aufweist: – ein Trägermaterial (2), – ein metallischer Leiter (3), – eine elektrisch leitfähige Schicht (1).
  2. Kontaktierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial (2) eine ggf. aus einem Kunststoff hergestellte Folie und/oder eine Leder-, Textil- oder Nadelfilzschicht und/oder ein Nadel- oder Spinnvlies und/oder einen Filamentverbund aufweist.
  3. Kontaktierungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der metallische Leiter (3) ein Drahtgeflecht und/oder ein Drahtgestrick und/oder ein Drahtgewirk und/oder ein oder mehrere Drähte, Lahnenlitzleiter, Metallflachlitzen, Metall-Häkelgitterbänder oder Metallgespinstgimpen aufweist.
  4. Kontaktierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht (1) eine oder mehrere flexible, elektrisch leitfähige Folien auf Polymerbasis aufweist.
  5. Kontaktierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht (1) metallische und/oder nichtmetallische Leitpigmente aufweist.
  6. Kontaktierungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht (1) überwiegend nichtmetallische Leitpigmente aufweist.
  7. Kontaktierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht (1) einen spezifischen Widerstand von ungefähr 0,1 bis ungefähr 10 Ω·cm, insbesondere von ungefähr 0,1 bis ungefähr 1 Ω·cm, aufweist.
  8. Kontaktierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Schicht (1) durch organische Lösungsmittel anlösbar bzw. aufquellbar ist.
  9. Kontaktierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Temperaturfühler.
  10. Kontaktierungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler ein Thermoelement, ein Widerstandsthermometer oder dergleichen aufweist, wobei der Temperaturfühler neben dem metallischen Leiter (3) angeordnet ist und/oder im Wesentlichen parallel zu diesem verläuft.
  11. Heizelement mit einer im Wesentlichen flächenartigen Gestalt, wobei das Heizelement einen schichtartigen Verbund eines Kontaktierungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und einer Heizschicht (4) aufweist.
  12. Heizelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschicht (4) eine oder mehrere elektrisch leitfähige Folien bzw. Schichten auf Polymerbasis und/oder eine oder mehrere Schichten leitfähiger Textilien, Carbonfasern oder Mischungen von Carbonfasern und Trägergeweben aufweist.
  13. Heizelement nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizschicht (4) flexibel ausgestaltet ist.
  14. Heizelement nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch eine Flexibilität in allen Flächenrichtungen.
  15. Verfahren zur Herstellung eines Kontaktierungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Bereitstellen eines Trägermaterials (2), – Bereitstellen eines metallischen Leiters (3), – Bereitstellen einer elektrisch leitfähigen Schicht (1), – Herstellen eines Verbundes zwischen dem Trägermaterial (2) und dem metallischen Leiter (3), – Zusammenfügen des Verbundes und der elektrisch leitfähigen Schicht (1).
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen eines Verbundes zwischen dem Trägermaterial (2) und dem metallischen Leiter (3) das Aufnähen des metallischen Leiters (3) auf das Trägermaterial (2) aufweist.
  17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Zusammenfügen des Verbundes und der elektrisch leitfähigen Schicht (1) das Anlösen bzw. das Aufquellen der elektrisch leitfähigen Schicht (1) mittels eines organischen Lösungsmittels und das anschließende Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung aufweist.
  18. Verfahren zur Herstellung eines Heizelements nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: – Bereitstellen eines Kontaktierungssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 10, – Bereitstellen einer Heizschicht (4), – Herstellen eines Verbundes zwischen dem Kontaktierungssystem und der Heizschicht (4).
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen eines Verbundes zwischen dem Kontaktierungssystem und der Heizschicht (4) das Anlösen bzw. das Aufquellen der elektrisch leitfähigen Schicht (1) des Kontaktierungssystems mittels eines organischen Lösungsmittels und das anschließende Herstellen einer stoffschlüssigen Verbindung aufweist.
  20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Herstellen eines Verbundes zwischen dem Kontaktierungssystem und der Heizschicht (4) zusätzlich ein formschlüssiges Verbinden, insbesondere durch Vernähen, aufweist.
DE102006016861A 2006-03-21 2006-04-07 Kontaktierungssystem, Heizelement und Herstellung eines Kontaktierungssystems und eines Heizelements Withdrawn DE102006016861A1 (de)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006016861A DE102006016861A1 (de) 2006-03-21 2006-04-07 Kontaktierungssystem, Heizelement und Herstellung eines Kontaktierungssystems und eines Heizelements
DE502007004398T DE502007004398D1 (de) 2006-03-21 2007-03-09 Kontaktierungssystem, heizelement und herstellung
EP07722015A EP2000005B1 (de) 2006-03-21 2007-03-09 Kontaktierungssystem, heizelement und herstellung eines kontaktierungssystems und eines heizelements
AT07722015T ATE474435T1 (de) 2006-03-21 2007-03-09 Kontaktierungssystem, heizelement und herstellung eines kontaktierungssystems und eines heizelements
PCT/DE2007/000440 WO2007110031A2 (de) 2006-03-21 2007-03-09 Kontaktierungssystem, heizelement und herstellung eines kontaktierungssystems und eines heizelements

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006013315.3 2006-03-21
DE102006013315 2006-03-21
DE102006016861A DE102006016861A1 (de) 2006-03-21 2006-04-07 Kontaktierungssystem, Heizelement und Herstellung eines Kontaktierungssystems und eines Heizelements

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102006016861A1 true DE102006016861A1 (de) 2007-09-27

Family

ID=38434802

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006016861A Withdrawn DE102006016861A1 (de) 2006-03-21 2006-04-07 Kontaktierungssystem, Heizelement und Herstellung eines Kontaktierungssystems und eines Heizelements
DE502007004398T Active DE502007004398D1 (de) 2006-03-21 2007-03-09 Kontaktierungssystem, heizelement und herstellung

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE502007004398T Active DE502007004398D1 (de) 2006-03-21 2007-03-09 Kontaktierungssystem, heizelement und herstellung

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP2000005B1 (de)
AT (1) ATE474435T1 (de)
DE (2) DE102006016861A1 (de)
WO (1) WO2007110031A2 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4092692A1 (de) * 2021-05-18 2022-11-23 NTT New Textile Technologies GmbH Verfahren zur herstellung einer verbindung zwischen einer elektrode und einem elektrischen leiter

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015113921A1 (de) 2015-08-21 2017-02-23 K.L. Kaschier- Und Laminier Gmbh Materialbahn und Heizelement

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5023433A (en) * 1989-05-25 1991-06-11 Gordon Richard A Electrical heating unit
GB2285729A (en) * 1993-12-24 1995-07-19 British Tech Group Int Improvements relating to electrically conductive materials
US6974935B2 (en) * 1998-12-04 2005-12-13 Inditherm Plc Electrical connection

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7104860U (de) * 1971-11-04 Farbwerke Hoechst Ag Elektrisch heizbares textiles Gebilde
US3424362A (en) * 1964-12-18 1969-01-28 Templeton Coal Co Apparatus for making heating element
FR2578377B1 (fr) * 1984-12-26 1988-07-01 Aerospatiale Element chauffant de dispositif de degivrage d'une structure alaire, dispositif et son procede d'obtention
DE3637978A1 (de) * 1986-11-07 1988-05-19 Achim Dassow Heizbare bandage
DE4101290C2 (de) * 1991-01-17 1994-11-03 Ruthenberg Gmbh Waermetechnik Elektrisches Flächenheizelement

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5023433A (en) * 1989-05-25 1991-06-11 Gordon Richard A Electrical heating unit
GB2285729A (en) * 1993-12-24 1995-07-19 British Tech Group Int Improvements relating to electrically conductive materials
US6974935B2 (en) * 1998-12-04 2005-12-13 Inditherm Plc Electrical connection

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4092692A1 (de) * 2021-05-18 2022-11-23 NTT New Textile Technologies GmbH Verfahren zur herstellung einer verbindung zwischen einer elektrode und einem elektrischen leiter

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007110031A3 (de) 2007-11-29
WO2007110031A2 (de) 2007-10-04
EP2000005B1 (de) 2010-07-14
EP2000005A2 (de) 2008-12-10
DE502007004398D1 (de) 2010-08-26
ATE474435T1 (de) 2010-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10393741B4 (de) Umhüllter Leiter und damit erzeugte Heizvorrichtung
DE69636473T2 (de) Heizelement, herstellungsverfahren und anwendung
DE2543314C2 (de) Selbstregelnde elektrische Vorrichtung
EP1835786A1 (de) Flächenheizelement und Verfahren zur Herstellung eines Flächenheizelementes
DE102009034306B4 (de) Heizelement sowie Verfahren zu dessen Herstellung
EP3085198B1 (de) Elektrisch heizbares flächenelement
DE112013002665T5 (de) Polymerdickfilm-Vorrichtung
EP2196237B1 (de) Bioelektrode
DE102013110254B4 (de) Thermoelektrisches Element aus "Leonischen Waren" und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102006016861A1 (de) Kontaktierungssystem, Heizelement und Herstellung eines Kontaktierungssystems und eines Heizelements
DE2438984C3 (de) Kontaktvorrichtung an einer Folie eines Flächenheizleiters
EP2806709A2 (de) Elektrisch leitfähiges Flächengebilde
WO2018137978A1 (de) Ultradünne folienthermistoren
DE2401203C3 (de) Biegsames elektrisches Flächenheizelement
DE2362801C3 (de) Verfahren zum Aufbringen von metallischen Kontaktstreifen auf Flächenheizelemente
EP4041370A1 (de) Intelligentes kleidungsstück mit kontaktelektrode
EP2208461A1 (de) Bioelektrode
DE102004010713B4 (de) Flexibler Sensor mit Thermistor
EP1704753B1 (de) Haftverschlussteil mit heizmittel und verfahren zum herstellen eines solchen haftverschlussteils
CH702153A1 (de) Verbinden von flexiblen Strukturen.
EP3139701B1 (de) Materialbahn und heizelement
WO2021151132A1 (de) Durchdringbares element
DE102014113020A1 (de) Vorrichtungskomponente mit einer elektrischen Heizeinrichtung
DE1590345C (de) Verfahren zum Herstellen elektrischer Verbindungen zwischen gedruckten Schaltungen und Verbindungselemente zum Durchführen des Verfahrens
WO2020030655A1 (de) Verfahren zum herstellen eines elektrischen kontaktes

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20111101