DE102010024517A1

DE102010024517A1 - Elektrische Leiteinrichtung

Info

Publication number: DE102010024517A1
Application number: DE201010024517
Authority: DE
Inventors: Markus Völk; Michael Weiss; Dr. Krobok Martin; Gerhard Reichinger
Original assignee: WET Automotive Systems AG
Current assignee: Gentherm GmbH
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2011-12-22

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Leiteinrichtung (5). Es ist vorgesehen, dass sie mindestens einen Leitteilträger (5.2) und mindestens ein Leitteil (5.1) aufweist, welches zumindest teilweise an und/oder dem Leitteilträger (5.2) angeordnet ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Leiteinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere für Heizeinrichtungen.
Es ist bekannt, Graphitpartikel in einer Kunststoffmasse einzubetten und als Heizwiderstand zu benutzten. Es ist außerdem bekannt, Karbonfäden als Heizleiter in textilen Heizelementen zu verwenden. Auch ist bekannt, metallische Drähte auf textilen Flächen zu verlegen und als Heizelemente einzusetzen.
Elektrische Temperiereinrichtungen sind steigenden Sicherheitsanforderungen, hohem Kostendruck und zunehmender Diversifizierung von Einsatzfällen ausgesetzt. Daher besteht Bedarf an technischen Lösungen, die möglichst viele dieser Anforderungen möglichst umfassend erfüllen.
Gegenstand der Erfindung
Vor diesem Hintergrund wird ein technisches Konzept mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den weiteren Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar.
Ein wesentlicher Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft insbesondere eine elektrische Leiteinrichtung mit einem oder mehreren strangförmigen Leitteilträgern. Ein oder mehrere dieser Leitteilträger ist ganz oder teilweise aus Kunststoff (z. B. Polyester, Polyamid oder Polyurethan). Ein oder mehrere dieser Leitteilträger ist teilweise oder im Wesentlichen vollständig flächig oder punktuell mit einem als Grundierung dienenden Edelmetall (z. B. Gold, Silber, Paladium etc.) versehen. An ein oder mehreren Leitteilträgern ist vorzugsweise zumindest auf der Grundierung eine metallische Beschichtung aus einem gut leitfähigen Material (z. B. Kupfer oder Nickel) als Leitteil angeordnet. Das Leitteil ist vorzugsweise mit einem elektrisch leitfähigen Mantel ganz oder teilweise bedeckt, welcher vorzugsweise eine höhere Korrosionsbeständigkeit als das Leitteil aufweist. Hierfür kommen bspw. Nickel, Eisen oder Legierungen mit diesen beiden Materialien in Frage. Eine solche Leiteinrichtung und/oder ein mit einer solchen Leiteinrichtung gefertigter Leitstrang weisen vorzugsweise einen elektrischen Widerstand von 1 bis 50 Ω/m auf. Eine solche Leiteinrichtung ist gut kontaktierbar und eignet sich bspw. als Widerstandeinrichtung einer Heizeinrichtung. Eine solche Leiteinrichtung weist vorzugsweise auch ein oder mehrere Stränge auf, die im Wesentlichen aus einem Metall gebildet sind, z. B. einer Kupfer-Legierung.
Ein weiterer wesentlicher Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft insbesondere eine Leiteinrichtung mit ein oder mehreren polymeren und/oder mineralischen Fasern und/oder Strängen. Ein oder mehrere dieser Stränge sind jeweils mit einem oder mehreren Leitteilen versehen. Ein oder mehrere dieser Leitteile sind teilweise oder im Wesentlichen vollständig aus Kohlenstoff gebildet. Sie liegen z. B. als Graphit-Partikel, Carbonfasern o. ä. vor. Sie sind in das Material der Stränge eingebettet und/oder z. B. als Beschichtung auf diesen aufgebracht.
Ein weiterer wesentlicher Gegenstand der vorliegenden Erfindung betrifft insbesondere eine Leiteinrichtung mit einem Leitteilträger, der z. B. als Strang, Schicht, Netz, Textil, Folie o. ä. ausgeführt ist. An und/oder in diesem Leitteilträger ist eine Vielzahl von Leitteilen, vorzugsweise in Form von Leitpartikeln, angeordnet. Zur Befestigung der Leitteile am Leitteilträger kann vorgesehen sein, dass am Leitteilträger zumindest abschnittsweise eine Haftmasse angeordnet ist, welche auf den Leitteilträger zur Erzielung einer bestimmten Leitfähigkeit aufgeflockte Leitpartikel fixiert. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Haftmasse Leitpartikel in sich einbettet und am Leitteilträger fixiert oder diesen selbst bildet. Mit dieser Anordnung lassen sich z. B. direkt auf der Unterseite eines zu beheizenden Bezugs mit einem Kleber bestimmte Teilbereiche oder die gesamte Fläche klebend machen, die anschließend mit elektrisch leitfähigen Partikeln aus einem Heizwiderstandsmaterial beflockt werden. Werden nun an der zu beheizenden Fläche (z. B. am Bezug angenäht oder darin eingewirkt) Kontaktleiter angeordnet, lässt sich hiermit mit weniger Komponenten eine schnell wirkende (weil oberflächennah angeordnete) Heizeinrichtung z. B. für Sitze schaffen. Eine Aufbringung der leitfähigen Widerstandspartikel durch Sprühen (z. B. als Lack) oder Drucken (z. B. durch silberhaltige Pasten) oder nach Anschmelzen einer Oberfläche (z. B. des Bezugs oder eines darunter liegenden Polsters) kann den Herstellungsprozess noch beschleunigen.
Figuren
Im Folgenden werden Einzelheiten der Erfindung erläutert. Diese Ausführungen sollen die Erfindung verständlich machen. Sie haben jedoch nur beispielhaften Charakter. Selbstverständlich lassen sich im Rahmen der Erfindung einzelne oder mehrere beschriebene Merkmale auch weglassen, abwandeln oder ergänzen. Auch können die Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen selbstverständlich untereinander kombiniert werden. Entscheidend ist, dass das Konzept der Erfindung im Wesentlichen umgesetzt ist. Wenn ein Merkmal zumindest teilweise zu erfüllen ist, so schließt dies ein, dass dieses Merkmal auch vollständig erfüllt ist oder im Wesentlichen vollständig erfüllt ist. „Im Wesentlichen” bedeutet dabei insbesondere, dass die Umsetzung eine Erzielung des erwünschten Nutzens in erkennbarem Ausmaß erlaubt. Dies kann insbesondere bedeuten, dass ein entsprechendes Merkmal zu mindestens 50%, 90%, 95% oder 99% erfüllt ist. Ist eine Mindestmenge angegeben, so kann selbstverständlich auch mehr als diese Mindestmenge verwendet werden. Sofern nichts anderes angegeben ist, schließen Intervalle ihre Randpunkte mit ein.
Nachfolgend wird Bezug genommen auf:
1 Seitenansicht eines Fahrzeuges mit Heizeinrichtung 4.4, teilweise längs geschnitten
2a) Grundprinzip der Schaltung eines solchen Heizelementes 4.4
2b) Erste Ausführungsform eines Heizelementes 4.4 mit einer strangförmigen Leiteinrichtung 5 als Heizleiter, die auf einer flächigen Trägereinrichtung 8 angeordnet ist.
2c) Zweite Ausführungsform einer Heizeinrichtung 4.4, bei der eine Vielzahl strangförmiger Leiteinrichtungen 5 auf einer Trägereinrichtung 8 zwischen zwei Kontaktiereinrichtungen 4.6 verlegt ist.
2d) Dritte Ausführungsform einer Heizeinrichtung 4.4, bei der eine Vielzahl von Leitpartikeln 7 ein Leitfeld 5a bildet, das zwischen zwei Kontaktiereinrichtungen 4.6 angeordnet ist.
3a1) Erste Ausführungsform einer vergrößerten perspektivischen Ansicht einer Leiteinrichtung bspw. von 2b), mit einem strangförmigen Leitteilträger 5.2 und an dessen Oberfläche aufgebrachten Leitpartikeln 7.
3a2) Zweite Ausführungsform einer Leiteinrichtung 5 mit einem strangförmigen Leitteilträger 5.2, in dessen Masse eine Vielzahl von elektrisch leitfähigen Leitpartikeln 7 eingebettet ist.
3a3) Dritte Ausführungsform einer strangartigen Leiteinrichtung 5 mit einem röhrenförmigen Leitteilträger 5.2, dessen hohler Kern mit einer Vielzahl von Leitpartikeln 7 gefüllt ist.
3b1) Vierte Ausführungsform einer Leiteinrichtung 5 mit einem strangförmigen Leitteilträger 5.2, um den spiral-/schraubenförmig ein strangförmiges Leitteil 5.1 gewunden ist.
3b2) Fünfte Ausführungsform einer Leiteinrichtung 5, bei der strangförmige Leitteile 5.1 mit strangförmigen Trägerteilen 5.2 verseilt sind.
3b3) Sechste Ausführungsform einer Leiteinrichtung 5 mit einem strangförmigen Leitteil 5.1 und einem schraubenförmig darum gewundenen Leitteilträger 5.2.
3c1) Siebte Ausführungsform einer Leiteinrichtung 5 mit einem strangförmigen Leitteilträger 5.2 und einer darauf röhrenförmig aufgebrachten Beschichtung als Leitteil 5.1.
3c2) Achte Ausführungsform einer Leiteinrichtung 5 mit einem röhrenförmigen Leitteilträger 5.2, in den ein röhrenförmiges Leitteil 5.1 eingesetzt ist. Hier kann im Kern ein Hohlraum verbleiben oder eine Füllung mit einem leitfähigen oder nicht leitfähigen Material vorgesehen sein.
3c3) Neunte Ausführungsform einer Leiteinrichtung 5 mit einem röhrenförmigen Leitteilträger 5.2 und einem darin angeordneten strangförmigen Leitteil 5.1.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf die Temperierung mindestens eines zu temperierenden Gegenstandes 100. Darunter fallen insbesondere alle von Personen berührten oder vereisungsgefährdeten Objekte bzw. Oberflächen, wie z. B. Flugzeugtragflächen, Sendeanlagen, Kühlschränke, Innen-Einrichtungsgegenstände von Häusern, Türen, Fenstern, Decken, Liegen, Polster, etc., oder hier ein Innen-Einrichtungsgegenstand eines Luft-, Wasser-, Land-, Schienen-, oder Kraftfahrzeugs 99 z. B. gemäß 1, wie z. B. eine Lenkeinrichtung 101, ein Lenkrad 102, ein Armaturenbrett 103, eine Armauflage, eine Türverkleidung 105, eine Sitzauflage, ein Fahrzeughimmel, ein Polster, ein Bezug oder wie hier ein Sitz 110.
Mindestens ein zu temperierender Gegenstand 100 besitzt eine oder mehrere zu temperierende Oberflächen 10. Vorzugsweise besitzt mindestens eine zu temperierende Oberfläche 10 wie das Ausführungsbeispiel von 1 vorzugsweise mindestens einen Bezug 2. Bezug meint dabei jede Art von Schicht, Bezugsunterware oder Schichtverbund, welche den zu temperierenden Gegenstand zumindest teilweise bedeckt; insbesondere eine solche, die als ein zusammenhängendes flächiges Bauteil am zu temperierenden Objekt angeordnet und/oder im Wesentlichen zusammenhängend von diesem lösbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann eine zu temperierende Oberfläche 10 auch mit ein oder mehreren Beschichtungen versehen sein. Unter Beschichtungen werden insbesondere solche Schichten verstanden, die zumindest zeitweise als kleine Teilchen (z. B. Granulat oder Pulver) oder flüssig (z. B. als Sprühlack oder geschmolzene Partikel) am zu temperierenden Objekt angeordnet sind und nach Verfestigung ein zusammenhängendes Gebilde von überwiegend zweidimensionaler Ausdehnung bilden. Zusätzlich oder alternativ kann eine zu temperierende Oberfläche 10 ein zumindest teilweise zusammenhängendes Bauteil 2.1 aufweisen mit im Wesentlichen flächigen Komponenten, z. B. Stoff, Leder, Vlies und/oder Abstandsmaterialien, wie Abstandsgewirken. Mehrere flächige Komponenten der zu temperierenden Oberfläche können z. B. zusammengenäht, geklebt, genietet, geklettet, geschweißt o. ä. sein.
Mindestens ein zu temperierender Gegenstand 100 besitzt vorzugsweise eine oder mehrere Polster 3. Diese sind vorzugsweise als geschäumte Körper ausgeführt und z. B. Bestandteil eines Sitzes, eines Lenkrads o. ä.
Mindestens einem zu temperierenden Gegenstand 100 und mindestens einer zu temperierenden Oberfläche 10 sind eine oder mehreren Klimatisier-Einrichtungen 4 zugeordnet, um sie zu temperieren/klimatisieren.
Mindestens eine Klimatisier-Einrichtung 4 weist eine oder mehrere Luftleiteinrichtungen 4.1 auf. Unter Luftleiteinrichtung 4.1 wird jede Einrichtung verstanden, die zur gezielten Veränderung der Luftzusammensetzung oder der Luftströmungen in einem bestimmten Flächen- oder Raumbereich zum Luftaustausch genutzt werden kann, wie z. B. Bordklimaanlage, zumindest teilweise luftdurchlässige Abstandsmedien, Abstandsgewirke und/oder Klimatisierungseinleger.
Mindestens eine Klimatisier-Einrichtung 4 weist eine oder mehrere Feuchteregulier-Einrichtungen 4.2 auf. Unter Feuchteregulier-Einrichtung wird eine Einrichtung verstanden, die der Regulierung der Luftfeuchtigkeit in ihrer Umgebung dient, insbesondere genannte Luftleiteinrichtungen 4.1, Temperiereinrichtungen 4.3 oder Feuchtigkeitsabsorber wie Aktivkohlefasern oder polymere Superabsorber.
Mindestens eine Klimatisier-Einrichtung 4 weist vorzugsweise eine oder mehrere Temperiereinrichtungen 4.3 auf. Unter Temperiereinrichtung 4.3 wird jede Einrichtung verstanden, die zur gezielten Veränderung der Temperatur in ihrer Umgebung genutzt werden kann, z. B. alle Vorrichtungen mit mindestens einem elektrischen Heizwiderstand gemäß 2 und 3, einer Wärmepumpe, einem Peltier-Element und/oder einer Luftbewegungs-Einrichtung, z. B. einem Ventilator, aufweist, oder im Wesentlichen daraus gebildet ist.
Mindestens eine Temperiereinrichtung 4.3 weist vorzugsweise mindestens eine elektrische Heizeinrichtung 4.4 auf. Eine solche Heizeinrichtung ist vorzugsweise als textiles Flächen-Heizelement ausgeführt. Einsetzbar ist sie z. B. als Einleger in die Polsterung eines Einrichtungsgegenstandes, z. B. eines Sitzes 110.
Mindestens eine Heizeinrichtung 4.4 weist vorzugsweise eine oder mehrere elektrische Widerstandseinrichtungen 4.5 auf, um elektrische Energie in thermische umzuwandeln. Vorzugsweise sind eine oder mehrere Widerstandseinrichtungen 4.5 so gestaltet, dass sie bei Temperaturen über 100°C, je nach Anwendungsfall auch über 200°C oder über 250°C, ihre elektrische Leitfähigkeit zumindest teilweise verlieren. Je nach Anwendungsfall kann dies unterhalb von 150°C, unter 200°C oder auch unter 260°C liegen.
Mindestens eine Widerstandseinrichtung 4.5 weist vorzugsweise eine oder mehrere Leiteinrichtungen 5 zum Temperieren auf.
Eine Heizeinrichtung 4.4 weist vorzugsweise eine oder mehrere Kontaktiereinrichtungen 4.6 auf, um eine elektrische Spannung an mindestens eine Widerstandseinrichtung 4.5 anzulegen.
Vorzugsweise weist die Heizeinrichtung 4.4 zwei oder mehr Kontaktiereinrichtungen 4.6 auf, die beabstandet zueinander zumindest teilweise an einer Widerstandseinrichtung 4.5 angeordnet sind. Vorzugsweise sind sie randnah entlang der Widerstandseinrichtung 4.5 angeordnet und z. B. durch Nähen, Kleben oder Aufdrucken daran befestigt. Sie können eine lang gestreckte Kontur aufweisen und im Wesentlichen mäandernd und/oder geradlinig (2C), d)) verlaufen. Sie sind vorzugsweise in etwa parallel zueinander angeordnet und jeweils an einem ihrer Enden über eine Verbindungsleitung 4.6.1 mit einer Strom-/Spannungsquelle verbunden. Sind mehr als zwei Kontaktiereinrichtungen 4.6 an einer Widerstandseinrichtung 4.5 angeordnet, so sind bestimmte Bereiche 10.1 davon unabhängig von den übrigen mit Strom beaufschlagbar.
Eine Kontaktiereinrichtung 4.6 weist vorzugsweise eine oder mehrere Leiteinrichtungen 5 zum Kontaktieren auf, die mit einer Widerstandseinrichtung 4.5 in elektrisch leitender Verbindung stehen. Zweckmäßig ist insbesondere eine Anzahl von zwei bis zehn, vorzugsweise drei bis acht Kontaktleitern.
Eine Heizeinrichtung 4.4 weist sinnvollerweise einen oder mehrere Temperatursensoren auf. Diese überwachen das Temperatur-Niveau des Heizelementes und/oder der Umgebung, um maximalen Komfort und Sicherheit zu gewährleisten. Ein solcher Temperatursensor kann z. B. ein Thermostat sein.
Mindestens eine Heizeinrichtung 4.4 weist sinnvollerweise einen oder mehrere Stromunterbrecher 4.7 auf, um die Stromzufuhr zu mindestens einer Widerstandseinrichtung und/oder einer Leiter-Einrichtung zu unterbrechen. Dadurch lassen sich unnötiger Energieverbrauch und unangenehme Temperaturen vermeiden. Ein solcher Stromunterbrecher 4.7 kann durch mindestens eine Leiteinrichtung 5 gebildet sein, die ihre elektrische Leitfähigkeit im Falle der Überschreitung eines Temperatur-Schwellenwertes zumindest teilweise und/oder zumindest zeitweise verliert, z. B. durch Schmelzen oder Durchbrennen.
Eine Klimatisierungseinrichtung 4 weist vorzugsweise eine oder mehrere Detektoreinrichtungen 4.9 auf, z. B. in Form von Feuchtesensoren, um die Feuchtigkeit in einem Sitz und/oder in der Luft der Umgebung oder andere Parameter zu ermitteln.
Die Klimatisiereinrichtung 4 bzw. eine oder mehrere ihrer Komponenten (z. B. Widerstandseinrichtung 4.4, Kontaktiereinrichtung 4.6, ...) eine oder mehrere Leiteinrichtungen 5. Diese können z. B. als Kontaktiereinrichtung 4.6 oder Verbindungsleitungen 4.6.1 zur Stromleitung, als Widerstandseinrichtungen 4.5 zur Wärmeerzeugung und/oder Detektoreinrichtungen 4.9 zur Temperaturüberwachung ausgeführt sein.
Vorzugsweise ist die elektrische Leitfähigkeit mindestens einer Leiteinrichtung 5 bei unerwünscht hoher Temperatur (z. B. 200°C bis 400°C, besser zwischen 220°C und 280°C) zeitweise oder dauerhaft zumindest lokal vermindert oder ganz aufgehoben. Das verhindert eine unzulässig hohe Aufheizung. Es kann vorgesehen sein, dass die Leiteinrichtung 5 teilweise oder im Wesentlichen vollständig reversibel oder irreversibel in dem genannten Temperaturbereich unterbrochen ist.
Vorzugsweise schwankt der elektrische Widerstand mindestens einer Leiteinrichtung 5 vorzugsweise zumindest in einem bestimmten Temperaturbereich um maximal 50% seines Widerstandes bei Raumtemperatur (ca. 20°C), besser maximal 30% oder 10%. Der Temperaturbereich umfasst vorzugsweise das Intervall von –10°C bis +60°C, besser –20°C bis +150°C, besser –30°C bis +200°C. Dies kann z. B. durch Vorrecken, Warmlagern, Wasserbäder o. ä. erreicht werden. Das gilt insbesondere für kunststoff-haltige Leiteinrichtungen 5. Vorzugsweise liegt der elektrische Widerstand zwischen 0 und 3 Ω/m, besser 0 und 2 Ω/m, besser 0,1 und 0,3 Ω/m zum Stromtransport beziehungsweise zwischen 0,1 und 5 Ω/m, besser 0,8 und 3 Ω/m zum Heizen.
Vorzugsweise hat mindestens eine Leiteinrichtung 5 mindestens ein Leitteil 5.1 zum Leiten von elektrischem Strom und/oder mindestens einen Leitteilträger 5.2 zum Tragen des Leitteils 5.1.
Vorzugsweise ist mindestens ein Leitteilträger 5.2 teilweise oder im Wesentlichen vollständig aus einem Material, das eine höhere Beständigkeit gegenüber Wechselbiegung und/oder einen deutlich höheren Materialpreis und/oder eine geringere Zug- oder Druckfestigkeit aufweist als das Material des Leitteils 5.1. Zusätzlich oder alternativ kann ein Leitteilträger 5.2 auch eine oder mehrere Fasern 5.2.1 aus einem hochfesten Werkstoff, z. B. Aramid, Carbon, Zylon, etc.. Unter hochfest wird dabei insbesondere ein Werkstoff mit einer Zugfestigkeit von mehr als 2500 N/mm² oder 2500 MPa verstanden. Vorzugsweise werden eine oder mehrere Mineralfasern eingesetzt, z. B. aus Glas. Dies bewirkt eine hohe Temperaturbeständigkeit und eignet sich insbesondere für die Verwendung in einem tragenden Innenstrang einer Leiteinrichtung.
Zusätzlich oder alternativ weisen vorzugsweise ein oder mehrere Leitteilträger 5.2 eine oder mehrere Fasern 5.2.1 auf, die teilweise oder vollständig aus Kunststoff gebildet sind, z. B. aus Carbon, vernickelten Carbonfasern, Nylon, Polyethylen, PVC, Polyimid, Polyamid (z. B. 1.2, 3.4, 5.3, 6.6, 6.10, 7.2, 8.1), Polypropylen, Polyester, Polyurethan, etc.. Diese Materialien sind einfach zu verarbeiten und kostengünstig. Sie eignen sich insbesondere für einen Innenstrang 5.2.a, aber auch z. B. als Haftmasse in einem Leitteil 5.1. Ein Kunststoff ist jedes synthetische, in der Natur nicht auftretende Material, insbesondere Polymere und daraus abgeleitete Substanzen wie Carbonfasern. Vorzugsweise ist das gewählte Material elastisch und reißfest.
Bei Leiteinrichtungen 5 ohne PTC-Charakteristik ist mindestens ein Leitteilträger 5.1 vorzugsweise so konzipiert, dass er bei Überschreiten eines bestimmten Temperaturwertes seinen Materialzusammenhalt verliert. Dazu kann zweckmäßig sein, dass der Leitteilträger 5.2 aus einem Material ist, das sich chemisch zersetzt oder verdampft, sobald bestimmte Temperaturwerte überschritten sind, so dass er zumindest partiell aufgelöst und unterbrochen ist. Dadurch wird dem Leitteil 5.1 die tragende Grundlage entzogen, sobald eine unzulässige Erwärmung auftritt. Es kann dazu zweckmäßig sein, dass der Leitteilträger 5.2 schrumpft, sich zusammenzieht und/oder reißt und dabei eine darüber liegende, das Leitteil 5.1 bildende Schicht zerstört/zerreißt, so dass die Leitfähigkeit des Leitteils 5.1 gestört ist. Dafür kann zweckmäßig sein, dass der Leitteilträger 5.2 zumindest anteilig aus einem Material mit „Memory”-Effekt gefertigt ist. Es kann zweckmäßig sein, dass der Leitteilträger 5.2 bei Temperaturen von zwischen 100°C und 400°C zumindest teilweise schmilzt, erweicht oder sich zersetzt, vorzugsweise zwischen 150°C und 300°C, vorzugsweise zwischen 220°C und 280°C, hier bei 270°C. Mindestens ein Leitteilträger 5.2 weist vorzugsweise ein das Material auf, das bis mindestens 150°C, vorzugsweise bis mindestens 200°C, vorzugsweise bis mindestens 250°C chemisch und/oder mechanisch zumindest ähnlich stabil bleibt wie unter Standardbedingungen. Dadurch ist das Material für den gewöhnlichen Heizbetrieb ausreichend hitzebeständig. Hitzebeständig bedeutet, dass das betreffende Material bei Temperaturänderungen des Alltags seine Form und seine Festigkeit allenfalls unwesentlich ändert, chemisch stabil bleibt und den gleichen Aggregatszustand wie bei Standard-Umgebungsbedingungen beibehält.
Der elektrische Widerstand einer Leiteinrichtung 5 mit leitfähig beschichteten Materialien hängt nicht nur von der Beschaffenheit einer als Leitteil 5.1 dienenden leitfähigen Beschichtung, sondern auch von der Beschaffenheit des Leitteilträgers 5.2 ab. Insbesondere die langfristige Stabilität des elektrischen Widerstands wird davon stark beeinflusst, weil ein Zerfall des Leitteilträgers 5.2 auch das davon getragene Leitteil 5.1 beschädigen kann.
Es hat sich gezeigt, dass die Dauerbeständigkeit eines Leitteilträgers 5.2 gegen Alterung, Materialermüden und thermische Belastungen insbesondere bei Polymer-Werkstoffen dann besonders hoch ist, wenn zumindest Teile des Materials des Leitteilträgers 5.2 ein hohes Molekulargewicht und/oder eine hohe Kristallinität aufweisen. Dies gilt zumindest solange diese Belastungen unterhalb des Schmelzpunktes, der Erweichungstemperatur und/oder der Zersetzungstemperatur des Materials bleiben. Um Kristalle aufzuschmelzen wird pro Gramm eine bestimmte Energie benötigt. Je mehr oder größer die Kristalle pro Masseneinheit des Kunststoffes sind, umso mehr Energie wird benötigt. Daher ist die massenbezogene Aufschmelzenergie (J/g) ein Maß für die Kristallinität in einem teilkristallinen Kunststoff.
Umfangreiche Tests haben gezeigt, dass die Stabilität besonders, gut ist, wenn mindestens 50% des Materials des Leitteilträgers 5.2 in kristallischer Form vorliegen, während die übrigen Anteile in amorpher Struktur vorliegen. Vorzugsweise beträgt die Kristallinität eines Kunststoffes mindestens 50 J/g, vorzugsweise mindestens 60 J/g, besser noch 70 J/g. Dies erhöht die Haftung einer Beschichtung am Leitteilträger 5.2. Dies gilt insbesondere für die oben genannten Kunststoffe. Außerdem wurde dabei festgestellt, dass eine Fertigung des Leitteilträgers 5.2 aus einem Material mit hohem Molekulargewicht einem Eindringen von Wasser in das Trägermaterial entgegenwirkt. Vorzugsweise beträgt das Molekulargewicht von einem, mehreren oder im Wesentlichen allen Leitteilträgern 5.2 deshalb mindestens 40.000 g/mol, besser 100.000 g/mol, besser 130.000 g/mol, besser 200.000 g/mol und mehr. Dies gilt insbesondere für die oben genannten Kunststoffe.
Vorzugsweise weisen ein oder mehrere Leitteilträger 5.2 zumindest Anteile eines Materials auf, dessen elektrische Leitfähigkeit sich in Bezug auf mindestens einen Einflussparameter anders verhält als mindestens ein Materialanteil mindestens eines Leitteils 5.1. Vorzugsweise ändert sich die elektrische Leitfähigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur.
Leitteilträger 5.2 sind gewöhnlich zumindest größtenteils aus einem elektrisch nicht-leitenden Material gefertigt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass mindestens ein Leitteilträger 5.2 ganz oder teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material hergestellt ist und einen Teil der Stromlast trägt. Dies kann z. B. bei Leiteinrichtungen 5 mit PTC-Charakteristik zweckmäßig sein. In einem solchen Fall fließt vorzugsweise der größere Teil des Stromes über das Leitteil 5.1 und weniger als 50%, besser weniger als 20%, besser weniger als 10%, über den Leitteilträger 5.2. Zweckmäßig sind hierfür z. B. Metalle wie Kupfer, Stahl oder Nickel, elektrisch leitfähige Kunststoffe, Graphit oder Mischungen bzw. Legierungen hieraus.
Es kann zweckmäßig sein, dass der Leitteilträger 5.2 eine Dicke von weniger als 500 μm, vorzugsweise zwischen 100 und 2 μm, vorzugsweise zwischen 50 und 0,1 μm, vorzugsweise zwischen 15 und 0,1 μm, aufweist.
Vorzugsweise weist mindestens ein Leitteilträger zumindest abschnittsweise eine Haftmasse 5.2.2 auf oder ist ganz oder teilweise daraus gebildet, um ein oder mehrere Leitteile 5.1 oder Bestandteile davon zu halten. Mindestens ein Teil der Haftmasse 5.2.2 ist vorzugsweise zumindest teilweise aus einem zumindest zeitweise klebefähigen und/oder nicht-metallischen Werkstoff gebildet und/oder einem Werkstoff mit dem Potential, Fügeteile durch Flächenhaftung (Abhäsion) und/oder innere Festigkeit (Kohäsion) zu verbinden. Mindestens ein Teil der Haftmasse ist vorzugsweise zumindest teilweise durch Pinselauftrag auf einer dauerhaft oder zeitweise bei der Temperiereinrichtung 4.3 verbleibenden flächigen Trägereinrichtung 8 mit Pinseln aufgetragen, mit Druck aufgespritzt, in einem Bad durch Tauchen oder durch Pulverbeschichtung aufgebracht. Dies umfasst insbesondere Schmelz-, Kontakt-, Pulver- und/oder Sprühkleber oder entsprechende Bindemittel. Geeignet sind insbesondere Materialien mit mindestens Anteilen von Gummi, PU, Kunstharz, Klebstoffen und/oder Plastisolen.
Vorzugsweise weist mindestens eine Leiteinrichtung 5 ein oder mehrere Leitteile 5.1 auf. Darunter werden solche Bestandteile der Leiteinrichtung 5 verstanden, die zumindest abschnittsweise und/oder zeitweise eine spezifische elektrische Leitfähigkeit von mindestens 1 Mio. Ω·cm, vorzugsweise mindestens 1 Ω·cm aufweisen.
Vorzugsweise sind ein oder mehrere Leitteile 5.1 teilweise oder im Wesentlichen vollständig an oder in einem Leitteilträger angeordnet. Dies kann z. B. stoffschlüssig geschehen, z. B. dadurch, dass ein der mehrere Leitteile 5.1 als flächige und/oder röhrenförmige Beschichtung an oder um einen flächigen oder strangartigen Leitteilträger 5.2 vorgesehen sind. Es ist z. B. auch möglich, dass ein Leitteil 5.1 z. B. als Strang, Band, Netz oder Schicht form- oder kraftschlüssig befestigt ist, z. B. durch Einweben, Einwirken, Aufnähen, Einnähen an oder in einem flächigen Leitteilträger 5.2 oder wendelförmiges Umwickeln eines strangförmigen Leitteilträgers 5.2. Vorzugsweise sind ein oder mehrere Leitteile 5.1 teilweise oder im Wesentlichen vollständig unmittelbar einer zu temperierenden Oberfläche zugeordnet, z. B. durch Anordnung an einem Bezug 2 und/oder zumindest teilweise in ein zu temperierendes Objekt 100 eingebettet, z. B. durch Einschäumen, Eingießen, etc. in einem Polsterschaum.
Vorzugsweise sind ein oder mehrere Leitteile 5.1 abschnittsweise oder im Wesentlichen vollständig als Schicht 5.1.1 ausgebildet und weist zumindest abschnittsweise eine Materialstärke, insbesondere Schichtdicke, auf von 1 nm bis 15 μm, besser 1 nm bis 1 μm, besser 20 nm bis 0,1 μm. Da sich in einem Prozess-Schritt meist nur eine dünne Schicht aufbringen lässt, können auch mehrere Schichten übereinander vorgesehen sein. Vorzugsweise sind ein oder mehrere Leitteile 5.1 abschnittsweise oder im Wesentlichen vollständig durch Lackieren, Tauchen, Färben oder durch kathodische Tauchlackierung oder Extrusion aufgebracht. Zwischen einem oder mehreren Leitteilen 5.1 und einem oder mehreren Leitteilträgern 5.2 ist vorzugsweise zumindest punkt- oder abschnittsweise ein chemisch edles Material aufgebracht, z. B. eine Schicht mit Anteilen von 1–100% Silber, Paladium und/oder Gold. Dies kann eine verbesserte Haftung nachfolgend aufgebrachter Materialien an einem Leitteilträger 5.2 bewirken, welche das eigentliche Leitteil 5.1 oder den größeren Teil des Leitteils 5.1 bilden.
Vorzugsweise weisen ein oder mehrere Leitteile 5.1 abschnittsweise oder im Wesentlichen vollständig die Form eines Stranges, Bandes, Netzes und/oder einer Wendel bzw. Spirale auf. Es kann vorgesehen sein, dass ein Leitteil 5.1 unregelmäßig geformt ist und z. B. Zonen unterschiedlicher Materialstärke aufweist. Insbesondere kann das Leitteil 5.1 Einschnürungen, Verdickungen und/oder Ausnehmungen aufweisen. Dadurch lassen sich auch aus einem homogenen Material Bereiche im Leitteil 5.1 erzeugen, deren elektrischer Widerstand gezielt eingestellt ist.
Vorzugsweise sind ein oder mehrere Leitteile 5.1 anteilig oder im Wesentlichen vollständig aus einem Material gebildet, das eine PTC-Charakteristik aufweist. Hierfür sind z. B. graphithaltige Kunststoffe, insbesondere rußgefüllte Materialien geeignet. Vorzugsweise wird ein Material verwendet, dessen elektrischer Widerstand bei Temperaturen über 120°C, vorzugsweise über 70°C, insbesondere nicht-linear ansteigt. z. B. kann das Material „7282 PTC Carbon Resistor” von DuPont aufgebracht werden, das bei etwa 80°C einen nicht-linearen, sehr starken Anstieg des Widerstandes auf das Doppelte bis 20fache des Wertes bei Raumtemperatur zeigt. Damit lässt sich sehr einfach ein selbstregelndes Heizelement 4.4 verwirklichen, dass in keinem Betriebszustand überhitzen kann.
Vorzugsweise sind ein oder mehrere Leitteile 5.1 teilweise oder im Wesentlichen vollständig aus einem Material gefertigt, dessen Leitfähigkeit auch in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchte langzeitstabil ist, vorzugsweise eines das auch nach einem Feuchtklimatest gemäß DIN EN 600068-2-30 eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 80%, besser 90%, besser 95%, seines Ursprungswertes aufweist. Hierzu besonders geeignet sind z. B. Materialien, die zumindest Anteile eines oder mehrerer der folgenden Materialien aufweisen: Metall, Kupfer, Kupferlegierung, Nickel (insbesondere mit Phosphor-Anteilen), Kohlenstoff-Partikel, Kohlenstoff-Fasern, carbonisierte Kunststoff-Filamente, Silber, Gold, Zink, Baytron, Baytron P, Polyaniline (PANI), Polythiophen, Poly(3,4-ethylendioxythiopen) (PEDOT), Polystyrenesulfonate (PSS), Polyacetylene (PA), Polyphenylene (PP), Polyphenylen vinylene (PPV), Polythiophene (PT), und/oder Kombinationen und/oder die genannten Materialien beinhaltende Verbindungen, Moleküle und/oder Derivate.
Vorzugsweise weisen ein oder mehrere Leitteile 5.1 jeweils ein oder mehrere Fasern 5.2.1 auf. Diese können z. B. zumindest teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material wie Karbon bestehen. Sie können jedoch auch zumindest teilweise aus einem elektrisch schlecht oder nicht leitenden Material gebildet sein. Solche Fasern 5.2.1 sind vorzugsweise zumindest teilweise in das übrige Material des Leitteils 5.1 eingebettet und erhöhen dessen mechanische Festigkeit. Ein solches Leitteil 5.1 könnte also z. B. eine Metallschicht oder Graphitschicht um einen strangförmigen Leitteilträger 5.2 und Einschlüsse von zusätzlichen Karbon- oder Metallfasern aufweisen.
Besonders bevorzugt ist, wenn mindestens ein Leitteil 5.1 aus mindestens zwei Materialien mit unterschiedlichen chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften gebildet ist. Diese Materialien sind vorzugsweise miteinander vermischt, z. B. verknotet, gesintert, dispergiert, ausgefüllt o. ä., damit sich eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Materialien im Leitteil 5.1 ergibt.
Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Ex-Situ- oder In-Situ-Legierung. Unter Ex-Situ-Legierung wird eine Materialpaarung verstanden, bei der zwei oder mehr verschiedenartige Komponenten räumlich nebeneinder angeordnet sind, z. B. in der Art eines Drahtes aus einem ersten Material (z. B. Kupfer), das mit einem weiteren Material (z. B. Eisen) beschichtet ist. Unter In-Situ-Legierung wird eine Materialpaarung verstanden, bei der in einem ersten Material (z. B. Kupfer) ein zweites, nicht (mehr) gelöstes Material (z. B. Chrom, Eisen oder Niob) in Form einer Vielzahl von Einschlüssen eingebettet ist. Vorzugsweise beträgt der Anteil der Beimischungen zum ersten Material 5 bis 30% am Gesamtgewicht der Legierung, vorzugsweise 10–25%, vorzugsweise 15–20%.
Vorzugsweise werden aus einem solchen Material Drähte gezogen, bei denen die ursprünglich konartigen Einschlüsse dann in gestreckter Form als Fasern im Einkettungsmaterial vorliegen. Auf diese Weise entstehen Drähte mit hoher Leitfähigkeit und hoher Zugfestigkeit. Besonders vorteilhaft sind Legierungen mit CuNi₂Si, CuFe2, CuFe_0,2P oder CuNiSn.
Eine oder mehrere Leiteinrichtungen weisen vorzugsweise eine Vielzahl von Leitpartikeln 7 auf. Unter Partikel werden kleine Einheiten von Materie, z. B. Teilchen, Granulat, Fasern, Faserbruchstücke, Pulver, Körner oder Mischungen daraus verstanden, die vorzugsweise in einer, zwei oder drei Dimensionen kleiner als 2 cm, besser 1 cm, besser 5 mm, besser 2 mm, besser 1 mm sind. Bevorzugt werden Durchmesser von ca. 50 μm ca. 3 mm, besser 0,01–4 mm, und/oder Längen von ca. 50 μm bis ca. 20 cm (besser 0,01–5 cm). Solche Leitpartikel 7 sind preisgünstig, korrosionsbeständig und temperaturunempfindlich. Ein Leitpartikel 7 kann dabei ein Leitteil 5.1 bilden. Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Vielzahl von Leitpartikeln 7 eventuell unter Verwendung einer Haftmasse 5.2.2 zusammen ein Leitteil 5.1 bildet.
Ein gewisser Anteil oder im Wesentlichen alle Leitpartikel 7 sind aus einem vorzugsweise homogenen, vorzugsweise elektrisch leitfähigen Material gebildet, vorzugsweise zumindest anteilig aus Kohlenstoff, Stahl, intrinsisch leitfähigem Kunststoff, rußgefülltem Lycocell oder anderen Metallen. Faserartige Partikel sind besonders geeignet, da sie bei einer Einbettung in eine Haftmasse 5.2.2 eine bessere Stromleitfähigkeit ermöglichen. Besonders geeignet sind Kohlenstoff-Nanorähren, Grafit-Nanu-Fasern oder Karbonfilamente. Dies gewährleistet eine gute elektrische Leitfähigkeit, mechanische Robustheit und Korrosionsfestigkeit. Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT) sind röhrenförmige Gebilde aus Kohlenstoff mit einem Durchmesser von ca. 1–50 nm und einer Länge von bis zu mehreren Millimetern. Die elektrische Leitfähigkeit der Röhre ist metallisch, halbleitend oder bei tiefen Temperaturen supraleitend. CNTs haben eine Dichte von 1,3–1,4 g/cm³ und eine Zugfestigkeit von 45 Milliarden Pascal. Die Strombelastbarkeit beträgt ca. das 1000-fache von Kupferdrähten. Die Wärmeleitfähigkeit liegt bei Raumtemperatur bei 6000 W/m·K. Grafit-Nano-Fasern sind (massive) Fasern aus Kohlenstoff mit einem durchmesser kleiner als 1 μm.
Ein gewisser Anteil oder im Wesentlichen alle Leitpartikel 7 sind zumindest teilweise in eine Haftmasse 5.2.2 eingebettet und/oder haftet an deren Oberfläche. Es kann auch vorgesehen sein, dass sie vollständig von der Haftmasse 5.2.2 umschlossen sind. Ein gewisser Anteil oder im Wesentlichen alle Leitpartikel 7 sind vorzugsweise teilweise oder im Wesentlichen vollständig von einer zu temperierenden Oberfläche 10 beabstandet. Insbesondere nicht eingebettete bzw. nicht anhaftende Bereiche von Leitpartikeln 7 ragen vorzugsweise auf der von einem Benutzer abgewandten Seite einer Haftmasse 5.2.2 heraus und/oder sind auf dieser Seite angeordnet.
Vorzugsweise weisen je ein oder mehrere Leiteinrichtungen 5, Leitteile 5.1, Leitstränge 5.5, Heizeinrichtungen 4.4 und/oder zu temperierende Gegenstände 100 mindestens einen Mantel 5.3 auf, der zumindest teilweise an der Oberfläche einer bemantelten Komponente angeordnet ist und ein oder mehrere Eigenschaften aufweist, welche die Oberfläche der bemantelten Komponente nicht hat. Durch einen Mantel 5.3 wird die bemantelte Komponente vorzugsweise zumindest teilweise von ihrer Umgebung getrennt. Ein Mantel 5.3 ist z. B. auch ein Gebilde, das die bemantelte Komponente direkt oder indirekt zumindest teilweise bedeckt oder umhüllt, aber nicht zwangsweise das äußerste Teil der bemantelten Komponente. Ein Mantel 5.3 kann z. B. flächig als Schicht, rohrartig als Umhüllung oder netzartig ausgeführt sein. Ein solcher Mantel 5.3 kann z. B. zumindest teilweise elektrisch leitfähig sein und z. B. ein Leitteil 5.1, eine EMV-Schirmung, eine antistatische Beschichtung und/oder eine Signalübertragungseinrichtung bilden. Er kann auch zumindest teilweise elektrisch schlecht oder nicht leitend sein und z. B. eine Isolation, einen Korrosionsschutz gegen aggressive Medien, einen Überleitschutz und Hot-Spot-Schutz, eine klebefähige Verbindungseinrichtung und/oder eine Verstärkung der mechanischen Beständigkeit einer Leiteinrichtung 5 bilden.
Ein Mantel 5.3 kann teilweise oder im Wesentlichen vollständig aus Kunststoff, Klebstoff, Isolationsmaterial oder einem leitfähigen Material wie Metall, z. B. Kupfer oder Silber, gefertigt sein. Er kann z. B. extrudiert, galvanisiert, getaucht und/oder polymerisiert sein. Dazu ist vorzugsweise zumindest ein Teil der Oberfläche der Leiteinrichtung und/oder des Leitteils beschichtet, insbesondere mit einem Kunststoff und/oder einem Klebstoff, einem Lack und/oder zumindest anteilig mit Polyurethan, PVC, PTFE, PFA und/oder Polyester. Entsprechende Leiteinrichtungen sind besonders korrosionsbeständig und können außerdem mittels der Beschichtung verklebt werden.
Es kann zweckmäßig sein, dass mindestens ein Mantel 5.3 und/oder mindestens ein Leitteil 5.1 zumindest an Teilen ihrer Oberfläche eine bei üblichen Umgebungsbedingungen chemisch inaktive Oberfläche aufweist, zumindest auf ihrer nach außen (bezogen auf einen Leitteilträger 5.2 oder eine bemantelte Komponente) weisenden Oberfläche. Chemisch inaktiv bedeutet inert, d. h. auch bei Einwirkung korrosiver Substanzen verändert sich das so bezeichnete Objekt nicht, zumindest nicht bei solchen Substanzen wie Schweiß, Kohlensäure oder Fruchtsäuren. Das Material kann auch so gewählt werden, dass es entweder nicht korrodiert oder elektrisch leitfähige Korrosionsprodukte bildet. Dazu kann ein Metall vorgesehen sein, dessen Oberfläche passivierbar ist und/oder oxidiert und/oder chromatiert ist. Dazu eignen sich insbesondere Edelmetalle wie Gold oder Silber. Hier ist vorgesehen, dass mindestens ein Leiter zumindest an Teilen seiner Oberfläche metallhaltig, vorzugsweise zumindest anteilig aus Nickel, Silber, Kupfer, Gold und/oder einer diese Elemente beinhaltende Legierung gebildet ist, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig aus einem der genannten Materialien. Dies reduziert den Übergangswiderstand an einer Kontaktfläche zwischen einem Heiz- und Kontaktleiter. Zweckmäßig ist, wenn der Mantel 5.3 metallhaltig, vorzugsweise zumindest anteilig aus einer Legierung, aus Nickel mit Phosphoranteilen, aus Silber, Kupfer und/oder aus Gold gefertigt ist, vorzugsweise aus einer Legierung, die im Wesentlichen vollständig gebildet ist aus Silber, Kupfer, Gold und/oder Nickel. Er kann aber auch teilweise oder im Wesentlichen vollständig aus jedem der für Leitteile und/oder für Leitteilträger beschriebenen Materialien gefertigt sein.
Vorzugsweise hat mindestens eine Leiteinrichtung 5 ein oder mehrere Leitfelder 5a. Unter letzterem wird ein im Wesentlichen flächiges, zumindest teilweise elektrisch leitfähiges Gebilde verstanden. Es kann z. B. eine Folie, ein Textil oder ähnliches aufweisen als leitfähigen oder nicht-leitfähigen Leitteilträger 5.2 aufweisen. Ein Leitfeld 5a weist jedenfalls ein oder mehrere Leitteile 5.1 auf. Solche Leitteile 5.1 können entweder selbst den wesentlichen Bestandteil des Leitfeldes 5a bilden (z. B. als Vlies aus elektrisch leitfähigen Fasern) oder in oder in einem flächigen Leitteilträger 5.2 angeordnet sein (z. B. als aufgenähte oder eingewirkte Leiterstränge auf einem Textilträger).
Vorzugsweise ist eine Vielzahl von Leitsträngen 5.5 und/oder Leitfeldern 6 vorgesehen, vorzugsweise in ein oder mehreren Kontaktiereinrichtungen 4.6 und/oder ein oder mehreren Widerstandseinrichtungen 4.5. Vorzugsweise sind ein oder mehrere Leitstränge 5.5/Leitfelder 6 einer Kontaktiereinrichtung 4.6 mit ein oder mehreren Leitsträngen 5.5/Leitfeldern 6 einer Widerstandseinrichtung 4.5 räumlich und/oder elektrisch verbunden.
Mindestens eine Leiteinrichtung 5 und/oder ein Leitfeld 5a hat vorzugsweise jeweils einen oder mehrere Leitstränge 5.5 oder ist zumindest teilweise als solcher ausgeführt. Der Leitstrang 5.5 kann z. B. ein Heizstrang, ein Kontaktstrang, eine elektrische Sicherung und/oder ein Verbindungsleiter sein. Ein Leitstrang 5.5 ist ein zumindest teilweise elektrisch leitfähiger Strang, in dem sich ein oder mehrere filamentartige, zumindest teilweise elektrisch leitfähige Bestandteile erstrecken, vorzugsweise im Wesentlichen entlang der Längsrichtung des Stranges und/oder schraubenförmig darum herum bzw. darin angeordnet. Ein Leitstrang 5.5 kann selbst aus einer Vielzahl von Leitsträngen 5.5 oder weiteren, z. B. nicht leitfähigen, Teilsträngen aufgebaut sein.
Unter einem Strang wird hier ein längliches Gebilde verstanden, dessen Längenabmessungen die Abmessungen seines Querschnittes bei weitem übertreffen. Vorzugsweise weisen die beiden Dimensionen des Querschnittes in etwa ähnliche Abmessungen auf. Vorzugsweise ist das Gebilde biegeelastisch. Unter filamentartig wird hier verstanden, dass das so bezeichnete Objekt aus einer kurzen oder langen Faser oder aus einem Monofilament- oder Multifilamentfaden gebildet ist. Vorzugsweise hat mindestens ein Strang in mindestens einer Dimension-Querschnittsabmessung weniger als 1 mm, besser 0,1 mm, besser 10 μm.
Vorzugsweise weisen ein oder mehrere Leiteinrichtungen 5 und/oder mehrere Leitstränge 5.5 eine Vielzahl von Teilsträngen 5.7 auf, vorzugsweise mehr als fünf, vorzugsweise mehr als 50, vorzugsweise mehr als 100, vorzugsweise mehr als 300. Ein, mehrere oder im Wesentlichen alle Teilstränge 5.7 weisen dabei eine Dicke von weniger als 1 mm, vorzugsweise weniger als 0,1 mm, vorzugsweise weniger als 10 μm auf. Ein Teilstrang 5.7 ist ein Strang, der zusammen mit weiteren Strängen einen übergeordneten Strang bildet. Es kann zweckmäßig sein, dass ein Leitstrang 5.5 und/oder eine Leiteinrichtung 5 zwei oder mehr verschiedene Typen von Teilsträngen 5.7 aufweist. Es kann vorgesehen sein, dass diese voneinander verschiedene Materialien und/oder verschiedene Abmessungen aufweisen.
Vorzugsweise sind ein, mehrere oder im Wesentlichen alle Teilstränge 5.7 eines Leitstranges 5.5 und/oder einer Leiteinrichtung 5 zumindest anteilig aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt, vorzugsweise im Wesentlichen daraus gebildet. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein, mehrere oder im Wesentlichen alle Teilstränge 5.7 eines Leitstranges 5.5, eines Leitteilträgers 5.2 und/oder einer Leiteinrichtung 5 aus Kunststoff sind und eine Ummantelung mit Kupfer und/oder einer Kupferlegierung aufweisen. Vorzugsweise sind weniger als 50% der Teilstränge 5.7 aus Kupfer, Kupferlegierung und/oder einem anderen metallhaltigen Material, vorzugsweise 1% bis 40%, vorzugsweise 10% bis 35%. Vorzugsweise ist eine Anzahl von mehr als 50% der Teilstränge 5.7 mit einer Seele aus Kunststoff versehen, vorzugsweise zwischen 60% und 99%, vorzugsweise zwischen 60% und 80%. Diese Werte haben sich nach mehreren Testreihen als besonders günstig in Bezug auf Kosten und Haltbarkeit herausgestellt.
Vorzugsweise sind ein oder mehrere Stützstränge 5.8 vorgesehen, die einen großen Teil der mechanischen Belastung des Leitstranges 5.5 und/oder der Leiteinrichtung 5 aufnehmen. Sie sind vorzugsweise aus einem Material, das fester/belastbarer/weniger elastisch ist als das Material der übrigen Stränge, z. B. wie hier im Wesentlichen aus Polyester oder Stahl. Sie sind je nach Einsatz vorzugsweise auch dicker und zahlreicher als die übrigen Stränge. Dadurch lassen sich auch dünne Stränge wirksam gegen Biege- und Zugbelastungen schützen. Die Stützstränge 5.8 können anteilig oder im Wesentlichen vollständig aus einem elektrisch leitfähigen Material und auch aus einem elektrisch schlecht oder nicht leitfähigen Material hergestellt sein.
Vorzugsweise sind ein, mehrere oder im Wesentlichen alle Teilstränge 5.7 von einem, mehreren oder im Wesentlichen allen übrigen Teilsträngen 5.7 eines Stranges abschnittsweise oder im Wesentlichen vollständig elektrisch isoliert. Dies kann z. B. durch Beabstandung voneinander erfolgen, z. B. durch Vorsehen eines Luftspaltes oder durch Beschichten von ein oder mehreren Teilsträngen 5.7 oder Füllen von Strangzwischenräumen mit einem Isolationsmaterial. Unter einem Isolationsmaterial wird jedes Material verstanden, dessen spezifische elektrische Leitfähigkeit höchsten ein Zehntel der spezifischen elektrischen Leitfähigkeit mindestens eines Leitteils 5.1 eines Leitstranges 5.5 beträgt.
Vorzugsweise weisen mindestens eine Leiteinrichtung 5, mindestens ein Leitteilträger 5.2, mindestens ein Leitstrang 5.5, mindestens ein Teilstrang 5.7 zumindest abschnittsweise eine runde Querschnittsform auf. Dies erlaubt eine kostengünstige Fertigung. Alternativ oder zusätzlich kommt für dieselben oder weiteren Bauteile ein unrunder, insbesondere polygoner oder sternenförmiger Querschnitt in Betracht. Dies erlaubt eine Vergrößerung der Oberfläche. Dadurch ist der elektrische Widerstand einer Beschichtung gegenüber einer Beschichtung gleicher Dicke auf einem runden Querschnitt vermindert. Ein trilobaler Querschnitt kann zusätzlich die Beständigkeit gegen Abrieb erhöhten.
Ein oder mehrere Leitteile 5.1 und/oder ein oder mehrere Leitstränge 5.5 weisen vorzugsweise eine spiralförmige räumliche Anordnung auf, vorzugsweise durch Verdrillen, Verzwirnen oder Verseilen miteinander und/oder durch wendelförmige Anordnung um einen Strang, z. B. einen Leitteilträger 5.2. Dies ermöglicht besonders zugbelastbare Heizleiter.
Eine Leiteinrichtung 5 weist vorzugsweise einen oder mehrere Trägereinrichtungen 8 auf, um weitere Komponenten (z. B. der Leiteinrichtung 5) zu tragen. Ein oder mehrere solcher weiteren Komponenten sind z. B. durch Aufnähen mit und ohne Hilfsfaden, Aufkleben, Aufkaschieren, Aufwirken, Einwirken, Einweben, Aufdampfen, Galvanisieren, etc. an einer solchen Trägereinrichtung 8 befestigt.
Ein oder mehrere Trägereinrichtungen 8 sind vorzugsweise im Wesentlichen strangförmig, netzartig und/oder flächig und zumindest teilweise aus einem Textil, Gewirke, Gestrick, Gewebe, Vlies, biegsamen Thermoplasten, luftdurchlässigen Material und/oder einer (z. B. gestanzten oder genoppten) Folie gebildet. Ein oder mehrere Trägereinrichtungen 8 können auch teilweise oder im Wesentlichen vollständig zumindest durch einen Teil des zu temperierenden Objekts 100 gebildet sein, z. B. einen Inneneinrichtungsgegenstand oder zumindest einen Teil der zu temperierenden Oberfläche 10, z. B. den Bezug 2. Da für eine Trägereinrichtung 8 in Bezug auf ihre mechanischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften oft dieselben Anforderungen gelten wie für die Leitteilträger 5.2, kann vorgesehen sein, dass sie teilweise oder im Wesentlichen ganz aus mindestens einem der hier für Leitteilträger 5.2 empfohlenen Materialien gebildet ist. Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Leitteilträger 5.2 selbst eine Trägereinrichtung 8 bildet.
Bezugszeichenliste

2: Bezug
2.1: Bauteil
3: Polster
4: Klimatisiereinrichtungen
4.1: Luftleiteinrichtung
4.2: Feuchteregulier-Einrichtungen
4.3: Temperiereinrichtung
4.4: Heizeinrichtung
4.5: Widerstandseinrichtung
4.6: Kontaktiereinrichtung
4.6.1: Verbindungsleitung
4.7: Stromunterbrecher
4.9: Detektoreinrichtungen
5: Leiteinrichtung
5a: Leitfeld
5.1: Leitteil
5.1.1: Schicht
5.2: Leitteilträger
5.2.1: Fasern
5.2.2: Haftmasse
5.2.a: Innenstrang
5.4: Mantel
5.5: Leitstrang
5.7: Teilstrang
5.8: Stützstrang
6: Leitfeld
7: Leitpartikel
8: Trägereinrichtung
10: Zu temperierende Oberfläche
10.1: Bereich
99: Kraftfahrzeug
100: Zu temperierender Gegenstand
101: Lenkeinrichtung
102: Lenkrad
103: Armaturenbrett
105: Türverkleidung
110: Sitz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN 600068-2-30 [0059]

Claims

Elektrische Leiteinrichtung (5), dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Leitteilträger (5.2) und mindestens ein Leitteil (5.1) aufweist, welches zumindest teilweise an und/oder dem Leitteilträger (5.2) angeordnet ist.
Widerstandseinrichtung (4.5), Kontaktiereinrichtung (4.6), Temperiereinrichtung (4.3), Klimatisiereinrichtung (4) und/oder Detektoreinrichtung (4.9), gekennzeichnet durch eine elektrische Leiteinrichtung (5) nach Anspruch 1.
Bezug (2) für einen zu temperierenden Gegenstand (100), vorzugsweise ein Fahrzeug-Interieurbauteil, gekennzeichnet durch mindestens eine Einrichtung (4.4) nach einem der voranstehenden Ansprüche.
Fahrzeug-Interieurbauteil und/oder Inneneinrichtungsgegenstand, vorzugsweise Sitz (110), Lenkrad (102), Verkleidung (105) und/oder Polster (3), dadurch gekennzeichnet, dass es mit mindestens einer Einrichtung (4.4) nach einem der voranstehenden Ansprüche und/oder mindestens einem Bezug (2) nach einem der voranstehenden Ansprüche versehen ist.
Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug (99), dadurch gekennzeichnet, dass es mit mindestens einer Einrichtung (4.4) nach einem der voranstehenden Ansprüche, einem Bezug (2), einem Interieurbauteil und/oder einem Inneneinrichtungsgegenstand nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgestattet ist.