DE102014115846A1

DE102014115846A1 - Device with heatable surfaces of homogeneous heat distribution

Info

Publication number: DE102014115846A1
Application number: DE102014115846.6A
Authority: DE
Inventors: Rafik Maxi
Original assignee: MAXITEX GmbH
Current assignee: MAXITEX GmbH
Priority date: 2014-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2016-05-04
Also published as: EP3016475A1; DK3016475T3; EP3016475B1; ES2627197T3; PL3016475T3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit heizbarer Fläche von homogener Wärmeverteilung umfassend ein elektrisch hochleitfähiges Vlies, welches elektrisch isolierende Fasern und elektrisch leitfähige Fasern umfasst, ein Steuergerät, mittels welchem eine Spannung einstellbar ist, um einen für die Erreichung der gewünschten Heizleistung benötigten Stromfluss in der Vorrichtung zu gewährleisten, Leitungen, mittels welchen der Kontakt zu dem Steuergerät für einen Daten- und/oder Signalaustausch und/oder eine Versorgung des Vlieses mit elektrischer Energie herstellbar ist und die Dichte der elektrisch leitfähigen Fasern so hoch ist, dass bei anliegender Spannung ein Stromfluss zustande kommt, wobei zur Erhöhung der Heizleistung bei einer bestimmten anliegenden Spannung, der Betriebsspannung, das Steuergerät kurzzeitig die Spannung um den Spannungsstoß „∆U1“ erhöht, um anschließend zur Ausgangsspannung zurückzukehren, für den Fall, dass der Istwert der Heizleistung nach wie vor unter dem Sollwert liegt, das Steuergerät einen erneuten Spannungsstoß „∆U2“ erzeugt, wobei „∆U2“ größer als „∆U1“ ist, und für den Fall, dass der Istwert der Heizleistung immer noch unter dem Sollwert liegt, das Steuergerät einen erneuten Spannungsstoß „∆U3“ erzeugt, wobei „∆U3“ größer als „∆U2“ ist, und für den Fall, dass der Istwert der Heizleistung nach wie vor unter dem Sollwert liegt, die vorbeschriebenen Schritte n mal wiederholt werden, wobei der Spannungsstoß „∆Un“ größer als „∆Ui“, mit i = 1 (bis n – 1) ist.The invention relates to a device with a heatable surface of homogeneous heat distribution comprising an electrically highly conductive fleece comprising electrically insulating fibers and electrically conductive fibers, a control device, by means of which a voltage is adjustable to a current flow required in the device for achieving the desired heating power to ensure lines by means of which the contact to the control device for a data and / or signal exchange and / or a supply of the web with electrical energy can be produced and the density of the electrically conductive fibers is so high that when voltage is applied, a current flow comes, to increase the heating power at a certain applied voltage, the operating voltage, the controller briefly increases the voltage by the surge ".DELTA.U1" to then return to the output voltage, in the event that the actual value of Heizleistun g is still below the set point, the controller generates a new surge ".DELTA.U2", where ".DELTA.U2" is greater than ".DELTA.U1", and in the event that the actual value of the heating power is still below the setpoint, the controller generates a renewed surge "ΔU3", where "ΔU3" is greater than "ΔU2", and in the event that the actual value of the heating power is still below the target value, the above-described steps are repeated n times, wherein the surge "ΔUn" is greater than "ΔUi", where i = 1 (to n-1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit heizbarer Fläche von homogener Wärmeverteilung umfassend ein elektrisch hochleitfähiges Vlies, welches elektrisch isolierende Fasern und elektrisch leitfähige Fasern umfasst, ein Steuergerät, mittels welchem eine Spannung einstellbar ist, um einen für die Erreichung der gewünschten Heizleistung benötigten Stromfluss in der Vorrichtung zu gewährleisten, Leitungen, mittels welchen der Kontakt zu dem Steuergerät für einen Daten- und/oder Signalaustausch und/oder eine Versorgung des Vlieses mit elektrischer Energie herstellbar ist und die Dichte der elektrisch leitfähigen Fasern so hoch ist, dass bei anliegender Spannung ein Stromfluss zustande kommt. The invention relates to a device with a heatable surface of homogeneous heat distribution comprising an electrically highly conductive fleece comprising electrically insulating fibers and electrically conductive fibers, a control device, by means of which a voltage is adjustable to a current flow required in the device for achieving the desired heating power to ensure lines by means of which the contact to the control device for a data and / or signal exchange and / or a supply of the web with electrical energy can be produced and the density of the electrically conductive fibers is so high that when voltage is applied, a current flow comes.

Als elektrische Leiter werden Medien bezeichnet, die zum Transport elektrisch geladener Teilchen genutzt werden können und unter Verwendung von leitfähigen Komponenten, wie beispielsweise Metallen, wie Kupfer, Silber, Stahl aber auch Carbon und Polymeren unter Anwendung unterschiedlichster Technologien bauliche Realisierung erfahren. So können elektrische Leiter in Form von aus elektrisch leitfähigen Fasern hergestellten Textilien Verwirklichung finden, die in unterschiedlichsten Einsatzfeldern eingesetzt, wie beispielsweise als elektrisch betriebene textile Heizflächen, welche eine geringere Bauhöhe aufweisen und sich daher besonders für die direkte Verlegung unter Fußbodenbelägen wie Teppich, Fliesen und Laminat empfehlen. Damit eignen sich derartige Heizflächen nicht nur für die Anwendung im Wohnungsbau, sondern kommen auch als Industrieheizflächen oder Heizflächen in Messe-, Verkaufs- und Sporthallen zum Einsatz. As electrical conductors media are referred to, which can be used to transport electrically charged particles and undergo structural realization using conductive components, such as metals, such as copper, silver, steel but also carbon and polymers using a variety of technologies. Thus, electrical conductors in the form of textiles made of electrically conductive fibers can be found that used in a variety of applications, such as electrically powered textile heating surfaces, which have a lower height and therefore especially for direct installation under floor coverings such as carpet, tiles and Recommend laminate. Thus, such heating surfaces are not only suitable for use in housing, but are also used as industrial heating or heating surfaces in trade fair, sales and sports halls used.

Bei den bisher verfügbaren Systemen ergibt sich aber einerseits das Problem, dass sich die eingesetzte Technologie bzw. das verwendete Material aufgrund mangelnder homogener Leitfähigkeit nicht für eine Vollfläche bzw. Großfläche eignet. Andererseits sind einige Technologien bzw. Materialien knickbruchanfällig, nicht flexibel oder zu weich für eine derartige Anwendung. In the systems available so far, however, the problem arises on the one hand that the technology used or the material used is not suitable for a solid surface or large area due to a lack of homogeneous conductivity. On the other hand, some technologies or materials are vulnerable to breakage, not flexible or too soft for such an application.

Der Einsatz von leitfähigen Fasern in einem Vliesstoff zeichnet sich dadurch aus, dass dieser flexibel ist und eine ausreichende homogene Leitfähigkeit ermöglicht. Derartige Vliesstoffe finden allerdings meist als elektromagnetischer-Verträglichkeits(EMV)-Schutz und als Ableitungstextil Verwendung. Diese Vliesstoffe zeigen keine ausreichende Stabilität des elektrischen Eigenschaftsprofils auf. The use of conductive fibers in a nonwoven fabric is characterized by the fact that it is flexible and allows a sufficient homogeneous conductivity. Such nonwovens, however, are mostly used as electromagnetic compatibility (EMC) protection and as drainage textile. These nonwoven fabrics do not show sufficient stability of the electrical property profile.

Dennoch sind auf aktuellem Stand der Technik einige Vliesstoffe mit elektrisch leitfähigem Anforderungsprofil bekannt, wie zum Beispiel im Einsatz als Heizelement. Ein gattungsgemäßes elektrisch leitfähiges Vlies ist in der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2011 100 936 U1 offenbart, welche ein Heiztextil aus einem Vliesstoffverbundmaterial beschreibt. Die Eigenschaften des Vliesstoffverbundmaterials sind dabei so definiert, dass eine vollflächige Wärmeabgabe ermöglicht wird, wobei dieses faltbar, drapierbar, atmungsaktiv und waschbar ist. Das Vliesverbundmaterial ist als Schicht mit elektrisch leitfähigen Fasern zwischen Decklagen eingearbeitet, wobei die elektrische Leitfähigkeit des Heiztextils auf Kohlefasern beruht. Dadurch eignet sich dieses Material hervorragend für Anwendungen in den Bereichen Bekleidung und Flächenheizung. Nevertheless, some nonwovens with electrically conductive requirement profile are known on the current state of the art, such as in use as a heating element. A generic electrically conductive fleece is in the utility model DE 20 2011 100 936 U1 which discloses a heating fabric made of a nonwoven composite material. The properties of the nonwoven composite material are defined so that a full-surface heat release is possible, which is foldable, drapable, breathable and washable. The nonwoven composite material is incorporated as a layer of electrically conductive fibers between cover layers, wherein the electrical conductivity of the heating textile is based on carbon fibers. This material is therefore ideal for applications in the clothing and surface heating sectors.

Aufgrund der sehr flexiblen Ausgestaltung des Vliesverbundmaterials ist dieses allerdings für eine Anwendung als Vlies zum Beheizen großer Flächen nicht geeignet, da es an mechanischer und chemischer Stabilität mangelt. Due to the very flexible design of the nonwoven composite material, however, this is not suitable for use as a nonwoven for heating large areas, since there is a lack of mechanical and chemical stability.

In der Offenlegungsschrift DE 199 11 519 A1 ist eine Widerstandsflächenheizung auf Basis eines elektrisch leitenden Vliesmaterials auf Glas-/Kohlefaserbasis mit selbstverlöschenden oder unbrennbaren Schutzfolien offenbart. Die Kontaktierung erfolgt mittels selbstklebender Elektroden auf Kupferbasis. In the published patent application DE 199 11 519 A1 discloses a resistance surface heating based on a glass / carbon fiber electrically conductive nonwoven material with self-extinguishing or incombustible protective films. The contacting takes place by means of self-adhesive copper-based electrodes.

Problematisch hierbei ist jedoch, dass ein Vliesmaterial auf Glasfaserbasis verwendet wird, wodurch das Flächengewicht des Vliesstoffes drastisch erhöht wird. Aufgrund der erhöhten Kosten für die Verlegung dieses Vliesmaterials eignet sich dieses nur bedingt für den Einsatz in großen Flächen. The problem here, however, is that a fiberglass-based nonwoven material is used, whereby the basis weight of the nonwoven fabric is drastically increased. Due to the increased cost of laying this nonwoven material, this is only partially suitable for use in large areas.

In der Gebrauchsmusterschrift DE 20 2013 006 258 U1 ist ein elektrisch leitfähiges Vlies mit homogener Wärmeverteilung offenbart, welches auf die zu wärmende Fläche positioniert und an geeigneter Stelle kontaktiert wird. Die Kontaktierung erfolgt derart, dass der Übergangswiderstand zwischen dem elektrischen Kontakt und dem leitfähigen Textil möglichst gering ist, um Energieverluste zu vermeiden. Das beschriebene Vlies ist dabei mit klebrigen, leitfähigen Bindemitteln fixiert. In the utility model DE 20 2013 006 258 U1 discloses an electrically conductive fleece with homogeneous heat distribution, which is positioned on the surface to be heated and contacted at a suitable location. The contacting takes place in such a way that the contact resistance between the electrical contact and the conductive textile is as low as possible in order to avoid energy losses. The nonwoven described is fixed with sticky, conductive binders.

Bei dem offenbarten Vlies ergibt sich allerdings das Problem, dass ein Bindemittel notwendig ist, was die Herstellung und die Verlegung eines derartigen Vlieses erschwert und somit zu höheren Kosten führt. In the disclosed nonwoven, however, the problem arises that a binder is necessary, which makes the production and laying of such a web more difficult and thus leads to higher costs.

In der Offenlegungsschrift WO 2007 110 06 181 A1 ist ein Cellulose-Spinnvlies als Flächenheizer beschrieben. Mit einer Betriebsspannung bis 1000 V wird eine Leistung bis 2 kW je Quadratmeter bei einer modularen, zusammenhängend kontaktierten Flächeneinheit von 1 m Länge × 1 m Breite erreicht. Der Flächenheizer zeichnet sich durch einen geringen Fertigungsaufwand und gute Gebrauchseigenschaften aus. Die ungewöhnliche Spannungshöhe mit ihren hohen Isolierungsanforderungen resultiert in einem lediglich minimal erreichbaren Flächenwiderstand des Gebildes von 500 Ohm bei der genannten Fläche. In the published patent application WO 2007 110 06 181 A1 is a cellulose spunbond described as a surface heater. With an operating voltage of up to 1000 V, a power of up to 2 kW per square meter is achieved with a modular, contiguously contacted surface unit of 1 m length × 1 m width. The surface heater is characterized by a low production cost and good performance characteristics. The unusual voltage level with its high Isolation requirements results in only a minimal achievable sheet resistance of the structure of 500 ohms in the area mentioned.

Das offenbarte Cellulose-Spinnvlies ist darauf ausgelegt, als kleinflächiges Heizsystem auf einer großen Fläche für eine punktuelle Erwärmung zu sorgen, welche aufgrund der großen Heizleistung den gesamten Raum erwärmt und/oder trocknet. Damit eignet sich dieses Vlies nicht als großflächiges Heizsystem. The disclosed cellulose spunbonded fabric is designed to provide a small area heating system on a large area for a point heating, which heats and / or dries the entire space due to the large heating power. Thus, this fleece is not suitable as a large-scale heating system.

Die im Stand der Technik offenbarten elektrisch leitfähigen Vliesmaterialien eignen sich jedoch nicht für die Herstellung einer großflächig ausgebildeten Flächenheizung, da dann die Anzahl der Berührungspunkte der elektrisch leitfähigen Fasern umso größer wird, je größer der Abstand zwischen den beiden Polen ist. Die Folge hieraus ist, dass sich die angelegte Spannung auf eine Vielzahl von Kontaktpunkten verteilt und demzufolge nur noch eine geringe Spannung an dem einzelnen Kontaktpunkt anliegt. Da die elektrisch leitfähigen Fasern an ihrer Oberfläche zwangsläufig korrodieren und/oder oxidieren können, kann es zu hohen Widerständen kommen, die so groß sein können, dass der Stromfluss unterbrochen wird. Somit ist eine gewisse Mindestspannung an einem Kontaktpunkt erforderlich, um den Stromfluss aufrechtzuhalten. Wird die Spannung so gering, dass die elektrische Leitung unterbrochen wird, endet der Gebrauchszweck. Man macht die Erfahrung, dass mit zunehmender Dauer der Benutzung eine Veränderung des Widerstandes zwischen benachbarten Fasern eintritt, was sich in einer sprunghaften Erhöhung des elektrischen Widerstandes manifestiert. Diese Erscheinung ist bekannt und wird als sog. „fritten“ bezeichnet. In einem solchen Fall, d.h. einem Fall des Auftretens des sog. „frittens“, muss die Spannung soweit erhöht werden, damit die durch Korrosion und/oder Oxidation entstandene Isolation wieder „durchschlagen “, um einen Stromfluss wiederherzustellen. However, the disclosed in the prior art electrically conductive nonwoven materials are not suitable for the production of a large area surface heating, since then the number of points of contact of the electrically conductive fibers is greater, the greater the distance between the two poles. The consequence of this is that the applied voltage is distributed to a plurality of contact points and therefore only a small voltage is applied to the individual contact point. Since the electrically conductive fibers can inevitably corrode and / or oxidize on their surface, it can come to high resistances, which can be so large that the flow of current is interrupted. Thus, a certain minimum voltage at a contact point is required to maintain the flow of current. If the voltage is so low that the electrical line is interrupted, ends the purpose of use. It is experienced that as the duration of use increases, there is a change in resistance between adjacent fibers, manifesting in an abrupt increase in electrical resistance. This phenomenon is known and is referred to as so-called "frits". In such a case, i. In a case of the occurrence of the so-called "frittens", the voltage must be increased so far that the resulting from corrosion and / or oxidation insulation again "break through" to restore a flow of current.

Es besteht ein großer Bedarf an einem elektrisch hochleitfähigen Vlies, welches die Beheizung einer großen Fläche sicherstellt und die oben genannten Probleme überwindet. Zudem soll das Vlies auch bei großen Abmessungen voll funktionstüchtig sein. Insbesondere ist das Problem des sogenannten „Frittens“ zu lösen, welches die durch veränderliche Kontaktwiderstände hervorgerufenen irregulären sprunghaften Schwankungen des elektrischen Widerstandes bezeichnet. Die Berücksichtigung des „Frittens“ bietet den Vorteil, dass zur Herstellung der gewünschten Heizleistung auf das Anlegen von elektrischer Hochspannung verzichtet werden kann, sondern lediglich eine vergleichsweise niedrige Spannung benötigt wird, welche für erwachsene Menschen und normale Anwendungsfälle als nicht bedrohlich gilt. Dies hat neben wirtschaftlichen auch aus sicherheitstechnischen Aspekten wesentliche Vorteile. There is a great need for an electrically highly conductive nonwoven that ensures the heating of a large area and overcomes the above problems. In addition, the fleece should be fully functional even with large dimensions. In particular, the problem of so-called "fritting" is to be solved, which designates the irregular sudden fluctuations of the electrical resistance caused by variable contact resistances. The consideration of the "frying" has the advantage that can be dispensed with for the production of the desired heating power on the application of electrical high voltage, but only a comparatively low voltage is required, which is considered non-threatening for adult people and normal applications. This has significant economic benefits as well as safety aspects.

Aufgabe der Erfindung ist es also, eine Vorrichtung mit heizbarer Fläche von homogener Wärmeverteilung umfassend ein elektrisch hochleitfähiges Vlies bereitzustellen, welches trotz niedriger Versorgungsspannung eine homogene Wärmeverteilung über die gesamte Fläche sicherstellt. The object of the invention is therefore to provide a device with a heatable surface of homogeneous heat distribution comprising an electrically highly conductive fleece, which ensures a homogeneous heat distribution over the entire surface despite low supply voltage.

Des Weiteren sollte diese Vorrichtung schnell und einfach auf unterschiedliche Größen adaptierbar, sowie günstig in der Herstellung und Verlegung und langlebig sein. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Vorrichtung mit einem geringen Flächengewicht bereitzustellen, um einen breiten Anwendungsbereich dieser sicherzustellen. Furthermore, this device should be quickly and easily adaptable to different sizes, as well as inexpensive to manufacture and install and durable. Another object of the invention is to provide such a low basis weight device to ensure a wide range of applications.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung mit heizbarer Fläche von homogener Wärmeverteilung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst, insbesondere indem zur Erhöhung der Heizleistung bei einer bestimmten anliegenden Spannung, der Betriebsspannung, das Steuergerät kurzzeitig die Spannung um den Spannungsstoß „∆U₁“ erhöht, um anschließend zur Ausgangsspannung zurückzukehren, für den Fall, dass der Istwert der Heizleistung nach wie vor unter dem Sollwert liegt, das Steuergerät einen erneuten Spannungsstoß „∆U₂“ von dem Steuergerät erzeugt, wobei „∆U₂“ größer als „∆U₁“ ist, für den Fall, dass der Istwert der Heizleistung immer noch unter dem Sollwert liegt, das Steuergerät einen erneuten Spannungsstoß „∆U₃“ vom Steuergerät erzeugt, wobei „∆U₃“ größer als „∆U₂“ ist und für den Fall, dass der Istwert der Heizleistung nach wie vor unter dem Sollwert liegt, die vorbeschriebenen Schritte n mal wiederholt werden, wobei der Spannungsstoß „∆U_n“ größer als „∆U_i“, mit i = 1 bis (n – 1) ist. This object is achieved by the device with heatable surface of homogeneous heat distribution with the features of the independent claim, in particular by increasing the heating power at a certain applied voltage, the operating voltage, the controller briefly increases the voltage by the surge "ΔU ₁ ", in order subsequently to return to the output voltage, in the event that the actual value of the heating power is still below the setpoint, the control unit generates a renewed voltage surge "ΔU ₂ " from the control unit, where "ΔU ₂ " is greater than "ΔU ₁ Is, in the event that the actual value of the heating power is still below the setpoint, the control unit generates a new voltage surge ".DELTA.U ₃ " from the control unit, wherein ".DELTA.U ₃ " is greater than ".DELTA.U ₂ " and for the If the actual value of the heating power is still below the setpoint, repeat the above-described steps n times ground, wherein the surge "ΔU _n " is greater than "ΔU _i ", where i = 1 to (n-1).

Es ist eine Vorrichtung mit heizbarer Fläche von homogener Wärmeverteilung umfassend ein elektrisch hochleitfähiges Vlies, welches elektrisch isolierende Fasern und elektrisch leitfähige Fasern mit hinreichender Dichte umfasst, ein Steuergerät und Leitungen vorgeschlagen. It is a device with a heatable surface of homogeneous heat distribution comprising a highly electrically conductive nonwoven, which comprises electrically insulating fibers and electrically conductive fibers with sufficient density, proposed a control device and lines.

Das Steuergerät verändert das elektrische Eigenschaftsprofil des Vlieses, wobei die elektrische Leitfähigkeit des Vlieses erhöht bzw. der elektrische Widerstand des Vlieses verringert wird. Dabei regelt das Steuergerät das Vlies nicht über eine Spannungsveränderung, in dem Sinne, dass die Betriebsspannung an die gewünschte Heizleistung angepasst wird. Im Regelfall würde eine derartige Regelung mittels eines Sensors erfolgen, welcher physikalische Parameter, wie beispielsweise die Temperatur, misst und die Spannung und damit den zur Erreichung der gewünschten Heizleistung benötigten Stromfluss erhöht bzw. verringert. The control unit changes the electrical property profile of the nonwoven, wherein the electrical conductivity of the nonwoven increases or the electrical resistance of the nonwoven is reduced. The control unit does not regulate the fleece by means of a voltage change, in the sense that the operating voltage is adapted to the desired heating power. As a rule, such a control would be effected by means of a sensor which measures physical parameters, such as the temperature, and increases or decreases the voltage and thus the current flow required to achieve the desired heating power.

Das erfindungsgemäße Steuergerät verändert den Widerstand des Vlieses, indem das Steuergerät die Spannung kurzzeitig und schrittweise über die Betriebsspannung des Vlieses erhöht, bis die Betriebsspannung den für die Erreichung der gewünschten Heizleistung benötigten Stromfluss in dem Vlies gewährleistet. Durch die kurzzeitige Erhöhung der Spannung über die Betriebsspannung des Vlieses, also durch einen Spannungsstoß, kommt es zum „Durchbruch“ und zur Bildung von Brücken, so dass folglich die Leitfähigkeit des Vlieses ansteigt bzw. der Widerstand des Vlieses sinkt. Nach der kurzzeitigen Erhöhung der Spannung regelt das Steuergerät diese wieder auf die Betriebsspannung ein, so dass bei gleicher Betriebsspannung die Heizleistung des Vlieses angestiegen ist. Dies basiert darauf, dass durch den Spannungsstoß über der Betriebsspannung des Vlieses die bisher noch nicht „durchgebrochenen“ Kontaktpunkte, welche noch oxidiert und/oder korrodiert sind, durchbrechen und eine leitfähige Brücke erzeugen. Dadurch erhöht sich die Leitfähigkeit des Vlieses. The control device according to the invention changes the resistance of the nonwoven by the controller increases the voltage briefly and gradually over the operating voltage of the web until the operating voltage ensures the required for the achievement of the desired heat flow in the fleece. By briefly increasing the voltage across the operating voltage of the web, so by a surge, it comes to "breakthrough" and the formation of bridges, so that consequently increases the conductivity of the web or the resistance of the web decreases. After the brief increase in the voltage, the control unit regulates this again to the operating voltage, so that at the same operating voltage, the heating power of the web has risen. This is based on the fact that due to the voltage surge above the operating voltage of the nonwoven, the previously not "broken through" contact points, which are still oxidized and / or corroded, break through and produce a conductive bridge. This increases the conductivity of the fleece.

Anschließend wird ermittelt, ob die erste kurzzeitige Erhöhung der Spannung über die Betriebsspannung des Vlieses ausreicht, um den für die Erreichung der gewünschten Heizleistung benötigten Stromfluss in dem Vlies zu gewährleisten. Subsequently, it is determined whether the first short-term increase in the voltage across the operating voltage of the web is sufficient to ensure the required for the achievement of the desired heating power flow in the web.

Wenn das nicht der Fall ist, erhöht das Steuergerät über einen erneuten Spannungsstoß kurzzeitig und schrittweise die Spannung über die Betriebsspannung des Vlieses. Die Spannung des erneuten Spannungsstoßes ist dabei höher als die vorhergehende Spannungserhöhung. Dabei erfolgen die kurzzeitigen und schrittweisen, d.h. kaskadenartigen, Spannungserhöhungen über die Betriebsspannung des Vlieses so lange, bis der für die Erreichung der gewünschten Heizleistung benötigte Stromfluss in dem Vlies hergestellt ist. If this is not the case, the controller increases over a renewed surge briefly and gradually the voltage across the operating voltage of the web. The voltage of the renewed surge is higher than the previous increase in voltage. The short-term and incremental, i. Cascade-like, voltage increases over the operating voltage of the web until the current flow required in the web to achieve the desired heating power is produced.

Dabei wurde herausgefunden, dass bei dem vorliegenden Vlies bei einer Festinstallation, d.h. bei keiner mechanischen Bewegung, der Effekt des „frittens“ und die Notwendigkeit des „Durchbruchs“ bei einem bestimmten korrodierten und/oder oxidierten Kontaktpunkte nur einmal auftritt. In dem Vlies werden Edelstahlfasern, insbesondere rostfreie Edelstahlfasern, verwendet, welche ein oxidationsfreies Material darstellen. Allerdings entstehen aufgrund der hohen Anzahl an Kontaktpunkten zwischen den Stahlfasern, an welchen eine minimale Oxidations- und/oder Korrosionsschicht entstehen kann, eine Vielzahl an Widerständen, die im Endeffekt chaotisch in Reihe und parallel miteinander konfiguriert sind. Der Effekt dieser minimalen Schicht an einem einzelnen Kontaktpunkt ist einzeln nicht messbar, jedoch in der Summe, d. h. über die Gesamtlänge des Vlieses. Somit tritt das Problem des „frittens“ erst dadurch auf und wird messbar, dass in dem gesamten Vlies eine Vielzahl an Kontaktpunkten auftreten, wodurch wiederum eine hohe Anzahl an Reihen- und Parallelwiderständen erzeugt wird. As a result, it was found that in the present nonwoven in a permanent installation, i. with no mechanical movement, the effect of "frying" and the need for "breakthrough" occurs only once at a particular corroded and / or oxidized contact point. The nonwoven uses stainless steel fibers, in particular stainless steel fibers, which constitute an oxidation-free material. However, due to the high number of contact points between the steel fibers, at which a minimal oxidation and / or corrosion layer can arise, a plurality of resistors, which are configured in the end chaotically in series and in parallel. The effect of this minimal layer on a single point of contact is not measurable individually but in the sum, i. H. over the total length of the fleece. Thus, the problem of "fringing" first arises and is measurable that in the entire web a plurality of contact points occur, which in turn generates a high number of series and parallel resistors.

Im Rahmen der Erfindung wurde herausgefunden, dass nach dem „Durchbruch“ der korrodierten und/oder oxidierten Kontaktpunkte der Fasern mittels einer angelegten „Durchbruchsspannung“ diese Kontaktpunkte aktiviert werden, in der Weise, dass an genau diesen „durchgebrochenen“ Kontaktpunkten eine Art Plasmaentladung und Microverschweißung stattfindet, wodurch leitfähige Brücken erzeugt werden, welche zu einer nennenswerten Erhöhung des Stromflusses beitragen. D.h., dass aufgrund des „Durchbruchs“ und der erzeugten Brücken das elektrische Eigenschaftsprofil des Vlieses verändert wird, wobei die elektrische Leitfähigkeit des Vlieses erhöht bzw. der elektrische Widerstand des Vlieses verringert wird. In the context of the invention it has been found that after the "breakthrough" of the corroded and / or oxidized contact points of the fibers by means of an applied "breakdown voltage" these contact points are activated in such a way that at precisely these "broken" contact points a kind of plasma discharge and micro welding takes place, whereby conductive bridges are generated, which contribute to a significant increase in the flow of current. In other words, due to the "breakdown" and the bridges created, the electrical property profile of the nonwoven is changed, whereby the electrical conductivity of the nonwoven is increased or the electrical resistance of the nonwoven is reduced.

Bei einer flexiblen Installation, d.h. nach dem „Durchbruch“ wird die angelegte Spannung abgesenkt und sofern das Vlies bewegt und/oder mechanisch beansprucht wird, dann kann es wieder dazu kommen, dass die Kontaktpunkte erneut korrodieren und/oder oxidieren bzw. die leitfähigen Brücken mechanisch wieder aufbrechen. Dies kann natürlich auch während des Alterungsprozesses des Vlieses auftreten. In a flexible installation, i. After the "breakthrough", the applied voltage is lowered, and if the nonwoven is moved and / or subjected to mechanical stress, then again it can happen that the contact points corrode again and / or oxidize or break the conductive bridges mechanically again. Of course, this can also occur during the aging process of the fleece.

Aufgrund der Vielzahl der sich in dem Vlies berührenden Fasern kommt der Stromfluss zu Stande. Aufgrund des Ohmschen Gesetzes liegt am Übergang zwischen benachbarten Fasern nicht die gesamte, an der Vorrichtung angelegte Spannung, sondern nur ein Bruchteil hiervon an. Als Faustregel gilt, dass die an benachbarten Fasern anliegende Spannung (bei Vernachlässigung des jeweils unterschiedlichen elektrischen Widerstands) umso geringer ist, je größer die Anzahl der Übergänge zwischen den benachbarten Polen ist. Sie wird bestimmt durch den Abstand der am Vlies anliegenden und der Stromzufuhr dienenden elektrischen Pole. Bei gleicher Vliesbeschaffenheit wird die Anzahl der Übergänge größer sein bei großem Polabstand und umgekehrt. Due to the large number of fibers in the nonwoven, the flow of current comes about. Due to Ohm's law, not all of the voltage applied to the device, but only a fraction thereof, is present at the junction between adjacent fibers. As a rule of thumb, the greater the number of transitions between the adjacent poles, the lower the voltage applied to adjacent fibers (neglecting the respective different electrical resistances). It is determined by the distance between the voltage applied to the fleece and the power supply serving electrical poles. With the same nonwoven texture, the number of transitions will be greater with a large pole distance and vice versa.

Vor dem Hintergrund, eine Vorrichtung umfassend ein elektrisch hochleitfähiges Vlies mit geringen Isolieranforderungen für die Anwendung als großflächige Flächenheizung zu entwickeln, soll dabei das „Fritten“ nicht unterbunden werden. Vielmehr ist es vorgesehen, dass mittels des Steuergeräts eine entsprechende Spannung an der von dem hochleitfähigen Vlies gebildeten Fläche einstellbar und regelbar ist, welche einen für die Erreichung der gewünschten Heizleistung benötigten Stromfluss in der Vorrichtung gewährleistet. Im Grunde funktioniert ein korrodierter Kontakt wie eine Diode im Sperrbetrieb. Erst ist der Widerstand so groß, dass kein Strom fließen kann. Ab einer bestimmten „Durchbruchsspannung“ bricht der Widerstand dann zusammen und der Strom kann wieder fließen. Diese „Durchbruchsspannung“ liegt bei mindestens 13 mV, bevorzugt jedoch 24mV bis 30mV. Der Stromfluss dauert solange an, bis eine bestimmte (andere) Spannung wieder unterschritten wird. Im Endeffekt ändert das Vlies aufgrund der Vielzahl an elektrischen Kontakten seine Stromstärke und damit die Heizleistung in Abhängigkeit von der Versorgungsspannung. Against the background of developing a device comprising an electrically highly conductive fleece with low insulation requirements for use as a large area surface heating, the "frit" should not be prevented. Rather, it is provided that by means of the control device, a corresponding voltage on the surface formed by the highly conductive nonwoven fabric is adjustable and controllable, which ensures a required for the achievement of the desired heating power flow in the device. Basically, a corroded contact works like a diode in lock-up mode. First, the resistance is so great that no current can flow. From a certain " Breakdown voltage ", the resistor then collapses and the current can flow again. This "breakdown voltage" is at least 13 mV, but preferably 24mV to 30mV. The current flow continues until a certain (other) voltage is fallen below again. In the end, due to the large number of electrical contacts, the fleece changes its current intensity and thus the heating power as a function of the supply voltage.

Um einen Stromfluss zur Erreichung der gewünschten Heizleistung in dem Vlies überhaupt zu erreichen, ist eine hinreichende Dichte der in dem Vlies enthaltenen Fasern notwendig. Die hinreichende Dichte der in dem Vlies enthaltenen Fasern, insbesondere der elektrisch leitfähigen Fasern, ist erforderlich, damit sich diese zumindest teilweise berühren und damit ein Stromfluss überhaupt zu Stande kommen kann. Die minimale Faserdichte liegt bei einem Stahlanteil, insbesondere an rostfreiem Edelstahl, von mindestens 7,5 Vol. % in der Gesamtheit des Vlieses, um einen homogenen Stromfluss überhaupt zu gewährleisten. Verständlicherweise ist auch einer höherer Stahlanteil in der Gesamtheit des Vlieses denkbar. In order to achieve a current flow to achieve the desired heating power in the fleece at all, a sufficient density of the fibers contained in the fleece is necessary. The sufficient density of the fibers contained in the nonwoven, in particular the electrically conductive fibers, is required so that they at least partially touch and thus a flow of current can even come about. The minimum fiber density is at a steel content, in particular stainless steel, of at least 7.5 vol.% In the totality of the web to ensure a homogeneous flow of current at all. Understandably, a higher steel content in the entirety of the nonwoven fabric is also conceivable.

Im allgemeinsten Fall ist die Dauer des einzelnen Spannungsstoßes im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig. Praktische Erprobungen haben jedoch gezeigt, dass die Dauer eines einzelnen Spannungsstoßes so zu wählen ist, dass er mindestens eine Millisekunde jedoch maximal drei Sekunden beträgt. Wie eingehend erläutert, erfolgt durch Erhöhung der Spannung ein „Durchbruch“ und demzufolge die Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Brücke zwischen Fasern, die bei niedrigeren Spannungen unterbrochen und damit elektrisch nicht leitend sind. Die Ausbildung einer Brücke hat zur Folge, dass dieser neu geschaffene Stromweg sich nach Art einer Verästelung weiterhin fortsetzt und weitere Brücken ausbildet und auf dieser Weise zusätzliche Stromwege schafft, die in mehrfacher und in sukzessiver Abfolge enstehen. Im Wesentlichen geht es darum, eine kaskadenartige Ausbreitung von Brücken über die gesamte Fläche des Vlieses zu bewirken. Die Ausbildung von Brücken geschieht nicht gleichzeitig sondern chronologisch nacheinander, was einen bestimmten Zeitbedarf benötigt. Die Erfahrungen zeigen, dass bei einem Spannungsstoß mit einer Dauer von unter einer Millisekunde die sukzessive Ausbildung von Brücken und demzufolge die Ausbildung von mehreren Strombahnen unterbleibt. Auf der anderen Seite haben Messungen ergeben, dass eine Zeitspanne von max. 3 sec für die Ausbildung einer Vielzahl von Verästelungen auch bei größeren Flächen und Abständen zwischen den Elektrodenpolen völlig ausreichend ist. Längere Spannungsstöße bedingen keine Verbesserung und Erhöhung der durchgeleiteten Stromstärke. Aus diesem Grund wird empfohlen, die Dauer des Spannungsstoßes aus dem vorgeschlagenen Zeitintervall zu wählen. In the most general case, the duration of the single surge in the invention is basically arbitrary. Practical tests have shown, however, that the duration of a single surge is to be chosen so that it is at least one millisecond, but not more than three seconds. As explained in detail, is done by increasing the voltage a "breakthrough" and consequently the formation of an electrically conductive bridge between fibers, which are interrupted at lower voltages and thus electrically non-conductive. The result of the formation of a bridge is that this newly created current path continues in the manner of a ramification and forms further bridges and thus creates additional current paths that arise in multiple and successive sequences. Essentially, it is about creating a cascading spread of bridges across the entire surface of the web. The formation of bridges does not happen simultaneously but chronologically one after the other, which requires a certain amount of time. Experience shows that with a voltage surge of less than one millisecond, the successive formation of bridges and consequently the formation of several current paths is omitted. On the other hand, measurements have shown that a period of max. 3 sec is sufficient for the formation of a variety of ramifications even with larger areas and distances between the electrode poles. Longer surges do not require improvement and increase in the current passed through. For this reason it is recommended to choose the duration of the surge from the suggested time interval.

Bei der stufenweise Beaufschlagung des Vlieses mit kurzzeitigen Spannungsstößen werden nur jene Brücken gebildet bzw. Übergänge aktiviert, deren Durchbruch innerhalb des Spannungsintervalls liegt, der durch die Höhe des Spannungsstoßes überbrückt werden kann. Die Ausbildung weiterer und zusätzlicher Brücken erfordern hingegen einen Stoß mit einem höheren Spannungswert. Die schrittweise Erhöhung der Spannungen bei den sukzessiven Spannungsstößen führt zur Ausbildung von immer mehr Brücken, demzufolge einer höheren Leitfähigkeit bzw. eines geringeren Widerstands des Vlieses und der Ausbildung höherer Stromstärken. Nach Applizieren einer bestimmten Anzahl von Spannungsstößen wird der elektrische Widerstand so niedrig, dass bei einem Zurückkehren auf die Betriebsspannung der Stromfluss bzw. die Heizleistung größer sein werden, als gewünscht, der Istwert also über dem Sollwert zu liegen kommt. Umso geringer der Abstand des Spannungsstoßes vom vorangegangenen Spannungsstoß ist, deren Differenz also möglichst gering ist, umso kleiner wird das Überschreiten des Istwerts ausfallen. Je geringer der Spannungsabstand benachbarter Spannungsstöße sein wird, umso genauer wird man sich dem Istwert annähern können. Die geforderte Genauigkeit der Anwendung bzw. die tolerierbaren Messfehler geben ein Intervall um den Istwert vor, in dem der Sollwert später liegen sollte. Bei einem großen Intervall können die Spannungswerte der benachbarten sukzessiven Spannungsstöße größer sein, sodass in wenigen Schritten der Regelungsvorgang abgeschlossen ist, als wenn ein sehr enger Wertebereich für den Istwert vorgegeben wird. Die von Regelungsschritt zu Regelungsschritt zunehmenden Spannungswerte benachbarter und sukzessive beaufschlagter Spannungsstöße sind in ihrer Differenz umso kleiner, je höher die Anforderungen an die Genauigkeit des gewünschten Istwerts wird. Umgekehrt gilt, dass bei geringen Anforderungen an die Genauigkeit die Spannungsdifferenz benachbarter Spannungsstöße die Abweichungen vom Istwert entsprechend größer sein darf. In the stepwise loading of the web with short-term surges only those bridges are formed or transitions activated, the breakthrough lies within the voltage interval, which can be bridged by the height of the surge. The formation of additional and additional bridges, however, require a shock with a higher voltage value. The gradual increase of the voltages in the successive surges leads to the formation of more and more bridges, consequently a higher conductivity or a lower resistance of the web and the formation of higher currents. After applying a certain number of surges, the electrical resistance becomes so low that, when returning to the operating voltage, the current flow or the heating power will be greater than desired, ie the actual value is above the desired value. The smaller the distance of the voltage surge from the previous voltage surge is, whose difference is thus as small as possible, the smaller will be the exceeding of the actual value. The smaller the voltage difference between adjacent surges, the more accurate the actual value will be. The required accuracy of the application or the tolerable measurement errors specify an interval around the actual value in which the desired value should be later. At a large interval, the voltage values of the adjacent successive surges may be greater, so that in a few steps, the control process is completed, as if a very narrow range of values for the actual value is specified. The voltage values of adjacent and successively applied surges increasing from control step to control step are smaller in their difference, the higher the requirements for the accuracy of the desired actual value become. Conversely, if the accuracy requirements are low, the voltage difference between adjacent surges may be correspondingly greater than the deviations from the actual value.

Der Begriff „Vorrichtung mit heizbarer Fläche von homogener Wärmeverteilung“ betrifft eine Vorrichtung, welche ein elektrisch betriebenes, heizfähiges Element umfasst und an eine Größe von weniger als 1m² bis mehreren 100m² anpassbar ist. Bevorzugt ist die Vorrichtung flammenhemmend und/oder schwer entflammbar ausgestaltet. The term "heatable area device of homogeneous heat distribution" refers to a device which comprises an electrically operated, heatable element and is adaptable to a size of less than 1m ² to several 100m ² . Preferably, the device is designed flame retardant and / or flame retardant.

Im allgemeinsten Fall umfasst die Vorrichtung ein elektrisch hochleitfähiges Vlies, ein Steuergerät und Leitungen, welche leicht auf eine zu beheizende Fläche aufbringbar ist. D.h., dass die Vorrichtung auf die Fläche beispielsweise aufgelegt, aufgebracht, auflaminiert, aufgeklebt, vernäht, vernadelt und/oder aufkalandiert oder in die zu beheizende Fläche integriert wird. Die Leitungen haben in aller Regel unterschiedliche Funktionen zu erfüllen. Sie dienen zur Versorgung des Vlieses mit elektrischer Energie, die vom Steuergerät in definierter Weise abgegeben wird. Zusätzliche Leitungen für Daten- und Signalaustausch sind vorhanden, durch die entsprechende Informationen ausgehend vom Vlies an den Randbereich weitergegeben werden und dort eine entsprechende Verarbeitung erfahren. So kann beispielsweise die Anbringung eines Temperatursensors innerhalb des Vlieses dazu dienen zu überprüfen, ob die mittels des Steuergeräts aufgebrachte Heizleistung dem gewünschten Wert entspricht. Liegt die Temperatur zu niedrig, kann das Steuergerät in die Lage versetzt werden, in dem im Rahmen der Erfindung beschriebenen Sinne die Heizleistung bzw. den zugeführten Strom zu erhöhen. Der Messwert des Temperatursensors muss nicht zwingend zur Ansteuerung des Steuergeräts eingesetzt werden, sondern kann auch dazu genutzt werden, die entsprechenden Informationen über die Temperaturen ausschließlich anzuzeigen und zu vermitteln. Aber auch die Verwendung von Sensoren anderen Typs, die z. B. der Erfassung von Feuchte, Druck und/oder Dehnung eingesetzt werden, bei denen es erforderlich wird, die Messdaten über Signal- oder Datenleitungen zu einem Empfangs- oder Anzeigegerät zu führen. In the most general case, the device comprises an electrically highly conductive fleece, a control device and lines, which can be easily applied to a surface to be heated. That is, the device is placed on the surface, for example, applied, laminated, glued, sewn, needled and / or calendered or integrated into the surface to be heated. The lines usually have to fulfill different functions. They serve to supply the fleece with electrical energy that is emitted by the control unit in a defined manner. Additional lines for data and signal exchange are available, are passed through the corresponding information from the fleece to the edge area and there undergo appropriate processing. Thus, for example, the attachment of a temperature sensor within the nonwoven serve to check whether the heating power applied by means of the control unit corresponds to the desired value. If the temperature is too low, the control unit can be enabled to increase the heating power or the supplied current in the sense described within the scope of the invention. The measured value of the temperature sensor does not necessarily have to be used to control the control unit, but can also be used to exclusively display and convey the corresponding information about the temperatures. But also the use of sensors of other types, the z. As the detection of moisture, pressure and / or elongation are used, where it is necessary to lead the measurement data via signal or data lines to a receiving or display device.

Bevorzugt ist die Vorrichtung eine Flächenheizung mit homogener Wärmeverteilung, um Ungleichmäßigkeiten in der Beheizung der Fläche zu vermeiden. Die Flächenheizung gibt die Wärme direkt über die beheizten Flächen und/oder indirekt über angrenzende der Bauteile, beispielsweise eines Gebäudes, an seine Umgebung ab und ist derart bemessbar, dass diese entweder in die komplette Fläche oder nur in einen Teil der Fläche integriert ist und diese abdeckt. Eine Flächenheizung eignet sich für die Beheizung beliebiger Flächen, wie beispielsweise Wand-, Decken- bzw. Dach- und/oder Bodenflächen und/oder für die Beheizung beliebiger Bauteile eines Gebäudes. Beispielsweise ist die Flächenheizung eine Wandheizung, Deckenheizung, Dachheizung, (Fuß-)Bodenheizung und/oder Bauteilheizung. Preferably, the device is a surface heating with homogeneous heat distribution to avoid unevenness in the heating of the surface. The surface heating transfers the heat directly to the surroundings via the heated surfaces and / or indirectly via adjacent components, for example a building, and is dimensioned such that it is integrated either in the complete surface or only in part of the surface and these covers. A surface heating is suitable for the heating of any surfaces, such as wall, ceiling or roof and / or floor surfaces and / or for the heating of any components of a building. For example, the surface heating is a wall heating, ceiling heating, roof heating, (floor) floor heating and / or component heating.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Vorrichtung leicht und hat ein Flächengewicht von maximal 1000 g/sqr, um einen breiten Anwendungsbereich zu bedienen. Das „Square (sqr)“ ist ein nicht-metrisches Flächenmaß, wobei 1 sqr einer quadratischen Fläche mit einer Seitenlänge von 10 Fuß beziehungsweise 9,290304 Quadratmetern entspricht. Noch mehr bevorzugt hat die Vorrichtung ein Flächengewicht von maximal 450g/sqr, 400g/sqr, 350g/sqr, 300g/sqr, 250g/sqr oder 200g/sqr. Am meisten bevorzugt von maximal 190g/sqr, 180g/sqr, 170g/sqr, 160g/sqr, 150g/sqr, 140g/sqr, 130g/sqr, 120g/sqr, 110g/sqr oder 100g/sqr. Am allermeisten bevorzugt beträgt das Flächengewicht des Vlieses maximal 160g/sqr. In an advantageous embodiment, the device is lightweight and has a basis weight of at most 1000 g / sqr to serve a wide range of applications. The Square (sqr) is a non-metric area measure, where 1 sqr corresponds to a square area with a side of 10 feet or 9,290,304 square meters. Even more preferably, the device has a basis weight of 450g / sqr, 400g / sqr, 350g / sqr, 300g / sqr, 250g / sqr or 200g / sqr. Most preferably, maximum 190g / sqr, 180g / sqr, 170g / sqr, 160g / sqr, 150g / sqr, 140g / sqr, 130g / sqr, 120g / sqr, 110g / sqr or 100g / sqr. Most preferably, the basis weight of the nonwoven is at most 160 g / sq.

Der Begriff „elektrisch hochleitfähiges Vlies" betrifft ein Gebilde aus Fasern jeglicher Art und jeglichen Ursprungs, die auf irgendeine Weise zu einem Vlies zusammengefügt und auf irgendeine Weise miteinander verbunden worden sind. Derartige Vliese bzw. Vliesstoffe sind größtenteils flexible Flächengebilde, d. h. sie sind leicht biegsam, ihre Hauptstrukturelemente sind Fasern und sie weisen eine vergleichsweise geringe Dicke gegenüber ihrer Länge und Breite auf. Die Struktur des Vlieses ist beliebig, wobei ein normal strukturiertes Vlies eine erhöhte Festigkeit aufweist und ein offen strukturiertes Vlies besonders für einen Vernadelungsprozess geeignet ist. Bevorzugt ist das Vlies flammenhemmend und/oder schwer entflammbar ausgestaltet. The term "highly electrically conductive nonwoven" refers to a web of fibers of any type and origin that have been somehow joined together to form a nonwoven web and joined together in some manner Such webs are largely flexible webs, ie they are easily pliable Their main structural elements are fibers and they have a comparatively small thickness with respect to their length and width The structure of the nonwoven is arbitrary, with a normally structured nonwoven having increased strength and an open-structured nonwoven being particularly suitable for a needling process Nonwoven flame retardant and / or designed flame retardant.

Der erfindungsgemäße Vliesstoff umfasst einen hohen Anteil an Edelstahlfasern, insbesondere rostfreie Edelstahlfasern, wodurch ein hohes Maß an mechanischer und chemischer Stabilität gegeben ist. Zusätzlich ist das Vlies derart ausgestaltet, dass es licht- und witterungsbeständig und langzeitstabil ist, d.h. stabil über einen Zeitraum von mindestens 1 Jahr, 2 Jahren, 3 Jahren oder 4 Jahren. Noch mehr bevorzugt ist das Vlies über einen Zeitraum von mindestens 5, 10, 15, 20 oder mehr Jahren stabil. Des Weiteren bevorzugt ist das Vlies flexibel und in seinem auf die Fläche bezogenen Mittelwert gleichbleibend elektrisch hochleitfähig. The nonwoven fabric according to the invention comprises a high proportion of stainless steel fibers, in particular stainless steel fibers, whereby a high degree of mechanical and chemical stability is given. In addition, the nonwoven fabric is designed so that it is light and weather resistant and long-term stable, i. stable over a period of at least 1 year, 2 years, 3 years or 4 years. Even more preferably, the web is stable for a period of at least 5, 10, 15, 20 or more years. Furthermore, the nonwoven fabric is preferably flexible and, in its average value based on the area, consistently highly electrically conductive.

Der Begriff „Leitungen" betrifft solche Leitungen, mittels welchen der Kontakt, insbesondere der elektrische Kontakt, zu dem Steuergerät für einen Daten- und/oder Signalaustausch und/oder eine Versorgung des Vlieses mit elektrischer Energie herstellbar ist. Der Daten- und/oder Signalaustausch und die Strom-/Spannungsversorgung kann über eine Leitung bzw. ein Kabel erfolgen. The term "lines" refers to lines by means of which the contact, in particular the electrical contact, to the control device for a data and / or signal exchange and / or a supply of the nonwoven fabric can be produced with electrical energy and the power / voltage supply can be made via a cable or a cable.

Die Leitungen sind bevorzugt licht- und witterungsbeständig und chemisch stabil. Die Basiskomponente ist daher ein wenig reaktives Metall und/oder eine wenig reaktive Metalllegierung. The lines are preferably light and weather resistant and chemically stable. The base component is therefore a little reactive metal and / or a less reactive metal alloy.

Der Begriff „Steuergerät" betrifft ein elektronisches Gerät zur Steuerung der Spannung und Stromstärke in der Vorrichtung. In einer bevorzugten Variante erfolgt die Steuerung der Spannung und des Stromes geregelt in Abhängigkeit vom Daten- und/oder Signalaustausch aus dem Vlies und/oder von externen Sensoren. The term "control device" refers to an electronic device for controlling the voltage and current in the device In a preferred variant, the control of the voltage and the current is controlled in dependence on the data and / or signal exchange from the web and / or external sensors ,

Bevorzugt ist die Spannung und damit der Stromfluss am Steuergerät manuell und/oder automatisch einstellbar. Im Falle der automatischen Steuerung der Spannung regelt sich die Vorrichtung selbst, was zusätzlich mit einem Kontrollsystem zur Selbstregulierung und/oder Selbstauswertung verbunden und/oder integriert ist. Es liegt im Rahmen des fachmännischen Könnens, ein derartig ausgestaltetes Steuergerät herzustellen. Preferably, the voltage and thus the current flow at the control unit manually and / or automatically adjustable. In the case of automatic control of the voltage, the device regulates itself, which in addition with a Control system for self-regulation and / or self-evaluation connected and / or integrated. It is within the skill of the art to make such a designed controller.

In einer Weiterbildung liegt an dem Steuergerät Gleichspannung oder Wechselspannung an. Bevorzugt liegt jedoch Wechselspannung an, da die Verwendung von Wechselspannung zudem den Vorteil bietet, dass Polarisationseffekte und/oder galvanische Prozesse an den Elektroden vermieden werden. In a further development, DC or AC voltage is applied to the control unit. However, alternating voltage is preferably applied, since the use of alternating voltage also offers the advantage that polarization effects and / or galvanic processes at the electrodes are avoided.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, welche einzeln oder in Kombination realisierbar sind, sind in den Unteransprüchen dargestellt. Advantageous developments of the invention, which can be implemented individually or in combination, are shown in the subclaims.

In noch einer Weiterbildung regelt das Steuergerät den für die Erreichung der gewünschten Heizleistung benötigten Stromfluss mittels Amplitudenmodulation und/oder Modulation der Pulsweite bei Rechteckimpulsen. In a further development, the control unit regulates the current flow required for the achievement of the desired heating power by means of amplitude modulation and / or modulation of the pulse width in the case of rectangular pulses.

Unter dem Begriff „Amplitudenmodulation“ versteht sich im Sinne der Erfindung ein Verfahren, bei dem die am Steuergerät anliegende Spannung phasenweise unterbrochen und die Energie- und Leistungsübertragung wird herabgesetzt, in dem das Steuergerät wiederholend an- und ausgeschaltet wird. Auf diese Weise wird die vom Steuergerät an das Vlies gelieferte Energie pulsweise abgegeben, wobei zwischen den Pulsen jeweils Pausen vorhanden sind. Je länger die Pausen zwischen den Pulsen, umso geringer ist die übertragene Energiemenge. The term "amplitude modulation" is understood within the meaning of the invention, a method in which the voltage applied to the control unit is interrupted in phases and the energy and power transmission is reduced, in which the control unit is repeatedly turned on and off. In this way, the energy supplied by the control unit to the fleece is emitted in a pulse-like manner, wherein breaks between the pulses are present in each case. The longer the pauses between the pulses, the lower the amount of energy transferred.

Im Rahmen der Erfindung ist es dabei denkbar, dass die am Steuergerät und dem Vlies anliegende Spannung konstant ist, wobei die Übertragungsleistung durch die Pausen erhöht bzw. erniedrigt wird. Es ist denkbar, die Impulslänge im Hinblick auf die Pausenlänge zu verlängern oder zu verkürzen, sowie andersherum. In the context of the invention, it is conceivable that the voltage applied to the control unit and the fleece voltage is constant, the transmission power is increased or decreased by the pauses. It is conceivable to lengthen or shorten the pulse length with regard to the pause length, and vice versa.

Eine derartige Amplitudenmodulation der Steuerung ist wichtig für das Sicherheitssystem, da dies zu einer Erhöhung der Erkennbarkeit der Fehlströme führt. Das Sicherheitssystem dient der Brandverhinderung. Such an amplitude modulation of the control is important to the safety system, as this leads to an increase in the detectability of the fault currents. The safety system serves to prevent fire.

Unter eine „Modulation der Pulsweite bei Rechteckimpulsen“ versteht sich eine Modulationsart, bei der eine technische Größe, wie beispielsweise die elektrische Spannung, zwischen zwei Werten, d.h. einem Minimum und Maximum, in einem Rechteckimpuls wechselt. By a "pulse width modulation in square pulses" is meant a type of modulation in which a technical quantity, such as the electrical voltage, is between two values, i. a minimum and maximum, in a rectangular pulse changes.

Mittels der Pulsweitenmodulation wird das Signal an- und wieder ausgeschaltet, wobei die Abstände des An- und wieder Ausschaltens moduliert werden können. Je nachdem, ob kontinuierlich geheizt werden soll und/oder das Heizvlies in bestimmten Abständen für eine gewisse Dauer angeschaltet ist, wird die Heizleistung bzw. die Energie über die Zeit verändert. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Leistung des Steuergerätes über die Änderung der Abstände steuerbar ist. By means of the pulse width modulation, the signal is switched on and off again, whereby the intervals of the switching on and off again can be modulated. Depending on whether you want to heat continuously and / or the Heizvlies is turned on at certain intervals for a certain period of time, the heating power or energy is changed over time. In this way it is achieved that the performance of the control unit is controlled by the change of the distances.

In Ausgestaltungen umfasst das Vlies elektrisch isolierende Fasern und elektrisch leitfähige Fasern, welche licht- und witterungsbeständig und chemisch stabil sind. Des Weiteren bevorzugt sind sämtliche Fasern wasserabsorbierend. Die elektrisch leitfähigen Fasern sind entweder blanke metallische Fasern oder metallisch beschichtete Fasern mit einem elektrisch isolierenden Kern, wobei die Kerne mit einem Metall, insbesondere Silber, und/oder einem Kunststoff beschichtet und/oder galvanisierte Kunststofffasern sind. Damit ist der (Rück-)Sprung des Kontaktwiderstandes zwischen den einzelnen Fasern, welcher auf eine Änderung der Übertragungseigenschaft bzw. Übergangswiderstands hindeutet, durch Zugabe von Additiven zu dem Fasermaterial, wie beispielsweise Silber bzw. Silberfasern, ausreichend reduzierbar. Bevorzugt ist das verwendete Metall ein wenig reaktives Metall und/oder eine wenig reaktive Metalllegierung. In embodiments, the nonwoven comprises electrically insulating fibers and electrically conductive fibers which are light and weather resistant and chemically stable. Furthermore, all fibers are preferably water-absorbing. The electrically conductive fibers are either bare metallic fibers or metallically coated fibers with an electrically insulating core, wherein the cores are coated with a metal, in particular silver, and / or a plastic and / or galvanized plastic fibers. Thus, the (back) jump of the contact resistance between the individual fibers, which indicates a change in the transmission property or contact resistance, by the addition of additives to the fiber material, such as silver or silver fibers, sufficiently reduced. Preferably, the metal used is a low-reactivity metal and / or a low-reactivity metal alloy.

Durch Modifikation des Mischungsverhältnisses aus leitfähigen beschichteten/galvanisierten Kunststofffasern und metallischen Fasern ist eine individuelle Leitfähigkeit erreichbar. By modifying the mixing ratio of conductive coated / galvanized plastic fibers and metallic fibers, individual conductivity can be achieved.

Der Vliesstoff der Erfindung ist sehr gut leitfähig bzw. hochleitfähig, so dass Leistungen bevorzugt in einer Größenordnung von 1 bis mehreren kW/m² mit einer Versorgungsspannung von lediglich 42 Volt Wechselspannung erreicht werden. Die Wechselspannung ist SELV (Safety Extra Low Voltage). The nonwoven fabric of the invention is highly conductive or highly conductive, so that powers are preferably achieved in the order of 1 to several kW / m ² with a supply voltage of only 42 volts AC. The AC voltage is SELV (Safety Extra Low Voltage).

Aufgrund der Strom-/Spannungskennlinie sind somit großflächige Anwendungen des Vlieses möglich, wie beispielsweise Heizungen im Boden, Decken und/oder Wandbereich. Dies gewährleistet eine Beheizung und/oder Trocknung von Räumen, sowie eine Enteisung im Außenbereich, beispielsweise von Brücken, Straßen, Einfahrten, Verkehrssystemen, Flugzeugen, Lastfahrzeugen und/oder Dächern. Due to the current / voltage characteristic, large-area applications of the nonwoven are thus possible, such as heaters in the floor, ceilings and / or wall area. This ensures heating and / or drying of rooms, as well as outdoor de-icing, for example of bridges, roads, driveways, traffic systems, aircraft, trucks and / or roofs.

Das Vlies ist zusätzlich atmungsaktiv ausgestaltet, wodurch Feuchtigkeit das Vlies direkt überwinden kann und Flächen somit schnell getrocknet werden. Aufgrund der Atmungsaktivität eignet sich das Vlies ebenfalls als Raumlufterfrischer in Filteranlagen, wobei die durchströmende Luft erwärmt, gereinigt und/oder ionisiert wird. The fleece is additionally made breathable, whereby moisture can directly overcome the fleece and thus surfaces are dried quickly. Due to the breathability, the fleece is also suitable as a room freshener in filter systems, wherein the air flowing through is heated, cleaned and / or ionized.

Der elektrische Kontaktwiderstand liegt bevorzugt im Milliohm-Bereich. Der Flächenwiderstand des Vlieses liegt zwischen 1–1000 Ohm/sqr. The electrical contact resistance is preferably in the milliohm range. The sheet resistance of the nonwoven is between 1-1000 ohms / sq.

Für die Realisierung hoher Stromdichten ist eine sehr gute Kontaktierung notwendig, insbesondere innerhalb des Vlieses und zwischen einzelnen Vliesen. Wichtig ist auch, dass der Widerstand der Anschlusskontakte ebenfalls niedrig ist, da andernfalls die Versorgungsspannung steigen muss. For the realization of high current densities, a very good contacting is necessary, in particular within the fleece and between individual fleeces. It is also important that the resistance of the connection contacts is also low, otherwise the supply voltage must increase.

Dabei sind die Leitungen in Schuss- und/oder Kettrichtung in einem Gewebe integriert, in welche Litzen, Drähte, leitfähige Garne und/oder leitfähige Zwirne eingewebt sind. In this case, the lines are integrated in the weft and / or warp direction in a fabric, in which strands, wires, conductive yarns and / or conductive threads are woven.

Bevorzugt bildet das Vlies wenigstens zwei Lagen aus. Das Gewebe ist zwischen den Lagen des Vlieses angeordnet. The nonwoven preferably forms at least two layers. The fabric is disposed between the layers of the web.

Bevorzugt verläuft der Stromfluss horizontal durch das Vlies, d. h. dass Plus- und Minuspol in derselben Ebene des Vlieses angeordnet sind. Der Plus- und Minuspol sind dabei in einem gewissen Abstand zueinander angeordnet, bevorzugt in einem idealen Abstand von z. B. 50 cm. Natürlich kann der gewählte Abstand auch kleiner oder größer als der genannte Abstand sein. Preferably, the current flow is horizontal through the web, d. H. that plus and minus pole are arranged in the same plane of the fleece. The positive and negative poles are arranged at a certain distance from each other, preferably at an ideal distance of z. B. 50 cm. Of course, the selected distance may also be smaller or larger than said distance.

Der Pluspol ist bevorzugt am einen Rand des Vlieses und der Minuspol am gegenüberliegenden Rand angeordnet. Um eine große Fläche zu beheizen ist es somit erforderlich, dass mehrere Vliese nebeneinander gelegt und miteinander kontaktiert werden. Bei Fortsetzung der oben genannten Orientierung des Vlieses wechseln sich Plus- und Minuspol miteinander ab. Wichtig dabei ist, dass die Elektroden den gleichen Abstand zueinander haben, damit die Teilwiderstände der Vliesabschnitte gleich sind. The positive pole is preferably arranged on one edge of the fleece and the negative pole on the opposite edge. In order to heat a large area, it is thus necessary that several nonwovens are placed next to each other and contacted with each other. Continuing the above-mentioned orientation of the nonwoven plus and minus pole alternate with each other. It is important that the electrodes have the same distance to each other, so that the partial resistances of the nonwoven sections are the same.

Alternativ erfolgt der Stromfluss vertikal durch das Vlies, d. h. dass Plus- und Minuspol in unterschiedlichen horizontalen Ebenen des Vlieses angeordnet sind. Alternatively, the flow of current is vertical through the web, d. H. that plus and minus pole are arranged in different horizontal planes of the fleece.

Das Gewebe mit den integrierten Leitungen ist bevorzugt vollflächig mit dem Vlies kontaktiert bzw. verbunden. Durch die mechanische, chaotische Metall-Metall-Kontaktierung der einzelnen Fasern bildet sich ein elektrisch leitfähiges Netzwerk mit mechanisch temporär stabilen Kontaktierungsbrücken aus. The fabric with the integrated lines is preferably contacted or connected to the entire surface of the web. The mechanical, chaotic metal-metal contacting of the individual fibers forms an electrically conductive network with mechanically temporarily stable contacting bridges.

Bevorzugt sind die in dem Gewebe eingewebten Litzen und/oder Drähte im Vliesherstellungsprozess zusätzlich mit den Fasern vernadelt, vernäht, kalandert und/oder beflammt, um eine optimale Kontaktierung zu ermöglichen. Dabei werden die Litzen und/oder Drähte des Gewebes im Vernadelungsprozess direkt mit den elektrisch leitfähigen Fasern kontaktiert, indem sie die elektrisch leitfähigen Zuleitungen durchdringen und optimal die Oberfläche der Zuleitungen nutzen. Bei dem Vernadelungsprozess ist es wichtig, dass das Vlies eine offene Struktur aufweist, damit dieses beim Vernadeln nicht zerstört wird. Die Nadeln ermöglichen eine optimale Kontaktierung zwischen dem Gewebe und dem Vlies, da die leitfähigen Fasern aus dem offen strukturierten Vlies in das Gewebe transportiert werden. Die Kontaktierung ist durch weitere Prozesschritte fixierbar, wie beispielsweise Kalandern, Beflammen, Needle Loom Finish und/oder Kaschierung. In the nonwoven production process, the strands and / or wires woven in the fabric are preferably needled, sewn, calendered and / or flame-blended with the fibers in order to allow optimal contacting. The strands and / or wires of the fabric are contacted directly in the needling process with the electrically conductive fibers by penetrating the electrically conductive leads and optimally use the surface of the leads. In the needling process, it is important that the web has an open structure so that it is not destroyed during needling. The needles allow for optimal contacting between the fabric and the web as the conductive fibers are transported from the open-structured web to the fabric. The contacting can be fixed by further process steps, such as calendering, flaming, needle loom finish and / or lamination.

Alternativ ist das Gewebe mit den leitfähigen Garnen und/oder leitfähigen Zwirnen mit dem Vlies kontaktiert. Natürlich kann die Kontaktierung auch derart erfolgen, dass eine Kombination aus Litzen, Drähten, leitfähigen Garnen und/oder leitfähigen Zwirnen verwendet wird. Damit ist eine vollständige Kontaktierung der gesamten Oberfläche realisierbar, und eine maximale Kontaktierungsfläche zu erreichen. Alternatively, the fabric is contacted with the conductive yarns and / or conductive threads with the fabric. Of course, the contacting may also be such that a combination of strands, wires, conductive yarns and / or conductive threads is used. For a complete contacting of the entire surface can be realized, and to achieve a maximum contact surface.

Durch Hinzugeben von hochleitfähigen Additiven zu dem Fasermaterial, wie beispielsweise Silber bzw. Silberfasern, entsteht ein elektrisches Basisnetz, welches in weiteren Prozessketten fixierbar ist. Auf diese Weise ist eine Querempfindlichkeit des Vlieses einstellbar, welche bei der Herstellung definiert wird. Die Fixierung bzw. Querempfindlichkeit auf Feuchte, Druck und/oder Dehnung erfolgt beispielsweise mittels Kalandern, Beflammen, Needle Loom Finish und/oder Kaschierung von Folien bzw. mittels Pulverbeschichtung. Querempfindlichkeiten für Leitungen betreffend den Daten- und/oder Signalaustausch und/oder aktorische Komponenten sind dabei ausschließbar. By adding highly conductive additives to the fiber material, such as silver or silver fibers, an electrical base network is formed which can be fixed in further process chains. In this way, a cross-sensitivity of the nonwoven fabric is adjustable, which is defined during manufacture. The fixation or cross-sensitivity to moisture, pressure and / or elongation takes place, for example, by means of calendering, flaming, needle loom finishing and / or lamination of foils or by means of powder coating. Cross-sensitivities for lines relating to the data and / or signal exchange and / or actuator components are excludable.

Aufgrund des Mischungsverhältnisses der metallischen elektrisch leitfähigen Fasern und den Silberfasern ist die Selektivität zusätzlich zur Prozesskette definierbar. Due to the mixing ratio of the metallic electrically conductive fibers and the silver fibers, the selectivity can be defined in addition to the process chain.

Das Vlies ist zusätzlich ein sensorisches Vlies, wobei dieses auf eine festgelegte Querempfindlichkeit einstellbar ist. Das Vlies reagiert folglich auf eine Änderung des Zustandes mit einer Änderung des Flächenwiderstandes an der Oberfläche und/oder dem Volumendurchgangswiderstand. Auf diese Weise werden durch Kompressionen des Vlieses, dessen Stauchhärte mittels dem Flächengewicht und weiteren Prozessschritten, wie beispielsweise kalandern, gezielt eingestellt ist, die leitfähigen Materialien komprimiert und die elektrischen Eigenschaften des Vlieses verändert. Diese Änderung ist als Funktion der Stauchhärte beeinflussbar. D.h., dass mit einem derartig aufgebauten Vlies Konstruktionen als Druck- und/oder Kraftsensoren denkbar sind. The fleece is additionally a sensory fleece, which can be adjusted to a fixed cross sensitivity. The nonwoven thus responds to a change in state with a change in sheet resistance at the surface and / or volume through resistance. In this way, compressions of the nonwoven, whose compressive strength by means of the basis weight and further process steps, such as calendering, is set specifically, compresses the conductive materials and changes the electrical properties of the nonwoven. This change can be influenced as a function of the compression hardness. That is, constructions as pressure and / or force sensors are conceivable with a nonwoven constructed in this way.

Ein derartiges Vlies mit dem Eigenschaftsprofil eines Drucksensors dient beispielsweise der intelligenten Überwachung und/oder als Interkommunikation von Fußbodensystemen. Dies erlaubt eine anonyme, großflächige Überwachung von Aktivitäten einer Fläche. Such a nonwoven with the property profile of a pressure sensor is used for example for intelligent monitoring and / or as intercommunication of floor systems. This allows anonymous, large-scale monitoring of activities of an area.

Gleiches gilt für den Fall der Dehnung des Vlieses, wobei ähnliche Effekte auftreten. Wichtig dabei ist die auf die Dehnung bezogene, gezielte Einstellung der Kennwerte des elektrischen Eigenschaftsprofils des Vlieses. The same applies to the case of stretching of the nonwoven, with similar effects occur. Important here is the specific, related to the elongation, targeted adjustment of the characteristics of the electrical property profile of the fleece.

Das Vlies ist bevorzugt wasserabweisend und/oder umfasst wasserabsorbierende Fasern und/oder Ausrüstungen. Das elektrische Eigenschaftsprofil des Vlieses ist dabei als Funktion der Feuchtigkeit durch Aufnahme bzw. Abgabe von Wasser beeinflussbar. Zusätzlich ist eine Messung der Feuchtigkeit möglich, wobei bei einem Sensor gilt, dass das Vlies nur auf eine physikalische Größe mit einer bekannten Querempfindlichkeit reagiert. The non-woven is preferably water-repellent and / or comprises water-absorbent fibers and / or equipment. The electrical property profile of the fleece can be influenced as a function of moisture by absorption or release of water. In addition, a measurement of the moisture is possible, wherein a sensor is that the fleece reacts only to a physical size with a known cross-sensitivity.

Großflächige Feuchtsensoren lokalisieren und/oder quantifizieren Feuchteschäden und/oder steuern diesen mit einer Beheizung der Fläche aktiv entgegen. Dies ist bei der Überwachung von Großfläche, wie beispielsweise Hallen, Staumauern und/oder Dachkonstruktionen sinnvoll. Vorteilhafterweise erfolgt die Überwachung über die gesamte Fläche, d.h. nicht nur punktuell, wobei die Installation bzw. das Einsetzen des Vlieses sehr einfach, schnell und kostengünstig ist. Large-area humidity sensors locate and / or quantify moisture damage and / or actively counteract this by heating the surface. This is useful when monitoring large areas, such as halls, dam walls and / or roof structures. Advantageously, the monitoring is over the entire area, i. not only punctually, whereby the installation or the insertion of the fleece is very simple, fast and inexpensive.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es ebenfalls denkbar, dass unterschiedliche sensorische Vliese miteinander kombiniert werden, so dass das Vlies in seiner Gesamtheit das Eigenschaftsprofil eines Temperatursensors, Drucksensors und/oder Feuchtigkeitssensors aufweist. In the context of the present invention, it is likewise conceivable that different sensory fleeces are combined with one another, so that the fleece in its entirety has the property profile of a temperature sensor, pressure sensor and / or moisture sensor.

Es wird davon ausgegangen, dass die Definitionen und Ausführungen der oben genannten Begriffe für alle in dieser Beschreibung im Folgenden beschriebenen Aspekte gelten, sofern nichts anders angegeben ist. It is understood that the definitions and embodiments of the above terms apply to all aspects described below in this specification, unless otherwise specified.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Unteransprüchen. Hierbei können die jeweiligen Merkmale für sich alleine oder zu mehreren in Kombination miteinander verwirklicht sein. Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren schematisch dargestellt. Gleiche Bezugsziffern in den einzelnen Figuren bezeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche bzw. hinsichtlich ihrer Funktion einander entsprechende Elemente. Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description of the preferred embodiment in conjunction with the subclaims. In this case, the respective features can be implemented on their own or in combination with one another. The invention is not limited to the embodiments. The embodiments are shown schematically in the figures. The same reference numerals in the individual figures designate the same or functionally identical or with respect to their function corresponding elements.

Im Einzelnen zeigt: In detail shows:

1 den Aufbau des elektrisch hochleitfähigen Vlieses mit den Leitungen; 1 the structure of electrically highly conductive fleece with the lines;

2 ein Gewebe der Leitungen in Schuss- und/oder Kettrichtung; 2 a fabric of the lines in the weft and / or warp direction;

3 ein Gewebe der Leitungen im Mehrlagenaufbau zwischen zwei Lagen des elektrisch hochleitfähigen Vlieses. 3 a fabric of the lines in multilayer structure between two layers of electrically highly conductive nonwoven.

4 der Spannungsverlauf bei der Beaufschlagung des Vlieses 4 the voltage curve during the application of the fleece

Die 1 zeigt in schematischer isometrischer Darstellung den Aufbau des elektrisch hochleitfähigen Vlieses (101) mit den Leitungen (110), mittels welchen der elektrische Kontakt zu einem Steuergerät für einen Daten- und/oder Signalaustausch und/oder eine Versorgung des Vlieses (101) mit elektrischer Energie herstellbar ist. Die Leitungen (110) sind in einem Gewebe (111) in Schuss- und/oder Kettrichtung integrierbar, licht- und witterungsbeständig und chemisch stabil. Das Gewebe (111) ist dabei mit den integrierten Leitungen (110) vollflächig mit dem Vlies (101) kontaktiert. The 1 shows a schematic isometric view of the structure of electrically highly conductive nonwoven ( 101 ) with the lines ( 110 ), by means of which the electrical contact to a control device for a data and / or signal exchange and / or a supply of the fleece ( 101 ) can be produced with electrical energy. The pipes ( 110 ) are in a tissue ( 111 ) in the weft and / or warp direction, light and weather resistant and chemically stable. The tissue ( 111 ) is with the integrated lines ( 110 ) over the entire surface with the fleece ( 101 ) contacted.

Das Vlies (101) umfasst einen hohen Anteil an Edelstahlfasern, wodurch ein hohes Maß an mechanischer und chemischer Stabilität gegeben ist. Zudem ist dieses licht- und witterungsbeständig und langzeitstabil, d.h. über einen Zeitraum von mindestens 5 Jahren stabil. Das Vlies (101) ist des Weiteren flammenhemmend und/oder schwer entflammbar ausgestaltet, sowie flexibel und vollflächig gleichbleibend elektrisch hochleitfähig. Das Vlies (101) ist zusätzlich atmungsaktiv ausgestaltet, wodurch Feuchtigkeit das Vlies (101) direkt überwindet. The fleece ( 101 ) contains a high proportion of stainless steel fibers, which gives a high degree of mechanical and chemical stability. In addition, it is light- and weather-resistant and long-term stable, ie stable over a period of at least 5 years. The fleece ( 101 ) is further designed flame retardant and / or flame retardant, as well as flexible and full surface uniformly highly electrically conductive. The fleece ( 101 ) is additionally made breathable, whereby moisture the fleece ( 101 ) directly overcomes.

Das Vlies (101) umfasst elektrisch isolierende Fasern (103) und elektrisch leitfähige Fasern (104), welche ebenfalls licht- und witterungsbeständig und chemisch stabil sind. Die elektrisch leitfähigen Fasern (104) sind dabei blanke metallische Fasern oder metallisch beschichtete Fasern mit einem elektrisch isolierten Kern, wobei die metallisch beschichteten nichtleitfähigen Fasern mit einem Metall, insbesondere Silber, und/oder einem Kunststoff beschichtet und/oder galvanisierte Kunststofffasern sind. The fleece ( 101 ) comprises electrically insulating fibers ( 103 ) and electrically conductive fibers ( 104 ), which are also light and weather resistant and chemically stable. The electrically conductive fibers ( 104 ) are bare metallic fibers or metallically coated fibers with an electrically insulated core, wherein the metallically coated non-conductive fibers coated with a metal, in particular silver, and / or a plastic and / or galvanized plastic fibers.

Das elektrisch hochleitfähige Vlies (101) erreicht Leistungen in einer Größenordnung von 1 bis mehreren kW/m² mit einer Versorgungsspannung von lediglich 42 Volt Wechselspannung, welche für erwachsene Menschen und normale Anwendungsfälle als nicht bedrohlich gilt. Damit bietet das Vlies (101) aus sicherheitstechnischen Aspekten viele Vorteile. Zudem eröffnen sich damit vielfältige Anwendungen des Vlieses (101), beispielsweise Heizungen im Boden, Decken und/oder Wandbereich, eine Beheizung und/oder Trocknung von Räumen, sowie eine Enteisung im Außenbereich. The electrically highly conductive fleece ( 101 ) achieves powers in the range of 1 to several kW / m ² with a supply voltage of only 42 volts AC, which is considered non-threatening to adult humans and normal applications. Thus, the fleece ( 101 ) from safety aspects many advantages. In addition, this opens up a variety of applications of the fleece ( 101 ), such as heaters in the floor, ceilings and / or wall area, heating and / or drying of rooms, as well as a de-icing in the outdoor area.

Das Vlies (101) ist zusätzlich ein sensorisches Vlies, wobei dieses auf eine festgelegte Querempfindlichkeit durch Hinzugeben von hochleitfähigen Additiven zu dem Fasermaterial, wie beispielsweise Silber bzw. Silberfasern, einstellbar ist, indem ein elektrisches Basisnetz realisiert wird, welches in weiteren Prozessketten fixierbar ist. Auf diese Weise ist bei der Herstellung des Vlieses (101) eine Querempfindlichkeit einstellbar. Somit weist das Vlies (101) das Eigenschaftsprofil eines Temperatursensors, Drucksensors und/oder Feuchtigkeitssensors auf. Zwar gilt bei einem Sensor, dass das Vlies (101) nur auf eine physikalische Größe mit einer bekannten Querempfindlichkeit reagiert. Es ist allerdings auch ein Vlies (101) realisierbar, in welchem unterschiedliche sensorische Vliese (101) miteinander kombiniert werden, so dass das Vlies (101) in seiner Gesamtheit mehrere Eigenschaftsprofile aufweist. The fleece ( 101 ) is additionally a sensory fleece, which can be adjusted to a fixed cross-sensitivity by adding highly conductive additives to the fiber material, such as silver or silver fibers, by an electrical base network is realized, which is fixable in other process chains. In this way, in the production of the fleece ( 101 ) adjustable cross-sensitivity. Thus, the fleece ( 101 ) the property profile of a temperature sensor, pressure sensor and / or humidity sensor. Although it is true for a sensor that the fleece ( 101 ) reacts only to a physical quantity with a known cross-sensitivity. However, it is also a fleece ( 101 ), in which different sensory fleeces ( 101 ) are combined together so that the fleece ( 101 ) has several property profiles in its entirety.

2 zeigt eine schematische isometrische Darstellung des Gewebes (111) mit den integrierten Leitungen (110) in Schuss- und/oder Kettrichtung (112, 113), welche licht- und witterungsbeständig und chemisch stabil sind. In dem Gewebe sind Litzen, Drähte, leitfähige Garne und/oder leitfähige Zwirne eingewebt. 2 shows a schematic isometric representation of the tissue ( 111 ) with the integrated lines ( 110 ) in the weft and / or warp direction ( 112 . 113 ), which are light and weather resistant and chemically stable. Leads, wires, conductive yarns and / or conductive threads are woven into the fabric.

Die 3 zeigt in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Vorrichtung (100) umfassend das Gewebes (111) mit den integrierten Leitungen (110) im Mehrlagenaufbau zwischen zwei Lagen (102) des elektrisch hochleitfähigen Vlieses (101), wobei das Steuergerät nicht dargestellt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung (100) ist einfach auf eine zu beheizende Fläche aufbringbar und ist dabei mit einem Flächengewicht von maximal 160g/sqr sehr leicht. The 3 shows a schematic representation of the device according to the invention ( 100 ) comprising the tissue ( 111 ) with the integrated lines ( 110 ) in multilayer structure between two layers ( 102 ) of the electrically highly conductive nonwoven ( 101 ), wherein the controller is not shown. The device according to the invention ( 100 ) is easy to apply to a surface to be heated and is very light with a weight per unit area of 160g / sqr.

Deutlich zu erkennen ist, dass das Vlies (101) zwei Lagen (102) ausbildet, wobei die Leitungen (101) in dem Gewebe (111) zwischen den Lagen (102) des Vlieses (101) angeordnet sind. Dabei verläuft der Stromfluss horizontal durch das Vlies (101), d.h. dass Plus- und Minuspol in derselben Lage (102) des Vlieses (101) angeordnet sind, oder vertikal durch das Vlies (101), d.h. dass Plus- und Minuspol in unterschiedlichen Lagen (102) des Vlieses (101) angeordnet sind. It can be clearly seen that the fleece ( 101 ) two layers ( 102 ), the lines ( 101 ) in the tissue ( 111 ) between the layers ( 102 ) of the nonwoven ( 101 ) are arranged. The current flow runs horizontally through the fleece ( 101 ), ie that plus and minus pole in the same position ( 102 ) of the nonwoven ( 101 ) or vertically through the web ( 101 ), ie that plus and minus pole in different positions ( 102 ) of the nonwoven ( 101 ) are arranged.

Das Gewebe (111) mit den integrierten Leitungen (110) ist vollflächig mit dem Vlies (101) kontaktiert, so dass sich aufgrund der mechanischen, chaotischen Metall-Metall-Kontaktierung der einzelnen Fasern ein elektrisch hochleitfähiges Netzwerk mit mechanisch temporär stabilen Kontaktierungsbrücken ausbildet. Im Vliesherstellungsprozess werden die in dem Gewebe (111) eingewebten Litzen und/oder Drähte zusätzlich mit den Fasern (103, 104) vernadelt, kalandert und/oder beflammt bzw. werden die leitfähigen Garne und/oder leitfähigen Zwirne mit dem Vlies (101) kontaktiert. Dies ermöglicht eine optimale Kontaktierung. The tissue ( 111 ) with the integrated lines ( 110 ) is completely flat with the fleece ( 101 ) contacted, so that forms an electrically highly conductive network with mechanically temporarily stable Kontaktierungsbrücken due to the mechanical, chaotic metal-metal contacting of the individual fibers. In the nonwoven manufacturing process, those in the fabric ( 111 ) woven in strands and / or wires in addition to the fibers ( 103 . 104 ) needled, calendered and / or flamed or the conductive yarns and / or conductive threads with the fleece ( 101 ) contacted. This allows optimal contact.

4 zeigt ein Diagramm des Spannungsverlaufs bei Beaufschlagung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung eines niedrigeren elektrischen Widerstands. Als Ordinate ist die Spannung U aufgetragen und als Abszisse die Zeit t. Ausgehend von einer Betriebsspannung U₀ wird kurzzeitig einen Spannungsstoß ∆U₁ auf die Vorrichtung gegeben. Dabei ist ∆U₁ diejenige Spannung, die beim ersten Spannungsstoß oberhalb der Betriebsspannung liegt und diese um den angegebenen Wert übersteigt. Nachdem die beaufschlagte Spannung mit Beendigung des Spannungsstoßes, der hier vereinfacht als Rechteck dargestellt wurde, wieder zur Betriebsspannung U₀ zurück gefahren wurde, erfolgt eine Überprüfung dahingehend, ob der nunmehr vorhandene Stromfluss bei der Betriebsspannung U₀ ausreichend ist, um die gewünschte Heizleistung zu erbringen. Sofern dies nicht der Fall ist, erfolgt die Beaufschlagung mit dem zweiten Spannungsstoß, wobei der Spitzenwert der Spannung nunmehr über dem Wert des ersten Spannungsstoßes liegt, d. h. dass ∆U₂ größer ist als ∆U₁. Dann werden die Voraussetzungen geschaffen, dass sich zusätzliche Brücken zur Erhöhung der Leitfähigkeit ausbilden können. 4 shows a diagram of the voltage waveform upon application of the device according to the invention for generating a lower electrical resistance. The ordinate is the voltage U and the abscissa the time t. Starting from an operating voltage U ₀ , a voltage surge ΔU ₁ is briefly applied to the device. In this case, ΔU _{1 is} the voltage that is above the operating voltage at the first surge and exceeds this by the specified value. After the applied voltage at the end of the surge, which was simplified here as a rectangle, was moved back to the operating voltage U ₀ , a check is made to see whether the now existing current flow at the operating voltage U _{0 is} sufficient to provide the desired heat output , If this is not the case, the application is made with the second voltage surge, wherein the peak value of the voltage is now above the value of the first voltage surge, ie that ΔU _{2 is} greater than ΔU ₁ . Then the conditions are created that additional bridges can be formed to increase the conductivity.

Nach Beendigung des zweiten Spannungsstoßes durch Zurückfahren auf die Betriebsspannung U₀ erfolgt wiederum eine entsprechende Überprüfung, ob nunmehr eine entsprechende Stromstärke vorhanden ist. Dies wird in dem in der Zeichnung gezeigten Beispiel verneint und es werden noch zwei weitere Spannungsstöße in der vorbeschriebenen Weise beaufschlagt. Immer gilt, dass die Höhe des Spannungsstoßes des nächsten Schrittes größer sein muss als die der vorangegangenen Schritte, da nur in einem solchen Fall die Hoffnung besteht, zusätzliche elektrisch leitfähige Brücken auszubilden. After completion of the second surge by returning to the operating voltage U ₀ , in turn, a corresponding check, whether now a corresponding current is present. This is denied in the example shown in the drawing and two more surges are applied in the manner described above. It is always true that the height of the surge of the next step must be greater than that of the previous steps, since only in such a case, the hope exists to form additional electrically conductive bridges.

Mit Abschluss des vierten Spannungsstoßes wird nunmehr eine Stromstärke erreicht, die dem gewünschten Wert, dem Istwert entspricht. With the completion of the fourth surge now a current is reached, which corresponds to the desired value, the actual value.

Im Ergebnis hätte man durch die vorgeschlagenen Maßnahmen bei gleichbleibender Betriebsspannung U₀ eine höhere Stromstärke realisiert. Im Widerspruch zur gängigen Vorstellung, dass bei Bedarf einer höheren Stromstärke die Spannung entsprechend heraufzusetzen ist, geht die Erfindung einen völlig anderen Weg, der in seinem wesentlichen Kern zum Inhalt hat, zur Erhöhung der Heizleistung den elektrischen Widerstand zu erniedrigen. Dies wird auf elektrischem Wege durch die in der Erfindung beschriebenen Schritte ermöglicht. As a result, one would have realized by the proposed measures at constant operating voltage U ₀ higher current. Contrary to popular belief that when needed a higher current the voltage is to be increased accordingly, the invention is a completely different way, which has in its essential core content, to increase the heating power to lower the electrical resistance. This is made possible by electrical means by the steps described in the invention.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

100 100: erfindungsgemäße Vorrichtung inventive device
101 101: elektrisch hochleitfähiges Vlies electrically highly conductive fleece
102 102: Lagen des Vlieses Layers of the fleece
103 103: elektrisch isolierende Fasern electrically insulating fibers
104 104: elektrisch leitfähige Fasern electrically conductive fibers
110 110: Leitungen cables
111 111: Gewebe tissue
112 112: Schussrichtung der Leitungen Weft direction of the lines
113 113: Kettrichtung der Leitungen Chain direction of the lines

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 202011100936 U1 [0005]
DE 19911519 A1 [0007]
DE 202013006258 U1 [0009]
WO 200711006181 A1 [0011]

Claims

Device with heatable surface of homogeneous heat distribution comprising - an electrically highly conductive fleece ( 101 ), which electrically insulating fibers ( 103 ) and electrically conductive fibers ( 104 ); - A control device by means of which a voltage is adjustable in order to ensure a required for the achievement of the desired heating power flow in the device; - Cables ( 110 ), by means of which the contact to the control device for a data and / or signal exchange and / or a supply of the fleece ( 101 ) can be produced with electrical energy; and - the density of the electrically conductive fibers is so high that a current flow occurs when the voltage is applied; characterized in that - to increase the heating power at a certain applied voltage, the operating voltage, the controller briefly increases the voltage by the surge ".DELTA.U ₁ ", and then return to the output voltage; - in the event that the actual value of the heating power is still below the target value, the control unit generates a renewed surge ".DELTA.U _2", where ".DELTA.U _2" is greater than ".DELTA.U _1"; - And in the event that the actual value of the heating power is still below the setpoint, the controller generates a renewed surge ".DELTA.U ₃ ", wherein ".DELTA.U ₃ " is greater than ".DELTA.U ₂ "; - and in the event that the actual value of the heating power is still below the target value, the above steps are repeated N times, the voltage surge ".DELTA.U _n" greater than ".DELTA.U _i", i = 1 (to n - 1).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the duration of the single surge in the time interval of at least 1 ms to max. 3 sec.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the difference of the surges .DELTA.U _i - .DELTA.U _i-1 are chosen so small that, in the event that the desired value of the heating power is exceeded, the actual value obtained on the basis of the recent surge is in a predetermined range above the setpoint.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the control unit regulates the current flow required for the achievement of the desired heating power by means of amplitude modulation and / or modulation of the pulse width in the case of rectangular pulses.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fleece ( 101 ) is water-repellent and / or water-absorbing electrically insulating fibers ( 103 ) and electrically conductive fibers ( 104 ) and / or equipment.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fleece ( 101 ) at least two layers ( 102 ) trains

Device according to the preceding claim, characterized in that the lines ( 110 ) in the weft and / or warp direction ( 112 . 113 ) in a tissue ( 111 ), whereby the tissue ( 111 ) between the layers ( 102 ) of the nonwoven ( 101 ) is arranged.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the electrically conductive fibers ( 104 ) are bare metallic fibers or metallic coated non-conductive fibers.

Device according to the preceding claim, characterized in that the metallically coated non-conductive fibers ( 104 ) are coated with a metal, in particular silver, and / or a plastic and / or galvanized plastic fibers.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the fleece ( 101 ) is a sensory fleece, which is adjustable to a fixed cross-sensitivity.

Device according to the preceding claim, characterized in that the fleece ( 101 ) has a temperature sensor, pressure sensor and / or humidity sensor.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the device ( 100 ) can be applied to a surface to be heated.