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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abstandsgewirke mit einer ersten, leitende Fäden aufweisenden flächigen Gewirkelage, einer zweiten flächigen Gewirkelage und die Gewirkelagen verbindenden Abstandsfäden, wobei die leitenden Fäden eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufweisen und wobei in der ersten Gewirkelage vollflächig oder in entlang einer Produktionsrichtung verlaufenden leitenden Streifen benachbarte leitende Fäden in einem direkten elektrischen Kontakt miteinander verbunden sind.
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Um ein Abstandsgewirke insbesondere zu Heizzwecken mit elektrischen Leitern zu versehen, sind verschiedene Ansätze bekannt.
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Gemäß
DE 199 03 070 A1 ,
DE 10 2009 013 250 B3 und
DE 42 39 068 A1 werden einzelne untereinander nicht verbundene und in Produktionsrichtung verlaufende Heizdrähte mit einem quer verlaufenden Anschlussleiter kontaktiert. Die Kontaktierung ist relativ aufwendig, wobei auch die Einsatzmöglichkeiten des beschriebenen, mit Heizdrähten versehenen Abstandsgewirkes eingeschränkt sind. Bei einer Unterbrechung eines Heizdrahtes kann über den gesamten Bereich der entsprechenden Breite keine Aufheizung erfolgen.
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Gemäß
DE 103 42 285 A1 werden unterschiedliche Möglichkeiten zur Integration von Heizleitern in einem Abstandsgewirke offenbart. Gemäß einer ersten Lösung werden leitfähige textile Garne im Bereich der Abstandsfäden zwischen die beiden flächigen Gewirkelagen eingelegt. Die entsprechenden Heizleiter sind so in einem gewissen Maße geschützt, wobei aber die an sich vorteilhaft isolierende Wirkung des Abstandsgewirkes durch die mittige Anordnung der Heizleiter in einem gewissen Maße verloren geht. Auch ist bei dem Einlegen der Heizleiter in den Polbereich, also zwischen die Abstandsfäden, eine aufwendige Kontaktierung notwendig.
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Alternativ wird in
DE 103 42 285 A1 vorgeschlagen, leitfähige Garne durch Sticken mit mindestens einer der Gewirkeoberflächen zu verbinden. Dabei ergibt sich jedoch der Nachteil, dass ein weiterer, aufwendiger Verfahrensschritt notwendig ist, wobei durch Sticken eingebundene Garne zu erheblichen Unebenheiten des Abstandsgewirkes führen können.
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Schließlich wird in
DE 103 42 285 A1 als weitere Alternative vorgeschlagen, ein rein zweidimensionales Gewebe, Gewirke oder Gestricke aus leitfähigem textilen Garn bereitzustellen und dieses dann auf das Abstandsgewirke zu kaschieren, wozu die beiden Materialien in separaten Verfahrensschritten hergestellt werden müssen und wobei zusätzlich auch noch separat eine Verbindung erfolgen muss. Insbesondere bei den beschriebenen textilen Materialien ist ein Verkleben aufgrund der offenen textilen Struktur häufig auch schwierig, wobei durch den zusätzlichen Kaschierkleber Geruchsbelästigungen bei der Benutzung sowie ein erhöhter Aufwand bei einer Entsorgung bzw. bei einem Recycling resultieren können.
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Aus der
DE 202 20 752 U1 ist ein textiles Material bekannt, welches aus mindestens zwei Schichten laminiert ist. Bei diesem zweidimensionalen Material ist eine der Schichten aus leitenden Fäden sowie aus nicht leitenden Fäden gebildet. Auch dieses textile Material ohne jede Polsterwirkung ist in seiner Herstellung aufwendig.
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Gattungsgemäße Abstandsgewirke mit in einer ersten Gewirkelage angeordneten leitenden Fäden sind aus der
DE 10 2006 038 611 A1 sowie
DE 10 2006 038 612 A1 bekannt, wobei verschiedene Varianten für ein solches zu Heizzwecken vorgesehenen Abstandsgewirkes allgemein beschriebenen sind. Eine der Gewirkelagen kann vollständig aus Leiterfäden, insbesondere aus Metallfäden bestehen, wobei dafür metallische Litze vorgeschlagen wird, weil massive Drähte auf einer Wirkmaschine nur schwer verarbeitet werden können und übliche Drähte allenfalls in das Abstandsgewirke eingelegt aber nicht vermascht werden können.
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Trotz des erheblichen Bedarfs an leicht zu handhabenden, beheizbaren Abstandsgewirken haben sich die in
DE 10 2006 038 611 A1 und
DE 10 2008 038 612 A1 beschriebenen Abstandsgewirke nicht in der Praxis durchsetzen können. Dieses ist insbesondere darauf zurückzuführen, dass entsprechende Materialien nicht mit einem vertretbaren Aufwand in zufriedenstellender Qualität hergestellt werden konnten.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Abstandsgewirke mit den eingangs beschriebenen Merkmalen anzugeben, welches leicht hergestellt werden kann und gute Funktionseigenschaften aufweist. Des Weiteren sollen ein daraus gebildeter Abstandsgewirkeabschnitt sowie ein beheizbares Verkleidungselement mit einem solchen Abstandsgewirkeabschnitt angegeben werden.
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Gegenstand der Erfindung und Lösung der Aufgabe sind ein Abstandsgewirke gemäß Patentanspruch 1, ein Abstandsgewirkeabschnitt gemäß Patentanspruch 7 sowie ein beheizbares Verkleidungselement gemäß Patentanspruch 11.
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Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Abstandsgewirke ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die leitenden Fäden aus einem mit der Beschichtung versehenen Kunststoff-Multifilamentgarn gebildet sind, eine Feinheit von weniger als 250 dtex aufweisen und in der ersten Gewirkelage mit einer Legung über zumindest zwei Maschenstäbchen gewirkt sind und vorzugsweise auch Maschen bilden, wobei bei den leitenden Fäden der Anteil der leitenden Beschichtung weniger als 50 Gew.-%, vorzugsweise 15 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 5 Gew.-% beträgt.
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Im Rahmen der Erfindung ist es von besonderer Bedeutung, dass die leitenden Fäden bei der Legung über zumindest zwei Maschenstäbchen verlaufen und somit benachbarte Maschenstäbchen leitend verbunden sind, wobei dann bei dem gesamten Abstandsgewirke in der entsprechenden Gewirkelage eine leitende Fläche erzeugt wird. Vorzugsweise bilden die leitenden Fäden dabei auch Maschen, wobei dies im Rahmen der Erfindung nicht zwingend erforderlich ist. Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, dass die leitenden Fäden über zumindest zwei Maschenstäbchen als Teilschuss gewirkt sind und so in einem zick-zack verlaufen, ohne selbst Maschen zu bilden. Als weiteres Fadensystem können dann in der ersten Gewirkelage beispielsweise auch Fäden vorgesehen sein, welche gemäß einer Fransenlegung nur entlang eines Maschenstäbchens verlaufen. Die Fäden dieses weiteren Fadensystems können sowohl nicht leitend als auch leitend ausgeführt sein.
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Die einzelnen Filamente des Multifilamentkerns sind nicht elektrisch leitend und bilden somit einen nicht leitenden Kern. Bevorzugt sind die einzelnen Filamente jeweils von der Beschichtung umgeben und bleiben gegeneinander beweglich. Die leitenden Fäden ähneln dann äußerlich – zumindest bei einer metallischen Beschichtung – einer Metalllitze, weisen jedoch aufgrund der Kern-Mantel-Struktur grundlegend andere Eigenschaften auf.
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Selbst wenn bei einer metallischen Beschichtung ein relativ großer Anteil von bis zu 50 Gew.-% vorgesehen ist, bleiben die Schichtdicken auf den einzelnen Filamenten aufgrund der höheren Dichte der Beschichtung relativ gering. Durch den Kern in Form der einzelnen Filamente bleibt eine sehr hohe Beweglichkeit und Verformbarkeit der elektrisch leitenden Fäden erhalten.
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Während gemäß dem Stand der Technik Metalllitze oder mit einer metallischen Beschichtung versehene Monofilamentgarne vergleichsweise steif sind und deshalb nur schwer verarbeitet werden können, ist gemäß der Erfindung für die leitenden Fäden ein relativ dünnes Material mit weniger als 250 dtex vorgesehen, wobei zusätzlich die zu einer Versteifung führende elektrisch leitende Beschichtung relativ dünn ist und weniger als 50 Gew.-% bezogen auf den Kern der Kunststofffilamente beträgt.
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Das Kunststoff-Multifilamentgarn zeichnet sich zunächst durch eine höhere Beweglichkeit als ein unter dem gleichen Materialeinsatz hergestelltes Monofilamentgarn aus. Überraschenderweise können im Rahmen der Erfindung leicht Maschen gebildet werden, wobei auch trotz der hohen Beweglichkeit des Kunststoff-Multifilamentgarns als Kern und der starken Abwinklung der leitenden Fäden bei dem Herstellen einzelner Maschen die leitende Beschichtung unversehrt bleibt. Die leitende Beschichtung liegt auf den einzelnen Filamenten üblicherweise als umfangseitig geschlossener Mantel vor, so dass auch durch diese geschlossene Mantelform eine ausreichende Beständigkeit der Beschichtung trotz eines starken Abknickens gewährleistet werden kann. Die leitende Beschichtung kann sich in einem gewissen Maße verformen, ohne jedoch auf- oder von dem Kunststoff-Multifilamentgarn abzuplatzen.
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Die elektrisch leitende Beschichtung kann im Rahmen der Erfindung auf unterschiedliche Weise ausgeführt sein.
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Gemäß einer ersten Variante handelt es sich um eine metallische Beschichtung, wobei insbesondere Metalle oder Metalllegierungen mit einer guten Korrosionsbeständigkeit und auch mit einer gewissen Verformbarkeit in Betracht kommen. Darüber hinaus sind auch die Kosten für die leitenden Fäden mit der metallischen Beschichtung zu berücksichtigen. Beispielsweise können die leitenden Fäden eine metallische Beschichtung auf der Basis von Silber aufweisen, welches gut verformbar ist und eine relativ gute Beständigkeit aufweist. Gerade bei einem vergleichsweise geringen Gewichtsanteil der metallischen Beschichtung ist in vielen Anwendungsbereichen ein wirtschaftlicher Einsatz trotz der vergleichsweise hohen Kosten für die Beschichtung noch möglich. Als Nachteil ergibt sich jedoch, dass auch Silber an der Oberfläche eine dünne Oxidschicht bildet, welche je nach Anwendungsfall in einem gewissen Maße zu einer ungleichmäßigen Kontaktierung bzw. einem ungleichmäßigen Stromfluss führen kann.
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Als kostengünstigere Alternative zu Silber kommt beispielsweise auch Kupfer in Betracht, wobei auch dann eine oberflächliche Oxidierung mit den beschriebenen Nachteilen nicht unter allen Umständen ausgeschlossen werden kann. Des Weiteren kann auch Gold als metallische Beschichtung vorgesehen sein, um die beschriebenen Nachteile zu vermeiden, wobei dann jedoch deutlich höhere Kosten anfallen.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist eine nichtmetallische Beschichtung vorgesehen. Insbesondere kommt Graphit oder ein anderes auf Kohlenstoff basierendes Material in Betracht, wobei dann in der Regel die Bildung einer unerwünschten Oxidschicht vermieden werden kann. Graphit zeichnet sich darüber hinaus durch eine relativ gute Beweglichkeit aus. Grundsätzlich kommen jedoch auch andere nichtmetallische Beschichtungen in Betracht, wobei diese grundsätzlich auch nach Art eines leitfähigen Lackes oder dergleichen auf einer Polymerbasis gebildet sein können.
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Schließlich ist grundsätzlich auch eine mehrlagige Beschichtung möglich. Beispielsweise können verschiedene metallische oder auch nichtmetallische Schichten miteinander kombiniert werden, um hinsichtlich der Leitfähigkeit einerseits und der elektrischen Kontaktierung an der Oberfläche eine für den jeweiligen Anwendungsfall optimierte Anpassung zu erreichen. Denkbar ist beispielsweise eine mehrlagige Beschichtung mit einer innenliegenden Lage aus Kupfer oder Silber, auf der eine dünne Decklage aus Gold aufgedampft ist.
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Die Ausgestaltung der leitenden Fäden aus dem mit der Beschichtung versehenen Kunststoff-Multifilamentgarn ist nicht nur unmittelbar bei dem Wirkprozess, sondern auch bei einem nachfolgenden Ausrüsten relevant. Bei einem Ausrüsten erfolgt eine Temperaturbeaufschlagung, bei der das textile Material soweit aufgeheizt wird, dass die einzelnen Fäden und Filamente zwar nicht aufschmelzen, wobei jedoch durch ein zähes Fließen der Polymerketten Spannungen in den Fäden aufgrund ihrer Abwinklungen in den Maschen des Abstandsgewirkes abgebaut werden können. Während Kunststofffäden zunächst aufgrund der inneren Spannungen in ihre gerade Ausgangsform zurückstreben, werden diese Spannungen durch das Ausrüsten eliminiert, wobei dann gewissermaßen der abgewinkelte Zustand in dem Gewirke durch das Erkalten nach dem Ausrüsten „eingefroren“ wird. Erfindungsgemäß sind die einzelnen bevorzugt einzeln mit der Beschichtung versehenen Filamente des Kunststoff-Multifilamentgarns in einem gewissen Maße auch gegeneinander beweglich, wodurch gerade die bessere Verarbeitbarkeit während der Herstellung und bei dem Ausrüsten erzielt wird. Gerade bei einer metallischen Beschichtung können sich beim Ausrüsten Vorteile ergeben, weil die Wärme gut durch die Beschichtung zu den Filamenten geleitet wird.
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Obwohl die erste flächige Gewirkelage leitende Fäden enthält, ist das Abstandsgewirke weiterhin relativ weich und weist eine angenehme Haptik auf. Erfindungsgemäß kann auf bekannte Wirkmuster von nicht leitenden Abstandsgewirken weitgehend zurückgegriffen werden, wobei dann die erste flächige Gewirkelage teilweise oder vollständig mit leitenden Fäden gebildet wird.
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Wie bereits zuvor erläutert, ist bei einer metallischen Beschichtung vorzugsweise Silber vorgesehen, wobei dann relativ hohe Materialkosten für die metallische Beschichtung in Kauf zu nehmen sind. Silber zeichnet sich durch eine gute Leitfähigkeit, eine geringe Korrosionsneigung und gute Verformbarkeit aus. Aufgrund dieser Eigenschaften kann die metallische Beschichtung je nach Anwendungsfall sehr dünn ausgeführt werden, wobei dann die mechanischen Eigenschaften der leitenden Fäden nur zu einem kleinen Anteil durch die metallische Beschichtung beeinflusst werden. Eine Versteifung aufgrund der metallischen Beschichtung kann insgesamt gering gehalten werden.
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Im Rahmen der Erfindung beträgt der Gewichtsanteil der elektrisch leitfähigen, insbesondere metallischen Beschichtung im Vergleich zu dem Gesamtgewicht der leitenden Fäden bevorzugt weniger als 15 Gew.-%, beispielsweise zwischen 1 Gew.-% und 5 Gew.-%.
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Die leitenden Fäden weisen erfindungsgemäß eine Feinheit von weniger als 250 dtex auf, wobei die Feinheit vorzugsweise zwischen 90 und 200 dtex beträgt. Beispielsweise können leitende Fäden mit einer Feinheit von 110 dtex oder 145 dtex eingesetzt werden.
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Die Anzahl der einzelnen Filamente liegt vorzugsweise zwischen 3 und 40, um einerseits eine ausreichende Beweglichkeit und andererseits geringe Herstellungskosten sowie gute mechanische Eigenschaften sicherzustellen. Vorzugsweise beträgt die Anzahl der Filamente zwischen 12 und 30, beispielsweise 24.
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Die zweite Gewirkelage ist vorzugsweise aus Multifilamentgarn mit einer Feinheit zwischen 50 dtex und 340 dtex gebildet. Sowohl für die zweite Gewirkelage als auch für die Filamente der leitenden Fäden aus Kunststoff-Multifilamentgarn können Polyamid einschließlich Polyamid-Copolymere wie PA6, Polyester, insbesondere PET, und Polypropylen vorgesehen sein.
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Für die weitere Ausgestaltung der ersten Gewirkelage ergeben sich im Rahmen der Erfindung verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten, wobei jedoch üblicherweise jeder leitende Faden mit zumindest einem weiteren leitenden Faden in einem direkten elektrischen Kontakt verbunden ist. Der elektrische Kontakt wird aufgrund des Wirkmusters erzielt. Im einfachsten Fall können beispielsweise benachbarte leitende Fäden durch eine Trikot-Legung miteinander verbunden sein, wobei aber auch beliebige andere Legungsarten in Betracht kommen, bei denen die leitenden Fäden über zumindest zwei Maschenstäbchen geführt sind und sich so bereichsweise gegenseitig kreuzen.
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Im Rahmen der Erfindung können die leitenden Fäden in der ersten Gewirkelage vollflächig angeordnet sein. Wenn dann die leitenden Fäden als einziges Fadensystem vorgesehen sind, ist die erste Gewirkelage ausschließlich aus den leitenden Fäden gebildet. Es ist aber auch möglich, dass die erste Gewirkelage aus den leitenden Fäden als erstem Fadensystem sowie einem zweiten Fadensystem aus nicht leitenden Fäden gebildet ist, wozu dann entsprechend zwei oder mehr Legeschienen zur Bildung der ersten flächigen Gewirkelage eingesetzt werden.
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Des Weiteren ist es möglich, dass die erste Gewirkelage entlang der Produktionsrichtung verlaufende leitende Streifen aufweist, wobei dann die leitenden Fäden nur in diesen leitenden Streifen vorhanden sind. Im Rahmen einer solchen Ausgestaltung können sich quer zur Produktionsrichtung Gruppen von leitenden Fäden mit Gruppen von nicht leitenden Fäden abwechseln, wobei vorzugsweise zumindest zehn leitende Fäden zur Bildung jedes in Produktionsrichtung verlaufenden Streifens vorgesehen sind. Bei einem solchen Material ist jedoch darauf zu achten, dass sämtliche leitende Streifen in geeigneter Weise zu kontaktieren sind, weil keine durchgehend leitende Fläche gebildet wird.
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Da die leitenden Fäden in der ersten Gewirkelage nicht nur eingelegt, sondern auch vermascht sind, sind diese auch untereinander innig verbunden, so dass ein guter direkter elektrischer Kontakt alleine durch die Berührung der leitenden Fäden untereinander gewährleistet ist.
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Die Abstandsfäden sind im Rahmen der Erfindung üblicherweise aus Monofilamentgarn gebildet, um die nötige Stauchfestigkeit und Elastizität des Abstandsgewirkes sicherzustellen. Der Filamentdurchmesser kann beispielsweise zwischen 30 µm und 100 µm, insbesondere zwischen 55 µm und 80 µm betragen. Da die Monofilamente bei der Herstellung des Abstandsgewirkes in die beiden Gewirkelagen eingebunden werden, führen die Abstandsfäden auch in einem gewissen Maße zur Versteifung der beiden Gewirkelagen. Vor diesem Hintergrund ist es von Vorteil, dass erfindungsgemäß durch den Einsatz von den leitenden Fäden mit einer geringen Feinheit und einem Kern aus Kunststoff-Multifilamentgarn bei einer relativ dünnen Beschichtung keine weitere starke Versteifung der ersten flächigen Gewirkelage erfolgt.
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Gegenstand der Erfindung ist auch ein aus dem zuvor beschriebenen Abstandsgewirke gebildeter Abstandsgewirkeabschnitt, der im einfachsten Fall aus einer Materialbahn des Abstandsgewirkes ausgestanzt oder ausgeschnitten wird.
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Der Abstandsgewirkeabschnitt weist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung zumindest eine Öffnung auf, an der beiden Gewirkelagen mit den dazwischen angeordneten Abstandsfäden herausgetrennt sind, wodurch dort entsprechend auch die leitenden Fäden in der ersten Gewirkelage unterbrochen sind. Entsprechende Öffnungen können beispielsweise durch Stanzen oder Schneiden gebildet werden.
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Abhängig von dem Einsatzzweck des Abstandsgewirkeabschnittes können die Öffnungen zunächst alleine aufgrund konstruktiver Anforderungen notwendig sein. Wenn das Abstandsgewirke beispielsweise als Teil eines Verkleidungselementes für ein Kraftfahrzeug verwendet wird, können beispielsweise an der Türseite, einem Dachhimmel oder dergleichen Öffnungen notwendig sein, um Bedienelemente des Kraftfahrzeugzeuges durch den Abstandsgewirkeabschnitt hindurchführen zu können. Bei dem Einsatz des Abstandsgewirkeabschnittes an einer Türseite ist es beispielsweise häufig notwendig, eine Aussparung für einen Griff oder ein Betätigungselement des Schlosses vorzusehen. Das Gleiche gilt beispielsweise bei der Anordnung in einem Dachhimmel, wenn dort die Innenverkleidung für eine Beleuchtung ein Anzeigeelement oder dergleichen unterbrochen werden soll.
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Im Rahmen der Erfindung ergibt sich der Vorteil, dass durch die flächige Anordnung der leitenden Fäden in Streifen oder in der gesamten ersten Gewirkelage und durch den direkten elektrischen Kontakt benachbarter leitender Fäden großflächig leitende Bereiche zur Verfügung gestellt werden. Wenn dann ein solcher Abstandsgewirkeabschnitt mit Öffnungen versehen wird, kann bei einer Beaufschlagung mit Strom ein Stromfluss um die Öffnungen herum erfolgen, so dass sich besonders flexible Einsatzmöglichkeiten ergeben.
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Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass im Rahmen der Erfindung bei einigen Anwendungen auf eine aufwendige Kontaktierung verzichtet werden kann. Eine Kontaktierung kann beispielsweise durch einfache Klemmen, leitfähigen Klebstoff oder dergleichen erfolgen, wobei lediglich ein punktueller Anschluss vorgesehen sein kann, von dem dann durch die flächig leitenden Eigenschaften eine gleichmäßige Stromverteilung möglich ist. Alternativ kann aber auch ein linienförmiger Anschluss erfolgen, um eine besonders zuverlässige und gleichmäßige Kontaktierung zu gewährleisten. Bei einer metallischen Beschichtung kann eine Kontaktierung auch durch ein Löten oder Schweißen erfolgen. Gegebenenfalls kann der dafür nötige Wärmeeintrag auch direkt durch die Beaufschlagung der Anordnung durch Strom erreicht werden. Beispielsweise könnte eine niedrig schmelzende Kontaktleiter bzw. ein mit einem niedrig schmelzenden Mantel versehene Kontaktleiter aufgelegt werden, wobei dann ein Verschmelzen direkt durch Anlegen eines (gegenüber dem späteren Betrieb) erhöhten Stroms erfolgt.
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Vorzugsweise sind voneinander beabstandete elektrische Kontakte vorgesehen, welche über punktuelle oder linienförmige Kontaktflächen direkt an die an der Kontaktfläche verlaufenden Leiterfäden angeschlossen sind. Die punktuellen oder linienförmigen Kontaktflächen erstrecken sich jeweils vorzugsweise über weniger als 5 %, insbesondere weniger als 2 % der Gesamtfläche des gesamten Abstandsgewirkeabschnittes.
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Wenn der Abstandsgewirkeabschnitt mit Öffnungen und mit voneinander beabstandeten elektrischen Kontakten versehen ist, können insbesondere auch mehrere Öffnungen vorgesehen sein, die derart angeordnet sind, dass bei einer Strombeaufschlagung der elektrischen Kontakte eine gleichmäßigere flächige Stromverteilung resultiert als bei einem nicht mit Öffnungen versehenen, jedoch ansonsten gleich ausgeführten Abstandsgewirkeabschnitt. Dabei ist aber zu beachten, dass der Strom um die Öffnungen herumgeführt werden muss, wodurch dort lokal eine größere Stromdichte und auch eine stärkere Erwärmung resultieren kann. Falls die Öffnungen zu groß und damit seitlich der Öffnungen verbleienden Stege zu klein sind, kann die Gefahr einer Überhitzung bzw. eines Durchbrennens bestehen. Wenn jedoch die für die Leitung des Stroms wesentlichen Aspekte bei der Auslegung beachtet werden, kann durch Öffnungen, Einschnitte oder dergleichen je nach Anwendungsfall eine Optimierung des Stromflusses und damit der Erwärmung erzielt werden. Dieser Aspekt wird nachfolgend noch weiter erläutert.
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Während bei einem vollflächigen, ununterbrochenen Abstandsgewirkeabschnitt der größte Stromfluss auf einer direkten Verbindung zwischen den beiden Kontakten resultiert, kann durch Öffnungen der Stromfluss weiter manipuliert und optimiert werden.
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Anstelle von Öffnungen kann es auch ausreichend sein, wenn lediglich einzelne Trennungsbereiche in der ersten, mit den leitenden Fäden versehenen Gewirkelage erzeugt werden, wobei dann durch Trennschnitte oder dergleichen nicht leitende Barrieren erzeugt werden, um den Stromfluss insgesamt positiv zu beeinflussen. Wenn lediglich die erste Gewirkelage bereichsweise eingeschnitten wird, bleiben dort die mechanischen Eigenschaften des Abstandsgewirkes weitgehend unverändert.
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Durch die beschriebenen Maßnahmen ist es möglich, die Temperaturentwicklung an dem Abstandsgewirkeabschnitt lokal entsprechend der jeweiligen Anforderungen zu verändern und anzupassen. Zu diesem Zweck ist es auch denkbar, Bereiche der ersten flächigen Gewirkelage nachträglich mit einer zusätzlichen leitfähigen Beschichtung zu versehen, um dort den Widerstand und damit auch bei dem Einsatz des Abstandsgewirkes zu Heizzwecken die lokale Wärmeentwicklung zu reduzieren.
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Gegenstand der Erfindung ist des Weiteren ein beheizbares Verkleidungselement mit dem zuvor beschriebenen Abstandsgewirkeabschnitt und mit einer auf dem Abstandsgewirkeabschnitt angeordneten Deckschicht. Die Deckschicht ist vorzugsweise auf der ersten, mit den leitenden Fäden versehenen Gewirkelage angeordnet, so dass dann darunter durch die Abstandsfäden und die zweite Gewirkelage ein vorteilhafter Isoliereffekt gewährleistet wird. Durch die Eigenschaften des Abstandsgewirkes wird dann erreicht, dass die mit der Deckschicht versehene Seite des beheizbaren Verkleidungselementes effizient aufgeheizt wird, während an der gegenüberliegenden Seite in der Regel unerwünschte Wärmeverluste vermieden werden.
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Das beheizbare Verkleidungselement kann beispielsweise im Kraftfahrzeugbereich zur Verkleidung der Türseite, einer Mittelkonsole, einer Armauflage, des Fußraumes, des Dachhimmels, der Armaturentafel oder des Lenkrades vorgesehen sein. Das beheizbare Verkleidungselement kann auch Bestandteil einer Sitzheizung in einem Kraftfahrzeug sein. Der Abstandsgewirkeabschnitt kann mit einer Deckschicht aus Leder, Kunstleder, Folie, einem weiteren Textil oder dergleichen versehen ist.
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Das beheizbare Verkleidungselement kann des Weiteren auch in dem technischen Bereich von Bau und Architektur eingesetzt werden, um beheizbare Schallschutzpaneele, Raumteiler, Wandbeläge, Decken oder Fußbodenheizungen zu bilden.
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Im medizinischen Bereich kann ein erfindungsgemäßer Abstandsgewirkeabschnitt mit oder ohne einer weiteren Deckschicht für Liegen, Wärmedecken, Sessel oder Stühle eingesetzt werden. Es ist auch möglich, beheizbare Bandagen zu bilden.
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Es sind auch weitere Einsatzzwecke denkbar, wie beispielsweise die Verwendung in beheizbarer Kleidung, beheizbaren Einlegesolen oder beheizbaren Handschuhen, welche insbesondere für Tieftemperaturanwendungen geeignet sind.
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Weitere Einsatzmöglichkeiten sind Wärmeunterlagen in Kinderwagen, wärmende Matratzenauflagen, der Einsatz im Freien als Vereisungsschutz oder als Vegetationsunterstützung bzw. -schutz.
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Wenn als leitfähige Beschichtung Silber eingesetzt wird, kann bei einigen der genannten Anwendungen auch die antibakterielle Wirkung von Silber als weiterer Vorteil genutzt werden.
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Bei einem Großteil der beschriebenen Anwendungen werden verschiedene vorteilhafte Aspekte des erfindungsgemäßen Abstandsgewirkes bzw. des erfindungsgemäßen Abstandsgewirkeabschnittes genutzt, welches sich durch eine hohe Elastizität und Anpassungsfähigkeit, gute Heizeigenschaften, anwendungsorientierte variable Form (durch die Bildung von Öffnungen und das individuelle Zuschneiden) optimale Drapierbarkeit und eine im Vergleich zu bekannten Ausführungen leichten Herstellung auszeichnet.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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1 den Aufbau des Abstandsgewirkes,
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2 eine alternative Ausgestaltung des Abstandsgewirkes gemäß 1,
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3 einen Schnitt durch einen leitenden Faden einer ersten Gewirkelage des Abstandsgewirkes gemäß 1 bzw. 2,
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4 einen streifenförmigen Abstandsgewirkeabschnitt mit einer Öffnung,
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5 einen Abstandsgewirkeabschnitt mit mehreren Öffnungen und voneinander beabstandeten elektrischen Kontakten,
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6 eine alternative Ausgestaltung des Abstandsgewirkeabschnittes gemäß der 5.
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Die 1 zeigt den grundlegenden Aufbau eines erfindungsgemäßen Abstandsgewirkes mit einer ersten flächigen Gewirkelage 1, einer zweiten flächigen Gewirkelage 2 und die Gewirkelagen 1, 2 verbindenden Abstandsfäden 3. Die erste Gewirkelage 1 weist leitende Fäden 4 auf, die nachfolgend im Zusammenhang mit der 3 weiter beschrieben sind.
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Gemäß der 1 ist die gesamte erste Gewirkelage 1 aus leitenden Fäden 4 gebildet, wobei gemäß dem Detailausschnitt der 1 die elektrisch leitenden Fäden 4 in einer Trikot-Legung angeordnet sind, so dass die leitenden Fäden 4 in der ersten Gewirkelage 1 über zwei Maschenstäbchen Maschen bilden. Durch die Bildung von Maschen sind benachbarte leitende Fäden 4 eng miteinander verschlungen und durch einen direkten elektrischen Kontakt an der Oberfläche der leitenden Fäden 4 elektrisch miteinander verbunden.
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Die Abstandsgewirke gemäß der 1 und 2 unterscheiden sich dadurch, dass gemäß der 2 die leitenden Fäden 4 lediglich in leitenden Streifen 5 angeordnet sind, wobei zur Bildung der leitenden Streifen 5 vorzugsweise zumindest zehn in einer Produktionsrichtung P verlaufende Fäden vorgesehen sind. In Querrichtung Q wechseln sich also Gruppen von leitenden Fäden 4 mit Gruppen von nicht leitenden Fäden ab.
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Die 3 zeigt im Detail einen Querschnitt der im Rahmen der Erfindung vorgesehenen leitenden Fäden 4. Erfindungsgemäß weisen die leitenden Fäden 4 einen mit einer Beschichtung 7 versehenes Kunststoff-Multifilamentgarn 6 auf, wobei das Kunststoff-Multifilamentgarn üblicherweise zwischen 3 und 40, beispielsweise 24 Filamente aufweist. Der Anteil der leitfähigen Beschichtung 7 beträgt bezogen auf das Gesamtgewicht der leitenden Fäden weniger als 50 Gew.-%, insbesondere weniger als 15 Gew.-%, beispielsweise zwischen 1 Gew.-% und 5 Gew.-%. Die leitfähige Beschichtung 7 kann sowohl metallisch als auch nicht metallisch sein. Nachfolgend wird lediglich exemplarisch auf eine metallische Beschichtung 7 in Form von Silber als bevorzugte Ausgestaltung Bezug genommen.
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Durch die Kern-Mantel-Struktur des mit der Beschichtung 7 versehenen Kunststoff-Multifilamentgarns 6 sind die leitenden Fäden 4 im besonderen Maße beweglich, wobei sich die metallische Beschichtung 7 aus Silber durch einen geringen elektrischen Widerstand auszeichnet, so dass die metallische Beschichtung 7 besonders dünn ausgeführt werden kann. Überraschenderweise wird die metallische Beschichtung 7 bei dem Bilden von Maschen aus den Filamenten nicht zerstört, wozu gerade die relativ weichen Eigenschaften von Silber von Vorteil sind. Durch die dünne metallische Beschichtung 7 wird auch erreicht, dass die Filamente des Kunststoff- Multifilamentgarns 6 nur in einem geringen Maße versteift werden.
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Die 4 zeigt einen Abstandsgewirkeabschnitt, der zu Testzwecken mit einer Öffnung 8 versehen ist. Der Abstandsgewirkeabschnitt kann aus einem Abstandsgewirke gemäß der 1 gebildet sein, wobei sich jedoch ein ähnliches Verhalten ergibt, wenn bei einem Abstandsgewirke gemäß der 2 ein leitender Streifen 5 mit einer Öffnung 8 versehen wird.
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In der 4 ist der Abstandsgewirkeabschnitt an seinen Enden mit elektrischen Kontakten 9 in Form von einfachen Anschlussklemmen versehen. Da das Abstandsgewirke an der ersten Gewirkelage 1 flächig leitend ist, kann je nach Anwendungsfall auf eine Kontaktierung über Anschlussleiter oder dergleichen verzichtet werden. Eine linienförmige Kontaktierung kann aber im Hinblick auf eine gleichmäßige, zuverlässige Stromverteilung von Vorteil sein.
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In der 4 sind zur Verdeutlichung der Aufheizung Linien eingezeichnet, die einer bestimmten Temperatur entsprechen. Der Temperaturverlauf ist damit also nach Art einer Höhenkarte oder topographischen Karte dargestellt.
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Zunächst ist zu erkennen, dass zu den Rändern des Abstandsgewirkeabschnittes die Temperatur durch die erhöhte Kühlung durch Wärmeabgabe an die Umgebung und den reduzierten Stromfluss abnimmt. Darüber hinaus ergibt sich aber über einen Großteil des Abstandsgewirkeabschnittes ein weitgehend gleichmäßiger Temperaturverlauf.
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An der Öffnung 8 sind die leitenden Fäden 4 durch die Öffnung 8 unterbrochen, so dass der Stromfluss um die Öffnung 8 herum erfolgen muss, wodurch dort ein größerer Strom und damit eine erhöhte Heizleistung resultieren. Erfindungsgemäß können aber aufgrund der flächig leitenden Eigenschaften des Abstandsgewirkes Öffnungen 8 in das Material eingebracht werden, solange die Öffnungen 8 nicht zu groß sind und die an den seitlich der Öffnungen 8 verbleibenden Stege eine ausreichende Leitfähigkeit besitzen. Die Öffnungen 8 können beispielsweise aus rein praktischen Gründen vorgesehen sein, um beispielsweise Durchführungen bereitzustellen oder mechanische Anschlusselemente hindurch führen zu können. Entsprechende Öffnungen 8 können beispielsweise notwendig oder zweckmäßig sein, um den Abstandsgewirkeabschnitt als beheizbares Verkleidungselement mit einer Deckschicht einzusetzen.
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Die 5 zeigt, dass nahezu beliebige Öffnungen 8 in einem Abstandsgewirkeabschnitt vorgesehen werden, wobei ein solcher Abstandsgewirkeabschnitt zweckmäßigerweise an gegenüberliegenden Enden mit elektrischen Kontakten 9 versehen wird. Neben Anschlussklemmen können elektrische Kontakte auch in einfacher Weise auf die erste Gewirkelage 1 aufgeklebt werden, um punktuell die dort verlaufenden leitenden Fäden 4 zu kontaktieren.
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In der 6 ist auch angedeutet, dass durch die Position der Öffnungen 8 auch die Stromverteilung und damit die Aufwärmung des Abstandsgewirkeabschnittes beeinflusst und an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden können. Zu diesem Zweck können anstelle von durchgehenden Öffnungen 8 auch lediglich Einschnitte in der ersten Gewirkelage 1 vorgesehen sein, welche bereichsweise die leitenden Fäden 4 durchtrennen. Durch die beschriebenen Maßnahmen kann abhängig von den Anforderungen erreicht werden, dass je nach Vorgaben eine sehr gleichmäßige Erwärmung erfolgt oder dass einzelne Bereiche stark, weniger stark oder gar nicht aufgeheizt werden.
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Sofern die leitenden Fäden 4 nicht unterbrochen sind, trägt zu einer gleichmäßigen Wärmeverteilung auch die Wärmeleitung innerhalb des Materials bei, wobei gerade Silber als bevorzugte metallische Beschichtung 7 eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19903070 A1 [0003]
- DE 102009013250 B3 [0003]
- DE 4239068 A1 [0003]
- DE 10342285 A1 [0004, 0005, 0006]
- DE 20220752 U1 [0007]
- DE 102006038611 A1 [0008, 0009]
- DE 102006038612 A1 [0008]
- DE 102008038612 A1 [0009]
