DE102023100766A1

DE102023100766A1 - Gewebtes flexibles Heizgewebe und Verfahren zur Herstellung eines solchen Heizgewebes

Info

Publication number: DE102023100766A1
Application number: DE102023100766.1A
Authority: DE
Inventors: Michael Becker; Christoph Lechleitner
Original assignee: Global Safety Textiles GmbH
Current assignee: Global Safety Textiles GmbH
Priority date: 2023-01-13
Filing date: 2023-01-13
Publication date: 2024-07-18

Abstract

Die Erfindung betrifft ein gewebtes flexibles Heizgewebe mit Kettfäden und Schussfäden, sowie einer elektrischen Schaltung, die eingerichtet ist, bei Bestromung eine Heizfunktion auszuführen, wobei mindestens ein elektrisch leitfähiger Faden in einem Element aus den Kettfäden und den Schussfäden enthalten ist, wobei zumindest eine Oberfläche des Heizgewebes mit einer elektrisch leitfähigen Leiterbahnstruktur derart bedruckt ist, dass der mindestens eine elektrisch leitfähige Faden mit der Leiterbahnstruktur so in Kontakt steht, dass der elektrisch leitfähige Faden zusammen mit der Leiterbahnstruktur die elektrische Schaltung zumindest teilweise bildet.Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein entsprechendes Herstellungsverfahren zum Herstellen eines solchen gewebten flexiblen Heizgewebes.

Description

Die Erfindung betrifft ein gewebtes flexibles Heizgewebe mit Kettfäden und Schussfäden. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen gewebten flexiblen Heizgewebes.
Unter textilen Flächengebilden werden weitläufig zweidimensionale Textilerzeugnisse unabhängig von deren Herstellungstechnik verstanden. Beispiele textiler Flächengebilde sind (gewebte) Gewebe, Gewirke bzw. Maschenwaren, Filze, Netze, Geflechte, Multitextilien, Nähwirkwaren, etc.
Aus dem Stand der Technik sind textile Flächengebilde in Form von gewebten flexiblen Heizgeweben bzw. flächigen Heizelementen bekannt, welche als elektrische Heizmatten oder elektrische flächige Heizelemente zum Einsatz kommen, beispielsweise im Zusammenhang mit Sitzheizungen, vorzugsweise von Kraftfahrzeugen.
Häufig werden solche herkömmlichen elektrischen flächigen Heizelemente als Gestricke, bestickte Gewebe, als Drehergewebe oder als Folien zur Verfügung gestellt, wobei die herkömmlichen flächigen Heizelemente meist nur als abgepasste Teile in verschiedenen vorbestimmten Größen verfügbar sind oder nur mit voller Fläche beheizbar angeboten werden. Dementsprechend sind die Heizform bzw. das Heizdesign und die Heizpositionen an dem Heizelement nicht frei wählbar bzw. nicht uneingeschränkt anpassbar an individuelle Anforderungen, so dass grundsätzlich nur eine bestimmte konstruktiv vorgegebene Wärmeverteilung über eine Oberfläche des flächigen Heizelements erreicht werden kann.
Weitläufig werden gemäß dem Stand der Technik Heizelektroden zur Wärmeenergieerzeugung (thermische Energie) in flächigen Heizelementen in Form von Drahtlitzen eingesetzt, welche allerdings relativ steif sind und aufgrund deren Dimensionierung partielle Erhöhungen oder Dickstellen bei einem flächigen Heizelement wie einem Heizgewebe, insbesondere beim Falten, verursachen. Ein Beispiel eines solchen bekannten flächigen Heizelements ist in 1 dargestellt, welche eine schematische Darstellung eines herkömmlichen textilen und flächigen Heizelements 10' mit mäanderförmig verlaufenden Heizkabeln 40' in Form von Drahtlitzen zeigt. Diese Drahtlitzen weisen oftmals einen Durchmesser von mehr als 4mm auf. Damit einhergehend ist auch ein Aufwickeln des flächigen Heizelements durch die hohe Steifigkeit erschwert, was dazu führt, dass nur kleine Metragen solcher flächigen Heizelemente aufgewickelt werden können. Zudem stellt eine Dickstelle oder Erhöhung, hervorgerufen durch solche dicken Drahtlitzen, bei einem flächigen Heizelement insbesondere dann eine Unannehmlichkeit dar, wenn das Heizelement im Zusammenhang mit beispielsweise einer Kleidung, einem Kraftfahrzeugsitz, einer Wandfläche, etc. zum Einsatz kommt.
Weiterentwicklungen gemäß dem Stand der Technik wurden dahingehend angestellt, als elektrische Heizmatten und flexible flächige Heizelemente mittels einer Sticktechnologie herstellt werden, um eine gewisse Flexibilität von textilen, elektrischen flächigen Heizelementen zu erzielen.
Ferner sind aus dem Stand der Technik auch flexible Heizfolien mit PTC-Effekt bekannt, welche sogenannte PTC-Thermistoren (PTC = engl. „positive temperature coefficient“; positiver Temperarturkoeffizient) verwenden. Eine mit derartigen PTC-Thermistoren ausgestatte Heizfolie heizt aufgrund der Charakteristik der PTC-Thermistoren nur bis zu einer bestimmten, spezifisch einstellbaren Maximaltemperatur, wofür aufgrund der Charakteristik der PTC-Thermistoren keinerlei zusätzliche Steuerungstechnik notwendig ist. Weitläufig werden PTC-Thermistoren daher oftmals auch als selbstregelnde Heizelemente bzw. Heizwiderstandselemente in Verbindung mit flächigen Heizfolien, -matten, -geweben etc. bezeichnet.
Die aus dem Stand der Technik bekannten Heizgewebe, Heizfolien oder flächigen Heizelemente benötigen, sofern diese keine PTC-Thermistoren verwenden, entsprechende Steuergeräte, um eine Überhitzung und damit einhergehende Beschädigungen während des Heizens zu vermieden. Zudem sind solche zu dem Stand der Technik gehörende flächigen Heizelemente äußerst unflexibel bzw. unbiegsam, wenn diese die vorstehend beschriebenen Drahtlitzen zum Heizen verwenden, da damit meist eine Heizelementdicke von 4mm überschritten wird.
In vielen Fällen ist auch aufgrund der vorgegebenen Anordnung der Heizwiderstandselemente innerhalb des flächigen Heizelements keine frei einstellbare Wärmeverteilung über die Oberfläche des flächigen Heizelements möglich.
Darüber hinaus sind einige der aus dem Stand der Technik bekannten Heizgewebe oder flächigen Heizelemente nicht im Niedervoltbereich einsetzbar und weisen Nachteile hinsichtlich deren Heizungseffizienz auf; insbesondere dann, wenn deren Widerstandswert sehr hoch ist, können diese nicht im Niedervoltbereich betrieben werden, da eine gewünschte Temperatur des Heizgewebes sonst nicht erzielt werden könnte. In diesem Fall wäre eine Spannungsquelle notwendig, die eine Spannung von 48 Volt oder mehr liefert.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten flächigen Heizelemente, Heizgewebe und dergleichen sowie Verfahren zur Herstellung von solchen flächigen Heizelementen derart weiterzubilden, dass die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise überwunden werden können. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Insbesondere ist eine Zielsetzung der Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten flächigen Heizelemente, Heizgewebe und dergleichen sowie aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren zur Herstellung von solchen flächigen Heizelementen derart weiterzubilden, dass eine Wärmeverteilung an einer Oberfläche des Heizgewebes äußerst anpassungsfähig vorgegeben werden kann.
Vorzugsweise ist eine weitere Zielsetzung der Erfindung, die aus dem Stand der Technik bekannten flächigen Heizelemente, Heizgewebe sowie Verfahren zur Herstellung von solchen Heizelementen derart weiterzubilden, dass die Heizgewebe äußerst verformbar sind, sowie ohne eine notwendige Überhitzungssteuerung/-regelung auskommen.
Das erfindungsgemäße gewebte flexible Heizgewebe umfasst Kettfäden und Schussfäden bzw. einen das Heizgewebe zumindest teilweise ausbildenden gewebten Gewebekörper mit den Kettfäden und Schussfäden, sowie eine elektrische Schaltung, die eingerichtet ist, bei Bestromung eine Heizfunktion auszuführen, wobei mindestens ein elektrisch leitfähiger Faden in einem Element aus den Kettfäden und den Schussfäden enthalten ist, und wobei zumindest eine Oberfläche des Heizgewebes oder des Gewebekörpers mit einer elektrisch leitfähigen Leiterbahnstruktur derart bedruckt ist, dass der mindestens eine elektrisch leitfähige Faden mit der Leiterbahnstruktur so in Kontakt steht, dass der elektrisch leitfähige Faden zusammen mit der Leiterbahnstruktur die elektrische Schaltung zumindest teilweise bildet.
Anhand der mittels Druckverfahren aufgebrachten Leiterbahnstruktur ist ein Heizdesign bzw. eine Heizform zur Vorgabe der Wärmeverteilung über die Oberfläche des Heizgewebes äußerst frei wählbar. Damit wird unter anderem auch die Herstellung eines Heizgewebes mit Heizelementen bis zu beispielsweise einer Breite von 270cm ermöglicht, während eine Dicke des Heizgewebes äußerst geringgehalten werden kann, d.h. beispielswese unter 0,5mm wie 0,45mm bei aufgedruckter Leiterbahnstruktur inklusive Heizgewebe bzw. Gewebekörper. Dadurch wird ein sehr flexibles bzw. biegsames Heizgewebe realisierbar, das sich aufgrund dessen guter Verformbarkeit und Anpassbarkeit an andere Formen besonders gut für beispielsweise eine Sitzheizung, etc. eignet.
Wie nachstehend noch näher beschrieben ist, ist das Heizgewebe besonders bevorzugt so ausgestaltet, dass dieses mit in Schussrichtung verlaufenden PTC-Garnen als leitfähige Fäden gefertigt ist, während die in Kettrichtung verlaufenden Fäden nicht leitfähig bzw. elektrisch isolierend sind, und das Bedrucken der Leiterbahnstruktur in einer bestimmten Anordnung wie die zweier ineinandergreifender Kämme oder zweier einen Kreis bildenden Kreisbögen mittels Siebdrucktechnologie oder Digitaldruck vorgenommen wird. In speziellen Ausführungsformen der Erfindung können sämtliche in Schussrichtung verlaufenden PTC-Garne als leitfähige Fäden gebildet sein, oder auch nur ein Teil davon. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können sowohl die in Schussrichtung verlaufenden Fäden als auch die in Kettrichtung verlaufenden Fäden als elektrisch leitfähige Fäden gebildet sein, wobei in diesem Fall die Leiterbahnstruktur an unterschiedlichen Oberflächen des Heizgewebes bzw. des Gewebekörpers aufgedruckt ist, um an einer jeweiligen Oberfläche eine Leiterbahnstruktur vorzusehen, deren Potential sich von dem Potential der an der anderen Oberfläche vorgesehenen Leiterbahnstruktur unterscheidet.
Das erfindungsgemäße gewebte flexible Heizgewebe kann vorteilhafterweise derart ausgebildet sein, dass der mindestens eine elektrisch leitfähige Faden in dem einen Element aus den Kettfäden oder den Schussfäden enthalten ist, und mindestens ein elektrisch nicht leitfähiger Faden in dem anderen Element aus den Kettfäden und den Schussfäden enthalten ist. Beispielsweise werden zur Vereinfachung der Herstellung des Heizgewebes nur die in Schussrichtung verlaufenden Fäden mindestens teilweise als leitfähige Fäden gebildet, während die in Kettrichtung verlaufenden Fäden ausschließlich elektrisch nicht leitfähig sind, oder umgekehrt. So können zum Beispiel ein Teil der Schussfäden elektrisch leitfähig, ein anderer Teil der Schussfänden elektrisch nicht leitfähig und sämtliche Kettfäden elektrisch nicht leitfähig sein.
Des Weiteren kann das erfindungsgemäße gewebte flexible Heizgewebe besonders vorteilhaft derart ausgebildet sein, dass ein Abschnitt des elektrisch leitfähigen Fadens ein Heizelement bildet, der mit jeweiligen Leiterbahnen der Leiterbahnstruktur in Kontakt steht. An die jeweiligen Leiterbahnen sind dabei bevorzugt unterschiedliche Potentiale angelegt.
In diesem Zusammenhang kann das erfindungsgemäße gewebte flexible Heizgewebe so verwirklicht werden, dass der das Heizelement bildende Abschnitt des elektrisch leitfähigen Fadens durch einen PTC-Thermistor gebildet wird.
Beispielsweise steht der das Heizelement bildende Abschnitt des elektrisch leitfähigen Fadens mit einer ersten Leiterbahn und einer zweiten Leiterbahn in Kontakt, an denen unterschiedliche Potentiale anlegbar sind. Somit ist bei dem Heizgewebe kein Steuergerät zum Überhitzungsschutz notwendig, da PTC-Material eingesetzt wird, dessen Widerstand sich erhöht, je größer dessen Temperatur wird.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße gewebte flexible Heizgewebe derart ausgestaltet sein, dass der PTC-Thermistor einen linearen oder nicht linearen Widerstandsverlauf in Abhängigkeit von der Temperatur aufweist.
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße gewebte flexible Heizgewebe so realisiert werden, dass mehrere elektrisch leitfähige Fäden in dem einen Element aus den Kettfäden und den Schussfäden enthalten sind, wobei die auf die Oberfläche des Heizgewebes gedruckte elektrisch leitfähige Leiterbahnstruktur mit den mehreren elektrisch leitfähigen Fäden derart in Kontakt steht, dass mehrere Abschnitte der elektrisch leitfähigen Fäden Heizelemente bilden, die mit jeweiligen Leiterbahnen der Leiterbahnstruktur so verbunden sind, dass die Heizelemente parallel geschaltet sind.
Ferner kann das erfindungsgemäße gewebte flexible Heizgewebe derart umgesetzt werden, dass die elektrisch leitfähige Leiterbahnstruktur mittels Siebdruckverfahren, Transferdruckverfahren oder Digitaldruckverfahren, insbesondere Laserdruckverfahren, auf die Oberfläche des Heizgewebes aufgebracht ist.
Überdies kann das erfindungsgemäße gewebte flexible Heizgewebe so ausgebildet sein, dass die elektrisch leitfähige Leiterbahnstruktur in einer Form zweier ineinandergreifender Kämme, an die unterschiedliche Potentiale angelegt werden können, ausgebildet ist.
Alternativ kann die elektrisch leitfähige Leiterbahnstruktur zumindest zwei halbkreisbogenförmige Leiterbahnen unterschiedlichen Potentials aufweisen, die derart zueinander angeordnet sind, dass die zwei halbkreisbogenförmigen Leiterbahnen einen Kreis bilden.
Des Weiteren kann das erfindungsgemäße gewebte flexible Heizgewebe derart ausgestaltet sein, dass die Kettfäden des Heizgewebes eine Fadenstärke von 167 dtex und/oder das die Kettfäden aufweisende Heizgewebe eine Fadendichte von 19±10 Kettfäden/cm aufweist.
Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße gewebte flexible Heizgewebe derart ausgeführt sein, dass das Heizgewebe mit einer Schussdichte von 19±10 Schussfaden/cm gebildet ist, wobei die Schussfäden als monofile PTC-Thermistoren, vorzugsweise mit einem Durchmesser von 0,3mm±0,2mm oder einer Schussfadenstärke von 700±400 dtex, gebildet werden.
Ein weiteres erfindungsgemäßes gewebtes flexibles Heizgewebe umfasst Kettfäden und Schussfäden, wobei mindestens ein elektrisch leitfähiger Faden in einem Element aus den verwebten Kettfäden und den verwebten Schussfäden enthalten ist, während mindestens ein elektrisch nicht leitfähiger Faden in dem anderen Element aus den verwebten Kettfäden und den verwebten Schussfäden enthalten ist. Dadurch ergeben sich die im Zusammenhang mit dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen gewebten flexiblen Heizgewebe erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen gewebten flexiblen Heizgewebe verwiesen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zur Herstellung eines gewebten flexiblen Heizgewebes vorgesehen, das Kettfäden und Schussfäden sowie eine elektrische Schaltung, die eingerichtet ist, bei Bestromung eine Heizfunktion auszuführen, aufweist, wobei mindestens ein elektrisch leitfähiger Faden in einem Element aus den Kettfäden und den Schussfäden enthalten ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Verweben der Kettfäden und Schussfäden, so dass das Heizgewebe oder ein Gewebekörper des Heizgewebes zumindest teilweise gebildet wird,
Bedrucken wenigstens einer Oberfläche des Heizgewebes oder Gewebekörpers mit einer elektrisch leitfähigen Leiterbahnstruktur derart, dass der mindestens eine elektrisch leitfähige Faden mit der Leiterbahnstruktur so in Kontakt steht, dass der elektrisch leitfähige Faden zusammen mit der Leiterbahnstruktur die elektrische Schaltung zumindest teilweise bildet.

Dadurch ergeben sich die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen gewebten flexiblen Heizgewebe erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen gewebten flexiblen Heizgewebe verwiesen wird. Gleiches gilt sinngemäß für die nachfolgend beschriebene bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann bevorzugt so weitergebildet werden, dass es die folgenden Schritte aufweist

Weben des Heizgewebes, wobei das Heizgewebe zumindest teilweise als PTC-Thermistoren ausgebildete Schussfäden aufweist,
Aufdrucken der Leiterbahnstruktur auf die Oberfläche des Heizgewebes derart, dass die Schussfäden mit gegenüberliegenden Leiterbahnen der Leiterbahnstruktur kontaktiert sind, an denen ein unterschiedliches Potential angelegt werden kann.

Im Speziellen gestaltet sich das Herstellungsverfahren wie folgt:

Das Heizgewebe wird als Rollenware gefertigt, wobei einige bis mehrere hundert Meter aufgewickelt werden können.

Nach dem Weben des Heizgewebes wird die Ware über einen Spannrahmen gefahren. Dabei schrumpft das Heizgewebe nach, wobei sich ein jeweiliger Widerstandswert der Schussfäden in Form von PTC-Garnen verringert.
Aus der Rolle gewebten Materials wird beispielsweise mit einem Laser das flächige Heizelement anhand von CAD-Daten konturgenau und ausfranzsicher, bei Bedarf auch mehrlagig, ausgeschnitten.
Anschließend erfolgt der Druckvorgang der Leiterbahnstruktur mittels Druckverfahren in entsprechender Heizform (beispielsweise die Form zweier ineinandergreifender Kämme, nachstehend auch als „Kammstruktur“ bezeichnet, oder in Form eines Kreises, gebildet durch zwei Kreisbogenabschnitte), wobei die Leiterbahnstruktur mit einem Leitlack oder einer Leitpaste (z.B. einer Silberleitpaste) per Siebdrucktechnologie, Transferdruck oder per Digitaldruck in Form der besagten Kammstruktur aufgetragen wird.
Die Heizform und Position im Gewebe ist aufgrund des Druckverfahrens frei wählbar, so dass die Wärmeverteilung über die Oberfläche des Heizgewebes individuell bzw. den entsprechenden Anforderungen gerecht werdend festgelegt werden kann.
Danach kann weiterhin eine Kontaktierung bzw. Anbringung eines Anschlusses für eine Spannungsversorgung an die Leiterbahnstruktur entsprechend den jeweiligen Anforderung vorgenommen werden.
Mit anderen Worten weist das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugt folgende Prozessschritte auf: Weben des Heizgewebes mit leitfähigen PTC-Schussfäden, gefolgt von Thermofixieren, gefolgt von Zuschneiden des Heizgewebes, gefolgt von Bedrucken des zugeschnittenen Heizgewebes mit der Leiterbahnstruktur (z. B. in Kammstruktur), bei Bedarf Laminierung, gefolgt von Kontaktieren der Leiterbahnstruktur und Herausführen von Anschlüssen für die Spannungsversorgung. Dabei kann die Kontaktierung an eine Spannungsversorgung (z.B. eine 6V, 12V oder 24V-Spannungsquelle), beispielsweise über Verlöten, Verkrimpen, Verkleben, etc. erfolgen.
Anhand des erfindungsgemäßen Verfahrens können somit durch Variation der Gewebedichte im Schuss, der Wahl unterschiedlicher PTC-Materialien (PTC-Material mit unterschiedlichen Basiswiderständen und unterschiedlichem Temperatur-/Widerstandsverläufen) und/oder durch Variation der aufgedruckten Elektrodenabstände bzw. Leiterbahnabstände der Leiterbahnstruktur der Widerstandswert und die Heizleistung beeinflusst werden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können in sehr kurzer Zeit mit hoher Präzision und Reproduzierbarkeit sehr großflächige Heizelemente wie Heizgewebe gefertigt werden, wobei dies in hoher Stückzahl möglich ist. So lassen sich beispielsweise Heizgewebe-Gruppen mit unterschiedlichen Widerstandswerten herstellen, welche zudem entsprechend den jeweiligen Anforderungen mit unterschiedlichsten Heizformen erstellt werden können, so dass mit den so hergestellten Heizgeweben gewünschte Heizleistungen erzielt werden können. Das Heizgewebe kann beispielsweise in einer Breite von bis zu 270cm gefertigt werden.
Da die Leiterbahnstruktur des erfindungsgemäßen Heizgewebes somit keinerlei relativ steife Kontaktlitzen verwendet, bleibt das Heizgewebe flexibel und kann dadurch zum Beispiel auch leicht verformt werden oder entsprechenden Konturen folgen. Das ist besonders vorteilhaft bei z.B. der Verwendung im Zusammenhang mit einer Sitzheizung, einer Kleidung, einer Wandheizung, einer Formenbeheizung, einem beheizten Möbel, Heizlösungen für die Medizintechnik, etc.
Ein weiteres erfindungsgemäßen Verfahren ist zur Herstellung eines gewebten flexiblen Heizgewebes mit Kettfäden und Schussfäden vorgesehen und weist den folgenden Schritt auf:

Verweben der Kettfäden und Schussfäden derart, dass mindestens ein elektrisch leitfähiger Faden in einem Element aus den verwebten Kettfäden und den verwebten Schussfäden enthalten ist, während mindestens ein elektrisch nicht leitfähiger Faden in dem anderen Element aus den verwebten Kettfäden und den verwebten Schussfäden enthalten ist. Dadurch ergeben sich die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen gewebten flexiblen Heizgewebe und vorstehend beschriebenen Verfahren erläuterten Eigenschaften und Vorteile auf gleiche oder ähnliche Weise, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen gewebten flexiblen Heizgewebe und Verfahren verwiesen wird.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren beispielhaft erläutert.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen textilen Heizgewebes mit mäanderförmig verlaufenden Heizkabeln;
2 eine schematische Darstellung von Teilen eines erfindungsgemäßen Heizgewebes;
3 eine schematische Darstellung eines Teils des erfindungsgemäßen Heizgewebes von 2;
4 eine schematische Darstellung eines stark vereinfachten Schaltbilds des erfindungsgemäßen Heizgewebes von 2;
5 eine schematische Darstellung eines detaillierteren Schaltbilds des erfindungsgemäßen Heizgewebes von 2,
6 eine weitere schematische Darstellung eines Teils des erfindungsgemäßen Heizgewebes gemäß einer weiteren Ausführungsform, und
7 eine weitere schematische Darstellung eines Teils des erfindungsgemäßen Heizgewebes gemäß einer weiteren Ausführungsform.

2 zeigt eine schematische Darstellung von Teilen eines textilen Flächengebildes in Form eines somit erfindungsgemäßen flächigen gewebten Heizgewebes 10 mit im Wesentlichen zwei Oberflächen. Im dargestellten Fall von 2 ist das erfindungsgemäße flächige gewebte Heizgewebe 10 bzw. ein gewebter flexibler Gewebekörpers 60 mit Kettfäden 22 und Schussfäden 20 (lediglich schematisch in 5 angedeutet) gebildet. Zur Verdeutlichung der Schussrichtung (S) und Kettrichtung (K) ist jeweils in den 2-7 ein entsprechendes Koordinatensystem dargestellt. Dabei sind in diesem Ausführungsbeispiel zumindest einige der in Schussrichtung S verlaufenden Schussfäden 20 des Heizgewebes 10 elektrisch leitfähig; ferner sind einige der in Schussrichtung S verlaufenden Schussfäden elektrisch nicht leitfähig, welche aber in den 2-7 der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind. Die Verteilung und Anordnung elektrisch leitfähiger und nicht leitfähiger Schussfäden 20 wird dabei entsprechend den Anforderungen an die Wärmeverteilung in dem flexiblen Heizgewebe 10 festgelegt.
In diesem Fall sind die Schussfäden 20 durch einen Kaltleiter, PTC-Widerstand oder PTC-Thermistor (englisch PTC Thermistor=„Positive Temperature Coefficient Thermistor“) gebildet, welcher ein temperaturabhängiger Widerstand ist, der als wesentliche Eigenschaft einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist und bei tiefen Temperaturen den elektrischen Strom besser als bei hohen Temperaturen leitet. Dabei können die elektrisch leitfähigen Schussfäden 20 aus einem PTC-Thermistor gebildet sein, der einen linearen oder nicht linearen Widerstandsverlauf in Abhängigkeit von der Temperatur aufweist.
Hingegen werden die in Kettrichtung K verlaufenden Kettfäden 22, wie in 5 schematisch angedeutet, durch ein gewöhnliches und nicht leitendes Garnmaterial gebildet.
Bevorzugt wird das Heizgewebe 10 bzw. der Gewebekörper 60 des Heizgewebes 10 durch Kettfäden mit einer Fadenstärke von vorzugsweise 167 dtex gebildet, wobei die Kettfäden mit einer Fadendichte von 19±10 Kettfaden/cm vorliegen.
Das Heizgewebe 10 ist vorzugsweise mit einer Schussdichte von 19±10 Schussfaden/cm gebildet, wobei die monofilen Schussfäden 20 als PTC-Thermistoren, vorzugsweise mit einem Durchmesser von 0,3mm±0,2mm oder einer Schussfadenstärke von 700±400 dtex, vorliegen.
Eine der zwei Oberflächen des Heizgewebes 10 ist mittels Druckverfahren mit einer elektrisch leitfähigen Leiterbahnstruktur 40, beispielsweise aus einer Silberleitpaste oder einem entsprechenden Leitlack, wie ebenso in 2 erkennbar ist, bedruckt. Diese Leiterbahnstruktur 40 ist zur besseren Veranschaulichung in 3 nochmals separat in einer schematischen Darstellung als ein Teil des erfindungsgemäßen Heizgewebes 10 gezeigt.
Wie insbesondere 3 entnommen werden kann, weist die elektrische Leiterbahnstruktur 40 grundsätzlich zwei Leiterbahnen 40₁ und 40₂ auf, an welchen unterschiedliche Potentiale angelegt werden können. Dabei ist die Form der elektrisch leitfähigen Leiterbahnstruktur 40 bzw. der zwei Leiterbahnen 40₁ und 40₂ die zweier ineinandergreifender Kämme, was vorstehend auch als „Kammstruktur“ bezeichnet ist.
Insbesondere weist jede Leiterbahn 40₁ und 40₂ eine jeweilige Hauptleiterbahn 43 und 44 auf, an denen unterschiedliche Potentiale über einen schematisch dargestellten Anschluss 50 angelegt werden können und von welchen sich mehrere Nebenleiterbahnen 41, 42 im Wesentlichen im rechten Winkel erstrecken. Dabei sind die jeweiligen Nebenleiterbahnen 41, 42 der jeweiligen Leiterbahnen 40₁ und 40₂ alternierend einander gegenüberliegend, parallel in Kettrichtung K, und in einem vorbestimmten Abstand in Schussrichtung S angeordnet, wie in 3 erkennbar ist, so dass sich die Form zweier ineinandergreifender Kämme ergibt.
In 2 ist die Leiterbahnstruktur 40 somit derart auf die Oberfläche des Heizgewebes 10 gedruckt, dass die elektrisch leitfähigen Schussfäden 20 mit der Leiterbahnstruktur 40 kontaktiert sind bzw. in Kontakt stehen, so dass mehrere Heizelemente bzw. Heizwiderstandselemente 25 an der Oberfläche des Heizgewebes 10 gebildet werden, d.h. die Heizelemente 25 werden in jeweiligen Abschnitten der elektrisch leitfähigen Schussfäden 20 gebildet, die zwischen jeweiligen Nebenleiterbahnen 41, 42 unterschiedlichen Potentials liegen. Dementsprechend bildet die Leiterbahnstruktur 40 zusammen mit den Heizelementen 25 eine elektrische Schaltung, die bei Bestromung eine Heizfunktion ausführen kann.
4 zeigt eine schematische Darstellung eines stark vereinfachten Schaltbilds des erfindungsgemäßen Heizgewebes 10 gemäß 2, aus der die prinzipielle elektrische Leiterbahnstruktur 40 ersichtlich ist, die durch das Bedrucken der Oberfläche des Heizgewebes mit der Leiterbahnstruktur 40 und die dadurch bewirkte Kontaktierung der elektrisch leitfähigen Schussfäden 20 (PTC-Thermistoren) erzielt wird. Hingegen zeigt 5 eine schematische Darstellung eines detaillierteren Schaltbilds des erfindungsgemäßen Heizgewebes von 2.
Wie aus 4 ersichtlich ist, ergibt sich aus dem Bedrucken der Oberfläche des Heizgewebes 10 bzw. des Gewebekörpers 60 des Heizgewebes 10, das die elektrisch leitfähigen und als PTC-Thermistor ausgebildeten Schussfäden 20 aufweist, mit der Leiterbahnstruktur 40 prinzipiell die dargestellte Leiterbahnstrukturanordnung, bei der die Heizelemente 25 als PTC-Thermistoren zwischen den jeweiligen Nebenleiterbahnen 41, 42 geschaltet sind, welche - wie ebenso aus 4 ersichtlich ist - durch eine Gleichstromspannungsquelle 26 an unterschiedliche Potentiale angeschlossen werden können. Die Heizelemente 25 als PTC-Thermistoren sind in der Schaltung damit parallelgeschaltet.
In 5 ist die Leiterbahnstruktur von 4 auf äquivalente Art und Weise um weitere Heizelementgruppen 30 mit jeweiligen Heizelementen 25 sowie weiteren Nebenleiterbahnen 41, 42 der Leiterbahnstruktur 40 erweitert, so dass sich auch in diesem Fall eine Parallelschaltung der jeweiligen Heizelementgruppen 30 ergibt. Im in 5 dargestellten Fall sind anstelle der Gleichstromspannungsquelle allerdings lediglich entsprechende Anschlüsse 50 dargestellt, die aus dem Heizgewebe herausgeführt sind und an denen unterschiedliche Potentiale angelegt werden können.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen gewebten flexiblen Heizgewebes 10 gestaltet sich wie folgt:

Zunächst wird das Heizgewebe 10 bzw. der Heizgewebekörper 60 des Heizgewebes 10 gewebt, wobei - wie vorstehend erwähnt ist - durch zumindest einige Schussfäden 20 PTC-Thermistoren gebildet werden, während die Kettfäden 22 durch herkömmliches nichtleitendes Textil gebildet werden.

Anschließend wird eine Oberfläche (Oberseite oder Unterseite) des Heizgewebes 10 bzw. des Heizgewebekörpers 60 des Heizgewebes 10 mittels Druckverfahren mit der vorstehend beschriebenen elektrisch leitfähigen Leiterbahnstruktur 40 derart bedruckt, dass die elektrisch leitfähigen Schussfäden 20 mit der Leiterbahnstruktur 40 kontaktiert werden, wodurch entsprechende Heizelemente 25, gebildet durch PTC-Thermistoren, an der Oberfläche des Heizgewebes 10 gebildet werden.
Danach wird die Leiterbahnstruktur 40 noch mit den entsprechenden Anschlüssen 50 verbunden, welche aus dem Heizgewebe 10 herausgeführt werden und an denen ein unterschiedliches Potential anhand einer Spannungsquelle angelegt werden kann.
6 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Teils des erfindungsgemäßen gewebten flexiblen Heizgewebes 10 gemäß einer weiteren Ausführungsform, ähnlich wie in 3, wobei gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Im in 6 dargestellten Fall unterscheidet sich die elektrisch leitfähige Leiterbahnstruktur 40 von der von 3 dadurch, dass diese jeweils zwei halbkreisbogenförmige Nebenleiterbahnen 41, 42 unterschiedlichen Potentials aufweist, die derart zueinander angeordnet sind, dass diese jeweils zwei halbkreisbogenförmigen Nebenleiterbahnen 41, 42 quasi einen jeweiligen Kreis, im dargestellten Fall somit insgesamt zwei Kreise, bilden. Dadurch wird eine im Vergleich zu 3 unterschiedliche Wärmeverteilung in dem Heizgewebe 10 erzielt. Im in 6 dargestellten Fall sind somit unterschiedliche Potentiale innerhalb der jeweiligen Kreise sowie zwischen den jeweiligen Kreisen anlegbar. Dies führt zu einer unterschiedlichen Widerstandsverteilung der PTC-Thermistoren dahingehend, dass deren Widerstandswert zwischen den Kreisen größer ist als innerhalb der jeweiligen Kreise. Somit wird eine unterschiedliche Wärmeverteilung in Oberflächenbereichen innerhalb der Kreise im Vergleich zu einem Oberflächenbereich zwischen den Kreisen realisiert.
7 zeigt eine weitere schematische Darstellung eines Teils des erfindungsgemäßen Heizgewebes gemäß einer weiteren Ausführungsform, ähnlich wie in 6, mit dem Unterschied, dass zwischen den jeweiligen Kreisen das gleiche Potential anlegbar ist, beispielsweise durch Vertauschen der Nebenleiterbahnen 41, 42 des unteren Kreises. Dementsprechend wird in dem Oberflächenbereich zwischen den jeweiligen Nebenleiterbahnen 41 nahezu keine Wärme erzeugt, während innerhalb der jeweiligen Kreise Wärme erzeugt wird. Damit wird eine im Vergleich zu 6 unterschiedliche Wärmeverteilung erzielt.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims

Gewebtes flexibles Heizgewebe (10) mit Kettfäden (22) und Schussfäden (20), sowie einer elektrischen Schaltung, die eingerichtet ist, bei Bestromung eine Heizfunktion auszuführen, wobei mindestens ein elektrisch leitfähiger Faden in einem Element aus den Kettfäden und den Schussfäden enthalten ist, wobei zumindest eine Oberfläche des Heizgewebes (10) mit einer elektrisch leitfähigen Leiterbahnstruktur (40) derart bedruckt ist, dass der mindestens eine elektrisch leitfähige Faden mit der Leiterbahnstruktur (40) so in Kontakt steht, dass der elektrisch leitfähige Faden zusammen mit der Leiterbahnstruktur (40) die elektrische Schaltung zumindest teilweise bildet.
Gewebtes flexibles Heizgewebe (10) gemäß Anspruch 1, wobei der mindestens eine elektrisch leitfähige Faden in dem einen Element aus den Kettfäden oder den Schussfäden enthalten ist, und mindestens ein elektrisch nicht leitfähiger Faden in dem anderen Element aus den Kettfäden und den Schussfäden enthalten ist
Gewebtes flexibles Heizgewebe (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein Abschnitt des elektrisch leitfähigen Fadens ein Heizelement (25) bildet, der mit jeweiligen Leiterbahnen (41, 42) der Leiterbahnstruktur (40) in Kontakt steht.
Gewebtes flexibles Heizgewebe (10) gemäß Anspruch 3, wobei der das Heizelement (25) bildende Abschnitt des elektrisch leitfähigen Fadens durch einen PTC-Thermistor gebildet wird.
Gewebtes flexibles Heizgewebe (10) gemäß Anspruch 4, wobei der PTC-Thermistor einen linearen oder nicht linearen Widerstandsverlauf in Abhängigkeit von der Temperatur aufweist.
Gewebtes flexibles Heizgewebe (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei mehrere elektrisch leitfähige Fäden in dem einen Element aus den Kettfäden und den Schussfäden enthalten sind, wobei die auf die Oberfläche des Heizgewebes gedruckte elektrisch leitfähige Leiterbahnstruktur (40) mit den mehreren elektrisch leitfähigen Fäden derart in Kontakt steht, dass mehrere Abschnitte der elektrisch leitfähigen Fäden Heizelemente bilden, die mit jeweiligen Leiterbahnen (41, 42) der Leiterbahnstruktur (40) so verbunden sind, dass die Heizelemente (25) parallel geschaltet sind.
Gewebtes flexibles Heizgewebe (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die elektrisch leitfähige Leiterbahnstruktur (40) mittels Siebdruckverfahren, Transferdruckverfahren oder Digitaldruckverfahren, insbesondere Laserdruckverfahren, auf die Oberfläche des Heizgewebes (10) aufgebracht ist.
Gewebtes flexibles Heizgewebe (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die elektrisch leitfähige Leiterbahnstruktur (40) in einer Form zweier ineinandergreifender Kämme, an die unterschiedliche Potentiale angelegt werden können, ausgebildet ist.
Gewebtes flexibles Heizgewebe (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die elektrisch leitfähige Leiterbahnstruktur (40) zumindest zwei halbkreisbogenförmige Leiterbahnen unterschiedlichen Potentials aufweist, die derart zueinander angeordnet sind, dass die zwei halbkreisbogenförmigen Leiterbahnen einen Kreis bilden.
Gewebtes flexibles Heizgewebe (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Kettfäden (22) des Heizgewebes eine Fadenstärke von 167 dtex und/oder das die Kettfäden (22) aufweisende Heizgewebe eine Fadendichte von 19±10 Kettfäden/cm aufweist.
Gewebtes flexibles Heizgewebe (10) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Heizgewebe mit einer Schussdichte von 19±10 Schussfaden/cm gebildet ist, wobei die Schussfäden (20) als monofile PTC-Thermistoren, vorzugsweise mit einem Durchmesser von 0,3mm±0,2mm oder einer Schussfadenstärke von 700±400 dtex, gebildet werden.
Gewebtes flexibles Heizgewebe (10) mit Kettfäden (22) und Schussfäden (20), wobei mindestens ein elektrisch leitfähiger Faden in einem Element aus den verwebten Kettfäden und den verwebten Schussfäden enthalten ist, während mindestens ein elektrisch nicht leitfähiger Faden in dem anderen Element aus den verwebten Kettfäden und den verwebten Schussfäden enthalten ist.
Verfahren zur Herstellung eines gewebten flexiblen Heizgewebes (10) mit Kettfäden (22) und Schussfäden (20), sowie einer elektrischen Schaltung, die eingerichtet ist, bei Bestromung eine Heizfunktion auszuführen, wobei mindestens ein elektrisch leitfähiger Faden in einem Element aus den Kettfäden und den Schussfäden enthalten ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Verweben der Kettfäden (22) und Schussfäden (20), so dass das Heizgewebe (10) zumindest teilweise gebildet wird, Bedrucken wenigstens einer Oberfläche des Heizgewebes (10) mit einer elektrisch leitfähigen Leiterbahnstruktur (40) derart, dass der mindestens eine elektrisch leitfähige Faden mit der Leiterbahnstruktur (40) so in Kontakt steht, dass der elektrisch leitfähige Faden zusammen mit der Leiterbahnstruktur die elektrische Schaltung zumindest teilweise bildet.
Verfahren zur Herstellung eines gewebten flexiblen Heizgewebes (10) mit Kettfäden (22) und Schussfäden (20), wobei das Verfahren den folgenden Schritt aufweist: Verweben der Kettfäden (22) und Schussfäden (20) derart, dass mindestens ein elektrisch leitfähiger Faden in einem Element aus den verwebten Kettfäden und den verwebten Schussfäden enthalten ist, während mindestens ein elektrisch nicht leitfähiger Faden in dem anderen Element aus den verwebten Kettfäden und den verwebten Schussfäden enthalten ist.