EP0057284A2 - Elektrische Leitkontakte aus metallisierten textilen Flächengebilden - Google Patents

Elektrische Leitkontakte aus metallisierten textilen Flächengebilden Download PDF

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EP0057284A2
EP0057284A2 EP81110628A EP81110628A EP0057284A2 EP 0057284 A2 EP0057284 A2 EP 0057284A2 EP 81110628 A EP81110628 A EP 81110628A EP 81110628 A EP81110628 A EP 81110628A EP 0057284 A2 EP0057284 A2 EP 0057284A2
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Gerhard Dieter Dr. Wolf
Henning Dr. Giesecke
Helmut Dr. Korber
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    • H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D06M11/83—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with metals; with metal-generating compounds, e.g. metal carbonyls; Reduction of metal compounds on textiles
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    • H05B2203/029—Heaters specially adapted for seat warmers

Definitions

  • guide contacts as supply elements for electrical current in the case of surface heating elements are made of a low-resistance material, for example of metal.
  • a low-resistance material for example of metal.
  • copper tapes on both sides which are either on the conductive material, e.g. polymer mixtures containing graphite or carbon black, welded on, sewn on or pressed on.
  • the use of such electrical contact elements is only suitable for objects that are not subject to permanent elastic stress.
  • Multi-strand heating wires of electrically heated automobile seats can break partially or completely. Under certain circumstances this can lead to local overheating and smoldering fires. Multi-strand copper wires are therefore unsuitable as contact material.
  • These guide contacts made of highly metallized textile material can be used particularly advantageously in the production of dynamically loadable heating elements from likewise metallized textile fabrics.
  • the flat heating elements made of metallized textile fabrics in normal use a resistance between 2 and 8 ohms.
  • the resistance of the heavily metallized textile contact strips should have at least 50% less resistance to the surface element to be heated, preferably an at least 10 times lower resistance, so that uniform heating of the entire heating element is ensured.
  • Nickel, copper, cobalt and silver are preferably used as the deposited metal on the textile contact strips, nickel being very particularly preferred.
  • Electroless metallization preferably nickel plating, is preferably carried out by processes such as are described, for example, in DE-OS 2 743 768.
  • These highly metallized lead contacts are appropriately ribbon-shaped for proper use. This is achieved by either heavily metallizing textile ribbons or by metallizing larger areas which are subsequently converted into the desired ribbon shape by cutting or punching.
  • the highly metallized contact strips have preferably a width of 2 to 5 cm.
  • other ribbon widths can be chosen without affecting the essence of the invention. With very large heating elements it is advisable to choose a larger ribbon width than with smaller ones. In essence, however, the width of the tapes of preferably 2 to 5 cm is determined by the fact that with this width an optimal, permanent and adhesive connection can be made with the elastic surface heating element.
  • Attachment options include, for example, tacking, gluing with conductive adhesives and sewing on, both technical yarns made of polyester, for example, and copper braid being suitable as sewing material. Sewing is particularly preferred for the production of dynamically resilient heating elements from metallized textile materials.
  • the resistance of the textile contact strips should preferably be in a range between 0.01 and 1 ohm. Of course, even lower resistances are of particular advantage.
  • a polyester-cotton spun fiber fabric was copper-plated. After a dwell time of 60 min. 53 g of copper metal / m 2 were deposited on the fabric at room temperature. The resistance measured on a square area of 10 x 10 cm was 0.04 ohms.
  • a strip of approx. 3 cm width was sewn on both sides to the opposite edges of a 50 cm wide square nickel-plated fabric and firmly connected.
  • a polyester filament thread was used as the sewing thread, and depending on the choice, a sewing thread that also contains copper filament threads can be used.
  • a polyester-cotton spun fiber fabric (mixing ratio in the yarn 1: 1) was heavily nickel-plated. With a dwell time of 60 min. 79 g of nickel metal / m 2 were deposited on the fabric in the nickel plating bath at room temperature. The resistance measured on a square area of 10 ⁇ 10 cm was 0.08 ohm.
  • a strip about 5 cm wide was sewn on both sides to the opposite sides of a 50 cm wide, square nickel-plated fabric and firmly connected according to Example 1.
  • a polyacrylonitrile spun fiber fabric was nickel-plated. After a dwell time of 90 min. Approx. 123 g nickel metal / m 2 were deposited on the fabric at room temperature in the nickel plating bath. The resistance measured on a square area of 10 ⁇ 10 cm was 0.05 ohms.
  • a strip about 5 cm wide was sewn on both sides on the opposite sides of an approximately 50 cm wide, square heating fabric and firmly connected according to Examples 1 and 2.
  • a plain weave fabric was nickel-plated from a polyester filament yarn. After a dwell time of 90 min. 75 g Ni / m 2 were deposited on the fabric at room temperature in the nickel plating bath. The resistance measured on a square area of 10 x 10 cm was 0.04 ohms.
  • a strip of approximately 5 cm in width was sewn on both sides to the opposite sides of an approximately 50 cm wide, square heating fabric and firmly connected according to Examples 1 and 2.

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Abstract

Leitkontakte aus metallisierten, textilen Flächengebilden für elektrisch heizbare, textile Flächenheizelemente sind bei dauerelastischen Belastungen vorteilhaft gegenüber metallischen Leitkontakten.

Description

  • Es ist bekannt, daß Leitkontakte als Zuführorgane von elektrischem Strom bei Flächenheizelementen aus niederohmigem Material, beispielsweise aus Metall, bestehen. So verwendet man z.B. bei Thermoheizfolien beidseitig Kupferbänder, die entweder auf das leitfähige Material, z.B. graphit- oder rußhaltige Polymermischungen, aufschweißt, aufgenäht oder aufgepreßt werden. Die Verwendung solcher elektrischer Kontaktelemente ist nur für Objekte geeignet, die keiner dauerelastischen Belastung unterworfen sind.
  • Es ist bekannt, daß auch die mehrlitzigen Heizdrähte von elektrisch heizbaren Automobilsitzen partiell oder ganz brechen können. Unter Umständen kann dies zu örtlicher überhitzung und zu Schwelbränden führen. Somit sind auch mehrlitzige Kupferdrähte als Kontaktierungsmaterial ungeeignet.
  • Es ist weiterhin aus DE-OS 2 919 819 bekannt, daß textilelastisc'.e, den Strom leitende, metallisierte textile Flächengebilde vorteilhaft als Flächenheizelemente gegenüber starren Gebilden oder Folien sind, weil sie ohne beschädigt zu werden, geknickt, gefaltet, gerollt oder gereckt werden können. Dabei steigt die elektrische Leitfähigkeit mit der Zunahme der Schichtdicke der Metallschicht.
  • Bei der Durchführung von Dauerstauchversuchen nach DIN 53574 mit Heizelementen aus vernickelten textilen Flächengebilden nach DE-OS 2 919 819 zeigte sich immer wieder, daß als Kontaktierungsmaterial verwendete Bänder, Gewirke, Gewebe oder Geflechte aus Kupfer, verz.inntem Kupfer oder Edelstahl versagten. Oft trat schon nach einer sehr geringen Anzahl von Knickungen bzw. Stauchungen Unterbrechung des Stromflusses durch Bruch dieser Kontaktelemente ein.
  • Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile zu überwinden sind, wenn man anstelle der metallischen Leitkontakte stark metallisierte textile Flächengebilde, wie metallisierte Gewebe, Gestricke, Gewirke, Vliese, Filze, Papiere oder ähnlich aufgebaute, z.B. textil-elastische Objekte verwendet.
  • Ganz besonders vorteilhaft anzuwenden sind diese Leitkontakte aus stark metallisiertem textilen Material bei der Herstellung von dynamisch belastbaren Heizelementen aus ebenfalls metallisierten textilen Flächengebilden. Die Flächenheizelementi aus metall-sierten textilen Flächengebilden besitzen im normalen Anwendungsfall einen Widerstand zwischen 2 und 8 Ohm. Der Widerstand der stark metallisierten textilen Kontaktbändchen sollte einem um mindestens 50 % geringeren Widerstand gegenüber dem zu beheizenden Flächenelement, vorzugsweise einen mindestens 10-fach niedrigeren Widerstand aufweisen, damit eine gleichmäßige Erwärmung des gesamten Heizelements gewährleistet ist.
  • Als abgeschiedenes Metall auf den textilen Kontaktstreifen kommen vorzugsweise Nickel, Kupfer, Kobalt und Silber in Betracht, wobei Nickel ganz besonders bevorzugt wird.
  • Die Durchführung der Metallisierung kann nach verschiedenen Methoden erfolgen. Bevorzugt wird die stromlose Metallisierung, vorzugsweise Vernickelung nach Verfahren, wie sie beispielsweise in der DE-OS 2 743 768 beschrieben sind, durchgeführt.
  • Diese stark metallisierten Leitkontakte besitzen für die sachgerechte Verwendung zweckmäßigerweise Bändchenform. Das wird dadurch erreicht, daß man entweder textile Bändchen stark metallisiert oder daß größere Flächen stark metallisiert werden, die nachträglich durch Schneiden oder Stanzen in die gewünschte Bändchenform überführt werden.
  • Die stark metallisierten Kontaktbändchen haben bevorzugt eine Breite von 2 bis 5 cm. Selbstverständlich können auch andere Bändchenbreiten gewählt werden, ohne das Wesen der Erfindung zu beeinträchtigen. Bei sehr großen Heizelementen bietet sich an, eine größere Bändchenbreite zu wählen, als bei kleineren. Im wesentlichen aber ist die Breite der Bändchen von vorzugsweise 2 bis 5 cm dadurch bestimmt, daß mit dieser Breite eine optimale, dauerhafte und haftfeste Verbindung mit dem elastischen Flächenheizelement hergestellt werden kann.
  • Als Befestigungsmöglichkeiten sind beispielsweise Anheften, Ankleben mit leitfähigen Klebstoffen und Annähen zu nennen, wobei als Nähmaterial sowohl technische Garne aus beispielsweise Polyester, wie auch Kupferlitze in Frage kommen. Annähen wird zur Herstellung von dynamisch belastbaren Heizelementen aus metallisierten textilen Materialien besonders bevorzugt.
  • Der Widerstand der textilen Kontaktbändchen sollte weiterhin vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,01 und 1 Ohm liegen. Selbstverständlich sind noch niedrigere Widerstände von besonderem Vorteil.
  • Es bleibt gleichgültig, welches textiles Grundmaterial man als Basismaterial für die Kontaktbändchen heranzieht. Es können alle bekannten synthetischen oder nativen Fasern, auch in unterschiedlicher Mischung miteinander, in Form von Geweben, Gewirken, Vliesen, Filzen, usw. verwendet werden, soweit die in der Anwendung benötigten Eigenschaften, wie Wärmestandfestigkeit, textile Eigenschaften, physikalisch-mechanische Festigkeiten, wie Reißfestigkeit, Reißdehnung, Kräuselung, Schrumpf usw., erhalten bleiben.
  • Ist der Widerstand der textilen Kontaktbändchen niedrig genug, wird eine örtlische Erwärmung des textilen Leitkontaktes bei Stromdurchgang nicht beobachtet. Selbstverständlich können bei der Herstellung von Flächenheizelementen aus metallisiertem textilen Material auch verschiedene Metalle miteinander gepaart werden, z.B. Heizfläche aus vernickeltem Gewebe, leitfähiges Kontaktmaterial aus versilbertem Gewebe. Es muß aber sichergestellt sein, daß keine wesentlichen Widerstanderhöhungen an den Grenzen der verschiedenen sich berührenden Metalle auftreten, z.B. Kupfer zu Nickel, Zinn zu Nickel, Silber zu Nickel, Gold zu Nickel oder Kupfer usw..
    • Beispiel 1
  • Gemäß DE-OS 2 743 768 wurde ein Polyester-Baumwoll-Spinnfaser-Gewebe verkupfert. Nach einer Verweilzeit von 60 min. bei Raumtemperatur wurden auf dem Gewebe 53 g Kupfermetall/m2 abgeschieden. Der an einer quadratischen Fläche von 10 x 10 cm gemessene Widerstand betrug 0,04 Ohm.
  • Ein Streifen von ca. 3 cm Breite wurde beidseitig an den gegenüberliegenden Kanten eines ca. 50 cm breiten quadratischen vernickelten Gewebe angenäht und fest verbunden. Als Nähfaden wurde ein Polyester-Filamentgarn benutzt, wobei je nach Wahl ein Nähgarn, das auch Kupferfilamentgarne enthält, eingesetzt werden kann.
  • Nach einem Dauerstauchtest mit 200 000 Hubwechseln auf einem Polyurethanschaumstoffkissen gemäß DIN 53574 wurde kein Anstieg des elektrischen Widerstandes-und kein Bruch des textilen Leitelementes beobachtet.
    • Beispiel 2
  • Gemäß DE-OS 2 743 768 wurde ein Polyester-Baumwoll-Spinnfasergewebe (Mischverhältnis im Garn 1 :1) stark vernickelt. Bei einer Verweildauer von 60 min. im Vernickelungsbad bei Raumtemperatur wurden auf dem Gewebe 79 g Nickelmetall/m2 abgeschieden. Der an einer quadratischen Fläche von 10 x 10 cm gemessene Widerstand betrug 0,08 Ohm.
  • Ein Streifen von ca. 5 cm Breite wurde beidseitig an den gegenüberliegenden Seiten eines 50 cm breiten, quadratischen vernickelten Gewebes angenäht und gemäß Beispiel 1 fest verbunden.
  • Nach einer Dauerstauchermüdung von 200 000 Stauchungen auf einem Polyurethanschaumstoffkissen .gemäß DIN 53574 wurde kein Anstieg'des elektrischen Widerstandes und kein Bruch des textilen Leitelements beobachtet.
    • Beispiel 3
  • Gemäß DE-OS 2 743 768 wurde ein Polyacrylnitril-Spinnfasergewebe vernickelt. Nach einer Verweildauer von 90 min. bei Raumtemperatur im Vernickelungsbad wurden auf dem Gewebe ca. 123 g Nickelmetall/m2 abgeschieden. Der an einer quadratischen Fläche von 10 x 10 cm gemessene Widerstand betrugt 0,05 Ohm.
  • Ein Streifen von ca. 5 cm Breite wurde beidseitig an den gegenüberliegenden Seiten eines ca. 50 cm breiten, quadratischen Heizgewebes angenäht und gemäß den Beispielen 1 und 2 fest verbunden.
  • Nach einer Dauerstauchermüdung von 200 000 Stauchungen auf einem Polyurethanschaumstoffkissen gemäß DIN 53574 wurde kein Anstieg des elektrischen Widerstandes und kein Bruch des textilen Leitelementes beobachtet.
    • Beispiel 4
  • Gemäß DE-OS 2 743 768 wurde ein Gewebe in Leinwandbindung aus einem Polyesterfilamentgarn vernickelt. Nach einer Verweildauer von 90 min. bei Raumtemperatur im Vernickelungsbad waren auf dem Gewebe 75 g Ni/m2 abgeschieden. Der an einer quadratischen Fläche von 10 x 10 cm gemessene Widerstand betrug 0,04 Ohm.
  • Ein Streifen von ca. 5 cm Breite wurde beidseitig an den gegenüberliegenden Seiten eines ca. 50 cm breiten, quadratischen Heizgewebes angenäht und gemäß den Beispielen 1 und 2 fest verbunden.
  • Nach einer Dauerstauchermüdung von 200 000 Stauchungen auf einem Polyurethanschaumstoffkissen gemäß DIN 53574 wurde kein Anstieg des elektrischen Widerstandes und kein Bruch des textilen Leitelementes beobachtet.

Claims (7)

1. Metallisierte textile Flächengebilde in Bändchenform als elektrische Leitkontakte für elektrisch heizbare textile Flächenheizelemente.
2. Metallisierte textile Flächengebilde in Bändchenform gemäß Anspruch 1 als dynamisch belastbare elektrische Leitkontakte.
3. Metallisierte textile Flächengebilde gemäß Anspruch 1 mit einem um mindestens 50 % geringerem Widerstand gegenüber dem zu beheizenden Flächenelement.
4. Metallisierte textile Flächengebilde gemäß Anspruch 1 mit einem mindestens 10fach niedrigerem Widerstand gegenüber dem zu beheizenden Flächenheizelement.
5. Metallisierte textile Flächengebilde gemäß Anspruch 1 mit einem Widerstand zwischen 0,01 und 1 Ohm.
6. Metallisierte textile Flächengebilde gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Leitfähigkeit bewirkende abgeschiedene Metall Nickel, Kobalt, Kupfer oder Silber ist.
7. Metallisierte textile Flächengebilde gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Leitfähigkeit bewirkende abgeschiedene Metall Nickel darstellt.
EP81110628A 1980-12-31 1981-12-19 Elektrische Leitkontakte aus metallisierten textilen Flächengebilden Withdrawn EP0057284A3 (de)

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