EP1348316B1 - Surface heating device, method for producing the same and heatable object - Google Patents
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- EP1348316B1 EP1348316B1 EP01991659A EP01991659A EP1348316B1 EP 1348316 B1 EP1348316 B1 EP 1348316B1 EP 01991659 A EP01991659 A EP 01991659A EP 01991659 A EP01991659 A EP 01991659A EP 1348316 B1 EP1348316 B1 EP 1348316B1
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Definitions
- the invention relates to a surface heating according to the preamble of claim 1 and a heatable object with such a surface heating and method for producing a surface heating.
- the present invention relates to a seat heating, a heated seat and method for their preparation.
- the invention also relates to a heater for side panels and floor coverings, especially in vehicles, side panels and floor coverings equipped therewith, in particular in vehicles, and methods for their production.
- the present invention relates in particular to a mattress heater, a heated mattress and methods for their production.
- seat heating systems are known for motor vehicles, which constitute a surface heating in the context of the invention and are formed by current-carrying metallic lines as heating wires, which are arranged between cushioning layers.
- This not only requires a complex construction of a suitably equipped seat, but has disadvantages especially in operation.
- the heat distribution over the surface is not optimal, since in the region of the heating wires, the temperature is always higher than at a distance thereof.
- a disadvantage of this known construction is also the mechanical stress to which the heating wires are exposed when an occupant uses the seat, as this can break the conductor wires, which can lead to functional failure and / or has another source of fire result.
- a composite heater that provides directional thermal radiation and is formed from a plastic laminate incorporating a semiconducting layer.
- This laminate consists of a rigid plastic laminate structure composed of at least one layer of reinforced substrate base material and a resin coating on this material, a semiconducting carbonaceous pyropolymer bonded to a high surface area, refractory inorganic oxide support which acts as a layer on at least one side of the layer of the substrate material, a heat reflecting layer incorporated in a position on one side of the pypolymer on the substrate material, and power supply means being formed to spaced apart portions of the layer of conductive carbonaceous pyropolymer and generating electrical resistance heating in the laminate formed by the heat reflecting layer of the assembled body is reflected and emitted.
- Such heating plates should be used as part of a wall of a living room or office.
- the incorporation of the semiconductive layer into the laminate can be accomplished by mixing finely divided carbonaceous pyropolymer in the form of small particles or as a powder with a suitable vehicle or vehicle so that it will reside on the surface of a resin-coated glass cloth Paper, felt, cardboard and the like as a laminate substrate or on a wood veneer which may be used in the laminate board, spread, spread or otherwise applied.
- the finely divided carbonaceous pyropolymer may also be mixed with the resin or polymer material with which a particular reinforcing base material is to be impregnated or applied to this base material as a coating, this base material providing at least one substrate layer of the laminate.
- the resulting Mixture is applied in or onto the substrate by dipping or coating, and the resulting coated substrate is subjected to a semi-cure such that the semiconducting pyro-polymer results in uniform impregnation and coating over the resulting semi-cured laminate sheet.
- the DE 33 16 182 A1 is concerned with the use of shaped articles, such as films, sheets or spatially shaped structures, of the class of pyrrole polymers complexed with anions, as electrical heating elements, in particular for heating corrosive liquids or gases.
- the moldings may still be coated with organic plastics.
- a polymeric composite heating element is in the DE 35 24 631 A1 described and has the form of a film, tube or rod.
- Such polymeric composite heating elements can be used as such as heating sources or laminated with conventional plastic films to improve the material thickness.
- thermoplastic polyurethanes and their preparation are known from DE 33 21 516 A1 known.
- Corresponding products are suitable, inter alia, for the production of 1 to 2 mm thick films for surface heating elements.
- the DE 2 148 191 A discloses wireless panel heaters and methods of making the same. These wireless surface heating elements consist of a fabric laminated on one side and a plastic layer applied to the non-laminated side of the fabric, wherein the non-laminated side of the fabric is treated with an aqueous dispersion of electrically conductive particles containing plastic dispersion and electrical electrodes and corresponding electrical connections was provided.
- the method includes coating a blank of textile material with an electrically conductive polymer to form a flexible electrically conductive resistive element, disposing two continuous electrodes of a braided electrical conductor on the element, wherein a major portion of one of the electrodes is in spaced parallel relationship to a major part of the other electrode is which electrodes are waved to form electrically conductive paths between the electrodes and over a major part of the element, attaching the electrodes to the element by means of an axial series of stitches through each electrode, and the electrical Isolating the electrodes from each other, where they intersect or lie adjacent, through strips of insulation material.
- a flexible heating element is in the WO 90/09086 disclosed. It contains a flexible substrate, on top of which is a layer of electrically conductive material to generate heat by conducting an electric current. Two copper strip electrodes are used to apply an electrical current to the conductive material. Each electrode is connected to the conductive material by means of a polymer-based adhesive. The conductive material facing surface of each electrode is embossed to have protrusions that penetrate into the adhesive layer to enhance electrical contact between the electrode and the conductive material.
- a conductive member usable as a resistance heater includes a carbonized fabric having electrical terminals connected thereto and is enclosed in or sandwiched between layers of insulating plastic material.
- the element is generally flexible and can be designed, for example, as blankets for animals, vehicle seats and clothing. It is preferably provided with electrical control circuitry to control the temperature to which the fabric is heated.
- the heater consists of an air-permeable fabric substrate to which a coating of a conductive material and a coating of a material having a positive temperature coefficient is applied.
- a surface heater is from the EP 1 602 302 A2 known.
- This device contains a carrier that is flexible a heater including a conductor and disposed on the carrier, the heater including a first heater disposed in an outer region of the carrier and a second heater parallel to the first heater in an inner region of the carrier is arranged coupled.
- the invention enables a good, simple and reliable design and good heat distribution.
- a surface heating is provided with a carrier and a heating layer which contains electrically conductive plastic, wherein the heating layer is formed by a flexible film and the carrier is flexible.
- the carrier is a layer, in particular a fabric or a fleece, preferably a natural or synthetic nonwoven fabric.
- the carrier may be a molding made of an elastic material, such as a seat pad of a seat portion or a backrest, or a mattress.
- the heating layer contains polyurethane, one-component polyurethane, crosslinked one-component polyurethane, a PU foam, UV-resistant and / or hydrolyzable or vapor-permeable plastic material.
- polyurethane one-component polyurethane, crosslinked one-component polyurethane, a PU foam, UV-resistant and / or hydrolyzable or vapor-permeable plastic material.
- other electrically conductive or conductive foaming and foaming materials may be used, with plastic materials being preferred.
- the electrically conductive plastic of the heating layer contains graphite, preferably in powder form.
- contact ends of power supply wires in the heating layer or between the carrier and the heating layer are in contact with the latter.
- the contact ends of the power supply wires are fastened by means of the heating layer itself to the latter or sewn or glued to the heating layer and / or the carrier.
- the heating layer is formed directly by spraying, rolling or brushing on the support.
- the heating layer may be glued, sewn or welded or otherwise attached to the carrier.
- a manually and / or electrically / electronically actuated and / or automatic current control is further provided, which is connectable to a power source and are connected to the power supply wires whose contact ends are in contact with the heating layer.
- the invention also provides a heatable article which incorporates surface heating according to the above embodiments.
- the object is a seat surface part or a backrest or a cushion of a sitting or lying furniture, in particular a mattress
- the heating layer is anatomically adapted to thigh buttocks or back parts of a user.
- the latter is advantageously achieved in that the heating layer in the plane of the seat surface part or the backrest or the upholstery of a sitting or lying furniture, in particular a mattress, is anatomically shaped by being present only according to anatomical specifications or electrically conductive.
- the heating layer may have a corresponding thickness profile for anatomically adapted heat release.
- Another preferred embodiment of the heatable article consists of a padded lining, in particular of a vehicle.
- a heatable object can also be designed to have a different heat output over its surface.
- the heating layer is profiled in its areal distribution and / or in its thickness for dissimilar heat dissipation over its surface.
- the present invention also provides methods for producing a surface heating, wherein a heating layer with electrically conductive plastic is connected to a carrier.
- the heating layer is formed by first applying an electrically conductive, in particular foaming or foam plastic material to the carrier and then curing the plastic material on the carrier.
- an electrically conductive, in particular foaming or foam plastic material to the carrier and then curing the plastic material on the carrier.
- a preferred development of this method is that prior to the application of the electrically conductive, in particular foaming or foam plastic material on the carrier first contact ends of power supply wires are arranged on the side of the carrier on which then the plastic material is applied.
- the heating layer consists of an electrically conductive, in particular foaming or foam plastic material and then placed on the carrier.
- the heating layer after arranging on the carrier with the latter can be connected slip-proof. This preferably takes place in that the heating layer is sewn to the carrier, glued or welded.
- the plastic material used is electrically conductive polyurethane.
- the method may be further developed by attaching contact ends of power supply wires to the heating layer and / or the carrier so that they are in contact with the latter in the composite of carrier and heating layer.
- the contact ends of power supply wires are preferably sewn or glued to the heating layer and / or the carrier.
- the heating layer is profiled during or after its production in its surface shape and / or thickness.
- the heating layer When the heating layer is produced, this can be done directly on the carrier, for example by means of templates which determine the surface shape of the heating layer. If the heating layer is made separately, i. not directly on the support, so its shape can be obtained, for example, in shaping frame or by punching. The thickness can also be varied over the surface of the heating layer.
- the electrically conductive plastic material of the heating layer may contain carbon or carbon particles to provide electrical conductivity.
- the material of the heating layer is such that it at least substantially cured during or after an increase in temperature as a result of the heating effect and also remains dimensionally stable and undamaged.
- Polyurethane (PU) is, as already mentioned, preferably used for the electrically conductive plastic, but in principle all other materials disclosed in the prior art mentioned at the outset can be used as far as they can be foamed. Further material and technical background are for example in the publications DE G 85 23 328.5 . DE 298 08 842 Ul . DE 197 11 522 A1 and DE 691 01 703 T2 disclosed, the contents of which are hereby incorporated by reference in its entirety in the present documents to avoid mere reproduction.
- a surface heating 1 is in the Fig. 1a and 1b in a sectional or perspective schematic drawing of a motor vehicle seat 2 shown in the seat part 3, a seat heater 4 is integrated.
- the structure of the seat part 3 in the vicinity of the surface heating 1 is in the Fig. 1a in which a cross-section through the respective layers / components of the seat surface part 3 is shown.
- the surface of the seat part 3 is formed by a seat cover 5, which may be made of fabric, imitation leather or leather or other suitable materials or combinations thereof.
- the shape of the seat part 3 is formed at least substantially by an elastic foam molded body 6. Between the elastic foam molded body 6 and the seat cover 5, the components of the seat heating 4 are arranged.
- the seat heater 4 is formed by the surface heating 1, which contains a heating layer 7 and a carrier 8.
- the carrier 8 is a flexible layer of a non-woven fabric with natural and / or synthetic fibers.
- the heating layer 7 consists of a flexible, electrically conductive plastic foam, such as electrically conductive polyurethane, from which a film or a film is formed, so that there is a surface skin.
- the film has no recognizable pores, but may also be closed-cell or porous in its microstructure.
- the material is UV-resistant and / or hydrolyzable or vapor-permeable in order to find use in a seat or couch cushion according to the most preferred application. This ensures optimal air conditioning through the pad for the user.
- the material for forming the film such as UV-resistant and hydrolyzable or vapor-permeable, cross-linked one-component polyurethane, for example, applied by spraying to the nonwoven fabric, so that a so-called spray flush or a spray skin is formed by this so-called spray flushing process.
- the film could also be formed on the seat cover 5 or the elastic foam molded body 6 by this method.
- the material could also be sprayed into the foam mold for the elastic foam molded body 6 prior to introduction of the foam material therefor to connect with the latter as it hardens.
- the thickness of the film can be adjusted very accurately, for example by the duration of spraying, and optionally varied over its course.
- the film can also be produced by rolling or brushing the corresponding material, in particular on the carrier 7, but also separately and then optionally connected to the carrier 7, the seat cover 5 or the elastic foam molded body 6.
- the surface heating 1 of the first embodiment is still flowable or liquid electrically conductive polyurethane material containing carbon particles, for example, as already explained above, applied by rolling, brushing or spraying on the nonwoven fabric of the carrier 8, after the contact ends 9 and 10 of the power supply wires 11 and 12 were suitably placed on the nonwoven fabric of the carrier 8.
- the electrically conductive polyurethane foam is this flexible and in electrically conductive contact with the contact ends 9 and 10 of the power supply wires 11 and 12 and forms the heating layer 7.
- the contact ends 9 and 10 of the power supply wires 11 and 12 can still be sewn to the composite (not shown).
- the electrically conductive PU layer of the heating layer 7 also represents an adhesive or adhesive layer.
- the heating layer 7 may also be formed separately be combined and in the cured, but flexible state with the carrier 8.
- the fixation between the heating layer 7 and the carrier 8 takes place for example by gluing, sewing or welding, depending on which processing can be carried out depending on the materials used.
- the contact ends 9 and 10 of the power supply wires 11 and 12 need not necessarily lie between the carrier 8 and the heating layer 7, but can also be brought together on the side facing away from the carrier 8 of the heating layer 7 with the latter to obtain an electrically conductive contact.
- the nonwoven fabric of the carrier 8 may also initially be a strip material, formed on the entire surface or according to the geometry required for the seat part 3, the heating layer 7 or formed thereon the prefabricated heating layer 7 as a strip material or as required for the seat part 3 geometry Parts are placed and connected. Thereafter, the desired individual pieces can be prepared according to the geometry required for the seat part 3, for example by punching. However, it is also possible first to produce the nonwoven fabric in the geometry required for the seat part 3 and then to form the heating layer 7, which may also be prefabricated beforehand according to the geometry required for the seat part 3.
- the contact ends 9 and 10 of the power supply wires 11 and 12 can be suitably interposed in the manufacture of the composite of carrier 8 and heating layer 7 respectively or arranged on the at least assembled composite for suitable attachment.
- Fig. 1b is a schematic perspective view of the first embodiment of the surface heating 1, omitting the seat cover 5 further illustrated.
- the course of the contact ends 9 and 10 of the power supply wires 11 and 12 is also clearly visible.
- the current controller 13 may be manually and / or electrically / electronically actuated and / or automatic. In practice, the current control 13 is the usual control of the temperature control of the vehicle interior or a part thereof, or a separate control.
- the power supply wires 11 and 12 are connected to the current controller 13 and quasi end in their contact ends 9 and 10.
- a functional unit 15 may be provided to the power supply wires 11 and 12, for example, a separate seat occupancy sensor, a Heat sensor or temperature sensor, a distributor and more may include.
- the carrier 8 could also be formed of other materials and structures, such as a fabric instead of a nonwoven fabric.
- the support 8 could also be a molded part, such as the elastic foam molded body 6 of the first embodiment according to the Fig. 1a and 1b even.
- Suitable materials for the heating layer i. the electrically conductive foam material
- the heating layer i. the electrically conductive foam material
- the electrically conductive foam material are specified in the present documents, in particular with regard to their physical properties and otherwise well known in the art and, for example, in the prior art, which is cited in the present documents, so it need not be discussed in more detail, but hereby incorporated by reference, all suitable materials, in particular from the older publications cited or referenced herein, are incorporated herein.
- backrest 16 may be equipped with a surface heating 1.
- all similar Objects, in particular mattresses or other upholstery may be equipped with a surface heating system 1 according to the invention. Preference is also an application of the invention in side panels and floor coverings, especially in motor vehicles.
- FIG. 2a and 2b Representations analogous to the Fig. 1a or 1b.
- This known surface heating 1 in the form of a seat heater 4 for a motor vehicle seat 2 has the seat cover 5 and an elastic foam molded body 6 in a conventional manner, between which the surface heating 1 is located.
- the surface heating 1, like the Fig. 2a illustrates, viewed from the seat cover 5 in sequence, an upper fabric layer 17, an upper foam layer 18, a Schudrahtlage 19, a lower foam layer 20 and a lower fabric layer 21, as a prefabricated composite means of a double-sided adhesive tape 22 with the actual seat cushion forming Foam molded body 6 are connected at least non-slip.
- the fabric layers 17 and 21 are each first connected in a Flammkaschier Kunststoff with the immediately adjacent foam layers 18 and 20 respectively.
- a motor vehicle K is shown in a crack drawing, in which a sectional plane A through an inner lining 23 of a vehicle door 24 is shown schematically.
- the schematic sectional view of the inner lining 23 in the sectional plane A according to the in Fig. 3a is shown arrows as a second embodiment of a heatable article with a surface heating 2 in the Fig. 3b shown.
- This inner lining 23 contains as carrier 8, a carrier layer 24 to which the heating layer 7 is applied with electrically conductive plastic by means of adhesive 25.
- the free visible side 26 of the heating layer 7 can be provided with electrically conductive plastic with a decor (not visible), such as an artificial leather-like appearance, to a pleasant appearance the inner lining 23 to achieve.
- the heating layer 7 with electrically conductive plastic by means of the adhesive 25 on the interior 26 of the motor vehicle K facing away from the carrier layer 24 may be attached.
- the support layer 24 itself on its visible side with a decor (not visible) to be provided, or a decor 27 (the sake of clarity, only partially indicated) may be applied to the visible side of the support layer 24.
- the principle of the two embodiments just described can be transferred to the entire passenger compartment 26 of the motor vehicle K, in particular in so far as the corresponding parts are padded.
- vehicle seats for realizing or supporting a seat heater, a mold headliner, hat rack, pillar garnish, consoles, a steering wheel, carpet material, air ducts, in particular, inside for preferentially preheating cold air and much more as heatable items having heaters including a heating layer 7 with electrically conductive plastic be used to improve the indoor climate in a motor vehicle.
- This not only makes it possible to design the conventional heating systems smaller, but it can also be a faster and uniform distributed or targeted heating of the entire interior 26 of a motor vehicle K can be achieved.
- Other concrete embodiments of this are in the Fig. 4a and 4b and 5a and 5b clarified.
- the Fig. 4a shows in a perspective view of a dashboard 28 and a console 29, the position of a sectional plane B, wherein the viewing direction to the sectional plane as shown in the Fig. 4b is illustrated by arrows.
- the Fig. 4b is the sectional view through the dashboard 28 in the sectional plane B, wherein also a part of an adjacent windshield 30 of the suitably equipped motor vehicle K is shown in section.
- the heating layer 7 with electrically conductive plastic forms the plastic skin, with which the instrument panel 28 is related and which forms the surface of the latter.
- an adhesive 25 which is formed in the present fourth embodiment by a filling compound, such as foam, etc., the heating layer 7 is connected to electrically conductive plastic serving as a holder 31 carrier layer 24 as a carrier 8.
- the heating layer 7 with electrically conductive plastic forms a molded skin with incorporated conductive material.
- the heating layer 7 with electrically conductive plastic nor with a decorative layer (not shown) to be coated.
- a windshield 30 in section partially.
- This windscreen 30 is provided in the region of its circumference with a black ceramic layer 32, which may be applied for example by screen printing. It is further provided that in the region of the ceramic layer 32, a heating layer 7 with electrically conductive plastic directly or by means of an adhesive 25, such as adhesive, is attached to the windshield 30.
- a peripheral additional and / or separate heating of the windshield 30 to prevent fogging, fitting removal or de-icing can be realized.
- a surface heating 1 in particular in the rest position of windshield wiper blades (not shown) may be provided to realize here an additional and / or separate heating of the windshield 30, so that damage to frozen wiper blades (not shown) upon actuation of the windshield wiper ( not shown) can be avoided.
- the heating layer 7 comprises electrically conductive plastic of transparent material
- a transparent area of a pane such as e.g. a windshield 30, are provided with a corresponding surface heating 1.
- the heat conductors previously used, for example, in rear windows (not shown) could then be omitted or dimensioned smaller.
- FIG. 5a and 5b the design of carpet material 33 with a surface heating 1 illustrates.
- the Fig. 5b is illustrated in a partial sectional view, the direction of the arrow on a sectional plane C in the figure of Fig. 5a can be seen, the construction of such a carpet material 33 is shown.
- the heating layer 7 is connected to electrically conductive plastic by means of the adhesive 25 with a lower carrier layer 24 as a carrier 8.
- the bristles, loops or generally fibers / threads 34 which form the upper side of the carpet material 33, can either be attached to the carrier layer 24 and pass through the heating layer 7 with electrically conductive plastic, may be directly attached only to the layer of electrically conductive plastic, or may emanate from a separate layer (not shown), which is connected by means of adhesive 25 to the heating layer 7 with electrically conductive plastic. In the latter case, the carrier layer 24 may also be omitted and the carrier 8 may be formed by such a separate layer (not shown).
- the heating layer 7 is formed with electrically conductive plastic directly through the support layer 24, or if the heating layer 7 with electrically conductive plastic by means of bristles, loops, fibers or threads 34, which is the top of the carpet material 33 form, is attached to the carrier layer 24.
- the heating layer 7 with electrically conductive plastic using an adhesive 25 on the underside of the carrier layer 24, so that conventional carpet material 33 can continue to be manufactured in the usual way and subsequently provided with the surface heating 1. It is also possible to retrofit existing carpet material 33 accordingly with a surface heating 1.
- the heating layer 7 by connecting the heating layer 7 with the electrically conductive plastic material to a power source (not shown), it is possible to achieve a desired heating or heating effect on the corresponding heated objects. Since the electrical resistance of the heating layer 7 is constant, the heating temperature can be determined or regulated via the supplied electrical power. In this case, it is advantageously possible to use both direct current and alternating current, in particular without electrosmog being produced. Furthermore, since the heat generated in this way is exclusively radiant heat, a certain degree of temperature and heating comfort is created.
- heatable articles with a surface heating 1 are, for example, a diesel fuel tank, whereby a Verulzung of diesel fuel at low outdoor temperatures can be prevented by a minimum temperature can be maintained, an oil pan, by heating motor oil for better and more efficient operation of the engine can be preheated, a whole engine compartment, which allows a preheating of the engine, as well as, for example, a cargo space in both passenger cars and trucks.
- This surface heating 1 can be used with advantage in the vehicle interior and in the vehicle exterior.
- the present invention is not limited to use in the field of motor vehicles. All of the aforementioned exemplary embodiments and variants as well as analogous applications can also be used, for example, in other vehicles in two-wheeled vehicles, in the railway sector, in ships and aircraft.
- Benches and controls are equipped with corresponding surface heating. Further applications are, for example, in the household (coating of plastic wallpaper, wooden ceilings, wooden floors, carpets, tiles, sheaths of heating and water pipes, Underfloor heating), in clothing u. ⁇ . (Shoes, boots, ski boots, work clothes, protective clothing, gloves, electric blankets, thermal blankets, for example, in the hospital area, heat containers), in sports and leisure (artificial grass sports grounds, tent floors, sleep pads in the tent) and the military (including preheating in the vehicle for better start of the Motors in winter).
- the layer is produced with or made of electrically conductive plastic in the spraying or dipping process or by roller application.
- a corresponding coating is preferably provided in a method of manufacturing a heater or an article therewith.
- the invention also makes it possible to adapt or select the coating method with regard to the geometry of the mold to be coated and / or the number of pieces to be produced.
- the layer thickness of the electrically conductive layer is preferably between about 0.05 mm and about 0.3 mm.
- the thickness be thicker.
- plastic material of the heating layer 7 contains or consists of polyurethane, preferably crosslinked and / or one-component polyurethane, which is in particular UV-resistant and hydrolysable or vapor-permeable.
- a variant is to be considered, in which at the same time for seat heating with the arrangement of the surface heating 1, a particular weight-dependent seat occupancy detection is realized.
- seat occupancy detections must nowadays be realized separately, for example, to perform an airbag deployment in the event of an accident only when sitting on a corresponding seat of an occupant.
- the surface heating 1 contains in particular a striped heating layer 7 with electrically conductive plastic, such as in the Fig. 6 is illustrated schematically. Moreover, all the features according to the design of the Fig. 1a and 1b can be combined with the present embodiment and understood by any person skilled in the art, so that is omitted here to corresponding descriptions.
- Such a designed mattress has over the prior art, in which a so-called electric blanket with metallic marsswedrten the advantage that the reliability is at least substantially improved. It can not happen with a surface heating according to the present invention that a fire arises. In the event of damage to the heating layer, which may also be strip-shaped, no sparks occur, as with metallic conductors.
- the heating layer 7 is a film or a film.
- it is a lacquer-like polyurethane layer or a polyurethane lacquer layer with the specified physical properties, in particular an enrichment with coal dust to achieve electrical conductivity.
- it is preferred if it is a one-component polyurethane material and / or an enrichment with coal dust for the electrical conductivity is provided.
- a preferred thickness of the heating layer 7 is from about 0.3 mm to about 0.5 mm.
- a rolling method can also be used, for example.
- liquid polyurethane is applied to a roller and discharged to a substrate, such as the carrier or an external base.
- the distance of the roller circumferential surface from the substrate determines the thickness of the heating layer.
- a paint film having the desired properties is obtained, wherein molding operations on the film, including cutting, roll coating or after, can be carried out, as already explained above.
- the heating layer is optionally produced on the support
- the heating layer may optionally be used alone or already together with the support with a support or e.g. a molding or a cover are connected by sewing, gluing, Velcro, etc., which has also been discussed earlier.
- the surface heating can be operated with direct or alternating current, whereby the response is better when operating with direct current.
- the measurements should provide information about the heating behavior and the current consumption of the two seat heaters.
- the aim of the experiment was specifically to find out the heating times with the associated power consumption for both types.
- a constant voltage of 12 V was applied to the terminals on both heaters.
- the recorded current is measured by a power meter integrated in the power supply. At intervals of 1 min, the temperature and the current are measured. The comparison between the two heaters is made using the recorded values at the seat.
- Heating mat made of conductive plastic Time in min Heating S4300 company Bauerhin temperature electricity temperature electricity in ° C in A in ° C in A 21.4 7.4 0 22.4 0.0 26.0 7.1 1 24.1 7.8 30.4 6.8 2 26.9 7.7 36.0 6.7 3 28.8 7.7 37.0 6.6 4 30.3 7.6 37.0 6.6 5 31.1 7.6 39.1 6.5 6 31.3 7.6 40.3 6.5 7 32.5 7.6 41.4 6.5 8th 33.0 7.6 42.1 6.5 9 34.0 7.6 42.6 6.5 10 34.4 7.9 43.1 6.5 11 34.7 7.6 43.7 6.5 12 35.0 7.7 44.4 6.5 13 35.4 8.0 44.7 6.5 14 35.8 8.0 45.1 6.5 15 35.6 7.6 46.0 6.4 25 36.0 7.6 48.1 6.6 50 36.1 7.7
- the temperature measuring point was at the heating mat of the surface heating according to the invention with a heating layer with electrically conductive plastic approximately in the middle of the seat.
- the temperature measuring point was about 0.5 cm next to a heating wire.
- the temperature measured on the heating wire itself was after 25 min at 50 ° C. This temperature is required to achieve a surface effect. This, however, in practice, considerable problems associated, for example, by the wire can anneal or ignite the seat cover due to high temperatures. With the inventive surface heating these problems are resolved.
- the surface heating with the heating layer with electrically conductive plastic heats up faster and consumes less power than the conventional seat heating.
- the invention thus provides a surface heating system which can dissipate heat over its entire area, which can be ensured even in the case of a design with a heating layer consisting of individual possibly spaced strips better than in the prior art, a pressure load of a base, such as a seat Foam body reversibly adapts and leads to no moisture or air congestion during use
- a base such as a seat Foam body
- the present invention is basically not limited to the heating of upholstery items, however, the applications of the surface heating according to the invention as a seat or mattress heating for or in a / a seat, in particular Vehicle seat, a / a mattress particularly preferred and advantageous, so directed to a separate protection is justified.
- the flexibility of the heating layer is of particular importance.
- Fig. 1 Analogous to Fig. 1 is shown in section a part of a surface heating 1, as the seat heating 4 as in the Fig. 2 can be used.
- This surface heating 1 contains as a carrier 8, a polyester or polyamide fabric with, for example, a mesh size of about 5 mm, ie, a mesh or grid, in which adjacent quasi-parallel strands of material have a distance of about 5 mm.
- the structure of the carrier 8 and its material is not limited to the above information, but can be selected by those skilled readily according to the particular mechanical requirements, ie other materials or material combinations and thicknesses of the material strands and other mesh sizes are application-specific selectable.
- the carrier 8 is provided by spraying, dipping, rolling or otherwise with a layer of electrically conductive plastic according to the present invention, also as indicated in the other documents. This means that the strands of material of the polyester or polyamide fabric are completely surrounded or encased by the electrically conductive plastic which thus forms the heating layer 7.
- the polyester or polyamide fabric ie in the carrier 8 for example, at a distance of 5 to 10 cm current-carrying silver or copper wires woven, which in analogy to the first embodiment according to the Fig. 1 the contact ends 9 and 10 of power supply wires 11 and 12 form. Since by spraying, dipping, rolling or otherwise applying (with) the layer of electrically conductive plastic according to the present invention, the silver or copper wires, ie the contact ends 9 and 10 are surrounded or coated with the electrically conductive plastic, is provided for optimum electrical contact in between.
- the distance of the silver or copper wires as contact ends 9 and 10 of the power supply wires 11 and 12 is not limited to the specified value range, but rather can be readily selected by those skilled in particular according to the particular mechanical and electrical requirements, ie other materials or material combinations and Thickness of the contact ends 9 and 10 and other distances can be selected depending on the application.
- the contact ends 9 and 10 preferably extend in a non-limiting manner. In principle, however, the contact ends 9 and 10 in the form of the silver or copper wires can run in any longitudinal or transverse direction.
- a seat occupancy detection By measuring the change in the power consumption of the heating layer 7, a seat occupancy detection can be realized in a particularly simple and advantageous manner.
- This seat occupancy detection functions both to determine if anyone is sitting on the seat and, more specifically, to determine the weight of the occupant sitting on the seat.
- This aspect of the present invention is on the one hand particularly advantageous in connection with the surface heating, and on the other hand can also be used separately as sole seat occupancy recognition with a structure and features analogous to those disclosed for the surface heating in the entire existing documents, which seat occupancy recognition thus also on its own is worthy of protection and may possibly be part of separate patent applications and industrial property rights.
Landscapes
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- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Flächenheizung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und einen heizbaren Gegenstand mit einer solchen Flächenheizung sowie Verfahren zum Herstellen einer Flächenheizung.The invention relates to a surface heating according to the preamble of
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Sitzheizung, einen beheizten Sitz sowie Verfahren zu deren Herstellung. Vorzugsweise betrifft die Erfindung außerdem eine Heizung für Seitenverkleidungen und Bodenbeläge insbesondere in Fahrzeugen, damit ausgestattete Seitenverkleidungen und Bodenbeläge insbesondere in Fahrzeugen sowie Verfahren zu deren Herstellung. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung insbesondere eine Matratzenheizung, eine beheizte Matratze sowie Verfahren zu deren Herstellung.In particular, the present invention relates to a seat heating, a heated seat and method for their preparation. Preferably, the invention also relates to a heater for side panels and floor coverings, especially in vehicles, side panels and floor coverings equipped therewith, in particular in vehicles, and methods for their production. Furthermore, the present invention relates in particular to a mattress heater, a heated mattress and methods for their production.
Aus der Praxis sind beispielsweise für Kraftfahrzeuge Sitzheizungen bekannt, die im Sinne der Erfindung eine Flächenheizung darstellen und durch stromdurchflossene metallische Leitungen als Heizdrähte gebildet sind, die zwischen Polsterschichten angeordnet sind. Dies erfordert nicht nur einen aufwendigen Aufbau eines entsprechend ausgestatteten Sitzes, sondern hat insbesondere im Betrieb Nachteile. So besteht wegen der stärkeren Aufheizung umgebender Schichten in unmittelbarer Nähe der Heizdrähte eine Gefahr von Überhitzung, die zu Schäden an den Polsterschichten und/oder den Heizdrähten führen und sogar einen Brand verursachen kann. Ferner ist die Wärmeverteilung über die Fläche nicht optimal, da im Bereich der Heizdrähte die Temperatur immer höher ist, als in einem Abstand davon. Nachteilig bei dieser bekannten Bauweise ist ferner die mechanische Belastung, der die Heizdrähte ausgesetzt sind, wenn ein Insasse den Sitz benutzt, da dadurch die Leiterdrähte brechen können, was zum Funktionsversagen führen kann und/oder einen weiteren Brandherd zur Folge hat.From practice, for example, seat heating systems are known for motor vehicles, which constitute a surface heating in the context of the invention and are formed by current-carrying metallic lines as heating wires, which are arranged between cushioning layers. This not only requires a complex construction of a suitably equipped seat, but has disadvantages especially in operation. Thus, due to the increased heating of surrounding layers in the immediate vicinity of the heating wires, there is a risk of overheating, which can lead to damage to the cushioning layers and / or the heating wires and even cause a fire. Furthermore, the heat distribution over the surface is not optimal, since in the region of the heating wires, the temperature is always higher than at a distance thereof. A disadvantage of this known construction is also the mechanical stress to which the heating wires are exposed when an occupant uses the seat, as this can break the conductor wires, which can lead to functional failure and / or has another source of fire result.
Aus der
Bei diesem Stand der Technik kann die Einbringung der halbleitenden Schicht in das Laminat dadurch erfolgen, dass fein zerteiltes kohlenstoffhaltiges Pyropolymer in der Form kleiner Teilchen oder als Pulver mit einem geeigneten Träger oder Vehikel derart vermischt wird, dass es auf der Oberfläche eines harzbeschichteten Glastuches, von Papier, Filz, Karton und dergleichen als Laminatsubstrat oder auf einem Holzfurnier, das in der Laminatplatte verwendet wird, aufgestrichen, ausgebreitet oder anderweitig aufgebracht werden kann. Statt dessen kann das fein zerteilte kohlenstoffhaltige Pyropolymer auch mit dem Harz oder Polymermaterial vermischt werden, mit dem ein spezielles verstärkendes Grundmaterial imprägniert werden soll oder das auf dieses Grundmaterial als Überzug aufgebracht werden soll, wobei dieses Grundmaterial wenigstens eine Substratmaterialschicht des Laminats liefert. Das resultierende Gemisch wird in oder auf das Substrat durch Eintauchen oder Beschichten aufgebracht, und das resultierende überzogene Substrat wird einer Halbhärtung der Art unterzogen, dass das halbleitende Pyropolymer zu einer gleichmäßigen Imprägnierung und Beschichtung über dem resultierenden halbgehärteten Laminatbogen führt.In this prior art, the incorporation of the semiconductive layer into the laminate can be accomplished by mixing finely divided carbonaceous pyropolymer in the form of small particles or as a powder with a suitable vehicle or vehicle so that it will reside on the surface of a resin-coated glass cloth Paper, felt, cardboard and the like as a laminate substrate or on a wood veneer which may be used in the laminate board, spread, spread or otherwise applied. Instead, the finely divided carbonaceous pyropolymer may also be mixed with the resin or polymer material with which a particular reinforcing base material is to be impregnated or applied to this base material as a coating, this base material providing at least one substrate layer of the laminate. The resulting Mixture is applied in or onto the substrate by dipping or coating, and the resulting coated substrate is subjected to a semi-cure such that the semiconducting pyro-polymer results in uniform impregnation and coating over the resulting semi-cured laminate sheet.
Die
Ein polymeres Verbundheizelement ist in der
Die Verwendung elektrisch leitfähiger thermoplastischer Polyurethane sowie deren Herstellung sind aus der
Somit sind zwar grundsätzlich Heizeinrichtungen mit elektrisch leitfähigem Kunststoff bekannt, jedoch enthält der gesamte Stand der Technik keine Angaben oder Anregungen dazu, wie derartige Heizeinrichtungen ausgestattet und hergestellt sein müssen, um in der Praxis eingesetzt werden zu können.Thus, while generally heating devices are known with electrically conductive plastic, however, the entire state of the art contains no information or suggestions on how such heaters must be equipped and manufactured in order to be used in practice can.
In einer Reihe weiterer Publikationen der internationale Patentklassen H05B 3/36 und 3/84 sind an Beispielen von Außenspiegeln für Kraftfahrzeuge Flächenheizungen erläutert, die eine Schicht aus elektrisch leitenden Kunststoffen aufweisen. Im wesentlichen werden dabei Folien aus elektrisch leitenden Kunststoffen auf starren Trägern verwendet. Ein Einsatz einer Folie aus elektrisch leitenden Kunststoffen auf der Trägerstruktur eines Kraftfahrzeugsitzes ist jedoch nicht möglich, da dann die gesamten darüber liegenden Polsterschichten etc. geheizt werden müssten, bis die Wärme zu einem sitzenden Insassen käme, was sehr viel Energie verschlingen würde.In a number of other publications of the international
Speziell für Sitz- oder Liege-Unterlagen sind keine brauchbaren Flächenheizungen mit elektrisch leitenden Kunststoffen bekannt geworden. Für beispielsweise Kraftfahrzeugsitze oder Matratzen wären jedoch einfache, kostengünstige und betriebssichere Heizungen wünschenswert.Especially for sitting or lying documents no useful surface heating with electrically conductive plastics have become known. However, for example, motor vehicle seats or mattresses would be simple, inexpensive and reliable heaters desirable.
Die
Aus der
Ein flexibles Heizelement ist in der
Die
Aus der
Eine Oberflächenheizeinrichtung ist aus der
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, mit möglichst geringem Aufwand eine gut funktionierende Flächenheizung mit einem elektrisch leitfähigen Kunststoff sowie einen Gegenstand damit zu schaffen.It is therefore an object of the present invention, with the least possible effort a well-functioning surface heating with an electrically conductive plastic and an object to create it.
Dieses Ziel wird mit einer Flächenheizung nach dem Anspruch 1, einem heizbaren Gegenstand nach dem Anspruch 15 und Verfahren zur Herstellung einer Flächenheizung jeweils nach den Ansprüchen 22, 24 und 31 erreicht.This object is achieved with a surface heating according to
Als weitere Vorteile werden mit der Erfindung eine gute, einfache und betriebssichere Bauart sowie eine gute Wärmeverteilung ermöglicht.As further advantages, the invention enables a good, simple and reliable design and good heat distribution.
Erfindungsgemäß wird eine Flächenheizung mit einem Träger und einer Heizschicht geschaffen, die elektrisch leitfähigen Kunststoff enthält, wobei die Heizschicht durch einen flexiblen Film gebildet und der Träger flexibel ist.According to the invention, a surface heating is provided with a carrier and a heating layer which contains electrically conductive plastic, wherein the heating layer is formed by a flexible film and the carrier is flexible.
Eine solche Flächenheizung wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung dadurch weitergebildet, dass der Träger eine Schicht, insbesondere ein Gewebe oder ein Vlies, vorzugsweise ein natürliches oder synthetisches Faservlies ist. Alternativ kann der Träger ein Formteil aus einem elastischen Material sein, wie beispielsweise ein Sitzpolster eines Sitzflächenteils oder einer Rückenlehne, oder eine Matratze.Such surface heating is further developed in the context of the present invention in that the carrier is a layer, in particular a fabric or a fleece, preferably a natural or synthetic nonwoven fabric. Alternatively, the carrier may be a molding made of an elastic material, such as a seat pad of a seat portion or a backrest, or a mattress.
Vorzugsweise enthält die Heizschicht Polyurethan, Einkomponenten-Polyurethan, vernetztes Einkomponenten-Polyurethan, einen PU-Schaum, UV-beständiges und/oder hydrolysefähiges oder dampfdurchlässiges Kunststoffmaterial. Jedoch sind auch andere elektrisch leitende oder leitfähige schäumende und Schaummaterialien verwendbar, wobei Kunststoffmaterialien bevorzugt sind. Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, dass der elektrisch leitfähige Kunststoff der Heizschicht Graphit, vorzugsweise in Pulverform enthält.Preferably, the heating layer contains polyurethane, one-component polyurethane, crosslinked one-component polyurethane, a PU foam, UV-resistant and / or hydrolyzable or vapor-permeable plastic material. However, other electrically conductive or conductive foaming and foaming materials may be used, with plastic materials being preferred. Alternatively or additionally, it is preferred that the electrically conductive plastic of the heating layer contains graphite, preferably in powder form.
Bei der Flächenheizung kann weiter vorgesehen sein, dass Kontaktenden von Stromzuleitungsdrähten in der Heizschicht oder zwischen dem Träger und der Heizschicht mit letzterer in Kontakt sind. Bevorzugt sind dabei die Kontaktenden der Stromzuleitungsdrähte mittels der Heizschicht selbst an letzterer befestigt oder mit der Heizschicht und/oder dem Träger vernäht oder verklebt.In the surface heating can be further provided that contact ends of power supply wires in the heating layer or between the carrier and the heating layer are in contact with the latter. Preferably, the contact ends of the power supply wires are fastened by means of the heating layer itself to the latter or sewn or glued to the heating layer and / or the carrier.
Weiterhin ist mit Vorzug vorgesehen, dass die Heizschicht durch Sprühen, Walzen oder Streichen auf dem Träger direkt gebildet ist. Alternativ kann die Heizschicht mit dem Träger verklebt, vernäht oder verschweißt oder anderweitig daran befestigt sein.Furthermore, it is provided with preference that the heating layer is formed directly by spraying, rolling or brushing on the support. Alternatively, the heating layer may be glued, sewn or welded or otherwise attached to the carrier.
Mit Vorzug ist ferner eine manuell und/oder elektrisch/elektronisch betätigbare und/oder automatische Stromsteuerung vorgesehen, die mit einer Stromquelle verbindbar ist und an die Stromzuleitungsdrähte angeschlossen sind, deren Kontaktenden mit der Heizschicht in Kontakt sind.With preference, a manually and / or electrically / electronically actuated and / or automatic current control is further provided, which is connectable to a power source and are connected to the power supply wires whose contact ends are in contact with the heating layer.
Durch die Erfindung wird außerdem ein heizbarer Gegenstand geschaffen, der eine Flächenheizung gemäß den vorstehenden Ausgestaltungen enthält.The invention also provides a heatable article which incorporates surface heating according to the above embodiments.
Im Rahmen einer vorzugsweisen Ausgestaltung ist der Gegenstand ein Sitzflächenteil oder eine Rückenlehne oder ein Polster eines Sitz- oder Liegemöbels, insbesondere eine Matratze, und ist die Heizschicht an Oberschenkel-Gesäß-Partien oder Rückenpartien eines Nutzers anatomisch angepasst. Letzteres wird vorteilhafterweise dadurch erreicht, dass die Heizschicht in der Ebene des Sitzflächenteils bzw. der Rückenlehne oder des Polsters eines Sitz- oder Liegemöbels, insbesondere einer Matratze, anatomisch geformt ist, indem sie nur gemäß anatomischen Vorgaben vorhanden oder elektrisch leitfähig ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Heizschicht zur anatomisch angepassten Wärmeabgabe ein entsprechendes Dickenprofil aufweisen.Within the scope of a preferred embodiment, the object is a seat surface part or a backrest or a cushion of a sitting or lying furniture, in particular a mattress, and the heating layer is anatomically adapted to thigh buttocks or back parts of a user. The latter is advantageously achieved in that the heating layer in the plane of the seat surface part or the backrest or the upholstery of a sitting or lying furniture, in particular a mattress, is anatomically shaped by being present only according to anatomical specifications or electrically conductive. Alternatively or additionally, the heating layer may have a corresponding thickness profile for anatomically adapted heat release.
Eine andere vorzugsweise Ausgestaltung des heizbaren Gegenstandes besteht in einer gepolsterten Verkleidung insbesondere eines Fahrzeuges. Auch ein solcher heizbarer Gegenstand kann zu einer über seine Fläche unterschiedlichen Wärmeabgabe ausgelegt sein.Another preferred embodiment of the heatable article consists of a padded lining, in particular of a vehicle. Such a heatable object can also be designed to have a different heat output over its surface.
Allgemein kann ferner vorgesehen sein, dass die Heizschicht zur über ihre Fläche unterschiedlichen Wärmeabgabe in ihrer flächigen Ausbreitung und/oder in ihrer Dicke profiliert ist.In general, it can further be provided that the heating layer is profiled in its areal distribution and / or in its thickness for dissimilar heat dissipation over its surface.
Schließlich schafft die vorliegende Erfindung noch Verfahren zur Herstellung einer Flächenheizung, wobei eine Heizschicht mit elektrisch leitfähigem Kunststoff mit einem Träger verbunden wird. Erfindungsgemäß wird die Heizschicht durch zunächst Auftragen eines elektrisch leitfähigen, insbesondere schäumenden oder Schaum-Kunststoffmaterials auf den Träger und dann Aushärten des Kunststoffmaterials auf dem Träger gebildet. Eine vorzugsweise Weiterbildung dieses Verfahrens besteht darin, dass vor dem Auftragen des elektrisch leitfähigen, insbesondere schäumenden oder Schaum-Kunststoffmaterials auf den Träger zunächst Kontaktenden von Stromzuleitungsdrähten auf der Seite des Trägers angeordnet werden, auf der dann das Kunststoffmaterial aufgetragen wird.Finally, the present invention also provides methods for producing a surface heating, wherein a heating layer with electrically conductive plastic is connected to a carrier. According to the invention, the heating layer is formed by first applying an electrically conductive, in particular foaming or foam plastic material to the carrier and then curing the plastic material on the carrier. A preferred development of this method is that prior to the application of the electrically conductive, in particular foaming or foam plastic material on the carrier first contact ends of power supply wires are arranged on the side of the carrier on which then the plastic material is applied.
Alternativ ist bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Flächenheizung, wobei eine Heizschicht mit elektrisch leitfähigem Kunststoff mit einem Träger verbunden wird, vorgesehen, dass die Heizschicht aus einem elektrisch leitfähigen, insbesondere schäumenden oder Schaum-Kunststoffmaterial hergestellt und dann auf dem Träger angeordnet wird. Dabei kann vorzugsweise die Heizschicht nach dem Anordnen auf dem Träger mit letzterem verrutschsicher verbunden werden. Dies erfolgt bevorzugt dadurch, dass die Heizschicht mit dem Träger vernäht, verklebt oder verschweißt wird.Alternatively, in a method according to the invention for producing a surface heating, wherein a heating layer with electrically conductive plastic is connected to a carrier, it is provided that the heating layer consists of an electrically conductive, in particular foaming or foam plastic material and then placed on the carrier. In this case, preferably, the heating layer after arranging on the carrier with the latter can be connected slip-proof. This preferably takes place in that the heating layer is sewn to the carrier, glued or welded.
Mit Vorzug, jedoch ohne Beschränkung wird als Kunststoffmaterial elektrisch leitfähiges Polyurethan verwendet.With preference, but without limitation, the plastic material used is electrically conductive polyurethane.
Das Verfahren kann dadurch weitergebildet werden, dass Kontaktenden von Stromzuleitungsdrähten an der Heizschicht und/oder dem Träger angebracht werden, so dass sie in dem Verbund von Träger und Heizschicht mit letzterer in Kontakt sind. Dazu werden vorzugsweise die Kontaktenden von Stromzuleitungsdrähten mit der Heizschicht und/oder dem Träger vernäht oder verklebt.The method may be further developed by attaching contact ends of power supply wires to the heating layer and / or the carrier so that they are in contact with the latter in the composite of carrier and heating layer. For this purpose, the contact ends of power supply wires are preferably sewn or glued to the heating layer and / or the carrier.
Eine andere Fortbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die Heizschicht bei oder nach ihrer Herstellung in ihrer Flächenform und/oder Dicke profiliert wird.Another development of the method according to the invention is that the heating layer is profiled during or after its production in its surface shape and / or thickness.
Dies kann beim Herstellen der Heizschicht direkt auf dem Träger beispielsweise mittels Schablonen erfolgen, die die Flächenform der Heizschicht bestimmen. Wird die Heizschicht separat hergestellt, d.h. nicht direkt auf dem Träger, so kann ihre Form beispielsweise in formgebenden Rahmen oder durch Ausstanzen erhalten werden. Auch die Dicke kann über die Fläche der Heizschicht variiert werden.When the heating layer is produced, this can be done directly on the carrier, for example by means of templates which determine the surface shape of the heating layer. If the heating layer is made separately, i. not directly on the support, so its shape can be obtained, for example, in shaping frame or by punching. The thickness can also be varied over the surface of the heating layer.
Bevorzugte und vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und deren Kombinationen sowie dem gesamten Offenbarungsgehalt dieser Unterlagen unter Einbeziehung fachmännischen Wissens und des Standes der Technik, insbesondere soweit er in der Einleitung dieser Beschreibung angegeben ist.Preferred and advantageous developments emerge from the dependent claims and their combinations as well as the entire disclosure content of these documents, incorporating expert knowledge and the prior art, in particular as far as it is specified in the introduction of this description.
Beispielsweise kann das elektrisch leitende Kunststoffmaterial der Heizschicht Kohlenstoff oder Kohlenstoffpartikel enthalten, um eine elektrische Leitfähigkeit bereitzustellen. Im übrigen ist das Material der Heizschicht derart, dass es bei oder nach einer Temperaturerhöhung in Folge der Heizwirkung zumindest im wesentlichen ausgehärtet und auch im übrigen formstabil und unbeschädigt bleibt. Polyurethan (PU) wird, wie bereits erwähnt, bevorzugt für den elektrisch leitfähigen Kunststoff verwendet, jedoch sind grundsätzlich auch alle anderen in dem eingangs angegebenen Stand der Technik offenbarten Materialien einsetzbar, soweit sie sich schäumen lassen. Weitere Materialangaben und technischer Hintergrund sind beispielsweise in den Veröffentlichungen
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind, in denen zeigen:
- Fig. 1a und b
- schematisch in einer geschnittenen bzw. perspektivischen teilweisen Ansicht ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einem Kraftfahrzeugsitz mit einer Sitzheizung,
- Fig. 2a und b
- schematisch in einer geschnittenen bzw. perspektivischen teilweisen Ansicht einen Kraftfahrzeugsitz mit einer Sitzheizung nach dem Stand der Technik,
- Fig. 3a, 3b und 3c
- ein zweites und ein drittes Ausführungsbeispiel eine erfindungsgemäßen Flächenheizung schematisch in einer perspektivischen Übersichtsdarstellung bzw. je einer Schnittansicht in Verbindung mit einer Innenauskleidung eines Kraftfahrzeuges,
- Fig. 4a und 4b
- schematisch eine Innenauskleidungsbezug eines Kraftfahrzeuges als viertes Ausführungsbeispiel einer Flächenheizung in einer perspektivischen Übersichtsdarstellung bzw. einer Schnittansicht,
- Fig. 5a und 5b
- schematisch ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Gegenstandes mit einer Flächenheizung in einer perspektivischen Übersichtsdarstellung bzw. einer Schnittansicht in Form eines Bodenbelages eines Kraftfahrzeuges, und
- Fig. 6
- schematisch als sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer perspektivischen teilweisen Ansicht einen Kraftfahrzeugsitz mit einer Sitzheizung.
- Fig. 1a and b
- 1 is a schematic perspective view of a first embodiment of the invention in conjunction with a motor vehicle seat with seat heating, FIG.
- Fig. 2a and b
- 1 is a schematic perspective view of a motor vehicle seat with a seat heater according to the prior art;
- Fig. 3a, 3b and 3c
- a second and a third embodiment of a surface heating according to the invention schematically in a perspective overview representation or ever a sectional view in conjunction with an inner lining of a motor vehicle,
- Fig. 4a and 4b
- 2 schematically shows an interior lining cover of a motor vehicle as a fourth exemplary embodiment of a surface heating in a perspective overview or a sectional view;
- Fig. 5a and 5b
- schematically a fifth embodiment of an article with a surface heating in a perspective overview or a sectional view in the form of a floor covering of a motor vehicle, and
- Fig. 6
- schematically as a sixth embodiment of the invention in a perspective partial view of a motor vehicle seat with a seat heater.
Bei der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen werden für gleiche oder gleichwirkende Teile durchgehend dieselben Bezugszeichen verwendet.In the following description of the invention by means of embodiments, the same reference numerals are used throughout for the same or equivalent parts.
Auch wenn nicht sämtliche Einzelheiten der graphischen Darstellungen in der nachfolgenden Beschreibung behandelt werden, ergeben sich die einzelnen Merkmale und deren Zusammenhänge, soweit sie in den Figuren dargestellt sind, für einen Fachmann ohne weiteres aus den Abbildungen selbst.Although not all details of the graphical representations are treated in the following description, the individual features and their relationships, as far as they are shown in the figures, readily apparent to those skilled in the figures from the figures themselves.
Als erstes Ausführungsbeispiel einer Flächenheizung 1 ist in den
Der Aufbau des Sitzflächenteils 3 in der Umgebung der Flächenheizung 1 ist in der
Die Sitzheizung 4 ist durch die Flächenheizung 1 gebildet, die eine Heizschicht 7 und einen Träger 8 enthält. Der Träger 8 ist eine flexible Schicht aus einem Faservlies mit natürlichen und/oder synthetischen Fasern. Die Heizschicht 7 besteht aus einem flexiblen, elektrisch leitenden Kunststoffschaum, wie beispielsweise elektrisch leitfähiges Polyurethan, woraus ein Film oder eine Folie gebildet ist, so dass sich eine Oberflächenhaut ergibt. Der Film weist keine erkennbaren Poren auf, kann aber auch in seiner Mikrostruktur geschlossenzellig oderporig sein. Insbesondere ist das Material UV-beständig und/oder hydrolysefähig oder dampfdurchlässig, um gemäß der bevorzugtesten Anwendung bei einem Sitz- oder Liegepolster Verwendung zu finden. Dadurch ist eine optimale Klimatisierung durch die Unterlage hindurch für den Nutzer sichergestellt.The
Das Material zur Bildung des Films, wie z.B. UV-beständiges und hydrolysefähiges oder dampfdurchlässiges, vernetztes Einkomponenten-Polyurethan, wird beispielsweise durch Sprühen auf das Faservlies aufgebracht, so dass ein so genannter Sprühflush oder eine Sprühhaut durch dieses so genannte Sprühflush-Verfahren gebildet wird. Alternativ könnte der Film auch auf dem Sitzbezug 5 oder dem elastischen Schaumstoff-Formkörper 6 durch dieses Verfahren gebildet werden. Das Material könnte auch in die Schäumform für den elastischen Schaumstoff-Formkörper 6 vor dem Einbringen des Schaummaterials dafür eingesprüht werden, um sich mit letzterem bei dessen Aushärtung zu verbinden. Bei einer Herstellung des Films durch Sprühen kann z.B. durch die Sprühdauer die Dicke des Films sehr genau eingestellt und ggf. über seinen Verlauf variiert werden. Alternativ kann der Film auch durch Walzen oder Streichen des entsprechenden Materials insbesondere auf den Träger 7, aber auch separat hergestellt und dann ggf. mit dem Träger 7, dem Sitzbezug 5 oder dem elastischen Schaumstoff-Formkörper 6 verbunden werden.The material for forming the film, such as UV-resistant and hydrolyzable or vapor-permeable, cross-linked one-component polyurethane, for example, applied by spraying to the nonwoven fabric, so that a so-called spray flush or a spray skin is formed by this so-called spray flushing process. Alternatively, the film could also be formed on the
Zwischen die Heizschicht 7 und den Träger 8 sind am Rand der Heizschicht 7 Kontaktenden 9 und 10 von Stromzuleitungsdrähten 11 bzw. 12 so eingelegt, dass sie in elektrisch leitendem Kontakt mit der Heizschicht 7 sind (vergleiche auch
Zur Herstellung der Flächenheizung 1 des ersten Ausführungsbeispiels wird noch fließfähiges oder flüssiges elektrisch leitendes Polyurethanmaterial, das beispielsweise Kohlenstoffpartikel enthält, wie bereits weiter oben erläutert, durch Walzen, Streichen oder Sprühen auf das Faservlies des Trägers 8 aufgetragen, nachdem die Kontaktenden 9 und 10 der Stromzuleitungsdrähte 11 bzw. 12 geeignet auf dem Faservlies des Trägers 8 platziert wurden. Nach dem Aushärten des elektrisch leitenden Polyurethanschaums ist dieser flexibel und in elektrisch leitendem Kontakt mit den Kontaktenden 9 und 10 der Stromzuleitungsdrähte 11 bzw. 12 und bildet die Heizschicht 7. Die Kontaktenden 9 und 10 der Stromzuleitungsdrähte 11 bzw. 12 können alleine schon durch die Verbundkräfte zwischen dem Polyurethanschaum und dem Faservlies festgehalten werden. Zur weiteren Sicherung der Fixierung können die Kontaktenden 9 und 10 der Stromzuleitungsdrähte 11 bzw. 12 noch mit dem Verbund vernäht werden (nicht gezeigt). Bei dieser Variante stellt die elektrisch leitfähige PU-Lage der Heizschicht 7 gleichzeitig auch eine Haft- oder Klebeschicht dar.To produce the
Statt die Heizschicht 7 direkt auf dem Faservlies des Trägers 8 auszubilden, kann die Heizschicht 7 auch gesondert ausgebildet werden und im ausgehärteten, aber flexiblen Zustand mit dem Träger 8 zusammengeführt werden. Die Fixierung zwischen der Heizschicht 7 und dem Träger 8 erfolgt beispielsweise durch Kleben, Nähen oder Schweißen, je nachdem, welche Verarbeitung sich in Abhängigkeit von den verwendeten Materialien durchführen lässt. Die Kontaktenden 9 und 10 der Stromzuleitungsdrähte 11 bzw. 12 müssen nicht zwingend zwischen dem Träger 8 und der Heizschicht 7 liegen, sondern können auch auf der dem Träger 8 abgewandten Seite der Heizschicht 7 mit letzterer zusammengebracht werden, um einen elektrisch leitenden Kontakt zu erhalten.Instead of forming the
Das Faservlies des Trägers 8 kann auch zunächst ein Bandmaterial sein, auf dem vollflächig oder entsprechend der für das Sitzflächenteil 3 erforderlichen Geometrie geformt die Heizschicht 7 gebildet wird oder darauf die vorgefertigte Heizschicht 7 auch als Bandmaterial oder als entsprechend der für das Sitzflächenteil 3 erforderlichen Geometrie geformte Teile aufgelegt und damit verbunden wird. Danach können die gewünschten Einzelstücke entsprechend der für das Sitzflächenteil 3 erforderlichen Geometrie beispielsweise durch Ausstanzen hergestellt werden. Es ist aber auch möglich, das Faservlies zunächst in der für das Sitzflächenteil 3 erforderlichen Geometrie herzustellen und darauf die Heizschicht 7 zu bilden, die auch schon vorher entsprechend der für das Sitzflächenteil 3 erforderlichen Geometrie vorgefertigt sein kann. Die Kontaktenden 9 und 10 der Stromzuleitungsdrähte 11 bzw. 12 können beim Herstellen des Verbundes aus Träger 8 und Heizschicht 7 jeweils entsprechend geeignet zwischengelegt oder an dem zumindest zusammengefügten Verbund zur geeigneten Befestigung angeordnet werden.The nonwoven fabric of the
In der
Der Träger 8 könnte statt aus einem Faservlies auch durch andere Materialien und Strukturen, wie beispielsweise aus einem Gewebe gebildet sein. Der Träger 8 könnte aber auch ein Formteil sein, wie etwa der elastische Schaumstoff-Formkörper 6 des ersten Ausführungsbeispiels gemäß den
Geeignete Materialien für die Heizschicht, d.h. das elektrisch leitfähige Schaummaterial, sind in den vorliegenden Unterlagen insbesondere hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften spezifiziert und im übrigen der Fachwelt gut bekannt und beispielsweise auch in dem Stand der Technik angegeben, der in den vorliegenden Unterlagen zitiert ist, so dass darauf nicht näher eingegangen werden braucht, sondern hiermit durch Bezugnahme sämtliche geeigneten Materialien insbesondere aus den in den vorliegenden Unterlagen zitierten oder angegebenen älteren Veröffentlichungen hierin aufgenommen sind.Suitable materials for the heating layer, i. the electrically conductive foam material, are specified in the present documents, in particular with regard to their physical properties and otherwise well known in the art and, for example, in the prior art, which is cited in the present documents, so it need not be discussed in more detail, but hereby incorporated by reference, all suitable materials, in particular from the older publications cited or referenced herein, are incorporated herein.
Obwohl es vorstehend nicht erläutert und auch in der
Lediglich zur Veranschaulichung der Unterschiede der vorliegenden Erfindung zum Stand der Technik zeigen die
Beim Stand der Technik enthält die Flächenheizung 1, wie die
Bei der Herstellung dieser Flächenheizung nach dem Stand der Technik werden die Gewebeschichten 17 und 21 zunächst jeweils in einem Flammkaschierverfahren mit den unmittelbar benachbarten Schaumstoffschichten 18 bzw. 20 verbunden.In the production of this surface heating according to the prior art, the fabric layers 17 and 21 are each first connected in a Flammkaschierverfahren with the immediately adjacent foam layers 18 and 20 respectively.
In den
In der
Alternativ zum vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann bei einer Variante davon, die in der
Das Prinzip der beiden eben beschriebenen Ausführungsbeispiele lässt sich auf den gesamten Fahrgastraum 26 des Kraftfahrzeugs K übertragen, insbesondere in soweit, als die entsprechenden Teile gepolstert sind. Z.B. können Fahrzeugsitze zur Realisierung oder Unterstützung einer Sitzheizung, eine Formhimmelverkleidung, eine Hutablage, Säulenverkleidungen, Konsolen, ein Lenkrad, Teppichmaterial, Luftkanäle insbesondere innen zum vorzugsweisen Vorwärmen kalter Luft u.v.a.m. als heizbare Gegenstände mit Heizeinrichtungen, die eine Heizschicht 7 mit elektrisch leitendem Kunststoff enthalten, zur Verbesserung des Raumklimas in einem Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Dadurch ist es nicht nur möglich, die konventionellen Heizanlagen kleiner auszulegen, sondern es kann auch eine schnellere und gleichmäßiger verteilte oder gezielte Erwärmung des gesamten Innenraums 26 eines Kraftfahrzeugs K erreicht werden. Weitere konkrete Ausführungsbeispiele hierfür sind in den
Die
In der
Durch diese Ausgestaltung kann z.B. eine umlaufende zusätzliche und/oder gesonderte Heizung der Windschutzscheibe 30 zur Beschlagsverhinderung, Beschlagsentfernung oder Enteisung realisiert werden. Außerdem kann eine derartige Flächenheizung 1 insbesondere im Bereich der Ruheposition von Scheibenwischerblättern (nicht gezeigt) vorgesehen sein, um hier eine zusätzliche und/oder gesonderte Erwärmung der Windschutzscheibe 30 zu realisieren, so dass eine Beschädigung festgefrorener Scheibenwischblätter (nicht gezeigt) bei Betätigung des Scheibenwischers (nicht gezeigt) vermieden werden kann.By this configuration, e.g. a peripheral additional and / or separate heating of the
Besteht die Heizschicht 7 mit elektrisch leitfähigem Kunststoff aus durchsichtigem Material, so kann auch ein Durchsichtsbereich einer Scheibe, wie z.B. einer Windschutzscheibe 30, mit einer entsprechenden Flächenheizung 1 versehen werden. Dadurch kann ebenfalls ein Beschlagen einer derart ausgestatteten Scheibe entfernt oder vermieden werden und auch eine Vereisung abgetaut werden. Die bisher beispielsweise bei Heckscheiben (nicht gezeigt) verwendeten Heizleiter könnten dann entfallen oder kleiner dimensioniert werden.If the
Als weitere Variante zur Innenraumbeheizung eines Kraftfahrzeugs K ist in den
Die Borsten, Schlingen oder allgemein Fasern/Fäden 34, die die Oberseite des Teppichmaterials 33 bilden, können dabei entweder an der Trägerschicht 24 befestigt sein und durch die Heizschicht 7 mit elektrisch leitfähigem Kunststoff hindurchgehen, können direkt nur an der Schicht mit elektrisch leitfähigem Kunststoff angebracht sein, oder können von einer gesonderten Lage (nicht gezeigt) ausgehen, die mittels Haftmittel 25 mit der Heizschicht 7 mit elektrisch leitfähigem Kunststoff verbunden ist. Im letzteren Fall kann die Trägerschicht 24 auch weggelassen werden und der Träger 8 durch eine solche gesonderte Lage (nicht gezeigt) gebildet sein.The bristles, loops or generally fibers /
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegt es auch, wenn die Heizschicht 7 mit elektrisch leitfähigem Kunststoff direkt durch die Trägerschicht 24 gebildet ist, oder wenn die Heizschicht 7 mit elektrisch leitfähigem Kunststoff mittels der Borsten, Schlingen, Fasern oder Fäden 34, die die Oberseite des Teppichmaterials 33 bilden, an der Trägerschicht 24 befestigt ist.In the context of the present invention, it is also when the
Weiterhin ist es möglich, die Heizschicht 7 mit elektrisch leitfähigem Kunststoff unter Verwendung eines Haftmittels 25 an der Unterseite der Trägerschicht 24 anzubringen, so dass herkömmliches Teppichmaterial 33 weiterhin in gewohnter Weise gefertigt und nachträglich mit der Flächenheizung 1 versehen werden kann. Es ist ferner möglich bereits vorhandenes Teppichmaterial 33 entsprechend mit einer Flächenheizung 1 nachzurüsten.Furthermore, it is possible to attach the
Wie bereits erwähnt, ist es durch Anschluss der Heizschicht 7 mit dem elektrisch leitfähigen Kunststoffmaterial an eine Stromquelle (nicht gezeigt) möglich, einen gewünschten Heiz- oder Wärmeeffekt bei den entsprechenden beheizten Gegenständen zu erreichen. Da der elektrische Widerstand der Heizschicht 7 konstant ist, kann über die zugeführte elektrische Leistung die Heiztemperatur bestimmt oder geregelt werden. In vorteilhafter Weise besteht dabei die Möglichkeit, sowohl Gleichstrom, als auch Wechselstrom zu verwenden, insbesondere ohne dass Elektrosmog entsteht. Da es sich bei der derart erzeugten Wärme ferner ausschließlich um Strahlungswärme handelt, entsteht ein gewisser Temperatur- und Heizkomfort.As already mentioned, by connecting the
Bei Einsatz von natürlichen Rohstoffen, wie z.B. Holzfaser, Sisal, Material aus Bananenstauden, Kokosfasern, etc., stellen oft eine Geruchsbildung bei feuchtem Wetter sowie bakterieller Befall große Probleme dar. Wenn, wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen, Innenverkleidungsteile heizbar ausgelegt werden, kann in Kombinationswirkung zum reinen Erwärmungseffekt zusätzlich eine Vermeidung einer solchen Geruchsbildung und eines Bakterienbefalls erreicht werden.When using natural raw materials, e.g. Wood fiber, sisal, material from banana trees, coconut fibers, etc., often represent an odor in wet weather and bacterial infestation great problems. If, as in the embodiments described above, interior trim parts are designed to be heated, can in combination to the pure warming effect additionally avoiding Such odors and bacterial attack can be achieved.
Weitere konkrete Beispiele für beheizbare Gegenstände mit einer Flächenheizung 1 nach der vorliegenden Erfindung sind beispielsweise ein Dieseltank aus Kunststoff, womit eine Versulzung von Dieselkraftstoff bei niedrigen Außentemperaturen verhindert werden kann, indem eine Mindesttemperatur aufrecht erhalten werden kann, eine Ölwanne, durch deren Beheizung Motoröl zum besseren und effizienteren Betrieb des Motors vorgewärmt werden kann, ein ganzer Motorraum, der eine Vorwärmung des Motors ermöglicht, sowie beispielsweise auch ein Laderaum jeweils sowohl in Personenkraftwägen als auch von Lastkraftwägen. Damit können Flächenheizungen 1 mit Vorteil im Fahrzeuginnenraum und im Fahrzeugaußenbereich eingesetzt werden.Further concrete examples of heatable articles with a
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf einen Einsatz im Bereich von Kraftfahrzeugen beschränkt. Sämtliche vorgenannten Ausführungsbeispiele und Varianten sowie analogen Anwendungen können beispielsweise auch bei anderen Fahrzeugen bei Zweirädern, im Eisenbahnbereich, bei Schiffen und Flugzeugen angewandt werden.However, the present invention is not limited to use in the field of motor vehicles. All of the aforementioned exemplary embodiments and variants as well as analogous applications can also be used, for example, in other vehicles in two-wheeled vehicles, in the railway sector, in ships and aircraft.
Wie bereits erwähnt, sind zahlreiche weitere Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung möglich, so können z.B. bei Motorrädern und Mopeds u.ä. Sitzbänke und Bedienelemente mit entsprechenden Flächenheizungen ausgestattet werden. Weitere Anwendungsmöglichkeiten bestehen beispielsweise im Haushalt (Beschichtung von Kunststofftapeten, Holzdecken, Holzfußböden, Teppichen, Fliesen, Ummantelungen von Heizungs- und Wasserrohren, Fussbodenheizungen), bei Kleidung u. ä. (Schuhe, Stiefel, Skistiefel, Arbeitskleidung, Schutzkleidung, Handschuhe, Heizdecken, Wärmedecken beispielsweise im Klinikbereich, Wärmebehälter), in Sport und Freizeit (Kunstrasensportplätze, Zeltunterböden, Schlafauflagen im Zelt) sowie beim Militär (u.a. Vorheizung im Fahrzeug zum besseren Anspringen des Motors im Winter).As already mentioned, numerous other fields of application of the present invention are possible, for example, in motorcycles and mopeds and the like. Benches and controls are equipped with corresponding surface heating. Further applications are, for example, in the household (coating of plastic wallpaper, wooden ceilings, wooden floors, carpets, tiles, sheaths of heating and water pipes, Underfloor heating), in clothing u. Ä. (Shoes, boots, ski boots, work clothes, protective clothing, gloves, electric blankets, thermal blankets, for example, in the hospital area, heat containers), in sports and leisure (artificial grass sports grounds, tent floors, sleep pads in the tent) and the military (including preheating in the vehicle for better start of the Motors in winter).
Lediglich als bevorzugte elektrisch leitfähige oder elektrisch leitfähig machbare Kunststoffmaterialien werden hier insbesondere aliphatische und aromatische Polyurethane genannt.Only as preferred electrically conductive or electrically conductive feasible plastic materials are mentioned in particular aliphatic and aromatic polyurethanes.
Hinsichtlich der Herstellung einer erfindungsgemäßen Flächenheizung oder eines Gegenstandes damit ist es bevorzugt, wenn die Schicht mit oder aus elektrisch leitfähigem Kunststoff im Sprüh- oder Tauchverfahren oder durch Walzenauftrag hergestellt wird. Eine entsprechende Beschichtung ist vorzugsweise bei einem Verfahren zum Herstellen einer Heizeinrichtung oder eines Gegenstandes damit vorgesehen. Die Erfindung ermöglicht dadurch insbesondere auch eine Anpassung oder Auswahl des Beschichtungsverfahrens hinsichtlich der Geometrie der zu beschichtenden Form und/oder der zu produzierenden Stückzahl.With regard to the production of a surface heating according to the invention or of an article, it is therefore preferred if the layer is produced with or made of electrically conductive plastic in the spraying or dipping process or by roller application. A corresponding coating is preferably provided in a method of manufacturing a heater or an article therewith. In particular, the invention also makes it possible to adapt or select the coating method with regard to the geometry of the mold to be coated and / or the number of pieces to be produced.
Bei den vorstehend behandelten exemplarischen und vergleichbaren Ausführungen beträgt die Schichtdicke der elektrisch leitenden Schicht vorzugsweise zwischen etwa 0,05 mm und ungefähr 0,3 mm. Wenn die elektrisch leitende Schicht auch als sichtbare Oberfläche eine Funktion erfüllen soll, ist es bevorzugt, wenn die Stärke dicker ist. Insbesondere liegt es auch im Umfang der vorliegenden Erfindung, die Schichtdicke in Abhängigkeit von der Anforderung oder dem Anforderungsprofil an die bzw. der Flächenheizung oder den bzw. des Gegenstand(es) anzupassen, was durch Überlegungen oder Versuche leicht herausgefunden werden kann. Beispielsweise wird eine Schichtdicke von 1,2 mm vorgesehen, wenn es sich um eine Oberflächenschicht mit zusätzlicher Funktion handelt, wie z.B. einer Fahrzeuginnenverkleidung.In the exemplary and comparable embodiments discussed above, the layer thickness of the electrically conductive layer is preferably between about 0.05 mm and about 0.3 mm. When the electroconductive layer is also to function as a visible surface, it is preferable that the thickness be thicker. In particular, it is also within the scope of the present invention to adapt the layer thickness depending on the requirement or the requirement profile of the surface heating or the object or object (s), which can easily be found out by considerations or experiments. For example, a layer thickness of 1.2 mm is provided, if it is a surface layer with additional function, such as a vehicle interior trim.
Wie bereits angegeben sind besonders bevorzugte Spezifikationen für das Kunststoffinaterial der Heizschicht 7, dass es Polyurethan enthält oder daraus besteht, und zwar bevorzugt vernetztes und/oder Einkomponenten-Polyurethan, das insbesondere UV-beständig und hydrolysefähig oder dampfdurchlässig ist.As already stated, particularly preferred specifications for the plastic material of the
Als eine besondere Spezialität der vorliegenden Erfindung ist eine Variante anzusehen, bei der gleichzeitig zur Sitzheizung mit der Anordnung der Flächenheizung 1 eine insbesondere gewichtsabhängige Sitzbelegungserkennung realisiert ist. Derartige Sitzbelegungserkennungen müssen heutzutage gesondert realisiert werden, um beispielsweise eine Airbagauslösung im Falle eines Unfalls nur dann durchzuführen, wenn auf einem entsprechenden Sitz aus ein Insasse sitzt. Durch die kombinierte Realisierung der Flächenheizung 1 nach der vorliegenden Erfindung mit der gleichzeitigen Funktion einer Sitzbelegungserkennung, die dazu auch noch gewichtsabhängige Informationen liefern kann, um eventuell Art und Heftigkeit einer Airbagauslösung dementsprechend zu steuern, wird nicht nur Bauaufwand, sondern auch Volumen und Gewicht im bzw. am Fahrzeug gespart, und zwar an Stellen, wo es für Stabilität und Sicherheit des Fahrzeuges nicht erforderlich ist.As a particular specialty of the present invention, a variant is to be considered, in which at the same time for seat heating with the arrangement of the
Die Flächenheizung 1 enthält insbesondere eine gestreifte Heizschicht 7 mit elektrisch leitfähigem Kunststoff, wie beispielsweise in der
Zwar in der Zeichnung nicht gesondert dargestellt, aber dennoch eine wesentliche Anwendung der vorliegenden Erfindung ist eine Matratze mit einer erfindungsgemäßen Flächenheizung.Although not shown separately in the drawing, but nevertheless an essential application of the present invention is a mattress with a surface heating according to the invention.
Eine derart gestaltete Matratze hat gegenüber dem Stand der Technik, bei dem eine sogenannte Heizdecke mit metallischen Widerstandsheizdrähten den Vorteil, dass die Betriebssicherheit zumindest wesentlich verbessert ist. Es kann mit einer Flächenheizung nach der vorliegenden Erfindung nicht vorkommen, dass ein Brand entsteht. Im Falle einer Beschädigung der Heizschicht, die auch streifenförmig ausgebildet sein kann, entstehen keine Funken, wie bei metallischen Leitern.Such a designed mattress has over the prior art, in which a so-called electric blanket with metallic Widerstandsheizdrten the advantage that the reliability is at least substantially improved. It can not happen with a surface heating according to the present invention that a fire arises. In the event of damage to the heating layer, which may also be strip-shaped, no sparks occur, as with metallic conductors.
Ebenfalls weiter vorne insbesondere im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel wurde bereits erläutert, dass die Heizschicht 7 ein Film oder eine Folie ist. Vorzugsweise handelt es sich um eine lackartige Polyurethanschicht oder eine Polyurethan-Lackschicht mit den angegebenen physikalischen Eigenschaften, insbesondere eine Anreicherung mit Kohlenstaub zur Erzielung der elektrischen Leitfähigkeit. Weiterhin ist es bevorzugt, wenn es sich um ein Einkomponenten-Polyurethan-Material handelt und/oder eine Anreicherung mit Kohlenstaub für die elektrische Leitfähigkeit vorgesehen ist.Also further forward, in particular in connection with the first embodiment has already been explained that the
Eine vorzugsweise Dicke der Heizschicht 7 liegt von ca. 0,3 mm bis etwa 0,5 mm.A preferred thickness of the
Statt dem weiter vorne bereits ausführlicher dargestellten Sprühauftrag des elektrisch leitenden Kunststoffmaterials auf den Träger kann auch beispielsweise ein Walzverfahren eingesetzt werden. Dabei wird flüssiges z.B. Polyurethan auf eine Walze aufgetragen und auf einen Untergrund, wie beispielsweise den Träger oder eine externe Unterlage, abgegeben. Der Abstand der Walzenumfangsfläche vom Untergrund bestimmt die Dicke der Heizschicht. Nach dem Verfestigen oder Aushärten des Polyurethans wird wiederum ein Lackfilm mit den gewünschten Eigenschaften erhalten, wobei Formgebungsmaßnahmen an dem Film, einschließlich Schneiden, beim Walzenauftrag oder danach ausgeführt werden können, wie bereits weiter vorne erläutert wurde.Instead of the spray application of the electrically conductive plastic material to the carrier, which has already been described in more detail above, a rolling method can also be used, for example. In this case, for example, liquid polyurethane is applied to a roller and discharged to a substrate, such as the carrier or an external base. The distance of the roller circumferential surface from the substrate determines the thickness of the heating layer. After solidification or curing of the polyurethane, in turn, a paint film having the desired properties is obtained, wherein molding operations on the film, including cutting, roll coating or after, can be carried out, as already explained above.
Wird durch ein geeignetes Verfahren die Heizschicht ggf. auf dem Träger hergestellt, so kann nachfolgend ggf. die Heizschicht alleine oder bereits zusammen mit dem Träger mit einem Träger bzw. z.B. einem Formkörper oder einem Bezug verbunden werden durch Nähen, Kleben, Klettband, etc., worauf ebenfalls bereits weiter vorne eingegangen wurde.If, by a suitable method, the heating layer is optionally produced on the support, the heating layer may optionally be used alone or already together with the support with a support or e.g. a molding or a cover are connected by sewing, gluing, Velcro, etc., which has also been discussed earlier.
Die Flächenheizung kann mit Gleich- oder Wechselstrom betrieben werden, wobei das Ansprechverhalten bei einem Betrieb mit Gleichstrom besser ist.The surface heating can be operated with direct or alternating current, whereby the response is better when operating with direct current.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Flächenheizung liegen neben dem Kostenvorteil gegenüber früheren Systemen mit metallischen Heizdrähten im gleichmäßigen Aufheizverhalten und in der geringeren Stromaufnahme gegenüber beispielsweise bisherigen herkömmlichen Sitzheizungen mit metallischen Heizdrähten, wie eine entsprechende Versuchsreihe zeigt.Further advantages of the surface heating according to the invention are in addition to the cost advantage over previous systems with metallic heating wires in the uniform heating behavior and in the lower power consumption compared to previous conventional seat heaters with metallic heating wires, as a corresponding series of experiments shows.
Verglichen wurden eine marktübliche Sitzheizung der Firma Bauerhin (Modell S4300) mit einer erfindungsgemäßen Flächenheizung mit einer Heizmatte aus elektrisch leitfähigem Kunststoff. Sitzfläche und Rückenlehne des Sitzes waren jeweils getrennt ansteuerbar. Die Heizmatte wurde über Kopfstützenhülsen oben am Sitz eingehakt und am Rand durch Klebeband befestigt.Compared to a market standard seat heating by Bauerhin (model S4300) with a surface heating according to the invention with a heating mat made of electrically conductive plastic. Seat and back of the seat were each separately controlled. The heating mat was hooked on top of headrest sleeves on top of the seat and attached to the edge by tape.
Die Messungen sollten Auskunft über das Aufheizverhalten und die Stromaufnahme der beiden Sitzheizungen geben. Ziel des Versuchs war konkret, die Aufheizzeiten mit der zugehörigen Stromaufnahme für beide Bauarten herauszufinden. Dazu wurde an beide Heizungen eine konstante Spannung von 12 V an die Anschlussklemmen angelegt. Die aufgenommene Stromstärke wird über ein in der Spannungsversorgung integriertes Strommessgerät gemessen. In Abständen von 1 min werden die Temperatur und die Stromstärke gemessen. Der Vergleich zwischen den beiden Heizungen wird über die aufgenommenen Werte am Sitz durchgeführt.
Der Temperaturmesspunkt war bei der Heizmatte der erfindungsgemäßen Flächenheizung mit einer Heizschicht mit elektrisch leitfähigem Kunststoff etwa in der Mitte der Sitzfläche. Bei dem Exemplar nach der herkömmlichen Bauart mit metallischen Heizdrähten lag der Temperaturmesspunkt etwa 0,5 cm neben einem Heizdraht. Die Temperatur auf dem Heizdraht selbst gemessen lag nach 25 min bei 50 °C. Diese Temperatur ist erforderlich, um eine Flächenwirkung zu erzielen. Damit sind in der Praxis jedoch erhebliche Probleme verbunden, indem beispielsweise der Draht durchglühen kann oder sich der Sitzbezug durch zu hohe Temperaturen entzünden kann. Mit der erfindungsgemäßem Flächenheizung sind diese Probleme behoben.The temperature measuring point was at the heating mat of the surface heating according to the invention with a heating layer with electrically conductive plastic approximately in the middle of the seat. In the example of the conventional construction with metallic heating wires, the temperature measuring point was about 0.5 cm next to a heating wire. The temperature measured on the heating wire itself was after 25 min at 50 ° C. This temperature is required to achieve a surface effect. This, however, in practice, considerable problems associated, for example, by the wire can anneal or ignite the seat cover due to high temperatures. With the inventive surface heating these problems are resolved.
Ein weiterer nicht unerheblicher Nachteil ist bei der herkömmlichen Sitzheizung die u.U. punktuell hohe Temperatur an der Position des männlichen Genitalbereiches, was zu einer Störung der Fertilität führen kann. Die erfindungsgemäße Flächenheizung erzeugt schon grundsätzlich keine Übertemperaturen, da sie die Wärme tatsächlich vollflächig abgeben kann, und kann darüber hinaus an der entsprechenden Stelle ausgespart oder schwächer gestaltet werden.Another not inconsiderable disadvantage is the u.U. occasionally high temperature at the position of the male genital area, which can lead to a disturbance of the fertility. The surface heating according to the invention already produces basically no overtemperatures, since they can actually deliver the heat over the entire surface, and can also be cut out at the appropriate location or made weaker.
Weitere Versuche haben ergeben, dass die Aufheizverhalten von Sitz- und Rückenteil etwa gleich sind.Further tests have shown that the heating behavior of seat and back are about the same.
Die Überlegenheit der neuen Flächenheizung nach der Erfindung gegenüber der bisherigen Bauart mit metallischen Leiterdrähten zeigt sich ganz deutlich aus den Versuchsergebnissen.The superiority of the new surface heating according to the invention over the previous design with metallic conductor wires is quite clear from the test results.
Die Flächenheizung mit der Heizschicht mit elektrisch leitendem Kunststoff heizt schneller auf und verbraucht weniger Strom als die herkömmliche Sitzheizung.The surface heating with the heating layer with electrically conductive plastic heats up faster and consumes less power than the conventional seat heating.
Durch die Erfindung wird somit eine Flächenheizung geschaffen, die vollflächig Wärme abgeben kann, was auch bei einer Bauart mit einer aus einzelnen u.U. beabstandeten Streifen bestehenden Heizschicht besser als beim Stand der Technik gewährleistet werden kann, sich eine Druckbelastung einer Unterlage, wie z.B. eines Sitz-Schaumkörpers reversibel anpasst und zu keinem Feuchtigkeits- oder Luftstau bei Benutzung führt Zwar ist die vorliegende Erfindung dem Grunde nach nicht auf das Heizen von Polstergegenständen beschränkt, jedoch sind die Anwendungen der erfindungsgemäßen Flächenheizung als Sitz- oder Matratzenheizung für oder in einen/einem Sitz, insbesondere Fahrzeugsitz, eine/einer Matratze besonders bevorzugt und vorteilhaft, so dass darauf gerichtet ein gesonderter Schutz gerechtfertigt ist. Der Flexibilität der Heizschicht kommt dabei besondere Bedeutung zu.The invention thus provides a surface heating system which can dissipate heat over its entire area, which can be ensured even in the case of a design with a heating layer consisting of individual possibly spaced strips better than in the prior art, a pressure load of a base, such as a seat Foam body reversibly adapts and leads to no moisture or air congestion during use Although the present invention is basically not limited to the heating of upholstery items, however, the applications of the surface heating according to the invention as a seat or mattress heating for or in a / a seat, in particular Vehicle seat, a / a mattress particularly preferred and advantageous, so directed to a separate protection is justified. The flexibility of the heating layer is of particular importance.
Nachfolgend wird noch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand des in der
Analog zur
Der Träger 8 ist durch Besprühen, Tauchen, Walzen oder anderweitig mit einer Schicht aus elektrisch leitfähigem Kunststoff gemäß der vorliegenden Erfindung, auch wie in den übrigen Unterlagen angegeben, versehen. D.h., dass die Materialstränge des Polyester- oder Polyamidgewebes vollständig mit dem elektrisch leitfähigen Kunststoff umgeben oder ummantelt sind, der somit die Heizschicht 7 bildet.The
Als weitere Besonderheit sind in das Polyester- oder Polyamidgewebe, d.h. in den Träger 8, beispielsweise im Abstand von 5 bis 10 cm stromführende Silber- oder Kupferdrähte eingewebt, die in Analogie zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß der
Bevorzugt, aber nicht beschränkend verlaufen die Kontaktenden 9 und 10 in dem Fall, dass es sich bei der Flächenheizung 1 um eine Sitzheizung 4 handelt, insbesondere in einer Richtung etwa 90 zur Fahrtrichtung eines Fahrzeuges (nicht gezeigt). Grundsätzlich können die Kontaktenden 9 und 10 in Form der Silber- oder Kupferdrähte aber in jeglicher Längs- oder Querrichtung verlaufen.In the case where the
Eine besonders bevorzugte Materialzusammensetzung für die Heizschicht 7, d.h. für den elektrisch leitfähigen Kunststoff ist:
- 300 g Kautschuk, der bei der Herstellung als Granulat, im vorliegenden Fall als feinster Staub, verwendet wird,
- 300 g Tetrahydro-Furan,
- 165 g Graphit, und
- 300 g eines Polyurethans, wie beispielsweise und mit Vorzug 4715 Lupranol der Firma BASF.
- 300 g of rubber, which is used in the production as granules, in the present case as the finest dust,
- 300 g of tetrahydro-furan,
- 165 g of graphite, and
- 300 g of a polyurethane, such as and with preference 4715 Lupranol BASF.
Dies ergibt eine Gesamtmenge von 1065 g. Für andere Mengen sind die Anteile entsprechend auszurechnen.This gives a total of 1065 g. For other quantities, the shares are to be calculated accordingly.
Vorzugsweise Anteile der einzelnen Komponenten der Materialzusammensetzung für die Heizschicht 7, d.h. für den elektrisch leitfähigen Kunststoff sind :
- ca. 20-35 %, vorzugsweise ungefähr 25-30 %, besonders bevorzugt etwa 28 % eines Kautschuks oder insbesondere mechanisch und/oder elektrisch gleich oder ähnlich wirkenden Materials,
- ca. 20-35 %, vorzugsweise ungefähr 25-30 %, besonders bevorzugt etwa 28 % Tetrahydro-Furan oder eines insbesondere mechanisch und/oder elektrisch gleich oder ähnlich wirkenden Materials,
- ca. 5-25 %, vorzugsweise ungefähr 10-20 %, besonders bevorzugt etwa 15 % Graphit oder eines insbesondere mechanisch und/oder elektrisch gleich oder ähnlich wirkenden Materials, und
- ca. 20-35 %, vorzugsweise ungefähr 25-30 %, besonders bevorzugt etwa 28 % eines Polyurethans, wie beispielsweise und mit Vorzug 4715 Lupranol der Firma BASF, oder eines insbesondere mechanisch und/oder elektrisch gleich oder ähnlich wirkenden Materials.
- about 20-35%, preferably about 25-30%, more preferably about 28% of a rubber or especially mechanically and / or electrically equal or similar material,
- about 20-35%, preferably about 25-30%, more preferably about 28% tetrahydro-furan or a material which in particular acts mechanically and / or electrically the same or similar,
- about 5-25%, preferably about 10-20%, more preferably about 15% graphite or a particular mechanically and / or electrically the same or similar acting material, and
- about 20-35%, preferably about 25-30%, more preferably about 28% of a polyurethane, such as and preferably 4715 Lupranol BASF, or a particular mechanically and / or electrically the same or similar material.
Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung wird nachfolgend noch erläutert.Another embodiment of the invention will be explained below.
Durch Messung der Veränderung der Leistungsaufnahme der Heizschicht 7 kann auf besonders einfache und vorteilhafte Weise eine Sitzbelegungserkennung realisiert werden. Diese Sitzbelegungserkennung funktioniert sowohl dazu, um festzustellen, ob überhaupt jemand auf dem Sitz sitzt, als auch dazu, insbesondere das Gewicht des Insassen festzustellen, der auf dem Sitz sitzt. Dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung ist einerseits besonders vorteilhaft in Verbindung mit der Flächenheizung, und kann andererseits aber auch getrennt davon als alleinige Sitzbelegungserkennung mit einem Aufbau und Merkmalen analog denen, die für die Flächenheizung in den gesamten vorliegenden Unterlagen offenbart sind, eingesetzt werden, welche Sitzbelegungserkennung somit auch für sich alleine schutzwürdig ist und ggf. Bestandteil von gesonderten Schutzrechtsanmeldungen und Schutzrechten sein kann.By measuring the change in the power consumption of the
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, auf die die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist. Sämtliche Modifikationen, Kombinationen, Variationen und Substitutionen der vorstehend erläuterten und in den Zeichnungen wiedergegebenen Merkmale sind im Bereich des fachmännischen Wissens von der vorliegenden Erfindung umfasst. Zur Erfindung gehören insbesondere alle Gestaltungsmöglichkeiten, die im Rahmen der zugehörigen Ansprüche liegen. Insbesondere sind auch die aufgezeigten Verwendungen der erfindungsgemäßen Heizeinrichtungen offenbart und ggf. als gesondert schutzwürdig anzusehen.The present invention has been explained above with reference to exemplary embodiments, but to which the invention is based is not limited. All modifications, combinations, variations, and substitutions of the features discussed above and illustrated in the drawings are included within the scope of skill in the art of the present invention. The invention includes in particular all design options that are within the scope of the appended claims. In particular, the indicated uses of the heating devices according to the invention are disclosed and, if appropriate, regarded as worthy of protection.
Claims (31)
- A surface heating device with a support and a heating layer, which includes electrically conductive plastic material, wherein the heating layer (7) is formed by a flexible film and the support (8) is flexible,
characterized in that
the material composition for the heating layer (7), this means for the electrically conductive plastic material, comprises:- ca. 20 - 35 % of a caoutchouc,- ca. 20 - 35 % tetra hydro-furan,- ca. 5 - 25 % graphite, and- ca. 20 - 35 % of a polyurethane. - A surface heating device according to claim 1, characterized in that the support (8) is a layer, in particular a fabric or a fleece, preferably a natural or synthetic fiber fleece.
- A surface heating device according to claim 1 or 2, characterized in that the heating layer (7) includes polyurethane, one component polyurethane, linked one component polyurethane, a PU foam, UV resistant and/or hydrolysis capable or vapor permeable plastics material, and/or in that the electrically conductive plastic material of the heating layer includes graphite, preferably in powder form.
- A surface heating device according to one of the preceding claims, characterized in that within the heating layer (7) or between the support (8) and the heating layer (7) contact ends (9, 10) of power supply wires (11, 12) are in contact with the heating layer.
- A surface heating device according to claim 4, characterized in that the contact ends (9, 10) of the power supply wires (11, 12) are attached to the heating layer (7) through the heating layer itself.
- A surface heating device according to claim 4, characterized in that the contact ends (9, 10) of the power supply wires (11, 12) are sewn or glued to the heating layer (7) and/or the support (8).
- A surface heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the heating layer (7) is formed directly on the support (8) through spraying, rolling or brushing.
- A surface heating device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the heating layer (7) is glued, sewn or welded to the support (8).
- A surface heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the support (8) is a formed part (6) made of an elastic material.
- A surface heating device according to claim 9, characterized in that the formed part (6) is a seat cushion of a seating area part (3) or of a backrest (16), or a cushion of a seating or lying furniture, in particular a mattress.
- A surface heating device according to one of the preceding claims, characterized in that a manually and/or electrically/electronically operable and/or automatic power control (13) is provided, which can be connected to a power source (1A) and to which power supply wires (11, 12) are connected, the contact ends (9, 10) of which are in contact with the heating layer (7).
- A surface heating device according to one of the preceding claims, characterized in that the support (8) is formed by a fabric, which is preferably a polyester- or polyamide fabric, and/or has a mesh size of approximately 5 mm.
- A surface heating device according to claim 12, characterized in that contact ends (9, 10) of power supply wires (11, 12) are woven into the fabric and preferably have a distance of 5 - 10 cm and/or are made from silver or copper wires.
- A surface heating device according to claim 12 or 13, characterized in that the support (8) is provided with the heating layer (7), this means with a layer of electrically conductive plastics, through spraying, dipping, rolling or otherwise so that preferably the support (8) and/or the contact ends (9, 10) are completely enclosed or en cased by the electrically conductive plastic material.
- A heatable object, characterized in that a surface heating device (1) according to one of the preceding claims is comprised.
- A heatable object according to claim 15, characterized in that the object is a seating area part (3) or a backrest (16) or a cushion of a seating or lying furniture, in particular a mattress, and in that preferably the heating layer is anatomically adapted to the thigh-buttock-portions and/or back portions of a user.
- A heatable object according to claim 16, characterized in that the heating layer (7) is anatomically formed in the plane of the seating area part (3) or of the backrest (16) or of the cushion of a seating or lying furniture, in particular of a mattress, in that it is only present or electrically conductive according to anatomic specificatioins.
- A heatable object according to claim 16 or 17, characterized in that for anatomically adapted heat delivery the heating layer (7) comprises a corresponding thickness profile.
- A heatable object according to claim 15, characterized in that the object is a padded lining (23), in particular of a vehicle (K).
- A heatable object according to claim 19, characterized in that the surface heating device (1) of the object is adapted to a heat supply varying over its area.
- A heatable object according to one of claims 15 or 20, characterized in that the heating layer (7) is profiled in its plane expansion and/or in its thickness for heat supply varying over its area.
- A method for producing a surface heating device according to one of claims 1 to 14, wherein a heating layer with electrically conductive plastic material is connected to a support, characterized in that the heating layer (7) is formed by firstly applying an electrically conductive, in particular foaming or foam-plastics material onto the support (8), and then curing the plastics material on the support (8).
- A method according to claim 22, characterized in that before applying the electrically conductive, in particular foaming or foam-plastics material onto the support (8), firstly contact ends (9, 10) of power supply wires (11, 12) are disposed on this side of the support (8), onto which the plastics material is then applied.
- A method for producing a surface heating device according to one of claims 1 to 14, wherein a heating layer with electrically conductive plastic material is connected to a support, characterized in that the heating layer (7) is made from an electrically conductive, in particular foaming or foam-plastics material, and then disposed on the support (8).
- A method according to claim 24, characterized in that the heating layer (7) after being placed on the support (8) is connected to the support (8) slip proof.
- A method according to claim 25, characterized in that the heating layer (7) is sewn, glued or welded to the support (8).
- A method according to one of claims 22 to 26, characterized in that electrically conductive polyurethane is used as plastics material.
- A method according to one of claims 22 to 27, characterized in that contact ends (9, 10) of power supply wires (11, 12) are mounted at the heating layer (7) and/or at the support (8), such that in the composite of support (8) and heating layer (7) they are in contact with the latter.
- A method according to claim 28, characterized in that the contact ends (9, 10) of power supply wires (11, 12) are sewn or glued to the heating layer (7) and/or the support (8).
- A method according to one of claims 22 to 29, characterized in that the heating layer (7) is profiled in its area surface shape and/or thickness during or after its production.
- A method for producing a surface heating device according to one of claims 1 to 14, wherein a heating layer with electrically conductive plastic material is connected to a support, characterized in that a fabric is produced as a support (8), in that contact ends (9 and 10) of power supply wires (11 or 12) are simultaneously or subsequently woven into said fabric, and in that then a heating layer is applied to the support (8) and to the contact ends (9 and 10).
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