EP1438727A1

EP1438727A1 - Heizfolie aus mehreren schichten und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: EP1438727A1
Application number: EP02779118A
Authority: EP
Inventors: Jörg Rung-Rannow
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-10-17
Filing date: 2002-09-21
Publication date: 2004-07-21
Also published as: WO2003038841A1; DE10151298A1

Abstract

Bei einer Heizfolie aus mehreren Schichten mit einer Wärme erzeugenden Schicht und einem Trägermaterial, wird vorgeschlagen, in der Wärme erzeugenden Schicht Kohlefasern vorzusehen, die in einer Vorzugsrichtung ausgerichtet sind. Als Wärmequellen sind elektrisch heizbare Elemente, vorzugsweise Widerstandsdrähte, vorgesehen, die in die Schicht integriert and quer zur Vorzugsrichtung angeordnet sind. Die vorgeschlagene Anordnung führt dazu, dass der Abfluss der Wärme von den Quellen über die Kohlefasern in der vorgegebenen Vorzugsrichtung erfolgt. Die Heizfolie ist insbesondere zur Enteisung von Aussenflächen von Flugzeugen einsetzbar.

Description

HEIZFOLIE AUS MEHREREN SCHICHTEN UND VERFAHREN ZU DEREN HERSTELLUNG

Die Erfindung betrifft eine Heizfolie aus mehreren Schichten mit einer Wärme erzeugenden Schicht und einem Trägermaterial und ein Verfahren zur Herstellung derartiger Folien.

Das Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen Folie erstreckt sich allgemein auf die Erwärmung von Oberflächen bzw. die Zufuhr von Wärme zu Körpern durch eine flächige Erwärmung von deren Oberfläche. Von besonderem Interesse ist dabei die Enteisung von Außenflächen von Flugzeu- gen.

Nach dem Stand der Technik sind zahlreiche Ausführungsformen von Heizfolien bekannt. In der Regel weisen sie Heizdrähte auf, die auf einer Trägerschicht aufgebracht oder zwischen zwei Schichten - einer Trägerfolie und einer Deckschicht - eingebettet sind.

Derartige Folien finden beispielsweise Anwendung bei Heckscheiben von Kraftfahrzeugen. Bei dieser Anwendung kommt der Folie die Aufgabe zu, die Oberflächentemperatur der Scheibe auf einen Wert oberhalb des Tau- punktes anzuheben, um hierdurch ein Beschlagen der Scheibe zu verhindern. Die Folie ist daher so ausgebildet, daß die in den Drähten erzeugte Wärme möglichst rasch aus der Folie in die Umgebung - im vorliegenden Beispiel die Heckscheibe des Fahrzeuges - abfließt. Das Folienmaterial erfüllt dabei lediglich die Aufgabe, einen Träger für die Heizdrähte zur Ver- fügung zu stellen und sie ggf. gegen mechanische Beschädigungen zu schützen.

Bei dieser Ausgestaltung der Heizfolien hat es sich jedoch als nachteilig erwiesen, daß der eingelegte Widerstandsdraht in seiner unmittelbaren Umgebung zu einer thermischen Beanspruchung des Materials führt, die bei einer langen Betriebsdauer erheblich sein kann. In Folge dessen neigt der Werkstoff der Heizfolie zu Ermüdungserscheinungen, die zu einer verkürzten Lebensdauer und zu einer Beeinträchtigung der Heizwirkung führen können.

Weitergehende Aufgaben der Folie , etwa die einer Wärmeleitung innerhalb der Folie, sind bei Heizfolien nach dem Stand der Technik nicht gegeben. Insbesondere sind die bekannten Folien für eine Anwendung bei der Enteisung von Flugzeugteile nicht geeignet. Die in ihnen erzeugte Wärme würde aus einer außen auf das Flugzeug aufgebrachten Folie binnen kurzer Zeit in das Innere des betreffenden Flugzeugteils abfließen, dieses Teil dadurch unmerklich aufheizen, ohne jedoch an der Außenfläche anhaftendes Eis abzuschmelzen.

Zur Enteisung von Tragflächen und Leitwerken bei Flugzeugen setzt man daher heute in der Regel chemische Mittel ein, die auf die vereisten Partien des Flugzeugs aufgesprüht werden. Aus Gründen des Umweltschutzes muß die Sprühflüssigkeit in einer Wanne aufgefangen werden.

Eine Enteisung eines Flugzeuges mit den genannten Mitteln ist sehr aufwendig und kostspielig. Bei den heute gültigen Lohn- und Materialkosten belaufen sich die Kosten für die Enteisung eines Flugzeuges auf etwa 12.000 DM. Bei einer Enteisung mit chemischen Mitteln ergibt sich ein Problem auch daraus, daß der Zeitpunkt für eine Enteisung zeitkritisch ist und das Zeitfenster, in dem eine Enteisung durchgeführt werden kann, auf eine kurze Zeitspanne vor dem Abflug begrenzt ist. Treten nach der Enteisung Wartezeiten bis zum Start größer als einer Stunde auf, muß der Entei- sungsvorgang wiederholt werden. Die Notwendigkeit zur Enteisung kann sich aber auch zu einem gravierenden Problem auswachsen, wenn bei schlechter Witterung eine Enteisung aller startenden Flugzeuge erforderlich ist. Bei hohem Flugaufkommen ist es in aller Regel nicht machbar, die Flugzeuge rechtzeitig zu ihrem Starttermin zu enteisen. Die nachteiligen Folgen hiervon sind Flugplanänderungen mit weiteren erheblichen Folgekosten. Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, eine Heizfolie anzugeben, bei welcher die nach dem Stand der Technik bestehenden Nachteile vermieden werden, die universell verwendbar ist und insbesondere auch zur kostengünstigen Enteisung von Flugzeugen einge- setzt werden kann. Des weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung derartiger Heizfolien vorgeschlagen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst,

• hinsichtlich der Heizfolie dadurch, daß

- die Wärme erzeugende Schicht Kohlefasern aufweist, die in einer Vorzugsrichtung ausgerichtet sind,

- in der Wärme erzeugenden Schicht quer zur Vorzugsrichtung elektrisch heizbare Elemente, vorzugsweise Widerstandsdrähte, vorge- sehen sind,

- und die Wärme erzeugende Schicht auf dem Trägermaterial aufgebracht ist.

• in verfahrensmäßiger Hinsicht durch ein Verfahren mit folgenden Ver- fahrensschritten: b) Herstellen eines Gemischs aus Kohlestaub und Kohlefasern c) Ausbringen des Gemischs auf einem ebenen Untergrund in einer dünnen Schicht d) Ausrichtung der Kohlefasern mit Hilfe elektrostatischer Mittel in ei- ner Vorzugsrichtung e) Einbringen von elektrisch beheizbaren Elementen, vorzugsweise leitfähigen Drähten, quer zur Vorzugsrichtung der Kohlefasern f) Verbacken der Kohlefasern, des Kohlestaubs und der elektrisch beheizbaren Elemente zu einer Schicht durch Erhitzen in sauerstoff- freier Umgebung g) Aufbringen der Schicht auf ein Trägermaterial

Die vorgeschlagene Heizfolie besteht in der Regel aus mehreren Schichten, wobei eine Schicht als Wärme erzeugende Schicht und eine Schicht als Trägermaterial fungiert. In der Regel ist die Folie mit der Seite, die das Trägermaterial aufweist, auf der Oberfläche von Körpern aufgeklebt. Das Trägermaterial der Folie gibt der Folie einerseits die notwendige Stabilität und vermittelt andererseits den Kontakt zur Oberfläche des Körpers. Die Wärme erzeugende Schicht enthält in einer Vorzugsrichtung ausgerichtete Kohlefasern und quer zur Faserrichtung angeordnete Heizelemente. Bei der Aufgabe der Folie, Oberflächen von Gegenständen zu erwärmen, kommen den beiden genannten Elementen der Wärme erzeugenden Schicht unterschiedliche Funktionen zu. Vorrangige Aufgabe der Heizelemente ist es, Wärme zu erzeugen, vorzugsweise in Form von ohmscher Wärme in stromdurchflossenen Leitern. Die Kohlefasern hingegen übernehmen die Aufgabe der Wärmeleitung, d.h. die Ausbreitung der punktuell erzeugten Wärme über die Fläche der Heizfolie. Die Kohlefasern selbst sind bei der Heizfolie gemäß vorliegender Erfindung somit nicht selbst von Strom durchflössen, in ihnen findet daher auch keine ohmsche Erwärmung statt.

Ein Kerngedanke der Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß Kohlefasern in Faserrichtung ein hohes Wärmeleitvermögen besitzen. Die vorgeschlagenen Ausbildung der Heizfolie führt daher dazu, daß die in den Heizele- menten erzeugte Wärme unmittelbar in die Kohlefasern fließt und von diesen rasch und gut über die gesamte Fläche der Heizfolie verteilt wird. Ebenso erfindungswesentlich ist die Erkenntnis, daß die Kohlefasern auch dann noch eine hohes Wärmleitvermögen aufweisen, wenn die einzelnen Fasern sich endseitig nicht überlappen oder exakt aneinander anschließen. Dieser Aspekt ist insbesondere für eine kostengünstige Fertigung der Kohlefaserfolien von Vorteil.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Heizfolie aus zwei Elementen unterschiedlicher Funktion, von denen das eine als Wärmequelle das andere als Wärmeleiter dient, gewährleistet sowohl eine optimale Erzeugung als auch eine optimale Verteilung der Wärme über die Folie. Die Aufteilung der beiden Aufgaben auf unterschiedliche Elemente ermöglicht in vorteilhafterweise nämlich eine Auswahl derjenigen Elemente, die für die geforderten Aufgaben die jeweils optimalen Eigenschaften mitbringen. Die nachteilige star- ke Erwärmung bei Folien nach dem Stand der Technik in unmittelbarer Umgebung der Widerstandsdrähte entfällt bei der vorgeschlagenen Folie infolge der sofortigen Ableitung der erzeugten Wärme. Ermüdungserscheinungen des Folienmaterials aus genanntem Grund treten bei der vorgeschlagenen Folie daher nicht auf. Auch das Material der erfindungsgemä- ßen Folie selbst, die Kohlefasern, stellt eine hohe Lebensdauer der Heizfolie sicher, da Kohlenstoff besser wärmeverträglich ist, als jeder handelsübliche Kunststoff.

Darüber hinaus ermöglicht die Heizfolie gemäß vorliegender Erfindung mit einfachen Mitteln eine flächige Erwärmung großer Oberflächen. Mit Blick auf die eingangs dargelegten Probleme bei Flugzeugen läßt sich erkennen, daß die erfindungsgemäße Heizungsfolie insbesondere auch für die Enteisung von Flugzeugen geeignet ist. Nach einem Merkmal der Erfindung ist bei diesem Anwendungsfall die Heizfolie auf den vereisungsgefährdeten Bereichen der Außenhaut von Flugzeugen, insbesondere den Vorderkanten von Tragflügel und Leitwerk, aufgebracht und wird durch Heizen der Folie zur Enteisung der genannten Bereiche genutzt. Dabei erfolgt die Beheizung der Folie bei drohender Vereisungsgefahr in der Regel vor dem Start der Maschine in dem genannten Zeitfenster. Die erforderliche elektri- sehe Energie wird bei abgestellten Turbinen externen Versorgungsleitungen entnommen, während bei laufenden Triebwerken auch eine Entnahme aus dem Bordnetz möglich ist. Es ist auch denkbar, daß die Beheizung während des Starts aufrecht erhalten wird.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Folie zur Enteisung von Flugzeugen erbringt gegenüber heutigen Methoden eine drastische Reduktion der für diesen Vorgang aufzuwendenden Kosten. Bei der vorgeschlagenen Methode fallen im Wesentlichen Einmalkosten für die Herstellung der Folie und deren Anbringung auf den gefährdeten Bereichen des Flugzeugs an. Diese Aufwendungen amortisieren sich jedoch bereits nach wenigen Enteisungen eines Flugzeugs. Die bei einer einzelnen Enteisung anfallenden Kosten beschränken sich auf die Stromkosten zur Aufheizung der Folie und die Überwachung und Durchführung der Enteisung und sind ungleich niedriger als die beim Verfahren nach dem Stand der Technik anfallenden Ko- sten. Darüber hinaus entfallen bei einer Enteisung von Flugzeugen mittels der vorgeschlagenen Heizfolien auch alle mit dem heutigen Verfahren verbundenen Zeitprobleme, die ihre Ursache darin haben, daß eine Enteisung frühestens eine Stunde vor Abflug durchgeführt werden darf. Die hieraus resultierenden Risiken für eine zweimalige Enteisung vor einem Start oder für eine verspätete Enteisung wegen Überlastung des Bodenpersonals und die damit verbundenen enormen Kosten sind damit gegenstandslos.

Ein weiterer Vorteil bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Folie zur

Enteisung anstelle von Chemikalien ist auch darin zu sehen, daß das Flugzeug selbst keiner von außen einwirkenden Behandlung ausgesetzt ist. Die Enteisung mit chemischen Mitteln macht es erforderlich, daß die vereisten Fläche besprüht werden müssen. In der Praxis läuft dieser Vorgang meist so ab, daß ein oder mehrere Mitarbeiter des Bodenpersonals, auf den

Tragflächen stehend, diese Arbeiten durchführen. Dabei besteht Gefahr, daß einerseits Sprühmittel an kritische Teile des Flugzeugs, wie beispielsweise bewegliche Teile oder deren Gelenke gelangt, als auch die Mitarbeiter kritische Bereiche des Tragflügels betreten. Beide Risiken sind bei Anwendung der vorgeschlagenen Folie zur Enteisung von Flugzeugen ebenfalls hinfällig.

Auch aus Sicht des Umweltschutzes bringt die Verwendung der vorgeschlagenen Folie bei der Enteisung von Flugzeugen wesentliche Vorteile. Sie ermöglicht den Verzicht auf Einsatz umweltschädlicher Chemikalien, deren Anwendung heute in großem Umfang erforderlich ist.

Im Rahmen des technischen Fortschrittes im Flugzeugbau ist es auch denkbar, daß anstelle von Aluminiumblechen zukünftig Kohlefaserschich- ten als Außenhaut der Flugzeuge Verwendung finden. Im Hinblick auf vorliegende Erfindung bietet es sich in diesem Fall an, die Außenhaut als Trägermaterial für die Heizfolie zu nutzen. Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizfolie weist daher als Trägermaterial eine Schicht aus Kohlefasern auf, in welche die Heizfolie integriert ist. Heizfolie und Träger- material zusammen bilden dann die Außenhaut des Flugzeuges an verei- sungsgefährdeten Bereichen. Die Kosten für die Anbringung der Folien auf der Außenhaut Flugzeuge würden damit ebenfalls entfallen. Zur Optimierung der Folieneigenschaften und zu deren Anpassung an individuelle Anforderungen sind zahlreiche konstruktive Möglichkeiten gege- ben. Diese Möglichkeiten betreffen die Ausgestaltung der Schichten, der

Kohlefasern und der Heizelemente.

So wird die an einem Punkt der Folie abgegebene Wärme im wesentlichen durch folgende Parameter bestimmt: - Dichte der Kohlenfasern pro Flächeneinheit der Folie

- Querschnitt der einzelnen Kohlefasern

- Dichte der Heizelemente pro Flächeneinheit der Folie

- Höhe des in den Heizelementen fließenden Stroms

- Wärmeleitung durch die Deckschicht(en) der Kohlefaserschicht.

Sämtliche Parameter sind von einander unabhängig vorgebbar, sie eröffnen daher zahlreiche Gestaltungsmöglichkeiten.

Von besonderem Interesse ist die der Kohlefasern und die Dichte der Hei- zelemente. Eine Standard-Ausführung der Heizfolie weist demzufolge

Kohlefasern auf, deren Abstände untereinander etwa gleich sind und Heizelemente, die untereinander ebenfalls den gleichen Abstand aufweisen. Bei einer gleichmäßigen Beaufschlagung der Widerstandsdrähte mit Strom erzeugt diese Heizfolie eine gleichmäßige Wärmeverteilung über die ganze Fläche der Folie. Folien dieser Art werden für die Enteisung von Flugzeug eingesetzt. Sie erzeugen auf der Außenseite der Folie jeweils eine gleichmäßige Wärmeabgabe an die Umgebung, im vorliegenden Anwendungsfall an das Eis auf den Tragflächen und Leitwerken des Flugzeugs.

Bei zwei Weiterbildung der Heizfolie gemäß vorliegender Erfindung sind

Bereiche auf der Folie vorgesehen, in denen sich der Abstand der elektrisch heizbaren Elemente von einem zum nächsten Heizelement vergrößert/verringert oder die Vorzugsrichtung, nach denen die Kohlefasern ausgerichtet sind, durch fiktive Linien gegeben ist, deren Abstände untereinan- der zu-/abnehmen. Diese so definierten Bereiche beschreiben Übergangs- zonen auf der Heizfolie, die von einem Bereich höherer/niederer Heizelementedichte in einen Bereich niederer/höherer Heizelementedichte oder von einem Bereich höherer/niederer Kohlefaserdichte in einen Bereich niederer/höherer Kohlefaserdichte führen. Bei einer Beaufschlagung der Wi- derstandsdrähte mit Strom gleicher Größe führt diese Ausbildung dazu, daß auf der Folie Bereiche mit erhöhter oder verringerter Wärmeabgabe vorhanden sind. Dabei wirken eine Erhöhung der Kohlefaserdichte und der Heizelementedichte pro Flächenheit im gleichen Sinn und führen zu einer Erhöhung der Erwärmung der Folie und damit der Wärmeabgabe in dem genannten Bereich.

Die dargelegte Ausführung der Heizfolie ist für den Anwendungsfall vorgesehen, wenn von der Heizfolie Bereiche überdeckt werden, die einer erhöhten/verringerten Erwärmung bedürfen. Bei Anwendung der Folie zur Enteisung von Flugzeugen sind Bereiche mit erhöhtem Wärmebedarf beispielsweise die Partien des Flugzeugs, an denen sich erfahrungsgemäß eine besonders dicke Eisschicht ausbildet, oder die Stellen eines Flugzeuges, an denen sich besonders kritische Teile oder Instrumente, wie Gelenke oder Lager, befinden. Durch die Anpassung der Abstände der Heizele- mente und/oder der Kohlefasern zueinander ist damit dem Hersteller der

Heizfolien die Möglichkeit gegeben, in einfacher Weise beliebige Wärmeverteilungen auf der Heizfolie zu realisieren.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist es zusätzlich zu den aufgeführten konstruktiven Maßnahmen auch möglich, die Heizelement mit unterschiedlicher Heizwirkung auszustatten, d.h. im Fall von Widerstandsdrähten die einzelnen Drähte mit unterschiedlichen Strömen zu beaufschlagen. Auch hierdurch sind dem Hersteller der Heizfolie Möglichkeiten gegeben, das von der Folie erzeugte Wärmemuster den gestellten Anforderungen ent- sprechend zu gestalten.

Neben einer Wärme erzeugenden Schicht und einer Schicht aus einem Trägermaterial sind bei der vorgeschlagenen Heizfolie in der Regel weitere Schichten vorgesehen. Eine bevorzugte Ausführung weist auf der zum frei- en Raum hin gerichteten Seite der Heizfolie eine, vorzugsweise aus Kunst- harz ausgebildete, Schutzschicht auf. Aufgabe diese Schutzschicht ist es, die Kohlefasern vor mechanischen Beschädigungen zu schützen.

Zur Verbesserung und gezielten Steuerung des Wärmeflusses von der Heizfolie in die zu beheizende Oberfläche wird vorgeschlagen, eine weitere

Schicht der Heizfolie als wärmeisolierende Schicht auszubilden. Bei der Anwendung zur Enteisung von Flugzeugen ist diese Schicht auf der zur Flugzeugoberfläche hin gewandten Seite der Folie angebracht. Diese Ausführung gewährleistet, daß die Wärme von der Folie nicht in das Innere des betreffenden Flugzeugteils abfließt, und damit in unerwünschter Weise dieses Teil, wenn auch unmerklich, aufheizt, sondern das auf der Oberfläche anhaftende Eis zum Abschmelzen bringt. Durch die Wärme isolierende Schicht wird darüber hinaus auch die zum Aufheizen der Folie notwendige Energie verringert.

Heizfolien der vorgeschlagenen Art sind überall dort mit Vorteil einsetzbar, wo große Flächen erwärmt oder aufgeheizt werden sollen. Bei etlichen Anwendungsfällen ist es auch möglich, die Folien durch eine nachträgliche Umrüstung zum Einsatz zu bringen. Gemäß der Erfindung sind daher auch Heizfolien vorgesehen, die mit einer Klebeschicht ausgestattet sind, oder auf die eine Kleber auftragbar ist. Damit ist der nachträgliche Einbau der Heizfolie bei unkritischen Anwendungsfällen ggf. auch für Nicht-Profis ohne Probleme durchzuführen.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, eine Heizfolie oder mehrere übereinander geschichtete Heizfolien als Heizdecke auszubilden und die Heizdecke mobil einzusetzen. Der Anwendungsbereich der vorgeschlagenen Heizfolie läßt sich hierdurch noch wesentlich erweitern. Heizdecken dieser Art lassen sich einerseits ebenfalls zur Enteisung von Flugzeugen einsetzen. In diesem Fall werden dem Flugzeug während des Bodenaufenthaltes an den zu beizenden Flächen die genannten Heizdecken übergestülpt. Andererseits ist selbst eine Anwendung zum Wärmen von Mensch und Tier hierbei möglich. So kann die Heizdecke beispielsweise dafür verwandt werden, in der kalten Jahreszeit Mitreisenden in einem Kraftwagen Wärme zu geben oder aber auch beispielsweise Pferde von besorgten Pferdebesitzern warm zu halten, wie zum Beispiel Reitpferde vor dem Rennen.

Bei der Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems hinsicht- lieh des Verfahrens zur Herstellung von Heizfolien soll neben dem oben angerissenen Verfahren eine bevorzugte Variante kurz dargelegt werden. Sie weist folgende Verfahrensschritte auf:

a) Anlagern vom magnetisierbaren Material, vorzugsweise Eisenstaub, an Kohlefasern durch Beimischen des genannten Materials zu den Kohlefasern b) Herstellen eines Gemischs aus Kohlestaub und den Kohlefasern c) Ausbringen des Gemischs auf einem ebenen Untergrund in einer dünnen Schicht d) Ausrichtung der Kohlefasern mit Hilfe magnetischer Mittel in einer Vorzugsrichtung e) Einbringen von elektrisch beheizbaren Elementen, vorzugsweise leitfähigen Drähten, quer zur Vorzugsrichtung der Kohlefasern f) Verbacken der Kohlefasern, des Kohlestaubs und der elektrisch be- heizbaren Elemente zu einer Schicht durch Erhitzen in sauerstofffreier

Umgebung g) Aufbringen der Schicht auf ein Trägermaterial

Die beiden Verfahrensvarianten unterscheiden sich in den Mitteln, die zur Ausrichtung der Kohlefasern angewendet werden. Während bei dem weiter oben angeführten Verfahren die Ausrichtung mit elektrischen Mitteln erfolgt, sieht letztere Variante hierfür den Einsatz von magnetischen Mitteln vor.

Die Anwendung der dargelegten Verfahrensschritte führt zur Herstellung einer Heizfolie gemäß vorliegender Erfindung. Dabei werden die thermi- sehen Eigenschaften der Folien wesentlich durch die Verfahrensschritte d) und e), die mechanischen Eigenschaften durch den Verfahrensschritt f) bestimmt.

Der erste der drei Schritte legt die Vorzugsrichtung der Kohlefasern fest, die in der Regel unidirektional ist, in besonderen Anwendungsfällen aber auch einen Faserverlauf vorsieht, der in gewissen Bereichen der Folie zusammenläuft oder auseinanderläuft. Dichte und Ausrichtung der Fasern bestimmen das mit der Folie erzeugbare Wärmemuster. Dabei wird in die Bereiche der Folie mit erhöhter Faserdichte mehr Wärme transportiert, die Folie also mehr erwärmt als in den anderen Bereichen. In ähnlicher Weise wird die Wärmeverteilung auf der Folie auch durch die Vorgabe von Dichte pro Flächeneinheit und Verlauf der elektrisch beheizbaren Elemente festgelegt. Dabei wird in Bereichen mit erhöhter Dichte mehr Wärme produziert und dadurch die Folie mehr erwärmt als in den Bereichen niederer Heize- lementedichte. Wesentlich für die mechanischen Eigenschaften der Folie ist Verfahrensschtritt f). Dabei ist von grundsätzlicher Bedeutung, daß das Erhitzen der Kohlefasern, des Kohlestaubs und der elektrisch beheizbaren Elemente unter Sauerstoffabschluß erfolgt.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung lassen sich dem nachfolgenden Teil der Beschreibung entnehmen. In diesem Teil wird eine

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Heizfolie und die Verwendung der Folie bei der Enteisung von Flugzeugen anhand einer Zeichnung näher erläu-tert. Die Figuren zeigt in schematischer Darstellung:

Figur 1 : Aufsicht auf die Folie

Figur 2a: Aufsicht auf eine mit Heizfolie bestückte Tragfläche Figur 2b: Seitenansicht eines mit Heizfolie bestückten Leitwerkes eines Flugzeuges.

In der Figur 1 ist ein Ausschnitt aus einer Heizfolie mit Kohlefasern und ohmschen Widerstandsdrähten als Heizelemente wiedergegeben. Die Kohlefasern 1 , 1', 1", etc. sind bei vorliegender Figur durch die von oben nach unten verlaufenden Linien dargestellt, während die Heizelement 2, 2', 2", etc. durch die horizontal verlaufenden Linien wiedergegeben sind. Am linken und rechten Folienrand enden die Widerstandsdrähte in je einer Leiterbahn 3 bzw. 4, welche an die (nicht dargestellte) Stromversorgung angeschlossen sind.

Wie aus der Darstellung ersichtlich ist, weist die zugrunde liegende Ausfüh- rungsform der Heizfolie Bereiche unterschiedlicher Dichte von Kohlefasern und Heizelementen pro Flächeneinheit auf. In Bereich 5 sind die Kohlefasern 1 gleich weit von einander entfernt und die Heizelemente 2 ebenfalls äquidis-tant zueinander angeordnet. Der sich nach unten hin anschließende Bereich 6 ist dadurch gekennzeichnet, daß sich der Abstand zwischen den Kohlefasern 1 bis zur Mitte 7 der Folie kontinuierlich verringert und im daran anschließenden Bereich 8 sich wieder vergrößert, um in Bereich 9 wieder das ursprüngliche Maß anzunehmen. Die Heizdrähte 2 weisen im Bereich 6 untereinander die gleichen Abstände wie in Bereich 5 auf. In den Bereichen 8 und 9 dagegen ändert sich die Dichte der Heizdrähte mit dem Ort auf der Folie. Dabei variiert in Bereich 8 der Abstand zwischen den einzelnen Heizdrähten 2 sowohl beim Fortschreiten in Richtung der Kohlefasern 1 als auch quer zur Faserrichtung. In Bereich 9 dagegen behalten jeweils benachbarte Heizelemente 2 quer zur Faserrichtung ihren Abstand bei, während in Faserrichtung die Dichte der Heizelemente 2 ab- und an- schließend wieder zunimmt.

Die mit dem Ort sich ändernde Dichte und Ausrichtung der Kohlefasern 1 und der Heizelemente 2 führt zu einer inhomogenen Wärmeverteilung auf der Folie. Dementsprechend stellen sich Bereiche höherer und niederer Temperatur und daraus folgend höherer und niederer Wärmeabgabe auf der Folie ein. In Bereich 3 ist die Wärmeabgabe aufgrund der gleichbleibenden Dichte der Kohlefasern 1 und der Heizelemente 2 über die Folienbreite konstant. In Bereich 6 dagegen wird bei gleichbleibender Heizleistung pro Flächenelement der Wärmestrom aufgrund der zusammenlau- fenden Kohlefasern zur Mitte 7 der Folie hin konzentriert, dementsprechend erhöht sich dort die Temperatur und somit die Wärmeabgabe. Der Bereich 8 enthält Heizdrähte und Kohlefasern, deren Dichten sich mit dem Ort ändern. Das hieraus resultierende Wärmemuster der Folie zeigt im Bereich der Folienmitte 7 aufgrund der hohen Dichte der Kohlefasern 1 und im Be- reich 10 aufgrund der erhöhten Dichte an Heizelementen 2 höhere Werte, während in der Umgebung dieser Bereiche die Temperaturen kontinuierlich abnehmen. In Bereich 9 schließlich ist die sich einstellende Temperaturverteilung über die Breite der Folie konstant, während sie zu Mitte 11 des Bereichs 9 hin aufgrund der zunehmenden Heizdrahtdichte zunimmt.

Die an einem Punkt der Folie abgegebene Wärme wird vorrangig durch die Dichte der Kohlenfasern und der Heizelemente pro Flächeneinheit der Folie bestimmt. Wie das vorliegende Ausführungsbeispiel zeigt, lassen sich mit Hilfe der erfindungsgemäßen Heizfolie nahezu beliebige, den jeweiligen Anforderungen entsprechende Wärmemuster erzeugen. Für großflächige

Anwendungen sind die Folien so ausgebildet, daß sich die Dichte der Kohlefasern und der Heizelemente über die Fläche nur langsam verändern. Im Anwendungsfall Enteisung von Flugzeugen beispielsweise, sind an den besonders vereisungsgefährdeten Vorderkanten von Tragflächen und Leit- werken Bereiche mit einer erhöhten Dichte von Heizelementen vorgesehen.

Die Verwendung der Folie zur Enteisung von Flugzeugen ist in Figur 2a und 2b wiedergegeben. Figur 2a zeigt eine Tragfläche 21 , deren Turbine 22 und den mittleren Teil 23 des Rumpfes, während in Figur 2b das Leitwerk 24 und das Heckteil 25 des Rumpfes wiedergegeben sind. Diese Partien eines Flugzeuges sind besonders vereisungsgefährdet und weisen daher Bereiche auf, die mit der erfindungsgemäßen Heizfolie ausgerüstet sind. In vorliegender Darstellung sind diese Bereiche durch gestrichelte Linien wiedergegeben, sie betreffen: die Vorderkante 26 der Tragfläche, die rückwärtige Kante 27 der Tragfläche, die Landeklappen bzw. Querruder 28 die Vorderkante 29 des Seitenleitwerks, - die rückwärtige Kante 30 des Seitenleitwerks, das Seitenruder 31 die Vorderkante 32 des Höhenleitwerks die rückwärtige Kante 33 des Höhenleitwerks und das Höhenruder 34. Die Ausstattung dieser Bereiche mit der erfindungsgemäßen Folie ermöglicht eine Enteisung von Flugzeugen mit denkbar geringem Aufwand, die hierfür aufzuwendenden Kosten werden daher gegenüber heutigen Methoden drastisch reduziert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Heizfolie aus mehreren Schichten mit einer Wärme erzeugenden Schicht und einem Trägermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme erzeugende Schicht Kohlefasern aufweist, die in einer Vorzugsrichtung ausgerichtet sind, in der Wärme erzeugenden Schicht quer zur Vorzugsrichtung elektrisch heizbare Elemente, vorzugsweise Widerstandsdrähte, vorgesehen sind, und die Wärme erzeugende Schicht auf dem Trägermaterial aufgebracht ist.

2. Heizfolie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der elektrisch heizbaren Elemente untereinander etwa gleich ist.

3. Heizfolie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der elektrisch heizbaren Elemente von einem zum nächsten Heizelement sich verringert/vergrößert.

4. Heizfolie nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorzugsrichtung durch fiktive Linien gegeben ist, deren Abstände untereinander in einem oder mehreren Bereichen der Folie zu-/abnehmen.

5. Heizfolie nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen elektrisch heizbaren Elemente mit unterschiedli- chen Strömen beaufschlagbar sind.

6. Heizfolie nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme erzeugende Schicht mit einer Schutzschicht, vorzugsweise aus Kunstharz, abgedeckt ist.

7. Heizfolie nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schicht mit einer wärmeisolierenden Eigenschaft vorgesehen ist.

8. Heizfolie nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Klebeschicht vorgesehen ist oder auf die Heizfolie ein Kleber auftragbar ist.

9. Heizfolie nach einem der Ansprüche 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizfolie oder mehrere übereinander geschichtete Heizfoli en als Heizdecke ausgebildet sind - und die Heizdecke mobil einsetzbar ist.

10. Heizfolie nach einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß - das Trägermaterial aus Kohlefasern ausgebildet und die Heizfolie in das Trägermaterial integriert ist.

11. Verwendung der Heizfolie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie an vereisungsgefährdeten Bereichen der Außenhaut von

Flugzeugen, insbesondere Höhen- und Seitenruder, den Steuerklappen und den Vorderkanten von Tragflügel und Leitwerk, angebracht ist und zur Enteisung der genannten Bereiche genutzt wird.

12. Verwendung der Heizfolie nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Rahmen einer nachträglichen Umrüstung aufgebracht wird.

13. Verfahren zur Herstellung von Heizfolien nach einem der Ansprüche 1 -

10, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: h) Herstellen eines Gemischs aus Kohlestaub und Kohlefasern i) Ausbringen des Gemischs auf einem ebenen Untergrund in einer dünnen Schicht j) Ausrichtung der Kohlefasern mit Hilfe elektrostatischer Mittel in einer Vorzugsrichtung k) Einbringen von elektrisch beheizbaren Elementen, vorzugsweise leitfähigen Drähten, quer zur Vorzugsrichtung der Kohlefasern I) Verbacken der Kohlefasern, des Kohlestaubs und der elektrisch beheizbaren Elemente zu einer Schicht durch Erhitzen in sauerstofffreier Umgebung m) Aufbringen der Schicht auf ein Trägermaterial

14. Verfahren zur Herstellung von Heizfolien nach einem der Ansprüche 1 -

10, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: h) Anlagern vom magnetisierbaren Material, vorzugsweise Eisenstaub, an Kohlefasern durch Beimischen des genannten Materials zu den Kohlefasern i) Herstellen eines Gemischs aus Kohlestaub und den Kohlefasern j) Ausbringen des Gemischs auf einem ebenen Untergrund in einer dünnen Schicht k) Ausrichtung der Kohlefasern mit Hilfe magnetischer Mittel in einer Vorzugsrichtung I) Einbringen von elektrisch beheizbaren Elementen, vorzugsweise leitfähigen Drähten, quer zur Vorzugsrichtung der Kohlefasern m) Verbacken der Kohlefasern, des Kohlestaubs und der elektrisch beheizbaren Elemente zu einer Schicht durch Erhitzen in sauerstofffreier Umgebung n) Aufbringen der Schicht auf ein Trägermaterial

15. Verfahren zur Herstellung von Heizfolien nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß - das Ausbringen des Gemischs nach Schritt c) auf das Trägermaterial erfolgt und Schritt g) entfällt.