WO2017167653A1 - Beheizbares flächenelement und verfahren zum herstellen desselben - Google Patents

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WO2017167653A1
WO2017167653A1 PCT/EP2017/057042 EP2017057042W WO2017167653A1 WO 2017167653 A1 WO2017167653 A1 WO 2017167653A1 EP 2017057042 W EP2017057042 W EP 2017057042W WO 2017167653 A1 WO2017167653 A1 WO 2017167653A1
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WO
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layer
contacting
heating layer
applying
heating
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PCT/EP2017/057042
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Inventor
Klaus Seidler
Yvonne PEGEL
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Jenoptik Advanced Systems Gmbh
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    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H—ELECTRICITY
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    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B2203/026—Heaters specially adapted for floor heating

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a heatable surface element and a heatable surface element.
  • Floor panels can be equipped with ohmic heater foils, which are manufactured separately and then integrated into the floor structure.
  • the US 2002 01 68184 describes a variant for Aufba u a heated floor plate.
  • the present invention proposes a method for producing a heatable surface element and a heatable surface element according to the claims of Ha.
  • Advantageous embodiments will become apparent from the respective dependent claims and the following description.
  • a surface element can be heated directly by integrating a heating element into a structure of the surface element. As a result, a sectioneanza hl is reduced and manufacturing costs for the surface element can be reduced.
  • the invention relates to a method for producing a heatable surface element, in which a heating layer with a positive temperature coefficient, a contacting layer for contacting the heating layer and at least one protective layer for protecting the heating layer and the contacting layer are applied to a supporting structure in a step of applying.
  • a heating layer may consist of a material whose electrical resistance has a positive temperature coefficient.
  • the contacting layer may consist of an electrically conductive Materia l.
  • the protective layer may be an electrically insulating
  • the method may include a step of bonding, in which the support structure, the heating layer, the contacting layer and the protective layer are connected by tempering and / or pressing to form a unit.
  • the tempering can in a printing process be executed and / or the pressing can be performed in a printing process a.
  • the surface element is integral and easy to verba uen.
  • the heating layer can be applied to the support structure.
  • the contacting layer can be applied to the heating layer.
  • the heating layer can thus be arranged between the support structure and the contacting layer.
  • the heating layer can separate the support structure from the contacting structure.
  • At least one electrical property of a material of the heating layer can be detected and a geometry of the coating layer can be adapted to the property.
  • the property may be, for example, an electrical resistance value.
  • the contacting layer can compensate for a change in the property. For example, a distance between electrodes may be reduced as the resistance increases to maintain a consistent resulting electrical resistance.
  • the contacting layer can be applied in the form of electrically conductive bars.
  • the contacting layer can be partially applied. Between the beams, a gap a may be formed.
  • Railways can be used to save on booking material.
  • the contacting layer can be applied with two spatially separate electrodes. As a result, both electrodes can be arranged on one side of the heating layer.
  • the support structure can be electrically insulated. Both electrodes can be produced in the same manufacturing step.
  • the electrodes can be applied as interdigital electrodes. Finger-like meshing electrodes allow gleichmä lar contact and thus a uniform heat dissipation of the heating layer.
  • the protective layer can be flat.
  • the height compensation layer can be applied as a thermoplastic film.
  • the height compensation layer can be applied over the entire surface. Due to the thermoplastic properties, the material of the height compensation layer can flow. Thus, the electrodes can sink into the height compensation layer.
  • the heating layer and / or the contacting layer can be applied as a viscous curable material. Liquid or pasty material is easy to process and does not require cutting.
  • the heating layer can be sprayed on.
  • the contacting layer can be printed.
  • the heating layer can be applied flat.
  • the contacting layer can be selectively applied partially.
  • the protective layer can be applied as a film.
  • a foil can be sturdy.
  • the contacting layer can be applied as an electrically insulating film with electrically conductive electrode regions.
  • the electrode areas can be prepared in advance in the film.
  • the film can be applied quickly.
  • a heatable surface element with a support structure is presented, to which a heating layer having a positive temperature coefficient, a contacting layer for contacting the heating layer and at least one protective layer for protecting the heating layer and the contacting layer are applied.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a heatable surface element according to an embodiment of the present invention.
  • 2 shows an illustration of interdigital electrodes of a heatable surface element according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart of a method for manufacturing a heatable sheet according to an embodiment of the present invention.
  • the surface element 100 has a plate-like support structure 102 which has a heating layer 104 on one side.
  • the support structure 102 is electrically insulated.
  • the heating layer 1 04 consists of a material whose electrical resistance increases with increasing temperature. In other words, the material has a positive temperature coefficient.
  • On the heating layer 1 04 a contacting layer 1 06 is arranged.
  • the contacting layer 1 06 is designed to electrically contact the heating layer 104.
  • the contacting layer 1 06 consists of a Materia l with a good electrical conductivity.
  • the material of the Konta kt réelles Mrs 1 06 is arranged in the form of bea beaBerst each beaBerbahn 108 on the heating layer 104. Between the interconnects 108 is aditena us contractss Mrs 1 1 0 disposed on the heating layer 104.
  • the height compensation layer 1 10 fills a depression between the conductor tracks 108 a.
  • the height compensation layer 1 1 0 consists of an electrically insulating material.
  • On the Konta kt réelles Mrs 1 06 and the cinnamona us stressesstik 1 1 0 three stacked protective layers 1 1 2 are arranged.
  • the protective layers 1 1 2 are electrically insulating and protect the heating layer 104 and the contacting layer 106 from external influences.
  • FIG. 1 shows a layer structure of a surface element 100 according to an embodiment of the present invention.
  • the heating layer 104 is sprayed onto the mechanical support structure 102.
  • the electrodes 108 are printed on the heating layer 104.
  • the height compensation layer 110 is a thermoplastic film.
  • the protective layers 112 are also foils. The whole layer structure is subsequent to the
  • Applying the layers has been pressed between heated plates.
  • the heating layer 104 and the contacting layer 106 have been firmly baked together.
  • the height compensation layer has melted at least in a flowable manner and flowed out of the region of the electrodes 108 into the depression between the electrodes 108.
  • the protective films 112 are fixed to the contacting layer 106 and the
  • Leveling layer 110 connected. After heating and pressing, the surface element 100 is a one-piece unit.
  • FIG. 2 shows a representation of interdigital electrodes 108 of a heatable surface element 100 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • Surface element 100 essentially corresponds to the surface element in FIG. 1.
  • the surface element 100 is rectangular here.
  • the contacting layer 106 is formed with two electrodes 108.
  • each electrode 108 is contacted by its own electrical connection 114.
  • the electrodes 108 have fingers which are each separated by equally wide spaces. In the interstices, the heating layer 104 is visible. In each space a finger of the other electrode 108 is arranged centrally. Thus, the fingers are parallel to each other and meshed with each other.
  • FIGS. 1 and 2 a production integration of a planar one
  • Heater 104 presented in the construction of a multilayer board 100 for use in aircraft.
  • the proposed heater 104 may be used in aviation as a replacement for current heater foil technology.
  • a PTC 104 is a positive temperature coefficient resistor. Heater materials with this property have inherent temperature-limiting properties by the electrical resistance increases with increasing temperature and thereby the electrical power is reduced with increasing temperature.
  • Floor panels 100 can be equipped with heater sheets with PTC characteristics, which are manufactured separately and then integrated into the floor structure. Conductive, sprayable and spreadable materials with PTC characteristics as well as high conductivity, such as silver-conducting coatings, are available.
  • the transition from the electrical contact 1 04 on the electrical connection 1 14 can be made on leitfä hige sheets or foils.
  • a height compensation mass can be used 1 10, for example in the form of a ufschmelzenden film.
  • FIG. 3 shows a flowchart of a method 300 for producing a heatable surface element according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • a surface element as shown for example in Figures 1 and 2 are produced.
  • the method includes a step 300 of applying.
  • a heating layer of a material having a positive temperature coefficient, a Konta Kttechniks slaughter of an electrically conductive Materia l and at least one protective layer for protecting the heating layer and the Konta kt réellestik are applied to a supporting structure.
  • the support structure, the heating layer, the Konta Kttechniks slaughter and the protective layer are connected in a subsequent step 302 of connecting by tempering and / or pressing into one unit.
  • the production integration of a laminar heater into the structure of a multilayer plate for use in aircraft is presented.
  • the manufacturing principle is applicable to flat heater applications, for example in wall elements, in the field of aerospace applications.
  • the production of the flat heating element is carried out using a good electrically conductive material and an electrically conductive heatable material with PTC characteristics. While the Konta Kt istsmaterial not changed in its electrical properties and is used for electrical contacting, the heating material can be adjusted in its electrical conductivity and PTC characteristics to adapt to the heating requirements.
  • the heating material is applied flat to the non-conductive structure to be heated. After curing of this layer is applied to the Konta kt réellesmaterial in the form of webs for the electrical contacting of the heating material.
  • a comb-shaped structure can be introduced.
  • the Konta Kt michsmaterial is sprayed by a programmable machine.
  • the planar heating element is introduced above the mechanical support structure and below protective layers against environmental influences and mechanical stresses on the floorboard.
  • the external electrical connection of the planar heater is made via contacting material in the form of cable or conductor bus terminals.
  • the contacting can take place in the form of a comb-like structure. After laying all the layers of the floor panel they are glued together by means of a temperature, pressure process.
  • a compensation of resistance fluctuations of the heating material used for the production takes place by a resistance measurement during the manufacturing process and an adaptation of the electrical contacting structure.
  • the construction of the heated floor plate can also be done with a PTC foil heater.
  • the PTC foil heater can be manufactured in an additional process.
  • PTC technology and processes are integrated directly into the manufacturing process of the heated floorboard.
  • the integration improves the thermal connection of the heater.
  • the construction becomes more reliable.
  • the manufacturing principle is transferable to areal heater applications in the field of air handling applications.
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature, then this is to be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment either only first Merkma l or only the second feature.

Landscapes

  • Resistance Heating (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Central Heating Systems (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren (300) zum Herstellen eines beheizbaren Flächenelements (100), wobei in einem Schritt (301) des Aufbringens eine Heizschicht (104) mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, eine Kontaktierungsschicht (106) zum Kontaktieren der Heizschicht (104) und zumindest eine Schutzschicht (112) zum Schützen der Heizschicht (104) und der Kontaktierungsschicht (106) auf eine Tragstruktur (102) aufgebracht werden.

Description

Beheizbares Flächenelement und Verfahren zum Herstellen desselben
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines beheizbaren Flächenelements und ein beheizbares Flächenelement.
Fußbodenplatten können mit ohmschen Heizerfolien ausgestattet werden, die separat gefertigt und anschließend in den Fußbodenaufbau integriert werden .
Die US 2002 01 68184 beschreibt eine Variante zum Aufba u einer beheizten Fußbodenplatte.
Vor diesem H intergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfa hren zum Herstellen eines beheizbaren Flächenelements und ein beheizbares Flächenelement gemäß den Ha uptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich a us den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung .
Ein Flächenelement kann direkt beheizt werden, indem ein Heizelement in eine Struktur des Flächenelements integriert wird . Dadurch wird eine Teileanza hl reduziert und Fertigungskosten für das Flächenelement können gesenkt werden .
Es wird ein Verfa hren zum Herstellen eines beheizbaren Flächenelements vorgestellt, bei dem in einem Schritt des Aufbringens eine Heizschicht mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, eine Kontaktierungsschicht zum Kontaktieren der Heizschicht und zumindest eine Schutzschicht zum Schützen der Heizschicht und der Kontaktierungsschicht auf eine Tragstruktur aufgebracht werden .
Unter einem Flächenelement kann eine Bodenplatte verstanden werden . Eine Heizschicht kann aus einem Material bestehen, dessen elektrischer Widerstand einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist. Die Kontaktierungsschicht kann aus einem elektrisch leitenden Materia l bestehen . Die Schutzschicht kann a us einem elektrisch isolierenden
Materia l bestehen .
Das Verfahren kann einen Schritt des Verbindens aufweisen, in dem die Tragstruktur, die Heizschicht, die Kontaktierungsschicht und die Schutzschicht durch Temperieren und/oder Drücken zu einer Einheit verbunden werden . Das Temperieren kann in einem Druckprozess ausgeführt werden und/oder das Drücken kann in einem Druckprozess a usgeführt werden . Durch das Verbinden zu der Einheit ist das Flächenelement einstückig und einfach zu verba uen .
Die Heizschicht kann a uf die Tragstruktur a ufgebracht werden . Die Konta ktierungsschicht kann a uf die Heizschicht aufgebracht werden . Die Heizschicht kann damit zwischen der Tragstruktur und der Kontaktierungsschicht angeordnet sein . Die Heizschicht kann die Tragstruktur von der Kontaktierungsstruktur trennen .
Im Schritt des Aufbringens kann zumindest eine elektrische Eigenschaft eines Materia ls der Heizschicht erfasst werden und eine Geometrie der Konta ktierungsschicht an die Eigenschaft angepasst werden . Die Eigenschaft kann beispielsweise ein elektrischer Widerstandswert sein . Durch das Anpassen kann die Kontaktierungsschicht eine Veränderung der Eigenschaft ausgleichen . Beispielsweise kann ein Abstand zwischen Elektroden verkleinert werden, wenn der Widerstandswert steigt, um einen gleichbleibenden resultierenden elektrischen Widerstand zu erha lten .
Die Kontaktierungsschicht kann in Form von elektrisch leitenden Ba hnen aufgebracht werden . Die Kontaktierungsschicht kann partiell aufgebracht werden . Zwischen den Ba hnen kann ein Zwischenraum a usgebildet sein . Durch Bahnen kann Konta ktierungsmaterial eingespart werden .
Die Kontaktierungsschicht kann mit zwei voneinander räumlich getrennten Elektroden aufgebracht werden . Dadurch können beide Elektroden auf einer Seite der Heizschicht angeordnet werden . Die Tragstruktur kann elektrisch isoliert sein . Beide Elektroden können im gleichen Fertigungsschritt hergestellt werden .
Die Elektroden können als Interdigitalelektroden a ufgebracht werden . Fingerförmige miteinander kämmende Elektroden ermöglichen eine gleichmä ßige Kontaktierung und damit eine gleichmäßige Wärmeabgabe der Heizschicht.
Zwischen der Schutzschicht und der Konta ktierungsschicht und/oder der Heizschicht kann ferner eine Höhena usgleichsschicht aufgebracht werden . Durch die Höhenausgleichsschicht kann die Schutzschicht eben sein . Die Höhenausgleichsschicht kann als thermoplastische Folie aufgebracht werden. Die Höhenausgleichsschicht kann ganzflächig aufgebracht werden. Durch die thermoplastischen Eigenschaften kann das Material der Höhenausgleichsschicht fließen. Somit können die Elektroden in die Höhenausgleichsschicht einsinken.
Die Heizschicht und/oder die Kontaktierungsschicht kann als viskoses aushärtbares Material aufgebracht werden. Flüssiges oder pastöses Material ist einfach zu verarbeiten und benötigt keinen Zuschnitt. Die Heizschicht kann aufgesprüht werden. Die Kontaktierungsschicht kann aufgedruckt werden. Die Heizschicht kann flächig aufgebracht werden. Die Kontaktierungsschicht kann selektiv partiell aufgebracht werden.
Die Schutzschicht kann als Folie aufgebracht werden. Eine Folie kann robust sein.
Die Kontaktierungsschicht kann als elektrisch isolierende Folie mit elektrisch leitenden Elektrodenbereichen aufgebracht werden. Die Elektrodenbereiche können vorab in der Folie hergestellt werden. Die Folie kann schnell aufgebracht werden. Weiterhin wird ein beheizbares Flächenelement mit einer Tragstruktur vorgestellt, auf die eine Heizschicht mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, eine Kontaktierungsschicht zum Kontaktieren der Heizschicht und zumindest eine Schutzschicht zum Schützen der Heizschicht und der Kontaktierungsschicht aufgebracht sind. Von Vorteil ist ebenfalls ein Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer hier vorgestellten Variaten, wenn das Verfahren auf einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines beheizbaren Flächenelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 eine Darstellung von Interdigitalelektroden eines beheizbaren Flächenelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfa hrens zum Herstellen eines beheizbaren Flächenelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ä hnliche Bezugszeichen verwendet, wobei a uf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines beheizbaren Flächenelements 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Flächenelement 100 weist eine plattenartige Tragstruktur 102 auf, die a uf einer Seite eine Heizschicht 104 aufweist. Die Tragstruktur 102 ist elektrisch isoliert. Die Heizschicht 1 04 besteht aus einem Material, dessen elektrischer Widerstand bei steigender Temperatur zunimmt. Mit anderen Worten weist das Materia l einen positiven Temperaturkoeffizienten auf. Auf der Heizschicht 1 04 ist eine Kontaktierungsschicht 1 06 angeordnet. Die Kontaktierungsschicht 1 06 ist dazu ausgebildet, die Heizschicht 104 elektrisch zu kontaktieren . Die Kontaktierungsschicht 1 06 besteht aus einem Materia l mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit. Das Material der Konta ktierungsschicht 1 06 ist in Form von zueinander bea bstandeten Leiterba hnen 108 auf der Heizschicht 104 angeordnet. Zwischen den Leiterbahnen 108 ist eine Höhena usgleichsschicht 1 1 0 auf der Heizschicht 104 angeordnet. Die Höhena usgleichsschicht 1 10 füllt eine Vertiefung zwischen den Leiterbahnen 108 a uf. Die Höhena usgleichsschicht 1 1 0 besteht a us einem elektrisch isolierenden Material . Auf der Konta ktierungsschicht 1 06 und der Höhena usgleichsschicht 1 1 0 sind drei übereinander angeordnete Schutzschichten 1 1 2 angeordnet. Die Sch utzschichten 1 1 2 sind elektrisch isolierend und schützen die Heizschicht 104 und die Kontaktierungsschicht 106 vor ä ußeren Einflüssen .
In einem Ausführungsbeispiel weist die Tragstruktur 1 02 im Bereich der Leiterbahnen 108 Durchbrüche a uf. In den Durchbrüchen sind elektrische Anschlüsse 1 14 zu den Leiterba hnen 1 08 angeordnet. Durch die Anschlüsse 1 14 ist die Kontaktierungsschicht 1 06 von einer Rückseite der Tragstruktur 102 elektrisch kontaktiert. Mit anderen Worten zeigt Fig. 1 einen Schichtaufbau eines Flächenelements 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Heizschicht 104 ist auf die mechanische Tragstruktur 102 aufgesprüht. Die Elektroden 108 sind auf die Heizschicht 104 aufgedruckt. Die Höhenausgleichsschicht 110 ist eine thermoplastische Folie. Die Schutzschichten 112 sind ebenfalls Folien. Der ganze Schichtaufbau ist anschließend an das
Aufbringen der Schichten zwischen geheizten Platten gepresst worden. Dabei sind die Heizschicht 104 und die Kontaktierungsschicht 106 fest miteinander verbacken worden. Die Höhenausgleichsschicht ist zumindest fließfähig aufgeschmolzen und aus dem Bereich der Elektroden 108 in die Vertiefung zwischen den Elektroden 108 geflossen. Die Schutzfolien 112 haben sich dabei fest mit der Kontaktierungsschicht 106 und der
Höhenausgleichsschicht 110 verbunden. Nach dem Heizen und Drücken ist das Flächenelement 100 eine einstückige Einheit.
Fig. 2 zeigt eine Darstellung von Interdigitalelektroden 108 eines beheizbaren Flächenelements 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das
Flächenelement 100 entspricht im Wesentlichen dem Flächenelement in Fig. 1. Das Flächenelement 100 ist hier rechteckig. Die Kontaktierungsschicht 106 ist mit zwei Elektroden 108 ausgebildet. Dabei ist jede Elektrode 108 durch einen eigenen elektrischen Anschluss 114 kontaktiert. Die Elektroden 108 weisen Finger auf, die jeweils durch gleich breite Zwischenräume getrennt sind. In den Zwischenräumen ist die Heizschicht 104 sichtbar. In jedem Zwischenraum ist mittig ein Finger der anderen Elektrode 108 angeordnet. Damit sind die Finger parallel zueinander und ineinander kämmend ausgebildet. Mit anderen Worten wird in den Figuren 1 und 2 eine Fertigungsintegration eines flächigen
Heizers 104 in den Aufbau einer mehrschichtigen Platte 100 für die Anwendung in Luftfahrzeugen vorgestellt. Der vorgestellte Heizer 104 kann in der Luftfahrt als Ersatz der derzeitigen Heizerfolientechnologie verwendet werden. Durch den hier vorgestellten Ansatz kann die Beheizung einer Fußbodenplatte 100 mit PTC
Technologie erfolgen. Durch die starke Integration der Heizerfertigung im Gesamtaufbau der Fußbodenplatte 100 können Herstellungskosten eingespart werden.
Ein PTC 104 ist ein Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten. Heizermaterialien mit dieser Eigenschaft besitzen inhärente temperaturbegrenzende Eigenschaften, indem der elektrische Widerstand mit steigender Temperatur ansteigt und dadurch die elektrische Leistung mit steigender Temperatur reduziert wird.
Fußbodenplatten 100 können mit Heizerfolien mit PTC Charakteristik ausgestattet werden, die separat gefertigt und anschließend in den Fußbodenaufbau integriert werden . Leitfähige spritz- und streichfä hige Materialien mit PTC Chara kteristik als auch mit hoher Leitfähigkeit , wie Silberleitlacke sind verfügbar.
Materia lien mit PTC Verha lten weisen eine inhärente Temperaturbegrenzung auf. Der Fertigungsaufwand für die gesamte Fußbodenplatte 100 sinkt durch den Verzicht a uf separat gefertigten Heizerfolien .
Es ist eine Fertigungsintegration eines flächigen Heizers 1 04 mit PTC Chara kteristik in den Aufbau einer mehrschichtigen Fußbodenplatte 1 00 für die Anwendung in Flugzeugen durch die Verwendung viskoser aushärtbarer Materialien dargestellt. Das Aufbaukonzept kann für die Fertigung von anderen beheizten Platten 100 verwendet werden .
Der Übergang von der elektrischen Kontaktierung 1 04 auf den elektrischen Anschluss 1 14 kann über leitfä hige Bleche oder Folien erfolgen .
Zum Höhena usgleich der elektrischen Kontaktierung kann eine Höhenausgleichsmasse 1 10 beispielsweise in Form einer a ufschmelzenden Folie verwendet werden werden .
Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Herstellen eines beheizbaren Flächenelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Durch das Verfahren kann ein Flächenelement, wie es beispielsweise in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, hergestellt werden . Das Verfa hren weist einen Schritt 300 des Aufbringens a uf. Im Schritt 301 des Aufbringens werden eine Heizschicht aus einem Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, eine Konta ktierungsschicht aus einem elektrisch leitenden Materia l und zumindest eine Schutzschicht zum Schützen der Heizschicht und der Konta ktierungsschicht auf eine Tragstruktur aufgebracht.
In einem Ausführungsbeispiel werden die Tragstruktur, die Heizschicht, die Konta ktierungsschicht und die Schutzschicht in einem anschließenden Schritt 302 des Verbindens durch Temperieren und/oder Drücken zu einer Einheit verbunden . Es wird die Fertigungsintegration eines flächigen Heizers in den Aufba u einer mehrschichtigen Platte für die Anwendung in Luftfa hrzeugen vorgestellt. Das Fertigungsprinzip ist auf flächige Heizerapplikationen, beispielsweise in Wandelementen, im Bereich der Luftfahrtanwendungen übertragbar.
Die Fertigung des flächigen Heizelementes erfolgt unter Verwendung eines elektrisch gut leitfä higen Materials und einem elektrisch leitfä higen Heizmateria l mit PTC Charakteristik. Während das Konta ktierungsmaterial in seinen elektrischen Eigenschaften nicht verändert und zur elektrischen Kontaktierung genutzt wird, kann das Heizmaterial in seiner elektrischen Leitfähigkeit und PTC Charakteristik zur Anpassung an die Heizanforderungen eingestellt werden .
Beides sind viskose aushärtbare Materialien, welche im Siebdruckverfa hren, mit einem Pinsel, durch Rakeln aufgebracht oder durch einen Lackierautomaten aufgesprüht werden können . Das Kontaktierungsmateria l kann auch eine nichtleitende Folie mit leitfä higen Konta ktierungsstrukturen sein .
Zum Fertigen des flächigen Heizelements wird das Heizmaterial flächig auf die nichtleitende zu beheizende Struktur aufgetragen . Nach Aushärtung dieser Schicht wird auf diese das Konta ktierungsmaterial in Form von Bahnen für die elektrische Kontaktierung des Heizmaterials aufgetragen . Zur Optimierung der elektrischen Konta ktierung kann eine kammförmige Struktur eingeführt werden . Vorzugsweise wird das Konta ktierungsmaterial durch einen programmierbaren Automaten aufgesprüht. Die Heizleistung des flächigen Heizers ergibt sich aus dem Widerstandswert R des Heizmaterials zwischen den elektrischen Konta ktierungen und der angelegten Versorgungsspann ung U nach P =U2/R.
Das flächige Heizelement wird oberha lb der mechanischen Tragstruktur und unterhalb von Schutzschichten gegenüber Umwelteinflüssen und mechanischen Beanspruchungen der Fußbodenplatte eingebracht.
Der externe elektrische Anschluss des flächigen Heizers erfolgt über Kontaktierungsmaterial in Form von Kabel- oder Leiterba hnanschlüssen . Die Kontaktierung kann in der Form einer kammartigen Struktur erfolgen . Nach Legen aller Schichten der Fußbodenplatte werden diese mittels einem Temperatur-, Druckprozess miteinander verklebt.
In einem Ausführungsbeispiel erfolgt ein Ausgleich von Widerstandsschwankungen des für die Fertigung eingesetzten Heizmateria ls durch eine Widerstandsmessung wä hrend des Fertigungsprozesses und eine Adaptierung der elektrischen Kontaktierungsstruktur.
Der Aufbau der beheizten Fußbodenplatte kann a uch mit einem PTC-Folienheizer erfolgen . Der PTC-Folienheizer kann in einem zusätzlichen Prozess hergestellt werden .
Mit anderen Worten werden PTC -Technologie und Prozesse direkt in den Herstellprozess der beheizten Fußbodenplatte integriert. Durch die Integration wird die thermische Anbindung des Heizers verbessert. Der Aufba u wird zuverlässiger.
Das Fertigungsprinzip ist auf flächige Heizerapplikationen im Bereich der Luftfa hrtanwendungen übertragbar.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug a uf einzelne Merkma le miteinander kombiniert werden . Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkma le eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden .
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge a usgeführt werden .
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkma l oder nur das zweite Merkmal aufweist.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren (300) zum Herstellen eines beheizbaren Flächenelements (100), wobei in einem Schritt (301 ) des Aufbringens eine Heizschicht (1 04) mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, eine Konta ktierungsschicht (1 06) zum Kontaktieren der Heizschicht (104) und zumindest eine Schutzschicht (1 12) zum Schützen der Heizschicht (104) und der Kontaktierungsschicht (106) auf eine Tragstruktur (102) aufgebracht werden .
2. Verfahren (300) gemäß Anspruch 1 , mit einem Schritt (302) des Verbindens, in dem die Tragstruktur (102), die Heizschicht (1 04), die Kontaktierungsschicht (106) und die Schutzschicht (1 1 2) durch Temperieren und/oder Drücken zu einer Einheit (100) verbunden werden .
3. Verfahren (300) gemä ß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Schritt (300) des Aufbringens die Heizschicht (104) auf die Tragstruktur (102) aufgebracht wird und die Kontaktierungsschicht (1 06) a uf die Heizschicht (104) aufgebracht wird .
4. Verfahren (300) gemä ß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Schritt (300) des Aufbringens zumindest eine elektrische Eigenschaft der eines Materia ls der Heizschicht (1 04) erfasst wird und eine Geometrie der Konta ktierungsschicht (106) an die Eigenschaft angepasst wird .
5. Verfahren (300) gemä ß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Schritt (300) des Aufbringens die Kontaktierungsschicht (1 06) in Form von elektrisch leitenden Bahnen (108) aufgebracht wird .
6. Verfahren (300) gemä ß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Schritt (300) des Aufbringens die Kontaktierungsschicht (106) mit zwei voneinander räumlich getrennten Elektroden (108) a ufgebracht wird .
7. Verfahren (300) gemäß Anspruch 6, bei dem im Schritt (300) des Aufbringens die Elektroden (108) als Interdigitalelektroden (1 08) a ufgebracht werden .
8. Verfahren (300) gemä ß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Schritt (300) des Aufbringens zwischen der Schutzschicht (1 12) und der Kontaktierungsschicht (1 06) und/oder der Heizschicht (1 04) ferner eine Höhenausgleichsschicht (1 1 0) aufgebracht wird.
9. Verfahren (300) gemäß Anspruch 8, bei dem im Schritt (300) des Aufbringens die Höhena usgleichsschicht (1 10) a ls thermoplastische Folie a ufgebracht wird.
10. Verfahren (300) gemä ß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Schritt (300) des Aufbringens die Heizschicht (104) und/oder die Konta ktierungsschicht (1 06) als viskoses aushärtbares Materia l aufgebracht wird .
1 1 . Verfahren (300) gemäß Anspruch 1 0, bei dem im Schritt (300) des Aufbringens die Heizschicht (1 04) aufgesprüht wird und/oder die Kontaktierungsschicht (1 06) aufgedruckt wird .
12. Verfahren (300) gemä ß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Schritt (300) des Aufbringens die Schutzschicht (1 1 2) als Folie a ufgebracht wird.
13. Verfahren (300) gemä ß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Schritt (300) des Aufbringens die Kontaktierungsschicht (106) a ls elektrisch isolierende Folie mit elektrisch leitenden Elektrodenbereichen (108) aufgebracht wird.
14. Beheizbares Flächenelement (1 00) mit einer Tragstruktur (102), auf die eine Heizschicht (1 04) mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, eine Kontaktierungsschicht (1 06) zum Kontaktieren der Heizschicht (104) und zumindest eine Schutzschicht (1 12) zum Schützen der Heizschicht (104) und der Kontaktierungsschicht (1 06) a ufgebracht sind.
1 5. Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung eines Verfa hrens (300) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, wenn das Verfa hren (300) a uf einer Vorrichtung a usgeführt wird .
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