Elektrische Leitkontakte aus metallisierten textilen Flächengebilden

Beschreibung

[0001] Es ist bekannt, daß Leitkontakte als Zuführorgane von elektrischem Strom bei Flächenheizelementen aus niederohmigem Material, beispielsweise aus Metall, bestehen. So verwendet man z.B. bei Thermoheizfolien beidseitig Kupferbänder, die entweder auf das leitfähige Material, z.B. graphit- oder rußhaltige Polymermischungen, aufschweißt, aufgenäht oder aufgepreßt werden. Die Verwendung solcher elektrischer Kontaktelemente ist nur für Objekte geeignet, die keiner dauerelastischen Belastung unterworfen sind.

[0002] Es ist bekannt, daß auch die mehrlitzigen Heizdrähte von elektrisch heizbaren Automobilsitzen partiell oder ganz brechen können. Unter Umständen kann dies zu örtlicher überhitzung und zu Schwelbränden führen. Somit sind auch mehrlitzige Kupferdrähte als Kontaktierungsmaterial ungeeignet.

[0003] Es ist weiterhin aus DE-OS 2 919 819 bekannt, daß textilelastisc'.e, den Strom leitende, metallisierte textile Flächengebilde vorteilhaft als Flächenheizelemente gegenüber starren Gebilden oder Folien sind, weil sie ohne beschädigt zu werden, geknickt, gefaltet, gerollt oder gereckt werden können. Dabei steigt die elektrische Leitfähigkeit mit der Zunahme der Schichtdicke der Metallschicht.

[0004] Bei der Durchführung von Dauerstauchversuchen nach DIN 53574 mit Heizelementen aus vernickelten textilen Flächengebilden nach DE-OS 2 919 819 zeigte sich immer wieder, daß als Kontaktierungsmaterial verwendete Bänder, Gewirke, Gewebe oder Geflechte aus Kupfer, verz.inntem Kupfer oder Edelstahl versagten. Oft trat schon nach einer sehr geringen Anzahl von Knickungen bzw. Stauchungen Unterbrechung des Stromflusses durch Bruch dieser Kontaktelemente ein.

[0005] Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile zu überwinden sind, wenn man anstelle der metallischen Leitkontakte stark metallisierte textile Flächengebilde, wie metallisierte Gewebe, Gestricke, Gewirke, Vliese, Filze, Papiere oder ähnlich aufgebaute, z.B. textil-elastische Objekte verwendet.

[0006] Ganz besonders vorteilhaft anzuwenden sind diese Leitkontakte aus stark metallisiertem textilen Material bei der Herstellung von dynamisch belastbaren Heizelementen aus ebenfalls metallisierten textilen Flächengebilden. Die Flächenheizelementi aus metall-sierten textilen Flächengebilden besitzen im normalen Anwendungsfall einen Widerstand zwischen 2 und 8 Ohm. Der Widerstand der stark metallisierten textilen Kontaktbändchen sollte einem um mindestens 50 % geringeren Widerstand gegenüber dem zu beheizenden Flächenelement, vorzugsweise einen mindestens 10-fach niedrigeren Widerstand aufweisen, damit eine gleichmäßige Erwärmung des gesamten Heizelements gewährleistet ist.

[0007] Als abgeschiedenes Metall auf den textilen Kontaktstreifen kommen vorzugsweise Nickel, Kupfer, Kobalt und Silber in Betracht, wobei Nickel ganz besonders bevorzugt wird.

[0008] Die Durchführung der Metallisierung kann nach verschiedenen Methoden erfolgen. Bevorzugt wird die stromlose Metallisierung, vorzugsweise Vernickelung nach Verfahren, wie sie beispielsweise in der DE-OS 2 743 768 beschrieben sind, durchgeführt.

[0009] Diese stark metallisierten Leitkontakte besitzen für die sachgerechte Verwendung zweckmäßigerweise Bändchenform. Das wird dadurch erreicht, daß man entweder textile Bändchen stark metallisiert oder daß größere Flächen stark metallisiert werden, die nachträglich durch Schneiden oder Stanzen in die gewünschte Bändchenform überführt werden.

[0010] Die stark metallisierten Kontaktbändchen haben bevorzugt eine Breite von 2 bis 5 cm. Selbstverständlich können auch andere Bändchenbreiten gewählt werden, ohne das Wesen der Erfindung zu beeinträchtigen. Bei sehr großen Heizelementen bietet sich an, eine größere Bändchenbreite zu wählen, als bei kleineren. Im wesentlichen aber ist die Breite der Bändchen von vorzugsweise 2 bis 5 cm dadurch bestimmt, daß mit dieser Breite eine optimale, dauerhafte und haftfeste Verbindung mit dem elastischen Flächenheizelement hergestellt werden kann.

[0011] Als Befestigungsmöglichkeiten sind beispielsweise Anheften, Ankleben mit leitfähigen Klebstoffen und Annähen zu nennen, wobei als Nähmaterial sowohl technische Garne aus beispielsweise Polyester, wie auch Kupferlitze in Frage kommen. Annähen wird zur Herstellung von dynamisch belastbaren Heizelementen aus metallisierten textilen Materialien besonders bevorzugt.

[0012] Der Widerstand der textilen Kontaktbändchen sollte weiterhin vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,01 und 1 Ohm liegen. Selbstverständlich sind noch niedrigere Widerstände von besonderem Vorteil.

[0013] Es bleibt gleichgültig, welches textiles Grundmaterial man als Basismaterial für die Kontaktbändchen heranzieht. Es können alle bekannten synthetischen oder nativen Fasern, auch in unterschiedlicher Mischung miteinander, in Form von Geweben, Gewirken, Vliesen, Filzen, usw. verwendet werden, soweit die in der Anwendung benötigten Eigenschaften, wie Wärmestandfestigkeit, textile Eigenschaften, physikalisch-mechanische Festigkeiten, wie Reißfestigkeit, Reißdehnung, Kräuselung, Schrumpf usw., erhalten bleiben.

[0014] Ist der Widerstand der textilen Kontaktbändchen niedrig genug, wird eine örtlische Erwärmung des textilen Leitkontaktes bei Stromdurchgang nicht beobachtet. Selbstverständlich können bei der Herstellung von Flächenheizelementen aus metallisiertem textilen Material auch verschiedene Metalle miteinander gepaart werden, z.B. Heizfläche aus vernickeltem Gewebe, leitfähiges Kontaktmaterial aus versilbertem Gewebe. Es muß aber sichergestellt sein, daß keine wesentlichen Widerstanderhöhungen an den Grenzen der verschiedenen sich berührenden Metalle auftreten, z.B. Kupfer zu Nickel, Zinn zu Nickel, Silber zu Nickel, Gold zu Nickel oder Kupfer usw..

Beispiel 1

[0015] Gemäß DE-OS 2 743 768 wurde ein Polyester-Baumwoll-Spinnfaser-Gewebe verkupfert. Nach einer Verweilzeit von 60 min. bei Raumtemperatur wurden auf dem Gewebe 53 g Kupfermetall/m² abgeschieden. Der an einer quadratischen Fläche von 10 x 10 cm gemessene Widerstand betrug 0,04 Ohm.

[0016] Ein Streifen von ca. 3 cm Breite wurde beidseitig an den gegenüberliegenden Kanten eines ca. 50 cm breiten quadratischen vernickelten Gewebe angenäht und fest verbunden. Als Nähfaden wurde ein Polyester-Filamentgarn benutzt, wobei je nach Wahl ein Nähgarn, das auch Kupferfilamentgarne enthält, eingesetzt werden kann.

[0017] Nach einem Dauerstauchtest mit 200 000 Hubwechseln auf einem Polyurethanschaumstoffkissen gemäß DIN 53574 wurde kein Anstieg des elektrischen Widerstandes-und kein Bruch des textilen Leitelementes beobachtet.

Beispiel 2

[0018] Gemäß DE-OS 2 743 768 wurde ein Polyester-Baumwoll-Spinnfasergewebe (Mischverhältnis im Garn 1 :1) stark vernickelt. Bei einer Verweildauer von 60 min. im Vernickelungsbad bei Raumtemperatur wurden auf dem Gewebe 79 g Nickelmetall/m² abgeschieden. Der an einer quadratischen Fläche von 10 x 10 cm gemessene Widerstand betrug 0,08 Ohm.

[0019] Ein Streifen von ca. 5 cm Breite wurde beidseitig an den gegenüberliegenden Seiten eines 50 cm breiten, quadratischen vernickelten Gewebes angenäht und gemäß Beispiel 1 fest verbunden.

[0020] Nach einer Dauerstauchermüdung von 200 000 Stauchungen auf einem Polyurethanschaumstoffkissen .gemäß DIN 53574 wurde kein Anstieg'des elektrischen Widerstandes und kein Bruch des textilen Leitelements beobachtet.

Beispiel 3

[0021] Gemäß DE-OS 2 743 768 wurde ein Polyacrylnitril-Spinnfasergewebe vernickelt. Nach einer Verweildauer von 90 min. bei Raumtemperatur im Vernickelungsbad wurden auf dem Gewebe ca. 123 g Nickelmetall/m² abgeschieden. Der an einer quadratischen Fläche von 10 x 10 cm gemessene Widerstand betrugt 0,05 Ohm.

[0022] Ein Streifen von ca. 5 cm Breite wurde beidseitig an den gegenüberliegenden Seiten eines ca. 50 cm breiten, quadratischen Heizgewebes angenäht und gemäß den Beispielen 1 und 2 fest verbunden.

[0023] Nach einer Dauerstauchermüdung von 200 000 Stauchungen auf einem Polyurethanschaumstoffkissen gemäß DIN 53574 wurde kein Anstieg des elektrischen Widerstandes und kein Bruch des textilen Leitelementes beobachtet.

Beispiel 4

[0024] Gemäß DE-OS 2 743 768 wurde ein Gewebe in Leinwandbindung aus einem Polyesterfilamentgarn vernickelt. Nach einer Verweildauer von 90 min. bei Raumtemperatur im Vernickelungsbad waren auf dem Gewebe 75 g Ni/m² abgeschieden. Der an einer quadratischen Fläche von 10 x 10 cm gemessene Widerstand betrug 0,04 Ohm.

[0025] Ein Streifen von ca. 5 cm Breite wurde beidseitig an den gegenüberliegenden Seiten eines ca. 50 cm breiten, quadratischen Heizgewebes angenäht und gemäß den Beispielen 1 und 2 fest verbunden.

[0026] Nach einer Dauerstauchermüdung von 200 000 Stauchungen auf einem Polyurethanschaumstoffkissen gemäß DIN 53574 wurde kein Anstieg des elektrischen Widerstandes und kein Bruch des textilen Leitelementes beobachtet.

Ansprüche

1. Metallisierte textile Flächengebilde in Bändchenform als elektrische Leitkontakte für elektrisch heizbare textile Flächenheizelemente.

2. Metallisierte textile Flächengebilde in Bändchenform gemäß Anspruch 1 als dynamisch belastbare elektrische Leitkontakte.

3. Metallisierte textile Flächengebilde gemäß Anspruch 1 mit einem um mindestens 50 % geringerem Widerstand gegenüber dem zu beheizenden Flächenelement.

4. Metallisierte textile Flächengebilde gemäß Anspruch 1 mit einem mindestens 10fach niedrigerem Widerstand gegenüber dem zu beheizenden Flächenheizelement.

5. Metallisierte textile Flächengebilde gemäß Anspruch 1 mit einem Widerstand zwischen 0,01 und 1 Ohm.

6. Metallisierte textile Flächengebilde gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Leitfähigkeit bewirkende abgeschiedene Metall Nickel, Kobalt, Kupfer oder Silber ist.

7. Metallisierte textile Flächengebilde gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Leitfähigkeit bewirkende abgeschiedene Metall Nickel darstellt.