ELEKTRISCHES WÄRMEELEMENT SOWIE VERFAHREN ZU DESSEN HERSTELLUNG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein elektrisches Wärme- oder Heizelement, insbesondere in Form eines band-, bahn- oder mattenförmigen elektrischen Wärme- oder Heizelementes, mit darin vorgesehener elektrischer Leitungsanordnung sowie ein zugehöriges Verfahren zu dessen Herstellung.

[0002] Elektrische Großflächenheizungen unter Verwendung von Heizmatten sind beispielsweise aus der Zeitschrift "Elektrizitätsverwertung", Jg. 52 (1977), Nr. 3, bekannt geworden. Diese bekannte Heizmatte umfaßt einen Widerstandsleiter mit mehreren Drähten, worüber eine Isolierhülle mit einer Dauerwärmebeständigkeit angebracht ist. Darüber liegt ein Mantel aus wärmestabilisierendem PVC. Diese Heizkreise werden im Vakuum-Tiefziehverfahren mit einer Folie aus thermoplastischem Kunststoff überzogen. Dadurch sind die Heizleiter in den erforderlichen Abständen fixiert. Es werden Heizmatten mit ein- oder zweiseitigen Kaltleiteranschlüssen vorgesehen.

[0003] Derartige Heizmatten können beispielsweise als Fußboden- oder Freiflächenheizung eingesetzt werden.

[0004] Eine Begleitheizung von Prozeßrohrleitungen mit selbstregelnden Heizbändern ist beispielsweise auch aus der Zeitschrift "3R international", Jg. 24, Heft 7, Juli 1985 bekannt geworden. Es handelt sich dabei um ein sogenanntes selbstregelndes Heizband, welches aus einem halbleitendem Kunststoffband besteht, in das zwei parallel geführte Kupferlitzen im Abstand von 5 bis 15 mm eingelegt sind. Der halbleitende Kunststoff ist durch ein Polyolefin oder durch ein Fluorpolymer elektrisch isoliert. Je nach Einsatzbereich ist das Heizband zusätzlich mit einem metallischen Schutzgeflecht und/oder einem zusätzlichem Kunststoffmantel versehen. Das halbleitende Kunststoffband bildet das Heizelement. Es besteht aus einem graphitgefüllten, strahlungsvernetzten Polyolefin, Fluorpolymer oder ähnlichem Werkstoff. Anteil und Verteilung des Graphits bestimmen den elektrischen Widerstand. Er steigt mit zunehmender Temperatur stark an, d.h. das Band hat einen positiven Temperaturkoeffizienten (PTC). Daher regelt das Heizband über seinen temperaturabhängigen Widerstand an jeder Stelle der Rohrleitung (unabhängig von der Lage des Fühlers des Thermostaten) seine abgegebene Heizleistung entsprechend den örtlichen Gegebenheiten nach.

[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein elektrisches Wärme- oder Heizelement sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, welches vom Prinzip her in unterschiedlichen Größenabmessungen flächig gestaltet werden kann, und welches dabei auch produktionstechnisch einfach herstellbar ist. Das Wärmeelement soll dabei günstige elektrische Eigenschaften zur Verwendung als Wärme- und Aufheizelement aufweisen.

[0006] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bezüglich des Heiz- oder Wärmeelementes entsprechend den im Anspruch 1 und bezüglich des Verfahrens zu seiner Herstellung entsprechend den im Anspruch 15 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0007] Mit dem vorliegenden erfindungsgemäßen Wärme- oder Heizelement wird ein völlig neuartiger Weg beschritten.

[0008] Bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Wärme- oder Heizelement liegt nämlich der zumindest eine verwendete Draht in Form einer Maschenware vor. Art und Form dieser Maschenware kann völlig unterschiedlich gewählt werden. Es ist eine Herstellung beispielsweise auf Web-, Flecht- oder Raschelmaschinen möglich. Ebenso sind völlig unterschiedliche Bindungsarten der Maschen möglich.

[0009] Bevorzugt ist ferner vorgesehen, daß der maschenförmige elektrische Drahtleiter, der mit keiner isolierenden Umhüllung versehen ist (damit die Maschen einen vielfältigen elektrischen Kontakt miteinander bilden können), in einem schrumpffähigen Verband bzw. Verbund eingearbeitet ist.

[0010] Dieses zusätzlich vorgesehene schrumpfförmige Verbundmaterial gewährleistet, daß durch die vorgesehene Schrumpfung die einzelnen Drähte, d.h. die einzelnen Maschendrähte aneinandergepreßt werden. Dadurch wird eine bestimmte umfassende Kontaktierung der einzelnen drahtförmigen Maschen miteinander gewährleistet, so daß ein weitgehend regelmäßiger Stromfluß durch diese Maschenware hindurch sichergestellt werden kann (bei unregelmäßiger Drahtanordnung könnte ansonsten an verschiedenen Stellen ein Ausglühen oder Abbrennen des Drahtes aufgrund zu hoher Stromstärken erfolgen, wohingegen an anderen Stellen der maschenförmig vorliegende Draht unter Umständen kaum erwärmt wird, da der Widerstand an den verschiedenen Punkten ansonsten unregelmäßig ist).

[0011] In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als maschenförmiges Verbundmaterial ein textiler schrumpffähiger Faden verwendet. Das erfindungsgemäße Wärme- oder Heizelement besteht in einer bevorzugten Ausführungsform also aus einer Maschenware, in welcher zumindest ein elektrischer Drahtleiter, zumindest ein textiler schrumpffähiger Faden zu einer gemeinsamen Verbund-Maschenware verstrickt, verwebt, verflechtet etc. wurde.

[0012] Durch entsprechende materialabhängige Erwärmung des Verbundmaterials (bei einem textilen schrumpffähigen Faden aus Polyimid auf beispielsweise über 300°C, insbesondere 330°C) wird die gewünschte Schrumpfung des flächigen vorgefertigten und in Form einer Maschenware vorliegenden Wärme- oder Heizelement um etwa 20% verursacht, wodurch gleichzeitig eine Verfestigung des Bandes gegenüber der Ausgangs-Maschenware erzielt wird. In diesem geschrumpften Gesamtverband sind nunmehr die einzelnen aus dem zumindest einen elektrischen Draht gebildeten Maschen in einer gewünschten Verbindung zueinander gehalten, in der die einzelnen Maschenschlaufen des Drahtes vielfältigen Kontakt zu einer benachbarten Drahtschlaufe aufweisen.

[0013] Als besonders überraschend kann jedoch vermerkt werden, daß bei dem erfindungsgemäßen elektrischen Wärmeelement der gewünschte ohmsche Widerstandswert vergleichsweise problemlos unterschiedlich eingestellt werden kann.

[0014] So ist es beispielsweise in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung möglich, daß das in Form eines gestrickten Bandes hergestellte elektrische Wärmeelement im Rohzustand einen Ohmwert von 19 Ω/m aufweist. Dieser Wert kann je nach Zug (Dehnung) in Breite und Längsrichtung entsprechend den gewünschten Anforderungen verändert werden. Während des Schrumpfvorganges unter Wärmeeinwirkung (in der Regel in einem Ofen) kann unter Einstellung eines bestimmten Druckes und Zuges (in Quer- und/oder Längsrichtung) sowie in Abhängigkeit der Verweildauer im Erhitzungsofen der Ohmwert des Bandes dann beispielsweise auf einen Wert von 1 Ω/m bis 50 Ω/m eingestellt werden. Nach dem Erhitzen und Schrumpfen des elektrischen Wärmeelementes ist dann der entsprechende Widerstandswert (Ohmwert) stabil und kann nicht mehr verändert werden (außer das Wärmeelement wird stark mechanisch beansprucht, beispielsweise geknickt etc.).

[0015] Das erfindungsgemäße Wärme- oder Heizelement zeichnet sich aber durch einen weiteren völlig überraschenden Effekt aus.

[0016] Weist beispielsweise ein elektrisches maschenförmiges Wärmeelement einen Widerstandswert von 2,4 Ω/m auf und wird damit beispielsweise ein zwei Meter langes Band in zwei jeweils einen Meter lange Teilstücke in Längsrichtung geteilt, so erhöht sich der Widerstandswert auf beispielsweise 3,7 Ω/m in jedem Band.

[0017] Weiterhin ist überraschend, daß sich mit zunehmender Bandlänge der Widerstandswert (Ohmwert) nicht linear erhöht. Weist ein ein Meter langes erfindungsgemäßes elektrisches Wärmeelement beispielsweise einen Widerstandswert von 2,5 Ω auf, so ergibt demgegenüber ein zwanzig Meter langes elektrisches Wärmeelement (bei ansonsten gleichem Aufbau wie im erstgenannten Fall) einen Widerstandswert von lediglich 30 Ω. Erwarten würde man bei einem zwanzig Meter langem Band einen zwanzigmal so großen Widerstandswert, nämlich 50 Ω.

[0018] Gerade der zuletzt genannte Effekt bietet den wesentlichen Vorteil, daß die erfindungsgemäßen Wärmeelemente vergleichsweise großflächig und vor allem vergleichsweise lang gestaltet sein können, um dabei immer noch optimale Heizleistungen zu erzielen, da der Widerstandswert nicht linear ansteigt!

[0019] Das erfindungsgemäße elektrische Wärme- oder Heizelement kann sowohl mit Hoch- wie auch Niederspannung betrieben werden, wobei mit Gleich- oder Wechselstromspannung gearbeitet werden kann.

[0020] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Zeichnungen im einzelnen erläutert. Dabei zeigen im einzelnen:

Figur 1 :

eine schematische Detaildarstellung des Maschenverlaufs eines erfindungsgemäßen elektrischen Wärmebandes;

Figur 2 :

eine schematische Darstellung des bandförmigen elektrischen Wärmeelementes im Rohzustand;

Figur 3 :

eine schematische Darstellung des elektrischen bandförmigen Wärmeelementes nach dem Schrumpfungsvorgang; und

Figur 4 :

eine schematische Querschnittsdarstellung durch das fertige elektrische bandförmige Wärmeelement einschließlich einer das Band umgebenden Schutzumhüllung.

[0021] Das anhand der Zeichnungen erläuterte elektrische bandförmige Wärmeelement 1 wird beispielsweise auf einer Strickmaschine mit einer Teilung 8 (ne 8 = 8 Nadel auf 1 engl. Zoll) in der Strickverbindung beidseitiger Fang gestrickt.

[0022] Dabei wird ein textiler Faden 3 aus Polyimid mit einem Fadendurchmesser von Nm 16/1 und einem elektrischen Leitungsdraht 5, d.h. im gezeigten Ausführungsbeispiel einem dünnen Widerstandsdraht mit 0,12 mm Durchmesser bestehend aus einer Kupfer-Nickel-Legierung mit einem Ohmwert von 35,37 Ω/m gestrickt.

[0023] Die Strickbindung beidseitiger Fang ist schematisch anhand von Figur 1 dargestellt, und zwar anhand der sogenannten ersten und zweiten Reihe A bzw. B. Über die Nadeln 4 wird jeweils der textile Faden 3 und der Leiterdraht 5 parallel und fortlaufend verstrickt. In der Reihe A werden auf den hinteren Nadeln 4 der sogenannte "Fang 6" und auf den vorderen Nadeln die sogenannten "Maschen 8" gestrickt.

[0024] In der zweiten Reihe B werden auf den hinteren Nadeln 4 wiederum die "Maschen 8" und auf den vorderen Nadeln 4 der "Fang 6" gestrickt.

[0025] Durch ein fortlaufendes Gestrick in der beschriebenen Strickbindung "Fang" entstehen die sogenannten "Stäbchen" und dadurch die gerippte Struktur des Heizbandes.

[0026] Das gemäß den anhand der am Ende beigefügten Tabelle ersichtlichen Daten hergestellte gestrickte bandförmige Widerstandselement umfaßt danach auf einem Meter Bandlänge 305 Meter Widestandsdraht und 305 Meter Textilienfaden, im vorliegenden Fall Polyimid-Faden.

[0027] Das von der Strickmaschine kommende Band hat eine Breite von z.B. 7,5 cm. Es weist im Rohzustand einen Ohmwert von 19 Ω/m auf.

[0028] Das entsprechende bandförmige elektrische Heiz- oder Wärmeelement wird chargenweise oder kontinuierlich durch einen Erhitzungs- oder Schrumpfungsofen geführt, der im gezeigten Ausführungsbeispiel in Abhängkeit des verwendeten Textilienfadens auf einen Temperaturwert erhitzt wird, damit der textile Faden schrumpfen kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird eine Schrumpftemperatur von 330°C gewählt.

[0029] Während des Schrumpfungsvorganges im Erhitzungs- oder Schrumpfungsofen kann das bandförmige Wärmeelement durch geeignete Maßnahmen in Längs- und/oder Querrichtung gehalten und auf Zug beansprucht werden, um also entsprechende Zugkräfte in Längs- und/oder Querrichtung auf das bandförmige elektrische Wärmeelement einzuleiten. In Abhängigkeit dieser unterschiedlichen Zugkräfte kann ein davon abhängiger unterschiedlicher Widerstandswert des fertigen bandförmigen elektrischen Wärmeelementes eingestellt werden. Der endgültige Widerstandswert hängt zudem auch von der Gesamtzeit des Schrumpfungsvorganges, also der Verweildauer im Erhitzungsofen ab.

[0030] Durch den Schrumpfungsvorgang ist das im Rohzustand eine Breite von beispielsweise 7,5 cm aufweisende elektrische bandförmige Wärmeelement auf eine Breite von 5,5 cm geschrumpft.

[0031] Während das Wärmeelement im Rohzustand in Abhängigkeit von den verwendeten Stärken des Widerstandsdrahtes und des textilen Fadens vergleichsweise weich ist (ähnlich wie andere textile Gewebe auch), weist demgegenüber das geschrumpfte bandförmige Wärme- oder Heizelement eine gewisse Steifigkeit auf, es kann aber gleichwohl noch gebogen, insbesondere zu Rollen aufgewickelt werden.

[0032] Durch den Schrumpfungsvorgang werden die maschenförmig vorliegenden Drähte so aneinander gepreßt, daß ein Vielfachkontakt zwischen den einzelnen Drahtmaschen zu benachbarten Drahtmaschen besteht. Durch die Schrumpfungskräfte werden die Drahtmaschen (die ja gegenüber dem textilen Faden nicht schrumpfen können) in einer gewünschten vordefinierten Kontaktlage zueinander gehalten. Dadurch ist gewährleistet, daß die Berührung der Drähte einem gewissen Schema und System folgen, um einen vergleichsweise regelmäßigen Stromdurchfluß durch die gesamte Bandbreite hindurch in Stromrichtung zu gewährleisten. Dadurch wird auch vermieden, daß ansonsten bei einer unregelmäßigen Drahtanordnung mit unregelmäßigen Kontakten und Drähte untereinander unter Umständen aufgrund zu großer Stromstärken an einzelnen Stellen ein Auskühlen oder Abbrennen des Drahtes erfolgen kann, bzw. daß an anderen Stellen der Draht sich kaum erwärmt, da die einzelnen Maschen unter Umständen keinen Kontakt zueinander haben.

[0033] Je nach Einsatzfall kann das geschrumpfte im gezeigten Ausführungsbeispiel bandförmige Wärme- oder Heizelement mit einer Breite von beispielsweise 5,5 cm (gegenüber einer Breite von wahrscheinlich 7,5 cm vor dem Verschrumpfen) in beliebiger Länge hergestellt und zu Rollen aufgewickelt werden. Vorort kann es durch Schneiden in beliebiger Länge abgelängt werden. Bei Bedarf kann das Band ferner noch in eine in Figur 4 gezeigte Schutzumhüllung beispielsweise aus PFT-Kunststoffmaterial 9 eingeschweißt werden (in Figur 4 sind die in Längsrichtung verlaufenden Enden der schmalen Kunststoffbahn bei 11 übereinandergelegt und in Längsrichtung des bandförmigen elektrischen Heizelementes miteinander verschweißt). Diese Kunststoffumhüllung bietet gleichzeitig einen Isolierschutz, für Einsatzfälle, in denen eine nichtleitende Isolierumhüllung gefordert ist. Das Einschweißen mit der Isolierumhüllung erfolgt bevorzugt vor dem Aufwickeln des bandförmigen Wärme- und Heizelementes zu den endgültigen verkaufsfertigen Ballen.

[0034] Wie aus der weiteren am Ende wiedergegebenen Tabelle ersichtlich ist, können durch entsprechende Wahl der Materialdichte, Querschnittsbereiche und Zusammeiisetzung des elektrischen Widerstandsdrahtes sowie des textilen Fadens, der verwandten Maschenart und -dichte, also insbesondere unter Verwendung der unterschiedlichen Strickbindungen und im Hinblick auf die unterschiedlich einstellbaren Zugkräfte in Quer- und Längsrichtung des bandförmigen Widerstandselementes vor und während dem Schrumpfvorgang unterschiedliche Widerstandswerte eingestellt werden.

[0035] Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein bandförmiges Widerstandselement beschrieben, welches nach dem Schrumpfungsvorgang die aus der Tabelle ersichtlichen Daten aufweist, also insbesondere einen Widerstandswert von 2,4 Ω/m aufweist.

[0036] Wird ein derartiges eine Breite von 5,5 cm aufweisendes Band in Längsrichtung in zwei gleichlange bandförmige Wärmeelemente mit einer Breite von jeweils nur 2,75 cm getrennt, so erhöht sich in überraschender Weise der Widerstandswert jedes Bandes auf 3,7 Ω/m.

[0037] Noch überraschender ist jedoch, daß sich mit zunehmender Bandlänge der Widerstandswert nicht linear erhöht. Ein ein Meter langes bandförmiges Wärmeelement entsprechend den aus der Tabelle ersichtlichen Herstellungsdaten weist beispielsweise einen Widerstandswert von 2,5 Ω auf. Ein unter den gleichen Bedingungen hergestelltes zwanzig Meter langes Widerstandselement weist demgegenüber aber nicht insgesamt einen Widerstandswert von 50 Ω, sondern lediglich von ca. 30 Ω auf.

[0038] Nur zu Testzwecken wurde beispielsweise versucht bei einem derartig hergestellten bandförmigen Wärmeelement nachträglich das textile Material wieder zu entfernen (durch Abtrennen). Dadurch ergab sich, daß der Widerstandswert des Bandes, welches im fertigen Zustand vor dem Entfernen des textilen Materials noch einen Widerstandswert von 2,4 Ω/m aufgewiesen hatte, plötzlich einen Widerstandswert von 45 Ω/m hat. Daraus ist ersichtlich, daß das schrumpfförmige textile ebenfalls in Maschenform vorliegende Material entscheidenden Einfluß auf den aktuellen Widerstand des maschenförmigen Drahtes hat.

[0039] Das Wärme- bzw. Heizelement kann im Einsatz sowohl mit Roh-, wie mit Niederspannung betrieben und damit erwärmt werden. Dabei kann Gleich- oder Wechselspannung angelegt werden.

[0040] Das Ausführungsbeispiel ist für den Fall eines bandförmigen Widerstandselementes beschrieben worden. Es können aber genauso großflächige folienartige, insbesondere mattenartige Wärmeelemente hergestellt werden. Eine Begrenzung der Größe in Längs- oder Querrichtung ist nicht gegeben.

[0041] Unter Umständen kann auch ein mehrere Lagen, also mehrere Maschenlagen in Dickenrichtung umfassendes Heiz- und Wärmeelement hergestellt und verwendet werden.

[0042] Schließlich ist auch eine Ausführungsform denkbar, in welcher das bandförmige elektrische Wärmeelement in seinem mittleren Bereich eine mechanische Trennung oder eine Isolierung aufweist (also hier gegebenenfalls die elektrischen Drähte unterbrochen sind), wobei die so gebildeten elektrisch nicht in Verbindung stehenden Bandhälften an einem ihrer Enden mittels einer elektrischen Überbrückung so überbrückt sind, daß am gegenüberliegende Ende der Überbrückung der elektrische Anschluß erfolgen kann. An der einen Bandhälfte wird dann der positive und an der anderen Bandhälfte beispielsweise der negative Pol an den dort nebeneinanderliegenden sogenannten "Kaltstellen" angeschlossen.

[0043] Das elektrische Wärme- oder Heizelement, insbesondere das band-, bahn- oder mattenförmige oder ähnlich gebildete elektrische Wärme- oder Heizelement, welches aus einer Maschenware besteht, ist zum einen unter Verwendung eines oder mehrerer Drähte und zum anderen unter Verwendung eines oder mehrerer Textilfäden 3 gebildet, wie aus den oben genannten Ausführungsbeispielen hervorgeht. Dabei zeichnet sich das erfindungsgemäße Wärme- oder Heizelement dadurch aus, daß der Textilfaden 3 oder die Textilfäden 3 aus einem schrumpffähigen Material besteht bzw. bestehen, und daß das Wärme- oder Heizelement durch Schrumpfung der den elektrischen Widerstandsdraht 5 oder die elektrischen Widerstandsdrähte 5 und den oder die Textilfäden 3 umfassenden Maschenware hergestellt ist.

Tabelle

		Ausführungs-Beispiel	mögliche Bereiche
Maschendraht	Durchmesser	0,12 mm	beliebig, soweit verarbeitbar z.B. 0,01-1 mm (... 0,02-0,5 mm)
	Material	Cu-Ni-Legierung	unterschiedlich (auch andere Widerstandsdrähte sind verwendbar)
	Eigenschaft	35,36 Ω/m	materialabhängig unterschiedlich
textiler Faden	Durchmesser	Nm 16/1	beliebig, solange verarbeitbar
	Material	Polyimid	allg. schrumpffähig
	Eigenschaft	schrumpffähig bei T ≥ 330°C	materialabhängig beliebig
elektrisches Wärmeelement im Rohzustand	Bandbreite	7,5 cm	beliebig
	Maschenart	gestrickt	beliebig (z.B. hergestellt auf Strick-, Web-, Flecht- oder Raschelmaschinen
	Strickbindung	beidseitiger Fang	beliebig
	Teilung der Strickmaschine	8 (Nm 8 = 8 Nadeln auf 1 engl. Zoll	beliebig
	Materialdichte	305 m Draht/m 305 m Polyimidfaden/m	beliebig
elektrisches Wärmeelement im Rohzustand	Anzahl der Maschenreihen	39 Maschen auf 10 cm	beliebig, z.B. mehr als 2 und weniger als 100 Maschen auf 10 cm
	Anzahl der Stäbchen	5	beliebig, z.B. mehr als 2 und weniger als 100 Stäbchen
	Widerstandswert	19 Ω/m	beliebig
elektrisches Wärmeelement im geschrumpften Endzustand	geschrumpft bei Schrumpftemperatur	330°	materialabhängig beliebig
	Zugkraft quer	beliebig, solange zerstörungsfrei	beliebig, solange zerstörungsfrei
	Zugkraft längs	beliebig, solange zerstörungsfrei	beliebig, solange zerstörungsfrei
	Verweildauer im Schrumpfofen	ca. 5 sek.	wählbar
	Bandbreite nach dem Schrumpfen	5,5 cm	abhängig vom Schrumpfungsgrad, in der Regel mehr als 10% vorzugsweise mehr als 20% des Ausgangsproduktes
	Widerstandswert von Band mit Im Länge	2,4 Ω/m	in weiten Bereichen beliebig, z.B. 0,5 Ω/m bis 50 Ω/m

		Ausführungsbeispiel	mögliche Bereiche
elektrisches Wärmeelement im geschrumpften Endzustand	Widerstandswert von 1m langem Band nach Längsteilung in zwei Bänder	3,7 Ω/m	-----
	Widerstandswert von Band mit 20m Länge	30 Ω	-----
	Widerstandswert nach teilweisem entfernen des textilen Materials	45 Ω/m	-----

Ansprüche

1. Elektrisches Wärme- oder Heizelement, insbesondere band-, bahn- oder mattenförmiges oder ähnliches elektrisches Wärme- oder Heizelement, welches eine drahtförmige elektrische Leiteranordnung umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht (5) der Leiteranordnung maschenförmig verläuft und der Draht (5) zur Herstellung von Kontaktierungspunkten zwischen den einzelnen Maschen unisoliert ist, und daß neben der maschenförmigen Drahtanordnung zumindest eine weitere Trägerkomponente vorgesehen ist, die die einzelnen Maschen des Drahtes (5) in einer definierten, eine Mehrfachkontaktgebung zwischen den einzelnen Maschen sicherstellenden Lage hält.

2. Elektrisches Wärme- oder Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Trägerkomponente aus einem schrumpffähigen Material besteht und im geschrumpften Zustand die maschenförmigen Drähte (5) in vordefinierter Kontaktlage der einzelnen Maschen zueinander hält.

3. Elektrisches Wärme- oder Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Trägermaterial aus einem textilen Faden (3) besteht, der mit dem elektrischen Draht (5) gemeinsam unter Bildung einer Maschenware hergestellt ist.

4. Elektrisches Wärme- oder Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zumindest eine elektrische Draht (5) und der zumindest eine textile Faden (3) nach Art einer Strickbindung, einer Webbindung, einer Flechtbindung und/oder einer sogenannten Raschelbindung hergestellt ist.

5. Elektrisches Wärme- oder Heizelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einer Strickbindung mit beidseitigem Fang gestrickt ist.

6. Elektrisches Wärme- oder Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß pro Maschenreihe mehr als fünf Stäbchen, vorzugsweise mehr als 10 Stäbchen, insbesondere mehr als 20, vorzugsweise 30 Stäbchen pro 10 cm Breite vorgesehen sind.

7. Elektrisches Wärme- oder Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß pro Maschenreihe weniger als 300, vorzugsweise weniger als 200, 100 bzw. 80, 60 oder 45 Stäbchen vorgesehen sind.

8. Elektrisches Wärme- oder Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß pro 10 cm 10 bis 80 Maschenreihen, vorzugsweise 30 bis 60 Maschenreihen, insbesondere 35 bis 45 Maschenreihen vorgesehen sind.

9. Elektrisches Wärme- oder Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der textile Faden (3) aus schrumpffähigem Polyimid besteht, welches vorzugsweise ab einer Temperatur von mehr als 300°C, insbesondere um 330°C schrumpfbar ist.

10. Elektrisches Wärme- oder Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der insbesondere aus Polyimid bestehende textile Faden (3) einen Querschnitt von etwa Nm 16/1 aufweist.

11. Elektrisches Wärme- oder Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Draht (5) einen Durchmesser von 0,01 bis 1,0 mm, vorzugsweise 0,02 bis 0,5 mm, insbesondere um 0,1 bis 0,15 aufweist.

12. Elektrisches Wärme- oder Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrisch leitfähige Draht (5) aus einer Kupfer-Nickel-Legierung besteht.

13. Elektrisches Wärme- oder Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert in Stromdurchflußrichtung unterproportional längenabhängig ansteigt.

14. Elektrisches Wärme- oder Heizelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärme- oder Heizelement mit einer X-fachen größeren Länge, verglichen mit einem ansonsten gleich hergestellten kürzeren Wärme- oder Heizelement, einen Widerstandswert "X ∗ F" aufweist, wobei der Faktor F Werte unter 0,9, vorzugsweise unter 0,8, unter 0,7, insbesondere unter oder gleich 0,6 aufweist.

15. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Wärme- oder Heizelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärme- oder Heizelement durch Strecken, Weben, Flechten oder durch Herstellung auf einer Raschelmaschine oder durch Verarbeiten von einem oder mehreren elektrischen Leitungsdrähten und einem oder mehrenen textilen schrumpffähigen Fäden hergestellt wird, wobei Leitungsdrähte ohne Schutzumhüllung verwendet werden.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Wärme- oder Heizelement auf eine Schrumpftemperatur erwärmt wird, bei welcher die textilen Fäden schrumpfen.

17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrumpfvorgang so durchgeführt wird, daß eine Schrumpfung in Längs- und/oder Querrichtung von zumindest 10% vorzugsweise zumindest 20% erreicht wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß während des Schrumpfungsvorganges auf das Wärme- oder Heizelement Zugkräfte in Längs- und/oder Querrichtung zur Einstellung unterschiedlicher Widerstandswerte ausgeübt werden.

Claims

1. Electric heating or thermal element, in particular tape, web or mat-shaped or similar electric heating or thermal element, which comprises a wire-shaped electric conductor arrangement, characterized in that the wire (5) of the conductor arrangement runs in a mesh shape and the wire (5) is uninsulated in order to produce contact points between the individual meshes, and in that in addition to the mesh-shaped wire arrangement there is provided at least one further carrier component which holds the individual meshes of the wire (5) in a defined position ensuring multiple contact between individual meshes.

2. Electric heating or thermal element according to Claim 1, characterized in that the further carrier component is composed of a shrinkable material and in the shrunken state holds the mesh-shaped wires (5) in a predefined contact position of the individual meshes in relation to one another.

3. Electric heating or thermal element according to Claim 1 or 2, characterized in that the further carrier material is composed of a textile yarn (3) which is produced together with the electric wire (5), forming a mesh product.

4. Electric heating or thermal element according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the at least one electric wire (5) and the at least one textile yarn (3) are produced in the manner of a knitted construction, a woven construction, a braided construction and/or a so-called raschel construction.

5. Electric heating or thermal element according to Claim 4, characterized in that it is knitted using a knitted construction with a tuck on both sides.

6. Electric heating or thermal element according to one of Claims 1 to 5, characterized in that for each row of loops more than five wales, preferably more than 10 wales, in particular more than 20, preferably 30, wales per 10 cm width are provided.

7. Electric heating or thermal element according to one of Claims 1 to 6, characterized in that for each row of loops less than 300, preferably less than 200, 100 or 80, 60 or 45, wales are provided.

8. Electric heating or thermal element according to one of Claims 1 to 7, characterized in that for each 10 cm, 10 to 80 rows of loops, preferably 30 to 60 rows of loops, in particular 35 to 45 rows of loops, are provided.

9. Electric heating or thermal element according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the textile yarn (3) is composed of shrinkable polyimide which is shrinkable from a temperature of more than 300°C, in particular about 330°C.

10. Electric heating or thermal element according to Claims 1 to 9, characterized in that the textile yarn (3), composed in particular of polyimide, has a cross section equivalent to a metric count of about 16/1.

11. Electric heating or thermal element according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the conductive wire (5) has a diameter of 0.01 to 1.0 mm, preferably 0.02 to 0.5 mm, in particular about 0.1 to 0.15.

12. Electric heating or thermal element according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the electrically conductive wire (5) is composed of a copper/nickel alloy.

13. Electric heating or thermal element according to one of Claims 1 to 12, characterized in that the resistance value in the current passage direction rises less than proportionally as a function of the length.

14. Electric heating or thermal element according to Claim 12, characterized in that a heating or thermal element with a length which is X times longer than an otherwise identically produced shorter heating and thermal element has a resistance value "X * F", the factor F having values below 0.9, preferably below 0.8, below 0.7, in particular below or equal to 0.6.

15. Method for the production of an electric heating or thermal element according to one of Claims 1 to 14, characterized in that the heating or thermal element is produced by knitting, weaving, braiding or by being produced on a raschel machine or by processing one or more electric wires and one or more textile shrinkable yarns, line wires without a protective covering being used.

16. Method according to Claim 15, characterized in that the heating or thermal element is heated to a shrinkage temperature at which the textile yarns shrink.

17. Method according to Claim 15 or 16, characterized in that the shrinking procedure is carried out in such a way that a shrinkage in the longitudinal direction and/or the transverse direction of at least 10%, preferably at least 20%, is achieved.

18. Method according to one of Claims 15 to 17, characterized in that during the shrinking procedure, tensile forces are exerted on the heating or thermal elements in the longitudinal and/or transverse direction, in order to set different resistance values.

Revendications

1. Elément thermique ou chauffant électrique, en particulier sous forme d'un élément thermique ou chauffant électrique en forme de bande, de feuille ou de nappe, comportant un agencement conducteur électrique en forme de fil, caractérisé en ce que le fil (5) de l'agencement conducteur s'étend en forme de maille et le fil (5) n'est pas isolé pour réaliser des points de contact entre les mailles individuelles, et en ce qu'il est prévu, outre l'agencement de fil en forme de mailles, au moins un autre composant de support qui maintient les mailles individuelles du fil (5) dans une position définie assurant un contact multiple entre les mailles individuelles.

2. Elément thermique ou chauffant électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'autre composant de support est constitué en un matériau rétractable et maintient à l'état rétracté les fils (5) en forme de mailles dans une position de contact prédéfinie des mailles individuelles les unes par rapport aux autres.

3. Elément thermique ou chauffant électrique selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'autre matériau de support est constitué en un fil textile (3) qui est fabriqué conjointement avec le fil électrique (5) en formant un tissu à mailles.

4. Elément thermique ou chauffant électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit au moins un fil électrique (5) et ledit au moins un fil textile (3) sont fabriqués à la manière d'une liaison tricotée, d'une liaison tissée, d'une liaison tressée et/ou d'une liaison dite Rachel.

5. Elément thermique ou chauffant électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est tricoté avec une liaison tricotée à lève bilatérale.

6. Elément thermique ou chauffant électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il est prévu par rangée de mailles plus de cinq tiges, de préférence plus de 10 tiges, en particulier plus de 20, préférentiellement 30 tiges par 10 cm de largeur.

7. Elément thermique ou chauffant électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est prévu par rangée de mailles moins de 300, de préférence moins de 200, 100 ou 80, 60 ou 45 tiges.

8. Elément thermique ou chauffant électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est prévu par 10 cm 10 à 80 rangées de mailles, de préférence 30 à 60 rangées de mailles, en particulier 35 à 45 rangées de mailles.

9. Elément thermique ou chauffant électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le fil textile (3) est constitué en polyimide rétractable qui est susceptible de se rétracter de préférence à partir d'une température de plus de 300°C, en particulier à environ 330°C.

10. Elément thermique ou chauffant électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le fil textile (3) constitué en particulier en polyimide présente une section transversale d'environ Nm 16/1.

11. Elément thermique ou chauffant électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le fil conducteur (5) présente un diamètre de 0,01 à 1,0 mm, de préférence de 0,02 à 0,5 mm, en particulier d'environ 0,1 à 0,15 mm.

12. Elément thermique ou chauffant électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le fil électrique conducteur (5) est constitué en un alliage cuivre-nickel.

13. Elément thermique ou chauffant électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la valeur de résistance augmente dans la direction d'écoulement du courant de façon sous-proportionnelle en fonction de la longueur.

14. Elément thermique ou chauffant électrique selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'un élément thermique ou chauffant d'une longueur X fois plus élevée présente, en comparaison avec un élément thermique ou chauffant plus court réalisé par ailleurs de la même manière, une valeur de résistance "X * F", le facteur F présentant des valeurs inférieures à 0,9, de préférence inférieures à 0,8, inférieures à 0,7, en particulier inférieures ou égales à 0,6.

15. Procédé pour réaliser un élément thermique ou chauffant électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'élément thermique ou chauffant est fabriqué par tricotage, tissage, tressage ou par fabrication sur un métier Rachel ou en travaillant un ou plusieurs fils conducteurs électriques et un ou plusieurs fils textiles rétractables, en utilisant des fils conducteurs sans enveloppe de protection.

16. Procédé selon la revendications 15, caractérisé en ce que l'élément thermique ou chauffant est réchauffé à une température de rétraction à laquelle les fils textiles se rétractent.

17. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que l'opération de rétraction est effectuée de telle sorte que l'on obtient une rétraction en direction longitudinale et/ou transversale d'au moins 10 %, de préférence d'au moins 20 %.

18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que des forces de traction en direction longitudinale et/ou transversale sont exercées sur l'élément thermique ou chauffant pendant l'opération de rétraction pour établir différentes valeurs de résistance.

Zeichnung