EP1699266B1 - Stromleitfähiges Gewirk oder Gestrick für Heizzwecke, seine Verwendung und Wirk- oder Strickmaschine - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for producing a current-conducting knitted fabric or knitted fabric for heating purposes according to the preamble of claim 1.
- Such an electroconductive knitted fabric and manufacturing method are known from DE 201 00 915 known and will be after the DE 201 11 067 U1
- the present applicant incorporated the carbon filaments by knitting into a base fabric or into relatively flat knit constructions. It is known to those skilled in the art that the production of flexible heating elements with the knitting or knitting machine in the surface is a rather complicated and problematic process, with the carbon filaments often undergoing breaks in the stitch forming process.
- the invention is therefore based on the object to improve the aforementioned method for producing current-conductive knitted or crocheted so that it effectively prevents fractures in the carbon fibers in Strickverwirkesel and beyond a temperature-controlled heating, and an adjustable pressure stiffness with simultaneous thermal and electrical Isolation allows, so that the requirements of different applications can be met.
- the carbon filaments do not experience any relevant damage in the surface formation, provided that some significant changes are made to the filament guide elements.
- the latter can be described as follows:
- the thread guide elements of the machine must be adapted to the low lateral force stability of the carbon threads.
- the deflection members must therefore have no sharp edges or small deflection radii.
- the surface quality and thus smoothness must be high or friction minimal.
- the movement and dynamics of the needles for the meshing of the carbon threads as well as the needle movement of the other the carbon threads connecting threads and the binding technique is adapted to the low lateral force stability with the aim of a very gentle lateral force load of the carbon fibers in the surface formation.
- the thermal insulation, as well as the electrical insulation can be determined by the length of the spacer threads and thus the trapped Adjust the air and the textile-technical construction of the top and bottom layers particularly well. Advantageous values can be found in the subclaims. Also, the compressive stiffness can be adjusted by the flexural rigidity, angular position and in particular length of the spacer threads, it being clear that larger lengths are less pressure-stable than smaller lengths.
- the spacer textiles according to the invention can be coated on one side or on both sides. This makes it possible to produce a surface-closed volume of air or liquid that can be tempered via the carbon filaments.
- the entire structure can be formed from fully flexible to stiff by the type of coating.
- FIGS. 1 to 3 a knitted or knitted fabric according to the invention, which has been produced on a circular knitting or knitting machine, not shown, is generally designated 10.
- the latter is designed as a so-called spacer fabric or knitted fabric which has a top and bottom or layers 16 and 18, respectively. These two sides or layers are spaced parallel to each other, wherein the distance forming the clipboard 22 is indicated by the double arrow 20, is formed by the monofilament spacer threads 14 and can be selected in the range of a few tenths of millimeters up to 1 dm. This is the only way to produce the desired versatility of the final products, which are specified in claim 13.
- the actual consisting of synthetic threads or in mixture with natural fibers as a carrier material knit fabric is not shown for clarity, in which the carbon threads 12 are knitted with the metal conductors.
- the electrically conductive, relatively high-resistance, flexible resistance material made of carbon threads 12 forms the actual heating conductor, while the metal conductors for the electrical leads, not shown, consist of a low-resistance material, namely a silver-plated so-called standing thread forming contact conductor, e.g. in the form of a high-stretch knit braided hose.
- the carbon threads or filaments 12 can be arranged differently in the current-conducting knitted fabric 10 according to the invention, namely in the lower layer 18, as shown in FIG. 1, or in the upper layer 16, as shown in FIG. 2. A combination of these two embodiments is also possible.
- an embodiment is shown in Fig. 3, in which the heating carbon filaments 12 extend not only through the upper and lower layers 16 and 18, but are additionally incorporated into the spacer cavity / intermediate layer 22.
- the carbon threads 12, despite low lateral force stability have no breaks or broken points, which is ensured in the production process of the knitted fabric 10 according to the invention by adaptation of corresponding mechanical factors.
- the Not shown deflection members have rounded smooth edges and large deflection radii for the carbon threads 12 with minimal friction. It is also advantageously thought to twist the carbon threads 12 to give them increased stability, especially in bends or deformations for higher-stressed textiles.
- Twisted carbon threads 12 are also much easier to machine stitches, making the knitting process or process is safer.
- the twisted carbon threads 12 reduce the electrostatic charge in seat covers in the automobile in addition to the heating function.
- the spacer structure 10 solves all the problems of the prior art and enables the production of a large number of new products.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines stromleitfähigen Gewirks oder Gestricks für Heizzwecke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Ein derartiges stromleitfähiges Gewirk und Herstellungsverfahren sind aus der
DE 201 00 915 bekannt und werden nach derDE 201 11 067 U1 der vorliegenden Anmelderin die Carbonfilamente mit Strickverfahren auf eine Grundware oder in relativ flache Wirkkonstruktionen eingearbeitet. Den Fachleuten ist es bekannt, dass die Erzeugung von flexiblen Heizungselementen mit der Wirk oder Strickmaschine in der Fläche ein recht kompliziertes und problembehaftetes Verfahren darstellt, wobei die Carbonfäden bzw. - Filamente beim Maschenbildungsprozess häufig Brüche erleiden. - Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren zum Herstellen von stromleitfähigen Gewirken oder Gestricken derart zu verbessern, dass es Brüche bei den Carbonfäden im Strickverwirkprozess möglichst wirksam vermeidet und darüber hinaus eine temperierbare Heizung, sowie eine einstellbare Drucksteifigkeit mit gleichzeitiger thermischer und elektrischer Isolation ermöglicht, so dass die Forderungen unterschiedlichster Anwendungszwecke erfüllt werden können.
- Diese Aufgabe wird in überraschenderweise durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren gelöst.
- Überraschenderweise hat sich also herausgestellt, dass die Carbonfäden keine relevante Schädigung in der Flächenbildung erfahren, sofern man einige signifikante Änderungen der Fadenleitorgane vornimmt. Letztere lassen sich wie folgt beschreiben: Die Fadenleitorgane der Maschine müssen an die geringe Querkraftstabilität der Carbonfäden angepasst werden. Die Umlenkorgane dürfen somit keine scharfen Kanten oder kleine Umlenkradien besitzen. Die Oberflächengüte und damit Glätte muss hoch sein bzw. Reibung minimal. Die Bewegung und Dynamik der Nadeln für die Vermaschung der Carbonfäden als auch die Nadelbewegung der weiteren die Carbonfäden verbindenden Fäden sowie die Bindungstechnik ist an die geringe Querkraftstabilität anzupassen mit dem Ziel einer sehr schonenden Querkraftbelastung der Carbonfäden bei der Flächenbildung.
- Die Wärmeisolation, sowie die elektrische Isolation lassen sich durch die Länge der Abstandsfäden und damit der eingeschlossenen Luft als auch durch die textiltechnische Konstruktion der Unter- und Oberlage besonders gut einstellen. Vorteilhafte Werte lassen sich den Unteransprüchen entnehmen. Auch kann durch die Biegesteifigkeit, Winkellage und insbesondere Länge der Abstandsfäden die Drucksteifigkeit eingestellt werden, wobei es einleuchten dürfte, dass größere Längen weniger druckstabil sind als kleinere Längen.
- Ein weiterer Vorteil ist, dass die erfindungsgemäßen Abstandstextilien ein- als auch beidseitig beschichtet werden können. Damit lässt sich ein flächig geschlossenes Luft- oder Flüssigkeitsvolumen erzeugen, das über die Carbonfilamente temperierbar ist. Die gesamte Struktur ist über die Art der Beschichtung von voll flexibel bis steif ausbildbar.
- Weitere Vorteile und Merkmale, die auch gemeinsam mit dem Hauptanspruch von erfinderischer Bedeutung sein können, sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
- Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung zum besseren Verständnis derselben anhand der Zeichnung näher erläutert, auf das die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist.
- Es zeigt:
- Fig. 1
- eine Querschnittsansicht im Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Abstandsgestrickes mit Carbonheizelementen;
- Fig. 2
- eine Querschnittsansicht im Ausschnitt eines weiteren Beispiels eines erfindungsgemäßen Abstandsgestrickes mit Carbonheizelementen; und
- Fig. 3
- eine Querschnittsansicht im Ausschnitt eines erfindungsgemäßen Abstandsgestrickes mit Carbonheizelementen nach einer noch weiteren Ausführungsform.
- In den Figuren 1 bis 3 ist ein erfindungsgemäßes Gewirk oder Gestrick, das auf einer nicht gezeigten Rundstrick- oder Wirkmaschine hergestellt worden ist, allgemein mit 10 bezeichnet. Erfindungsgemäß ist letzteres als sogenanntes Abstandsgestrick bzw. -Gewirk ausgebildet, das eine Ober- und Unterseite bzw. -Lagen 16 bzw. 18 aufweist. Diese beiden Seiten bzw. Lagen verlaufen parallel beabstandet voneinander, wobei der die Zwischenablage 22 bildende Abstand durch den Doppelpfeil 20 angedeutet ist, durch die monofilen Abstandsfäden 14 gebildet wird und im Bereich von einigen Zehntelmillimetern bis zu 1 dm gewählt werden kann. Gerade hierdurch lässt sich die gewünschte Vielseitigkeit der Endprodukte herstellen, die im Anspruch 13 angegeben sind.
- In den schematischen Darstellungen der Figuren ist der besseren Übersichtlichkeit halber das eigentliche aus synthetischen Fäden oder auch in Mischung mit Naturfasern als Trägermaterial bestehende Gestrick nicht gezeigt, in das die Carbonfäden 12 mit den Metalleitern eingestrickt sind. Das elektrisch leitende, relativ hochohmige, flexible Widerstandsmaterial aus Carbonfäden 12 bildet den eigentlichen Heizleiter, während die nicht gezeigten Metalleiter für die elektrischen Zuleitungen aus einem niederohmigen Material bestehen, nämlich einem versilberten den sogenannten Stehfaden bildenden Kontaktleiter z.B. in Form eines hoch dehnfähigen Strick-Flecht-schlauches.
- Die Carbonfäden oder -Filamente 12 können im erfindungsgemäßen stromleitfähigen Gestrick 10 unterschiedlich angeordnet werden, nämlich in der unteren Lage 18, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, oder in der oberen Lage 16, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Eine Kombination dieser beiden Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Darüber hinaus ist in Fig. 3 eine Ausführungsform gezeigt, in der die heizenden Carbonfilamente 12 nicht nur durch die obere und untere Lage 16 bzw. 18 verlaufen, sondern zusätzlich in den Abstandshohlraum/Zwischenlage 22 eingearbeitet sind. Von besonderer Bedeutung ist es, dass die Carbonfäden 12 trotz geringer Querkraftstabilität keine Brüche oder angebrochene Stellen aufweisen, was im Herstellungsverfahren des erfindungsgemäßen Gestricks 10 durch Anpassung entsprechender maschineller Faktoren gewährleistet wird. Beispielsweise sollten die nicht gezeigten Umlenkorgane abgerundete glatte Kanten und große Umlenkradien für die Carbonfäden 12 bei minimaler Reibung besitzen. Auch ist vorteilhafterweise daran gedacht, die Carbonfäden 12 zu zwirnen, um ihnen eine erhöhte Stabilität zu verleihen, insbesondere bei Biegungen oder Verformungen für höher beanspruchte Textilien.
- Gezwirnte Carbonfäden 12 sind auch wesentlich leichter zur Maschenbildung verarbeitbar, wodurch der Strickprozess bzw. Wirkprozess sicherer wird.
- Die gezwirnten Carbonfäden 12 reduzieren neben der Heizfunktion die elektrostatische Aufladung bei Sitzbezügen im Automobil.
- Die Vorteile von den erfindungsgemäßen Abstandsstrukturen lassen sich wie folgt aufzählen:
- Die Oberseite 16 als auch Unterseite 18 sind bereits als Dekor konstruierbar und sofort verwendbar.
- Die Oberseite 16 als auch die Abstandsmonofile und die eingeschlossene Luft im Abstand wirken als elektrischer Isolator und ersetzen bisherige weitere Isolationslagen.
- Die in der Zwischenlage 22 eingeschlossene Luft wirkt als Wärmedämmung bzw. Wärmepufferung.
- Der Abstands-Hohlraum lässt sich zur Aufheizung der Luft benutzen. Über Luftstrom kann erwärmte Luft in Art eines flexiblen Föns ausgeblasen werden. Hier ist die Einarbeitung der Heizfäden 12 in Ober- und Unterseite 16 bzw. 18, als auch in die Abstandshalter zweckmäßig.
- Die Einarbeitung der Kontaktleiter in Maschenform ist möglich, evtl. auch in den Zwischenraum 22 der Abstandsstruktur oder durch nachträgliches Aufnähen.
- Die Herstellung auf Rundstrickmaschinen, evtl. auch Flachstrickmaschinen bzw. Kettenwirkmaschinen, ermöglicht fast fertige Endprodukte, z.B. für runde Formen für Manschetten, bei variablem Durchmesser durch Wechsel der Maschine als auch flächige Ware.
- Die Abstandsstrukturen lassen sich ein- und beidseitig für die Ausbildung von Luftleitkanälen, Isolationen beschichten.
- Die Beschichtung kann ergänzt werden durch funktionelle Dünnschichten für besondere Reflexion bzw. Transmission von kurzwelliger und/oder langwelliger IR-Wärmestrahlung.
- Folgende Anwendungen sind denkbar: heizbares, flexibles Flüssigkeits-, Gas- oder Feststoffgefäß.
- Gegenüber den bekannten flachen Konstruktionen weisen die erfindungsgemäßen Abstandsgestricke und -Gewirke 10 folgende Vorteile auf:
- In der Bekleidung oder in technischen Anwendungen ergeben sich durch die Abstandsmaschengebilde, eine einstellbare Kompressibilität, Dekor, Luftdurchlässigkeit, Abstand.
- Keine Delaminations- oder Verschiebungsprobleme mit der Isolationsabdeckung in der Anwendung, da alle Bestandteile miteinander vermascht sind.
- Anwendung mit einer zusätzlichen Luftströmung denkbar, um z.B. Schweiß im Personensitz abzutransportieren.
- Anwendung als Flächenheizung vorstellbar - elektrische Fußbodenheizung oder Wandheizung für Wohnbereich, Mobilbereich, sonstiges.
- Im Nahtbereich bei der Konfektion kann die Stromzuführung eingenäht werden: Dieses hat Vorteile bei kleineren Strukturen, z.B. Bekleidung: Handschuhe, Schuh.
- Nach alledem dürfte für den Fachmann einleuchten, dass die erfindungsgemäße Abstandsstruktur 10 sämtliche Probleme des Standes der Technik löst und die Herstellung einer Vielzahl neuer Produkte ermöglicht.
Claims (12)
- Verfahren zum Herstellen eines stromleitfähigen Gewirks oder Gestricks (10) für Heizzwecke, welches ein elektrisch leitendes, relativ hochohmiges, flexibles Widerstandsmaterial aus Carbonfäden (12) mit Metallleitern für die elektrische Zuleitungen aus einem niederohmigen Material enthält, wobei die Carbonfäden (12) und die Metallleiter in ein aus synthetischen Fäden oder auch in Mischung mit Naturfasern als Trägermaterial bestehendes Gewirk oder Gestrick mit eingewirkt oder -gestrickt werden, wobei es in Form eines Abstandsgestrickes oder -gewirkes mit einer Ober- und Unterseite (16 bzw. 18) und Zwischenlage (22) ausgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbonfäden durch entsprechend eingestellte und angepasste Umlenkorgane mit abgerundeten Kanten und großen Umlenkradien bei minimaler Reibung einer sehr schonenden Querkraftstabilität ausgesetzt werden.
- Stromleitfähiges Gewirk oder Gestrick für Heizzwecke hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallleiter ein versilberter Kontaktleiter in Form eines hochdehnfähigen Strick-Flechtschlauches ist.
- Stromleitfähiges Gewirk oder Gestrick für Heizzwecke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktleiter beim Wirk- oder Strickverfahren eingearbeitet oder nach der Herstellung des Abstandsgewirkes oder Abstandsgestrickes aufgenäht ist.
- Stromleitfähiges Gewirk oder Gestrick für Heizzwecke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktleiter als Stehfaden oder in Schlaufenform oder in Kombinationen aus verschiedenen Maschenbindungstechniken beim Wirk- oder Strickverfahren eingearbeit ist.
- Stromleitfähiges Gewirk oder Gestrick für Heizzwecke nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktleiter und/oder die Carbonfäden in die Mitte und/oder der Unter- und Oberfläche des Abstandsgestrickes oder -gewirkes eingearbeitet ist bzw. sind.
- Stromleitfähiges Gewirk oder Gestrick für Heizzwecke nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktleiter durch die Bildung zusätzlicher Maschen oder durch entsprechende Legung von den Carbonfäden (12) umschlungen wird.
- Stromleitfähiges Gewirk oder Gestrick für Heizzwecke nach Anspruch 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Carbonfäden (12) gezwirnt, einfach oder gefacht sind.
- Stromleitfähiges Gewirk oder Gestrick für Heizzwecke nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Abstandsfäden einige 10tel mm bis zu 1 dm, insbesondere 2 bis 70 mm, beträgt.
- Stromleitfähiges Gewirk oder Gestrick für Heizzwecke nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine ein- oder beidseitige Beschichtung.
- Stromleitfähiges Gewirk oder Gestrick für Heizzwecke nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung aus flexiblen Polymeren wie Polyurethan, PVC, Silikonkautschuk oder Mischungen als auch Mehrschichtstrukturen daraus sowie aus weniger flexiblen Beschichtungssystemen besteht.
- Stromleitfähiges Gewirk oder Gestrick für Heizzwecke nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung durch Verklebung einer Kunststofffolie oder einer Lage aus steifem Material, auch Metall, oder durch Einsatz von Schmelzfolien direkt und/oder indirekt erfolgt.
- Verwendung des stromleitfähigen Gewirkes oder Gestrickes für Heizzwecke nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche zur Auskleidung von Bekleidung oder Stiefeln sowie Flächenheizungen oder sphärisch geformte Heizungen hergestellt durch Konfektion oder Tiefziehen für Bau, Wohnen oder Möbel, Kfz- oder Flugzeugsitzbezüge sowie Matratzen, Unterbetten, Decken und Kissenbezüge.
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