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Die
Erfindung betrifft ein Abstandsgewirke nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Ein solches Abstandsgewirke mit einer Heizzone ist
durch das Gebrauchsmuster
DE
29901225 U1 bekannt. Die Erfindung betrifft ferner die
Wirkmaschine zu seiner Herstellung des Abstandsgewirkes nach Anspruch 12.
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Dabei
wird ein Abstandsgewirke mit zwei Deckschichten gewirkt, welche
durch biegesteife und biege-elastische Kunststoff-Fäden
(Stehfäden) bestimmter Länge unter Bildung einer
Zwischenschicht auf Abstand gehalten sind. Beim Wirken wird ein
einziger elektrisch leitender Widerstandsdraht (Leiterstrang) endlos
nach Art eines Schussfadens in die Zwischenschicht (3)
quer zur Wirkrichtung geradlinig und in Wirkrichtung mäanderförmig
hin und herlaufend eingetragen. Die Drahtenden des Widerstandsdrahtes
können an jeweils einem der Pole einer elektrischen Spannungsquelle
angeschlossen werden.
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Dieses
Abstandsgewirke hat den Nachteil, dass nur Heizkissen mit geringer
Länge und Breite hergestellt werden können, da
sonst die Heizleistung zu gering wird. Das bekannte Abstandsgewirke nimmt
sich dabei das Abstandsgewirke nach der
DE 4239068 C “ zum
Vorbild, bei welchem eine Mehrzahl von elektrischen Leitern als
Kette in das Abstandsgewirke eingearbeitet und mit quer zur Herstellrichtung des
Abstandsgewirkes verlaufenden Anschlußleitern verbunden
sind. Hierbei treten die geschilderten Nachteile nicht auf.
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Die
Erfindung hat die Aufgabe, den genannten Nachteil des bekannten
Abstandsgewirkes zu vermeiden.
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Als
Lösung hat sich wider Erwarten herausgestellt, dass der
Widerstandsdraht über seine gesamte Länge mit
einer elektrischen Isolierschicht versehen sein muß, wenn
das Heizkissen eine auch für Kraftfahrzeugsitze geeignete
Größe haben soll.
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Die
Erfindung setzt sich damit in Gegensatz zu allen bisher bekannten
Sitzheizkissen, auch solchen, die nicht als Abstandsgewirke sondern
als Textilfläche mit nur einer Schicht hergestellt sind,
und solchen die aus zwei parallelen Schichten mit dazwischen eingelegten
Heizleitern bestehen, z. B.
DE 10326446 B4 und
DE 19342285 B4 .
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Es
wurde beim Stand der Technik nicht erkannt, dass überall
da, wo eine Mehrzahl paralleler Heizfäden durch über
die Enden der Heizfäden geführte Kontaktfäden
mit elektrischer Energie beaufschlagt werden, die Heizfäden
wegen ihrer verhältnismäßig geringen
Länge nur mit geringer elektrischer Spannung beaufschlagt werden
muß, und jeder Heizfaden wegen der großen Anzahl
der parallelen Heizdrähte nur einen geringen Strom führt.
Die Isolierung innerhalb des Abstandsgewirkes bzw. auf der textilen
Grundfläche reichte daher aus.
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Mit
der Wirkerei, stehen Verfahren zur Herstellung von Abstandstextilien
zur Verfügung. Dabei werden zwei textile Flächengebilde
gleichzeitig in einem Arbeitsgang als zwei beabstandeten Deckschichten,
d. h. einer Ober-/(Vorder-) und einer Unter-/(Rück-)seite
hergestellt und bei deren Erzeugung ein so genanntes Monofilament
aus Kunststoff, stehend zu Ober- und Unterseite, abwechselnd in
die Ober- und Unterseite/Vorder- und Rückseite eingebunden.
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Dieses
Monofilament, in dieser Anmeldung auch als Abstandsfaden oder Stehfaden
bezeichnet, ist ein Endlosfilament, vom Aussehen her einer Angelschnur
vergleichbar, Das Monofilament besteht aus einem geeigneten Kunststoff,
z. B. Polyester/Polyethylen terephthalat gewünschter Dicke
und einer hohen, dauerhaften Eigenelastizität und Steifigkeit gegenüber
Stauch- und Biegebelastung.
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Es
ist also ein biegesteifer und biege-elastischer Kunststoffdraht.
Es ist durch geeignete Behandlung, insbesondere Thermofixieren schrumpffest
gemacht. Da beide Deckschichten durch eine große Anzahl
derartiger Stehfäden verbunden und gegen einander abgestützt
sind, werden die Deckschichten elastisch auseinander gehalten, so
dass zwischen ihnen eine von den Stehfäden senkrecht oder
mit bestimmter Neigung durchdrungene Zwischenschicht entsteht, herstellbar
und verwendbar in einer Dicke von bis zu 30 mm.
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Die
physikalischen Eigenschaften des Stehfadens sind derart gewählt,
daß der Abstand zwischen den beiden Deckschichten durch
die Länge und Eigenstabilität der Stehfäden
definiert ist.
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Durch
die elastischen Eigenschaften der Stehfäden wird das Abstandstextil
bei senkrechtem Flächendruck auf eine der Deckschichten
elastisch komprimiert, so dass sich die Dicke je nach Kraft verringert.
Bei Druckentlastung schnellen die Stehfäden in ihre ursprüngliche
Form zurück, damit wird der eigentlich definierte Abstand
der Deckschichten wieder erreicht. Das Wirkungsprinzip ist mit einer
Druckfeder vergleichbar.
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Zur
Anwendung kommen Abstandstextilien vor allem als oder auf Sitzflächen
und Liegeflächen.
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Abstandstextilien
werden zur Verbesserung der Belüftung der Körperkontaktflächen
auf Sitz und Rückenlehnen werden gelegt.
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Bekannt
ist es auch, die Deckschichten mit (sehr) offener Netzstruktur herzustellen
und ein solches Abstandstextil als Auflage für eine konventionell hergestellte
Heizmatte (bestehend aus Vliesoberseite und textiler Heizfläche
mit eingearbeiteten Heiz und Kontaktleitern aus Karbon und oder
Metallfilamenten sowie Vliesunterseite) zu verwenden. Derartige
Kombinationen von Abstandstextil und Heizmatte werden dann z. B.
als Sitzheizungen verwendet und zwischen die Polsterschichten genäht
oder geklebt.
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Die
Erfindung hat Vorteil, derartige drei-dimensionale, voluminöse
Abstandstextilien mit einer ausreichenden Beheizbarkeit und ein
Verfahren zu seiner Herstellung bereitzustellen, wobei das Produkt in
einem einzigen rationellen wenig aufwendigen Verfahren kostengünstig
herstellbar und darüber hinaus vielseitig einsetzbar sein
soll.
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Dabei
wird der elektrischer Leiter bereits bei der Herstellung des Abstandstextiles
in die Zwischenschicht eingelegt, so dass die parallelen Stränge
dieses Leiters sich über die Breite oder Länge
des Abstandstextils erstrecken, ein Gitter gewünschter Dichte
bilden und durch Anlegen einer elektrischen Spannung zur Beheizung
dienen können. indem der Leiter als Widerstandsdraht genutzt
wird und sich bei Anlegen einer für seine Länge
ausreichend hohen elektrischen Spannung erwärmt. In dieser
Ausgestaltung dient das Abstandstextil als vielseitig einsetzbare
Heizmatte, insbesondere als Sitz- oder Lehnenheizungen für
Kraftfahrzeuge oder Möbel, beheizbare Matratze oder Matratzenauflage,
Wandheizung, beheizbare Wand oder Wandabdeckung für mobile Thermoboxen,
evtl. mit elektrischem Anschluss für PKW/LKW Bordelektrik,
beheizbare Liegematten evtl. mit elektrischem Anschluss für
KFZ/Wohnwagen/Boot-Bordelektrik.
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Ohne
weitere voluminöse Polsterauflagen werden ein unangenehm
enger Kontakt zum Körper vermieden, gute klimaphysiologische
Eigenschaften (z. B. Ableitung von Feuchtigkeit) erzielt, eine die Wärmeübertragung
bewirkende und die Schweißbildung verhindernde Luftbewegung
unterhalb des obersten Polsterbezugs evtl. auch durch ein Gebläse zugelassen:
Die
Vorteile des Abstandstextils als Heizmatte ergeben sich aus der
durch die Art der Netzstruktur beeinflussbaren Luftführung
und Konvektion, aber auch aus der Dampf- und Feuchtigkeitsdurchlässigkeit,
die insbesondere bei der Verwendung als Matratze, Matratzenauflage
oder Liegematte erwünscht sein kann. Die Netzstruktur der
Deckschichten und die Durchlässigkeit der Zwischenschicht
erlaubt ein einfaches Reinigen und Waschen.
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Der
Netzstrukturcharakter derartiger Abstandstextilien mit offenen,
netzartigen Deckflächen kann – in den technisch
darstellbaren Grenzen – mit beliebiger Weite hergestellt
werden. Diese Beschreibung der Eigenschaften und Vorteile der erfindungsgemäßen
Abstandstextilien treffen in spezifischer Weise gerate für
Abstandsgewirke zu.
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Die
Einbringung des Leiters in die Zwischenschicht der Abstandstextilien
nach dieser Erfindung geschieht quer zur Forschrittsrichtung des
entstehenden Abstandstextils (bei einem Abstandsgewirke spricht
man von „Schussrichtung”). Der Leiter ist ein endloser
Draht, welcher zwischen den Seitenkanten des Abstandstextils hin
und herläuft und ein Gitter mit vorgegebenem Abstand der
Drahtstränge bildet. Der Draht wird durch einen neuartigen
besonderen Fadenführer eingetragen, der zwischen den Seitenkanten
hin- und herläuft. Wegen der relativ scharfen Umkehr an
den Seitenkanten wird als Leiter bei dieser Verlegungsart vorzugsweise
ein Metalldraht, insbesondere Kupferdraht oder eine aus einem Drahtbündel
bestehenden Litze eingesetzt. Nach dem Ablängen des endlos
hergestellten Abstandstextils entsteht an jedem seiner Längsenden
ein Drahtende. Diese beiden Enden des Drahts sind mit einer elektrischen
Spannungsquelle verbindbar.
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Die
elektrische Spannungsquelle ist in einfacher Weise anschließbar;
es ist kein weiterer Arbeitsschritt zur Anbringung eines Kontaktleiters
erforderlich. Es besteht keine Kurzschlussgefahr zwischen parallel
laufenden Drahtsträngen.
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Wegen
der Wärme- und Luftverteilung sind Abstandstextilien nach
dieser Erfindung entsprechend Anspruch 8 insbesondere als Sitzheizungsmatten
für Kraftfahrzeuge vorteilhaft.
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Die
Wärmeleitung nicht nur durch Strahlung sondern auch durch
Konvektion bei gleichzeitiger Wärmeisolierung begünstigt
den Einsatz der Abstandstextilien nach dieser Erfindung entsprechend Anspruch
9 als Wandabdeckung insbesondere für Warmhalte- oder Heizbehälter
mit Stromanschluß. Derartige Behälter lassen sich
zum Warmhalten und Erhitzen von Lebensmittel in Kraftfahrzeugen
mitführen und verwenden, da der Energiebedarf wegen der guten
Wärmeisolierung und -Übertragung auch durch die
Energieversorgung eines Kraftfahrzeugs gedeckt werden kann.
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Wegen
der Wärme- und Luftverteilung sind Abstandstextilien nach
dieser Erfindung entsprechend Anspruch 10 insbesondere als Matratzen
oder Matratzeauflagen oder entsprechend Anspruch 11 als beheizte
Liegematten oder Auflage einer beheizten Liegematte einsetzbar.
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Gerade
bei den letztgenannten Verwendungen ist die Erfindung nach Anspruch
1 vorteilhaft, da die Netzstruktur der Deckschichten und die Durchlässigkeit
der Zwischenschicht ein einfaches Reinigen und Waschen erlaubt und
auch Feuchtigkeit nicht zu Kurzschlüssen führt.
Durch Gestaltung der Nutzstruktur lässt sich die Wärmeübertragung
bei Verwendung als Heizmatte in wertem Rahmen beeinflussen.
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Zur
Herstellung eines Abstandsgewirkes nach dieser Erfindung wird die
Wirkmaschine nach Anspruch 12 mit einem angetriebenen Fadenführer ausgerüstet,
der sich quer zur Fortschrittsrichtung des Gewirkes, der Nadelbewegung
der Legebarren folgend, bewegt und dabei einen elektrischen Leiter, insbesondere
Kupferdraht oder Kupferlitze mitführt und diesen nach vorbestimmtem
Rapport abwechselnd in die obere (vordere) und untere (hintere)
der Deckschichten einbindet.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand eines als Abstandsgewirke ausgeführten
Beispiels beschrieben. (Dabei werden die Begriffe Abstandstextil und
Abstandsgewirke synonym benutzt.)
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Es
zeigen:
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1 das
Schema eines Abstandstextils
-
2 das
Schema eines Abstandsgewirkes mit eingelegtem Leiter
-
3 das
Schema eines Abstandsgewirkes mit eingelegtem Leiter
-
4 das
Schema einer Wirkmaschine für das Herstellungsverfahren.
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Ein
Abstandstextil besteht aus zwei Deckflächen 1 und 2,
die gleichzeitig auf einer Maschine hergestellt, d. h. gewebt, gestrickt
oder gewirkt werden. Dabei wird abwechselnd in die obere bzw. vordere und
die untere bzw. hintere Deckschicht ein Abstandsfaden in einem bestimmten
Rapport eingebunden, so dass die beiden Deckschichten durch eine Vielzahl
gleichmäßig verteilter Abstandsfäden
(Stehfäden) 3 verbunden sind.
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Die
Koordinaten bezeichnen
- z:
- Richtung der Länge
= Herstellrichtung, Fortschrittsrichtung,
- x:
- Abstand der Deckschichten
- y:
- Breite des Textils
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Da
es sich bei den Abstandsfäden um einen elastischen Monofilfaden
mit einer gewissen Steifigkeit und – nach Knickung oder
Biegung – einem guten Erholungsvermögen handelt,
entsteht zwischen den Deckschichten eine bleibende Zwischenschicht, die
von den Abstandsfäden durchdrungen ist. Daher ist beim
Gebrauch die obere Deckschicht unter Belastung gebietsweise elastisch
komprimierbar; nach Rückgang der Belastung federt die obere
Deckschicht wieder in ihre Ausgangslage zurück.
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Die
Deckschichten können mehr oder weniger dicht, vor allem
auch netzartig hergestellt werden.
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2 entspricht
weitgehend der 1. Dargestellt ist schematisch
ein Abstandsgewirke mit einer nicht der Erfindung entsprechenden
Art der Leiter.
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Zwischen
die Deckschichten 1 und 2 ist in die Zwischenschicht 3 eine
Vielzahl elektrischer Leiter gleichzeitig mit der Herstellung der
beiden Deckschichten und der Einbindung der Abstandsfäden eingeführt.
Diese elektrischen Leiter sind mit Abstand zueinander über
die Breite B des Gewirkes verteilt. Dabei kann es sich um Drahtbündel
oder Drahtlitzen aus Metall oder Kohlenstoff handeln. Die Einführung kann
geradlinig geschehen, so dass die Leiter einen konstanten Abstand
zu einander haben. Die Leiter können jedoch auch mit einer
pendelnden Hin- und Herbewegung quer zu ihrer Verlegerichtung eingeführt
werden. Jeder Leiter bildet dadurch eine Sinuslinie die phasengleich
oder phasenversetzt zu der engen des benachbarten Leiters sein kann.
Bei Verwendung der Leiter als Widerstandsheizdrähte (Heizmatte)
ergibt sich dadurch eine flächige Wärmeverteilung.
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Die
Schar der Leiter wird nach dem Ablängen des Gewirkes in
Parallelschaltung mit einer Spannungsquelle 6 verbunden.
Dazu werden an jeder Seite die Enden der Leiter durch einen Kontaktdraht 5 mit
einander verbunden. Es ist ersichtlich, dass hier die einzelnen
Leiterdrähte zwischen ihren Anschlussdrähten eine
geringe Länge haben, so dass bei geringer Spannung bereits
ein hoher Strom fließt.
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In 3 wird
gezeigt, dass erfindungsgemäß nur ein elektrischer
Leiter quer zur Fortschrittsrichtung der Deckschichten in einem
bestimmten Rapport durch einen zwischen den Barren geführten Fadenführer
zwischen den Seitenkanten (Breite B) des Gewirkes hin und hergeführt
wird. Es entsteht dadurch ebenfalls ein Gitter von zu einander im
wesentlichen parallelen Leitersträngen. In dieser Ausführung
werden vorzugsweise Metall- bzw. Kupferdrähte als Leiter
benutzt, da diese sich ohne Bruchgefahr umlenken lassen. Die beiden
Enden des Leiters werden nach dem Ablängen des Gewirkes
mit einer Spannungsquelle 6 durch Kontaktdraht 5 verbunden.
Es ist ersichtlich, dass hier der Leiter eine beträchtliche
Länge hat.
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Daher
ist der Gesamtwiderstand größer und es muß zur
Erzielung der gewünschten Heizleistung eine größere
Spannung angelegt werden, damit der erforderliche Strom fließt.
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Der
leitfähige Draht, der nach dieser Erfindung als Leiter
bzw. Kontaktdraht verwandt wird, besitzt an seiner Oberfläche
eine Isolierschicht ähnlich Spulendraht, z. B. durch Umhüllung
mit einer elektrisch isolierenden Kunststoffschicht oder durch Umwickeln
mit Isolierfäden.
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Durch
die Erfindung wird – auch bei der beabsichtigten Verwendung
als Sitzheizkissen, Heizmatratze, beheizte Liegematte usw. -vermieden, dass
diese höhere Spannung zu Verlusten führt, z. B. durch
die – wenn auch geringe – Leitfähigkeit
des textilen Materials, insbesondere aber auch durch Feuchtigkeit.
Auf diese Weise wird es möglich, den Leiter bereits bei
der Herstellung des Abstandstextiles nach Art eines Schussfadens
in die Zwischenschicht (3) quer zur Wirkrichtung geradlinig
ohne Maschenbildung und in Wirkrichtung mäanderförmig
hin und herlaufend einzulegen und mit seinen beiden Drahtenden an
jeweils einem der Pole der elektrischen Spannungsquelle anzuschließen.
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Wo
das Abstandsgewirke als Heizmatte dient, hängt deren Heizwirkung
von der Dichte ab, mit der die Leiterstränge nebeneinander
verlegt sind. Die Verwendung ist aber auch weitgehend durch die
wirktechnische Gestaltung der Deckschichten und durch den Abstand
der Deckschichten beeinflussbar.
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4 zeigt
das Schema einer Wirkmaschine für das Herstellungsverfahren.
Gezeigt sind Legebarren 3 10 einer Raschelmaschine.
Die beiden äußeren Legebarren dienen zur Herstellung
der Deckschichten, die verbleibenden Legebarren zum Einwirken der
Abstandsfäden. Es sind – senkrecht zur Zeichnungsoberfläche
(= Y Richtung) eine Vielzahl derartiger Legebarren hinter einander
angeordnet. Unterhalb der Legebarren befinden sich die vordere und hintere
Abschlagbarre 8.1, 9.2 sowie die vordere und hintere
Nadelbarre, 9.1 und 9.2. Das Abstandsgewirke 7 entsteht
mit Breite B (= Y Richtung, auch als Warenbreite bezeichnet), Länge
L (= Z-Richtung, auch als Wirkrichtung, Fortschrittsrichtung, Wirkfortschritt und
als Entstehungsrichtung bezeichnet). und Dicke D (= X-Richtung).
Unterhalb der Legebarren ist ein Fadenführer 12 auf
einer Schiene 13 beweglich geführt und angetrieben.
Dabei kann die Mündung des Fadenführers der Nadelbewegung
im wesentlichen über die gesamte Warenbreite folgen und
dabei einen elektrisch leitenden außen isolierten Heizdraht 4 in
das entstehende Abstandsgewirke einlegen, ohne dass der Heizdraht
an der Maschenbildung teilnimmt. Das Einlegen erfolgt im wesentlichen
in Y Richtung und im wesentlichen geradlinig, d. h. mit gleichförmiger
Geschwindigkeit. In den Endbereichen der Warenbreite jedoch kehrt
der Fadenführer mit definierter Beschleunigung und Verzögerung
um, so dass der Heizdraht hier in einem Bogen verlegt wird. Sodann erfolgt
der Rückweg, wobei der Heizdraht wieder geradlinig und
in Y Richtung verlegt wird. Dies geht so fort bis zum Konfektionsende
des mit einer bestimmten Konfektionslänge herzustellenden
Heizkissens, Heizmatte, Heizmatratze o. dergl.
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Es
ist nunmehr Gegenstand einer weiteren Erfindung, den Wirkvorgang über
die Konfektionslänge hinaus fortzusetzen und eine Überschusslänge des
Abstandsgewirkes herzustellen mit dem darin eingelegten Heizdraht.
Das Abstandsgewirke kann sodann im Bereich der Überschusslänge
in Y Richtung über die gesamte Breite durchschnitten werden. Sodann
wird der Heizdraht aus der Überschusslänge des
Abstandsgewiorkes herausgelöst und das Abstandsgewirke
wird aufgelöst. Dadurch steht eine ausreichende Länge
des Heizdrahts bereit, um Anfang und Ende des in einer Konfektionslänge
des Heizkissens liegenden Heizdrahtes mit den eng bei einander liegenden
Polen einer elektrischen Spannungsquelle zu verbinden. Der Heizdraht/Widerstandsdraht 4 ist
auf einer frei drehbaren oder gebremst drehbaren Vorlagespule 11 gespeichert. Durch
die mit dem Wirkfortschritt sowie mit der Verlegebewegung des Fadenführers 13 sich
vergrößernde Entfernung der Stellen der Einbindung
relativ zu der Vorlagespule wird der Heizdraht von der Vorlagespule
fortlaufend abgezogen.
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- 1
- Grundfläche,
obere (vordere) Deckfläche
- 2
- Grundfläche
Deckfläche, untere (hintere) Deckfläche
- 3
- verbindende
Fadensysteme, Stehfäden, Monofile, Abstandsfäden
- 4
- Leiter,
Leiterstrang, Draht, Drahtbündel, Drahtlitze, Litze
- 5
- Kontaktleiter,
Kontaktdraht, Draht
- 6
- Spannungsquelle,
elektrische S.
- 7
- Abstandsgewirke
- 8
- Abschlagbarre
- 8.1
- vordere
Abschlagbarre
- 8.2
- hintere
Abschlagbarre
- 9
- Nadelbarre,
- 9.1
- vordere
Nadelbarre
- 9.2
- hintere
Nadelbarre
- 10
- Legebarre
- 11
- Vorlagespule
- 12
-
- X-Achse
- Bewegungsrichtung
der Legebarren durch die Nadellücken, Richtung des Abstands
der Abschlagbarren und der Dicke (D) des Abstandsgewirkes, Ausrichtung
des Heizdrahtführers
- Y-Achse
- Erstreckungsrichtung
aller Barren in Richtung der Arbeitsbreite der Maschine und Warenbreite
(B) des Abstandsgewirkes, Bewegungsrichtung des Heizdrahtführers
- Z
Achse
- Richtung
der Hubbewegungen der Nadelbarren und der Länge (L) des
Abstandsgewirkes, Warenfortschrittsrichtung, Fortschrittsrichtung
der Herstellung,
- B
- Warenbreite
(B) des Abstandsgewirkes
- D
- Dicke
(D) des Abstandsgewirkes
- L
- Länge
(L) des Abstandsgewirkes
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 29901225
U1 [0001]
- - DE 4239068 C [0003]
- - DE 10326446 B4 [0006]
- - DE 19342285 B4 [0006]