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Dokumentenidentifikation DE202006012155U1 14.12.2006
Titel Elektrisch leitfähiges Kontaktiergarn
Anmelder W. Zimmermann GmbH & Co. KG, 88171 Weiler-Simmerberg, DE
Vertreter Kritzenberger und Kollegen, 93059 Regensburg
DE-Aktenzeichen 202006012155
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 14.12.2006
Registration date 09.11.2006
Application date from patent application 02.08.2006
IPC-Hauptklasse D02G 3/12(2006.01)A, F, I, 20060802, B, H, DE
IPC-Nebenklasse D03D 15/00(2006.01)A, L, I, 20060802, B, H, DE   D01F 1/09(2006.01)A, L, I, 20060802, B, H, DE   D01F 8/14(2006.01)A, L, I, 20060802, B, H, DE   

Beschreibung[de]
Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrisch leitfähige Kontaktiergarne.

Stand der Technik

Bei den aus dem Stand der Technik bekannten elektrisch leitfähigen Textilien tritt das Problem auf, dass die elektrisch leitfähigen Bestandteile des Textils aus technischen und/oder wirtschaftlichen Erwägungen nicht aus einem Stück gefertigt werden. Dadurch wird eine elektrische Kontaktierung zwischen den verschiedenen elektrisch leitfähigen Komponenten des Textils erforderlich.

Üblicherweise werden die beiden elektrisch leitfähigen Komponenten, die in elektrischen Kontakt miteinander gebracht werden sollen, benachbart zueinander auf einer Seite eines textilen Trägers befestigt und im Bereich der Kontaktierungsstelle mittels eines Garns mit dem Trägertextil vernäht. Durch den vom Nähfaden ausgeübten Druck wird der elektrische Kontakt zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Komponenten hergestellt. Damit der elektrische Kontakt zwischen den beiden elektrisch leitfähigen Komponenten beständig sichergestellt werden kann, muss der Nähfaden in der Regel mit großer Kraft um die elektrisch leitfähigen Komponenten gewunden werden, wodurch es zu Einschnürungen und im Extremfall zu Bruch und Verlust der elektrischen Leitfähigkeit kommt.

Elektrisch leitfähige Textilien sind zudem grundsätzlich in Art und Ausmaß den gleichen mechanischen Belastungen ausgesetzt wie normale, elektrisch nicht leitfähige Textilen. Insbesondere müssen sämtliche Textilien eine hohe Waschbeständigkeit aufweisen. Im Bereich der Kontaktierungsstellen zwischen verschiedenen elektrisch leitfähigen Komponenten des Textils kommt es aufgrund dieser Belastungen immer wieder zu Beschädigungen, wodurch ein Verlust der elektrischen Leitfähigkeit eintreten kann.

Diese Probleme können durch eine neue Art von textiler Kontaktierung gelöst werden. Dabei wird kein direkter Kontakt zwischen den elektrisch leitfähigen Elementen hergestellt, die miteinander in elektrischen Kontakt gebracht werden sollen. Es kommt zusätzlich eine dritte leitfähige Komponente zum Einsatz, nämlich ein elektrisch leitfähiges Kontaktiergarn. Zwei auf verschiedenen Seiten eines textilen Trägers angeordnete elektrisch leitfähige Elemente werden dabei von dem Kontaktiergarn kontaktiert und auf diese Weise elektrisch leitend miteinander verbunden.

Das bei dieser Art von textiler Kontaktierung verwendete Kontaktiergarn muss verschiedenen Anforderungen genügen. Zum einen muss das Kontaktiergarn an seiner Oberfläche eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen, damit sicher gestellt ist, dass ein ausreichender elektrischer Kontakt zu den elektrisch leitfähigen Elementen hergestellt wird. Gleichzeitig muss das Kontaktiergarn eine genügende Biegsamkeit aufweisen, da es zwei auf verschiedenen Seiten eines textilen Trägers angeordnete elektrisch leitfähige Elemente durch den textilen Träger hindurch miteinander verbinden soll. Dabei treten sehr enge Biegeradien auf, die das Kontaktiergarn ohne Beschädigung und insbesondere ohne Verlust der elektrischen Leitfähigkeit verkraften muss.

Die aus dem Stand der Technik bekannten elektrisch leitfähigen Garne erfüllen diese Anforderungen nur ungenügend. Es besteht daher ein Bedarf an elektrisch leitfähigen Garnen, die eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen und mit engen Biegeradien vernäht werden können.

Darstellung der Erfindung

Hier setzt die Erfindung an. Der Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, liegt die Aufgabe zu Grunde, elektrisch leitfähige Garne bereitzustellen, die eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen und mit engen Biegeradien vernäht werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das elektrisch leitfähige Kontaktiergarn gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Details, Aspekte und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Beispielen.

Das erfindungsgemäße elektrisch leitfähige Kontaktiergarn umfasst zumindest einen nicht elastischen Kernfaden und zumindest zwei, um den Kernfaden gewundene elektrisch leitfähige Fäden. Die Dehnbarkeit des gesamten elektrisch leitfähigen Kontaktiergarns wird durch den nicht elastischen Kernfaden begrenzt.

Ein solches leitfähiges Kontaktiergarn weist an seiner Oberfläche eine gute elektrische Leitfähigkeit auf, da auf einen äußeren textilen Umwindefaden verzichtet wird. Durch den Einsatz von zumindest zwei elektrisch leitfähigen Fäden, die um den Kernfaden gewunden vorliegen, wird sicher gestellt, dass der nicht leitfähige Kernfaden im Wesentlichen vollständig von elektrisch leitfähigen Fäden abgedeckt ist. Eine Überbelastung des Kontaktiergarns durch Zugbeanspruchung führt nicht zu einer Verminderung der Leitfähigkeit des Garns, da die Dehnbarkeit des Garns durch den Kernfaden begrenzt ist. Vor einem Verlust der Leitfähigkeit kommt es also zu einem Abreißen des Kernfadens. Das erfindungsgemäße Kontaktiergarn kann mit sehr geringen Biegeradien vernäht werden.

Erfindungsgemäß wird die Dehnbarkeit des Kontaktiergarns durch den nicht elastischen Kernfaden begrenzt. Bei einer Zugbelastung geben nämlich die elektrisch leitfähigen Umwindefäden dieser Belastung durch Aufspreizung ihrer helikalen Form zu einer geringeren Anzahl an Windungen pro Längeneinheit des Kernfadens nach. Es kommt daher zu einem Abreißen des nicht elastischen Kernfadens bevor ein Verlust der Leitfähigkeit auftritt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als Kernfaden des Kontaktiergarns ein Polyesterfaden verwendet. Durch die Verwendung eines Polyesterfadens als Kernfaden können die Eigenschaften des Kontaktiergarns insbesondere hinsichtlich Reißfestigkeit und Biegeradien verbessert werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als Kernfaden des Kontaktiergarns ein Polyestermultifilamentgarn verwendet. Durch die Verwendung eines Polyestermultifilamentgarns als Kernfaden können die Eigenschaften des Kontaktiergarns insbesondere hinsichtlich Reißfestigkeit und Biegeradien weiter verbessert werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei zumindest einem um den Kernfaden gewundenen elektrisch leitfähigen Faden um ein leitfähiges Multifilamentgarn. Durch die Verwendung eines leitfähigen Multifilamentgarns als elektrisch leitfähiger Umwindefaden können die Eigenschaften des Kontaktiergarns insbesondere hinsichtlich Leitfähigkeit und Biegeradien weiter verbessert werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als um den Kernfaden gewundenes elektrisch leitfähiges Multifilamentgarn eine metallisch beschichtete Synthesefaser oder eine Edelstahl-Stapelfaser verwendet. Durch die Verwendung dieser speziellen leitfähigen Multifilamentgarne als Umwindefaden können die Eigenschaften des Kontaktiergarns insbesondere hinsichtlich Leitfähigkeit und Biegeradien weiter verbessert werden.

Besonders eignen sich waschbeständige, silberbeschichtete Nylongarne zur Herstellung der erfindungsgemäßen Kontaktiergarne. Der Markt bietet sowohl Monofilament-, als auch Multifilamentgarne an. Mit Multifilamentgarnen als Umwindung können im Vergleich zu monofilen Fasern höhere Flächenabdeckungen des Kerns bei gleichem Garndurchmesser erzielt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird daher als um den Kernfaden gewundenes elektrisch leitfähiges Multifilamentgarn eine metallisch beschichtete Synthesefaser nämlich silberbeschichtetes Nylon verwendet. Durch die Verwendung eines silberbeschichteten Nylon-Multifilamentgarns als Umwindefaden können die Eigenschaften des Kontaktiergarns insbesondere hinsichtlich Leitfähigkeit und Biegeradien weiter verbessert werden.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Kontaktiergarne kann auf verschiedene Arten erfolgen. Bevorzugt ist das Verfahren der klassischen Garnumwindung. Dabei wird der nicht elastische Kernfaden durch eine rotierende Hohlspindel geführt. Auf der Hohlspindel sitzt die Garnspule mit einem leitfähigen Faden. Dieser Faden wird von dem gleichmäßig abgezogenen Kernfaden mitgenommen, so dass der leitfähige Faden in Form einer Wendel um den Kernfaden gewunden wird.

Grundsätzlich entstehen durch das Umwinden des Kernfadens mit einem weiteren Faden innere Torsionskräfte, die dazu führen, dass sich das Garn im entlasteten Zustand, also beim Abwickeln von der Spule, um sich selbst verdrillt. Werden zwei Fäden um den Kernfaden gewunden, so ergibt sich die Möglichkeit, diese inneren Torsionskräfte zu eliminieren. Man spricht in diesem Fall von einem „Ausbalanzieren" des Garns. Wird der zweite Faden nämlich gegensinnig zu dem ersten Faden um den Kernfaden gewunden, so ergeben sich Torsionskräfte in entgegengesetzten Richtungen. Material und Anzahl der Umwindungen können nun durch einfache Versuche so aufeinander abgestimmt werden, dass die Beträge der Torsionskräfte ungefähr gleich sind und sich eine resultierende Torsionskraft von nahezu null ergibt. Als Folge ist gewährleistet, dass sich das Garn im unbelasteten Zustand kaum oder gar nicht um sich selbst verdrillt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind also die beiden elektrisch leitfähigen Fäden gegensinnig um den Kernfaden gewickelt. Wenn ein elektrisch leitfähiger Faden also beispielsweise in S-Richtung um den nicht elastischen Kernfaden gewunden vorliegt, so ist der zweite elektrische leitfähige Umwindefaden in Z-Richtung um den Kernfaden gewickelt. Es handelt sich also um eine kreuzweise Umwindung.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Kontaktiergarn zur Verbesserung der Gleitfähigkeit mit einem Zusatzmittel ausgerüstet. Besondere Vorteile ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn das Kontaktiergarn als Nähfaden in einer Nähmaschine eingesetzt wird. Durch eine Beschichtung des Kontaktiergarns mit einem dem Fachmann bekannten Zusatzmittel wird die Gleitfähigkeit des Garns erhöht und ein problemloser Einsatz in Nähmaschinen ermöglicht.

Die vorliegende Erfindung umfasst auch Gewebe, die wenigstens ein erfindungsgemäßes elektrisch leitfähiges Kontaktiergarn beinhalten.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden, es wird aber ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf die angegebenen Beispiele beschränkt sein soll.

Beispiel 1:

Ein Polyestermultifilamentgarn wird auf einer Garnumwindemaschine platziert und durch eine Hohlspindel geführt. Die Hohlspindel trägt eine konische Garnspindel, von der über Kopf ein silberbeschichtetes Nylon-Multifilamentgarn durch das Polyestermultifilamentgarn abgezogen wird.

Das einfach mit einem leitfähigen Umwindefaden umwundene Polyestermultifilamentgarn wird durch eine zweite Hohlspindel geführt. Diese Hohlspindel trägt ebenfalls ein silberbeschichtetes Nylon-Multifilamentgarn. Dieses zweite elektrisch leitfähige Umwindegarn wird gegenläufig zum ersten elektrisch leitfähigen Umwindegarn um den Kern gewickelt. Die Maschinenparameter werden so ausgewählt, dass ein ausbalanziertes Garn entsteht, das möglichst frei von inneren Torsionsspannungen ist.

Beispiel 2:

Das Kontaktiergarn aus Beispiel 1 wird zur Herstellung einer Heizjacke verwendet. Die Heizjacke weist einen Heizleiter auf, der aus einem Umwindegarn mit einem Kern aus Lycra (1880 dtex), einem Edelstahlmonofilament (50 &mgr;m Durchmesser) als innerer Umwindung und einem Polyestermultifilamentgarn (50 dtex) als äußerer Umwindung besteht. Die äußere Umwindung ist gegenläufig zur inneren aufgebracht. Sie deckt die innere Umwindung nur teilweise ab.

Zur Herstellung der Heizjacke wird der Heizleiter zunächst an einem textilen Träger befestigt. Als Trägertextil wird ein Polyestergewebe verwendet. In einem maschinellen Stickprozess wird dabei ein Polyesternähgarn als Oberfaden an die Oberseite des Trägertextils und der Heizleiter als Unterfaden an die Unterseite des textilen Trägers herangeführt. Der Oberfaden (Haltegarn) wird anschließend durch den textilen Träger hindurch zu der Unterseite des textilen Trägers geführt. Der Heizleiter wird von dem Oberfaden umschlungen, wodurch der Heizleiter gestreckt an der Unterseite des textilen Trägers befestigt wird. Abschließend wird der Oberfaden durch den textilen Träger hindurch zu der Oberseite des textilen Trägers geführt. Durch die fortlaufende Wiederholung der genannten Verfahrensschritte wird der Heizleiter gestreckt an der Unterseite des textilen Trägers festgenäht.

Daneben weist die Heizjacke ein textiles Zuleitungsband mit einem Leiter aus Reinsilberlitze auf, das im Detail wie folgt aufgebaut ist:

  • • 6 Kettfäden-Umwindegarn; Kern Lycra 1880 dtex, 1. Umspinnung Litze 6 + 1 0,04 mm Silber, 2. Umspinnung Polyamid 110 dtex nicht vollständig abdeckend
  • • 16 Kettfäden-Umwindegarn; Kern Lycra 1880 dtex, 1. Umspinnung Polyester 110 dtex, 2. Umspinnung Polyamid 110 dtex
  • • weitere nicht leitfähige Polyestermultifilament-Kettfäden
  • • Schussfaden Polyestermultifilamentgarn

Der Kettbaum weist symmetrisch um die 6 leitfähigen Kettfäden in der Mitte jeweils 8 nicht leitfähige Kettfäden links und rechts auf. Im Bereich der leitfähigen Garne sind weitere relativ dünne nicht leitfähige Polyester-Kettfäden (110 dtex) eingebracht. Diese stören den Kontakt zwischen den leitfähigen Garnen untereinander nicht. Die Bänder werden auf einem Bandwebstuhl gewebt.

Die Oberseite des Bandes ist glatt ausgeführt. Die leitfähigen Drähte können direkt kontaktiert werden. Der Heizleiter wird durch Vernähen mit dem leitfähigen Kontaktiergarn gemäß Beispiel 1 in elektrischen Kontakt mit dem Zuleitungsband gebracht. Der Heizleiter ist unter dem Trägertextil befestigt. Auf dem Trägertextil befindet sich das textile Zuleitungsband. Mittels des leitfähigen Kontaktiergarns gemäß Beispiel 1 wird das Zuleitungsband durch das Trägertextil hindurch mit dem Heizleiter vernäht.

Durch das Kontaktiergarn wird eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Heizleiter und dem Zuleitungsband hergestellt. Die leitfähige Naht wird senkrecht zur Heizleiterrichtung als Dreifachnaht aufgebracht. Das beschriebene einadrige Zuleitungsband wird so auf dem Trägertextil verlegt, dass alle zu kontaktierenden Stellen des Heizleiters darunter liegen.

Die beschriebene Heizjacke vermittelt einen komplett textilen Eindruck. Die Heizleiter und die Zuleitungsbänder sind von außen nicht zu sehen und nicht zu spüren. Das Knautschverhalten wird durch die Heizleiter nicht verändert. Die beschriebene Jacke ist komplett maschinenwaschbar. 10 Maschinenwäschen bei 30°C und 400 UPM Schleuderdrehzahl übersteht die Kontaktstelle ohne spürbare Einbußen in der Heizleistung.

Beispiel 3:

Das Kontaktiergarn aus Beispiel 1 wird zur Herstellung einer Autositzheizung verwendet. Die Autositzheizung weist einen Heizleiter auf, der aus einem Umwindegarn mit einem Kern aus Lycra (1880 dtex), einem versilberten Kupfermonofilament (70 &mgr;m) und einem Polyestermultifilamentgarn (50 dtex) als äußere Umwindung besteht. Die äußere Umwindung ist gegenläufig zur inneren aufgebracht. Sie deckt die innere Umwindung nur teilweise ab.

Zur Herstellung der Autositzheizung wird der Heizleiter zunächst in ein Gestrick eingearbeitet. Hierzu wird der textile Leiter während des Strickprozesses in gerader Linie zwischen die Maschenreihen hineingelegt. Die Maschen des Gestricks decken den Heizleiter ab. An den Stellen, an denen der Heizleiter kontaktiert werden soll, wird er einseitig nicht von den Maschen abgedeckt.

Der Heizleiter wird durch Vernähen mit dem leitfähigen Kontaktiergarn gemäß Beispiel 1 in elektrischen Kontakt mit einer verzinnten Kupferlitze gebracht. Die Kupferlitze wird auf die Rückseite des Gestricks gelegt. Mittels des leitfähigen Kontaktiergarns gemäß Beispiel 1 wird die Kupferlitze durch das Gestrick hindurch mit dem Heizleiter vernäht.

Durch das Kontaktiergarn wird eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Heizleiter und der Litze hergestellt. Die leitfähige Naht wird senkrecht zur Heizleiterrichtung als Vierfachnaht aufgebracht. Die verzinnte Kupferlitze wird so verlegt, dass alle zu kontaktierenden Stellen des Heizleiters darunter liegen.

Die verzinnte Kupferlitze wird mittels konventioneller Kupferkabel an eine aus dem Stand der Technik bekannte Sitzheizungsstromversorgung angeschlossen. Das Gestrick wird unter dem mit Schaumstoff kaschierten Oberstoff eingebracht.


Anspruch[de]
Elektrisch leitfähiges Kontaktiergarn, umfassend zumindest einen nicht elastischen Kernfaden und zumindest zwei, um den Kernfaden gewundene elektrisch leitfähige Fäden, dadurch gekennzeichnet, dass die Dehnbarkeit des gesamten elektrisch leitfähigen Kontaktiergarns durch den nicht elastischen Kernfaden begrenzt ist. Elektrisch leitfähiges Kontaktiergarn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kernfaden ein Polyesterfaden verwendet wird. Elektrisch leitfähiges Kontaktiergarn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kernfaden ein Polyestermultifilamentgarn verwendet wird. Elektrisch leitfähiges Kontaktiergarn nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei zumindest einem elektrisch leitfähigen Faden um ein leitfähiges Multifilamentgarn handelt. Elektrisch leitfähiges Kontaktiergarn nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als leitfähiges Multifilamentgarn eine metallisch beschichtete Synthesefaser oder eine Edelstahl-Stapelfaser verwendet wird. Elektrisch leitfähiges Kontaktiergarn nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als metallisch beschichtete Synthesefaser silberbeschichtetes Nylon verwendet wird. Elektrisch leitfähiges Kontaktiergarn nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Fäden gegensinnig um den nicht elastischen Kernfaden gewickelt sind. Elektrisch leitfähiges Kontaktiergarn nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktiergarn zur Verbesserung der Gleitfähigkeit mit einem Zusatzmittel ausgerüstet ist. Gewebe, umfassend wenigstens ein elektrisch leitfähiges Kontaktiergarn gemäß den Ansprüchen 1 bis 8.






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