Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines beheizbaren Flächenelements und ein beheizbares Flächenelement.

Fußbodenplatten können mit ohmschen Heizerfolien ausgestattet werden, die separat gefertigt und anschließend in den Fußbodenaufbau integriert werden .

Die US 2002 01 68184 beschreibt eine Variante zum Aufba u einer beheizten Fußbodenplatte.

Vor diesem H intergrund wird mit der vorliegenden Erfindung ein Verfa hren zum Herstellen eines beheizbaren Flächenelements und ein beheizbares Flächenelement gemäß den Ha uptansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich a us den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung .

Ein Flächenelement kann direkt beheizt werden, indem ein Heizelement in eine Struktur des Flächenelements integriert wird . Dadurch wird eine Teileanza hl reduziert und Fertigungskosten für das Flächenelement können gesenkt werden .

Es wird ein Verfa hren zum Herstellen eines beheizbaren Flächenelements vorgestellt, bei dem in einem Schritt des Aufbringens eine Heizschicht mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, eine Kontaktierungsschicht zum Kontaktieren der Heizschicht und zumindest eine Schutzschicht zum Schützen der Heizschicht und der Kontaktierungsschicht auf eine Tragstruktur aufgebracht werden .

Unter einem Flächenelement kann eine Bodenplatte verstanden werden . Eine Heizschicht kann aus einem Material bestehen, dessen elektrischer Widerstand einen positiven Temperaturkoeffizienten aufweist. Die Kontaktierungsschicht kann aus einem elektrisch leitenden Materia l bestehen . Die Schutzschicht kann a us einem elektrisch isolierenden

Materia l bestehen .

Das Verfahren kann einen Schritt des Verbindens aufweisen, in dem die Tragstruktur, die Heizschicht, die Kontaktierungsschicht und die Schutzschicht durch Temperieren und/oder Drücken zu einer Einheit verbunden werden . Das Temperieren kann in einem Druckprozess ausgeführt werden und/oder das Drücken kann in einem Druckprozess a usgeführt werden . Durch das Verbinden zu der Einheit ist das Flächenelement einstückig und einfach zu verba uen .

Die Heizschicht kann a uf die Tragstruktur a ufgebracht werden . Die Konta ktierungsschicht kann a uf die Heizschicht aufgebracht werden . Die Heizschicht kann damit zwischen der Tragstruktur und der Kontaktierungsschicht angeordnet sein . Die Heizschicht kann die Tragstruktur von der Kontaktierungsstruktur trennen .

Im Schritt des Aufbringens kann zumindest eine elektrische Eigenschaft eines Materia ls der Heizschicht erfasst werden und eine Geometrie der Konta ktierungsschicht an die Eigenschaft angepasst werden . Die Eigenschaft kann beispielsweise ein elektrischer Widerstandswert sein . Durch das Anpassen kann die Kontaktierungsschicht eine Veränderung der Eigenschaft ausgleichen . Beispielsweise kann ein Abstand zwischen Elektroden verkleinert werden, wenn der Widerstandswert steigt, um einen gleichbleibenden resultierenden elektrischen Widerstand zu erha lten .

Die Kontaktierungsschicht kann in Form von elektrisch leitenden Ba hnen aufgebracht werden . Die Kontaktierungsschicht kann partiell aufgebracht werden . Zwischen den Ba hnen kann ein Zwischenraum a usgebildet sein . Durch Bahnen kann Konta ktierungsmaterial eingespart werden .

Die Kontaktierungsschicht kann mit zwei voneinander räumlich getrennten Elektroden aufgebracht werden . Dadurch können beide Elektroden auf einer Seite der Heizschicht angeordnet werden . Die Tragstruktur kann elektrisch isoliert sein . Beide Elektroden können im gleichen Fertigungsschritt hergestellt werden .

Die Elektroden können als Interdigitalelektroden a ufgebracht werden . Fingerförmige miteinander kämmende Elektroden ermöglichen eine gleichmä ßige Kontaktierung und damit eine gleichmäßige Wärmeabgabe der Heizschicht.

Zwischen der Schutzschicht und der Konta ktierungsschicht und/oder der Heizschicht kann ferner eine Höhena usgleichsschicht aufgebracht werden . Durch die Höhenausgleichsschicht kann die Schutzschicht eben sein . Die Höhenausgleichsschicht kann als thermoplastische Folie aufgebracht werden. Die Höhenausgleichsschicht kann ganzflächig aufgebracht werden. Durch die thermoplastischen Eigenschaften kann das Material der Höhenausgleichsschicht fließen. Somit können die Elektroden in die Höhenausgleichsschicht einsinken.

Die Heizschicht und/oder die Kontaktierungsschicht kann als viskoses aushärtbares Material aufgebracht werden. Flüssiges oder pastöses Material ist einfach zu verarbeiten und benötigt keinen Zuschnitt. Die Heizschicht kann aufgesprüht werden. Die Kontaktierungsschicht kann aufgedruckt werden. Die Heizschicht kann flächig aufgebracht werden. Die Kontaktierungsschicht kann selektiv partiell aufgebracht werden.

Die Schutzschicht kann als Folie aufgebracht werden. Eine Folie kann robust sein.

Die Kontaktierungsschicht kann als elektrisch isolierende Folie mit elektrisch leitenden Elektrodenbereichen aufgebracht werden. Die Elektrodenbereiche können vorab in der Folie hergestellt werden. Die Folie kann schnell aufgebracht werden. Weiterhin wird ein beheizbares Flächenelement mit einer Tragstruktur vorgestellt, auf die eine Heizschicht mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, eine Kontaktierungsschicht zum Kontaktieren der Heizschicht und zumindest eine Schutzschicht zum Schützen der Heizschicht und der Kontaktierungsschicht aufgebracht sind. Von Vorteil ist ebenfalls ein Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer hier vorgestellten Variaten, wenn das Verfahren auf einer Vorrichtung ausgeführt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung eines beheizbaren Flächenelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 eine Darstellung von Interdigitalelektroden eines beheizbaren Flächenelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfa hrens zum Herstellen eines beheizbaren Flächenelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ä hnliche Bezugszeichen verwendet, wobei a uf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.

Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines beheizbaren Flächenelements 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Flächenelement 100 weist eine plattenartige Tragstruktur 102 auf, die a uf einer Seite eine Heizschicht 104 aufweist. Die Tragstruktur 102 ist elektrisch isoliert. Die Heizschicht 1 04 besteht aus einem Material, dessen elektrischer Widerstand bei steigender Temperatur zunimmt. Mit anderen Worten weist das Materia l einen positiven Temperaturkoeffizienten auf. Auf der Heizschicht 1 04 ist eine Kontaktierungsschicht 1 06 angeordnet. Die Kontaktierungsschicht 1 06 ist dazu ausgebildet, die Heizschicht 104 elektrisch zu kontaktieren . Die Kontaktierungsschicht 1 06 besteht aus einem Materia l mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit. Das Material der Konta ktierungsschicht 1 06 ist in Form von zueinander bea bstandeten Leiterba hnen 108 auf der Heizschicht 104 angeordnet. Zwischen den Leiterbahnen 108 ist eine Höhena usgleichsschicht 1 1 0 auf der Heizschicht 104 angeordnet. Die Höhena usgleichsschicht 1 10 füllt eine Vertiefung zwischen den Leiterbahnen 108 a uf. Die Höhena usgleichsschicht 1 1 0 besteht a us einem elektrisch isolierenden Material . Auf der Konta ktierungsschicht 1 06 und der Höhena usgleichsschicht 1 1 0 sind drei übereinander angeordnete Schutzschichten 1 1 2 angeordnet. Die Sch utzschichten 1 1 2 sind elektrisch isolierend und schützen die Heizschicht 104 und die Kontaktierungsschicht 106 vor ä ußeren Einflüssen .

In einem Ausführungsbeispiel weist die Tragstruktur 1 02 im Bereich der Leiterbahnen 108 Durchbrüche a uf. In den Durchbrüchen sind elektrische Anschlüsse 1 14 zu den Leiterba hnen 1 08 angeordnet. Durch die Anschlüsse 1 14 ist die Kontaktierungsschicht 1 06 von einer Rückseite der Tragstruktur 102 elektrisch kontaktiert. Mit anderen Worten zeigt Fig. 1 einen Schichtaufbau eines Flächenelements 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Heizschicht 104 ist auf die mechanische Tragstruktur 102 aufgesprüht. Die Elektroden 108 sind auf die Heizschicht 104 aufgedruckt. Die Höhenausgleichsschicht 110 ist eine thermoplastische Folie. Die Schutzschichten 112 sind ebenfalls Folien. Der ganze Schichtaufbau ist anschließend an das

Aufbringen der Schichten zwischen geheizten Platten gepresst worden. Dabei sind die Heizschicht 104 und die Kontaktierungsschicht 106 fest miteinander verbacken worden. Die Höhenausgleichsschicht ist zumindest fließfähig aufgeschmolzen und aus dem Bereich der Elektroden 108 in die Vertiefung zwischen den Elektroden 108 geflossen. Die Schutzfolien 112 haben sich dabei fest mit der Kontaktierungsschicht 106 und der

Höhenausgleichsschicht 110 verbunden. Nach dem Heizen und Drücken ist das Flächenelement 100 eine einstückige Einheit.

Fig. 2 zeigt eine Darstellung von Interdigitalelektroden 108 eines beheizbaren Flächenelements 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das

Flächenelement 100 entspricht im Wesentlichen dem Flächenelement in Fig. 1. Das Flächenelement 100 ist hier rechteckig. Die Kontaktierungsschicht 106 ist mit zwei Elektroden 108 ausgebildet. Dabei ist jede Elektrode 108 durch einen eigenen elektrischen Anschluss 114 kontaktiert. Die Elektroden 108 weisen Finger auf, die jeweils durch gleich breite Zwischenräume getrennt sind. In den Zwischenräumen ist die Heizschicht 104 sichtbar. In jedem Zwischenraum ist mittig ein Finger der anderen Elektrode 108 angeordnet. Damit sind die Finger parallel zueinander und ineinander kämmend ausgebildet. Mit anderen Worten wird in den Figuren 1 und 2 eine Fertigungsintegration eines flächigen

Heizers 104 in den Aufbau einer mehrschichtigen Platte 100 für die Anwendung in Luftfahrzeugen vorgestellt. Der vorgestellte Heizer 104 kann in der Luftfahrt als Ersatz der derzeitigen Heizerfolientechnologie verwendet werden. Durch den hier vorgestellten Ansatz kann die Beheizung einer Fußbodenplatte 100 mit PTC

Technologie erfolgen. Durch die starke Integration der Heizerfertigung im Gesamtaufbau der Fußbodenplatte 100 können Herstellungskosten eingespart werden.

Ein PTC 104 ist ein Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten. Heizermaterialien mit dieser Eigenschaft besitzen inhärente temperaturbegrenzende Eigenschaften, indem der elektrische Widerstand mit steigender Temperatur ansteigt und dadurch die elektrische Leistung mit steigender Temperatur reduziert wird.

Fußbodenplatten 100 können mit Heizerfolien mit PTC Charakteristik ausgestattet werden, die separat gefertigt und anschließend in den Fußbodenaufbau integriert werden . Leitfähige spritz- und streichfä hige Materialien mit PTC Chara kteristik als auch mit hoher Leitfähigkeit , wie Silberleitlacke sind verfügbar.

Materia lien mit PTC Verha lten weisen eine inhärente Temperaturbegrenzung auf. Der Fertigungsaufwand für die gesamte Fußbodenplatte 100 sinkt durch den Verzicht a uf separat gefertigten Heizerfolien .

Es ist eine Fertigungsintegration eines flächigen Heizers 1 04 mit PTC Chara kteristik in den Aufbau einer mehrschichtigen Fußbodenplatte 1 00 für die Anwendung in Flugzeugen durch die Verwendung viskoser aushärtbarer Materialien dargestellt. Das Aufbaukonzept kann für die Fertigung von anderen beheizten Platten 100 verwendet werden .

Der Übergang von der elektrischen Kontaktierung 1 04 auf den elektrischen Anschluss 1 14 kann über leitfä hige Bleche oder Folien erfolgen .

Zum Höhena usgleich der elektrischen Kontaktierung kann eine Höhenausgleichsmasse 1 10 beispielsweise in Form einer a ufschmelzenden Folie verwendet werden werden .

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Herstellen eines beheizbaren Flächenelements gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Durch das Verfahren kann ein Flächenelement, wie es beispielsweise in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, hergestellt werden . Das Verfa hren weist einen Schritt 300 des Aufbringens a uf. Im Schritt 301 des Aufbringens werden eine Heizschicht aus einem Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, eine Konta ktierungsschicht aus einem elektrisch leitenden Materia l und zumindest eine Schutzschicht zum Schützen der Heizschicht und der Konta ktierungsschicht auf eine Tragstruktur aufgebracht.

In einem Ausführungsbeispiel werden die Tragstruktur, die Heizschicht, die Konta ktierungsschicht und die Schutzschicht in einem anschließenden Schritt 302 des Verbindens durch Temperieren und/oder Drücken zu einer Einheit verbunden . Es wird die Fertigungsintegration eines flächigen Heizers in den Aufba u einer mehrschichtigen Platte für die Anwendung in Luftfa hrzeugen vorgestellt. Das Fertigungsprinzip ist auf flächige Heizerapplikationen, beispielsweise in Wandelementen, im Bereich der Luftfahrtanwendungen übertragbar.

Die Fertigung des flächigen Heizelementes erfolgt unter Verwendung eines elektrisch gut leitfä higen Materials und einem elektrisch leitfä higen Heizmateria l mit PTC Charakteristik. Während das Konta ktierungsmaterial in seinen elektrischen Eigenschaften nicht verändert und zur elektrischen Kontaktierung genutzt wird, kann das Heizmaterial in seiner elektrischen Leitfähigkeit und PTC Charakteristik zur Anpassung an die Heizanforderungen eingestellt werden .

Beides sind viskose aushärtbare Materialien, welche im Siebdruckverfa hren, mit einem Pinsel, durch Rakeln aufgebracht oder durch einen Lackierautomaten aufgesprüht werden können . Das Kontaktierungsmateria l kann auch eine nichtleitende Folie mit leitfä higen Konta ktierungsstrukturen sein .

Zum Fertigen des flächigen Heizelements wird das Heizmaterial flächig auf die nichtleitende zu beheizende Struktur aufgetragen . Nach Aushärtung dieser Schicht wird auf diese das Konta ktierungsmaterial in Form von Bahnen für die elektrische Kontaktierung des Heizmaterials aufgetragen . Zur Optimierung der elektrischen Konta ktierung kann eine kammförmige Struktur eingeführt werden . Vorzugsweise wird das Konta ktierungsmaterial durch einen programmierbaren Automaten aufgesprüht. Die Heizleistung des flächigen Heizers ergibt sich aus dem Widerstandswert R des Heizmaterials zwischen den elektrischen Konta ktierungen und der angelegten Versorgungsspann ung U nach P =U2/R.

Das flächige Heizelement wird oberha lb der mechanischen Tragstruktur und unterhalb von Schutzschichten gegenüber Umwelteinflüssen und mechanischen Beanspruchungen der Fußbodenplatte eingebracht.

Der externe elektrische Anschluss des flächigen Heizers erfolgt über Kontaktierungsmaterial in Form von Kabel- oder Leiterba hnanschlüssen . Die Kontaktierung kann in der Form einer kammartigen Struktur erfolgen . Nach Legen aller Schichten der Fußbodenplatte werden diese mittels einem Temperatur-, Druckprozess miteinander verklebt.

In einem Ausführungsbeispiel erfolgt ein Ausgleich von Widerstandsschwankungen des für die Fertigung eingesetzten Heizmateria ls durch eine Widerstandsmessung wä hrend des Fertigungsprozesses und eine Adaptierung der elektrischen Kontaktierungsstruktur.

Der Aufbau der beheizten Fußbodenplatte kann a uch mit einem PTC-Folienheizer erfolgen . Der PTC-Folienheizer kann in einem zusätzlichen Prozess hergestellt werden .

Mit anderen Worten werden PTC -Technologie und Prozesse direkt in den Herstellprozess der beheizten Fußbodenplatte integriert. Durch die Integration wird die thermische Anbindung des Heizers verbessert. Der Aufba u wird zuverlässiger.

Das Fertigungsprinzip ist auf flächige Heizerapplikationen im Bereich der Luftfa hrtanwendungen übertragbar.

Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug a uf einzelne Merkma le miteinander kombiniert werden . Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkma le eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden .

Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge a usgeführt werden .

Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder"-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkma l oder nur das zweite Merkmal aufweist.