CH370497A - Elektrischer Heizkörper und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

  Elektrischer Heizkörper und Verfahren zu dessen Herstellung    Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektri  schen Heizkörper und Verfahren zu dessen Herstellung.  



  Die zunehmende Verwendung von     Elektrizität    für       Heizzwecke    verursacht eine starke Nachfrage nach  Heizkörpern, die sich leicht und wirtschaftlich in  Form von Bändern oder Folien herstellen     lassen    und  die derartig aufgebaut sind,     d'ass    sie die     vorbestimmte     und erforderliche Wärmemenge     verteilen    oder spei  chern. Bis jetzt wurden meistens lange Litzen aus gut  leitfähigen Materialien verwendet, z. B.     feine    Kup  fer-, Nickel-, Chrom- oder .andere     metallische    Drähte,  die fortlaufend durch das Innere von elektrisch zu  heizenden Schlafdecken oder Heizkissen gezogen wer  den.

   Gegen diese Art der elektrischen     Beheizung    sind       stichhaltige    Einwände erhaben worden, die eine  solche Art der Anordnung für unwirtschaftlich und  häufig für gefährlich erklären. Die     Drähte,    welche  für solche Zwecke verwendet werden, müssen sorg  fältig und     beträchtlich    in die Länge gezogen werden  und mit grösster Sorgfalt in die     Decke    oder das     Kissen     eingewebt werden.

   Derartige Drahtlitzen können  durch häufiges Biegen oder Einschlagen der Schlaf  decke oder des     Heizkissens    brüchig werden und     schliess-          lich    brechen oder im Laufe der Zeit durch     ständiges     Scheuern die Decke bzw. das Kissen beschädigen,  was eine unangenehme, wenn nicht gefährliche Berüh  rung mit dem menschlichen Körper zur Folge haben  kann.  



  Man hat verschiedene Versuche     unternommen,     um diesen Gefahren zu begegnen. Bekannt ist, eine  faserige Unterlage mit einem Metall oder einem     Iti-          tenden    Kunstharz zu überziehen. Die     erhaltenen    Ge  bilde waren aber     unzulänglich,    da sie keineswegs die       gleichmässige    vorbestimmte     Wärmeleitfähigkeit    be  sassen und nicht genügend elastisch waren, um die  sehr verschiedenen und abweichenden Aufgaben zu    erfüllen.

   Sie wurden     ebenfalls    brüchig und     blätterten     ab, wodurch die Güte und Sicherheit solcher Heiz  körper     allmählich    abnahm.  



  Die Aufgabe der     Erfindung    besteht in der Schaf  fung eines Heizkörpers, der elastisch und biegsam ist  und einer     vorbestimmten    Wärmekapazität angepasst  werden kann. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch       eine    netzartige, biegsame,     dielektrische    Unterlage,  durch elektrische Leiter, die im Abstand voneinander  auf dieser Unterlage angebracht sind, durch eine  Schicht aus einem elektrisch leitenden Kunststoff, mit  dem die Unterlage     getränkt    wird, wodurch ein dauer  hafter Heizkörper geliefert ist, und durch Stromzufuhr  organe.  



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist gekennzeich  net durch die folgenden Verfahrensschritte: Auf     einen     biegsamen, netzartigen     Isolierstoffhalter        mit        im    Ab  stand voneinander angeordneten,     unabhängigen,    in  den Halter     eingearbeiteten    elektrischen Leitern     wird     unter Druck eine Paste aufgebracht,

   die aus einer       elektrisch    leitenden gummiartigen Masse und einem  Lösungsmittel für diese besteht und durch den Druck  in die Lücken des Halters     eingepresst    wird und sich  auch über     den    Halter zwischen den     Leitern    erstreckt  und diese und den Halter umhüllt und den Halter  imprägniert, worauf der imprägnierte Halter zum       Verdampfen    des Lösungsmittels erwärmt und dann  zum Härten der     gummiartigen    Masse mit Druck und  Wärme behandelt wird, so     d'ass        zwischen    den Lei  tungen und dem Halter ein ununterbrochener Körper  des leitenden gummiartigen     Stoffe,

      von bestimmter  Dichte entsteht.  



  In der Zeichnung     sind        Ausführungsbeispiele    des  erfindungsgemässen     Heizkörpers    und eine     Vorrichtung     zu dessen Herstellung dargestellt. Die     Zeichnungen     stellen dar:

             Fig.    1 die Draufsicht auf ein Band, das zur Her  stellung von Heizkörpern dient,       Fig.    2 eine schematische Darstellung einer Vor  richtung für die Herstellung eines Heizkörpers,       Fig.    3 ein Hilfsmittel zur Wärmehärtung, das in  die Vorrichtung gemäss     Fig.    2 eingesetzt werden kann,       Fig.    4 die Draufsicht auf einen Heizkörper mit  den für den Gebrauch angebrachten     Anschlussklem-          men,          Fig.    5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 der       Fig.    4.  



       Fig.    1 zeigt ein Gewebe 10, das aus den     Kettfäden     11 und den     Schussfäden    12 'besteht. Die Fäden, aus  denen ein solches Band gewoben wird, 'bestehen aus  einem     dielektrischen,    vorzugsweise anorganischen  Material, z. B. Glasfasern,     Glaswolle,        Sainwol        'e,    As  best oder dergleichen, das zu Fäden verarbeitet wer  den kann, die zu einer     Art    Stoff gewebt werden kön  nen. Dünne     Streifen    13 aus einem gut leitenden Mate  rial, z.

   B. aus     Kupferdraht    oder einem     ähnlichen    Lei  ter, werden entlang der Kanten des Bandes 10 ange  bracht. Diese Leiter können anstelle der     Keafäden     verwoben werden, wie die     Fig.    1 und 5 zeigen. Auch  auf andere Weise als durch Einweben     kann    ein lei  tendes Gebiet hergestellt werden.  



  Man hat festgestellt, dass     man    die Wärmever  teilung in den fertigen     Heizkörpern    in bestimmter       @;deise        ändern    kann, wenn man die Feinheit des Ge  webes oder die Stärke der Fäden 11 und 12 selbst  ändert. Man     kann    die elektrischen Eigenschaften des  fertigen Heizkörpers ausserdem durch die     jeweilige     Anzahl, Gestalt     und    Grösse der metallischen Leiter       verändern,    die in dem Gewebe eingewoben sind.

   Dar  über hinaus lässt sich eine     vielseitige    Verwendbarkeit  des     fertigen    Heizkörpers erreichen, wenn eine     andere          Webart    für die Unterlage gewählt wird, z. B. eine  solche, die den     Heizkörper    dehnbar macht.  



  Ein Gewebe, das elektrische Leiter enthält, wie es       Fig.    1 zeigt, ist Ausgangspunkt für die Herstellung  von     Heizkörpern,    was gemäss den     Fig.    2 und 3 am  besten     verdeutlicht    wird; so erhält man die Heizkör  per nach der     Erfindung.    In einem in     Fig.    2 gezeigten  Mischbehälter 16 stellt     man    eine Lösung aus einem  leitenden     Kunststoff,    z. B einem     Elastomeren    in  einem geeigneten Lösungsmittel her, bevor das Ge  webe damit     bekandelt    wird.

   Die elektrischen Eigen  schaften des     fertigen    Heizkörpers lassen sich sowohl  durch Verwendung von leitendem als auch nicht  leitendem Kunststoff in der Mischung     und    durch ein  verändertes Verhältnis von solchen leitenden und  nichtleitenden Kunststoffen variieren. Durch diese  Veränderung lässt sich der elektrische Widerstand des  fertigen Heizkörpers zwischen 5 Ohm je cm und  1 X     101s    Ohm je cm variieren. Ein beliebiges Misch  gefäss oder eine     Kugelmühle    16 kann verwendet wer  den, wobei diese     Vorrichtung    eine homogene Mi  schung aus dem     leitenden        Kunststoff    und dem Lö  sungsmittel herstellen muss.

   Vorzugsweise sollte ein  abgeschlossener Behälter 16 verwendet werden, so  dass das Lösungsmittel möglichst wenig verdampfen    kann und die erhaltene Mischung eine konstante Vis  kosität besitzt, wenn sie auf das Band aufgetragen  wird. Die Mischung wird so lange in dem Gefäss  behandelt, bis sie die     Beschaffenheit    einer mehr oder  weniger viskosen Paste besitzt. Diese Paste wird bei  der Stelle 17 auf das als Unterlage dienende Gewebe  10 aufgetragen.  



  Das getränkte Band wird     dann    zwischen zwei  festen Rollen 20 und 21 durch einen regelbaren Zwi  schenraum 22     hindurchgeführt        oder    -gezogen. Der  Zwischenraum 22 kann auf eine gewünschte Breite       eingestellt    werden, so dass das Band 10 und die auf  getragenen Lösungen eine vorbestimmte Stärke er  halten. Die Rollen 20 und 21 dienen dazu, die Mi  schung in die Hohlräume zwischen die     Kett-    und       Einschlagsfäden    des Gewebes zu pressen.

   Vorzugs  weise wird die Lösungsmischung auf beiden Seiten  des Bandes aufgetragen, so dass das Band tatsächlich  von der Lösung durchtränkt ist.     Ausserdem    dienen  die Rollen zur Beseitigung der überschüssigen Lösung,  d. h. der Einhaltung der gewünschten Stärke. Selbst  verständlich     können    diese Rollen durch andere Mittel,  z. B. durch Schabeisen, ersetzt werden, die den über  schuss der Lösung entfernen und die Mischung in das  Gewebe drücken.  



  Das getränkte Band wird anschliessend in die  Wärmekammer 23 geleitet, in der es so lange der  Wärme ausgesetzt wird, bis das Lösungsmittel aus  der Mischung     verdampft    ist. Die Wärmequelle ist  vorzugsweise ein Strahler, wobei jedoch auch andere  Wärmespender benutzt werden können.  



  Das     getränkte    Band wird' nachfolgend unter  Druck bei erhöhten Temperaturen vulkanisiert, vor  gehärtet oder polymerisiert. Um das Band     vorzuhär-          ten,    wird es in die hydraulische Presse 24 (Fis. 2)  geführt und dort zwischen den Drucktiegeln 25 und  26 bei einer erhöhten Temperatur und vorgegebenem  Druck gepresst. Dieser     Verfahrensschritt,    der das  getränkte Band unter Druck und Wärme     vorhärtet     oder vulkanisiert, sorgt für     Gleichförmigkeit    der  elektrischen Eigenschaften und der Heizkraft des  fertigen Produktes und gestattet die Herstellung eines  Heizkörpers mit vorbestimmten Eigenschaften.

   Zeit,  Temperatur und Druck während der     Vorhärtung    sind  durch die     physikalischen    und elektrischen Eigen  schaften bestimmt, die von dem fertigen Erzeugnis  gefordert werden.  



  Das     vorgehärtete    Band wird danach in eine     koh-          lensäurehaltige    Wärmekammer 27 geleitet, in der die  endgültige Härtung zur Stabilisierung der elektrischen  Eigenschaften des Körpers vorgenommen wird. Die  Bedingungen, unter denen die endgültige Härtung       durchgeführt    wird, hängen von der Stärke des jewei  ligen Körpers ab. Im allgemeinen liegen die Tempera  turen in dem Bereich     zwischen    ungefähr<B>177</B> und  482  C, und die Dauer der Härtung beträgt annä  hernd sechs Stunden. Der Aufenthalt des Bandes in  der Kammer 27 kann durch     Anbringung    einer Viel  zahl von Rollen 28, über die und zwischen denen  das Band läuft, verlängert werden.

   Der stabilisierte      Heizkörper verlässt schliesslich die Wärmekammer 27  und wird zur Lagerung auf eine Spule 29 gewickelt.  



       Fig.    3 zeigt eine     Vorrichtung,    die die     hydraulische     Presse 24 von     Fig.    2 ersetzen kann. Die in     Fig.    3  gezeigte Vorrichtung besteht aus einem Paar Druck  walzen 32 und 33.

   Nach Austritt aus der     Wärmekam-          mer    23 würde das     getränkte    Band also zur     Härtung     zwischen den     Druckwalzen    32 und 33     durchlaufen,     die auf die erforderliche Temperatur aufgeheizt sind  und einen     beträchtlichen    Druck auf das Band, das  zwischen ihnen     hindurchläuft,    ausüben. Wärme und  Druck hängen von der gewünschten Arbeitsgeschwin  digkeit und der Art des     verwendeten    Materials ab.

    Verwendet man die Druckwalzen von     Fig.    3, so ist  ein fortlaufendes und kein     schrittweises        Verfahren     für die Herstellung des neuartigen Heizkörpers gege  ben.  



  <I>Beispiel</I>  Man wollte einen     Heizkörper    mit einer Breite von  <B>1,27</B> cm, einer Stärke von 0,1 mm und einer Leistung  von 1,5 Watt je     cm2    bei einer     Zimmertemperatur     von etwa 20  C herstellen. Man verwendete hierzu  ein 0,075 mm starkes Band aus Glasfasern, das in  herkömmlicher Weise gewebt war. Ein solches Band  liefert in seinem Gewebe eine     Vielzahl    von Zwischen  räumen, die durch die     Kett-    und     Schussfäden        gebildet     werden. 0,15 mm starker Kupferdraht, der auf eine  endgültige Dicke von 0,02 mm abgeplattet worden  war, wurde auf jeder Seite des Bandes     entlang    den  Kanten eingewebt.

   Die Paste, die auf das Band auf  getragen wurde, bestand einheitlich aus     elektrisch     leitendem     Silikonkautschuk    und     Toluol    als Lösungs  mittel. Die     Temperatur    in der     Wärmekammer    23,  in der das Lösungsmittel verdampft wird, betrug  57  C     und    wurde von einem Strahler geliefert. Die  Verdampfung war innerhalb von 10 Minuten     zufrie-          d'enstellend    erfolgt.

   Die     Vorhärtung    geschah so, dass  die hydraulische Presse 24 aus zwei     Drucktiegeln     mit einer Temperatur von etwa 180  C bestand, die  einen Druck von 6,8     kg/cm2    ausübten. Die     Vorhär-          tung    erfolgte sofort. Unter diesen Bedingungen wurde  ein Heizkörper mit den angeführten     Eigenschaften     hergestellt.  



  Ein     fertiger        Heizkörper    wird am     deutlichsten    in  den     Fig.    4 und 5 gezeigt. Es lässt sich erkennen, dass  er gewöhnlich aus den Massen 34 eines     elektrisch     leitenden Kunststoffes besteht, die mit einem geweb  ten Band eine Einheit bilden, dadurch, dass das lei  tende Material die     Zwischenräume    zwischen den       Kettfäden    11 und den     Einschlagfäden    12 (nicht ge  zeichnet)

   des Gewebes     vollständig        ausfüllt.    Jede ein  zelne solche in einem Hohlraum vorhandene Masse  aus leitendem Material wird durch eine dünne Schicht  35 aus leitendem Material mit allen anderen verbun  den. Diese dünne Schicht aus leitendem Material um  gibt ebenfalls die metallischen Leiter 13 des Heiz  körpers.

   Es sei darauf     hingewiesen,    dass die Gebiete  mit den metallischen Leitern keinen     elektrischen    Kon  takt miteinander haben, sondern dass     der        Stromkreis          vielmehr    durch den leitenden     elastomeren    Stoff zwi-         schen    ihnen     geschlossen    wird. Dadurch     wird    eine  gleichmässige Heizung auf der     ganzen        Oberfläche    des  fertigen Heizkörpers erreicht, wobei der     Stromkreis     unendlich     parallel    läuft.

   Nach der     Herstellung    des       stabilisierten,    überzogenen Bandes kann es für den  Gebrauch in beliebiger Länge     abgeschnitten    werden       und        Anschlussklemmen    können, wie 36 und 37 in       Fig.    4 zeigen, entsprechend an die     Leiter    13 ange  bracht werden, so dass der     elektrische    Strom zum  Gebrauch des Körpers     zugeführt    werden kann.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I Elektrischer Heizkörper, gekennzeichnet durch eine netzartige, biegsame, dielekbrische Unterlage, durch elektrische Leiter, die, im Abstand voneinander auf dieser Unterlage angebracht sind, durch eine Schicht aus einem elektrisch leitenden Kunststoff, mit dem die Unterlage getränkt ist, und durch Strom zufuhrorgane. UNTERANSPRüCHE 1.

   Heizkörper nach Patentanspruch I, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Unterlage eine Mehrzahl im wesentlichen gleich grosse Zwischenräume hat, und dass ein Teil des elektrisch leitenden Kunststoffes die Zwischenräume ausfüllt und der andere Teil die Fül lungen der Zwischenräume leitend verbindet. 2. Heizkörper nach Patentanspruch I und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unter lage aus Isolierstoffäden gewebt ist, und dass der lei tende Kunststoff ein gummiartiger Kunststoff ist. 3.

   Heizkörper nach Patentanspruch I und Unter anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, d'ass die die Fül lungen der Zwischenräume verbindenden Teile des Kunststoffes eine geringere Dicke als die Füllungen selbst haben.

   4. Heizkörper nach Patentanspruch 1, gekenn zeichnet durch eine aus Fäden eines dielektrischen Materials gewebte Unterlage mit einer Vielzahl von überwiegend gleich grossen Zwischenräumen, durch Metallfäden, die im Abstand voneinander entlang der Kanten eingewebt sind, und durch :

   eine Masse, die Metallfäden elektrisch leitend umgibt. 5. Heizkörper nach Patentanspruch I, bestehend aus einem biegsamen, netzartigen Gewebe mit gleichen Lücken zwischen den Fäden und aus in diesen Halter eingearbeiteten, im Abstand voneinan- derc verlaufenden, elektrischen Leitern sowie aus einer leitenden, gummiartigen, eine bestimmte Dichte auf weisende Masse,

   die den Halter und die elektrischen Leitungen umhüllt und verbindet sowie schliesslich aus elektrischen Anschlussklemmen. PATENTANSPRUCH 1I Verfahren zum Herstellen eines Heizkörpers nach Patentanspruch I, gekennzeichnet durch die folgen den Verfahrensschritte:

   Auf -einen biegsamen, netz artigen Isoiierstoffhalter mit im Abstand voneinander angeordneten, unabhängigen, in den Halter eingear beiteten elektrischen Leitern wird unter Druck eine Paste aufgebracht, die aus einer elektrisch leitenden gummiartigen Masse und einem Lösungsmittel für diese besteht und durch den Druck in die Lücken des Halters eingepresst wird und sich auch über den Halter zwischen den Leitern erstreckt und diese und den Halter umhüllt und den Halter imprägniert,

   wor auf der imprägnierte Halter zum Verdampfen des Lö sungsmittels erwärmt und dann zum Härten der gum miartigen Masse mit Druck und Wärme behandelt wird, so dass zwischen den Leitungen und dem Halter ein ununterbrochener Körper des leitenden gummi artigen Stoffes von bestimmter Dichte entsteht. UNTERANSPRLUCHE 6. Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Aufbringen der Paste auf den Halter derjenige Anteil der Paste beseitigt wird, der die Menge überschreitet, die man zum Er zielen eines Überzuges von bestimmter Dicke braucht. 7.

   Verfahren nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die leitende Masse ein elektrisch leitender Silicongummi und das Lösungsmittel Toluol ist, und dass diese Stoffe zusammen die Paste bilden.

   B. Verfahren nach Patentanspruch II und Unter anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ent fernen des Überschusses der Paste dadurch ausgeführt wird, dass der imprägnierte Halter zwischen Zylin dern hindurchläuft, deren Abstand der gewünschten Stärke der Imprägnierung entsprechend eingestellt wird. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass das Härten der Masse bei einer Temperatur zwischen 150 und 540 & bei einem Druck von etwa 7 kg/cm2 zwischen beheizten Pressbacken durchgeführt wird. 10. Verfahren nach Patentanspruch<B>11,</B> dadurch gekennzeichnet, dass das Härten der Masse bei einer Temperatur von 150 bis 540 und einem Druck von etwa 7 kg/cm2 zwischen zwei beheizten Walzen aus geführt wird. 11. Verfahren nach Patentanspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der mit der Masse überzogene Halter zum Schluss durch Erwärmung in einer belüfte ten Heizkammer gehärtet wird. 12.

   Verfahren nach Patentanspruch 1I und Unter anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Paste aus einem elektrisch leitenden Silicongummi und aus Toluol besteht. 13. Verfahren nach Patentanspruch II und Unter anspruch 1.2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Anwendung von Druck die Paste durch die Löcher des von dem Gewebe gebildeten Halters hindurch gedrückt wird und sich über diesen Halter zwischen den leitenden Fäden erstreckt, und dass dann diejenige Menge der Paste entfernt wird, welche die zum Er zielen einer bestimmten Dicke der Imprägnierung erforderliche Menge überschreitet,

   worauf der im prägnierte Halter durch strahlende Wärme auf etwa 56 & zum Verdampfen des Toluols erwärmt und dann bei einem Druck von etwa 7 kg/cm2 und einer Tem peratur von 150 bis 540 gehärtet wird.