DE102019208177A1 - Method for manufacturing a heating element, heating element and use of the heating element - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Heizelementes (10) aus einem elektrisch leitfähigen Elastomer (14), einem ersten Kontakt (18) und einem zweiten Kontakt (20). Zunächst wird ein Haftvermittler auf die Kontakte (18, 20) aufgetragen oder dem elektrisch leitfähigen Elastomer (14) beigemischt. Im Anschluss werden die Kontakte (18, 20) in eine Gießform (12) eingelegt, anschließend erfolgt das Ausgießen der Gießform (12) mit dem elektrisch leitfähigen Elastomer (14). Es erfolgt die Erzeugung einer physikalischen/chemischen Verbindung durch den Haftvermittler zwischen dem leitfähigen Elastomer (14) und den Kontakten (18, 20) und die Ausbildung eines elastische Eigenschaften aufweisenden Verbundes aus leitfähigem Elastomer (14) und den Kontakten (18, 20). Eine Formgebung des Heizelementes (10) erfolgt schließlich durch Spritzgießen, Pressen und/oder Transfermolding. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Heizelement (10) mit elastischen Eigenschaften, das in planer Form (16) oder in Ringform (58) ausgeführt ist sowie auf die Verwendung des Heizelementes (10).The invention relates to a method for producing a heating element (10) from an electrically conductive elastomer (14), a first contact (18) and a second contact (20). First, an adhesion promoter is applied to the contacts (18, 20) or mixed with the electrically conductive elastomer (14). The contacts (18, 20) are then placed in a casting mold (12), and the casting mold (12) is then poured with the electrically conductive elastomer (14). The adhesion promoter creates a physical / chemical connection between the conductive elastomer (14) and the contacts (18, 20) and the formation of a composite of conductive elastomer (14) and the contacts (18, 20) with elastic properties. The heating element (10) is finally shaped by injection molding, pressing and / or transfer molding. The invention also relates to a heating element (10) with elastic properties, which is designed in a planar form (16) or in an annular form (58), and to the use of the heating element (10).

Description

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Heizelementes aus einem elektrisch leitfähigen Elastomer mit einem ersten und einem zweiten Kontakt, sowie auf ein Heizelement und auf die Verwendung des Heizelementes.The invention relates to a method for producing a heating element from an electrically conductive elastomer with a first and a second contact, as well as to a heating element and to the use of the heating element.

Stand der TechnikState of the art

DE 10 2016 206250 A1 bezieht sich auf eine elektrische Heizeinrichtung für einen Versorgungstank eines Fahrzeugs. Die elektrische Heizeinrichtung umfasst mindestens einen elektrisch leitfähigen Wärmeleitkörper und mindestens ein elektrisches Heizelement, wobei das Heizelement flächig an dem mindestens einen Wärmeleitkörper anliegt. Der Wärmeleitkörper ist mit einer elektrischen Spannungsquelle verbunden oder mit dieser verbindbar. Zwischen dem Heizelement und dem Wärmeleitkörper ist ein weiches Wärmeleitmittel angeordnet. Dabei handelt es sich um eine Wärmeleitpaste, eine Wärmeleitflüssigkeit oder ein Wärmeleitpad oder einen Klebstoff. DE 10 2016 206250 A1 relates to an electric heater for a supply tank of a vehicle. The electrical heating device comprises at least one electrically conductive heat conducting body and at least one electrical heating element, wherein the heating element lies flat against the at least one heat conducting body. The heat conducting body is connected to or can be connected to an electrical voltage source. A soft heat conducting medium is arranged between the heating element and the heat conducting body. This is a thermal paste, a thermal fluid or a thermal pad or an adhesive.

US 3,900,654 bezieht sich auf ein elektrisches Heizelement mit einem Polymer. Das elektrische Heizelement ist dünn, flexibel und robust sowie sicher im Gebrauch und umfasst eine Anordnung von Schichten, in der ein Film eines elektrisch isolierenden Polymermaterials in Kontakt ist mit mindestens einer Seite einer Schicht eines elektrisch leitfähigen Elastomermaterials, welches aus einer Mischung eines Fluorelastomers mit Leitruß besteht. Die Anordnung umfasst ein geeignetes Leitelement, beispielsweise einen Streifen aus Kupfer oder aus Aluminium in Kontakt mit einer Spannungsversorgung. U.S. 3,900,654 refers to an electrical heating element with a polymer. The electrical heating element is thin, flexible and robust, as well as safe to use, and comprises an arrangement of layers in which a film of an electrically insulating polymer material is in contact with at least one side of a layer of an electrically conductive elastomer material which is composed of a mixture of a fluoroelastomer with conductive black consists. The arrangement comprises a suitable conducting element, for example a strip made of copper or of aluminum in contact with a voltage supply.

EP 0820 214 A1 bezieht sich auf ein selbstregelndes elektrisches Heizelement für Heizer geformt als Rohr oder Patrone. Das Heizelement hat eine zylindrische oder prismatisch verlaufende äußere Gestalt und kann in eine Patrone oder einen Hohlraum der zu heizenden Einrichtung eingeführt werden. Es umfasst eine Anordnung selbstregelnder elektrischer Leiter (PTC-Elemente), die aus einem Kompositmaterial mit einer Polymermatrix gefertigt sind. Ein Widerstandsabschnitt erzeugt Wärme durch den Joule-Effekt. Des Weiteren ist ein Elektrodensystem vorhanden, das den elektrischen Strom verteilt insbesondere angesagte Widerstandsanordnung und an einen Kern, der isolierendem Material gefertigt ist. Dieser hält die Widerstandsanordnung und die Elektroden in Position in Bezug aufeinander. EP 0820 214 A1 refers to a self-regulating electrical heating element for heaters shaped as a tube or cartridge. The heating element has a cylindrical or prismatic outer shape and can be inserted into a cartridge or a cavity of the device to be heated. It comprises an arrangement of self-regulating electrical conductors (PTC elements) which are made from a composite material with a polymer matrix. A resistor section generates heat through the Joule effect. Furthermore, there is an electrode system which distributes the electrical current, in particular a trendy resistor arrangement, and to a core which is made of insulating material. This holds the resistor assembly and the electrodes in position with respect to one another.

DE 10 2012 212 798 A1 bezieht sich auf ein Heizelement mit mindestens thermoelektrischen Heizkörper. Der Heizkörper ist zumindest teilweise mit einem Leitmaterial gebildet und über mindestens zwei Leiterbahnen mit elektrischer Energie versorgbar. Die Leiterbahnen werden mittels eines thermischen Spritzverfahrens, insbesondere durch Plasmaspritzen gemäß DIN 659 gebildet. DE 10 2012 212 798 A1 refers to a heating element with at least a thermoelectric heater. The heating element is at least partially formed with a conductive material and can be supplied with electrical energy via at least two conductor tracks. The conductor tracks are formed by means of a thermal spraying process, in particular by plasma spraying in accordance with DIN 659.

Zur Erwärmung von Körpern oder Medien wie beispielsweise Gas oder Flüssigkeit werden unterschiedlichste Heizelemente eingesetzt, beispielsweise keramische PTC-Heizelemente, mit metallischer Widerstandsheizung oder auch Widerstandsheizungen auf Basis elektrisch leitfähiger Kunststoffe, wie sie aus DE 10 2012 212 798 A1 bekannt sind.A wide variety of heating elements are used to heat bodies or media such as gas or liquid, for example ceramic PTC heating elements with metallic resistance heating or resistance heating based on electrically conductive plastics, such as those from DE 10 2012 212 798 A1 are known.

Auf Basis von Elastomermaterialien lassen sich ebenfalls Heizelemente herstellen, beispielsweise gemäß EP 0 820 214 A1 . Jedoch ist die Anwendung der Elektroden gemäß dieser Lösungen als nicht gelöst zu betrachten. Eine reine Montage von Elektroden auf Widerstandsleitern, in denen die Wärme erzeugt wird, ist nicht ausreichend. Die rein mechanische Anwendung an die Oberfläche ist nicht ausreichend; es ergibt sich kein konstanter Übergangswiderstand. Über Lebensdauer gesehen, treten Setzvorgänge ein, die eine Veränderung des Gesamtwiderstandes und damit der Leistung des Heizelementes nach sich ziehen. Diese Änderung des Gesamtwiderstands wird zudem durch häufige Temperaturwechsel beschleunigt.Heating elements can also be produced on the basis of elastomer materials, for example according to EP 0 820 214 A1 . However, the application of the electrodes according to these solutions is not to be regarded as solved. Simply mounting electrodes on resistance conductors, in which the heat is generated, is not sufficient. Purely mechanical application to the surface is not sufficient; there is no constant contact resistance. Seen over the service life, settling processes occur which result in a change in the total resistance and thus in the performance of the heating element. This change in overall resistance is also accelerated by frequent temperature changes.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren vorgestellt zur Herstellung eines Heizelementes aus einem elektrisch leitfähigen Elastomer, einem ersten Kontakt und einem zweiten Kontakt, wobei die nachfolgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden:

  1. a) Beimischen eines Haftvermittlers zum elektrisch leitfähigen Elastomer oder Auftragen eines Haftvermittlers auf Kontaktflächen,
  2. b) Einlegen mindestens zweier Kontakte in eine Gießform,
  3. c) Ausgießen der Gießform mit dem elektrisch leitfähigen Elastomer,
  4. d) Erzeugung einer physikalischen/chemischen Verbindung durch den Haftvermittler zwischen dem elektrisch leitfähigen Elastomer und den Kontakten und Ausbildung eines elastische Eigenschaften aufweisenden Verbundes aus leitfähigem Elastomer und den Kontakten und,
  5. e) Formgebung des Heizelementes durch Spritzgießen, Pressen und/oder Transfermolding.
According to the invention, a method is presented for producing a heating element from an electrically conductive elastomer, a first contact and a second contact, the following method steps being carried out:
  1. a) Adding an adhesion promoter to the electrically conductive elastomer or applying an adhesion promoter to contact surfaces,
  2. b) placing at least two contacts in a mold,
  3. c) Pouring the mold with the electrically conductive elastomer,
  4. d) Creation of a physical / chemical connection by the adhesion promoter between the electrically conductive elastomer and the contacts and formation of a composite of conductive elastomer and the contacts with elastic properties and,
  5. e) Shaping the heating element by injection molding, pressing and / or transfer molding.

Durch die Urformung des elektrisch leitfähigen Elastomers in der Gießform kann sich dieser optimal an die Kontakte anformen. Zudem enthält der elektrisch leitfähige Elastomer mindestens einen Haftvermittler, so dass dieser auch chemisch an die Kontakte angebunden werden kann oder der Haftvermittler wird im Vorhinein auf die Kontaktoberflächen zumindest partiell aufgetragen. Durch den Einsatz der Elastomere werden sich diese auch nicht unter mechanischen Deformationen oder Ausdehnungen, die durch thermische Erwärmung hervorgerufen werden, von den Kontakten lösen, so dass über Lebensdauer ein guter elektrischer Kontaktwiderstand gegeben ist.Due to the molding of the electrically conductive elastomer in the mold, it can optimally adapt to the contacts. In addition, the electrically conductive elastomer contains at least one adhesion promoter so that it can also be chemically attached to the Contacts can be tied or the adhesion promoter is at least partially applied to the contact surfaces in advance. By using the elastomers, they will not become detached from the contacts under mechanical deformations or expansions that are caused by thermal heating, so that a good electrical contact resistance is provided over the service life.

In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens werden elektrisch leitfähige Elastomere wie thermoplastische Elastomere (TPE) EPDM, NBR, WR, NR, SBR, HNBR, Fluorkautschuk oder Silikonkautschuke eingesetzt sowie leitfähige Füllstoffe wie Graphit, Kohlefasern, Leitruße, Metallpartikel, Metallfasern und/oder Carbonnanotubes verwendet.In a further development of the method proposed according to the invention, electrically conductive elastomers such as thermoplastic elastomers (TPE) EPDM, NBR, WR, NR, SBR, HNBR, fluororubber or silicone rubbers are used, and conductive fillers such as graphite, carbon fibers, carbon black, metal particles, metal fibers and / or carbon nanotubes are used .

Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren liegt der spezifische elektrische Widerstand des elektrisch leitfähigen Elastomers zwischen zwischen 0,001 Ω cm und 500 Ω cm, bevorzugt im Bereich zwischen 0,1 Ω cm und 100 Ω cm.In the method proposed according to the invention, the specific electrical resistance of the electrically conductive elastomer is between 0.001 Ω cm and 500 Ω cm, preferably in the range between 0.1 Ω cm and 100 Ω cm.

Im erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren werden die Kontakte unter Einhaltung eines konstanten Abstandes über ihre Länge gesehen, in das leitfähige Elastomer eingegossen. Dadurch wird erreicht, dass bei homogen verteilten Füllstoffen innerhalb des elektrisch leitfähigen Elastomers gleichmäßig über die Heizfläche Wärme entwickelt wird.In the method proposed according to the invention, the contacts are cast into the conductive elastomer while maintaining a constant distance over their length. This ensures that with homogeneously distributed fillers within the electrically conductive elastomer, heat is developed evenly over the heating surface.

Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren können die Kontakte einseitig, mehrseitig oder komplett von dem elektrisch leitfähigen Elastomer umgossen werden.In the method proposed according to the invention, the contacts can be encapsulated by the electrically conductive elastomer on one side, more than one side or completely.

In vorteilhafter Weise können im Heizelement freiliegende Stellen im Bereich der Kontakte erzeugt werden, so dass die Kontakte einfach fixiert werden können.In an advantageous manner, exposed points can be produced in the area of the contacts in the heating element, so that the contacts can be easily fixed.

Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren werden isolierte Teile der Kontakte in einer Länge auf einem isolierenden Substrat fixiert. Die an den Kontakten verbleibende Isolation wird mit einer Isolationsschicht versehen, so dass ein nach außen vollständig elektrisch isoliertes Heizelement erhalten wird.In the method proposed according to the invention, isolated parts of the contacts are fixed in one length on an insulating substrate. The insulation remaining on the contacts is provided with an insulation layer so that a heating element that is completely electrically insulated from the outside is obtained.

In Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens kann eine Isolation der Kontakte angeschmolzen werden und eine Abdichtung des beispielsweise flächig ausgebildeten Heizelementes mit einer Isolationsschicht erreicht werden.In a further development of the method proposed according to the invention, insulation of the contacts can be melted and the heating element, which is, for example, flat, can be sealed with an insulation layer.

Das gemäß des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens erhaltene Heizelement mit elastischen Eigenschaften zeichnet sich dadurch aus, dass dieses in planer Form oder auch in Ringform ausgebildet sein kann. Die Kontakte werden beispielsweise abisolierte Teile, d.h. von ihrer Isolationsummantelung befreite Kabelenden oder Stanzgitter oder Metallstreifen oder dergleichen, gebildet.The heating element with elastic properties obtained according to the method proposed according to the invention is characterized in that it can be designed in a planar shape or also in a ring shape. The contacts are for example stripped parts, i. Cable ends or stamped grids or metal strips or the like freed from their insulation sheathing.

Beispielsweise können die Metallstreifen oder Stanzgitter Crimpstellen, Lötflächen und/oder Klebeflächen aufweisen, so dass eine Verbindung mit weiteren Komponenten ohne weiteres hergestellt werden kann.For example, the metal strips or stamped grids can have crimping points, soldering surfaces and / or adhesive surfaces, so that a connection with other components can be easily established.

Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Heizelement kann es sich beispielsweise um ein Stabheizelement handeln oder um eine Heizpatrone oder auch um ein Griffheizelement, wobei aufgerollte zuvor flächig ausgebildete Heizelemente in eine Isolationshülle gesteckt sind, deren Hohlraum mit einer Füllung aus verdichtetem keramischen oder mineralischem Pulver befüllt ist. The heating element proposed according to the invention can be, for example, a rod heating element or a heating cartridge or a handle heating element, with rolled-up heating elements, which have previously been flat, are inserted into an insulating sleeve, the cavity of which is filled with a filling of compacted ceramic or mineral powder.

Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Heizelement beispielsweise derart deformiert, dass dieses ein Stabelement bildet, an einer Kunststoffhülse aus PPS, PA oder PPA eingesetzt werden und bei Vorsehen einer Isolationsschicht kann auch eine metallische Hülse eingesetzt werden.The heating element proposed according to the invention is deformed, for example, in such a way that it forms a rod element, can be used on a plastic sleeve made of PPS, PA or PPA and, if an insulation layer is provided, a metallic sleeve can also be used.

Bei Ausbildung einer Isolationsschicht kann diese als isolierende Dichtung gebildet werden oder anstelle dieser eine dünne Folie, vorzugsweise eine PI-Folie eingesetzt werden.When an insulating layer is formed, it can be formed as an insulating seal or a thin film, preferably a PI film, can be used instead.

Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Heizelementes als DNOx-Heizelement ausgebildet als flächiges Tankheizelement oder als Fördermodulheizelement, als Griffheizelement, Durchlauferhitzer, Aquarienheizelement, Heizpatrone Flächenheizelement, Heizmanschette für Batterien, Sitzheizung, Interieurheizung, Heizelemente für Behältnisse wie Reiskocher oder Campingkocher oder dergleichen mehr.In addition, the invention relates to the use of the heating element as a DNOx heating element designed as a flat tank heating element or as a conveyor module heating element, as a handle heating element, flow heater, aquarium heating element, heating cartridge, surface heating element, heating jacket for batteries, seat heating, interior heating, heating elements for containers such as rice cookers or camping stoves or the like more.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung zeichnet sich dadurch aus, dass eine verbesserte Anbindung der Kontakte beziehungsweise Elektroden und dem elektrisch leitfähigen Elastomermaterial erzielt wird. Die Verbesserung des Kontaktes resultiert insbesondere aus der Urformung des Elastomers, da dieses innerhalb der Gießform Kontakte beziehungsweise Elektroden ständig umschließt und eine optimale Anformung erreicht werden kann. Eine chemische und physikalische Verbindung zwischen den Kontakten beziehungsweise Elektroden einerseits und dem elektrisch leitfähigen Elastomer andererseits durch Beigabe beziehungsweise Auftragen eines Haftvermittlers unterstützt.The solution proposed according to the invention is characterized in that an improved connection of the contacts or electrodes and the electrically conductive elastomer material is achieved. The improvement of the contact results in particular from the primary shaping of the elastomer, since this constantly encloses contacts or electrodes within the casting mold and an optimal molding can be achieved. A chemical and physical connection between the contacts or electrodes on the one hand and the electrically conductive elastomer on the other hand is supported by adding or applying an adhesion promoter.

Eine Plasmavorbehandlung der Kontakte beziehungsweise Elektroden verbessert die Haftung des elektrisch leitfähigen Elastomers auf den Kontakten erheblich. Der Haftvermittler kann als Primer auf die Kontaktoberflächen partiell oder allseitig aufgetragen werden oder wie vorstehend bereits erwähnt in das elektrisch leitfähige Elastomermaterial eingemischt sein.Plasma pretreatment of the contacts or electrodes considerably improves the adhesion of the electrically conductive elastomer to the contacts. The adhesion promoter can be applied as a primer to the contact surfaces partially or on all sides or, as already mentioned above, be mixed into the electrically conductive elastomer material.

Durch die Verwendung von Elastomermaterial das eine hohe Bruchdehnung besitzt, wird sich dieses auch nicht unter mechanischen Deformationen oder Ausdehnungen hervorgerufen durch thermische Erwärmungen, von den Kontakten beziehungsweise Elektroden ablösen, sondern macht jede Bewegung mit. Durch diese Elastizität kann der Kontakt erhalten werden und damit eine über Lebensdauer des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Heizelementes ein guter elektrischer Kontaktwiderstand des Elastomeren beibehalten werden, der elektrisch leitfähig ist und als Heizwiderstand eingesetzt werden kann.Thanks to the use of elastomer material that has a high elongation at break, it is not detached from the contacts or electrodes under mechanical deformation or expansion caused by thermal heating, but instead follows every movement. This elasticity allows the contact to be maintained and thus a good electrical contact resistance of the elastomer, which is electrically conductive and can be used as a heating resistor, can be maintained over the service life of the heating element proposed according to the invention.

Die eingesetzten Kontakte beziehungsweise Elektroden, die vom elektrisch leitfähigen Elastomer umgossen werden, können von diesem einseitig oder mehrseitig oder komplett umgossen werden. Es lassen sich Stützstellen ausbilden, die einer Fixierung der Kontakte beziehungsweise der Elektroden innerhalb der Form dienen und noch frei liegen.The contacts or electrodes used, which are encapsulated by the electrically conductive elastomer, can be encapsulated by the latter on one side or more than one side or completely. Support points can be formed which serve to fix the contacts or the electrodes within the mold and which are still exposed.

Die Kontakte des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Heizelementes beziehungsweise Elektroden können beispielsweise von ihrer Isolationsummantelung befreite Kabelenden sein, d.h. abisolierte Kabelenden, Stanzgitter, strukturiert oder mit Löchern versehen, oder metallische Streifen. Kabel und metallische Streifen haben in vorteilhafter Weise flexible Eigenschaften, so dass das erfindungsgemäß elastische Heizelement als Verbund insgesamt elastisch bleibt und zum Beispiel als Sitzheizung in Sitzpolster entwickelt werden kann. Der Elastomer dringt bei seiner Formgebung zwischen die Litze des abisolierten Kabels oder in Strukturen beziehungsweise Löcher eingesetzter Standzgitter ein. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung sind Heizelemente herstellbar, denen das elektrisch leitfähige Elastomermaterial und die die Kontakte über den Haftvermittler chemisch und/oder physikalisch miteinander verbunden sind.The contacts of the heating element or electrodes proposed according to the invention can, for example, be cable ends that have been stripped of their insulation sheath, i.e. Stripped cable ends, punched grids, structured or provided with holes, or metallic strips. Cable and metallic strips advantageously have flexible properties, so that the elastic heating element according to the invention remains elastic as a composite and can be developed, for example, as seat heating in seat cushions. During its shaping, the elastomer penetrates between the strand of the stripped cable or in the static grids inserted in structures or holes. The solution proposed according to the invention makes it possible to produce heating elements to which the electrically conductive elastomer material and which the contacts are chemically and / or physically connected to one another via the adhesion promoter.

Nach der Herstellung des Heizelementes kann dieses noch deformiert werden, beispielsweise als Stabheizelement geformt werden oder auch als Heizpatrone eingesetzt werden. Eingesteckt in eine Isolationshülse, kann das aufgerollte Heizelement gegen den Innendurchmesser der Hülse montiert werden. Durch die Rückverformung des Elastomers legt sich das aufgerollte Heizelement selbständig an den Innendurchmesser der Hülse. Im Anschluss wird die Hülse mit isolierendem Material, vorzugsweise keramischem oder mineralischem Pulver verfüllt, so dass das elastische Heizelement von innen gegen die Hülse gepresst wird.After the production of the heating element, it can still be deformed, for example shaped as a rod heating element or used as a heating cartridge. Inserted into an insulating sleeve, the rolled-up heating element can be mounted against the inner diameter of the sleeve. Due to the re-deformation of the elastomer, the rolled-up heating element automatically attaches itself to the inner diameter of the sleeve. The sleeve is then filled with insulating material, preferably ceramic or mineral powder, so that the elastic heating element is pressed from the inside against the sleeve.

In weiteren Ausführungsvarianten kann das Stabheizelement mit einer Kunststoffhülse zum Beispiel aus PPS, PA oder PPA versehen werden. Es können auch andere Hülsen als Kunststoffhülsen beispielsweise metallische Hülsen eingesetzt werden, falls zwischen der metallischen Hülse einerseits und dem Heizelement andererseits eine Isolationsschicht vorgesehen ist. Dabei kann es sich beispielsweise um eine isolierende Beschichtung oder um eine dünne Folie handeln, möglichst um eine hochtemperaturbeständige Pl-Folie. Zur Montage der Heizelemente können Fixierelemente wie zum Beispiel Druchbrüche, Erhebungen, Rippen oder Nuten im elektrisch leitfähigen Elastomer angeformt sein. Diese Fixierelemente können innerhalb der Heizelementfläche, seitlich oder außerhalb der Heizelementflächen jenseits der Kontakte angeformt werden.In further design variants, the rod heating element can be provided with a plastic sleeve, for example made of PPS, PA or PPA. It is also possible to use sleeves other than plastic sleeves, for example metallic sleeves, if an insulation layer is provided between the metallic sleeve on the one hand and the heating element on the other. This can be, for example, an insulating coating or a thin film, if possible a high-temperature-resistant PI film. To assemble the heating elements, fixing elements such as openings, elevations, ribs or grooves can be molded in the electrically conductive elastomer. These fixing elements can be molded on within the heating element surface, laterally or outside the heating element surfaces beyond the contacts.

FigurenlisteFigure list

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings and the following description.

Es zeigen:

  • 1 eine Draufsicht auf ein Flächenheizelement, welches über Kabel kontaktiert ist,
  • 1.1 einen Schnittverlauf gemäß 1.1-1.1 in 1
  • 2 ein Flächenheizelement, das über ein Kabel kontaktiert ist mit einer Isolationsschicht,
  • 2.1 einen Schnittverlauf gemäß II.1-II.1 in 2,
  • 2.2 einen Schnittverlauf gemäß 11.2-11.2 in 2,
  • 3 ein flächiges Heizelement mit ringförmig umgossenen Kontakten,
  • 3.1 eine Seitendarstellung desselben,
  • 4 ein Stanzgitter kontaktiertes flächiges Heizelement,
  • 4.1 ein flächiges Heizelement kontaktiert über Metallstreifen,
  • 5 ein über Metallstreifen kontaktiertes flächiges Heizelement,
  • 5.1 einen Schnittverlauf gemäß V.1-V.1 in 5,
  • 5.2 einen Schnittverlauf gemäß V.2-V.2 gemäß 5,
  • 6 ein ringförmig konfiguriertes Heizelement,
  • 6.1 einen Schnitt durch das ringförmige Heizelement gemäß 6,
  • 7 ein stabförmiges Heizelement mit gerundeter Kuppe,
  • 7.1 ein Schnitt durch das stabförmige Heizelement gemäß 7,
  • 8 ein Stabheizelement als Heizpatrone und
  • 8.1 einen Querschnitt durch das Stabheizelement als Heizpatrone gemäß 8
Show it:
  • 1 a plan view of a surface heating element, which is contacted via cable,
  • 1 .1 a section according to 1.1-1.1 in 1
  • 2 a surface heating element that is contacted via a cable with an insulation layer,
  • 2 .1 a section according to II.1-II.1 in 2 ,
  • 2 .2 a section according to 11.2-11.2 in 2 ,
  • 3 a flat heating element with ring-shaped encapsulated contacts,
  • 3 .1 a side view of the same,
  • 4th flat heating element contacted by a stamped grid,
  • 4th .1 a flat heating element contacted via metal strips,
  • 5 a flat heating element contacted via metal strips,
  • 5 .1 a section according to V.1-V.1 in 5 ,
  • 5 .2 a section according to V.2-V.2 according to 5 ,
  • 6th a ring-shaped configured heating element,
  • 6th .1 a section through the annular heating element according to 6th ,
  • 7th a rod-shaped heating element with a rounded tip,
  • 7th .1 a section through the rod-shaped heating element according to 7th ,
  • 8th a rod heating element as a heating cartridge and
  • 8th .1 a cross section through the rod heating element as a heating cartridge according to 8th

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt in der Draufsicht ein Heizelement 10, welches einen ersten Kontakt 18 und einen zweiten Kontakt 20 aufweist, die hier als abisolierte Teile 24 von Kabeln ausgeführt sind. Das Heizelement 10 in der Draufsicht gemäß 1 hat eine plane Form 16, ist demnach flächig ausgebildet. Eine Isolation 22 der Kontakte 18, 20 ist über eine Länge 28 von den Kontakten 18, 20 entfernt. Wie aus 1.1, welche den Schnittverlauf 1.1-1.1 gemäß 1 darstellt, ist der leitfähige Elastomer 24 zwischen den beiden Kontakten 18 und 20 in einer gleichmäßig verlaufenden Dicke 26 ausgeführt. Aufgrund des Umstandes, dass die in eine Gießform 12 eingelegten Kontakte 18 beziehungsweises 20 vom elektrisch leitfähigen Elastomer 14 umgossen sind, stellt sich eine besonders innige physikalische/chemische Bindung zwischen dem Material des elektrisch leitfähigen Elastomers 14 einerseits und dem metallischen Material des ersten Kontaktes 18 sowie des zweiten Kontaktes 20 andererseits ein. 1 shows a heating element in plan view 10 which is a first contact 18th and a second contact 20th has, here as stripped parts 24 are carried out by cables. The heating element 10 in the plan view according to 1 has a flat shape 16 , is therefore flat. An isolation 22nd of contacts 18th , 20th is over a length 28 from the contacts 18th , 20th away. How out 1 .1, which the section 1.1-1.1 according to 1 is the conductive elastomer 24 between the two contacts 18th and 20th in a uniform thickness 26th executed. Due to the fact that it's in a mold 12th inserted contacts 18th respectively 20th from electrically conductive elastomer 14th are encapsulated, there is a particularly intimate physical / chemical bond between the material of the electrically conductive elastomer 14th on the one hand and the metallic material of the first contact 18th as well as the second contact 20th on the other hand a.

Die Darstellung gemäß der 1 und 1.1 zeigen die plane Form 16 des Heizelementes 10, welches sich durch weitere Arbeitsgänge wie beispielsweise Pressen, Rollen und dergleichen in unterschiedliche Ausführungsvarianten formen beziehungsweise deformieren lässt, wie nachfolgend noch eingehender beschrieben werden wird.The representation according to the 1 and 1 .1 show the plane shape 16 of the heating element 10 , which can be shaped or deformed into different design variants by further operations such as pressing, rolling and the like, as will be described in more detail below.

2 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Heizelementes 10. 2 shows a further variant of the heating element proposed according to the invention 10 .

Aus der Draufsicht gemäß 2 geht hervor, dass das Heizelement 10 - ebenfalls in planer Form 16 - von einer 1. Isolationsschicht 25 überdeckt ist. Die 1. Isolationsschicht 25 überdeckt sowohl den ersten Kontakt 18 und den zweiten Kontakt 20 entsprechend ihrer abisolierten Teile 24 als auch das flächige, elektrisch leitfähige Elastomer 14. Die 1. Isolationsschicht 25 überdeckt darüber hinaus auch die Isolation 22 und Teile einer verbleibenden Isolation 36 von Kabelenden, die den ersten Kontakt 18 beziehungsweise den zweiten Kontakt 20 bilden. Die beiden Kontakte 18, 20 sind in einem über ihre Länge 28 gesehen konstanten Abstand 34 angeordnet. Die Einhaltung des konstanten Abstands 34 zwischen den beiden Kontakten 18 und 20 bewirkt, dass bei im elektrisch leitfähigen Elastomer 14 homogen verteilten Füllstoffen gleichmäßig über die Heizelementfläche Wärme entwickelt wird.From the top view according to 2 shows that the heating element 10 - also in plan form 16 - from a 1st insulation layer 25th is covered. The 1 . Insulation layer 25th covers both the first contact 18th and the second contact 20th according to their stripped parts 24 as well as the flat, electrically conductive elastomer 14th . The 1 . Insulation layer 25th It also covers the insulation 22nd and parts of remaining insulation 36 of cable ends that make the first contact 18th or the second contact 20th form. The two contacts 18th , 20th are in one over their length 28 seen constant distance 34 arranged. Compliance with the constant distance 34 between the two contacts 18th and 20th causes in the electrically conductive elastomer 14th homogeneously distributed fillers heat is developed evenly over the heating element surface.

Aus 2 geht hervor, dass geschlossene, komplett isolierte Heizelemente 10 gebildet werden können, ausgebildet in planer Form 16 und abgedeckt durch die 1.Isolationsschicht 25. Durch Anschmelzen der Isolation 22 beim Übergießen des Heizelements 10, des Isolationsmaterials, der 1. Isolationsschicht 25 erfolgt eine Abdichtung des Heizelementes 10 mit einem chemisch kompatiblen Material.Out 2 shows that closed, completely insulated heating elements 10 can be formed, designed in planar form 16 and covered by the 1st insulation layer 25th . By melting the insulation 22nd when pouring over the heating element 10 , the insulation material, the 1st insulation layer 25th the heating element is sealed 10 with a chemically compatible material.

Aus der Draufsicht gemäß 2 geht hervor, dass sich im Bereich des ersten Kontaktes 18 beziehungsweise des zweiten Kontaktes 20 nahe der abisolierten Bereiche 24 freiliegende Stellen 32 befinden. Diese dienen als Stützstellen zur Fixierung der Kontakte 18 beziehungsweise 20 auf einem isolierenden Substrat 30.From the top view according to 2 it can be seen that in the area of the first contact 18th or the second contact 20th near the stripped areas 24 exposed areas 32 are located. These serve as support points for fixing the contacts 18th respectively 20th on an insulating substrate 30th .

Die 2.1 beziehungsweise 2.2 zeigen die Schnittverläufe II.1-II.1 und 11.2-II.2, wie sie in 2 eingetragen sind. Der Schnittverlauf II.1-II-1 gemäß 2.1 zeigt einen Schnitt durch das Heizelement 10 gemäß 2 im Bereich der freiliegenden Stellen 32. Die 1. Isolationsschicht 25 überdeckt das elektrisch leitfähige Elastomer 14 und die Kontakte 18 beziehungsweise 20.The 2 .1 and 2.2 respectively show the sections II.1-II.1 and 11.2-II.2, as shown in 2 are registered. The section line II.1-II-1 according to 2 .1 shows a section through the heating element 10 according to 2 in the area of the exposed areas 32 . The 1 . Insulation layer 25th covers the electrically conductive elastomer 14th and the contacts 18th respectively 20th .

2.2, die einen Schnittverlauf 11.2-11.2 gemäß 2 entspricht, zeigt, dass die Kontakte 18, 20 von der 1. Isolationsschicht 25 überdeckt sind, ebenso wie das elektrisch leitfähige Elastomer 14. 2 .2 showing a section 11.2-11.2 according to 2 corresponds, shows that the contacts 18th , 20th from the 1st insulation layer 25th are covered, as is the electrically conductive elastomer 14th .

3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Heizelementes 10, bei dem die Kontakte 18, 20 in Ringform 38 umgossen sind. Aus der Draufsicht gemäß 3 geht hervor, dass die beiden Kontakte 18, 20 jeweils einen Mantel 40 aufweisen, die in der Schnittdarstellung in 3.1 in Form eines Mantels 40 umschließt. Zwischen den beiden Kontakten 18 beziehungsweise 20 läuft in planer Form 16 das elektrisch leitfähige Elastomer 14 mit einer Oberseite 44 und einer Unterseite 46. Das elektrisch leitfähige Elastomer 14 zwischen den beiden Kontakten 18 beziehungsweise 20 eine Fläche 42 auf. Gemäß 3 wird ein Ende des in planer Form 16 ausgebildeten Heizelementes 10 durch noch auf den Kontakten 18 beziehungsweise 20 befindliche Isolation 22 gebildet. 3 shows a further variant of the heating element proposed according to the invention 10 where the contacts 18th , 20th in ring shape 38 are encased. From the top view according to 3 shows that the two contacts 18th , 20th one coat each 40 have, which in the sectional view in 3 .1 in the form of a jacket 40 encloses. Between the two contacts 18th respectively 20th runs in plan 16 the electrically conductive elastomer 14th with a top 44 and a bottom 46 . The electrically conductive elastomer 14th between the two contacts 18th respectively 20th an area 42 on. According to 3 will end the in plan form 16 trained heating element 10 through still on the contacts 18th respectively 20th existing isolation 22nd educated.

In den Darstellungen gemäß der 4 und 4.1 sind Heizelemente 10 dargestellt, die entweder durch Stanzgitter 50 gemäß 4 oder durch Metallstreifen 48 elektrisch kontaktiert werden. In beiden Fällen umfasst das in planer Form 16 ausgebildete erfindungsgemäße Heizelement 10 zwischen dem ersten Kontakt 18 und dem zweiten Kontakt 20 den elektrisch leitfähigen Elastomer 14 - ausgebildet als Fläche 42. In der Ausführungsvariante gemäß 4 ist das in planer Form 16 ausgebildete Heizelement 10 mit Metallstreifen 48 versehen, die an ersten Anschlussstelle 52 und einer zweiten Anschlussstelle 54 angeschlossen werden. In beiden Ausführungsvarianten gemäß der 4 und 4.1 des in planer Form 16 ausgebildeten Heizelementes 10 ist dieses sehr flach.In the representations according to 4th and 4th .1 are heating elements 10 shown either by lead frame 50 according to 4th or by metal strips 48 electrically contacted. In both cases this includes in a plan 16 trained heating element according to the invention 10 between the first contact 18th and the second contact 20th the electrically conductive elastomer 14th - designed as a surface 42 . In the variant according to 4th is that in plan 16 trained heating element 10 with metal strips 48 provided that at first junction 52 and a second connection point 54 connected. In both design variants according to 4th and 4th .1 the in plan form 16 trained heating element 10 this is very flat.

5 zeigt die Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Heizelement 10 in planer Form 16, dessen Kontakte 18 beziehungsweise 20 als Stanzgitter 50 ausgeführt sind. Die beiden Stanzgitter 50 sind an der ersten Anschlussstelle 52 beziehungsweise der zweiten Anschlussstelle 54 an Drahtenden, die mit noch einer verbleibenden Isolation 36 versehen sind, elektrisch angeschlossen oder gecrimpt. Zwischen den beiden Stanzgittern 50, die im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, erstreckt sich die Fläche 42 des Heizelementes 10, hier von der Oberseite 44 aus gesehen. 5 shows the plan view of a heating element according to the invention 10 in plan form 16 , its contacts 18th respectively 20th as a lead frame 50 are executed. The two lead frames 50 are at the first junction 52 or the second connection point 54 at wire ends that still have some remaining insulation 36 are provided, electrically connected or crimped. Between the two stamped grids 50 , which are substantially parallel to each other, the surface extends 42 of the heating element 10 , here from the top 44 seen from.

5.1 zeigt den in 5 eingetragenen Schnittverlauf V.1-V.1 während in der Darstellung gemäß 5.2 ein Schnittverlauf V.2-V.2, wie er in 5 eingetragen ist, zu entnehmen ist. 5 .1 shows the in 5 registered section V.1-V.1 while in the illustration according to 5 .2 a section line V.2-V.2 as shown in 5 is entered, can be found.

In der Darstellung gemäß 5.1 sind freiliegende Stellen 32 zu erkennen, die sich sowohl an der Oberseite 44 als auch an der Unterseite 46 der Fläche 42 des Heizelementes 10 in planer Form 16 befinden. In der Darstellung gemäß 5.2 ist zu erkennen, dass die beiden im Wesentlichen parallel sich zueinander erstreckenden Stanzgitter 50 einen rechteckförmigen Querschnitt 56 aufweisen.In the representation according to 5 .1 are exposed areas 32 to be seen, which is both at the top 44 as well as at the bottom 46 the area 42 of the heating element 10 in plan form 16 are located. In the representation according to 5 .2 it can be seen that the two leadframes extending essentially parallel to one another 50 a rectangular cross-section 56 exhibit.

6 zeigt ein Heizelement 10, welches in Ringform 58 beschaffen ist. Durch ein einfaches Biegen oder einen Rollprozess lassen sich die vorstehend anhand der 1 bis 5.2 beschriebenen eine plane Form 16 aufweisenden Heizelemente 10 in Heizelemente 10 in Ringform 58 umformen. In der Darstellung gemäß 6 liegen der erste Kontakt 18 und der zweite Kontakt 20 einander gegenüber - es ist eine nicht geschlossene Ringform dargestellt. Das in Ringform 58 geformte Material des elektrisch leitfähigen Elastomers 14 des Heizelementes 10 ist auf eine Innenhülse 62 montiert. Das Heizelement 10 inklusive der Innenhülse 62 wird in eine Isolationshülse 60 eingesteckt beziehungsweise mit einem Isoliermaterial überspritzt. Der erste Kontakt 18 und der zweite Kontakt 20 verlaufen in die Zeichenebene gemäß 6. 6th shows a heating element 10 , which is in a ring shape 58 is made. By a simple bending or a rolling process, the above can be based on the 1 to 5 .2 described a planar shape 16 having heating elements 10 in heating elements 10 in ring shape 58 reshape. In the representation according to 6th are the first contact 18th and the second contact 20th opposite one another - a non-closed ring shape is shown. That in a ring shape 58 molded material of the electrically conductive elastomer 14th of the heating element 10 is on an inner sleeve 62 assembled. The heating element 10 including the inner sleeve 62 is put into an insulation sleeve 60 inserted or overmolded with an insulating material. The first contact 18th and the second contact 20th run into the drawing plane according to 6th .

6.1 zeigt, dass das Material des elektrisch leitfähigen Elastomers 14 zwischen der Außenseite der Innenhülse 62 und der Innenseite der Isolationshülse 60 aufgenommen ist. Bei den eingesetzten elektrisch leitfähigen Elastomeren 14 handelt es sich bevorzugt um thermoplastische Elastomere, EPDM, NPR, NR, SBR, HNBR, Fluorkautschuke, Silikonkautschuke und dergleichen, die zur Erreichung ihrer elektrischen Leitfähigkeit leitfähige Füllstoffe wie zum Beispiel Graphit, Kohlefasern, Leitruße, Metallpartikel, Metallfasern und Carbonnanotubes aufweisen. Der jeweils spezifische elektrische Widerstand der elektrisch leitfähigen Elastomere 14, um als Heizelemente 10 zu funktionieren, liegt zwischen 0,01 Ω cm und 500 Ω cm, bevorzugt zwischen 0,1 Ω cm und 100 Ω cm. 6th .1 shows that the material of the electrically conductive elastomer 14th between the outside of the inner sleeve 62 and the inside of the insulation sleeve 60 is recorded. With the electrically conductive elastomers used 14th it is preferably thermoplastic elastomers, EPDM, NPR, NR, SBR, HNBR, fluororubbers, silicone rubbers and the like, which have conductive fillers such as graphite, carbon fibers, carbon black, metal particles, metal fibers and carbon nanotubes to achieve their electrical conductivity. The specific electrical resistance of the electrically conductive elastomers 14th to as heating elements 10 to function is between 0.01 Ω cm and 500 Ω cm, preferably between 0.1 Ω cm and 100 Ω cm.

Aus den 7 und 7.1 geht ein Stabheizelement 74 hervor.From the 7th and 7th .1 goes a rod heater 74 emerged.

Aus 7 geht hervor, dass ein beispielsweise in planer Form 16 ausgebildetes Heizelement 10 in ein Stabheizelement 74 gemäß 7 umgeformt beziehungsweise deformiert werden kann. Aus 7 geht weiterhin hervor, dass das ursprüngliche eine plane Form 16 aufweisende Heizelement 10 der Bereich aus elektrisch leitfähigem Elastomer 14 in die Isolationshülse 60 beziehungsweise eine Hülse 64, sei sie aus Kunststoffmaterial, sei sie aus elastischem Material gefertigt, eingesteckt ist. Die beiden sich in die Zeichenebene gemäß 7.1 erstreckenden Kontakte 18 beziehungsweise 20 liegen einander gegenüber und die Ringform 58 ist nicht vollständig geschlossen, zwischen dem ersten Kontakt 18 und dem zweiten Kontakt 20 verbleibt eine Lücke. Das elektrisch leitfähige Elastomer 14 liegt an der Innenwand der dieses umschließenden Isolationshülse 60 beziehungsweise der Hülse 64 an. Ein Hohlraum 78, der sich bei der Formung des ursprünglich eine plane Form 16 aufweisenden flächigen Heizelementes 10 ergibt, wird mit einem isolierenden, vorzugsweise keramischen, mineralischen, Pulver befüllt, das als Füllung 80 dient. Dadurch wird das elastische Heizelement 10 in Gestalt der Fläche 42 aus elektrisch leitfähigem Elastomer 14 und den beiden Kontakten 18, 20 auseinander gepresst und gegen die Innenseite der dieses umgebenden Isolationshülse 60 beziehungsweise der Hülse 64 gepresst. Die Herstellung eines Presskontaktes ist erst nach kompletter Füllung 80 des Hohlraums 78 und Verdichtung der Füllung 80 möglich. Während das in 7 dargestellte Stabheizelement 74 eine gerundete Kuppe aufweist, verhält es sich bei der Heizpatrone 76, die in den 8 beziehungsweise 8.1 dargestellt ist etwas anders. Im Gegensatz zu dem im 7 dargestellten Stabheizelement 74 weist die Heizpatrone 86 gemäß 8 eine plane Stirnseite auf. Das Innenleben der Heizpatrone 76 entspricht im Wesentlichen dem Innenleben des Stabheizelementes 74, wie es in den 7 beziehungsweise 7.1 dargestellt ist.Out 7th it emerges that an example is in plan form 16 trained heating element 10 into a rod heating element 74 according to 7th can be reshaped or deformed. Out 7th it also appears that the original has a plane shape 16 having heating element 10 the area made of electrically conductive elastomer 14th into the insulation sleeve 60 or a sleeve 64 whether it is made of plastic material, whether it is made of elastic material, is inserted. The two are in accordance with the plane of the drawing 7th .1 extended contacts 18th respectively 20th face each other and the ring shape 58 is not fully closed between the first contact 18th and the second contact 20th a gap remains. The electrically conductive elastomer 14th lies on the inner wall of the insulating sleeve surrounding it 60 or the sleeve 64 at. A cavity 78 which was originally a planar shape 16 having flat heating element 10 results is filled with an insulating, preferably ceramic, mineral, powder, which is used as a filling 80 serves. This creates the elastic heating element 10 in the form of the surface 42 made of electrically conductive elastomer 14th and the two contacts 18th , 20th pressed apart and against the inside of the insulating sleeve surrounding it 60 or the sleeve 64 pressed. The establishment of a press contact is only after complete filling 80 of the cavity 78 and compression of the filling 80 possible. While that in 7th rod heating element shown 74 has a rounded tip, the same applies to the heating cartridge 76 that are in the 8th respectively 8.1 shown is a little different. In contrast to the im 7th rod heating element shown 74 indicates the heating cartridge 86 according to 8th a flat face. The inner workings of the heating cartridge 76 essentially corresponds to the inner workings of the rod heating element 74 like it in the 7th respectively 7.1 is shown.

Auch bei der Heizpatrone 76 ist das ursprünglich eine plane Form 16 aufweisende Heizelement 10, den ersten Kontakt 18, den zweiten Kontakt 20 sowie die Fläche 42 aus elektrisch leitfähigem Elastomer 14 aufweisend in die Isolationshülse 60 eingebracht. Bei der Isolationshülse 60 kann es sich um eine Hülse 64 handeln, die entweder aus Kunststoffmaterial oder auch aus metallischem Material hergestellt ist. Bei Herstellung der Hülse 64 aus metallischem Material ist für eine 2. Isolationsschicht 66 beziehungsweise eine isolierende Beschichtung 68 oder die Einbringung einer Folie 70, vorzugsweise einer temperaturbeständigen Pl-Folie 72 Sorge zu tragen.Even with the heating cartridge 76 is it originally a flat shape 16 having heating element 10 , the first contact 18th , the second contact 20th as the area 42 made of electrically conductive elastomer 14th having in the insulation sleeve 60 brought in. With the insulation sleeve 60 it can be a sleeve 64 act, which is made either of plastic material or of metallic material. When making the sleeve 64 made of metallic material is for a 2nd insulation layer 66 or an insulating coating 68 or the introduction of a film 70 , preferably a temperature-resistant PI film 72 To take care.

Bei der in 8 im Längsschnitt dargestellten Heizpatrone 76 entsteht bei der dargestellten Geometrie der Hohlraum 78, der durch eine Füllung 80 vorzugsweise aus keramischem, mineralischem Pulver befüllt wird. Durch die Füllung 80 ist sichergestellt, dass der Verbund aus elektrisch leitfähigem Elastomer 14 sowie den beiden seitlich verlaufenden Kontakten 18 beziehungsweise 20 an die Innenseite der diesen Verbund umgebenden Isolationshülse 60 beziehungsweise der Hülse 64 angepresst wird, vgl. auch Darstellung gemäß der 8.1. Der in 8.1 dargestellte Querschnitt durch die Heizpatrone 76 gemäß 8 entspricht im Wesentlichen dem Querschnitt wie er in 7.1 in Bezug auf das Stabheizelement 74 dargestellt ist. Die beiden einander gegenüberliegenden Kontakte 18 beziehungsweise 20 verlaufen in die Zeichenebene gemäß 8.1 - analog zur Darstellung gemäß 7.1 in Bezug auf das Stabheizelement 74.At the in 8th Heating cartridge shown in longitudinal section 76 With the geometry shown, the cavity is created 78 that by a filling 80 is preferably filled from ceramic, mineral powder. Through the filling 80 it is ensured that the composite is made of electrically conductive elastomer 14th as well as the two laterally running contacts 18th respectively 20th to the inside of the insulation sleeve surrounding this composite 60 or the sleeve 64 is pressed, cf. also representation according to 8th .1. The in 8th .1 shown cross section through the heating cartridge 76 according to 8th corresponds essentially to the cross-section as shown in 7th .1 in relation to the rod heating element 74 is shown. The two opposite contacts 18th respectively 20th run into the drawing plane according to 8th .1 - analogous to the representation according to 7th .1 in relation to the rod heating element 74 .

Auch hier ist die Ringform 58 nicht komplett geschlossen, zwischen dem in die Zeichenebene verlaufenden ersten Kontakt 18 und dem zweiten Kontakt 20 verbleibt in Umfangsrichtung gesehen eine Lücke.Here, too, is the ring shape 58 not completely closed, between the first contact running into the plane of the drawing 18th and the second contact 20th a gap remains seen in the circumferential direction.

In Bezug auf die 7 und 8, die Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Heizelementes 10 als Stabheizelement 74 beziehungsweise als Heizpatrone 76 bleibt anzumerken, dass die Isolationshülse 60 beziehungsweise die Hülse 64 aus metallischem Material beziehungsweise im Falle einer Kunststoffhülse aus PPS, PA oder PPA gefertigt werden können.Regarding the 7th and 8th , the design variants of the heating element according to the invention 10 as a rod heating element 74 or as a heating cartridge 76 it remains to be noted that the insulation sleeve 60 or the sleeve 64 can be made of metallic material or, in the case of a plastic sleeve, of PPS, PA or PPA.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Heizelemente 10, seien sie in planer Form 16, seien sie in Ringform 58 ausgeführt, seien es Stabheizelemente 74, seien es Heizpatronen 76, seien es Griffheizelemente oder dergleichen, können als DNOx-Heizelemente für flächige Tankheizelemente oder Fördermodulheizelemente für Abgasnachbehandlungssysteme eingesetzt werden. Des Weiteren lassen sie sich als Griffheizelemente, Durchlaufheizelemente, Aquarienheizelemente, Flächenheizelemente einsetzen, ferner als Heizmanschetten für Batterien, Sitzheizungen oder Interieurheizungen verwenden. Ein weiteres Verwendungsfeld liegt im Bereich für Behältnisse wie Reiskocher oder Campingkocher oder dergleichen mehr.The heating elements proposed according to the invention 10 , be in plan 16 , be in a ring shape 58 executed, be it rod heating elements 74 , be it heating cartridges 76 , be they handle heating elements or the like, can be used as DNOx heating elements for flat tank heating elements or conveyor module heating elements for exhaust gas aftertreatment systems. They can also be used as grip heating elements, continuous heating elements, aquarium heating elements, surface heating elements, as well as heating jackets for batteries, seat heating or interior heating. Another field of application is in the area for containers such as rice cookers or camping stoves or the like.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.The invention is not restricted to the exemplary embodiments described here and the aspects emphasized therein. Rather, within the range specified by the claims, a large number of modifications are possible which are within the scope of expert knowledge.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102016206250 A1 [0002]DE 102016206250 A1 [0002]
  • US 3900654 [0003]US 3900654 [0003]
  • EP 0820214 A1 [0004, 0007]EP 0820214 A1 [0004, 0007]
  • DE 102012212798 A1 [0005, 0006]DE 102012212798 A1 [0005, 0006]

Claims (15)

Verfahren zur Herstellung eines Heizelementes (10) aus einem elektrisch leitfähigen Elastomer (14), einem ersten Kontakt (18) und einem zweiten Kontakt (20) mit nachfolgenden Verfahrensschritten: a) Beimischen eines Haftvermittlers zum elektrisch leitfähigen Elastomer (14) oder Auftragen eines Haftvermittlers auf Oberflächen von Kontakten (18, 20), b) Einlegen mindestens zweier Kontakte (18, 20) in eine Gießform (12), c) Ausgießen der Gießform (12) mit dem elektrisch leitfähigen Elastomer (14), d) Erzeugung einer physikalischen/chemischen Verbindung durch einen Haftvermittler zwischen dem leitfähigen Elastomer (14) und den Kontakten (18, 20) und Ausbildung eines elastische Eigenschaften aufweisenden Verbundes aus leitfähigem Elastomer (14) und den Kontakten (18, 20) und, e) Formgebung des Heizelementes (10) durch Spritzgießen, Pressen und/oder Transfermolding.Method for producing a heating element (10) from an electrically conductive elastomer (14), a first contact (18) and a second contact (20) with the following method steps: a) adding an adhesion promoter to the electrically conductive elastomer (14) or applying an adhesion promoter to surfaces of contacts (18, 20), b) placing at least two contacts (18, 20) in a casting mold (12), c) pouring the mold (12) with the electrically conductive elastomer (14), d) creation of a physical / chemical connection by means of an adhesion promoter between the conductive elastomer (14) and the contacts (18, 20) and formation of a composite of conductive elastomer (14) and the contacts (18, 20) with elastic properties and, e) Shaping the heating element (10) by injection molding, pressing and / or transfer molding. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitfähige Elastomer (14) als Basiswerkstoff thermoplastische Elastomere EPDM, NBR, WR, NR, SBR, HNBR, Fluorkautschuk oder Silikonkautschuk enthält sowie leitfähige Füllstoffe wie Graphit, Kohlefasern, Leitruß, Metallpartikel, Metallfasern und/oder Carbonnanotubes umfasst.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the electrically conductive elastomer (14) contains thermoplastic elastomers EPDM, NBR, WR, NR, SBR, HNBR, fluororubber or silicone rubber and conductive fillers such as graphite, carbon fibers, carbon black, metal particles, metal fibers and / or carbon nanotubes as the base material . Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische elastische Widerstand des elektrisch leitfähigen Elastomers (14) zwischen 0,001 Ω cm und 500 Ω cm, bevorzugt zwischen 0,1 Ω cm und 100 Ω cm liegt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the specific elastic resistance of the electrically conductive elastomer (14) is between 0.001 Ω cm and 500 Ω cm, preferably between 0.1 Ω cm and 100 Ω cm. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (18, 20) unter Einhaltung eines konstanten Abstandes (34) über ihre Länge (28) in das leitfähige Elastomer (14) eingegossen werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the contacts (18, 20) are cast into the conductive elastomer (14) over their length (28) while maintaining a constant distance (34). Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (18, 20) einseitig, mehrseitig oder komplett von dem elektrisch leitfähigen Elastomer (14) umgossen werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the contacts (18, 20) are encapsulated by the electrically conductive elastomer (14) on one side, more than one side or completely. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Heizelement (10) freiliegende Stellen (32) im Bereich der Kontakte (18, 20) zur Fixierung derselben erzeugt werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that exposed points (32) in the area of the contacts (18, 20) are produced in the heating element (10) to fix them. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass abisolierte Teile (24) der Kontakte (18, 20) in einer Länge (28) auf einem isolierenden Substrat (30) fixiert werden und mit einer verbleibenden Isolation (36) mit einer 1. Isolationsschicht (25) versehen werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that stripped parts (24) of the contacts (18, 20) are fixed in a length (28) on an insulating substrate (30) and are provided with a remaining insulation (36) with a 1st insulation layer (25) . Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Isolation (22) der Kontakte (18, 20) angeschmolzen wird und eine Abdichtung des Heizelementes (10) mit der 1. Isolationsschicht (25) erzeugt wird.Procedure according to Claim 7 , characterized in that an insulation (22) of the contacts (18, 20) is melted and a seal between the heating element (10) and the 1st insulation layer (25) is produced. Heizelement (10) mit elastischen Eigenschaften, hergestellt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dieses in planer Form (16) oder in Ringform (58) ausgeführt ist.Heating element (10) with elastic properties, manufactured according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that it is designed in a planar shape (16) or in a ring shape (58). Heizelement (10) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontakte (18, 20) abisolierte Teile (24) von Kabeln, Stanzgittern (50) oder Metallstreifen (48) sind.Heating element (10) according to Claim 9 , characterized in that the contacts (18, 20) are stripped parts (24) of cables, stamped grids (50) or metal strips (48). Heizelement (10) gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stanzgitter (50) oder die Metallstreifen (48) Crimpstellen, Lötstellen und/oder Klebeflächen aufweisen.Heating element (10) according to Claim 10 , characterized in that the lead frame (50) or the metal strips (48) have crimping points, soldering points and / or adhesive surfaces. Heizelement (10) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (10) zu einem Stabheizelement (74) oder zu einer Heizpatrone (76) oder zu einem Griffheizelement deformiert ist, und das Heizelement (10) in eine Isolationshülse (60) eingesteckt ist, deren Hohlraum (78) mit einer Füllung (80) aus keramischem oder mineralischem Pulver verfüllt ist.Heating element (10) according to Claim 9 , characterized in that the heating element (10) is deformed into a rod heating element (74) or a heating cartridge (76) or a handle heating element, and the heating element (10) is inserted into an insulating sleeve (60), the cavity (78) of which is filled with a filling (80) made of ceramic or mineral powder. Heizelement (10) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Stabheizelement (74) eine Hülse (64) aus Kunststoffmaterial, wie PPS oder PA oder PPA, oder - bei Vorsehen einer 2. Isolationsschicht (66) - eine Hülse (64) aus metallischem Material umfasst.Heating element (10) according to Claim 12 , characterized in that the rod heating element (74) comprises a sleeve (64) made of plastic material, such as PPS or PA or PPA, or - if a second insulation layer (66) is provided - a sleeve (64) made of metallic material. Heizelement (10) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsschicht (66), die als isolierende Beschichtung (68) oder als Folie (70) insbesondere als Pl-Folie (72) ausgebildet ist.Heating element (10) according to Claim 9 , characterized in that the insulation layer (66), which is designed as an insulating coating (68) or as a film (70), in particular as a PI film (72). Verwendung des Heizelementes (10) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 14 als Heizelement (10) in Abgasnachbehandlungssystemen zur Beheizung/zum Auftauen von Vorratstankheizelementen zur Bevorratung eines Betriebs-/Hilfsstoffes, insbesondere eine gefrierfähigen Harnstoffwasserlösung oder als Fördermodulheizelement, oder als Griffheizelement oder als Durchlauferhitzer oder als Aquarienheizelement, oder als Heizpatrone (76) oder als Flächenheizelement oder als Heizmanschette für Batterien oder als Sitzheizung oder als Interieurheizung oder als Heizelemente für Behältnisse wie Reiskocher oder Campingkocher.Use of the heating element (10) according to one of the Claims 8 to 14th As a heating element (10) in exhaust gas aftertreatment systems for heating / thawing storage tank heating elements for storing an operating / auxiliary material, in particular a freezable urea water solution or as a conveyor module heating element, or as a handle heating element or as a flow heater or as an aquarium heating element, or as a heating cartridge (76) or as a surface heating element or As a heating jacket for batteries or as seat heating or as interior heating or as heating elements for containers such as rice cookers or camping stoves.
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