DE1590277A1 - Flexibles Widerstandselement - Google Patents

Flexibles Widerstandselement

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DE1590277A1 DE19661590277 DE1590277A DE1590277A1 DE 1590277 A1 DE1590277 A1 DE 1590277A1 DE 19661590277 DE19661590277 DE 19661590277 DE 1590277 A DE1590277 A DE 1590277A DE 1590277 A1 DE1590277 A1 DE 1590277A1
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Description

München, 1. Oktober Dr. V.'g. /wo
DC 1176/722
Flexibles Widerstandseiement
Es wurden schon die verschiedensten Arten von elektrisch leitenden plastischen und elastomeren Stoffen vorgeschlagen. Im allgemeinen bestehen solche Stoffe aus elektrisch leitenden Partikeln, die in Natur- oder synthetischen Kautschuk oder in einen plastischen, biegsamen oder dehnbaren Träger eingearbeitet sind. Durch geeignete Auswahl des Materials ist es nun möglich, flexible und/oder dehnbare Gegenstände herzustellen, deren elektrische und mechanische Eigenschaften ausgewogen sind. Solche Vorrichtungen können als Widerstandselemente, z.B. Heizelemente, Heizbänder, -kissen, -decken, Bekleidung und auf vielen anderen Gebieten verwendet werden.
Das größte Problem hierbei war, solche Vorrichtungen mit geeigneten Elektroden für die Verbindung mit einer elektrischen Stromquelle auszustatten. Die Elektroden müssen mit einem Widerstandselement über dessen gesarate Länge in innigem Kontakt sein. Die Fähigkeit, während des Biegens, Dehnens und Streckens
- 2 a
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des Elements beim Gebrauch engen Elektrodenkontakt aufrechtzuerhalten, ist das wichtigste Kriterium bei der Auswahl solcher Vorrichtungen für einen bestimmten Zweck. Dies trifft besonders bei der Anwendung für Heizelemente zu, mit denen eine relativ große Fläche gleichmäßig erwärmt werden soll. Wenn die Elektroden nur an bestimmten Punkten des elektrisch leitenden Wider st and sei eraent es angebracht sind, so wird die Stromverteilung unregelmäßig. In Flächen hoher Stromkonzentration entstehen hohe Temperaturen oder sogenannte heiße Stellen, während niedere Temperaturen in den von den Elektroden entfernt liegenden Flächen auftreten. Deswegen ist es wünschenswert, eine Elektrodenanordnung zu treffen, bei welcher der Strom gleichmäßig durch das gesarate Widerstandselement fließen muß. Dies ist das Ziel der vorliegenden Erfindung.
Das flexible Widerstandselement aus einem Körper aus dehnbarem und/oder elastomeren leitenden Material mit eingebetteten flexiblen Elektroden mit niedrigem Widerstand, wobei letztere der Lange des Einbettungsmaterials entsprechen und in Längsrichtung desselben parallel verlaufen - gemäß vorliegender Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß als leitfähiges Material eine leitende Dispersion'in einem Träger aus Organopolysiloxanelastomeren und als dehnbare Elektroden ein grobgewebtes, weitmaschiges Metalldrahtgeflecht verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Widerstandselemente können verhältnismäßig weit gestreckt und gedehnt werden. Ferner sind die Leiter biegsame und dehnbare Elektroden.
- "3 —
Die Widerstandselemente können entweder mit Träger versehen oder trägerlos sein. Die Blektr · :e kann ein dehnbarer elektrischer Leiter sein, der in das WiC^rstandselement eingearbeitet wurde, bevor es vulkanisiert oder gehärtet wurde. Gegebenenfalls kann ein biegsames elektrisches Isoliermaterial sowohl über das Widerstandselement als auch die Elektroden geklebt werden.
Figur 1 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemUßen Heizkissens; - ·
Figur 2 ist ein Querschnitt des Heizkissens gemäß Figur 1 entlang dem Schnitt 2-2j
Figur 3 1st eine perspektivische Ansicht des Heizelementes gemäß Figur 1, und
Figur k 1st eine schematische Ansicht zur Erläuterung der Herstellung von isolierten Heizelementen gemäß der vorliegenden Erfindung.
In den Zeichnungen bedeuten die gleichen Bezugszahlen in den verschiedenen Ansichten die gleichen oder entsprechenden Teile. Figur 1 zeigt ein Heizkissen 10, das mit einer Schicht Isoliermaterial 11 bedeckt ist, und ein Paar darin eingebettete Elek-
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trodcn 12 und Ij5 aufweist, die zur Verbindung mit einer elektrischen Stromquelle aus dem Kissen herausragen. In der Praxis werden die an geeigneten Stellen aus dem Kissen vorstehenden Leitungen natürlich auch isoliert, um Kurzschluß und Gefahr für den Benutzer zu vermeiden.
Wie aus Figur 2 und J5 ersichtlich, sind die Elektroden in einer Schicht aus flexiblem Leitermaterial 14 gelagert, das von beliebiger bekannter Art sein kann, und welches seinerseits von einer Isolierschicht 11 bedeckt ist. Zahlreiche Beispiele von geeigneten leitenden Materialien gehören zum Stand der Technik. Das Material kann nur dehnbar und/oder auch elastomer sein. Vorzugsweise soll das Leitermaterial fließfähig sein, oder während des Verarbeitungsprozesses kurzfristig fließfähig gemacht werden können, und es soll sich mit den Elektroden fest verbinden oder an diesen haften.
Die Elektroden sollen mit dem leitenden Material ohne Verlust an Bindung oder engem Kontakt gebogen werden können. Wenn z.B. das leitende Material elastomer ist, soll die Elektrode mit diesem gedehnt und gestreckt werden können. Ein geeigneter Elektrodentyp ist ein weitmaschiges Gewebe oder ein geflochtener metallischer Leiter, eine Art Litze, wie sie gewöhnlich bei Sonausstattungen, wie Milcrophonkabeln, verwendet wird.
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Bel einer AusfUhrungsform wurde z.B. eine Elektrode eingesetzt, die aus 50 Strängen verzinntem Kupferdraht röhrenförmig geflochten war. Vor dem Einbetten wurde die Elektrode gestreckt, um sie dehnbarer zu machen, und abgeflacht, damit sie in das flache Heizkissen paßt. Die geflochtene Elektrode aus weitmaschigem Gewebe ist besonders vorteilhaft aufgrund der großen wirksamen Oberfläche der Leiter, ihrer Eignung für hohe Stromstärken und. ihrer ausgezeichneten Hafteigenschaften, da das Material des Widerstandselementes in das offene Gewebe eindringen kann. Es ist auch möglich, ein elastomeres leitendes Material zu verwenden. Der Widerstand der meisten dieser Stoffe ist jedoch zu hoch, so daß hiermit ein Spannungsabfall entlang der Elektrode eintritt, und damit keine einheitliche Stromverteilung gewährleistet ist.
Um eine gleichmäßige Erwärmung eines Widerstandselementes mit gleichmäßigem Widerstand je Volumeinheit zu erzielen, ist es wünschenswert, einen gleichmäßigen Stromverlauf quer durch das leitende Material vorzusehen. Die bei gleicher Stromverteilung und gleichem Widerstand erzeugte Wärme führt zu einheitlichen Temperaturen.
Eine einheitliche Stromverteilung wird erfindungsgeraäß durch Verlängerung der Elektroden 12 und 15 über praktisch die gesamte Länge des Heizelementes in paralleler Richtung gemäß Figur 3 erreicht. Da der Abstand zwischen den Elektroden gleich ist, ist auch die erzeugte Wärme über die ganze Fläche verhältnismäßig gleichmäßig. 009828/0413
Wie aus Figur 4 ersichtlich, können die !Bollerten Heizelemente gemäß der Erfindung leicht In Massenproduktion hergestellt werden, Angenommen, das als Widerstandselement verwendete leitende Material ist elastomer, z.B. eine leitende Dispersion in einem Organopolysiloxanelastonier-Träger, VSJ wird eine Bahn 14 aus ungehärtetem oder klebrigem leitenden Material, das gegebenenfalls mit Trägerstoffen versehen sein kann, zwischen ein erstes Paar von Druckwalzen 16 und 17 geführt. Das beispielsweise auf einer Rolle 18 aufgewickelte Elektrodenmaterial I? wird auch zwischen die Druckwalzen 16 und 17 so geführt, daß es in das leitende Material 14 eingearbeitet wird. Die Druckwalzen zwingen das Elektrodenmaterial in den ungehärteten Leiter, welcher in enge Verbindung mit den Elektroden einfließen muß. Ein Paar Isoliermaterialbahnen 11 und 11 a, vorzugsweise in ungehärtetem Zustand, werden der Bahn aus leitendem Material zwischen einem zweiten Paar von Druckwalzen 19 und 20 zugeführt. Der Isoliermantel ist beispielsweise ein Organopolysiloxanelastomeres. Die Isoliemng wird sowohl auf dem gehärteten als auch ungehärteten leitenden Material haften. Die Verbundstoffbahn wird dann durch einen Härteofen 21 geführt, wo sie, je nachdem welches Material verwendet wurde, der erforderlichen Härtung unterzogen wird. Anschließend wird die Bahn auf eine Aufnahmerolle 22 gewickelt, wo sie bis zum Gebrauch gelagert werden kann. Die Materialien können gegebenenfalls schon vor ihrem Einsatz gehärtet werden und durch die Elektroden leitende Haftmittel geleitet werden, um sie mit den Bahnen zu verbinden. Die isolierten Heizelemente müssen nicht
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unbedingt, wie in Figur 4 gezeigt, als Rollen ausgebildet werden. Es sind Jedoch bei der Herstellung kleiner Einzelelemente dieselben Grundstufen erforderlich. Die geflochtenen Elektroden werden in eine ungehärtete Bahn aus leitendem Material eingebracht. Das leitende Material kann gegebenenfalls wit einer Gewebeverstärkung versehen sein. Die Isolierung kann, wenn es erwünscht ist, über das leitende Material gelegt werden und, soweit erforderlich, gehärtet werden.
Von der im einzelnen beschriebenen speziellen AusfUhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind zahlreiche Abänderungen und Variationen möglich.
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Claims (2)

Patent a η β ρ r (lohet
1. Flexibles Widerstandselement «us einem Körper aus dehnbarem und/oder elautomereta leltfählgem Material mit eingebetteten flexiblen dehnbaren Elektroden mit niedrigem Widerstand« wobei letztere der Länge des EinbettungewaterialB entsprechend und In Längsrichtung desselben parallel verlaufen, da« durch gekennzeichnet, daß als lc it fähiges Material eine leitende Dispersion in eine« Träger aus Organopolyftlloxanelastoineren und als dehnbare Elektroden ein grobgewebtes» weitmaschiges Metalle!rahtgefleoht verwendet werden.
2. Flexibles tilderstandselercent genau Anspruch 1, daduroh gekennzeichnet, daß die Elektroden und der Widerstandskörper von einer flexiblen dehnbaren Isolierschicht aua O rßanopoly siloxane las tome ren utrgcben sind.
· Flexibles Wldoretandaelement gemäß Anspruch 1 bis 2t daduroh gekennzeichnet, daß das Element durch Einlagerung der dehnbaren Elektroden und gegebenenfalls der Isolierßchicht in das fließfähige ungehärtete leitfähige Material und anschließende Härtung desselben hergestellt worden ist. 009823/0 4 13
Ne- . ".. _ ■ .-v.:3=fc3.,■■„·.,. BAD ORIGINAL
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