DE2007866A1

DE2007866A1 - Verfahren zum Herstellen von Flachen heizleitern und nach diesem Verfahren her gestellte Flachenheizleiter

Info

Publication number: DE2007866A1
Application number: DE19702007866
Authority: DE
Inventors: Manfred Dr 6238 Hofheim P Salzwedel
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1970-02-20
Filing date: 1970-02-20
Publication date: 1971-09-09
Also published as: NL7101981A; CH525594A; US3683361A; BE763143A; FR2078828A5

Description

FARBWERKE HOECHST AG vormals Meister Lucius & Brüning

19. Februar 1970

Aktenzeichen: «Hoe 7O/FO19 Dr.Bk/Ba

Verfahren zum Herstellen von Flächenheizleitern und nach diesem Verfahren hergestellte Flächenheizleiter

Es sind Flächenheizleiter bekannt, die aus einem Gewebe oder einem Vlies aus TextüHasern oder Glasfasern bestehen, auf dem Kohlenstoff in Form von Ruß oder Graphit mit Hilfe·einer Kunststoff dispersion odei* eines lackart'igen Bindemittels fixiert ist. Die elektrischen Zuleitungen werden am Rand des Trägers als Bänder aufgeklemmt. Nachteilig ist dabei der verhältnismäßig hohe Übergangswiderstand, der zu Örtlichen Überhitzungen führt, und der Umstand, daß die Haftfestigkeit der Kohlenstoffleitschicht im Gebrauch abnimmt. Außerdem sind die Heizleiter nicht ohne weiteres jedem zu beheizenden Objekt anzupassen, und der Wärmeübergang läßt bisweilen zu wünschen übrig.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen von Flächenheizleitern, das es gestattet, die Flächenheizleiter dem zu beheizenden Objekt genau anzupassen.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß in eine Schicht aus einer mit Ruß gefüllten, filmbildenden Kunststoffdispersion mindestens zwei metallische Leiter eingebettet werden, worauf die Dispersion getrocknet wird.

Grundsätzlich erhält man mit jedem Ruß einen Heizleiter. Es hat sich jedoch gezeigt, daß für die Zwecke der vorlegenden Erfindung

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am besten ein solcher Ruß geeignet ist, der durch thermische Spaltung von Acetylen erhalten wurde. Andere Rußarten verleihen den Heizleitern bei gleicher Zusatzmenge zur Dispersion um Größenordnungen höhere Widerstände.

Wenn die erfindungsgemäßen Flächenheizleiter auf eine tragende Fläche aufgebracht werden, so benötigen sie keine besondere Verstärkung. Für die Herstellung selbsttragender Flächenheizleiter nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hat es sich aber als zweckmäßig erwiesen, der rußgefüllten Kunststoffdispersion kurze Textilfasern, z. B. 3 bis 5 mm lange Polyester- oder Polyamidfasern, zuzusetzen.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Flächenheizleiter unmittelbar auf den zu beheizenden Objekten erzeugt werden, z.B. als Anstriche. Die Flächenheizleiter können auch z. B. als Kleber für Bodenbeläge gleichzeitig als Fußbodenheizung dienen. Sie können oberflächlich mit einem Überzug aus unpigmentierten oder farbig aber nichtleitend pigmentierten Dispersionen versehen und so elektrisch isoliert werden.

Es ist aber auch möglich, selbsttragende Flächenheizleiter herzustellen. Hierfür wird eine Form, an deren Oberfläche die Kunststoffdispersion nicht haftet, etwa bis zur halben gewünschten Stärke mit Dispersion gefüllt. In diese Schicht werden die erforderlichen metallischen Zuleitungen eingelegt, und dann wird mit Dispersion bis zur Sollstärke aufgefüllt. Die Dispersion muß dann getrocknet werden. Sie kann dazu erwärmt werden, wobei nur darauf geachtet werden muß, daß sich nicht durch das Verdampfen des Wassers Blasen bilden. Die so erhaltenen Heizleiterfolien sind mechanisch sehr stabil.

Als metallische Zuleitungen können grundsätzlich Drähte verwendet werden. Als besonders zweckmäßig hat es sich jedoch er-

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wiesen, die metallischen Zuleitungen aus feinmaschigem Drahtgewebe oder Geflecht herzustellen. Als Werkstoff eignet sich jedes Metall, dessen elektrischer Widerstand klein genug ist.^: Wenn allerdings die Möglichkeit besteht, daß die Heizleiter feucht werden, sollte Aluminium nicht verwendet werden. Am besten eignet sich Kupfer, bei dem auch der Übergangswiderstand besonders klein ist.

Der Quadratwiderstand der erfindungsgemäßen Flächenheizleiter hängt von verschiedenen Faktoren ab. Er steigt mit sinkender Folienstärke und sinkt mit steigendem Rußgehalt. Er ist anderer- |

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seits fast unabhängig von der Temperatur, und zwar in einem Bereich zwischen -195 C und +200° C* Ein Bruch im Heizkörper in Richtung des Stromflusses ändert den Widerstand nicht. Erfolgt der Bruch senkrecht zvim Stromfluß, so steigt der Widerstand, erreicht aber nach kurzfristigem Aufheizen auf ca. 100 C wieder seinen ursprünglichen Wert.

Die elektrischen und mechanischen Eigenschaften der neuen Flächenheizleiter gehen aus den folgenden Beispielen hervor:

Beispiel 1;

Die Probekörper wurden folgendermaßen hergestellt: *

150 ÖT einer Kunststoffdispersion mit einem Feststoffgehalt von 50 % (Copolymerisat aus Vinylacetat und Dibutylmaleinat)

10 GT Ruß bzw. Graphit

10 GT bei 150° C getemperte, 3 bis 5 mm lange Polyesterfasern
wurden zu einer homogenen Masse angerührt.

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Die Masse wurde in eine flache Polyäthylen-Form in 1 mm starker Schicht eingebracht. In dieser Schicht wurden mit 50 mm Abstand und parallel zueinander zwei Bänder aus Kupfergewebe 200 mesh eingelegt, worauf auf 2 nun Schichtstärke aufgefüllt wurde. Dann wurde über Nacht trocknen gelassen.

Als Ruß wurde ein Furnace-Ruß aus Rohöl, ein Deutscher Gasruß und ein durch thermische Spaltung von Acetylen gewonnener '•Acetogenruß" eingesetzt. Mit Acetogenruß wurde ein Quadratwiderstand von 600 St gemessen. Alle anderen Rußarten, sowie auch Graphit und gemahlene Holzkohle ergaben Quadratwiderstände von mehr als 100 k 51 . Vergleichsweise wurde ein Flächenheizleiter hergestellt, der 200 Gew.-% Graphit, bezogen auf den Feststoffgehalt der Dispersion enthielt. Hier betrug der Quadratwiderstand 40 Si. .

Beispiel 2;

Abhängigkeit der Leistungsaufnahme von der Rußfüllung. Gemessen wurde an Flächenheizleitern von 50 χ 50 χ 2 mm, hergestellt wie oben beschrieben.

Verhältnis Dispersionsfest« Leistungsaufnahme

stoff : Acetogenruß W / m bei 40 V

10 : 1 128i/

12,5 : 1 800

15 : 1 150

Beispiel 3;

Flächenheizleiter als Fußbodenheizung.

Eine Betonplatte von 300 χ 300 χ 20 mm wurde 1 mm hoch mit einer Dispersion aus Vinylacetat/Dibutylmaleinat beschichtet.

Dann wurden im Abstand von 60 mm Bänder aus Kupfergollocht

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5 nun breit, 200 mesh, eingelegt, und mit 1 mm Dispersion bedeckt. Die Dispersion enthielt 8 % Acetogenruß bezogen auf Feststoff. Auf den nassen Kleber wurde eine 300 χ 300 mm Fliese aus Nadelfilzteppich verlegt. Nach dem Trocknen nahm

der Heizleiter bei 17 V ca. 200 W/m auf. Die Temperatur in der Klebfuge war, wenn die Betonplatte auf einer 20 mm starken Platte aus Polystyrol-IIartschaum lag, 21° C über der Raumtemperatur. Deckt man die auf einer Holzplatte liegende Platte mit einer gleichen Hartschaumplatte ab, sp beträgt .

die Temperatur in der Klebfuge 35° C höher als die Raumtemperatur. .

Beispiel 4;

Flächenheizleiter als Straßenheizung.

Ein Heizband, hergestellt wie im Beispiel 1 aus einer Vinylacetat/Dibutylmaleinat-Dispersion mit 8 %, bezogen auf Dispersionsfeststoff, Acetogenruß, der Abmessungen 300 χ 6 χ 0,2 cm wurde unter einer 2 cm starken Asphalt/Split-Schicht in eine Straße eingebaut. Bei 30 V floß ein Strom von 3,4 A. Es wurden folgende Temperaturen an einem Wintertag gemessen:

Luft	- 7° C
Straßendecke	- 4° C
beheizte Straßendecke	f 2° C
Heizband	4-13° C

Der Heizleiter lag zum Zeitpunkt der Anmeldung ca. 10 Wochen in einer stark befahrenen Straße an einem Werkstor, ohne Beschädigungen zu zeigen.

Die neuen Flächenheizleiter eröffnen vielseitige Anwendungs- ' möglichkeiten. Sie können als selbsttragende Elemente für die Beheizung von Straßen, Fußwegen, Treppen, Garageneinfahrten und dergleichen verwendet werden.Ferner können sie als Anstriche oder

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Kleber im Wohnungsbau für Fußboden-, Wand- und Deckenheizungen dienen. Bevorzugt als Anstriche eignen sie sich für die Beheizung von Kesseln und Rohrleitungen.

Schließlich lassen sich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Heizmatten herstellen, die für den Schutz von kälteempfindlichen Gütern im Freien oder beispielsweise als Bodenheizung in Zelten, Wohnwagen oder Baracken verwendet werden können.

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Claims

Verfahren zum Herstellen von Flächenheizleitern, dadurch gekennzeichnet,, daß mindestens, zwei, metallische Leiter . in eine Schicht aus einer mit Ruß gefüllten,, filmbildenden Kunststoff dispersion eingebettet werden, worauf die-.Kunst—, _;i Stoffdispersion getrocknet wird.
2» Verfahren nach Anspruch 1_Λ dadurch gekennzeichnet;,., daß _f ,>■ die Kunststof f.dispersion mit einem Ruß gefüllt wird, . der durch thermische Spaltung von Acetylen erhalten wurde..
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffdispersion als Armierung kurze Faserabschnitte enthält.
4. Flächenheizleiter, bestehend aus mindestens zwei metallischen Leitern, die in eine Folie aus einer mit Ruß gefüllten Kunststoffdispersion eingebettet sind.
5. Flächenheizleiter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie mit einem durch thermische Spaltung von Acetylen gewonnenen Ruß gefüllt ist.
6. Flächenheizleiter nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie als Armierung kurze Faserabschnitte enthält.
7. Flächenheizleiter nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Leiter aus feinmasclfigem Drahtgewebe bestehen.

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