DE2147137A1 - Flächenheizvorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben - Google Patents

Flächenheizvorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben

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DE2147137A1
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Masaki; Makita Hiromitsu; Toyota Noriyuki; Tokio. M Sato
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Description

KUHEHA KAGAlCU XOGYO XABUSHIKI KAISHA Tokio, Japan
Flächenheizvoxriohtung und Verfahren Herstellen derselben
Priorität : 21. September 1970 /. Japan Anmelde-Hr.s 81940/1970
Die Erfindung besieht sich auf eine Fla.ehe21b.ei ζ vorrichtung und ein Verfahren zinn Herstellen derselben. Insbesondere betrifft die. Erfindung eine Plächenheizvorriehtung von besonderer Konstruktion, bei der ein elektrisch leitfähiges i'lachmaterial, welches eine Kohlenstoffasermenge enthält, als wärmeerzeugendes Element, ein Metalldrahtnetz als Elektroden und ein geschichteter Kunstharzfilm als Isolierschutzüberzug dient. Die.Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Plächenheisvorrichtung in wirksamster und einfachster Weise.
Es ist bereits bekannt, eine Fläehenheizvorriehtung unter Verwendung verschiedener Metalle oder' Kohlenstofffasern als wärraeerzeugendes Element herzustellen und ein derartiges wärme erz äugendes Element mit einem Kunstharzfilia als isolierendem Schutzüberzug zu versehen. Es sind auch be-
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reits verschiedene Verbesserungen an der Gestaltung der Elektrode oder Klemme einer derartigen Flächenheizvorrichtung vorgenommen v/orden. Als Beispiel für das wärineerzeugende Element ist im allgemeinen eine elektrisch leitfähige Bahn als Widerstandselement verwendet v/orden, die durch Vermischen von aus der Carbonisierung oder Verkohlung von Cellulosefaser!! erhaltenen Kohlenstoffasern mit Papierbrei hergestellt wurde. Hierbei sollte der Kohlenstoffasergehalt (d.h. das Mischverhältnis) im Hinblick auf die Einstellung des V/iderstandswertes des wärmeerzeugenden Elements in einem Bereich von 1 bis 35 &eWo/i liegen.
Da Schwankungen des Widerstandswertes des wärmeerzeugenden Elements in diesem Fall jedoch je nach dem Kohlenstofffasergehalt beträchtlich sind, ist es nicht nur schwierig, eine elektrisch leitfähige Bahn zu erhalten, die einen gleichbleibenden Vfiderstandswert hat, sondern der Widers tandswert ändert sich außerdem noch stark dux'ch während der Herstellung und Handhabung des wärmeerzeugenden Elements von außen aufgebrachten Biege-, Streck-, !Compressions- und Reibkräften und dergl. Aus den obengenannten Gründen ist es bisher schwer gewesen, mit guter Reproduzierbarkeit einen wärmeerzeugenden Körper zu schaffen, der überall eine gleichmäßige Temperatur-Verteilung und eine gleichbleibende Leistung hat. Da der Gehalt an Kohlenstoffaser gering ist, wird außerdem der Kontaktwiderstand an den Elektrodenbereichen groß, mit dem Ergebnis, daß dieser Kontaktwiderstand selbst durch eine geringfügige Beschädigung der Kohlenstoffaser im Zeitpunkt der Anbringung der Elektroden stark erhöht wird und dadurch leicht stellenweises Erhitzen auftritt« Folglich ist es schwierig, ein wärmeerzeugendes Element mit der gewünschten Leistungsfähigkeit herzustellen,
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Nachteile bekannter Flächenheizvorrichtungen bei einer verbesserten FXd-
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chenhex2vorrichtung zu vermeiden, die einen gewünschten Widerstandswert hat, über die gesamte Oberfläche hinweg eine gleichmäßige Temperaturverteilung und eine ausreichende Stabilität gegen von außen aufgebrachte mechanische Kräfte.
Zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird eine Flächenheilsvorrichtung geschaffen, die ein elektrisch leitfähiges, aus einem Gemisch von Kohlenstofffasern und anderen natürlichen oder synthetischen Pasern hergestelltes Grundflachmaterial, an beiden Enden des Plachmaterials befestigte Elektroden und einen isolierenden ^chutfcüberzug umfaßt, der aus geschichteten Kunstharzen von unterschiedlichen Eigenschaften besteht, die beide Oberflächen des Plae!materials überdecken und durch Walzen unter warme und Druck mit demselben verhaftet sind.
Gegenstand der Erfindung ist also eine verbesserte Plächenheizvorrichtung, bei der ein elektrisch leitfähiges Flachmaterial von hohem Kohlenstoffasergehalt als wärmeerz-eugendes Element (bzw. Widerstandselement) verwendet ist. Gegenstand eier Erfindung ist gleichfalls eine Flächcnheizvorrichtung von besonderer Konstruktion, bei der ein elektrisch leitfähiges Plachmaterial, welches durch Mischen von 35 bis 75 Gew.^ Kohlenstoffaser und dem Rest Cellulosefaser erhalten wurde, als Widerstandselement dient und beide Oberflächen dieses Widerstandselements mit einem thermoplastischen Kunstharsfilm als Isoliermaterial überzogen sind.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Herstellen einer Plächenheizvorrichtung mit dem oben erwähnten Aufbau, bei dem das elektrisch leitfähige, von einer Papierherstellungsmasehine kommende I'lachmaterial getrocknet wird, unmittelbar danach auf beide Oberflächen des Plachmaterials ein geschichteter, isolierender, thermoplastischer Kunstharzfilm mittels einer erv/ärmten Preßwalze aufgebracht
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wird und das in diesem Verfahrensschritt geschmolzene Harz mittels einer gekühlten Druckwaise verfestigt und in seiner Gestalt festgelegt v/ird.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend- anhand von schematischen Zeichnungen eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert«
Fig. 1 ist ein Querschnitt durch den Aufbau einer erfindungsgemäßen Flächenheizvorrichtung;
Pig. 2 ist ein vergrößerter Querschnitt durch den Blektrcdenteil der in Pig. 1 gezeigten Fläclienheisvorrichtung;
Pig· 3 ist eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen Kohlenstoffaserlänge und elektrischem Widerstand in einem aus Kohlenstoffaser und Cellulosefaser aufgebauten Flachraaterial, welches als Widerstand für die Plächenheizvorrichtung gemäß der Erfindung dient;
Fig. 4 ist eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen dem Kohlenstoffasergehalt im Flächenwiderstand und dem elektrischen Widerstandswert desselben;
Fig. 5 zeigt schematisch das Herstellungsverfahren für die erfindungsgeinäße Flächenheizvorrichtung;
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf kontinuierlich hergestellte Flächenheizvorrichtungen, die mit einem isolierenden Schutzfilm völlig isoliert sind;
Fig. 7 zeigt das Beispiel der Verwendung von Infrarot-Strahlungsheizkörpern als Heizvorrichtung 3 in Pig. 5.
Wie aus Pig. 1 und 2 hervorgeht, umfaßt die Flächen™ heizvorrichtung gemäß der Erfindung ein elektrisch leitfähiges Flachmaterial oder eine Folie (bzw. Eahn) 1, Elektroden 2 aus einem Metalldrahtnetz, einen geschichteten, synthetischen Film aus einer Schicht 3 eines leicht schmelzenden Harzes und einer weiteren Schicht 4 eines schwer schmelzenden Harzes.
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Der Schichtfilm ist derartig auf beiden Oberflächen der elektrisch leitfähigen Folie angeordnet, daß die Schicht des leicht schmelzenden Harzes die Innenseite darstellt, v/elche unmittelbar mit der stützenden Grundfolie in Berührung steht. In einem He.ißpreß- oder Heißwalzvorgang erweicht oder schmilzt allein die Schicht 3 des leicht schmelzenden Harzes, während die Schicht 4 des schwer schmelzenden Harzes unter Druck und derartigen i'emperaturbedingungen erhitzt wird, daß das Harz nicht weich wird. Hierdurch dringt die Schicht 3 des geschmolzenen Harzes teilweise in die elektrisch leitfähige Folie 1 und das als Elektrode 2 dienende Hetalldrahtnctz ein und verbindet diese ausreichend stark miteinander. Die Elektrode 2 wird praktisch in die elektrisch leitfähige Folie 1 eingegraben, um eine ausreichende Berührung mit der Kohlenstoffaser in der Folie zu erzielen. Andererseits behält das schwer schmelzende Harz 4 seine stabile und starke Außenschicht bei, ohne bei der Wärmebehandlung unter Druck zu schmelzen.
Natürlich ist auch bisher schon das Verhaften eines aus einem leicht schmelzenden Harz bestehenden Films mit einer Grundfolie im Heißwalzverfahren vorgenommen worden. Bei dem bisher angewandten- Verfahren wird jedoch die Preßverbindung so stark vorgenommen, daß das Schmelzen und Eindringen des Harzfilms prohibitiv wird, mit dem Ergebnis, daß Vorsprünge des Metalldrahtnetzes und sogar die Grundfolie selbst freigelegt werden, wodurch die Isolierfähigkeit und Dauerhaftigkeit des Produktes leidet. Wenn andererseits die Preßverbindung nur lose erfolgt, ist die Haftung zwischen dem Harz und der Grundfolie sowie der Elektrode nicht ausreichend. Mit anderen V/orten, es ist schwer, die bestmö'glicha Bedingung für das Preßverbinden einzustellen, wodurch die Produktivität beeinträchtigt wird.
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Me erfindungsgeraäß zu verwendende elektrisch leitfähige Folie (oder Bahn) besteht aus einem Material, welches durch Mischen von Kohlenstoffasern mit natürlichen oder synthetischen organischen Fasern, beispielsweise Gellulosefasern, Polyvinylalkoholfasern, Polyamidfasern, Acrylfasem usv/., oder anorganischen Fasern wie Asbest, Glaswolle, Papierbrei usv/. und durch Formen eines papierartigen Produkts aus der gemischten Masse in einem x-egulären Trocken- oder Haß™ Papierherstellungsverfahren hergestellt wurde.
Als Kohlenstoffaser zur Verwendung gemäß der Erfindung eignen sich kohlenstoffhaltige und auch graphjtische Fasern. Allgemein gesagt, wird eine Fiber mit einem Durchmesser von 5 bis 20/U und ca. 3 bis 10 an durchschnittlicher Faserlänge verwendet. Wenn die Fasei\Länge 10 mm überschreitet, wird es vom technischen Standpunkt aus schwierig, eine elektrisch leitfähige Folie herzustellen, die gleichmäßig darin dispergierte Kohlenotoffasern enthält. Das hätte dann zur Folge, daß der Widerstandswert von Steile zu Stelle über die Folie hinweg unregelmäßig wäre. Wenn andererseits die durchschnittliche Faserlänge 3 mm nicht erreicht, wird die Schwankung des Widerstandswertes aufgrund der unterschiedlichen Faserlänge enorm, wie Fig. 3 zeigt, so daß es schwierig ist, mit guter Reproduzierbarkeit ein Widerstandselement (elektrisch leitfähige Folie) mit stabiler Leistung herzustellen.
Übrigens zeigt die graphische Darstellung gemäß Fig. 3 die Meßergebnisse des elektrischen Widerstands pro Quadratzentimeter in elektrisch leitfähigen Folien, die durch Mischen von Kohlenstoffasern mit einem Durchmesser von 8/U und auf unterschiedliche Faserlänge im Bereich von durchschnittlich 2 bis 3 mm geschnitten mit einem Kraftpapierstoff von Nadelbäumen in einem Kischverhältnis von 1:1 (nach Gewicht) hergestellt wurde, so daß das Gewicht der fertigen Folie 100 g/cm beträgt."Aus dieser Kurve ist abzulesen, daß
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der Wiclerstandswert bei einer .Faserlänge von mindestens 3 mm im wesentlichen gleichbleibend ist, sich Jedoch abrupt ändert (zunimmt), venn die Faserlänge weniger als 3 min "beträgt.
Das Mischverhältnis der Kohlenstoffaser sollte iia Bsreich von 35 "bis 75 Gew. $, bezogen auf die Qe samt fasermenge, liegen. Der Grund für diesen spezifischen Bereich besteht darin, daß, wie Fig. 4 zeigt, bei einem Kohlenstoffasergehalt im Widorstandeelement von weniger als 35 Gev/.jS der elektrische Widerstand plötzlich zunimmt. Dies mag zwar den Eindruck erwecken, als ob der Widerstandswert durch den Kohlenstofffasergehalt ohne weiteres einzustellen sei, jedoch schwankt dieser Viert stark je nach einer sehr geringfügigen Veränderung der Mischbedingungen, so daß es schwer ist, ein Erzeugnis von stabiler Leistung zu erzielen« Ik Gegenteil, wenn der Kohlenstoffasergehalt mehr als 35 Gew.^ beträgt, so ergibt sich unabhängig vom Fasergehalt wie von der Faserlänge ein gleichbleibender Widerstandswert, und die Leistungsfähigkeit des Elements wird stabil. Wenn der Kohlenstoff?. :3rgeb-O -^ ^vdererseits 75 Gew.$ übersteigt, so wird die Hai" ..^osuäe zwischen der Kohlenstoffaser und den anderen Fasern durch Verwirrung und die mechanische Stärke der elektrisch leitfähigen Folie geringer, so daß das Erzeugnis praktisch wertlos wird.
Übrigens zeigt Pig. 4 die ließwerte des elektrischen Widerstandes einer elektrisch leitfähigen Folie, die durch Mischen von Kohlenstoffasern mit einem Durehmesser von 12/U und Längen von 3 bzw. 5 i&a mit Kraftpapierstoff von Nadelbäumen in unterschiedlichem Verhältnis erhalten wurde. In dieser graphischen Darstellung betreffen die durchgezogenen Kurven die Faserlänge von 5 mm und die gestrichelten Kurven die Länge von 3 mm. Aus der graphischen Darstellung geht lie or, daß der elektrische Widerstand nach dem Gewicht dej" Folie einstellbar ist. Gemäß der Erfindung kann der Wider-
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standswert über einen breiten Bereich von 5 bis 130 Ohm hinweg eingestellt v/erden. J)a das Einstellen des "Gewichts der Grundfolie auf dem Gebiet der Papierherstellung außerdem einfach ist, ist das Einstellen des WiderstandswerteG ebenso wie die Stabilität der Leistungsfähigkeit außerordentlich zufriedenstellend im Vergleich mit dem bekannten Verfahren zum Einstellen des V/iderstandswertes durch Variieren des Kohlenstoffasergehaltes.
Zwar können die erfindungsgemäß zu verwendenden Kohlenstoffasern aus verschiedenen Rohstoffen hergestellt sein, jedoch wird besonders empfohlen, Fasern zu verwende!!, die aus Toch als Rohstoff hergestellt sind, da dessen mechanische Eigenschaften (insbesondere die Stärke und Reißfestigkeit oder Zähigkeit) denen von Kohlenstoffasern aus anderen Rohstoffen und den Herstellungsverfahren anderer Rohstoffe als Pech überlegen sind.
Für das als Elektrode zu verwendende Metalldrahtnets wird üblicherweise Kupfer und Aluminium verwendet. Das.Metalldrahtnetz wird zu einem Band von einiger Breite geschnitten und an beiden Seiten der elektrisch leitfähigen Folie angebracht. Das Anbringen kann entweder an nur einer Oberfläche oder an beiden Oberflächen erfolgen. Wenn das Drahtnetz an beiden Oberflächen der Folie angebracht wird, so wird es derartig umgefaltet, daß das gefaltete Netz die Folie umgibt.
Wenn das Metalldrahtnetz unmittelbar auf der elektrisch leitfähigen Folie angeordnet wird, erfolgt eine stellenweise Wärmeerzeugung aufgrund des Kontaktwiderstands. Um also diesen Kontaktwiderstand abzusenken, wird empfohlen, vorher eine elektrisch leitfähige Farbe auf demjenigen Bereich anzubringen, in dem die aus Metalldrahtnetz bestehende Elektrode befestigt v/erden soll. Hierzu kann jede beliebige, auf dem Markt erhältliche elektrisch leitfähige Farbe verwendet werden.
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BAD ORfQiNAL
Der als äußerste Schicht der Heizvorrichtung gemäß der Erfindung zu verwendende Kunstharzfilm besteht aus einem Schichtaufbau aus einem leicht schmelzenden Harz und einem schwer schmelzenden Harz,
Als Beispiele für das leicht schmelzende Harz seien Polyäthylene, Polypropylene, Polyvinylchloride und dergl. ge- narmt. Beispiele für das schwer schmelzende Harz sind PoIyäthylenterephthalate, Polyamide, Fluorkohlenwasserstoffhnrzc usw.
Da der Kunstharz-Schichtfilm sowohl zur elektrischen Isolierung als auch zürn Schutz der Heizelemente verwendet wird, muß er eine ausgezeichnete Isolierfähigkeit auf v/eisen und feuchtigkeitsbeständig sein und weitere Merkmale aufweisen. Verschiedene Verfahren zum Aufbringen dieses Isolierfilms auf die elektrisch leitfähige Folie sind anwendbar, beispielsweise das "Schichtverfahren (einschließlich des "Heißwalzverfahrens", "Haftverfahrens" usw.)", das "Schmelzüberziehverfahren" , "Löüungsüberziehverfahren" usw.
Die bisher bekannte elektrisch leitfähige Folie, die eine große 1-Ienge Cellulosefaser«., aber weniger Kohlenstofffasern enthält, ist hinsichtlich der Imprägniereigsnschaft des schützenden Harzüberzugs von geringerer Qualität. Ferner schwankt deren Widerstandswert in erheblichem Maß durch das Eindringen dieses schützenden Harzüberzugs.
Die elektrisch leitfähige Grundfolie gemäß der Erfindung hingegen ermöglicht eine günstige Imprägnierung des Harzes, welches folglich ausreichend in die Grundfolie eindringt und die Kontaktpunkte unter den Kohlenstoffasern fixiert. Durch diese Harzimprägnierung ändert sich kein Widerstandswert. Folglich ist durch vorheriges Imprägnieren eines hitzehärtbaren Harzes, beispielsweise Phenolharz, Diarylphbhalabharz, Epoxyharz und Furfurolharz in die Grundfolie eine ver-
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besserte Leistungsfähigkeit der Grund folie als des Element zu gev/ährleisten. Mit anderen Worten, die durch diese ausreichende Imprägnierung des SchutzharaUbex'fiugs zu erreichenden Wirkungen, bestehen (1) in einer Verbesserung der Stabilität des Widerstandswertes bei langfristigem elektrischem Leiten und fiel ζ en, (2) einer Verbesserung der mechanischen Stärke, (3) einer Vorbesserung der Stabilität dos v/iciorstandswertes gegen verschiedene von außen wirkende Kräfte, v/ie Zug, Kompression, Biegen, Verwinden usv.-, und (4) in einer Verbesserung der Stabilität des i/iderst&ndswertea gegen Schwankungen der von außen einwirkenden Feuchtigkeit aufgrund einer Verschlechterung der Feuchtigkeitsbestündigkeit uaw. ™ Wenn hier· die Menge des imprägnierten Hartes 70 Qrew,yO übersteigt, bildet sich ein Schutzüberaug aus Haxfz auf der Oberfläche der Grundfolie, der nicht nur die äußere Erscheinung der Folie verdix-bt, sondern auch den Kontaktwiderstand κ tun Zeitpunkt des Anbringens der Elektrode erhöht, so daß die Folie zur Herstellung einer Flächenheizvorrichtung ungeeignet ist.
Nachfolgend wird ein Herstellungsverfahren für die Flächenheizvorrichtung gemäß der Erfindung im Zusammenhang mit der in Fig. 5 und 7 gezeigten Vorrichtung näher erläutex't.
Ein Rohstoffpapier 1 aus gemischten Fasern wird in fc eine Heizvorrichtung 3 dadurch eingegeben, daß des Material ciuf einer einen Riemenförderer umfassenden Zufuhrvorrichtung angeliefert wird. Die Heiavorrichtung 3 ist im Innern ifiit hitaebeständigen Förderern 4, 4a versehen. Zur gleichnäßigen Erhitzung, zum Entfernen flüchtiger Stoffe aus dem liohafcoff usw. sollte der Förderer vorzugsweise mit einer Kette oder einem Netz ausgebildet sein. Es können auch je nach Bedarf mehrere Walzen oder Rollen verwendet werden. Die Heizvorrichtung 3 ist ferner an ihrer Außenwand mit Heizkörpern 1J versehen, die geeignet sind, die Temperatur innerhalb der Kammer ■gleichmäßig auf eine benötigte Höhe zu bringen, bei der im
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Rohstoff onthnltene flüchtige Stoffe rasch entfernt werden. Diene IUiϊ κkörper können von beliebiger Art sein, beispielsweise si:·! gewöhnliche, ebene Heizkörper, HeißluftKir]iulato~ ren und -.lcrgl. verwendbar. Anstatt der von außen wirkenden oben erwähnten Hei/,vorrichtungen kcmien auch mehrere Infrarot-Strahlun^cheizvorrichtungen 13 gemäß Pig. 7 verwendet v/erden.
Das Rohstoffpapier 1 sollte im Verlauf seiner lossage durch" die Heizvorrichtung 3 im wesentlichen vollständig von flüchtigen Stoffen befreit sein. Wenn nämlich die flüchtigen Stoffe ini Rohstoffpapier verbleiben, so bilden sie später eine Störungsquelle in dor Flächenheizvorrichtung, da sie im Verlauf tier Zeit eine erhebliche Änderung des elektrischen Widerstands verursachen, denn diese flüchtigen Stoffe, insbesondere 'nasser, v/erden durch den vom Hindurchleiten von Strom erzeugten Temperaturanstieg verdampft, können sich jedoch angesichts der Schutsfilmschicht, die das wärmeerzeugende Element überdeckt, nicht verflüchtigen. Die flüchtigen Stoffe werden we^en der Wärmeerzeugung des V/iderstandsele>nents verdampft und dehnen sich aus und verursachen eine Trennung der verworrenen Pasern innerhalb der elektrisch leitfähigen Gxnmdfolie 1 oder das Ablösen des Isolierschutzfilms 3 von der Folie, an der dieser' Film durch Wärme und Druck haftete, so daß die Vorrichtung ihre Punktion als wärmeerzeugendes Element verliert. Ferner besteht die Sendenz, daß das unter Verwendung von Papierbrei erzeugte papierartige Produkt bei der Er;;euguiit; von Wärme verformt wird und stellenweise ein Schrumpfen des Elements verursacht.
Axis den obengenannten Gründen tritt also bei einem Auslassen der Wärmebehandlung des Rohstoffs 1 innerhalb der Heizvorrichtung 3 unweigerlich eine Verformung des Rohrotoffpapiers im nachfolgenden Walzvorgang mittels erhitzter Druckwalzen 8 und 8a ein, wo der Stoff erhitzt wird, mit dem Ergebnis, daß kaum ein wärmeerzeugendes Element von vorherbe-
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stimmter Gestalt und Größe erzielbar ist. Deswegen ist es wichtig, daß die Wärmebehandlung des Rohstoffs 1 in der Heilvorrichtung 3 so erfolgt, daß der Rohstoff von oben und unten zwischen zwei Riemenförderern 4- und 4a gepreßt wird, urn eine Verformung des Rohstoffpapiers 1 auszuschalten.
Das auf diese V/eise behandelte Rohstoffpapier 1 wird unmittelbar in erhitztem Zustand an die erhitzten Druckwalzen 8 und 8a weitergegeben. Bei diesem Y/alzvor&ang werden kontinuierliche Bahnen thermoplastischer Harzfilme 6, 6a zur gleichen Zeit über Spannwalzen 7, 7a zwischen die Walzen S, 8a eingegeben, wobei das Rohstoffpapier zwischen diesen Filmbahnen 6, 6a gehalten wird. Das Rohstoffρ»ρΑ3^ 1 und die Harzfilme 6, 6a v/erden in diesem Zustand von den erhitzten V/alzen 8, 8a gewalzt, und der geschmolzene Harz film dringt in das Rohmaterial durch die Druckadhäsion ein, wodurch die Stärke der Verbindung mit der Grundfolie erhöht wird. Die elektrisch leitfähige Rohstoff-Folie ist also vollkommen zwischen den thermoplastischen Harzfilmen abgedichtet, die mit der Grundfolie ausreichend stark verhaftet sind.
Als Druckwalzenpaar 8, 8a dient vorzugsweise eine Kombination aus einer Metallwalze und einer hitzebeständigen Gummiwalze. Jedoch ist auch jede beliebige andere Kombination, " beispielsweise Gummi und Gummi oder Metall und Metall verwendbar, vorausgesetzt, daß der Wärmev/iderstand der Walzen berücksichtigt wird. Die Druckwalzen 8, 8a sind derartig erhitzt, daß die Temperatur derselben sowohl in Umfangsrichtung als auch in Richtung der Breite der Walzen gleiclimäßig eingehalten wird. Die thermoplastischen Harzfilme 6, 6a erhöhen das Haftungsvermögen noch weiter, wenn sie längs der Druckwalzen 8, 8a oder mittels Infrarot-Heizvorrichtungen vorerwärmt v/erden.
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Bei dea. allgemein angewandten Verfahren zum Zusammenbringen eines thermoplastischen Harzfilms und eines Papiers wird ein losungsmittelartiger Klebstoff in einer Vorstufe dos Verklebens auf die Oberfläche des thermoplastischen Harzfili;i3 aufgebracht und nach dem I'rockneii des Klebstoffs werden beide zusammen zwischen Druckwalzen gebracht, die auf verhältnismäßig niedriger !Temperatur gehalten sind. Dieses Verfahren hat jedoch insofern einen entscheidenden Mangel, als die perfekte Entfernung flüchtiger Stoffe aus dem Klebstoff kaum möglich ist. Bei Verwendung einer solchen Folie als wärmeerzeugendes Element wie gemäß der Erfindung rufen restliche flüchtige Stoffe innerhalb des Elements ernste Schwierigkeiten hervor, so daß die EifjuiJung die Verwendung derartiger lösungsmittelartiger Klebstoffe vermeidet und stattdessen vorschlägt, das Rohstoffpapier mit einem geschmolzenen thermoplastischen Harzfilm durch Druckwalzen unter Wärme zu imprägnieren, um eine ausreichend starke Verbindung zwischen denselben zu gewährleisten.
Die mittels der erhitzten Druckwalzen 8, 8a mit den isolierenden Filmüberzügen 6, 6a versehene und, wie in Fig.6 gezeigt, kontinuierlich hergestellte Rohstoff-Folie befindet sich noch in dem Zustand, in dem der Harzfilm an der Verbindungsfläche geschmolzen ist. Wenn also die Folie auf natürliche V/eise dadurch abkühlt, daß sie an der Luft gelassen wird, nimmt sie in ihrer äußeren Erscheinung eine wellige Gestalt an, die das endgültige Gefüge beeinträchtigt. Nachdem die Folie die erhitzten Druckwalzen 8, 8a verläßt, wird außerdem der auf diese ausgeübte Druck freigegeben, was ein Ansteigen des elektrischen Widerstands aufgrund der Expansion der Folie und des verbundenen Bereichs, in dem der geschmolzene Harzfilm eingedrungen ist, und eine starke Schwankung des Widerstands verursacht - alles ernste Probleme vom Gesichtspunkt der Qualitätskontrolle des Erzeugnisses aus gesehen. Wenn beim natürlichen Abkühlen der Folie gleichzeitig
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eine Zugspannung aufgebracht wird, nimmt die Folie eine bessere äußere Gestalt an. Dieses Verfahren beeinträchtigt jedoch nicht nur die Produktivität in erheblichem Ausmaß, sondern ergibt außerdem keine Verbesserung des elektrischen Widerstands desselben«
Um solche nachteiligen Auswix'kungen auf das Endprodukt .zu. vermeiden, ist gemäß der Erfindung unmittelbar hinter den erhitzten Druckwaisen 8, 8a ein zweiter Satz Druckwalzen 9, 9a vorgesehen, die auf niedrigerer Temperatur gehalten sind als die Schmelztemperatur des zu verwendenden thermoplastischen Harzes. Mittels dieser Malzen wird die geschmolzene Harzschicht zwecks Verfestigung abgekühlt, während sis von den Walzen 9, 9a zusammengepreßt vird, so daß das Bndprodukt seine gute äußere Erscheinung beibehält und der elektrische Widerstand bedeutend stabilisiert wird.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachfolgend bevorzugte Ausführungsbeispiele ohne jeden einschränkenden Zweck erläutert.
Beispiel 1
Eine elektrisch leitfähige Bahn oder Folie (mit einem
Gewicht von ungefähr 100 g/m ) wurde durch Mischen von 40 Gew.Teilen einer Kohlenstoffaser mit einem Durchmesser von 8/U und einer durchschnittlichen Faserlänge von 3 mm und 60 Gew.Teilen Holzzellstoff in einer gewöhnlichen Papierherstellungsmaschine erzeugt. Aus der auf diese V/eise erhal-■fceien Bahn wurde ein Teststück in einer Länge von 101 cm und einer Breite von 10 cm ausgeschnitten.
An beiden Enden in Längsrichtung de3 TesbstUcks wurde auf beide Oberflächen der Bahn in einer Breite von 5 mm vom Ende derselben her eine elektrisch leitfähige Farbe (herge-
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rrt-olil 1. vo'i ί'π,ΊΙLi-.ι·.·- iJ3n:!i';i ICK., Jr-a^j) aufgetragen, 'u.f dieson r?rb'-'K->.rzuq Mutdi1 ein cinlfich qrY'i bteis Kun'.erdrahtnat.?, mit einer I-janchcnv/eite von 0,177 mm (iMcbfainho.it "80") aui"gebrae-'it, welche« eine breite von 5 mm hatte und die genannte übt ir.ogene Ob'.= rf leiche schichtavtig überät:cktec Dann wurde auf beide Oberflächen des gesamten Testistüclcs ein Kunstharr-filin aufgebracht, der durch einen Schiclitatiilmu eines 50/U stärken Polyäthyleaiterephthalatfilms und eines 100/U stf?.rJ<en* Polyäthylenfilms hergestellt war, v/obei die PoIy-Uthylcnsehj cht der Bahn zugewandt W£ir, um, wie Pig. 1 aeigt, eine Innenüchioht zu bilden. Der Schichtfilm wuj.'de durch c-ine Drucli-Ileizvorrichtung bei einer l'emperatur von 130°ü 3 llinuten lang Tinter einen Druck von 40 kg/cm druckerhitßt.
Dio auf diene »'/eise gecchaffene Fläclienheiavox-richtung hatte einen V/iderstand von 110 Ohm, hielt eine Oberflaehen-te:i!]jciratur voji 810C bei, während Wechsel.strom von 100 V bei Zinmertemperatur hindurchgeleitet wurde, und zeigte selbst nach kontinuierlicher Verwendung während 2000 Stunden keine Abnutzung oder abnorme Temperaturen im Elektroäenberejch oder iii Uäruieerzeugungsbereich. Außerdem zeigte sich, daß die I1Ikchenheisvorrichtung einer Spannung von iiichr als 1500 V Wechselstrom widerstehen konnte.
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BeiRPie1 2
Die durch Kracken einer Erdölfraktion erhaltene Flüs . wurde 3 Stunden lang bei einer Temperatur von 3OTr"^destilliert und dann unter verringertem Druck weiter destilliert, wodurch Pech erhalten wurde. Dieses Pech enthielt 95,6 % Kohlenstoff und hatte eine Erweichungs- und Verfornunastemperatur von 167° C und ein durchschnittliches Molekulargewicht von 850. Das Pech wurde dann mittels einer Spinnmaschine mit Drehzylinder mit einem Durchmesser von 150 mm und einer Tiefe von 25 mm sowie mit 3o kleinen, o,5 mm weiten
" öffnungen bei 23o bis 25o° C zu Pechfasern schmelzgesponnen, die einen Durchmesser von Io λι hatten. Die Pechfasern wurden 45 Minuten lang bei 3o°C in einer Io Vol.% Stickstoffdioxidgas enthaltenden Stickstoffatmosphäre behandelt. Die dabei erhaltenen Pechfasern wurden zur Verkohlung so weiter behandelt, daß zunächst die Heiztemperatur rasch auf 260° C in Luft erhöht wurde, diese Temperaturhöhe 3o Minuten lang beibehalten wurde, ohne daß die Fasern schmolzen. Dann wurde die Temperatur mit einer Steigerungsrate von 2 bis 5°C pro Minute weiter bis einschließlich looo° C erhöht.
Auf diese Weise werden die erfindungsgemäß verwendeten Kohlenstoffasern erhalten.
40 Gew.Teile dieser Kohlenstof faser wurden mit 60 Gev/.Teilen Kraftfaserstoffbrei von Nadelbäumen, zerstampft zu
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einer durchschnittlichen Faserlänge von 2 Ms 3 mm,vermischt, in einer Papierherstellungsmaschine zu einem Flachmaterial verarbeitet und zu einem Endprodukt mit einer Stärke von ungefähr 0,3 mm getrocknet. Aus diesem Flachmaterial wurde ein Teststück in einer Länge von 100 cm und einer Breite von 10 ein (Widerstand 100 Ohai) ausgeschnitten«
In Längsrichtung des Teststücks wurde an beiden Enden ein bandförmiges Kupferdrahtnetz mit einer Breite von 5 itjh und einer Siebfeinheit von "80" (0,177 mn öffnunasvreite) als Elektrode befestigt. Dann wurden beide Oberflächen des gesamten Teststücks mit einem Schichtfilm aus Polyester in einer Stärke von 50 /u und Polyäthylen in einer Stärke von 100/U überzogen, wobei die Polyäthylenschicht die innere Schicht bildete, und das gesamte Teststück 3 Minuten lang bei einer Temperatur von 1300O unter einem Druck von 40 kg/cm in einer Druck-Heizvorrichtung druckerhitzt, um die Polyäthylenschicht zu schmelzen und mit dem Teststück zum Verhaften zu bringen.
Die auf diese »'eise erhaltene Flächenheizvorrichtung hatte einen elektrischen Widerstand von 101 Olim und eine Spannungsbeständigkeit gegenüber mehr als 1500 V, sie hielt eine gleichmäßige Oberflächentemperatur von 8O0C über die gesamte Oberfläche hinweg bei, während ein Wechselstrom von 100 V bei Zimmertemperatur hindurchgeleitet wurde,und zeigte keine Veränderung hinsichtlich des Widerstands und der Temperatur, nicht einmal nach kontinuierlichem Hindurchleiten von Elektrizität während 1000 Stunden. Das heißt, diese FIachenheizvorrichtung wies eine ausgezeichnete Stabilität auf.
Beispielsweise hatte diese Flächenheizvorrichtung keinerlei Veränderung des Widerstands gegenüber einerKompression von 150 kg/cm . Selbst nachdem sie 1000 Mal einem Biegetest unter einem Winkel von 180° und mit einem Krümmungsradius von
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1 mm unterworfen wurde, betrug die Y/iderstandsänderung nicht mehr als ungefähr Y/o. Ein ähnliches Ergebnis zeigte sich bei einer Flächenheizvorrichtung, die 35 bis 37$ Kohlenstoffaser enthielt.
Im Gegensatz dazu zeigte eine Flächenheizvorrichtung mit einem 25$igen Kohlenstoffasergehalt eine Änderung von 5,3^ im V/iderstand gegenüber einer Kompression von 150 kg/cm und eine 6,8^ige Änderung nach einem 1000 Mal ausgeführten Biegetest. Diese Tendenz der zunehmenden Widerstandsänderung zeigte sich deutlich bei Fläeheiiheizvorrichtungen mit niedrigerem Kohlenatoffasergehalt.
Beispiel 3
40 Gew.Teile Kohlenstoffaser mit einem Durchmesser von 10/U, einer Länge von 3mm und einer Brenntemperatur von 20000G und 60 Gew.!Teile zerstampften Kraftfaserstoffs wurden in einem wäßrigen Suspensionsmittel dispergiert und einheitlich vermischt. Danach wurden die vermischten Fasern in einer Papierherstellungsmaschine zu Papier verarbeitet. Das Gewicht
des auf diese Weise erzielten Papiers betrug 31 g/m und sein elektrischer Widerstandswert über die einander gegenüberliegenden Seiten des Quadrats (spezifischer V/iderstand pro Quadrat) betrug 10 0hm.
Danach wurde das Papier durch eine Methanollösung aus Phenolharz "SP-301" (ein Erzeugnis der Gunei Chemical Co.f Japan) geleitet, um es mit dem Harz zu imprägnieren. Die Konzentration der Methanollösung betrug 5 bis 40 Gew.$S und die am Papier haftende Harzmenge betrug 6 bis 80 Gew.$, bezogen auf das Gewicht des mit Harz imprägnierten Papiers.
Das mit Harz imprägnierte Papier wurde dann 5 Minuten lang in einem Heißlufttrockner bei 1000O erhitzt, wodurch der
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darin enthaltene Methylalkohol verflüchtigt v/urdej an schließend v/urde es weiter 10 Minuten um das imprägnierte Harz zu erhärten.
schließend v/urde es weiter 10 Minuten lang auf 1800C erhitzt,
Bas auf diese V/eise verarbeitete, mit Harz imprägnierte Papier wurde zu Teststücken in einer Größe von 8 cm Breite χ 85 cm Länge zerschnitten. In Längsrichtung wurde an beiden Seiten des Teststücks Silberfarbe aufgetragen, auf die ein bandförmiges Kupferdrahtnetz mit einer Kaschenweite von 0,177 ran {Siebfeinheit "805 und einer Breite von 5 mm unter Druck aufgebracht wurde. Das Seststück wurde schichtartig zwischen einem aus einer 50/U starken Polyesterschicht und einer 100 >u starken Polyäthj^lenschicht zusammengesetzten Schichtfilm angeordnet, wobei die Polyäthylenschicht an der Innenseite angeordnet wurde. Anschließend erfolgte mittels einer erhitzten Walze von 1300G 3 Minuten lang ein Walz-Vorgang unter einem Druck von 40 kg/cm , um die Polyäthylenharzschicht zu schmelzen.
Die so hergestellte Flächenheizvorrichtung hatte einen elektrischen Widerstand von 102 Ohm (- 2 Olim), behielt eine gleichmäßige Oberflächentemperatur von 800C über die gesamte Oberfläche hinweg bei, als ein Wechselstrom von 100 V bei Zimmertemperatur hindurchgeleitet wurde, und zeigte keine Veränderung des elektrischen Widerstands oder sonstige abnorme Jüigenschaften, nicht einmal nach kontinuierlichem elektrischem Leiten während 7000 Stunden. Das heißt, diese Plächenheizvorrichtung zeigte in ihrer Leistung eine ausgezeichnete Stabilität. Ferner stellte sich heraus, daß diese Flächenheizvorrichtung nur -1$ Widerstandsschwankung zeigte, nachdem sie 10 000 Mal einem Biegetest unter einem Winkel von 180° mit einem Krümmungsradius von 5 mm unterworfen wurde, und keine Schwankung im Widerstand gegenüber einer Kompression von 150 kg/cm .
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Beispiel 4
Als wärmeerzeugender Körper wurde eine Folie aus einem Gemisch von 40 Gew.Seilen Kohlenstoffaser und 60 Gew.Teilen Papierbrei verwendet.
Aus der oben erwähnten Folie wurden Teststücke mit einer Länge von 100 cm und einer Breite von 10 cm ausgeschultten. An„beiden Enden in Längsrichtung des Teststücks wurde eine Kupfer/Stahl-Elektrode von 118 Ohm befestigt, und das Teststück wurde 2 Minuten lang in einer Heizvorrichtung bei einer !Temperatur zwischen 130 und 150. C wärmebehaiidelt, um ψ den elektrischen Y/iders tandswert auf 100 Ohm einzustellen,, Anschließend wurde ein geschichteter Synthetikfilm aus 50/U starkem Polyester und Hochdruck-Polyäthylen in einer Stärke von 100/U auf beide Oberflächen des gesamten Teststücks aufgebracht, wobei die Hochdruck-Polyäthylenschicht die Innenseite unmittelbar gegenüber und in Berührung mit dem wärmeerzeugenden Körper bildete. Der Schichtfilm wurde unter einem Druck von 30 kg/cm mittels einer auf 1500C erhitzten Druckwalze gewalzt, um den PiIm zu schmelzen und mit dem wärmeerzeugenden Körper zu verbinden. Anschließend ließ man den. Schichtaufbau unter Aufbringen von Zugspannung natürlich abkühlen.
Zusätzlich zu der oben beschriebenen Flächenheizvorrichtung wurde in der gleichen »/eise bis zu dem Verfahrensschritt, bei dem der geschichtete Kunstharzfilm geschmolzen und mit dem wärmeerzeugenden Körper verbunden wurde, eine zweite i'lächenhei ζ vorrichtung hergestellt, die jedoch unter einem Druck von 20 kg/cm bei einer Temperatur von 4-00C mittels einer Kühlwalze gemäß der Erfindung gekühlt wurde, um den Film mit dem wärmeerzeugenden Körper zu verbinden.
Die unten folgende Tabelle gibt die Vergleichsver-Buchsergebnisse des elektrischen Widerstands für die beiden
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obigen Fiäehenheizvorrichtungen wieder, die auf verschiede nerlei Weise gekühlt wurden.
Probe natürliches abkühlen unter
Kr. Zug 31) annung
125 14, Ohm Abkühlen mittels
Druckwalze
Ohm
1 139 ti 101 It
2 123 t! 103 Il
3 · .- 126 It 100 Il
4 129 It 102 It
5 135 Il 100 Il
6 121 Il 100 Il
7 138 Il 104 Il
8 125 It 103 It
9 120 Il 103 Il
10 128, ,1 Ohm 100 ,6 Ohm
Durchschnitt Unterschied zwi
schen Höchst- und
Niedrigstwert 19
Ohm 101, Olim
Schwankung ,8 io 4 ■ 9cß>
3,
Wie aus den obigen Vergleichsdaten klar hervorgeht, war es möglich, eine i'lächenheizvorrichtung mit ähnlichem elektrischem Widerstandswert der Folie nach Entfernen flüchtiger Stoffe aus derselben zu erzielen, und die Schwankung des elektrischen Widerstands in erheblichem Ausmaß zu verringern, was für die Qualitätskontrolle des Erzeugnisses wichtig ist.
Wie oben bereits beschrieben, erfordert die Erfindung kein kompliziertes Vorverfahren zum Befestigen des Metalldrahtnetzes an der elektrisch leitfähigen Folie, beispielsweise durch Uähen, mechanisches Einpassen oder Verwenden eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs, sondern ein einziger Walzvorgang unter Druck kann die gesamte Folie und
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den isolierenden Überzugsfilm einschließlich der Metalldrahtnetz-Elektrode ohne weiteres und sicher miteinander verbinden. Es handelt sich hierbei also um ein ausgezeichnetes Verfahren zum Herstellen einer Flächenheizvorriehtung.
Außerdem ist die Flächenheizvorriehtung gemäß der Erfindung dünn und biegsam im Vergleich zur bekannten Fläehenheizvorrichtung, was nicht nur die Handhabung des Erzeugnisses erleichtert, sondern auch keinerlei Schwankungen im Widerstandsvert aufgrund von außen aufgebrachter Kräfte hervorruft, beispielsweise durch Zugbeanspruchung, Biegen, Kompression und dergl. Außerdem wird Yfäriae mit gleichmäßiger Temperaturverteilung über die gesamte Oberfläche der Heizvorrichtung erzeugt. Ferner entsteht keine Schwankung im Widerstandswert oder abnorme TemperatürSchwankung aufgrund von thermischer Expansion des V/iderstandselements, wenn im Gebrauch. Wärme erzeugt wird, so daß die erfindungsgemäße Flächenheizvorrichtung mit äußerst gleichbleibenden Bedingungen und unveränderter Leistungsfähigkeit verwendbar ist.
Die Erfindung wurde ermöglicht durch Ausnutzung der Tatsache, daß der Widerstandswert der elektrisch leitfähigen Folie aus gemischten Fasern vom Kontaktwiderstand zwischen den in der Folie enthaltenen Kohlenstoffasern abhängt. Dieses Merkmal der Flächenheisvorrichtung gemäß der Erfindung ist auf verschiedenen Gebieten verwendbar, beispielsweise im Haushalt, in der Industrie allgemein, im Gartenbau, zum Schneeschmelzen in schneereichen Ländern, in Transportmaschinen und für andere Zwecke, bei denen Gegenstände erwärmt oder warmgehalten werden müssen.
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Claims (8)

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1. Flächenhei !.'.vorrichtung mit einein wärmeerzeugenden Element, Elektroden und mit einem isolierenden Schutzüberzug, dfidxirch gekennzeichnet , daß als wärme er zeugendes Element eine elektrisch leitfähige Grundfolie bzw. ein Flachmaterial dient, welches aus Kohlenstoffaser und natürlicher oder synthetischer Paser zusammengesetzt ist, daß die Elektroden aus einem Metalldrahtnetz bestehen, welches an mindestens einem Oberflächenbereich an beiden Enden der elektrisch leitfähigen Grundfolie befestigt ist, und daß der isolierende Schutzüberzug ein geschichteter, thermoplastischer Harzfilm ist, v/elcher aus einen Film eines leicht schmelzenden Kunstharzes und einem Film eines schwer schmelzenden Kunstharzes zusammengesetzt ist und die gesamte Oberfläche der elektrisch leitfähigen Grundfolie und der daran befestigten Elektroden überdeckt, wobei das leicht schmelzende Harz der Grundfolie als Innenschicht zugewandt ist.
2. FlächenheizYorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kohlenstoffasergehalt in der elektrisch leitfähigen Grundfolie zwischen 35 und 75 Gew.jt beträgt.
3. Fläehenheizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Länge der zu verwendenden Kohlenstoffaser von 3 bis 10 mm beträgt.
4β Flächenheisvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die der Kohlenstoffaser zugemischte natürliche Faser aus der aus Asbest, Glaswolle und Holzstoff bestehenden Gruppe ausgewählt- ist.
5. Fläehenheizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die der Kohlenstoffaser zu-
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zumischende synthetische Faser aus der aus PoIy vinylaikoholfasern, Polyamidfasern und Acrylfasern bestehenden Gruppe aus— gewählt ist.
6. Flächenheizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leicht schmelzende Har^* welches den isolierenden HarzsehiGhtfilni bildet, aus der aus Polyäthylen, Polypropylen und Polyvinylchlorid bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
7. Flächenheizvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das schwer schmelzend1 e Harz, welches den isolierenden Harzsehichtfilm bildet, aus der aus " Polyäthylenterepiithalat, Polyamid und Fluorharzen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
8. Verfahren zum Herstellen einer Fläehenheisvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch leitfähige Grundfolie durch Mischen von Kohlenstoffaser mit einer durchschnittlichen Länge von 3 bis 10 mm mit natürlicher oder synthetischer Faser und anschließender Verarbeitung des Gemisches zu einem Flachmaterial hergestellt wird, daß die elektrisch leitfähige Grundfolie einer Wärmebehandlung unterworfen wird, um die
P darin enthaltenen flüchtigen Stoffe zu entfernen, eine Verformung' der Grundfolie durch Wärme in der nachfolgenden Verfahrensstufe zu vermeiden und die Haftung am anschließend aufgebrachten Schutzüberzug zu verbessern, daß die wärmebehandelte Grundfolie einem anschließenden Walzvorgang unter Wärme und Druck unterworfen wird, wobei die Wärme ausreicht, um den isolierenden thermoplastischen Harjsfilm, der dein Walzvorgang gleichzeitig mit der Grundfolie zugeführt wird, zu schmelzen und mit der Grundfolie zu verbinden und, dadurch beide Oberflächen der Grundfolie mit dem isolierenden thermoplastischen Harzfilm vollständig zu überdecken, und daß die
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as
mit Harzüberzug vex^sehene Grundfolie einem anschließenden Kaltwalzvorgang unter ^ruck unterworfen wird, tun das geschmolzene Harz an der Verbindungsfläche mit der Grundfolie abzukühlen und zu -verhärten, den elektrischen Widerstand der Gruiidf olie zu stabilisieren xtnd die äußere Erscheinungsform des .Endpro diikts zu verbessern.
9» Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet » daß eine elektrisch leitfähige Parbe auf einen bereich der Grundfolie aufgebracht wird, in dem die Elektrode befestigt werden soll.
10« Terfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die örundfolie unmittelbar nach dem Verarbeiten des Gemisches zu einer Polie und vor der Wärmebehandlung der Eolie zum Entfernen flüchtiger Bestandteile mit einem hitzehärtbaren Harz aus der aus Phenolharz, Diarylphthalatharz, Epoxyharz und Furfurolharz bestehenden Gruppe imprägniert wird.
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ι
Lee
rseite
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2356336A1 (fr) * 1976-06-25 1978-01-20 Licentia Gmbh Element chauffant a resistance electrique destine a etre utilise notamment sur des profiles d'avions ou sur des pales de rotors d'helicopteres
DE3433669A1 (de) * 1984-02-29 1985-08-29 Buchtal Gmbh, 8472 Schwarzenfeld Flaechiger keramischer formkoerper
EP0188160A1 (de) * 1984-12-26 1986-07-23 AEROSPATIALE Société Nationale Industrielle Enteisungsanlage für eine Flügelstruktur
DE4447407A1 (de) * 1994-12-24 1996-07-11 Debolon Dessauer Bodenbelaege Verfahren zur Herstellung eines mechanisch belastbaren, flexiblen Schichtverbundes als Niederspannungs-Heizelement für flächenförmige Temperaturstrahler und flächenförmiges flexibles Heizelement

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5318603B2 (de) * 1973-07-10 1978-06-16
US4203198A (en) * 1978-12-04 1980-05-20 International Telephone And Telegraph Corporation Method of construction of electrical heating panels
US4347104A (en) * 1979-05-18 1982-08-31 Minnesota Mining And Manufacturing Company Moisture-insensitive electrically-conductive paper
US4442139A (en) * 1979-12-11 1984-04-10 Raychem Corporation Elements comprising fibrous materials
DE3067901D1 (en) * 1979-12-11 1984-06-20 Raychem Corp Conductive element and process for making the same
US4365693A (en) * 1982-08-30 1982-12-28 Towmotor Corporation High visibility lift apparatus
US4534886A (en) * 1981-01-15 1985-08-13 International Paper Company Non-woven heating element
JPS60231896A (ja) * 1984-04-25 1985-11-18 三島製紙株式会社 導電性積層シートの製造法
JPS61252392A (ja) * 1985-04-16 1986-11-10 王子油化合成紙株式会社 複合合成紙
FI81709C (fi) * 1985-11-14 1990-11-12 Ahlstroem Oy Foerfarande foer framstaellning av en motstaondskiva av plast och motstaondsskiva.
US4888472A (en) * 1988-05-12 1989-12-19 David G. Stitz Radiant heating panels
WO1995017800A1 (fr) * 1993-12-22 1995-06-29 Proizvodstvenno-Kommercheskaya Firma 'merkuros' Element chauffant electrique souple
US5835679A (en) 1994-12-29 1998-11-10 Energy Converters, Inc. Polymeric immersion heating element with skeletal support and optional heat transfer fins
US5824996A (en) * 1997-05-13 1998-10-20 Thermosoft International Corp Electroconductive textile heating element and method of manufacture
US6057530A (en) * 1996-08-29 2000-05-02 Thermosoft International Corporation Fabric heating element and method of manufacture
EP0979593A4 (de) * 1996-08-29 2001-04-04 Arthur Gurevich Heizelement und seinem herstellungsverfahren
US6229123B1 (en) 1998-09-25 2001-05-08 Thermosoft International Corporation Soft electrical textile heater and method of assembly
TW452826B (en) * 1997-07-31 2001-09-01 Toshiba Ceramics Co Carbon heater
US6452138B1 (en) 1998-09-25 2002-09-17 Thermosoft International Corporation Multi-conductor soft heating element
US6403935B2 (en) 1999-05-11 2002-06-11 Thermosoft International Corporation Soft heating element and method of its electrical termination
US6563094B2 (en) 1999-05-11 2003-05-13 Thermosoft International Corporation Soft electrical heater with continuous temperature sensing
US6713733B2 (en) 1999-05-11 2004-03-30 Thermosoft International Corporation Textile heater with continuous temperature sensing and hot spot detection
US6415501B1 (en) * 1999-10-13 2002-07-09 John W. Schlesselman Heating element containing sewn resistance material
ATE354266T1 (de) * 1999-12-10 2007-03-15 Thermion Systems Int Thermoplastische mehrschicht- gewebeheizung und verfahren zu deren herstellung
US6433317B1 (en) 2000-04-07 2002-08-13 Watlow Polymer Technologies Molded assembly with heating element captured therein
US6519835B1 (en) 2000-08-18 2003-02-18 Watlow Polymer Technologies Method of formable thermoplastic laminate heated element assembly
EP1186704A1 (de) * 2000-09-08 2002-03-13 Ruey Ling Chen Papier aus Asphaltkohlenstoff-Fasern und Verfahren zu seiner Herstellung
US6539171B2 (en) 2001-01-08 2003-03-25 Watlow Polymer Technologies Flexible spirally shaped heating element
US20040081826A1 (en) * 2002-10-28 2004-04-29 Shih-Yuan Lee Method of producing electrothermal filament containing carbon black and the product of the method
US20050098684A1 (en) * 2003-03-14 2005-05-12 Watlow Polymer Technologies Polymer-encapsulated heating elements for controlling the temperature of an aircraft compartment
US6958463B1 (en) 2004-04-23 2005-10-25 Thermosoft International Corporation Heater with simultaneous hot spot and mechanical intrusion protection
US20060186110A1 (en) * 2005-02-22 2006-08-24 Mark Campello Electric heater with resistive carbon heating elements
US8037915B2 (en) * 2007-09-20 2011-10-18 Siemens Energy, Inc. Method and apparatus for forming insulated rotor conductors
US8866052B2 (en) * 2008-05-29 2014-10-21 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Heating articles using conductive webs
US9603196B2 (en) 2012-12-14 2017-03-21 Tech Design Llc Self-regulating semi-conductive flexible heating element
PL3245844T3 (pl) 2015-01-12 2020-11-02 Laminaheat Holding Ltd. Tkaninowy element grzewczy
CN108141914A (zh) 2015-10-19 2018-06-08 拉米纳热能控股有限公司 具有定制或非均匀电阻和/或不规则形状的层状加热元件及制造方法
DE102019208967A1 (de) * 2019-06-19 2020-12-24 Eberspächer Catem Gmbh & Co. Kg Wärmeerzeugendes Element und Verfahren zu dessen Herstellung
USD911038S1 (en) 2019-10-11 2021-02-23 Laminaheat Holding Ltd. Heating element sheet having perforations

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1963554A (en) * 1933-01-04 1934-06-19 Rex D Mcdill Resistor and process of making same
US3168617A (en) * 1962-08-27 1965-02-02 Tape Cable Electronics Inc Electric cables and method of making the same
US3367851A (en) * 1964-04-09 1968-02-06 Minnesota Mining & Mfg Non-woven conductive paper mat
US3532570A (en) * 1966-06-08 1970-10-06 Du Pont Dimensionally stable electrical circuit laminates
US3481802A (en) * 1966-09-26 1969-12-02 Schjeldahl Co G T Method and apparatus for preparing multiconductor cable with flat conductors
US3523844A (en) * 1967-01-20 1970-08-11 Thomas & Betts Corp Method and apparatus for making flexible multiconductor flat cable

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2356336A1 (fr) * 1976-06-25 1978-01-20 Licentia Gmbh Element chauffant a resistance electrique destine a etre utilise notamment sur des profiles d'avions ou sur des pales de rotors d'helicopteres
DE3433669A1 (de) * 1984-02-29 1985-08-29 Buchtal Gmbh, 8472 Schwarzenfeld Flaechiger keramischer formkoerper
EP0188160A1 (de) * 1984-12-26 1986-07-23 AEROSPATIALE Société Nationale Industrielle Enteisungsanlage für eine Flügelstruktur
FR2578377A1 (fr) * 1984-12-26 1986-09-05 Aerospatiale Element chauffant de dispositif de degivrage d'une structure alaire, dispositif et son procede d'obtention
US4737618A (en) * 1984-12-26 1988-04-12 Aerospatiale Societe Nationale Industrielle Heating element for a defrosting device for a wing structure, such a device and a process for obtaining same
DE4447407A1 (de) * 1994-12-24 1996-07-11 Debolon Dessauer Bodenbelaege Verfahren zur Herstellung eines mechanisch belastbaren, flexiblen Schichtverbundes als Niederspannungs-Heizelement für flächenförmige Temperaturstrahler und flächenförmiges flexibles Heizelement
DE4447407C2 (de) * 1994-12-24 2001-12-13 Debolon Dessauer Bodenbelaege Flexibles Flächenheizelement und Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Flächenheizelementes

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Publication number Publication date
GB1332395A (en) 1973-10-03
CA952569A (en) 1974-08-06
US3774299A (en) 1973-11-27
SU634698A3 (ru) 1978-11-25
JPS513097B1 (de) 1976-01-31

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