DE2616855A1 - Verfahren zum isolieren von organopolysiloxanelastomer als bindemittel enthaltendem widerstandsmaterial von flaechenheizwiderstaenden und isoliertes widerstandsmaterial von flaechen - Google Patents

Verfahren zum isolieren von organopolysiloxanelastomer als bindemittel enthaltendem widerstandsmaterial von flaechenheizwiderstaenden und isoliertes widerstandsmaterial von flaechen

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Description

Die Erfindung betrifft eine Verbesserung der Verfahren zum Isolieren von Organopolysiloxanelastomer als Bindemittel enthaltendem Widerstandsmaterial von Flächenheizwiderständen bzw. eine Verbesserung von isoliertem Widerstandsmaterial von Flächenheizwiderständen. Die Verbesserung besteht z.B. darin, daß das erfindungsgemäß isolierte bzw. das erfindungsgemäße isolierte, Organopolysiloxanelastomer als Bindemittel enthaltende Widerstandsmaterial fester als bisher mit dem Isoliermaterial verbunden ist und trotzdem durch diese Isolierung keine Widerstandsänderung erleidet, also vor und nach der Isolierung den gleichen Widerstandswert aufweist, und/oder trotzdem keine frühzeitige Zerstörung des Flächenheizwiderstandes erfolgt. Die Verbesserung wird dadurch erzielt, daß ein Klebstoff auf von einander getrennte, im wesentlichen kreisförmige und/oder im wesentlichen gleichseitige polygonale und/oder streifenförmige, in Stromrichtung verlaufende Flächen des Widerstandsmaterials und/oder derjenigen Teile der Oberfläche des Isoliermaterials, die mit dem Widerstandsmaterial verbunden werden sollen, aufgetragen und nach dem übereinanderlegen von Widerstands- und Isoliermaterial in an sich bekannter Weise gehärtet wird bzw. daß sich zwi-
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sehen Widerstands- und Isoliermaterial von einander getrennte Klebschichten befinden, die kreisförmig und/oder im wesentlichen gleichseitig polygonal und/oder in Stroiarichtung verlaufende Streifen sind, oder/und zwischen Widerstands- und Isoliermaterial doppelseitig mit_ einem druckempfindlichen Klebstoff beschichtete, in Stromrichtung verlaufende Streifen angeordnet sind.
Rein-organische Kunststoffe, wie Polytetrafluoräthylen oder Polyester, als Bindemittel enthaltendes Widerstandsmaterial von Flächenheizwiderständen läßt sich mit beliebigen Isoliermaterialien durch zusammenhängende Klebschichten verbinden, solange die Klebschichten sowohl auf dem Widerstandsmaterial als auch auf dem Isoliermaterial haften. So kann z.B. eine isolierende Polyesterfolie, die gleichmäßig mit Polyäthylen als Klebschicht beschichtet ist, in der Hitze auf Polytetrafluoräthylen oder Polyester als Bindemittel enthaltendes Widerstandsmaterial von Flächenheizwiderständen aufgepreßt werden. Auch Klebstoffe auf Grundlage von monomeren oder polymeren Acrylaten eignen sich für die Erzeugung derartiger Klebschichten bei rein-organische Kunststoffe als Bindemittel enthaltendem Widerstandsmaterial von Flächenheizwiderständen. Organopolysiloxanelastomer als Bindemittel enthaltendes Widerstandsmaterial von Flächenheizwiderständen läßt sich jedoch nicht auf diese Weise isolieren. Alle bisher erprobten Klebstoffe führten nämlich, wenn sie als zusammenhängende Klebschichten zwischen Widerstands- und Isoliermaterial angewendet wurden, zu unkontrollierter Widerstandsänderung des Widerstandsmaterials, meist zu beträchtlicher Erhöhung des Widerstandes* Deshalb wurde bisher Organopolysiloxan als Bindemittel enthaltendes Widerstandsmaterial von Flächenheizwiderständen lose zwischen Isoliermaterial, das mit sich selbst verklebt wurde, eingebettet (vgl. DT-OS 23 07 776, offengelegt: 22. August 1974, Anmelder: Wacker-Chemie GmbH). Bei Widerstandsmaterial mit einer Breite von mehr als 30 ca und einer Länge von mehr als 100 cm, das lose zwischen Isoliermaterial eingebettet ist, können jedoch leicht Knicke und/oder Brüche und/oder andere Beschädigungen auftreten, die zu Kurzschluß führen können.
Organopolysiloxanelastomer als Bindemittel enthaltendes Widerstandsmaterial von Flächenheizwiderständen läßt sich zwar auch durch Vernähen mit Isoliermaterial isolieren, wobei die Nähte mit Isolierband
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bedeckt werden müssen. Die Löcher der Nähte verringern jedoch die Zug- und Reißfestigkeit der Flachenheizwiderstände in beträchtlichem Ausmaß und bei Leistungsdichten von 200 Watt/m oder mehr neigen Flachenheizwiderstände auch dazu, an derartigen Nähten durchzubrennen. Wird Organopolysiloxanelastomer als Bindemittel enthaltendes Widerstandsmaterial von Flächenheizwiderständen mit Isoliermaterial mittels doppelseitig klebriger Klebestreifen, die senkrecht zur Stromrichtung angeordnet sind, verbunden, so werden die Flachenheizwiderstände nach kurzer Betriebsdauer an der Berührungsstelle zwischen Widerstandsmaterial und Klebstreifen zerstört.
Das erfindungsgemäß isolierte bzw. das erfindungsgemäße isolierte, Organopolysiloxanelastomer als Bindemittel enthaltende Widerstandsmaterial von Flächenheizwiderständen hat dagegen die Vorteile, daß es fester als oder ebenso fest wie bisher mit dem Isoliermaterial verbunden ist, also keine Knicke und/oder Brüche und/oder andere Beschädigungen wie bei lose zwischen Isoliermaterial eingebettetem Widerstandsmaterial auftreten können, ohne daß durch die Verbindung mit dem Isoliermittel die Zug- und Reißfestigkeit der Flachenheizwiderstände verringert wird oder Durchbrennen der Flachenheizwiderstände an einer Naht oder nach kurzer Betriebsdauer eine Zerstörung der Flachenheizwiderstände an der Berührungsstelle zwischen Widerstandsmaterial und einem Klebstreifen zu befürchten ist, und/oder ohne daß durch die Isolierung eine merkliche Widerstandsänderung auftritt»
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Isolieren von Organopolysilaxanelastomer als Bindemittel enthaltendem Widerstandsmaterial von Flächenheizwiderständen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klebstoff auf von einander getrennte, im wesentlichen kreisförmige und/oder im wesentlichen gleichseitige polygonale und/oder streifenförmige, in Stromrichtung verlaufende Flächen des Widerstandsmaterials und/oder derjenigen Teile der Oberfläche des Isoliermaterials, die mit dem Widerstandsmaterial verbunden werden sollen, aufgetragen und nach dem übereinanderlegen von Widerstandsund Isoliermaterial in an sich bekannter Weise gehärtet wird.
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Gegenstand der Erfindung ist weiterhin isoliertes, Organopolysxloxanelastomer als Bindemittel enthaltendes Widerstandsmaterial von Flächenheizwiderständen, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Widerstands- und Isoliermaterial Klebschichten befinden, die im wesentlichen kreisförmig oder im wesentlichen gleichseitig polygonal und/oder in Stronirichtung verlaufende Streifen sind und/oder zwischen Widerstands- und Isoliermaterial doppelseitig mit einem druckempfindlichen Klebstoff beschichtete, in Stromrichtung verlaufende Streifen angeordnet sind. ' ' ' "
Als Organopolysiloxanelastomar als Bindemittel enthaltendes Widerstandsmaterial kann auch im Rahmen der Erfindung jedes beliebige, Organopolysxloxanelastomer als Bindemittel enthaltende Widerstandsmaterial eingesetzt werden, das bisher in Flächenheizwiderständen eingesetzt werden konnte. Es handelt sich dabei um Organopolysiloxanelastotnere, die feinteiliges,elektrisch leitfähiges Material, wie Pulver aus elektrisch leitfähigen Metallen, z.B. Silber, Kupfer, Aluminium oder Eisen, oder Pulver aus anderen leitfähigen Stoffen, wie Silicium, Siliciumcarbid oder Graphit, oder Ruß, oder Gemische aus solchen elektrisch leitfähigen Stoffen enthalten und deshalb leitfähig sind, und in Form von Folien, die selbsttragend sein oder Verstärkungsmittel, wie Glasfasergewebe oder -vliese, enthalten können, vorliegen.
Als Isoliermaterial werden vorzugsweise isolierende Folien verwendet. Solche Folien können z.B. aus Polyester, wie Polyethylenterephthalat, Polyarylenimid, isolierendem Organcpolysiloxan oder Polyhydantoin bestehen.
Als Klebstoffe bei dem erfindungsgeraäßen Verfahren sind zu Elastomeren härtbare Massen auf Grundlage von Organopolysiloxanen bevorzugt. Dementsprechend sind als Klebschichten in dem erfindungsgemäßen isolierten Widerstandsmaterial solche aus Organopolysxloxanelastomer bevorzugt. Die Organopolysiloxane in diesen Massen können als über Kohlenstoff an Silicium gebundene organische Reste ausschließlich Kohlenwasserstoffreste, die durch monomere Gruppen oder Atome substituiert sein können und 1 bis l8 Kohlenstoffatome je organischem Rest enthalten, aufweisen oder sogenannte modifizierte Organopolysiloxane sein. Modifizierte Organopolysiloxane sind beispielsweise durch Pfropfpolymerisation von mindestens einem aliphatisch^ Mehrfachbindungen enthaltendem
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Monomerem, z.B. eines Gemisches aus Styrol und n-Butylacrylat, auf Organopolysiloxane mittels freier Radikale erhältlich, wie dem Fachmann wohlbekannt.
Bei den. als Klebstoffe verwendeten Massen auf Grundlage von Organopolysiloxanen kann es sich um solche mit Organosiliciumverbindungen, die mindestens drei hydrolysierbare Gruppen, z.B. Acetoxygruppen, Alkoxygruppen und/oder Aminogruppen, je Molekül enthalten, oder um solche mit Si-gebundenen Wasserstoffatomen, über Kohlenstoff an Silicium gebundene Alkenylgruppen, insbesondere Vinylgruppen, und die Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an aliphatische Mehrfachbindungen fördernden Katalysatoren, insbesondere solchen auf Grundlage von Platin, oder um solche, die durch freie Radikale härtbar oder vernetzbar sind, handeln.
Beispielsweise weil sie leichte Zugänglichkeit mit ausgezeichneter Haftfestigkeit sowohl auf dem Widerstandsmaterial als auch auf dem Isoliermaterial verbinden, sind die als Klebstoff verwendeten, zu Elastomeren härtbaren Massen auf Grundlage von Organopolysiloxanen vorzugsweise solche mit Organosiliciumverbindungen, die insgesamt mindestens drei tert.-Butoxy- und Acetoxygruppen je Molekül enthalten.
Ebenso handelt es sich bei druckempfindlichem Klebstoff auf den mit solchem Klebstoff doppelseitig beschichteten Streifen, die im Rahmen der Erfindung verwendet werden können, vorzugsweise um Organopolysiloxane.
Falls erwünscht, können die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Klebstoffe und somit auch die Klebschichten des erfindungsgemäßen, isolierten Widerstandsmaterials durch einen Gehalt an elektrisch leitfähigem Material, für das bereits oben Beispiele angegeben wurden, also z.B. durch einen Gehalt von Ruß, elektrisch leitfähig sein. Die erfindungsgemäß verwendeten Klebstoffe sind jedoch vorzugsweise frei oder praktisch frei von Lösungsmittel.
Bei im wesentlichen gleichseitigen polygonalen Flächen, auf die erfindungsgemäß Klebstoff aufgetragen werden kann, kann es sich z.B. um gleichseitige Dreiecke, gleichseitige Vierecke, gleichseitige Fünfecke, gleichseitige Sechsecke usw. handeln» Wenn die im wesentlichen kreisförmigen und/oder im wesentlichen gleichseitigen polygonalen Flächen, auf die erfindungsgemäß Klebstoff aufgetragen werden kann,
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nicht gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche von mindestens einer Seite des Widerstandsmaterials angeordnet sind, und/oder nicht gleichmäßig auf denjenigen Teilen der Oberfläche des Isoliermaterials, die mit dem Widerstandsmaterial verbunden werden sollen, angeordnet sind, so sind sie vorzugsweise in in Stromrichtung verlaufenden, streifenförmigen Abschnitten in gleichmäßigen Abständen angeordnet.
Die streifenförmigen, in Stromrichtung verlaufenden Flächen, auf die erfindungsgemäß Klebstoff aufgetragen werden kann, können gerade oder wellenförmig sein. Das Auftragen von Klebstoff auf im wesentlichen kreisförmige und/oder im wesentlichen gleichseitige polygonale Flächen ist gegenüber dem Auftragen auf streifenförmige Flächen bevorzugt.
Der Durchmesser der im wesentlichen kreisförmigen Flächen, auf die erfindungsgemäß Klebstoff aufgetragen werden kann, der mittlere Durchmesser der im wesentlichen gleichseitigen polygonalen Flächen, auf die erfindungsgemäß Klebstoff aufgetragen werden kann, und die Breite der parallel zum Stromfluß verlaufenden Flächen, auf die erfindungsgeraäß Klebstoff aufgetragen werden kann, beträgt vorzugsweise jeweils 0,1 bis 100 mm, insbesondere 1 bis 10 mm.
Der Mindestabstand der Ränder der von einander getrennten Flächen, auf die erfindungsgemäß Klebstoff aufgetragen werden kann, und/ oder der Klebestreifen von einander beträgt vorzugsweise 5 mm. Die otiere Grenze dieses Abstandes ergibt sich aus der jeweils gewünschten Festigkeit der Verklebung von Widerstandsmaterial mit Isoliermaterial. Ebenso ergibt sich die Anzahl der Flächen, auf die erfindungsgemäß Klebstoff aufgetragen werden kann, je Oberflächengröße aus der jeweils gewünschten Festigkeit der Verklebung von Widerstandsmaterial mit Isoliermaterial.
Die Dicke des Klebstoffauftrags bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenso wie die Dicke der Klebschichten des erfindungsgemäßen, isolierten Wxderstandsraaterials beträgt vorzugsweise 20 bis lOOO mikron.
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Das Auftragen von Klebstoff im Rahinen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in beliebiger, für das Auftragen flüssiger oder pastenförmiger Stoffe auf örtlich begrenzte Stellen bekannter Weise, z.B. durch Tief- oder· Seidenschirmdruck oder von Hand, erfolgen.
Die Härtung oder Vernetzung von als Klebstoff verwendeten Massen auf Grundlage von Organopolysiloxanen mit Organosilxciumverbindungen, die mindestens drei hydrolysierbare Gruppen je Molekül enthalten, erfolgt bei Raumtemperatur durch Zutritt von ¥asser, wobei das in der normalen Luftatmosphäre enthaltene Wasser ausreicht. Diese Härtung kann durch Erwärmen und/oder den Einsatz von zusätzlichem Wasser beschleunigt werden.
Die Härtung oder Vernetzung von als Klebstoff verwendeten Massen auf Grundlage von Organopolysiloxanen mit Si-gebundenen Wasserstoffatomen, über Kohlenstoff an Silicium gebundenen Alkenylgruppen und die Anlagerung von Si-gebundenem Wasserstoff an aliphatische Mehrfachbindungen fördernden Katalysatoren erfolgt bei Raumtemperatur oder durch Erwärmen auf Temperaturen von meist höchstens 150 C.
Die Härtung oder Vernetzung von als Klebstoff verwendeten Massen auf Grundlage von Organopolysiloxanen, die durch freie Radikale härtbar oder vernetzbar sind, erfolgt durch Erwärmen auf Temperaturen von 100 bis 250 C oder durch Hochenergiestrahlen, wie gamma-Strahlen.
Das Widerstandsmaterial kann in bekannter Weise mit Hilfe von zwei Elektroden, z.B. Kupferbändern, die parallel an zwei einander gegenüberliegenden und selbstverständlich mit Isoliermaterial zumindest nicht fest verbundenen Kanten des Widerstandsmaterials z.B. mittels einer elektrisch leitfähigen, zu einem Elastomer härtbaren Masse auf Grundlage von Organopolysiloxan verklebt sind, mit einer Stromquelle verbunden werden. Die so erhaltenen Flächenheizwiderstände können mit Gleich- oder Wechselstrom betrieben werden und eignen sich für alle Anwendungen, bei denen auch bisher Flächenheizwiderstände eingesetzt werden konnten, einschließlich der Beheizung von zylindrischen Warmwasserbereitern.
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Der im folgenden Beispiel und im Vergleichsversuch verwendete Klebstoff wird durch Vermischen von
100 g in den endständigen Einheiten je eine Si-gebundene Hydroxylgruppe enthaltendes Dimethylpolysiioxan mit einer Viskosität von 74 000 cP bei 25°C,
35 g durch Triraethylsiloxygruppen endblockiertes Dimethylpolysiioxan mit einer Viskosität von 33 CP bei 25 C,
6 g eines Umsetzungsproduktes aus 85 g Methyltriacetoxysilan und 15 g einer Flüssigkeit der Formel
[( CH3 ) 3 CO j aSi ( OOCCH,
j)
worin a einen Wert von etwa 1,5 hat,
2 Tropfen Di—n-butylzinndiacetat
hergestellt.
Beispiel
Organopolysxloxanelastomer als Bindemittel enthaltendes Widerstandsmaterial für einen Flächenheizwiderstand mit einem Quadratwiderstand von 75 Ohm, einer Breite von 30 cm und einer Länge von 150 cm wird an den beiden 150 cm langen Kanten mit Kupferbändern kontaktiert. Der Widerstand des so kontaktierten Widerstandsmaterials beträgt 14,8 Ohm. Nun wird auf beide Seiten des Widerstandsmaterials der Klebstoff von Hand auf etwa kreisförmige Flächen mit einem Durchmesser von etwa 3 bis 5 ram und einem Abstand von etwa 5 cm aufgetragen. Die Auftragsdicke des Klebstoffs beträgt etwa 400 mikron. Auf die so beschichteten Flächen werden anschließend sofort Folien aus Polyäthylenterephthalat aufgelegt und mittels eine Gummiwalze angedrückt.
Nach etwa 24 Stunden bei Raumtemperatur ist der Klebstoff völlig gehärtet und die Folien aus Polyäthylenterephthalat sind fest und faltenfrei mit dem Widerstandsmaterial verbunden. Die Messung des Widerstands
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ergibt erneut l4,8 Ohra. Die Leistungsaufnahme des Flächenheizwiderstands beträgt etwa 3200 Watt. Nach einer Betriebsdauer von 500 Stunden bei einer Betriebsspannung von 220 Volt lassen sich keine Veränderungen des Flachenheizwxderstandes nachweisen<> ,
Vergleichsversuch 1
Zum Vergleich wird der Klebstoff auf jeweils eine Fläche der Folien aus Polyäthylenterephthalat gleichmäßig aufgestrichen. Anschließend werden die Folien aus Polyäthylenterephthalat mit den so beschichteten Flächen sofort auf die beiden Seiten des Widerstandsmaterials gelegt und mittels der Gummiwalze aufgedrückt.
Nach 24 Stunden bei Raumtemperatur ergibt die Messung des Widerstandes 42 0hm.
Vergleichsversuch 2
Zum weiteren Vergleich wird der Klebstoff auf beide Seiten des Widerstandsraaterials auf einen 1 cm breiten parallel zu den Kupferbändern, also nicht in Stromrichtung, sondern senkrecht zur Stromrichtung verlaufenden Streifen aufgetragen. Auf die so beschichteten Flächen werden anschließend sofort Folien aus Polyäthylenterephthalat aufgelegt und mittels einer Gummiwalze angedrückt.
Nach 24 Stunden bei Raumtemperatur ergibt die Messung des Widerstands 15,3 0hm. Nach einer Betriebsdauer von nur 30 Stunden bei 220 Volt ist der Widerstand auf etwa 30 0hm angestiegen. In den folgenden 50 Stunden Betriebsdauer verringert sich die Leistungsaufnahme stetig und nach etwa 100 Stunden Betriebsdauer ist der Flächenwiderstand zerstört. >
/1O
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Die beigefügte Zeichnung soil die Erfindung weiter erläutern. Dabei bedeutet jeweils 1 das Organopolysiloxanelastomer als Bindemittel enthaltendes Widerstandsmaterial, 2 die Flächen, auf die Klebstoff aufgetragen ist, wobei es sich bei Figur 1 um im wesentlichen kreisförmige Flächen handeln soll, während es sich bei Figur 2 um streifenförmige, in Stromrichtung verlaufende Flächen handelt, 3 die Elektroden, 4 das Isoliermaterial und 5 die Lötstellen, durch die die von der Stromquelle kommenden Drähte 6 mit den Elektroden 3 verbunden sind.
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Claims (6)

Patentansprüche
1) Verfahren zum Isolieren von Organopolysiloxanelastoraer,als Bindemittel enthaltendem Widerstandsmaterial von Flächenheizwiderständen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Klebstoff auf von einander getrennte, im wesentlichen kreisförmige und/oder im wesentlichen gleichseitige polygonale und/oder streifenförmige, in Stromrichtung verlaufende Flächen des Widerstandsmaterials und/oder derjenigen Teile der Oberfläche des Isoliermaterials, die mit dem Widerstandsmaterial verbunden werden sollen, aufgetragen und nach dem übereinanderlegen von Widerstandsund Isoliermaterial in an sich bekannter Weise gehärtet wird.
2) Isoliertes Organopolysiloxanelastomer als Bindemittel enthaltendes Widerstandsmaterial von Flächenheizwiderständen, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Widerstands- und Isoliermaterial Klebschichten befinden, die im wesentlichen kreisförmig und/oder im wesentlichen gleichseitig polygonal und/oder in Stromrichtung verlaufende Streifen sind und/oder zwischen Widerstandsund Isoliermaterial doppelseitig mit einem druckempfindlichen Klebstoff beschichtete, in Stromrichtung verlaufende Streifen angeordnet sind.
3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff eine zu einem Elastomer härtbare Masse auf Grundlage von Organopolysiloxanen verwendet wird.
4) Isoliertes Widerstandsmaterial nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klebschichten solche aus Organopolysiloxanelastomer sind.
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-Jt-
5) Verfahren nach Anspruch 1 und 3 5 dadurch gekennzeichnet , daß als au Elastomeren härtbare Massen auf Grundlage von Organopolysiloxanen solche mit Organosiliciumverbindungen, die mindestens drei hydrolysierbare Gruppen enthalten, verwendet werdenο
6) Verfahren nach Anspruch 1, 3 und 5» dadurch gekennzeichnet , daß als Elastomer härtbare Massen auf Grundlage von Organopolysiloxanen solche mit Organosiliciuniverbindungen, die insgesamt mindestens drei tert.-Butoxy- und Acetoxygruppen je Molekül enthalten, verwendet werden.
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DE2616855A 1976-04-15 1976-04-15 Verfahren zum Isolieren von Organopolysiloxanelastomer als Bindemittel enthaltendem Widerstandsmaterial von Flächenheizwiderständen Expired DE2616855C3 (de)

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