DE2730559A1

DE2730559A1 - Heizelement

Info

Publication number: DE2730559A1
Application number: DE19772730559
Authority: DE
Inventors: Robert Cassat; Daniel Semanaz
Original assignee: Rhone Poulenc Industries SA
Current assignee: Rhone Poulenc Industries SA
Priority date: 1976-07-06
Filing date: 1977-07-06
Publication date: 1978-01-12
Also published as: IE45239B1; LU77685A1; IE45239L; ES460415A1; NL7707518A; SE7707747L; IT1078671B; FR2371117A2; US4272673A; JPS5334150A; GB1579194A

Description

Es ist seit langem bekannt, elektrische Widerstände in verschiedene Polymerisate einzubetten. So sind in der FR-PS 796 138 in Methacrylpolymerisate eingebettete elektrische Widerstände beschrieben. Es ist dort auch eine Vorrichtung beschrieben, bei der der Widerstandsdraht auf eine Platte oder einen Rahmen aus Kunststoff gewickelt ist, der seinerseits in denselben oder einen anderen Kunststoff eingebettet ist. Diese Technik gestattet die Vermeidung von voluminösen Heizgeräten, bei denen ein freiliegender und der Luft ausgesetzter elektrischer Widerstand auf einem Halter angeordnet ist. Derartige

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Heizelemente können in Anbetracht der damals verwendbaren Kunststoffe nicht auf eine hohe Temperatur gebracht werden, ohne daß sich das verwendete Polymerisat zersetzt. Solange die Betriebstemperaturen mäßig waren, war es kaum möglich, Heizelemente mit großer Wärmeleistung je Flächeneinheit oder Strahlungselemente herzustellen. Unter Strahlungselementen sind Heizelemente zu verstehen, die die übertragung der Wärmeleistung durch Strahlung ermöglichen. Es handelt sich um eine in gewissen Fällen sehr bequeme und vorteilhafte Heizart, insbesondere dann, wenn mit einer bescheidenen Anlage die Erzielung einer schnellen und örtlichen Heizung gewünscht ist. Was die Herstellung von Heizelementen mit großer Leistung je Flächeneinheit betrifft, so gibt sie schwierige Probleme auf: Wenn in das Heizelement eine große Anzahl von elektrischen Widerstandsdrähten eingebaut wird, oder auch wenn diese nicht genau und regelmäßig angeordnet sind, besteht eine große Gefahr, daß diese Drähte miteinander in Berührung kommen und teilweise Kurzschlüsse mit allen dann auftretenden Folgen erzeugen. Wenn die elektrischen Widerstandsdrähte nicht geeignet mit Kunstharz überzogen sind, wird die von diesen Drähten erzeugte Wärme schlecht abgegeben und es besteht die Gefahr einer überhitzung dieser Drähte, die dann übermäßige Temperaturen annehmen, was eine örtliche Verschlechterung des Kunstharzes begünstigt. Falls die Heizelemente in Bereichen wie der Haushaltselektrik verwendet werden, wo der Benutzer keinerlei besondere Ausbildung hat, muß die Verwendung von Heizelementen mit sehr großer Sicherheit stattfinden, wobei gewisse Normen sogar vorsehen, daß das Heizelement ohne Schaden das unmittelbare Einwirken eines Wasserstrahls aushalten muß. Falls die Kunstharzmenge, in der die elektrischen Widerstandsdrähte eingebettet sind, zu groß ist, besteht die Gefahr, daß die Heizelemente zu teuer werden. Falls im Gegensatz hierzu die Kunstharzmenge, in der die elektrischen Widerstandsdrähte eingebettet sind, zu gering ist, oder falls die elektrischen Widerstandsdrähte schlecht angeordnet sind, besteht die Gefahr, daß die freigegebene j Wärme an der Oberfläche der Heizelemente schlecht verteilt

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wird, was bei gewissen Anwendungen und für das Kunstharz des j

Heizelements schädlich ist. '

Es ist daher sehr schwierig, gute Heizelemente mit großer Leistung je Flächeneinheit herzustellen. Es ist ziemlich offen- i sichtlich, daß man zu deren Herstellung sich nicht einfach ; mit der Lehre der FR-PS 796 138 zufriedengeben darf, indem dort einfach das damalige Kunstharz durch ein thermisch sta- j bileres Kunstharz ersetzt wird. I

Nach der FR-PS 796 138 wurden weitere Heizvorrichtungen beschrie ben.

ι Die DT-PS 2 346 648 beschreibt eine Vorrichtung, bei der in

j parallelen Linien angeordnete elektrische Widerstandsdrähte

! durch Eindrücken in eine Mischung aus Phenolharz und Sägespänen

oder Holzspänen eingebettet sind. Diese Vorrichtung hat keinen

! Aufbau mit den erforderlichen Eigenschaften zur Herstellung

eines guten Elements mit Strahlungsheizung oder großer Leistung je Flächeneinheit.

! In der DT-PS 2 357 727 ist eine faltbare Matte aus Wärmeleitern gebildet, die in ein Isoliermaterial eingebettet und mit einer Aluminiumfolie bedeckt sind. Zweck einer solchen Vorrichtung ist jedoch nur das Entfrosten von auf sehr tiefer Temperatur gehaltenen Speisen oder Gerichten. Eine solche Vorrichtung ist jedoch offensichtlich sehr weit von Strahlungselementen oder von Elementen mit einer großen Leistung je Flächeneinheit entfernt.

In der FR-PS 1 490 850 sind gewebe-, draht- oder litzenartige und biegsame elektrische Heizelemente beschrieben. Jedoch durch ihre Beschaffenheit selbst handelt es sich um nicht selbsttragende Heizelemente. Derartige Elemente müssen bei vielen Anwendungen daher durch einen Halter ergänzt oder am zu erhitzenden Gegenstand befestigt werden.

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In der FR-PS 2 158 258 sind Heizelemente beschrieben, die zur Ausrüstung von Konstruktionen oder Behältern bestimmt sind, in denen das Heizelement sich eng an die Oberfläche der jeweiligen Konstruktion anschmiegt. Hierzu wird ein mit bestimmten Polyimiden im prepolymeren Zustand getränkter Schichtkörper hergestellt. Danach wird die Polymerisation beendet, wenn der Schichtkörper bereits an der von ihm zu erhitzenden Konstruktion angebracht ist. Eine solche Ausführung ist offensichtlich nur denkbar, wenn es möglich ist, das Heizelement endgültig mit dem zu erhitzenden Gegenstand zu verbinden und wenn dieser durch unmittelbare Leitung erhitzt werden kann, so daß von einer derartigen Ausführung nur eine beschränkte Anzahl von Anwendungen erfaßt wird. i

j Im folgenden wird ebenfalls das im Oktober 1976 veröffentlichte ; französische Zusatzpatent 2 305 088 mit dem Ziel erläutert, j den vorliegenden Gegenstand und die sich stellenden Probleme j vollständig zu erfassen. In dieser Patentschrift sind durch j Strahlung wirkende Heizelemente beschrieben, die einen Halter auf der Basis eines wärmestabilen und gegenüber Infrarotstrahlen durchlässigen Kunstharzes (z.B. Polyimid) und von Fasern j auf Siliziumdioxidbasis enthalten. Auf diesem Halter ist nach Art von gedruckten Schaltungen eine elektrische Widerstandsschaltung als dünne Schicht (einige Mikron) aufgebracht. Das Ganze ist mit einem Isolierlack, etwa einem Silikon, und mit einer als Reflektor wirkenden metallisierten Reflexionsschicht überzogen. Eine solche Vorrichtung weist zahlreiche Nachteile auf: Aufgrund ihrer dünnen Ausbildung neigt die elektrische Widerstandsschaltung zum Oxidieren und somit zum anschließenden Unterbrechen (vor allem wenn sie aus Kupfer oder Silber besteht); wenn sie aus schwer oxidierbaren Metallen be-

steht, erfordert diese Art von elektrischer Widerstandsschaltung zu ihrer Herstellung wenig industrielle Techniken, was sie teuer macht; die elektrische Widerstandsschaltung enthält für gewöhnlich ein Profil mit Kanten, was auf die Qualität der · elektrischen Isolierung und auf die tatsächliche Wirksamkeit

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des Silikonlacks (Gefahr des Durchschlagens durch Spitzenwirkung) eine schädliche Wirkung hat; dieser letztere Nachteil
ist umso ausgeprägter wie der metallische Reflektor eine gewisse Neigung aufweist, Kurzschlüsse mit der elektrischen Wider- ι Standsschaltung stattfinden zu lassen. !

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung von Heizelementen, ! die die Nachteile der bekannten Elemente nicht aufweisen. '

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung von Elementen, die die Freigabe einer hohen Wärmeleistung je Zeiteinheit ermöglichen, wobei diese Leistung insbesondere je nach dem Fall
durch Strahlung oder auch Leitung übertragen werden kann.

j Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung von selbsttragenden Heizelementen, die mit dem zu erhitzenden Gegenstand
nicht verbunden sind.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich klarer

j im Verlauf der folgenden Beschreibung.

Es hat sich herausgestellt, daß man durch die neuen Heizele-• mente nach der Erfindung zu allen oder einem Teil der obigen
j Ziele gelangen kann.

Die Heizelemente nach der Erfindung zeichnen sich aus

a) durch ein elektrisch isolierendes und tragendes Material, '

i das aus einer Verbindung eines Verstärkungsfüllstoffs von j

langgestreckter Struktur mit einem Polyimidharz besteht, ' und

b) durch einen elektrischen VJiderstand, der aus zwei Lagen
von elektrisch leitenden und einen elektrischen Widerstand
aufweisenden Drähten besteht, wobei

- die beiden Lagen beiderseits des unter a) definierten

Materials angeordnet sind, I

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- die Drähte ein und derselben Lage untereinander parallel sind,

- die Drähte einer Lage eine sich mit den Drähten der anderen Lage kreuzende Richtung haben,

- die Drähte mit einem Lack überzogen sind, der wärmestabil, elektrisch isolierend und einen chemischen Aufbau hat, der sich vom Polyimidharz des unter a) definierten Materials unterscheidet, und

- die Enden der Drähte mit Einrichtungen zu ihrem Anschluß an eine elektrische Energiequelle versehen sind. I

j Im folgenden werden verschiedene Varianten und verschiedene ■. bevorzugte Aspekte der Erfindung beschrieben. ί

Der das unter a) definierte Material bildende Verstärkungsfüllstoff mit langgestreckter Struktur hat im allgemeinen eine Struktur nach Art von Plättchen oder Fasern. Im Fall eines fasrigen Materials kann es sich um einfache Fasern, ein Gewebe oder ein Vlies handeln. Der Füllstoff kann von mineralischer oder organischer Art sein.

Der Gewichtsanteil des Verstärkungsfüllstoffs mit langgestreckter Struktur gegenüber der im Material a) befindlichen Anordnung aus Polyimidharz und Verstärkungsfüllstoff beträgt im allge- : meinen 40 bis 90%, vorzugsweise 55 bis 80%. j

Als Beispiel für einen Verstärkungsfüllstoff mit langgestreckter Struktur können genannt werden: Glimmerplättchen, Asbestfasern, Glas- oder Keramikfasern, Gewebe, Vliese (insbesondere Matten) aus Glasfasern, Vliese (insbesondere Filze) aus Asbestfasern, Gewebe oder Vliese aus synthetischen wärmestabilen : Fasern, z.B. aus aromatischem Polyamid oder Polyamid-imid. j

Das das unter a) definierte Material bildende Polyimidharz ! wird vorteilhaft erhalten durch eine Reaktion eines ungesättig-

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ten Dicarbonsäurebisimids mit einem Polyamin. Es kann vorliegen im Zustand eines Prepolymerisats (auch löslich in gewissen Lösungsmitteln) für ein Zwischenstadium bei der Herstellung des Heizelements oder in einem vollständig polymerisierten oder polykondensierten (völlig unlöslich) Zustand bei Heizelementen, wie sie normalerweise verwendet werden. Diese Reaktionsprodukte von Bisimid und Diamin sind in der FR-PS ; 1 555 564, im französischen Zusatzpatent 96 189, in den US-PS

bzw. 29 316 3 562 223, 3 658 764 und in der üS-Reissue-Anmeldung 311 13ßV vom 1.12.1972 beschrieben. Der Inhalt dieser Druckschriften i gehört zur vorliegenden Beschreibung.

Die Verwendung dieser aus Bisimiden und Polyamin entstandenen ' Polyamide ist bei der Erfindung besonders vorteilhaft, wenn ; abstrahlende Heizelemente gesucht werden, da diese Polyimide die von den elektrischen Widerstandsdrähten abgegebene Wärme : gut aufnehmen und dann wieder gut Strahlungen in für das Heizen angepaßten Wellenlängen abgeben. j

Das unter a) definierte elektrisch isolierende Material besteht daher aus einer Verbindung eines Verstärkungsfüllstoffs mit ' langgestreckter Struktur mit einem Polyimidharz. Diese Ver- ; bindung ist genauer gesagt eine Tränkung oder Imprägnierung. So kann der Füllstoff auf trockene Weise durch Bestäuben, mittels einer Lösung oder mittels einer wäßrigen Dispersion eines Prepolymerisats imprägniert werden, das durch die Reaktion eines ungesättigten Dicarbonsäurebisimids mit einem Polyamin erhalten wird. Die Aufbereitung derartiger Prepolymerisate ist z.B. in der FR-PS 1 555 564 beschrieben. Die Aufbereitung von wäßrigen Suspensionen derartiger Prepolymerisate ist in der FR-PS 2 110 619 beschrieben. Das Tränken eines Faservlieses kann gemäß der in der letzten Patentschrift beschriebenen Tech- . nik erfolgen. Es kann ebenfalls ein Vlies aus vorgetränkten j Fasern unmittelbar gebildet werden entsprechend den in der FR-PS 2 156 452 beschriebenen verschiedenen Techniken.

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Diese Verfahren führen zur Herstellung eines vorgetränkten Stoffs, bestehend aus einem Verstärkungsfüllstoff mit langgestreckter Struktur und -einem Prepolymerssat. Während der letzten Behandlungen (Pressen, Erhitzen) verformen sich diese vorgetränkten Stoffe in ein getränktes Material, das gelegentlich als Schichtstoff oder Filz bezeichnet wird. Als thermisch stabilder Lack für die elektrischen Widerstandsdrähte sind hauptsächlich die Lacke nach Art des Polyesterimide, Polyimids oder vorzugsweise Polyamid-imid zu nennen. Als besonders brauchbare Polyamid-imide sind die in der FR-PS 1 498 015 und in der US-PS 3 541 038 beschriebenen anzugeben, auf deren Substanz hier Bezug genommen wird. Die Polyamid-imide werden vorzugsweise durch Reaktion von Trimillithsäureanhydrid mit aromatischen Isocyanaten erhalten, wobei diese Grundformel auf zahlreiche Arten abgeändert werden kann, beispielsweise durch Hinzufügen von polymeren oder nichtpolymeren Adjuvantien oder von Comonomeren, die mit Trimillithsäureanhydrid und Diisocyanat copolykondensieren können.

Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung sind die elektrischen Drähte in das unter a) definierte elektrisch isolierende Material eingebettet. Der Einbettungsgrad beträgt im allgemeinen 50 bis 100%, vorzugsweise 80 bis 100%. Mit Einbettungsgrad wird der Anteil des Durchmessers des elektrischen Drahts (linear gemessen) bezeichnet, der sich unter der Oberfläche des unter a) definierten Materials befindet. Wenn der Einbettungsgrad 100% beträgt, kann der lackierte elektrische Metalldraht mit einer gewissen Schicht aus Polyimidharz bedeckt werden, das z.B. bei einem Preßvorgang von einem Fließvorgang stammt. Die Dicke dieser Schicht ist im allgemeinen sehr gering und liegt in der Größenordnung von einigen Mikron (für gewöhnlich unter 50/U, vorzugsweise unter 10 ,u). Wenn der Einbettungsgrad unter 100% liegt, kann die Oberfläche des Heizelements örtlich nicht streng eben sein, sondern weist in Höhe der Drähte Wellen auf, vgl. Fig. 9. Das geflossene Kunstharz bildet einen Verbindungsbereich zwischen dem Substrat und dem Widerstandsdraht. Zur

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Erzielung einer solchen Formgebung haben die pressenden Ober- ! flächen während der Preßvorgänge vorteilhaft eine gewisse Weichheit. ' j

Im allgemeinen sind die Heizelemente der Erfindung steif oder halbsteif. Als halbsteifes Element wird ein Material bezeichnet, das bei einer Krümmung bis zu einem Krümmungsradius von 3 cm eine elastische nichtbleibende Verformung aushalten kann. !

Es werden elektrische Metalldrähte mit einem Durchmesser von j 0,05 bis 0,8 mm in einem Abstand von etwa 1 bis 10 mm verwendet.

Gemäß einer sehr interessanten Variante der Erfindung enthalten die oben beschriebenen Heizelemente überdies:

c) eine zweite Lage aus elektrisch isolierendem Material mit einem Aufbau wie demjenigen des unter a) definierten Materials, wobei die zweite Lage an einer Seite dieses Materials a) gelegen (und hiermit verbunden) ist;

j d) eine die zweite Seite der Lage c) bedeckende metallische j Lage.

j Die verschiedenen Lagen a, b, c, d sind durch chemische Ver- j bindungen oder durch Verleimen dauernd miteinander verbunden. j

Die metallische Schicht kann entsprechend den in Betracht gezogenen Anwendungen verschiedene Funktionen ausführen.' Es kann sich um eine Reflexionslage handeln mit dem Ziel, die Strahlungen zu reflektieren, was für Strahlungselemente besonders interessant ist. Es kann sich auch um eine wärmeverteilende Lage handeln.

Diese metallische Lage kann daher aus einer polierten Metallplatte, etwa einer Aluminiumfolie, bestehen.

Dadurch, daß diese Platte oder Folie integrierender Bestand-

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teil der Anordnung ist, erfordert sie keine große Dicke. Im ^: allgemeinen genügt eine Dicke von 10 bis 100 ,u (es handelt sich um eine handhabungsfähige Folie) für das Strahlen (Reflexionslage) . Für eine Wärmeverteilungslage werden manchmal größere Dicken von bis zu 0,5 oder sogar 3 mm mit dem Ziel bevorzugt, eine strengere Geometrie festzulegen und zur vollständigen Anlage am Gegenstand,auf dem die Wärmeverteilung erfolgen soll. , Diese Dicken können sich jedenfalls mit der Art dessen, was durch die Heizelemente der Erfindung erhitzt werden soll, verändern, i

Andere Metalle wie Aluminium sind ebenfalls verwendbar (z.B. Nickel, Nickeleisen). Es ist ebenfalls möglich, metallische Niederschläge auf chemischem oder elektrochemischem Weg oder durch Verdampfen unter Vakuum herzustellen, in welchem Fall die Dicke der Reflexionslage 0,5 bis 5 ,u betragen kann. Im Fall von Niederschlägen auf Heizelementen, die zum Arbeiten mit Strahlung bestimmt sind (strahlende Elemente),ist es wichtig, daß die Oberfläche der Reflexionslage vollständig glatt ist. Im Fall einer Wärmeverteilung kann eine Leitung durch ein mit leitenden Teilchen beladenes Kunstharz ausreichend sein.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung enthalten die Heizelemente außer den Bestandteilen a, b, c, d eine weitere Lage c¹ mit gleichem Aufbau wie die Lage c, jedoch bezüglich c auf der anderen Seite von a gelegen. Selbstverständlich ist die Lage c¹ mit der Lage a (haftend) verbunden wie die Lagen a und c untereinander. Die Bedeutung einer derartigen Lage c' .ist vor allem groß, wenn die Heizelemente der Erfindung zum durch Leitung erfolgenden Heizen von metallischen Flächen, Gegenständen oder Behältern verwendet werden.

Die Heizelemente der oben beschriebenen Art können verschiedene Formen haben. Die am meisten verwendete Form ist die ebene Form. Sie kann auch mehr oder weniger gekrümmt sein.

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-α*:- . 2 7 3 O b 5 9 :

ι Für gewisse Anwendungen können weitere speziellere Formen ange- '

nonunen werden. ι

So sind die Eigenschaften der Heizelemente der Erfindung so be- ; schaffen, daß es vorteilhaft ist, sie überdies eine Behälterfunktion ausführen zu lassen. Dadurch, daß diesen Elementen
(vorzugsweise versehen mit Lagen c und gegebenenfalls d auf ■ der Seite dessen, was enthalten sein muß) eine Schalenform j erteilt wird, werden sehr praktische, handhabungsfähige und
leichte Heizbehälter erhalten. Das Herstellungsverfahren für j diese Schalen wird im folgenden beschrieben. Es wird vorzugs-

i weise ein ebenes Heizelement hergestellt, das zum Schluß um- :

gekantet wird zur Erteilung der passenden Form bevor der Härte-

Vorgang des Harzes durchgeführt wird.

ι Die Erfindung betrifft ebenfalls verschiedene Herstellungs-

j techniken derartiger Heizelemente. Diese Techniken sind in Ver-

bindung mit der Zeichnung besser verständlich.

! Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin ι zeigt:

Fig. 1 eine spezielle Herstellungstechnik;

Fig. 2 die verschiedenen Elemente des fertiggestellten Gegenstands .

Gemäß einem ersten Verfahren wird ein im wesentlichen zylindrischer Gegenstand hergestellt, der aus einem zylindrischen

vorgetränkten Teil besteht, das an seiner Außenfläche einQ,., .

oder emaillierter

schraubenförmige Wicklung eines oder mehrerer lackierter Leitungsdrähte aufweist (wobei das vorgetränkte Teil selbst aus
einem fasrigen Material oder aus Plättchen besteht, die mittels
eines Polyimid-Prepolymerisats getränkt sind). Danach wird der
Zylinder heiß gepreßt. Hierzu eignen sich Drücke von 5 bis
100 bar im allgemeinen gut. Das Pressen erfolgt im allgemeinen

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heiß in der Weise, daß das Polyimidprepolymerisat erweicht und vollständig polykondensiert wird. Die Drähte werden unter der Wirkung des Drucks und der Erweichung des Prepolymerisats eingebettet.

Durch ein solches Verfahren gelangt man zu Heizelementen mit lediglich den Bestandteilen a und b. Um zu anderen Heizelementen zu gelangen, wird ein Stapel hergestellt aus dem zylindrischen Gegenstand, etwa der oben definierten Art, aus ein oder gegebenenfalls zwei vorgetränkten ebenen Teilen (wodurch die Lagen c und c¹ gebildet werden) und aus gegebenenfalls einer metallischen Lage (reflektierend oder verteilend, wodurch die Lage d gebildet wird).

j Eine spezielle Herste1lungstechnik ist in Fig. 1 gezeigt. Sie besteht im wesentlichen darin, daß aufeinanderfolgend gestapelt { werden:

1. die reflektierende Lage 1;

2. ein vorgetränktes Teil 2, gebildet durch ein fasriges Material oder als Plättchen, die mittels eines Polyimidprepolymerisats getränkt sind;

3. ein im wesentlichen zylindrischer Gegenstand 3, der durch ein unter 2. definiertes vorgetränktes Teil 4 gebildet wird und an seiner Außenfläche eine schraubenförmige Wicklung 5 aufweist, die durch einen oder mehrere leitende und lackierte Drähte (mit elektrischem Widerstand,- vorzugsweise metallisch) gebildet wird;

4. ein unter 2. definiertes vorgetränktes Teil 6.

Danach wird der Stapel bei einer Temperatur zusammengepreßt, die die Verbindung der verschiedenen Elemente gestattet.

Fig. 2 zeigt die verschiedenen den fertiggestellten Gegenstand bildenden Elemente unter der Annahme, daß diese Elemente trennbar

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sind. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet das reflektierende Ma- i

terial. Die Bezugszeichen 2' und 6' bezeichnen die elektrisch ; isolierenden Materialien nach dem Pressen und Härten des PoIy-

imidharzes. Das Bezugszeichen 3' bezeichnet das (strahlende) ,

aktive Element, das sich aus dem Pressen des Zylinders 3 in ^; Fig. 1 ergibt. Das Bezugszeichen 3* entspricht der Anordnung

des Materials und des oben definierten Widerstands b als Be- : standteil der Heizelemente nach der Erfindung. Das Bezugszeichen 2' entspricht der oben definierten zweiten Lage c aus Isoliermaterial. Das Bezugszeichen 1 entspricht der oben bezeichneten Reflexions- oder Verteilungslage d. Das Bezugszeichen 6* entspricht der oben angegebenen letzten Lage c*.

Je nach den verschiedenen Varianten kann folglich die zusatz- ^:

j I

! liehe Lage 6 oder 6* weggelassen werden. Es kann ebenfalls ! !

die reflektierende Lage 1 und auch die zusätzliche Lage 2 oder ι 2' weggelassen werden. Die reflektierende Lage 1 kann schließ- ! lieh eine Wärmeverteilungsfunktion haben. ι

j !

Der auf seinem Halter befindliche elektrische Widerstand kann auf folgende Weise hergestellt werden, vgl. Fig. 3.

Es wird ein vorgetränktes Teil 7, nach Art der oben beschriebenen, verwendet und um einen Dorn 8 gewickelt. Der Umfang des Doms und die Abmessung des vorgetränkten Teils sind so berechnet, daß sie der doppelten einer der Abmessungen der Heizplatte entsprechen, wobei die Länge des Doms etwa derjenigen der Heizplatte entspricht. Es sei hervorgehoben, daß es aus offensichtlichen Sicherheitsgründen erwünscht ist, daß die Abmessungen des Heizbereichs etwas unter (z.B. um einige Zentimeter) den Gesaintabmessungen des Gegenstands liegen.

Danach wird mittels eines emaillierten oder lackierten Leitungsdrahts 10 auf dem vorgetränkten Teil eine schraubenförmige Wicklung 9 hergestellt. Hierzu kann ein um seine Achse gedrehter Dorn verwendet werden, wobei die Wicklung durch verschie-

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bung einer Drahtführung 11 parallel zur Mantellinie des Dorns hergestellt wird. Die Anzahl der verwendeten Drähte und Windungen hängt vom verwendeten Draht und der gewählten Heizdichte ab. Es wird weiter unten ein Ausführungsbeispiel für einen Gegenstand angegeben. Im allgemeinen werden mehrere Drähte, z.B. 2 bis 10, verwendet, die mit einem Abstand in der Größenordnung von 1 bis 10 mm gewickelt werden. Der Drahtdurchmesser variiert im allgemeinen zwischen 0,05 und 0,8 mm, wobei das den Draht bildende Material gewählt werden kann unter den Metallen oder Legierungen, die für gewöhnlich für die Herstellung von elektrischen Widerständen verwendet werden. Es wurden besonders interessante Ergebnisse mit einem Draht aus Chromnickel erzielt, der einen Widerstand von 36 Ohm/m aufweist. j

Nach dem Wickeln wird der Dorn aus dem durch das vorgetränkte ! Teil gebildeten Zylinder herausgezogen, der auf seiner Außenfläche die Windungen des Leitungsdrahts enthält. i

Zur Herstellung der Gegenstände nach der Erfindung werden auf dem Tisch einer Presse angeordnet: der Zylinder allein oder der reflektierende Halter mit dem ersten reflektierenden Gegenstand (vorgetränktes Teil), der oben beschriebene Zylinder und schließlich (gegebenenfalls) der zweite isolierende Gegenstand. Danach wird die Anordnung kräftig zusammengepreßt. Zur Erleichterung des Anbringens des zweiten isolierenden Gegenstands kann der Zylinder offensichtlich mehr oder weniger abgeflacht werden.

Die Anordnung wird bei etwa 5 bis 100 Bar und einer Temperatur gepreßt, die ein'Erweichen des Polyimidharzes gestattet, das in den verschiedenen Aufbauelementen vorliegt. Die ausgehend von einem Bismaleinimid und einem Diamin erhaltenen Prepolymeri-

sate haben im allgemeinen einen Erweichungspunkt, der bei 80 bis 2OO C liegt, wobei die Preßtemperatur im allgemeinen ■ bei 100 bis 25O°C liegt. Die Temperatur liegt vorzugsweise über 150 C mit dem Ziel, ein wirksames Aneinanderhaften oder j Verbinden der verschiedenen Bestandteile zu ermöglichen. Im allgemeinen ermöglicht das oben beschriebene Erhitzen der

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Prepolymerisate aufeinanderfolgend deren Erweichung und Aushärtung. Es kann natürlich auch ein Einbrennen der Anordnung z.B. während einiger Stunden bei 200°C oder mehr durchgeführt werden. j

Der die Wicklung enthaltende Zylinder wird im Verlauf des Pressens abgeflacht und es werden beiderseits einer elektrisch isolierenden Materialschicht (vorgetränktes Teil, das zur Herstellung des Zylinders gedient hat) zwei Lagen von Leitungsdrähten erhalten, die in jeder Lage zueinander etwa parallel i sind, wobei die Richtungen der Drähte von einer zur anderen Lage gekreuzt sind, vgl. Fig. 2.

Wird mit einem vorgetränkten Teil auf Gewebebasis auf diese i Weise vorgegangen, so werden zwei Faserschichten (zwei Gewebeschichten) zwischen den beiden elektrisch heizenden j Drahtlagen erzielt. |

i Dasselbe Vorgehen kann dadurch durchgeführt werden, daß nicht mehr vorgetränkte Teile auf Gewebebasis, sondern Filze oder Papier verwendet werden, insbesondere auf der Basis von Asbestfasern, etwa d
schrieben wird

fasern, etwa diejenigen, deren Aufbereitung im folgenden be-

Ein weiteres Herstellungsverfahren für Heizelemente nach der

i Erfindung wird im folgenden beschrieben. Es läßt auf einfachere Weise ein Heizelement in Platten- oder Bandform entstehen, das eine gewisse Weichheit aufweist (halbsteife Gegenstände) und durch einen Asbestfilz gebildet wird, der mit Polyimidprepolymerisat getränkt ist, an dessen Oberfläche der emaillierte (lackierte) Leitungsdraht eingebettet ist. Gemäß diesem Verfahren werden gemäß der Papierherstellungstechnik der das Polyimidprepolymerisat einschließende Asbestfilz dadurch aufbereitet, daß unmittelbar alle zutaten in den Mischer (Holländer) gegeben werden, das heißt auf einmal: das Wasser, die Fasern (vorzugsweise Asbestfasern) und das Bindemittel

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(Polyimidprepolymerisat) in Form von Pulver. Danach wird in ! der Papiermaschine ein Filz gebildet, dessen Wasser entzogen wird einerseits durch Absaugen und Vakuumanwendung, andererseits durch Trocknen bei einer Temperatur in der Größenordnung von , 70 bis 1OO°C im allgemeinen dadurch, daß der Filz einen belüfteten Trockenschrank durchläuft.

In diesem Filz befindet sich das Bindemittel stets im prepolymeren Zustand, d.h. daß es durch Erhitzen erweicht werden kann. Der so hergestellte Filz weist eine Dichte von 0,5 bis 1,2 auf, während im Endstadium, d.h. nach dem Pressen des Filzes und : dem Aushärten des Polyimide, die Materialdichte etwa 1,5 bis 1,6 beträgt.

Danach wird um die auf diese Weise hergestellte Folie oder das Band eine Wicklung des elektrischen überzogenen Leiters hergestellt. Aufgrund der Weichheit der Folie oder des Bands ist es empfehlenswert, die Folie oder das Band zwischen steifen Elementen zu führen, z.B. gemäß der in Fig. 4 gezeigten Technik. Gemäß dieser Technik befinden sich steife Platten 21 und 22 beiderseits der vorgetränkten Folie oder des Bands 23. Danach wird diese Folie in Pfeilrichtung gezogen, wobei gleichzeitig die Wicklung des überzogenen Drahts 24 um die Folie mittels einer nicht gezeigten rotierenden Vorrichtung erfolgt. Es können gemäß Fig. 5 Einkerbungen mit dem Ziel vorgesehen werden, einen konstanten Abstand zwischen den Drähten aufrecht zu erhalten. Gemäß Fig. 5 und 6 kann eine Wicklung in der Weise hergestellt werden, daß die Enden des elektrischen Widerstands nahe beieinander liegen .(Fig. 5), oder es kann eine Wicklung aus mehreren Drähten hergestellt werden, vgl. Fig. 6.

Nach dem Anbringen des überzogenen Drahts erfolgt das Heißpres sen des Asbestfilzs mit einem dreifachen Ziel: Hervorrufen des ^:

ι Einbettens des überzogenen Drahts, Zunahme der Materialdichte und Erzeugung des Erweichens des Polyimidprepolymerisats. ι Im allgemeinen erfolgt dieses Pressen bei einer Temperatur von 1OO bis 25O°C, vorzugsweise 160 bis 22O°C. Der Druck beträgt

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im allgemeinen 5 bis lOO Bar. j

Das auf diese Weise erhaltene Material ist in Fig. 7 und 8 im Schnitt gezeigt. Dort bezeichnet das Bezugszeichen 25 den Querschnitt des überzogenen Leitungsdrahts und das Bezugszeichen den pplyimidgetränkten Asbestfilz. Das Bezugszeichen 27 in Fig.8 und Fig. 9 stellt eine gewisse Polyiraidmenge dar, die beim Pressen geflossen ist und somit die Einbettung des überzogenen Drahts verstärkt. Fig. 8 zeigt vergrößert eine Einzelheit von Fig. 7 bei den Drähten.

Das auf diese Weise hergestellte Heizelement kann gegebenenfalls durch Heißpressen mit einem vorgetränkten Teil oder einer Metallschicht vervollständigt werden. Es ist überdies nicht erforderlich, die verschiedenen Preß- und Heizphasen zu ■ trennen , die zu einer einzigen vereinigt werden können.

! Die Enden der Leitungsdrähte der Gegenstände nach der Erfindung, die nach der einen oder anderen beschriebenen Variante

! erhalten werden, können danach durch übliche Mittel an eine elektrische Energiequelle angeschlossen werden mit einer eventuellen Zwischenschaltung von geeigneten Steuer- oder

ι Regelvorrichtungen. Bei Verwendung mehrerer Drähte, können durch gesondertes Anschließen der Drähte Gegenstände mit mehreren Heizarten, d.h. mit mehreren Heizleistungen, gebildet werden.

Fig. 10 zeigt ein Zwischenelement, das zur Herstellung eines heizenden Behälters dient. Gemäß dieser Variante wird eine Platte der angegebenen Form hergestellt, die an ihrer Oberfläche die einen elektrischen Widerstand aufweisenden Drähte aufweist und aus einem elektrisch isolierenden Material gemäß der einen oder anderen oben beschriebenen Variante besteht (getränktes Gewebe, oder getränkte Asbestfasern). Die Platte in der in Fig. IO gezeigten Form befindet sich noch in einem Stadium, in dem das Polyimid sich im prepolymeren Zustand befindet.

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Durch Umbiegen der Ränder ist die Platte leicht in die Form einer Schale zu bringen. Danach kann nach dem Anbringen der Lagen der Bauart c und *d innerhalb der Schale das Pressen und abschließende Erhitzen durchgeführt werden.

Die erfindungsgemäßen Gegenstände oder Elemente können das Heizelement der verschiedensten Heizvorrichtungen bilden. Es kann ^: sich um Vorrichtungen handeln, die durch Strahlung, Leitung I oder Konvektion funktionieren, wobei der besondere Aufbau des Heizelements gemäß den obigen Angaben an die eine oder andere . Betriebsart angepaßt ist. Die Heizelemente nach der Erfindung

sind aufgrund ihrer zahlreichen Eigenschaften besonders in- j teressant. Sie weisen in elektrischer Hinsicht alle Garantien ; auf, d.h. die Betriebssicherheit. Die Verwendung von sich vom .Polyamidharz unterscheiäendemLack für die Drähte verleiht eine erhöhte Sicherheit. Die Heizelemente sind besonders gut angepaßt zur Verwendung in den verschiedensten elektrischen ' Haushaltsgeräten. Das schnelle Erhitzen kühler und schlecht isolierter Räume erfolgt ebenfalls gut durch Verwendung einer strahlenden Vorrichtung. Selbstverständlich ermöglicht die , oben beschriebene und in den folgenden Beispielen erläuterte · Technik die Herstellung von Gegenständen sehr unterschiedlicher Abmessungen. Die Betriebstemperatur dieser Gegenstände während ihres Betriebs mittels Strahlung liegt bei etwa 150 bis 25O°C, ; wobei sie unter diesen Bedingungen eine sehr angenehme Wärme abgeben.

Die folgenden ohne Einschränkung gegebenen Beispiele erläutern die Erfindung und zeigen, wie diese verwirklicht werden kann.

Beispiel 1

In diesem Beispiel wird die Herstellungstechnik eines Elements mit 400 Watt im einzelnen angegeben. !

Es wird ein Element mit der Gesamtabmessung von 48 χ 25 cm hergestellt.

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_ " 273übb9 ^; 2? - ι

ι Es wird eine Aluminiumfolie verwendet, die diese Abmessungen j

und eine Dicke von 30 ,u aufweist. j

Die isolierenden Träger werden durch ein samtartiges Glasgewebe mit einem Gewicht von 200 g/m und einer Tränkung mit Polyimid- '. prepolymerisat gebildet: Dieses Prepolymerisat wird ausgehend von N, N¹, 4, 4* Diphenylmethan-bismaleinimid und bis(amino-4 phenyl) Methan (Molverhältnis ^{= 2}'⁵> hergestellt und j weist einen Erweichungepunkt von 1OO°C auf. Es wird als Lösung in N-Methylpyrolydon (50g Prepolymerisat je 1OO g Lösung) j verwendet, wobei das Tränken des Glasgewebes durch Befeuchten erfolgt. Danach erfolgt das Trocknen des vorgetränkten Teils j (1/4 Stunden bei 150 C). Die Menge des auf das Glasgewebe auf- : gebrachten Prepolymerisats beträgt etwa 4O g je 1OO g vorgetränktem Teil. Die Lage des vorgetränkten Teils wird dann verschnitten in zwei Teile zu 41 χ 25 cm, die die beiden den Widerstand

umgebenden Träger bilden sollen, und in ein Teil von 82 χ 22 cm. Dieses letztere Teil wird auf einen Dorn von 25,5 cm Durchmesser und 22 cm Länge gewickelt.

Der Dorn wird gedreht und es werden mit Hilfe einer sich mit 13 mm je Umdrehung des Doms verschiebenden Fadenführung auf das vorgetränkte Teil fünf Drähte aus Chromnickel (Widerstand 36 Ohm/cm) mit 0,2 mm Durchmesser gewickelt, die sechs Schieb-

ten von Polyamid-imid-Lack aufweisen, der als Lösung in einem ! Gemisch aus N-methylpyrolydon und Xylol vorliegt. Das Polyaraidiroid wird ausgehend von Bis-(isocyanat-4 phenyl) Methan und Tri-j

mellithsäureanhydrid in einem dem Wert 1 nahekommenden Molverhältnis erhalten.

Die Lackdicke beträgt 0,02 mm. Die Länge der fünf Drähte beträgt 16 m, während die Teilung der Wicklung in der Größenordnung von 2 bis 3 mm liegt. Die Länge des gewickelten Teils beträgt 20 cm. Danach wird der Dorn entfernt.

Danach werden auf dem Tisch einer Presse aufeinanderfolgend

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gestapelt: die Aluminiumfolie, eines der vorgetränkten Teile, der die Wicklung tragende Zylinder und das zweite vorgetränkte Teil, wonach die auf 18O°C g.c
lang bei 10 Bar gepreßt wird.

Teil, wonach die auf 18O°C gebrachte Anordnung zehn Minuten

Es wird ein Gegenstand von 41 χ 25 cm mit einem strahlenden Bereich von 41 χ 20 cm abgenommen, der 24 Stunden bei 200 C erhitzt wird. Die Enden der beiden Gruppen von fünf Drähten (Anfang und Ende) sind mit Steckern versehen, die ihren Anschluß an eine elektrische Stromquelle (220 V) gestatten.

Die Heizdichte des strahlenden Elements beträgt etwa 0,48 W/cm Die Betriebstemperatur des Elements beträgt 190⁰C, wobei nach 2000 Betriebsstunden (Zyklen mit 13,5 min Betrieb und danach
1,5 min Ruhe, gefolgt von erneut Betrieb-Ruhe) keinerlei Verschlechterung des Gegenstands noch Veränderung seines Verhaltens beobachtet wird.

Beispiel 2 A) Herstellung von Pappe auf der Basis von Asbest und Polyimid

In den Mischer (Holländer) einer Papiermaschine werden eingefüllt:

1000 L Wasser;

80 kg Polyimidprepolymerisat der im Beispiel 1 definierten Art;

120 g Asbestfasern (mittlere Faserlänge: 3 mm);
10 1 Kartoffelstärkelösung (Viskosität etwa 5 Poise; es
handelt sich hier um ein bei Papier- und Pappeherstellungsverfahren bekanntes Bindemittel).

Das Ganze wird durch Umrühren homogenisiert und auf ein bandförmiges Metallgewebe übertragen, wo das Wasser durch Abtropfen gefolgt von Absaugen beseitigt wird. Man erhält ein Papier
von 1 m Breite, das auf einen Zylinder von 2 m Umfang übertragen

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wird. Man läßt den Zylinder sich bis zu einer Wicklung von fünf Papierlagen drehen. Dieser Stapel wird längs einer Mantellinie des Zylinders abgeschnitten und ergibt somit eine Pappe mit einer ungefähren Abmessung von 2 m χ 1 m. Diese Pappe wird auf ein Band gelegt, das durch einen mit Heißluft arbeitenden Trockenofen verläuft, auf der ersten Hälfte seiner Länge auf ICX)⁰C und auf der zweiten Hälfte auf 90°C gebracht ist. Das Band bewegt sich zusammen mit der Pappe mit 60 m/h in diesen Ofen.

Es wird schließlich eine trockene Pappe mit einem Gewicht

2
von 2 kg/m und einem Gehalt von etwa 39% Polyimidprepolymerisat und 61% Asbest erhalten.

Diese Pappe wird zur Bildung von Quadraten mit 1 m Seitenlänge zerschnitten.

B) Herstellung von Heizelementen

Die auf diese Weise hergestellte Pappe wird mittels gezahnter Scheren zu rechteckigen Bändern von 70 cm Länge und 5 cm Breite zerschnitten. Danach erfolgt ein Aufwickeln mit Hilfe eines Drahts aus Kanthailegierung (das ist eine Eisen-Nickel-Chrom-Legierung mit einem Widerstand von 36 Ohm/m) mit 0,2 mm Durchmesser, der mit einem Lack aus Polyamid-imid der im Beispiel 1 definierten Art überzogen ist. Das Aufwickeln erfolgt auf die rechteckigen Bänder in der Weise, daß ein Gegenstand der in Fig. 5 gezeigten Art erhalten wird. Auf diese Weise werden 22 m Draht angeordnet, was bei 220 V einer Leistung von

2
O,17 W/cm entspricht. Die Drahtenden sind an mit Messing vernieteten ösen befestigt, die schließlich zum Anschluß an das elektrische Netz dienen.

Dieses Element wird bei 20 Bar und 200⁰C 30 min lang zwischen den Platten einer Presse gepreßt. Diese Platten sind mit Glasgewebefolien überzogen, die zur Vermeidung jeglichen Verklebens mit Polytetrafluoräthylen überzogen sind. Dieses Pres-

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- 2 7Jüb.'..i) ^;

ζ* !

sen bettet den einen elektrischen Widerstand aufweisenden Draht vollständig ein. Im Verlauf dieses 30 min langen Pressens wird die Presse zweimal schnell geöffnet, mn das von der Asbest- ; pappe zurückgehaltene Wasser entweichen zu lassen. j

Dieses Heizelement hat 5800 Stunden ohne jegliche Veränderung der Eigenschaften und des Aussehens gearbeitet bis auf eine leichte Bräunung bei den ersten Betrieben entsprechend einer ; Vervollständigung der Polykondensation des Polyimidharzes.

Beispiel 3

Eine Pappe der im Punkt A des Beispiels 2 erhaltenen Art wird zu einem Rechteck von 21 cm χ 30 cm geschnitten. Danach erfolgt ein Aufwickeln von vier Drähten aus Kanthailegierung (Durchmesser: 0,2 mm; Widerstand: 44 Ohm/m), die mit einem Lack aus Polyamid-imid der in Beispiel 1 definierten Art überzogen sind. Die vier Fäden verlaufen zueinander parallel in zwei Lagen an beiden Seiten der Platte auf einer Fläche von 520 cm (21 cm χ 25 cm). Die Drähte ein und derselben Lage sind zueinander parallel, während sie sich von der einen zur anderen Lage kreuzen. An jedem Ende sind die vier Drähte zusammengefaßt und an Kupferzungen angeschlossen, die zum Anschluß an das elektrische Netz dienen.

Auf einer Seite dieses Elements wird ein vorgetränktes Teil mit der Abmessung 21 cm χ 30 cm angebracht, das durch Tränken eines Glasgewebes mittels eines Polyimidprepolymerisats gemäß den Angaben des Beispiels 1 hergestellt ist (60 g Gewebe je 40 g Polyimidprepolymerisat). Danach wird auf dieses vorgetränkte Teil eine Aluminiumfolie von 50-u Dicke angefügt. Dieser Stapel wird bei 2OO°C und 20 Bar 30 min lang zwischen zwei Pressenplatten gepreßt, die mit Glasgewebe bedeckt sind, das mit Polytetrafluoräthylen überzogen ist. Im Verlauf des 30 min langen Pressens wird die Presse in der Weise zweimal i geöffnet, daß das in der Asbestpappe zurückgehaltene Wasser ι entweichen kann. Zum Abschluß erfolgt ein 24 Stunden langes

; j

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2?

Brennen bei 200°C in einem belüfteten Trockenschrank.

Das auf diese Weise hergestellte Heizelement gibt eine Leistung

2 (vor allem Strahlungsleistung) von 250 W auf 520 cm bei 220 V ab.

Dieses Element hat 1100 Stunden lang ohne Änderung seiner !

elektrischen Eigenschaften gearbeitet. In der Praxis wird ;

mit abwechselnden Zyklen gearbeitet: 12 min 30 see unter ;

Spannung und 2 min 30 see ohne Spannung. Diese Art des Vor- !

gehens hat den Zweck, einen tatsächlichen Betrieb besser zu j

simulieren und die Heizelemente unter strengen Betriebsbe- j dingungen zu testen (die strengen Betriebsbedingungen ergeben

sich aus der Folge von Dehnungs- und Zusammenziehungsbelastun- j

gen). j

Beispiel 4 A) Herstellung von Papier auf der Basis von Asbest und Polyimid

In den Mischer (Holländer) einer Papiermaschine werden gefüllt:

1000 1 Wasser;

80 kg Polyimidprepolymerisat der in Beispiel 1 definierten Art;

120 kg Asbestfasern (mittlere Faserlänge: 3 mm); 10 1 Stärkelösung wie beim Beispiel 3.

Das Ganze wird durch Umrühren homogenisiert und auf ein bandförmiges Metallgewebe übertragen, wo das Wasser durch natürliches Abtropfen gefolgt von einem Ansaugen beseitigt wird. Man erhält ein Papier von 1 m Breite, das vom Band auf einen Metallzylinder von 2 m Umfang übertragen wird. Danach wird das Papier von diesem Zylinder auf ein weiteres Band übertragen, das sich in einen mit Heißluft betriebenen Trocknungsofen bewegt. Das auf dem Band befindliche Papier bewegt sich in

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diesem Ofen mit einer Geschwindigkeit von 120 m/h. Die Temperatur des Ofens beträgt während der beiden ersten Drittel 90 C und während des letzten Drittels 75°C.

Es wird schließlich ein trockenes Papier erhalten mit einem

Gewicht von 400 g/m und einem Gehalt von etwa 39% an Polyimidprepolymerisat und 61% Asbest. Dieses Papier wird zur Bildung von Quadraten mit 1 m Seitenlänge zerschnitten.

B) Herstellung des Heizelements

Rechtecke mit den Abmessungen von 30 cm χ 42 cm von auf diese Weise hergestelltem Papier werden auf einen sich drehenden Dorn mit einem Durchmesser von 13,3 cm gewickelt.

Zur Erleichterung des Wickeins des einen elektrischen Widerstand aufweisenden Drahts wird das Papier auf dem Dorn mit einer sehr dünnen Klebstoffschicht überzogen. Danach erfolgt das Wickeln von vier lackierten metallischen Drähten ähnlich denjenigen, die beim Beispiel 3 verwendet werden und eine Länge von 17 m haben. Die Wicklung der Drähte auf dem Dorn erfolgt durch Verschieben einer Drahtführung.

Der mit der Drahtwicklung versehene Papierzylinder wird vom Dorn abgezogen, zum Trocknen des Klebstoff: erhitzt und dann durch Pressen abgeflacht.

Dorn abgezogen, zum Trocknen des Klebstoffs 15 min bei 200°C

Danach werden aufeinandergelegt:

der abgeflachte Zylinder;

ein mit Polyimidprepolymerisat der im Beispiel 3 verwendeten Art getränktes Glasgewebe;

eine Aluminiumfolie von 50 Mikron Dicke.

Danach erfolgt ein 30 min langes Pressen bei 20 Bar und 200°C. Man erhält ein Heizelement, das bei einer Spannung von 220 V

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und auf einer Fläche von 52O cm (25 cm x 21 cm) hauptsächlich ; durch Strahlung 250 W abgibt. j

Dieses Heizelement wird, wie beim Beispiel 3, mit Perioden der

! Heizungsunterbrechung verwendet. j

Dieses Heizelement arbeitet nach 1100 Stunden nach wie vor j völlig normal.

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Claims

Patentansprüche

1.)Heizelement, gekennzeichnet

a) durch ein elektrisch isolierendes und tragendes Material, das aus einer Verbindung eines Verstärkungsfüllstoffs i von langgestreckter Struktur mit einem Polyimidharz !

besteht, und ;

b) durch einen elektrischen Widerstand, der aus zwei Lagen
von elektrisch leitenden und einen elektrischen Wider- j

stand aufweisenden Drähten besteht, wobei j

- die beiden Lagen beiderseits des unter a) definierten '

ί Materials angeordnet sind, j

■ - die Drähte ein und derselben Lage untereinander parallel I sind,

ι :

j - die Drähte einer Lage eine sich mit den Drähten der j ! anderen Lage kreuzende Richtung haben, i

I - die Drähte mit einem Lack überzogen sind, der wärme-

! stabil, elektrisch isolierend und einen chemischen

J Aufbau hat, der sich vom Polyimidharz des unter a) de-

j finierten Materials unterscheidet, und

- die Enden der Drähte mit Einrichtungen zu ihrem An- j schluB an eine elektrische Energiequelle versehen sind.

2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ! Verstärkungsfüllstoff mit langgestreckter Struktur ein
plättchenförmiges oder fasriges Material ist.

3. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil des Verstärkungsfüllstoffs mit langgestreckter Struktur gegenüber der im Material a) enthaltenen Anordnung Polyimidharz + Verstärkungsfüllstoff im allgemeinen 40 bis 90%, vorzugsweise 55 bis 80%, beträgt.

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ORIGINAL INSPECTED

4. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärkungsfüllstoff ausgewählt wird unter: Glimmerplättchen, Asbestfasern, Glas- oder Keramikfasern, Vliesen oder Matten aus Glasfasern, Vliesen aus Asbestfasern.

5. Heizelement nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyimidharz durch Reaktion eines ungesättigten Dicarbonsäurebisimids mit einem Polyamin erhalten wird.

6. Heizelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Polyimidharz in prepolymerem Zustand befindet. '

7. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lack der Drähte ein Polyamid-imid j ist.

; 8. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte einen Einbettungsgrad von bis 1OO% haben.

9. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Drähte aus Metall bestehen und einen Durchmesser von 0,05 bis 0,8 mm und einen Abstand von etwa 1 bis 10 mm haben.

10. Heizelement nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet durch

c) eine zweite Lage aus elektrisch isolierendem Material mit einem Aufbau wie demjenigen des unter a) definierten Materials, wobei die zweite Lage an einer Seite dieses Materials a) gelegen(und hiermit verbunden) ist.

11. Heizelement nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch

d) eine die zweite Seite der Lage c) bedeckende metallische Lage.

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27 3übb3

12. Heizelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
das Heizelement strahlend verwendet wird und daß die metallische Lage d) eine ,reflektierende Wirkung hat.

13. Heizelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die metallische Lage d) eine die Wärme verteilende Wirkung

hat.

14. Heizelement nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage aus Aluminium besteht. ■ ί·

15. Heizelement nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch ge- '■ kennzeichnet, daß das Heizelement außer den Bestandteilen \ a), b), c), d) eine weitere Lage c* mit dem- j selben Aufbau enthält, die bezüglich der Lage c) auf der ; anderen Seite gelegen ist. j

16. Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 15, gekennzeich- ;

net durch die Form eines Behälters. j

17. Verfahren zur Herstellung eines Heizelements, gekennzeich- \ net durch Herstellen eines im wesentlichen zylindrischen

Gegenstands, der durch ein zylindrisches vorgetränktes Teil > gebildet wird, das an seiner Außenfläche eine schraubenför-

oder emaillierter
mige Wicklung eines oder mehrerer lackierter,, Leitungsdrähte

aufweist, wobei das vorgetränkte Teil seinerseits aus einem ■ fasrigen oder plättchenfönnigen Material besteht, das durch '

i ein Polyimidprepolymerisat getränkt ist, wobei der zylind- j

rische Gegenstand anschließend daran heiß gepreßt wird. ■

18. Verfahren nach Anspruch 17 oder 21, gekennzeichnet durch
Pressen bei 5 bis 1OO Bar und 100 bis 25O°C.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18 oder 21, ] gekennzeichnet durch Pressen eines Stapels, der außer dem I zylindrischen Gegenstand oder Filz ein oder gegebenenfalls

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zwei ebene vorgetränkte Teile und gegebenenfalls eine metallische Lage enthält.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das vorgetränkte Teil durch Tränken eines vorzugsweise aus Glasfasern bestehenden Gewebes mit einem Polyimidprepolymerisat hergestellt wird.

21. Verfahren zur Herstellung von Heizelementen, dadurch gekennzeichnet, daß nach Art der Papierherstellung ein Filz hergestellt wird, der Fasern und ein Polyimidprepolymerisat enthält, daß auf den Filz ein lackierter Leitungsdraht gewickelt wird und daß heiß gepreßt wird.

22. Anwendung von Heizelementen nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizelemente bei einer Temperatur von 150 bis 25O°C arbeiten.

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