DE3431293A1

DE3431293A1 - Elektrisches flaechenheizelement und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3431293A1
Application number: DE19843431293
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 8500 Nürnberg Kramer
Original assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Current assignee: Kabelmetal Electro GmbH
Priority date: 1984-08-25
Filing date: 1984-08-25
Publication date: 1986-03-06

Description

kabelmetal electro
Gesellschaft mit beschränkter Haftung

84-33/S

22. Aug. 1984

Elektrisches Flächenheizelement und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf ein elektrisches Flächenheizelement mit einem Heizdraht, der in Schleifen verlaufend in Isoliermaterial eingebettet ist, das aus zwei einseitig mit bei Wärmezufuhr klebfähigem und vernetzbarem Material beschichteten· folienartigen Trägern erzeugt ist, die unter Einschluß des Heizdrahts über ihre klebfähigen Schichten miteinander verklebt sind. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren 2ur Herstellung eines derartigen Flächenheizelements.

Flächenheizelemente"Sin"cf in Vielfacher Ausführungsform auf dem Markt erhältlich. In der Regel wird bei der Herstellung dieser Heizelemente so vorgegangen, daß ein Heizdraht mäanderförmig, Zickzack- oder wellenförmig oder in anderer, die zu beheizende Fläche möglichst gleichmäßig bedeckender Form, zwischen zwei Isolierstoffbahnen einkaschiert und auf diese Weise feuchtigkeitsdicht eingeschlossen wird. Die Enden des Heizdrahts sind dabei für die Kontaktierung aus dem Heizelement herausgeführt. Ein solches in sich abgeschlossenes Heizelement kann beispielsweise hinter einem Spiegel befestigt werden. Es sorgt nach seiner Einschaltung dafür, daß der Spiegel von Kondenswasser bzw. Eisschichten frei bleibt, wenn er beispielsweise als Außenspiegel für Kraftfahrzeuge verwendet wird. Die Heizelemente sind für den gleichen Zweck auch für Kennzeichen im Straßenverkehr einsetzbar. Sie können aber auch für andere zu beheizende Flächen eingesetzt werden.

Aus der DE-OS 30 03 660 geht ein elektrisches Flächenheizelement hervor, wie es eingangs beschrieben ist. Der Heizdraht ist hier zwischen zwei Isolierstoffträgern eingebettet, die aus einseitig mit Polyäthylen beschichtetem Polyester bestehen. Die beiden Polyäthylenschichten sind durch Erwärmung der Isolierstoffträger während der Herstellung des Flächenheizelements im fertigen Bauteil miteinander verklebt, so daß der Heizdraht unter normalen Bedingungen seine vorgegebene Lage im Heizelement beibehält. Bei extremen Umweltbedingungen mit Temperaturen von mehr als 80 ⁰C kann es geschehen, daß die den Zusammenhalt bewirkende Polyäthylenschicht so weich wird, daß der Heizdraht im Heizelement verlagert wird, wodurch es im ungünstigsten Fall zum Kurzschluß zwischen den Schleifen des Heizdrahts kommen kann. Die Erweichung der Polyäthylenschichten kann außerdem zu Verwerfungen führen, so daß das Heizelement faltig wird und nicht mehr die gewünschte, möglichst flache Form hat.

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Der Erfindung liegt* die Aufgabe zugrunde, ein Flächenheizelement anzugeben, das auch bei sehr hohen Temperaturen von beispielsweise 130 ⁰C und mehr seine Form beibehält und bei dem eine Verlagerung des Heizdrahts auch bei diesen hohen Temperaturen nicht auftreten kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Flächenheizelement der eingangs geschilderten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das klebfähige Material des fertiggestellten Heizelements durch Bestrahlung mit Elektronenstrahlen vernetzt ist..

Ein solches Flächenheizelement - im folgenden kurz "Heizelement" genannt - kann ohne jede Änderung in herkömmlicher Technik hergestellt werden. Es wird dann in eine Elektronenstrahl anlage eingebracht, in welcher die klebfähige Schicht vernetzt wird. Das Heizelement ist dann gebrauchsfertig. Obwohl dem Heizelement äußerlich nichts anzusehen ist, kann es durch die Vernetzung seiner klebfähigen Schicht problemlos auch dort eingesetzt werden, wo Temperaturen von mehr als 130 ⁰C auftreten. Eine Verlagerung des Heizdrahts kann dabei nicht eintreten und das Heizelement wird auch nicht faltig. Von besonderem Vorteil ist bei diesem Heizelement, daß es auf den Träger des klebfähigen Materials überhaupt nicht mehr ankommt. Er muß nur so ausgebildet sein, daß er alle. Fertigungsstationen unbeschadet durchlaufen kann. Danach könnte der Träger sogar vom fertigen Heizelement entfernt werden.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Heizelement nach der Erfindung.

Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Heizelement mit stark vergrößerten Abmessungen der einzelnen Schichten.

Fig. 3 eine Vorrichtung zur Herstellung eines Heizelements in schematischer Darstellung.

Das Heizelement 1 v/eist einen Heizdraht 2 auf, der aus üblichem Widerstandsmaterial bestehen kann. Der Heizdraht 2 ist im Heizelement 1 schleifenförmig so angeordnet, daß er die Fläche des Heizelements möglichst gleichmäßig bedeckt. Der Heizdraht 2 hat entsprechend Fig. 1 vorzugsweise einen mäanderförmigen Verlauf. Er ist an seinen Enden mit Anschlüssen 3 und 4 versehen, welche aus dem Heizelement 1 herausragen und zur Verbindung desselben mit einer Stromquelle dienen. Eingebettet ist der Heizdraht 2 in Isoliermaterial 5, dessen genajerer Aufbau aus Fig. 2 hervorgeht.

Das Isoliermaterial 2 wird aus zwei folienartigen Trägern 6 und 7 gebildet, die einseitig mit Schichten 8 und 9 aus klebfähigem Material versehen sind. Die Schichten 8 und 9 sind im fertigen Heizelement 1 miteinander verbunden. Sie schließen dabei den Heizdraht 2 ein, der dadurch mit seinem schleifenförmigen Verlauf unverrückbar festgelegt ist. Das Material der Schichten 8 und 9 ist durch Bestrahlung vernetzt. Es ist dadurch auch bei Temperaturen von mehr als 130 ⁰C mechanisch stabil.

Die Träger 6 und 7 bestehen vorzugsweise aus Polyester. Dieses Material ist zugfest und temperaturbeständig, so daß es alle Stufen während der Herstellung Des Flächenheizelements 1 ohne Beanstandung durchläuft. Es könnte aber auch jedes geeignete andere Material fur die Träger 6 und 7 verwendet werden, wie beispielsweise Papier. Falls gewünscht, kann auch ein Material verwendet werden, daß vom fertigen Heizelement 1 wieder entfernt wird. Für die Schichten 8 und 9 wird vorzugsweise Polyäthylen verwendet, das durch Wärmezufuhr klebfähig wird und tni:tels Elektronenstrahlen vernetzbar ist.

Bei der Herstellung Von Hei ζ element en wird mit dem Verfahren nacn der Erfindung baispielsweise wie folgt vorgegangen:

Der Heizdraht 2 wird von einer Spule 10 abgezogen und einer Vorrichtung 11 zugeführt, in welcher er zu mäanderförmigen Schleifen geformt wird. Hierzu kann der Heizdraht 2 mittels einer Führung 12 erfaßt werden, die jeweils über die gesamte Breite des in Fig. 1 dargestellten Heizelements 1 hin und her läuft. Die Vorrichtung 11 arbeitet zusammen mit Walzen 13 und 14 mit taktweisem Vorschub. Der Heizdraht 2 wird dadurch jeweils um den Abstand zwischen den Schleifen im Heizelement 1 weiterbewegt. In der Stillstandsposition des Heizelements 1 wird der Heizdraht 2 durch die bis in den Bereich der Walzen 13 und 14 ragende Führung 12 jeweils über die gesamte Breite des Heizelements 1 geführt, so daß eine Schleife entsteht. Danach wird das Heizelement 1 um einen Takt weiterbewegt und es kann die nächste Schleife durch Zurückführung des Heizdrahts 2 mittels der Führung 12 gebildet werden.

Die aus Isoliermaterial bestehenden Träger 6 und 7 werden von Spulen 15 und 16 abgezogen, von zwei einander gegenüberliegenden Seiten an die Schleifen des Heizdrahts 2 herangeführt und zusammen mit demselben durch die Walzen 13 und 14 hindurchgeführt. Durch die beiden Walzen 13 und 14 werden die beiden Träger 6 und 7 fest miteinander verbunden. Sie schließen den Heizdraht 2 bzw. dessen Schleifen fest ein, so daß aus den Walzen 13 und 14 eine durchgehende, zusammenhängende Bahn 17 austritt, die auf eine Spule 18 aufgewickelt werden kann. In der Bahn 17 ist eine. Vielzahl von Heizelementen 1 enthalten, die in gewünschter Breite von der Bahn abgetrennt werden können. Statt der geschilderten kontinuierlichen Fertigung ist auch eine diskontinuierliche Fertigung möglich. Die fertiggestellten Heizelemente 1 werden abschließend in eine Strahlenvernetzungsanlage gebracht, in welcher ihre klebfähigen Schichten 8 und 9 vernetzt werden. Dazu reicht beispielsweise eine Strahlendosis von 20 Mrad aus.

-•ο -

Für den Zusammenhalt der Träger 6 und 7 nach dem Durchlaufen der Walzen 13 und 14 sorgen die klebfähigen Schichten 8 und 9. Damit die Schichten 8 und 9 wirksam werden, müssen sie erwärmt werden. Dazu können beispielsweise die Walzen 13 und 14 beheizbar ausgeführt werden, so daß die Schichten 8 und 9 bei Berührung mit den Walzen 13 und 14 erwärmt und damit klebfähig werden. Die Walzen 13 und 14 können als Stahl- oder Gummiwalzen aus Silicongummi ausgeführt sein, die sehr hohe Temperaturen ohne weiteres aushalten. Die Erwärmung der Schichten 8 und 9 könnte aber auch anders durchgeführt werden, beispielsweise mit Heißluft.

Claims

kabelmetal electro Gesellschaft mit beschränkter Haftung 84-33/S 24. Aug. 1984 Patentansprüche

1. Elektrisches Flächenheizelement mit einem Heizdraht, der in Schleifen verlaufend in Isoliermaterial eingebettet ist, das aus zwei einseitig mit bei Wärmezufuhr klebfähigem und vernetzbarem Material beschichteten, folienartigen Trägern erzeugt ist, die unter Einschluß des Heizdrahts über ihre klebfähigen Schichten miteinander verklebt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das klebfähige Material des fertiggestellten Heizelements (1) durch Bestrahlung mit Elektronenstrahlen vernetzt ist.

2. Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als klebfähiges Material Polyäthylen verwendet ist.

3. Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger (6, 7) einseitig mit Polyäthylen beschichtete Polyesterfolien verwendet sind.

4. Verfahren zur Herstellung eines Heizelements nach einem der Ansprliche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Heizdraht (2) unter Schleifenbildung zwischen zwei mit klebfähigem Material beschichtete, folienartige Träger (6, 7) eingebracht wird, daß danach die beiden Träger (6, 7) miteinander verklebt werden und daß abschließend das fertige Heizelement (1) zur Vernetzung des klebfähigen Materials in eine Elektronenbestrahlungsanlage eingebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in kontinuierlicher Arbeitsweise Heizelemente (1) aus von Spulen (10) ablaufendem Heizdraht (2) und bandförmigen Trägern (6, 7) zu einem bandförmigen Gebilde (17) gefertigt werden, von dem einzelne Heizelemente (1) zur Weiterverarbeitung abgetrennt werden.