DE7539613U

DE7539613U - Biegsamer waermbelag fuer gewoelbte flaechen

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Publication number: DE7539613U
Application number: DE7539613U
Authority: DE
Original assignee: TERRACOM ESTABLISHMENT VADUZ
Current assignee: TERRACOM ESTABLISHMENT VADUZ
Priority date: 1975-08-09
Filing date: 1975-08-09
Publication date: 1977-01-27

Description

PATENTANWALT¹^ ' ■ ·; ·'*! .'7 Ü!" ■■''*£

HANS-JOACHiMKANTNER " ' ' * ^; X₁J^M

DIPLOM-INGENIEUR 6079 SPRENDLINGEN. 2o. 11.1975* '-

HEGELSTRASSE 49/51 Ktr./kl |

TELEPHON: (06103) 6 2283 4

TELEGRAMM: KANTNERPATENTE ? PATENTANWALT DlPHNC. H.-J. KANTNER SPRENDL1NGEN/HESSEN

6079 SPRENDL1NGEN. HEGELSTRASSE 49/51 orKEiNuuiNutnint

Firma

TEEEACOH ESTABLISHMENT

FL-9490 Vaduz/Liechtenstein Kirclistraße 775

Biegsamer Wänabelag für gewölbte Plächen

Die Erfindung bezient sich auf einen biegsamen Wärmbelag für gewölbte flächen und betrifft insbesondere eine solche, die sich vorzugsweise als Fußbodenheizung für Fußschächte von Kraftfahrzeugen, oder eine solche, die sich als Außenheizung von Eohren oder für ähnliche Einsatzfälle verwenden läßt.

Bei bekannten warmbelägen dieser Art sind mit elektrischer Energie gespeiste Heizwendeln in einem Strang oder in mehreren elektrisch parallelgeschalteten Strängen geradlinig oder meanderförmig angeordnet. Es müssen diese einzelnen Heizwendel stränge oder -abschnitte gegeneinander elektrisch isoliert werden. Eine solche Isolierung ist dabei einerseits arbeits-

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BANKKONTO: DRESDNER BANK AC. FRANKFURT AM MAIN NR. 4-112 519 POSTSCHECKKONTO NR. 2855Λ0 FRANKFURT

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aufwendig und bedingt verhältnismäßig hohe Kosten nicht nur , ... '' durch die erforderliche Arbeit, sondern auch durch das Isoliermaterial selbst. Ein weiterer Nachteil ist dadurch gegeben, daß dieses Isoliermaterial meist auch gute Wärmeisolierungseigenschaften aufweist. Das hat zur Folge, daß der gesamte Wärmbelag für eine vorgegebene abzugebende Wärmemenge pro Flächeneinheit auf verhältnismäßig hohe Arbeitstemperatur ausgelegt werden muß, um die Wärmeisolierungseinwirtomg des elektrischen Isolierungsmaterials zu kompensieren. Eine solche hqhe Arbeitstemperatur ist aber nicht einmal erwünscht. Wird dies nicht getan, so wird ein solcher Wärm-belag nach dem Stande der Technik verhältnismäßig träge. Das heißt, daß für das Einsetzen der Wärmeabgabe eine bestimmte Zeit erforderlich wird. Wird, um· diesen Nachteil zu vermeiden, elektrisches Isoliermaterial verwandt, dessen Wärmeleitfähigkeit günstiger ist, so ist die nachteilige Folge eine andere Trägheit. Dieses Isoliermaterial wirkt nämlich erfahrungsgemäß als Wärmespeicher, der vor der Wärmeabgabe an die Umgebung erst einmal aufgeheizt werden muß und nach dem Abschalten der Energiezufuhr weiter Wärme abgibt. Fachteilig kommt in diesem Fall die erhebliche Gewichtssteigerung hinzu. In jedem Fall aber ist eine ungleichmäßige örtliche Verteilung der erzeugten Wärme über der Wärmeabgabefläche des Wärmbelages nicht zu vermeiden, die sich mit zunehmender Arbeitstemperatur immer ungünstiger auswirkt. Auch von der Seite der Heizwendeln her sind solche bekannten Wärmbeläge kostenintensiv, weil nämlich nicht nur verhältnismäßig viel Arbeitsaufwand für Herstellung und Montage der Heizwendeln erforderlich ist, sondern auch die Materialkosten für diese erheblich sind. Weitere wesentliche Nachteile liegen darin, daß bei solchen bekannten Wärmbelägen in jedem Fall die Bauhöhe verhältnismäßig groß ist und ferner ein solcher Wärmbelag aufgrund der Ausbildung seiner Heizelemente nur sehr begrenzte Biegsamkeit/xÄa daher bandag^nartige Umkleidungen von stark gebogenen oder gerundeten Bauteilen, wie Rohren, Krümmern oder dergleichen oder beispielsweise auch Fußschächten von Kraftfahrzeugen, praktisch nicht möglich sind.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Ausschaltung der Nachteile von Wärmbelägen bekannter Art einen Wärmbelag gattungsgemäßer Art zu schaffen, welcher nicht nur erhebliche Kosteneinsparungen über die Verwendung preisgünstigen und praktisch überall verfügbaren Ausgangsmaterials und über vereinfachte Montage sowie entsprechende Steigerungen der Ausstoßzahlen ermöglicht, sondern auch trotz besonders geringen Gewichts eine bisher nicht r-u erreichende geringe Bauhöhe für einen vorgegebenen Wärmeabgabe-wert pro Flächeneinheit und beliebige Ausgestaltung hinsichtlich des Biegsamkeitsgrades gestattet, wobei nicht nur die Trägheit des Heizelementes im Hinblick auf die Wärmeabgabe in Abhängigkeit der Energiezufuhr bis auf sogar geringste Werte zu verwirklichen ist, sondern in jedem Fall das Temperaturprofil der Wärmeabgabe über der Wärmeabgabefläche eine bisher nicht erreichbare Konstanz aufweist.

Erfinduugsg^mäß kennzeichnet sich ein biegsamer Wärmbelag eingangs beschriebener Art durch ein mit elektrischer Energie gespeistes Heizelement für flächige Wärmeabgabe in Form einer Matte oder Bandage mit einer allseitig von elektrisch isolierendem Material umgebenen die Wärme ab gabefläche homogen überdeckenden Heizleiterschicht aus elektrisch leitendem Material, welche längs zvsier gegenüberliegender Seitenkanten Anschlußelemente für elektrische Leitungen aufweist. Ein besonders weites Anwendungsgebiet eröffnet sich einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei der die Heizleiterschicht schmiegsam ist.

Gemäß einer erfinderischen Fortbildung kann die Heizleiterschicht zweckmäßig eine disperse Anhäufung von elektrisch leitenden Partikeln aufweisen. Besonders bewährt, weil hinsichtlich des Ausgangsmaterials nicht nur besonders kostengünstig, sondern auch praktisch überall verfügbar,hat sich eine weitere nicht naheliegende Fortbildung, gemäß welcher die Heizleiter-

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schicht aus einer Kohlenstoffdispersion besteht. Dabei kann, mit Vorzug der Kohlenstoff in der Dispersion Graphit sein.

Als Lösungsmittel für diese Dispersion kann grundsätzlich Wasser verwendet werden. Als besonders zu bevorzugen hat sich jedoch erwiesen, wenn die disperse Anhäufung flüssigen Kohlenwasserstoff als Lösungsmittel aufweist. Dabei kann mit Vorzug der Kohlenwasserstoff ein Alkohol se:..n.. Besonders gute Ergebnisse wurden erzielt, wenn Methyl- oder Äthylalkohol zur Verwendung kommt. Andererseits kann der Kohlenstoff mit Vorteil aber auch eine Verbindung einer organischen Päure sein. Besonders bevorzugt wird hier Butylazetat. Auch die Verwendung von Ketonen als Lösungsmittel für die disperse Anhäufung der elektrisch leitenden Partikel hat gute Ergebnisse erbracht. Ein bevorzugtes Lösungsmittel dieser Art ist Methylisobutylketon.

Bekanntlich ist der spezifische elektrische Widerstand von Heizleitermaterial temperaturabhängig und kann positiven oder negativen Charakter haben. Dabei bedeutet eine negative Temperaturabhängigkeit des sptzifischen elektrischen Widerstandes des Materials der dispersen Part ik el anhäufung, daß bei Erwär- . mung der elektrische Widerstand kleiner wird. Dies ist jedoch ein für die der Erfindung zugrundeliegenden Zwecke unerwünschtes Phänomen.

Aus diesem Grunde wird gemäß einem die Erfindung zweckmäßig weiterführenden Erfindungsgedanken vorgesehen, daß die die Heizleiterschicht bildende disperse Anhäufung von Partikeln eine Anordnung zur Kompensation der Temperatur abhängigkeit ihres spezifischen elektrischen Widerstandes aufweist. In weiterer erfinderischer Portbildung kann dies dadurch geschehen, daß in der dispersen Partikelanhäufung Partikel in homogener Verteilung eingelagert angeordnet sind, durch welche der spezifische elektrische Widerstand der Heizleiterschicht auf einem vorgegebenen

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Wert konstant gehalten ist. Dabei kann nach der Erfindung in weiterer erfinderischer Weise vorgesehen sein, daß in der dispersen Partikelanbäufung Partikel in homogener Verteilung eingelagert angeordnet sind, durch Vielehe der Abfall des spezifischen elektrischen Widerstandes mit steigender Temperatur unabhängig von der Arbeitstemperatur der Heizleiterschicht auf einen vorbestimmten konstanten Wert kompensiert ist. In Fortführung dieses Erfindungsgedankens können dabei in der dispersen Partikelanhäufung in homogener Verteilung kolloide Metallpartikel eingelagert angeordnet sein. Sowohl aus Kosten-,als auch aus Gründen der Vereinfachung der Erzeugung solchen kompensierten Materials für die Heizleiterschicht und insbesondere im Interesse der Erzielung großer Ausstoßziffern hat sich jedoch eine Alternativlösung hierzu bewährt und als zu bevorzugen erwiesen, nach welcher in der dispersen Partikelanhäufung in homogener j Verteilung Met alloacvdp artikel eingelagert angeordnet sind. Dabei

können mit Vorzug Kupferoxydpartikel Verwendung finden, denn schon geringfügige gut verteilte Beimischungen desselben ergeben stabile, bei Wärme unveränderliche; Heizleiterschicbten.

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Kompensationsbeigabe hat gute Ergebnisse erbracht. Als Grenzwert für eine wirtschaftliche Auslegung der Erfindung hat sich ergeben, daß die die Heizleiterschicht bildende disperoe Anhäufung nicht weniger als 15 Gew.-yo an elektrisch leitenden Partikeln aufweisen sollte, wobei mehr als 60 Gew.-% elektrisch leitender Partikel im allgemeinen nicht mehr zu wirtschaftlich vertretbaren Verbesserungen der Eigenschaften dei Heizleiterschicht zu führen pflegen. Als besonders zu bevorzugen hat es sich herausgestellt, wenn in der dispersen Anhäufung etwa 2o Ms 5o Gew.-% elektrisch leitende Partikel eingelagert angeordnet sind.

Eerner hat sich gezeigt, daß die disperse Partikelanhäufung für eine ausreichende Kompensierung der Temperaturabhängigkeit des spezifischen elektrischen Widerstandes einen Gehalt an eingelagerten Kompensationspartikeln von lediglich etwa 3 bis 15 Gew.-^ des Gewichtes an elektrisch leitenden Partikeln aufzu-

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weisen braucht. Als zu bevorzugen hat es sich dabei erwiesen, wenn die disperse Partikelanhäufung einen Gehalt an eingelagerten Kompensationspartikeln von etwa 5 "bis Io Gew.-% des Gewichtes an elektrisch leitenden Partikeln aufweist. Versuche haben ergeben, daß in den meisten Fällen, und zwar insbesondere bei Verwendung von Kupferoxyd als Kompensationsmaterial, anteilmäßige Zugaben von mehr als "Io % insoweit zwecklos sind, als Verbesserungen der elektrischen Eigenschaften des Materials der Heizleiterschicht nicht mehr zu erreichen sind, zum anderen jedoch die Kosten erheblich steigen. Bei Verwendung von schwarzem Kobaltoxyd als Zusatz liegt erfahrungsgemäß die obere Grenze bei etwa 12 Gew.-% des Feststoffgehaltes einer Graphitdispersion.

Zu empfehlen ist es, wenn in weiterer Fortbildung der Erfindung die Eeizleiterschicht mit einer aufgespritzten Kunststoffschicht beispielsweise aus Polyurethan abgedeckt ist. Diese hinterläßt nach ihrer Trocknung eine sehr harte und widerstandsfähige Deckschicht, die sich besonders durch ihre Kratzfestigkeit auszeichnet, und bildet einen ausgezeichneten Berührungsschutz.

Als Trägermaterial für die Heizleiterschicht können ^e nach den beabsichtigten Eigenschaften des Heizelementes nach der Erfindung im Hinblick auf dessen vorgesehenen Verwendungszweck die unterschiedlichsten Materialien zur Verwendung kommen. Die Erfindung ist nämlich insoweit im Gegensatz zu Heizelementen nach dem Stande der Technik aufgabengemäß nicht auf die Verwendung irgendwelcher bestimmter Materialien als Träger für di* Heizleiterschicht beschrankt, es kann vielmehr praktisch jedes Material Verwendung finden, sofern es ausreichende Biegsamkeitseigenschaften aufweist, um sich den vorliegenden geometrischen Verhältnissen anzupassen. So kann für bestimmte Zwecke, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, für Wärmbandagen für Rohre, Krümmer oder sonstige vorstehende Teile,vorgesehen sein, daß die Heizleiterschicht auf eine Papierbahn, aufgebracht ist. Für bestimmte Einsatzzwecke kann es sich dabei empfehlen, die

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Papierbahn mit Kunststoff bzw. Kunstharz zu imprägnieren. Je nach temperaturmäßiger Auslegung kann jedoch auf eine solche Imprägnierung auch verzichtet werden. Für andere beabsichtigte Verwendungen und Einsatzzwecke des Wärmbelages nach der Erfindung kann in anderer erfinderischer Portbildung die Heizleiterschicht auf eine Bahn textlien Web- oder Wirkgutes aufgebracht sein. Dies wird immer dort zu bevorzugen sein, wo eine schmiegsame oder auch nur biegsame Ausführung des Heizelementes nach der Erfindung erwünscht ist. Ähnliche gute Ergebnisse lassen sich mit einer anderen erfinderischen Variante erzielen, bei welcher die Heizleiterschicht auf einer Kunststoffolie angeordnet ist.

Für bestimmte Verwendungszwecke hat es sich als zu bevorzugen erwiesen, wenn in weiterer zvreckmaßxger !Fortbildung der Erfindung die Heizleiterschicht auf ein Trägermaterial mit definierter Ausrichtung aufgebracht ist. Dies kann auf einfache Weise dadurch, geschehen, daß die die Heizleiterschicht bildende Dispersion mittels Kollens oder Pinseins aufgetragen wird. Andererseits gibt es zahlreiche Einsatzfälle für ein Heizelement nach, der Erfindung, bei welchen besonderer Wert darauf zu legen ist, daß die Heizleiterschicht auf das Trägermaterial ausz'ichtungsfrei aufgebracht ist. Dies kann einfach., schnell und bequem durch Aufspritzen mittels einer Spritzpistole oder durch Tauchen erreicht werden. Eine weitere Fortbildung der Erfindung führt zur · Überwindung eines anderen Nachteils bekannter Heizelemente und damit ausgerüsteter Wärmbeläge. Bei diesen besteht nämlich bekanntlich die Schwierigkeit, den Heizleiter in zwei voneinander getrennten Zweigen auf gegenüberliegenden Seiten eines bestimmten Trägermaterials wirtschaftlieh und schnell aufzubringen. Gemäß dem hier Abhilfe schaffenden weiteren Erfindungsgedanken kann die Heizleiterschicht auf einem Trägermaterial beidseitig aufgebracht sein.

Die Erfindung bietet im übrigen erstmals die Voraussetzung für schnelle und wirtschaftliche Verwirklichung einer Ausführung

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eines Heizelementes gattungsgemäßer Art, die bei bekannten Heizelementen allenfalls unter Anwendung materialmäßiger, konstruktiver und fertigungstechnischer Kunstgriffe und dann auch nur mit beträchtlichem Kostenaufwand zu verwirklichen ist. Es handelt sich dabei um solche Heizelementausbildungen, bei denen das Temperaturprofil der Wärmeabgabe über dem Abgabeort bestimmten vorgegebenen Funktionen folgen soll. In solchen Fällen müßte bei Einsatz bekannter Heizelemente durch Änderung der Wicklungsart und/oder Änderung des Materials der Heizwendeln j und/oder Änderung des Drahtdurchmessers der Heizwendeln eine mehr

oder weniger genaue Funktionsbildung vorgenommen werden, bei welcher dann aber immer noch in Kauf zu nehmen wäre, daß an den Übergängen der technischen Verwirklichung der Funktionsänderungen, wie beispielsweise am Übergang zwischen zwei Drahtdurchmessern oder Materialarten der Keizwendeln, zwangsweise Unstetigkeitsstellen deswegen auftreten, weil die bekannten Heizelemente keine Möglichkeiten für die Bildung einer stetigen Funktion der Wärmeabgabe hz\r. deren Verteilung über dem Abgabeort bieten. Es ist erstmalig die "Erfindung- die hier die Möglichkeit für die

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bzw. eines mit einem solchen ausgerüsteten Wärmbelages bietet. Es wird in erfinderischer Fortbildung nach einem weiteren Erfindungsgedanken vorgesehen, daß die Heizleiterscho-ch-t in Richtung des elektrischen Stromflusses und/oder quer zu dieser Richtung unterschiedliche Dicke aufweist, was mit einfachsten und äußerst kostengünstigen Mitteln zu erreichen ist.

Im übrigen ist für die meisten Einsatzfälle eines Heizelementes nach der Erfindung erfahrungsgemäß eine konstante Dicke der Heizeleiterschicht vorzusehen. Diese sollte gemäß weiterer erfinderischer Fortbildung eine untere Grenze von etwa 5 JU- "und eine obere Grenze bei etwa 2oo y haben. Als besondere zu bevorzugen hat es sich herausgestellt, wenn die Heizleiterschicht eine konstante Dicke von etwa 1o bis 1oo u aufweist.

Die An Schluß elemente für die Zuführung des elektrischen Stromes

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können an sich in beliebiger bekannter Ausführung vorgesehen werden. Für eine möglichst gleichmäßige Verteilung des elektrischen Stroiaflusses über der gesamten Breite der Heizleiterschicht ist es jedoch zu bevorzugen, wenn längs zweier gegenüberliegender Seitenkanten der Heizleiterschicht der elektrische Strom auf der gesamten Seitenkantenlänge zugeführt wird, d.h., daß die gesamte Seitenkantenlänge an elektrische Spannung legbar ist. Zu diesem Zwecke kann in !Fortbildung der Erfindung längs der Seitenkanten der Heizleiterschicht, die an elektrischer Spannung liegen, jeweils ein zugeordneter Metallstreifen angeordnet sein, dessen Oberfläche sich in elektrisch leitendem Kontakt mit den zugeordneten bzw. abgedeckten Bereichen der Heizleiterschicht befindet. Eine bevorzugte Ausbildung der Anschlußelemente, die sowohl materialmäßig, als auch fertigungstechnisch erhebliche Vereinfachungen hinsichtlich konstruktiven unc montagemäßigen Auf-wandes und auch hinsichtlich d3r Fertigungszeiten sowie beträchtliche Kosteneinsparungen ermöglicht, ergibt sich in weiterer erfinderischer Fortbildung dadurch, daß die Anschlußelemente als längs einer Seitenkante der Heizleiterschicht auf diese aufgebrachte oder in diese eingebrachte streifenförmige Schichten kolloiden lietalls ausgebildet sind.

Die Vorteile der Erfindung bei deren Einsatz sowohl in der Maschinen-, als auch der Verfahrenstechnik bei Ausbildung des Wärmbeiages nach der Erfindung als Heizbandage für Rohrleitungen, Behälter, !Panics oder dergleichen sind offenbar. Bisher hat nämlich die Direktbeheizung von stehendes oder strömendes Gut führenden Leitungen oder Gefäßen mit den bekannten Ausführungen von Heizelementen gattungsgemäßer Art nicht nur konstruktive Schwierigkeiten insbesondere im Hinblick auf die Anpassung der Heizelemente an die vorgegebene Formgebung der zu beheizenden Bauteile mit sich gebracht, sondern war auch nur mit erheblichem durch Montage und Betriebskosten bedingtem Kostenaufwand verbunden. Hier schafft diese Ausführungsform der Erfindung wirkungsvoll und wirtschaftlich Abhilfe, wobei anders als bei bekannten Wärmbelägen stets ein Maximum an Konstanz der Temperatur-

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Verteilung über'dem Ort der Wärmeabgabefläche gewährleistet
-isty.iund zwar dies deswegen, weil durch die Erfindung erstmalig-*
die Möglichkeit geschaffen ist, den S¹IuB des elektrischen Stromes :1 durch das erfindungsgemäß durch eine Heizleiterschicht: gebildete j Heizelement mit optimaler Konstanz über der Heizelementbreite | zu verwirklichen. I

ί Die Erfindung wird im folgenden an- Hand einiger bevorzugter f

Ausführungsbeispiele, die teilweise auch in den ^Löhnungen | dargestellt-sind, rein beispielsweise näher beschrieben. Dabei | zeigen: I

1 in schematischer perspektivischer Dar- J

stellung ein Rohr, welches mit einer |

biegsamen bzw. schmiegsamen Ausführungs- f

form eines Heizelementes nach der Erfindung |

umwiekelt ist, und I

£"ig. 2 bis Fig. 4 in vergrößertem Maßstab jeweils Teil- f

g schnitte längs Linie II - II gemäß S¹Ig. Λ, |

in denen drei alternative Ausführungsformen |

dargestellt sind. 1

Wie insbesondere die vergrößerten Darstellungen gemäß Fig. 2 |

bis ¹Y der Zeichnungen zeigen, ist die Heizleiterschicht durch i

eine disperse Anhäufung von elektrisch leitenden Partikeln 17 |

gebildet, in welche zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit |

des spezifischen elektrischen Widerstandes dieser Dispersion |

Metall- oder Metalloxydpartikel Ί8 eingelagert sind. Die Größen- \

Verhältnisse zwischen den Darstellungen dieser Einlagerungs- |

bzw. Kompensationspartikel 18 und den Darstellungen der elek- \

trdach leitenden Partikel des elektrisch leitenden Materials 17 j

ist ebensowenig maßstäblich, wie die Dicken-Verhältnisse der |

durch diese disperse Anhäufung von Partikeln gebildeten Heiz- |

leiterschicht und der diese tragenden Trägerschicht und/&Ler I

der die Heizleiterschicht abdeckenden IsoIier abdeckung 2. I

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In Pig. 2 ist die Heizleiterschicht auf einer Kunststoffolie 16a angeordnet, weil der fertige Wärmbelag gute Biegsamkeits- ; oder gar Schmiegsamkeitseigenschaften aufweisen soll. In Fig. 3 ) hingegen ist als Trägermaterial bei sonst gleicher Ausgestaltung eine Papierbahn 16c gezeigt. Bei Pig. 4- wiederum ist das Trägermaterial textiles Web- oder Wirkgut 16d.

Aus den !ig. 2 bis !ig. 4- ist erkennbar, daß der grundsätzliche Aufbau eines nach der Erfindung zum Einsatz kommenden Heizelementes in einer Heizleiterschicht besteht, die von einer entsprechend dem jeweiligen vorgesehenen Einsatzzweck ausgebildeten Trägerschicht 16a bis 16d abgestützt wird und auf ihrer träger- . schichtfernen Seite eine Isolierabdeckung 2 vorzugsweise aus Kunststoffmaterial aufweist. Diese Isolierabdeckung ist bei allen Ausführungsbeispielen gemäß !ig. 2 bis 4· in gleicher Weise als Kunststoffschicht angedeutet und mit 2 bezeichnet. Es können jedoch auch andere Isoliermaterialien für die abdeckschichtferne Oberfläche der Heizleiterschicht vorgesehen werden. Besonders bewährt hat s_ch jedoch sowohl aus der Sicht der Materialkosten, als auch des zeitlichen und kostenmäßigen Herstellungsaufwandes, wenn die Schicht 2 durch eine Aufspritzung von Polyurethan geeigneter Dicke gebildet ist.

Die Heizleiter,⁰chicht selbst weist für die die Hauptbestandteile der dispersen Anhäufung, durch welche die Heizleiterschicht gebildet wird, darstellenden Partikel Kohlenstoff vorzugsweise in seiner Konfiguration als Graphit auf, der bekanntlich die stabilste, in großen Hengen greifbare Kohlenstofform ist und zudem auch noch praktisch überall und zu äußerst günstigen Preisen erhältlich ist. Dieser Graphit ist mit seinen einzelnen elektrisch leitenden Partikeln 17 von einem geeigneten Lösungsmittel, welches vorzugsweise ein Kohlenwasserstoff sein kann, aufgenommen und bildet mit diesem eine farbähnliche Dispersion. In homogener Verteilung in diese eingelagert angeordnet sind die Kompensationspartikel, welche den spezifischen elektrischen Widerstand der

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Heizleiterschicht unabhängig von der jeweiligen Arbeitstemperatur des Heizelementes auf einen vorgegebenen Wert stabilisieren und dadurch stabile, bei Wärme unveränderliche Heizleiterschichten ergeben.

Eine bevorzugte Dispersion mit vorzüglichen Heizleitereigen-* schäften ergibt sich dadurch, daß 4-o Gew.-% der späteren fertigen Dispersion als Feststoffgehalt von Graphit gewählt, 6,5 <*ew.-% dieses Graphit-Fest stoff gehalt es an Kupferoxyd als Kompensätionspartikel zugegeben wird und der Eest zu einem kp mit Butylazetat als Lösungsmittel aufgefüllt bzw, ergänzt wird und anschließend GrapL.it-partikel und Kupferoxydpartikel im Lösungsmittel in eine homogene Verteilung zueinander und mit diesem gebracht werden. Dabei ergeben sich dann für eine solche Heizleiterschicht Io folgende elektrischer} Wider st anaswerte, bezogen auf eine Flächeneinheit von Ί cm :

4oo Ohm bei o,5 mp/cm

2oo Ohm bei Ί,ο mp/cm

2 '

1oo Ohm bei 2,ο mp/cm

4o Ohm bei 5iO mp/cm

2o Ohm bei 1o,o mp/cm Ίο Ohm bei 2o,o mp/cm .

Die Schichten wurden jeweils mit einer Spritzpistole aufgebracht, und zwar bei einem Düsendurchmesser von o,8 mm und einem Luftdruck von 3,5 atü. Die betreffenden Heizleiterschichten sind nach dem Verdunsten des als Lösungsmittel verwandten Butylazetats bei einer Verdunstungszeit von je nach Schichtdicke etwa Ίο Sekunden bis etwa Jo Sekunden sofort elektrisch belastbar.

Eine andere bevorzugte Heizleiterschichtausführung besteht aus einer Dispersion mit etwa Jo Gew.-Ji» Feststoffgehalt an Graphit, 5 Gew.-% Kupferoxyd, bezogen auf den Feststoffgehalt des Graphits, und einer Ergänzungsmenge auf Ί Icd Gewicht an Äthylalkohol.

ρ Dabei wurden fur den elektrischen Widerstand, bezogen auf Ί cm ,

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folgende Wert gemessen:

85o Ohm bei einem Schi, ent gewicht von ο, 75 mp/cm 58o Olim bei Ί,οο m-p/cm

5oo Ohm bei 1,5o mp/cm

2oo Ohm bei 1,95 mp/cm .

Eine weitere besonders gut brauchbare und daner bevorzugte Mischung ist eine Dispersion von 4o Gew.-% an Graphitfeststoff, 5 Gew.-% schwarzem Kobaltoxyd (bezogen auf den Graphitfeststoffgehalt) in I'Iethylisobutylketon als Lösungsmittel zu 1 kp Gesamtgewicht ergänzt. Mit dieser Mischung lassen sich Widerstands-

p
werte von etwa 1oo Ohm pro cm bei einem Schichtgewicht von

ο
4 mp/cm erzielen.

Die angegebenen Widerstandswerte lassen sich noch durch Beigaben von Verdünnungsmitteln variieren. Als solche werden zweckmäßig die Lösungsmittel verwandt, in denen die Feststoffanteile selbst gelöst bzw. dispergiert sind. Als zu empfehlen hat es sich dabei herausgestellt* nicht mehr als ein Teil Verdünner auf zwei Teile Grundlösung zu wählen.

In Fig. 1 ist gezeigt, «d.e sich ein Heizelement nach d^r Erfindung in biegsamer bzw. schmiegsamer Ausführungsform zum Bekleiden selbst enggekrümmter zu beheizender Bauteile eignet. Es ist. in Fig. 1 ein Rohr 21 schematisch dargestellt, welches von einem als Heizbandage 2o ausgeführten Wärmbelag nach der Erfindung umwickelt ist, dessen innerer Aufbau etwa dem in Fig. 2, Fig. 5 oder Fig. 4 gezeigten und in Verbindung damit beschriebenen . Aufbau entspricht. Es ist gezeigt, wie über elektrische Zuführungsleitungen 24 die beiden Enden der Heizbandage 2o an eine elektrische Spannungsquelle 25 angeschlossen sind. Dies kann beispielsweise mittels in Fig. 1 angedeuteter elektrisch leitender Klebpflasterverbindungen 26, 27 erfolgen. Selbstverständlich kann ein solches biegsames bzw. sogar schmiegsames Heizelement nach der Erfindung auch in beliebiger anderer Anordnung an be-

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iiebig gekrümmten Bauteilen sogar verwinkeltster Konturgebung zum Einsatz kommen.

Die beiden Leitungsadern 24 sind mit ihren entsprechenden Anschlußenden mit der Heizleiterschicht verbunden. Zu diesem Zwecke weist, um eine gute und über der gesamten Breite der in Pig. 2 bis 4- nicht näher bezeichneten Heizleiterschicht praktisch gleichmäßige Stromflußverteilung zu erreichen, die Heizleiterschicht auf ihrer der Stromzuführung bzw. dem Zuführungskabel zugewandten Seite längs der zugeordneten Seitenkante eine als elektrisches Anschlußelement dienende Beschichtung und längs der gegenüberliegenden Seitenkante eine ebensolche Beschichtung aus kolloidem Metall auf. An die eine Schicht ist dabei das Anschlußende der einen elektrischen Zuführungsleitung 24- und an die beispielsweise am anderen Ende der Bandage angeordnete andere Anschlußelementen-Beschichtung der Heizelementenschicht die andere Zuführungsleitung 24- elektrisch leitend angeschlossen. Dies kann beispielsweise durch Einbettung oder aber durch elektrisch leitende iClsb^fla^ctsrverbindungen 'geschehen-

Es ist erkennbar, daß die beiden streifenförmigen Aneshlußelementenbeschichtungen aus kolloidem Metall des Heizelementenstreifens an elektrischer Spannung liegen, so daß der elektrische Stromfluß auf der gesamten Breite des einen Anschlußelementes mit praktisch konstanter Größenverteilung über dessen Breite eintritt und über die homogen elektrisch belastete Heizieiterschicht zum gegenüberliegenden Anschlußelement verläuiü.

Die einzelnen Bereiche der Heizleiterschicht bzw. der AnschlußbeSchichtungen sind auf ihrer bodenteilfernen Seite gleichfalls elektrisch isoliert. Dies kann, wie bereits erläutert, in einfacher Weise durch eine Aufspritzung einer Polyurethanschicht erfolgen. Zusätzlich kann es sich gedoch empfehlen, eine weitere, elektrische Isolierungsschicht vorzusehen, welche gleichzeitig als Schutz gegen mechanische Beanspruchung und Beschädigung dient.

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Grundsätzlich ist bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen ein Anschluß mit einer Nulleiterphase nicht erforderlich. Soll jedoch diese sogenannte Schutzkontaktausführung vorgesehen werden, so braucht lediglich das Trägermaterial 16a bzw- 16c bzw. 16d und die Deckschicht 2 mit einer dritten Leitungsader der elektrischen Zuführungsleitung verbunden zu werden, was wiederum durch elektrisch leitende Pflasterverbindungen geschehen kann.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt, es stehen dem !Fachmann vielmehr vielfältige Möglichkeiten offen, sie durch andere Kombination ihrer Merkmale bzw. deren Austausch gegen gleichwirkende Mittel an die jeweiligen konstruktiven Gegebenheiten oder die Forderungen des einzelnen Einsatzfalls anzupassen, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Ansprüch

1.) Biegsamer Wärmbelag für gewölbte Flächen, vie beispielsweise Fußschächte von Kraftfahrzeugen, Rohre oder dergleichen, gekennzeichnet durch, ein mit elektrischer Energie gespeistes Heizelement für flächige Wärmeabgabe in Form einer Matte oder Bandage mit einer allseitig von elektrisch isolierendem Material (2, 16a bzw. 16c bzw. 16d) umgebenen die Wärmeabgabefläche homogen überdeckenden Schicht aus elektrisch leitendem Material (17), welche längs zweier gegenüberliegender Seitenkanten Anschlußelemente (26) für elektrische Leitungen (24) auf v/eist.

2.) Wärmbelag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterschicht schmiegsam ist.

3.) Wärmbelag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterschicht eine disperse Anhäufung von elektrisch leitenden Partikeln (17) aufweist.

4-.) Wärmbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch Rekennzeichnet, daß die Heizleiterschicht aus einer Kohlen-

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stoff dispersion bestellt.

5·) Wärmbelag nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoff in der Dispersion Graphit ist.

6.) Wärmbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daB die disperse Anhäufung Wasser als Lösungsmittel aufweist.

7») Wärmbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da.durch ge-. kennzeichnet, daß die disperse Anhäufung flüssigen Kohlenwasserstoff ale LÖGungsmittel aufweist.

8.) Wärmbelag nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff ein Alkohol 1st.

9.) Wärmbelag nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff Methyl- oder Äthylalkohol ist.

1ο.) Wärmbelag nach Anspruch 7₅ dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff eine Verbindung einer organischen Säure ist.

11.) Wärmbelag nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff Butylazetat ist.

12.) Wärmbelag nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff ein Keton ist.

13·) Wärmbelag nach Anspruch 1k, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenwasserstoff Methylisobutylketon ist.

14.) Wärmbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß in der dispersen Anhäufung etwa 15 "bis 6o Gew.-% elektrisch leitende Partikel (17) eingelagert

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angeordnet sind.

15-) Wärmbelag nach Anspruch. 14·, dadurch, gekennzeichnet, daß

in der dispersen Anhäufung etwa 2o bis 5o Gew.-% elektrisch leitende Partikel (17) eingelagert angeordnet sind.

16.) Wärmbelag nach, einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch

gekennzeichnet, daß die die Heizleiterschicht bildende disperse Anhäufung von Partikeln (17) eine Ancrdnung zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit ihres Widerstandes aufweist.

17-) Wärmbelag nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der dispersen Partikel Anhäufung (17) Partikel (18) in homogener Verteilung eingelagert angeordnet sind, durch welche der spezifische elektrische Widerstand der Heizleiterschicht auf einem vorgegebenen Wert konstant gehalten ist.

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spezifischen elektrischen Widerstand aufweisenden Partikelmaterial, wie beispielsweise Kohlenstoff, dadurch gekennzeichnet, daß in der dispersen Partikelanhäufung (17) Partikel (18) in homogener Verteilung eingelagert angeordnet sind, durch welche der Abfall des spezifischen elektrischen Widerstandes mit steigender Temperatur unabhängig von der Arbeitstemperatur der Heizleiterschicht auf einen vorbestimmten konstanten Wert kompensiert ist.

19.) Wärmbelag nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß

in der dispersen Partikelanhäufung (17) io. homogener Verj teilung kolloide Metallpartikel (18) eingelagert angeordnet

sind.

2o.) Wärmbelag nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß

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in der dispersen Partikelanhäufung (17) in homogener Ver- | teilung Hetalloxydpartikel (18) eingelagert angeordnet sind.

21.) Wärmbelag nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagerungspartikel (17) Kupferoxydpartikel sind.

22.) Wärmbelag nach Anspruch 2o, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlagerungspartikel (18) Partikel schwarzen Kobaltoxyds sind.

23.) Wärmbelag nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß in der dispersen Partikelanhäufung etwa 3 bis I5 Gew.-% des Gewichtes an elektrisch leitenden Partikeln (17) als Kompensationspartikel (18) eingelagert angeordnet sind.

24·.) Wärmbelag nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß in der dispersen Partikelanhäufung etwa 5 bis 1o Gew.-% des Gewichtes an elektrisch leitenden Partikeln (17) als

25.) Wärmbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 24-, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterschicht mit einer aufgespritzten Kunststoffschicht (2) beispielsweise aus Polyurethan abgedeckt ist.

26.) Wärmbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterschicht auf einer Papierbahn (16c) angeordnet ist.

27.) Wärmbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 25,dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterschicht auf einer Bahn (16d) textlien Web- oder v/irkgutes angeordnet ist.

28.) Wärmbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterschicht auf einer

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Kunststoffolie (16a) angeordnet ist.

29.) Wärmbelag nach, einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterschicht auf einem Trägermaterial mit definierter Ausrichtung angeordnet ist.

Jo.) Wärmbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterschicht auf einem Trägermaterial ausrichtungsfrei angeordnet ist.

31·) Wärmbelag nach, einem der Ansprüche 1 bis 3o, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterschicht auf einem Trägermaterial beidseitig angeordnet ist.

32.) Wärmbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 31» dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterschicht in Richtung des elektrischen Stromflusses und/oder quer zu dieser Richtung unterschiedliche Dicke aufweist.

33·) Wärmbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 31* dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterschicht eine konstante Dicke von etwa 5 ^is 2oo u aufweist.

34-.) Wärmbelag nach Anspruch 33·> dadurch gekennzeichnet, daß die Heizleiterschicht eine konstante Dicke von etwa 1o bis I00 u aufweist.

35·) Wärmbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 3^5 dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußelemente (26) als längseiner zugeordneten Seitenkante der Heizleiterschicht angeordnete Metallstreiian ausgebildet sind.

36.) Wärmbelag nach einem der Ansprüche 1 bis 35₅ dadurch ge kennz eichne t, daß die Anschluß elemente (26) als längs einer Seitenkante der Heizleiterschicht auf diese aufgebrachte

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oder in diese eingebrachte streifenförmige Schichten kolloiden Metalls ausgebildet sind.

Patentanwalt

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