DE828126C

DE828126C - Elektrische, insbesondere biegsame flaechige Heizelemente und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE828126C
Application number: DER126A
Authority: DE
Inventors: Adolf Roebig
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-10-22
Filing date: 1949-10-22
Publication date: 1952-01-14

Description

Elektrische, insbesondere biegsame flächige Heizelemente und Verfahren zu deren Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf Heizelemente, insbesondere für Wärme- oder Heizkörper, wie Heizkissen, Wand- und Fußbodenbekleidungen oder aus solchen Elementen herstellbare Heizmäntel, -rcliren u. d g1., und insbesondere auf die Herstellung solcher Heizelemente. Bisher hat man Heizelemente dieser Art in der Regel durch Einlagerung von Widerstandsröhren in geeignete Trägerschichten oder auch durch Anbringung von metallischen Folien auf solchen Unterlagen hergestellt, die das erforderliche Maß an Temperaturbeständigkeit und die gewünschten mechanischen Eigenschaften haben. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden alterungsbeständige pulverisierte Kunststoffe, wie Polvvinvlchloride o. dgl., in trocknem Zustand. finit pulverisierten leitfähigen Stoffen, wie Kohlenstoff o. dgl., homogen oder annähernd homogen gemischt und diese Masse in einen verformbaren, vorzugsweise plastisch verformbaren Zustand übergeführt, worauf sich ein Verarbei-. tungsvorgang, wie Pressen, Walzen, Spritzen o. dgl., anschließt.
Die Verwendung von Kautschuk als biegsame Trägerschicht und auch die Erzielung :der Widerstandswärmen mittels Einlagerung von Kohlenstoff ist an sich bekannt. In .der Praxis haben sich solche Elemente aus Kautschukmassen aber nicht erkennbar eingeführt, und über den Mechanismus der elektrischen Leitfähigkeit von Kautschuk, bestehen noch durchaus voneinander avbweichen,de Auffassungen. Man weiß zwar, daß man durch besondere Auswahl der die Leitfähigkeit bestimmenden Rußarten und eine entsprechende Herabsetzung des Kautschuks die Ausbildung von Leitungswegen bestimmten, geringen Widerstandes erzielen kann, aber abgesehen davon, daß Kautschuk als Naturkautschuk nicht alterungsbeständig isst und damit einer Änderung solcher molekularen Struktur im Gebrauch unterliegt, bedeutet eine Beeinträchtigung der Viskosität schon bei der üblichen Beimischung des leitenden Kohlenstoffes eine sehr schwierige und .durch die zu beobachtenden Gesichtspunkte, abhängig von Material, Vorbe'handIun:g usw., eine wirtschaftlich kaum vertretbare Belastung. Eine idealhomogene Durchmischung einer plastischen Masse mit Feststoffen, um damit den Anforderungen an gleiche Leit- bzw. Widerstandswerte in jedem Querschnitt zu genügen, dürfte bei den bisher bekannten Methoden der Zubereitung aber wirtschaftlich in größerem Maßstab nicht erzielbar sein.
Durch das Verfahren gemäß der Erfindung werden diese Schwierigkeiten in sehr einfacher Weise dadurch behoben, daß alterungsbeständige Kunststoffe, wie Polyvin.ylchloride o.,dgl., .die ebenfalls elastische Massen ergeben, deren Eignung dem Naturkautschuk nicht nur gleichwertig, sondern sogar in vieler Hinsicht überlegen ist, verwendet werden. Die Verarbeitung erfolgt im Zustand des trockenen Pulvers feinster Aufteilung, wodurch die Erfahrungen der Trockenmischtechnik anwendbar sind.
In besonderer Ausbildung der Erfinidung ist vorgesehen, die Verbindungen der stromleitenden Schicht, die beispielsweise in Streifen aufgeteilt sein kann, mit den Stromzuführungen durch Zwischenschichten, Zwischenkörper oder Einlagerungen geringeren Übergangswiderstandes zu überbrücken.
Gerade die Ausführung der Stromeinleitung aus einem Kabel in eine leitfähige Schicht war bei den. bisher bekannten, auf Kautschukbasis aufgebauten Anordnungen sehr unbefriedigend gelöst, so daß dies mit ein Grund ist, warum sich derartige Geräte noch nicht in der Praxisdurchgesetzt haben.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist eine Bemessung des Verhältnisses der Kunststoffanteile zu den Köhlenstoffanteilen im Bereich der elektrischen Stromzuführungen so vorgenommen, daß der elektrische Widerstandswert in diesem Bereich im Vergleich zu dem eigentlichen Heizwiderstandswert gering ist.
Gemäß einer ;besonderen Ausführungsform 'kann dies so durchgef'ü'hrt werden, daß der Widerstandswert der Mischung im Bereich der Stromzuführungen von dem Höchstwert, dem eigentlichen Heizwiderstandswert, bis auf Null oder annähernd Null stufenförmig oder kontinuierlich abnimmt.
Um den Widerstandswert .der leitfähigen Schicht bzw. der leitfähigen Streifen genau einstellen zu können, ist gemäß Erfindung noch vorgesehen, Querschnittsverjüngungen, wie Einschnürungen, Aussparungen, Lochungen o. dgl., anzubringen.

Ferner kann eine Schaltung in verschiedenen Wärmestufen derart vorgenommen werden, daß ein

oder mehrere umschaltbare, auf bestimmte Wärme-

grade ansprechende Regler angeordnet sind, die je

nach ihrer Einstellung bzw. Beschaffenheit bei. Er-

reichen einer bestimmten Temperatur abschalten,

so daß man beispielsweise ein aus einer einzigen

Folie bestehendes Heizkissen mit drei derartigen

Reglern bei drei verschiedenen Wärmestufen ver-

wenden kann.

Ein weiterer Grund, der der Einführung in die

Praxis der auf Kautschukbasis aufgebauten leit-

fähigen Schichten entgegenstand, ist in dein nach-

teiligen Verhalten der an sich sehr weichen Schicht

im praktischen Gebrauch zu sehen. Dieser Nach-

teil wird .gemäß Erfindung dadurch behoben, daß

die leitfähige Schicht für gewisse Verwendungs-

zwecke in einem Verzerrungen bzw. in Flächen-

richtung Formänderungen ausschließen d'en Gerüst-

körpe.r, wie Gewebe o. dgl., eingebettet oder mit

diesem durch Haftung o. dgl. verbunden ist. An-

dererseits kann auch der Gerüstkörper aus einem

entweder ein- oder beidseitig geschlossenen oder

ein- oder beidseitig durchbrochenen, starren Ele-

ment aus wärmebeständigem Material bestehen, um

in dieser Form als Tauchsieder, Heizplatte, Raum-

heizkörper o. dgl. Verwendung zu finden. Daneben

kann die erfindungsgemäß aufgebaute leitfähige

Schicht auch als Verkleidung, Einlagerung o. dgl.

an der Innenseite von Behältnissen, wie Tiegeln,

Ofen, Pfannen, Wärmeschränken, ;gegebenenfalls

auch Wohnräumen, angeordnet sein.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele er

Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. i einen Querschnitt durch ein erfindungs-

gemäß ausgebildetes Heizkissen,

Fi;g. 2 eine Draufsicht auf ein Heizkissen gemäß

Erfindung mit verschiedenen Schaltstufen,

Fig. 3 eine Draufsicht auf ein Heizkissen, bei

dem ein bestimmter Widerstandswert durch Quer-

schnittsverjüngung erreicht ist.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren her-

gestellte elektrisch leitende Schicht i ist allseitig

mit einer Schicht 2 aus Isoliermaterial umgeben,

das alterungs-, wärmebeständig und feuchtigkeits-

fest ist. An beiden Enden der Schicht i sind die

Stromzuführungen 3 und 4 eingebettet, und wie in

der Zeichnung angedeutet, nehmen die elektrisch

leitenden Anteile im Inneren der Schicht kontinu-

ierlich zu, um den Übergangswiderstand in diesem

3chic'htbereich zu verringern und den Stromüber-

gang von der Zuführungsleitung zu der leitenden

Schicht, :der beiden bisher bekannten Ausführungs-

formen immer zu Störungen Anlaß gab, einwand-

frei zu gestalten.

Bei dem Beispiel gemäß Fig.2 ist die leitende

Schicht in einzelne Streifen eingeteilt, wobei je-

weils die beiden Streifen 5 einerseits und die Strei-

fen 6 andererseits unter sich parallel und paarweise

hintereinander ;geschaltet sind und an einem Netz

mit 220 V liegen. Durch einfache Umschaltung

läßt sich die Anordnung auch an ein Netz mit

120 V anschließen.

Um den Widerstandswert einer erfindungsgemäß

hergestellten leitenden Schicht auf beliebige Höhe

genau einstellen zu kiinnen, ist vorgesehen, die Schicht mit Querschnittsverjüngungen, beispielsweise mit Lochungen 7, zu versehen, deren Anzahl sich je nach dem gewünschten Widerstandswert richtet.

Die Erfindung kann sowohl für Heizkissen, heizbare Fußmatten, Wand- und Fußbodenheizungen, gegebenenfalls auch in ,gerolltem oder geschichtetem Zustand als Durchlauferhitzer für Gas oder Flüssigkeit verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: t. Verfahren zur Herstellung elektrischer Heizelemente, insbesondere für Heizkissen, Wand- oder Fußbodenheizung u. d@gl., vorzuggsweise in Form von leitfähigen Schichten, dadurch gekennzeichnet, daß alterungsbeständige, pulverisierte Kunststoffe, wie Polyviny'lchlori.de o. dgl., mit pulverisierten, leitfähigen Stoffen, wie Kohlenstoff. vermischt verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffe in trockenem Zustand mit dem pulverisierten leitfähigen Stoff homogen oder annähernd homogen gemischt und diese Masse in einen verformbaren, vorzugsweise plastisch verformbaren Zustand übergeführt wird, worauf sich ein Verarbeitungsvorgang, wie Pressen. Walzen, Spritzen o. d@gl., anschließt.
3. Heizelement, das nach (lern Verfahren gemäß den Ansprüchen i und 2 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Stromzuführungen und der leitfähigen Schicht eine den Übergangswiderstand vermindernde Zwischenschicht, Zwischenkiirper, Einlagerunen o. dgl. angeordnet sind.
4. Heizelement nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Bemessung des Verhältnisses der Kunststoffanteile zu den Kohlenstoffanteilen im Bereich der elektrischen Stromzuführungen, derart, daß der elektrische Widerstand in diesem Bereich im Vergleich zu dem eigentlichen Widerstandswert gering ist.
5. Heizelement nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daB der Widerstandswert der Mischung im Bereich er elektrischen Stromzuführung von dem Höchstwert im eigentlichen Heizwiderstand bis auf Null oder annähernd auf Null stufenförmig oder kontinuierlich abnimmt.
6. Heizelement nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Querschnittsverjüngungen, wie Einschnürungen, Aussparungen, Lochungen o. dgl., angebracht sind, die entsprechend dem gewünschten Widerstandswert bemessen, sind.
7. Heizelement nach derb Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es in einzelne Teile, z. B. Streifen, unterteilt ist und jeweils ein oder mehrere Teile in besonderen, parallel geschalteten, ein- und ausschaltbaren Stromkreisen liegen. B. Heizelement, das nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen i und 2 hergestellt ist, .dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht in einem Verzerrungen bzw. in Flächenrichtung Formänderungen ausschließenden Gerüstkörper, wie Gewebe o. dgl., eingebettet oder mit diesem durch Haftung o. d@gl. verbunden ist. 9. Heizelement, das nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen i und 2 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht, die gegebenenfalls in Streifen o. dgl. aufgeteilt ist, in einem ein- oder beidseitig geschlossenen oder durchbrochenen, starren Körper, wie Gerüstkörper o. d.gl., aus wärmebeständigem Material eingebettet oder mit diesem durch Haftung o. dgl. verbunden ist. io. Heizelement, das nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen i und 2 hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht, die gegebenenfalls in Streifen o. dgl. aufgeteilt ist, als Verkleidung, Einlagerungen o. dgl. an der Innenseite von Behältnissen, wie Tiegeln, Pfannen, Ofen, Wärmeschränken, gegebenenfalls auch Wohnräumen u. dgl., angeordnet ist.