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Verfahren zur Herstellung elektrischer Heizelemente Die Erfindung
bezieht sich auf elektrische Heizelemente, liei denen ein Träger aus Isolierstoff,
insbesondere aus Glas, mit einem einen Heizwiderstand bildenden elektrisch leitenden
Niederschlag, beispielsweise in Form eines Rostes, eines Mäander-oder sonstigen
Musters, sowie mit einem den Niederschlag gegen mechanische, chemische und Witterungseinflüsse
schützenden Überzug versehen ist.
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Gegenstand der Erfindung ist ein zur Herstellung solcher Heizelemente
dienendes neues Verfahren, welches darin besteht, d.aß auf den auf dem Träger gebildeten
gleichmäßig leitenden Niederschlag die zur Bildung des Schutzüberzuges dienende
Substanz nach einem Muster, nach dem der Stromverlauf erfolgen soll, aufgetragen
und gegebenenfalls durch Wärmebehandlung gehärtet wird, worauf die überzugfreien
Stellen des Niederschlages durch ein den Schutzüberzug nicht angreifendes Mittel
entfernt werden.
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Dieses Verfahren hat folgende Vorteile. Wenn man, wie bisher üblich,
den leitenden Metallniederschlag sogleich nach dem gewünschten Muster durch Aufspritzen
geschmolzenen Metalls unter Verwendung von Schablonen herstellt, so besitzt der
erzeugte Widerstand bzw. Heizleiter vielfach nicht die nötige Gleichmäßigkeit, sowohl
was die Stärke des Niederschlages als auch den exakten. Verlauf der Begrenzungslinien
anbelangt, was hauptsächlich durch den praktisch nicht kontro:l.-lierbaren Einfluß
der Kanten der Ausschnitte der Schablone auf den das Spritzmetall mit sich führenden
Gasstrom bedingt ist. Dagegen läßt sich, wie gemäß der Erfindung vorgesehen, ein
über die
ganze Fläche des Trägers sich erstreckender Metallniederschlag
durch Aufspritzen ohne Schablonen viel leichter und in völlig gleichmäßiger Stärke.
herstellen, so daß der Niederschlag überall den gleichen elektrischen Widerstand
besitzt. Durch den darauf nach dem gewünschten Muster des Heizleiters auf den Metallniederschlag
aufgebrachtem Schutzüberzug und die Entfernung der nicht überzogenen Stellen des
Metallniederschlages auf chemischem Wege läßt sich dann auch der nötige genaue Verlauf
der Begrenzungslinien des gebildeten -Heizleiters erzielen.
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Durch das Verfahren gemäß der Erfindung lassen sich also auf dem Träger
Heizleiter nach -jedem gewünschten Muster und in bleichmäßiger Stärke und in genau
begrenzten Abmessungen herstellen, wobei der Heizleiter durch den-auf ihn begrenzten
Überzug gegen äußere Einflüsse -wirksam geschützt ist.
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Das Auftragen der Schätzsubstanz auf den metallischen Niederschlag
kann vorteilhafterweise mnittels einer Schablone aus feinmaschigem Seidengewebe
erfolgen, auf dem ein dem herzustellenden Muster entsprechendes photographisches
Klischee erzeugt worden ist. Zur Erzeugung dieses Klischees wird auf das Seidengewebe
eine Schicht bichromatisierter Gelatine aufgebracht und diese im Dunkeln getrocknet.
Das so mit einer lichtempfindlichen Schicht versehene Seidengewebe wird dann unter
Abdeckung durch ein dem herzustellenden Muster entsprechendes Negativklischee belichtet,
wodurch die belichteten Stellen wasserunlöslich gemacht werden. Durch Spülen in
warmem Wasser wird die Gelatine an den nicht belichteten Stellen entfernt. Diese
von Gelatine befreiten Stellen sind durchlässig und bilden nunmehr das Muster der
Schablone. Durch die durchlässigen Stellen wird die Schutzschicht auf den metallischen
Niederschlag aufgetragen.
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Je nach der Form des Trägers und der Art der aufzubringenden Substanz
kann das Auftragen auch in andere.- geeigneter Weise, z. B. mittels anderer Schablonen,
erfolgen.
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Für den Überzug kann ein Silkonlack ohne oder mit Zusätzen. an anorganischen
Füllstoffen verwendet werden, der als vorzügliches widerstandsfähiges Isoliermaterial
für elektrische Leiter bekannt ist. Ein solcher Lack erhärtet bei 15o°. Er besitzt
die Di-elektrizitätskonstante 3 für Wechselstrom von toi Hz.
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Als Füllstoffe für die Überzugmasse sind Ruß und anorganische Substanzen
in pulverförmigem Zustand, wie gemahlenes Titandioxyd oder gemahlene Kieselsäure,
besonders geeignet.
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GünstigeErgebnisse wurden mit der nachstehend als, Beispiel angegebenen
Mischung erzielt:
Der Silikonlack zeichnet sich bekanntlich besonders durch eine hohe Hitzebeständigkeit
aus. Er dient gleichzeitig als Träger der -anderen Bestandteile der Mischung. Unter
diesen Bestandteilen verleihen-das Titandioxyd und die Kieselsäure der Substanz
die nötige Konsistenz, um mit Hilfe der erwähnten Schablone aus Seidengewebe aufgetragen
werden zu können, während der Ruß das Muster färbt und so. seine Beobachtung erleichtert.
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Der Ruß erhöht ebenfalls die Ausstrahlung der frei liegenden Oberfläche
der Glasplatte. Falls diese .Ausstrahlung unerwünscht ist, wird der Ruß weggelassen.
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Wenn das beispielsweise aus einer Platte bestehende Heizelement gleichmäßig
mit einer leiten-"-den Schicht. versehen und dann die Schutzsubstanz in dem gewünschten
Muster aufgebracht worden ist, muß das Element nocheinerBehandlung unterworfen werden,
durch die der Schutzsubstanz die nötige Widerstandsfähigkeit -gegen das Mittel verliehen
wird, welches man benutzt, um die nicht durch den Überzug geschützten Teile des
leitenden Niederschlags zu entfernen. Bei Verwendungeiner Substanz der oben angeführten
Zusammensetzung kann diese Behandlung darin bestehen, daß man das Element 5 Minuten
lang einer Temperatur von etwa a50° C aussetzt. Diese Temperatur und die Dauer ihrer
Anwendung können jedoch schwanken, und zwar richtet sich diese nach der Art der
verschiedenen Bestandteile, welche die Schutzsubstanz bilden. Bei gewissen Silikonlacken
genügt eine Trocknung bei Raumtemperatur; in vielen Fällen hat sich eine Lufttrocknung
von etwa 15 Stunden als hinreichend erwiesen.
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Nach dieser Behandlung des Heizelementes werden die überzugfreien
Stellen des leitenden Niederschlags auf chemischem Wege durch ein Mittel entfernt,
welches gegenüber der Schutzsubstanz indifferent ist. Bei einem Niederschlag aus
Aluminium und der oben angegebenen Mischung kann eine auf etwa 6o bis 8o° C erhitzte
3o°/aige wäßrige Ätznatronlösung verwendet werden. Man kann jedoch auch eine Säurelösung,
wie z. B. eine Salzsäurelösung, verwenden.
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Darauf wird das Element in Wasser gewaschen und dann getrocknet. Wenn
die Überzugschicht durch die der Entfernung der überzugsfreien Stellen des Niederschlags
voraufgehende Behandlung noch nicht die endgültige Härte und mechanische Festigkeit
erlangt hat, so erlangt sie diese Eigenschaften, wenn das Heizelement in Betrieb
ist. Die Schutzsubstanz haftet dann fest an dem leitenden Niederschlag und bildet
für diesen einen nichtleitenden Überzug, der das Metall abschirmt und Kurzschlüsse
sowie Beschädigungen durch unbeabsichtigte Berührungen vermeidet.
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Der auf dem Niederschlag festhaftende Überzug ist elektrisch isolierend
und abriebfest. Er kann unbeschränkt die Betriebstemperatur des Heizelementes aushalten,
ohne daß er zerfällt, die Farbe ändert, oxydiert oder seine elektrische Isolierfähigkeit
einbüßt. Auch gibt die- den Überzug bildende Substanz bei der Betriebstemperatur
keine Gerüche ab. Sie besitzt eine hohe Elastizität, die wesentlich dazu beiträgt,
daß sie im Gebrauch
unter den wechselnden Erhitzungen und Abkühlungen.
des Heizelementes oder unter etwa auftretenden Stößen oder Erschütterungen nicht
bricht oder sich abschält. Schließlich schützt der Überzug den beispielsweise aus
Aluminium bestehenden Niederschlag in dauerhafter Weise gegen Dämpfe von Säuren,
Alkalien und ätzenden Stoffen, denen das Heizelement gegebenenfalls im Betrieb ausgesetzt
ist.