DK162559B - Fladt, keramisk formlegme med en elektrisk modstandsbelaegning - Google Patents

Description

i

DK 162559 B

Opfindelsen angår et fladt keramisk formlegeme, som på den ene side er forsynet med elektrisk modstandsbelægning, som nærmere angivet i indledningen til krav 1. Som en elektrisk modstandsbelægning skal her forstås en belægning, der nok har elektrisk ledningsevne, men er så dårligt 5 ledende, at den tilførte elektriske energi konverteres til varmeenergi.

Legemer til rumopvarmning i form af ribbe- eller fladeradiatorer er i almindelighed anbragt under vinduesåbninger, for at den af dem opvarmede rumluft stiger op over vinduesåbningerne, og således danner et varmlufttæppe foran vinduesåbningen. Også ved varmelegemer opstillet ved 10 vægge opstår der en luftstrøm fra gulvet til loftet i det dermed opvarmede rum, idet den fra varmelegemerne og ud i rummet strålede varme kun spiller ringe rolle.

Sædvanlige rene strålingsvarmelegemer anbragt i rum har et lokalt meget begrænset udstrålingsområde og arbejder med høje temperaturer.

15 Til teknikkens standpunkt hører endvidere gulvopvarmninger, hvor der i flisegulve eller under den øverste gulvbel aegning er anbragt varmeslanger, som fører et flydende varmemedium, eller også elektriske varme-ledninger. Gulvopvarmninger er dog i opbygningen forholdsvis omstændelige og dyre og behøver en forholdsvis kostbar styring.

20 Der er altså et behov for at lave formelementer til selve rumafgrænsningen, således at de enkeltvis, i grupper eller som hele rumafgrænsningen eller en væsentlig del deraf kan overtage den opgave at opvarme rummet eller en del af rumafgrænsningen, som skal holdes varm.

Som eksempler på sådanne formelementer til rumafgrænsninger findes 25 keramiske formlegemer, kaldet plader, der tjener som gulv-eller vægbeklædningsplader til at danne væggene eller gulvene henholdsvis lofterne i beboelses-, forretnings- eller kontorlokaler, men også til sanitære rum, sports- eller svømmehaller. Sådanne keramiske formlegemer kan imidlertid også være formsten for svømmebadsbeklædninger.

30 Af en beskrivelse udgivet af firmaet Canespa KG, 3005 Hemmingen-Westerfeld, Gutenbergstrasse 13 i året 1975 fremgår allerede et trådløst varmesystem "Canespa-Therm", hvor der på bagsiden af formlegemerne, som er keramiske plader, er pålagt en opvarmnings-lakbelægning som elektrisk modstandsbelægning. Denne varmel akbelægning er dækket af et polyurethan-35 skumlegeme. Dette system kunne imidlertid ikke anvendes, da det til stadighed førte til lokale overhedninger med deraf resulterende skadelige udvidelser, som sågar kunne være til fare for personer og genstande.

Der kendes fra DE-A 14 40 971 en elektrisk rumopvarmningsindret-

DK 162559 B

2 ning, hvor en bærer med stor, glat overflade er forsynet med en på overfladen direkte hæftende, fladeformig, tynd varmeleder. Bæreren består her af en sten- eller kvartsplade. Denne plade er på den side, der vender bort fra anskuelsessiden, ved udfældning fra en kemisk opløsning 5 forsynet med et fastsiddende, tyndt, fladeformigt, metallisk varmeleder-overtræk eller bærer på denne side et fasthæftende varmel ederovertræk bestående af et meget tyndt aluminiumslag.

Med en sådan rumvarmeindretning er det nødvendigt at indrette afstandsholdere mellem pladen og den bæreflade, som skal holde dem, hvor-10 ved der opstår en trækkanal for rumluft bag ved rumvarmeiudretningen med alle de ovenfor påpegede ulemper. Endvidere har de anvendte metalliske modstandsbelægninger en forholdsvis lav modstandsværdi og kræver høj, elektrisk effekt for at opnå tilstrækkelig varmeydelse.

Fra DE-A 19 24 202 og DE-A 33 25 204 kendes en flad elektrisk var-15 meindretning med en flad bærer med et varmeelement, hvor varmeelementet har form af et tyndt lag af elektrisk ledende materiale, der er påført en overflade af bæreren. Selv når det elektriske ledende materiale, som beskrevet i DE-A 33 25 204, består helt eller delvist af halvleder materiale, kan der ikke opnås noget godt resultat, fordi et sådant materi -20 ale, hvad angår dets elektriske modstandsværdi, ikke kan fremstilles reproducerbart. Varmeindretningerne har altså fra stykke til stykke forskellige varmeeffekter.

Fra DE-A 25 35 622 kendes et varmeelement, hvor der på et bærelag af keramisk materiale er indrettet et varmel ederlag bestående af grafit-25 partikler dispergeret ved et opløsningsmiddel og afdækket udadtil af et kunststoflag. Da kulstofdispersionen udviser negativ temperaturkoefficient, er der i varmel eder!åget indbygget kompensationspartikler af metal eller metaloxid med positiv temperaturkoefficient. Ved denne kompensation skulle der opnås en ensartet, specifik modstand i varmelederla-30 get. Ensartede opvarmningsomstændigheder kan imidlertid ikke opnås, fordi der pga. de ujævnheder, som er uundgåelige ved keramiske formlegemer, vil optræde varierende lagtykkelser hen over overfladen af det keramiske formi egerne.

Fra FR-A 2 211 832 kendes et varmeelement, hvor der på anskuelses-35 siden af en keramisk bærer er påført en modstandsbelægning med indlagte metal smådele. Fra FR-A 2 490 056 kendes et andet varmeelement, hvor der på anskuelsessiden af et bærelag af keramisk materiale er påført en modstandsbelægning dannet af flere zoner med forskelligt ledende partikler.

3

DK 162559 B

Ifølge opfindelsen søges tilvejebragt et rumvarmeelement, som leverer højt varmeudbytte ved ringe elektrisk effektforbrug, der kan anvendes som udformende rumafgrænsningselement, og som kan indbygges på en sådan måde, at der ikke dannes kanaler, og som kan reproduceres efter 5 ønske, dvs. så det fra stykke til stykke udviser den ønskede varmeydel-se.

Dette opnås ved det keramiske formlegeme som angivet i krav 1.

De ikke-metalliske partikler, som har stor, specifik overflade, som er elektrisk ledende, og som ikke ændrer deres elektriske ledningsevne 10 væsentligt ved temperaturstigning, er navnlig partikler af grafit eller kønrøg eller blandinger af dem.

Med opfindelsen kan dermed tilvejebringes et varmeelement i form af et strålevarmeelement, som gennem vilkårlig mangfoldiggørelse eksempelvis kan dække en hel væg-, loft- eller gulvflade og virker over det sam-15 lede rumfang, uden at der opstår bevægelser af rumluften. Da der ikke opstår afkølende luftstrømninger, kan der opnås et ensartet velbefindende i rummet med væsentligt lavere rumtemperaturer, hvad der fører til en betydelig energibesparelse.

Hvis f. eks. en flade på 120 x 120 cm skal beklædes med plader, så 20 opstår der ved beklædning med 30 x 30 cm-plader, som det hidtil var almindeligt, en tabsflade på ca. 19,8% beregnet ud fra total fladen, som ikke står til rådighed for udstrålingen. Denne tabsflade reduceres ved anvendelse af forslaget ifølge opfindelsen til 8,8%, når man anvender plader af den angivne art i størrelsen 60 x 60 cm. Disse værdier kan 25 forbedres endnu mere, når flademålene på pladerne forstørres endnu mere.

Ansøgeren har fremstillet plader med dimensioner op til 200 x 200 cm, som kan forsynes med tilsvarende modstandsbelægninger, og desuden ved opdeling og i kombination med plader af mindre størrelser også tillader en dekoration efter ønske. Overhedninger og specielt lokale over-30 hedninger er efter ansøgerens erfaringer ikke iagttaget, og sådanne store plader udmærker sig ved overordentlig god strålingsevne.

Ved det opvarmelige keramiske legeme ifølge opfindelsen opnår man en ensartet fladevarmning, da legemerne er eksakt reproducerbare, hvad angår varmeydelsen.

35 Ved punktvise fejl i den elektriske modstandsbelægning afbrydes varmeydelsen praktisk taget ikke. Der sker dog en ringe lokal mindskelse af varmeydelsen, men ikke en fuldstændig afbrydelse af den. Desuden forekommer der ikke lokale overhedninger.

4

DK 162559 B

Den elektriske modstandsbelægning kan bestå af et lag af en æld-ningsbestandig-kunstharpiks med elektrisk ledende iblanding, såsom for eksempel en ren grafit-iblanding, og af en sådan opbygning, at laget har en modstandsværdi, som svarer til den nødvendige elektriske ydelse.

5 Modstandsværdien kan derved indstilles på værdier fra nogle få Ω til adskil1 elige kfl, og det sker ved ændring af procentandelen af den elektrisk ledende iblanding i modstandsbelægningen og/eller ændring af lagtykkelsen. Lagtykkelsen ligger normalt mellem 10 og 50μ.

Ved en plade på 100 cm x 100 cm andrager den elektriske effektopta-10 gelse for eksempel ca. 100 W, ved en på 60 cm x 60 cm ca. 30 W.

Ældningsbestandigt betyder med hensyn til laget valgt i henhold til opfindelsen bestandighed ved en varig påvirkning på ca. 100° hen over det keramiske legemes levetid.

I en alternativ udførelsesform af opfindelsen består den elektriske 15 modstandsbelægning af en elektrisk modstandfolie, som har et polyester-dæk! ag, et elektrisk ledende mellemlag, som er forsynet med til- og fra-1 edni nger, for eksempel et grafit- og/eller kønrøgslag som modstandslag samt et polyesterunderlag. Sådanne modstandsfolier er i og for sig kendte. Til- og fral edningerne til modstandslaget er i almindelighed ud-20 formet som kobberbånd. Problemet ved anvendelse af sådanne modstandsfolier består deri, at polyesterlag kun hæfter dårligt til modstandsbelægningen, således at et keramisk formlegeme forsynet med en sådan modstandsfolie på den side, som vender bort fra anskuelsessiden, ved anvendelse af et klæbestof, som hæfter på en pudset væg henholdsvis på form-25 legemets bagside og på polyesterlaget, ikke kan garanteres en fastholdning af formlegemet, for eksempel en keramisk plade, på monteringsstedet med tilstrækkelig sikkerhed. På den anden side er det imidlertid ønskeligt at anvende polyester som materiale til over- og underlag, fordi polyester er meget ældningsbestandigt. Problemet, som optræder ved anven-30 del se af polyestermaterialet til over- og underlaget i modstandsfolien, lader sig dog løse, når modstandslaget i henhold til en afvigende udførelsesform af opfindelsen, hvor modstandslaget inddeles flademæssigt under efterladen af ikke-dækkede områder, idet del fladerne står i elektrisk forbindelse med hinanden, og der i de områder, som ikke er over-35 dækket af modstandsbelægning, er indrettet lokale gennembrydninger af modstandsfolien.

Man kan derved udnytte en lim, som kun hæfter på puds og keramikflader, men ikke eller kun dårligt på en polyesteroverflade, fordi mod

DK 162559B

5 standsfolien lokalt er gennembrudt, for eksempel udstanset, og gennem det klæbestof, som er blotlagt eller i det mindste delvist trænger ud igennem gennembrydningerne på den side af det keramiske legeme, som vender bort fra anskuelsessiden, er påført denne side heraf.

5 Klæber man et således udformet keramisk formlegeme op på et pudslag eller lignende ved hjælp af et almindeligt klæbestof til opklæbning af keramiske formlegemer på vægflader, så sker hæftningen over det klæbestof, som er blotlagt eller i det mindste delvis trænger igennem gennembrydni ngerne, og man opnår således en ganske vist kun stedvis, men med 10 rigtig dimensionering af gennembrydningsmønsteret tilstrækkelig fastgø-ring af det keramiske formlegeme på underlaget indrettet til ophæftnin-gen.

Det er særligt fordelagtigt at anbringe den elektriske modstandsbelægning i form af en modstandsglasur. Denne glasur anbringes på det 15 allerede brændte formlegeme og fikseres ved en ekstra brænding af formlegemet. Som glasur må der vælges en, hvis smeltepunkt ikke overstiger 750eC. Glasurer med højere smeltepunkter har vist sig uegnede.

En videre mulighed består i at udforme selve klæbestoffet, hvormed det keramiske formlegeme skal fastgøres på bæreunderlaget som elektrisk 20 modstand. Det er derved muligt at anvende to forskellige klæbestoffer, hvor det klæbestof, som ligger mod formlegemet, består af elektrisk modstandsmateriale, mens det klæbestof, som ligger mod underlaget, er et elektrisk isolerende klæbestof. Klæbestofferne udviser i det væsentlige samme varmeudvidel sesegenskaber og kemiske forligelighed, således at en 25 særlig enkel fastgørelse af det keramiske elektriske modstandsformlegeme er mulig på denne måde.

Det er her allerede fra DE-A nr. 19 24 202 kendt at anbringe en elektrisk ledende glasur på anskuelsessiden af keramiske formlegemer.

Denne glasur tjener dog kun til afledning af statisk elektricitet; det 30 betyder, at den er så højohmig, at den er uegnet til opvarmningsformål.

Som materiale til den elektrisk ledende modstandsbelægning kan vælges et materiale, som ved påtrykning af en elektrisk strøm udviser en sådan temperaturkarakteristik, at strømoptagelsen i materialet ved tiltagende opvarmning aftager stærkt, 35 I DE-A nr. 33 25 204 angives vedrørende anvendelse af halvledere som ledende materiale til et varmeelement, at der netop ønskes halvledere, som har negative temperaturkoefficienter. Det står imidlertid i modsætning til udførelsesformerne ifølge Rompp, hvorefter halvlederes led- 6

DK 162559 B

ningsevne normalt tiltager stærkt med temperaturen.

Kontakteringen til den elektriske modstandsbelægning sker formålstjenligt gennem kontaktenngselementer, som er anbragt symmetrisk på den elektriske modstandsbelægning. Således kan for eksempel kontakterings-5 elementerne på kvadratiske eller rektangulære plader være anbragt langs to over for hinanden liggende kanter af pladen i form af kontaktenngs-bånd. Drejer det sig ved pladen om en keramisk plade, som på bagsiden har reliefmønster, så anbringer man formålstjenligt kontakten'ngselemen-terne i de kanaler, som findes ved de over for hinanden liggende kanter 10 mellem de trin, som afgrænser kanalerne.

Gennem en videreudvikling af opfindelsen er det muligt efterfølgende at finindstille modstandsværdierne af elektriske modstandsbelægninger på sådanne legemer til ønskede værdier.

Dette sker i henhold til denne viderudvikling ved, at belægnings-15 tykkelsen af modstandsbelægningen reduceres til forhøjelse afmodstands-værdien, eller ved at modstandsbelægningen opvarmes.

Ved forhøjelse af modstandsværdien af modstandsbelægningen går man formålstjenligt frem således, at belægningstykkelsen af modstandsbelægningen reduceres ved sandblæsning, elektroerosion, afbørstning eller 20 lignende, eller modstandsbelægningen kan opvarmes udefra, for eksempel ved brænding eller bestråling. Det er imidlertid også muligt at lede en elektrisk strøm igennem modstandsbelægningen, som har betydelig højere styrke end den i normal drift. Derigennem ændres strukturen af modstandsbelægningen således, at der sker en tilsvarende forhøjelse af den 25 samlede modstandsværdi.

Tegningen viser i:

Fig. 1. et bagsidebillede af et formlegeme udformet som en plade med elektrisk modstandsbelægning og kontamineringsele-30 menter;

Fig. 2 viser planbillede af en keramisk plade, hvorpå der er anbragt en elektrisk modstandsfolie;

Fig. 3 viser et stærkt forstørret delsnit gennem pladen fra fig.

2, og 35 Fig. 4 et snit gennem en plade forsynet med modstandsbelægning.

I fig. 1 betegnes en keramisk plade som helhed med 1, og dens dimensioner andrager f. eks. 85 x 125 cm ved en tykkelse på 0,8 cm. På 7

DK 162559 B

bagsiden 2 befinder der sig en elektrisk modstandsbelægning. Båndformede kontakteringselementer betegnet med 3 og 4 er påklæbet på den elektriske modstandsbelægning eller fastgjort dertil på anden vis. 5 og 6 betegner strømti 11edni ngerne.

5 I fig. 2 betegnes et keramisk formlegeme i almindelighed med 31, og det er som vist i fig. 3 opbygget af en keramisk plade 41, et klæbestoflag 42 og en modstandsfolie 43. Modstandsfolien består af et polyester-dæklag 46 over klæbestoflaget 42, hvormed det er forbundet med den side 45 af pladen, som vender modsat anskuelsessiden 44, et mellemlag 47 af 10 grafit og/eller kønrøg som modstandslag med til- og fraledninger ved kanten i form af kobberbånd 32, 33 med strømtilledninger 32', 33' (fig.

2) samt et polyesterunderlag 48, over hvilket det keramiske formlegeme er påklæbet den bærende flade 50, for eksempel en pudset væg. Modstandsfolien 43 har i de afbildede udførelseseksempler tre baner 43a, 43b, 43c 15 af modstandsbelægningsmateriale.

Mellem banerne 43a og 43b henholdsvis 43b og 43c findes områder 51 og 52, hvori der intet modstandsbelægningsmateriale findes. Banen 43a grænser op dertil gennem et ledningsbånd svarende til ledningsbåndet 32 eller 33 mod området 51. Ligeledes grænser banen 43 gennem et tilsvaren-20 de ledningsbånd op til området 52, mens banen 43b på begge sider over ledningsbånd grænser op til områderne 51 og 52. I områderne 51 og 52, hvori belægningerne 46 og 48 ligger på hinanden, findes der gennembryd-ninger 53, hvor klæbestoffet 42 griber igennem og står i forbindelse med klæbestoffet 54 på den bærende flade 50. De enkelte ledningsbaner kan 25 sammenkobles på enhver ønsket måde. I stedet for en enkelt plade 31 kan der også optræde tre del pi ader svarende til hver af banerne 43a, 43b og 43c.

Ved den mulige udførelse af det ledende mellemlag eller den ledende modstandsbelægning i en udførelsesform, hvori de er opdelt i flader ved 30 efterladning af ikke-afdækkede områder, kan det for eksempel dreje sig om en meanderartig udformning af modstandsbelægningen eller en opdeling i flere fladevise, men indbyrdes elektrisk forbundne dellag, eller del-lag som efterfølgende forbindes, i form af bånd, pladestykker og lignende. Udvalget af det tilsvarende mønster retter sig efter de stedlige be-35 tingelser og/eller de tekniske krav.

I fig. 4 er en keramisk plade 11 vist, hvorpå der er påført en modstandsbelægning 12. Belægningstykkelsen af denne modstandsbelægning 12 reduceres ved hjælp af egnede foranstaltninger, for eksempel sandblæs- 8

DK 162559 B

ning, elektroerosion, afbørstning eller lignende, i tykkelse, i det viste udførelseseksempel ved hjælp af en roterende børste 13, således at pålægningstykkelsen aftages til den ønskede tykkelse, som det er antydet i området 14.

5 Derved aftager ledningsevnen af dette lag, og det betyder, at fla demodstanden stiger.

Claims (8)

1. Fladt, keramisk formlegeme, som på den ene side er forsynet med en elektrisk modstandsbelsgning omfattende ikke-metalliske partikler, navn- 5 lig af grafit, som har stor specifik overflade, som er elektrisk ledende, og som ikke ændrer deres elektriske ledningsevne væsentligt ved temperaturstigning, KENDETEGNET ved, at den elektriske modstandsbelægning under anvendelse af en plade, som er presset, valset og brændt af et plastisk, keramisk udgangsmateriale, hvor pladens tykkelse i forhold til 10 overfladen andrager mindst 1:45000, og pladens fladeudstrækning andrager mindst 3600 cm2, er arrangeret på den side af det keramiske legeme, som vender bort fra anskuelsessiden, og at partiklerne er indlejret i en bæresubstans, som er elektrisk ikke-eller kun dårligt ledende, således at modstandsbelægningen har en ensartet elektrisk og termisk ledningsevne. 15

2. Formlegeme ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at den elektriske modstandsbelægning består af en elektrisk modstandsfolie, som på den side af det keramiske formlegeme, som vender bort fra anskuelsessiden, er fastgjort i det mindste stedvis, fortrinsvis fladeopklæbet, og består af 20 et polyesterdæklag, et mellemlag som modstandslag forsynet med til- og fraledninger samt et polyesterunderlag, og at modstandsfolien på den side af det keramiske formlegeme, som vender bort fra anskuelsessiden, er fastgjort med en lim, der binder såvel på en keramisk flade som på en polyesterfl ade. 25

3. Formlegeme ifølge krav 2, KENDETEGNET ved, at modstandslaget under friholdelse af områder, som det ikke dækker, er opdelt flademæssigt inden for modstandsfolien, at del fladerne er elektrisk forbundet med hinanden, og at der i de områder, som ikke er dækket af modstandslaget, 30 findes stedvise gennembrydninger af modstandsfolien.

4. Formlegeme ifølge krav 1, KENDETEGNET ved, at den elektriske modstandsbelægning består af en elektrisk modstandsglasur med et smeltepunkt på ikke over 750eC. 35

5. Formlegeme ifølge krav 3, KENDETEGNET ved, at den elektriske modstandsbelægning består af et elektrisk modstandsklæbestof. DK 162559 B

6. Formlegeme ifølge krav 5, KENDETEGNET ved, at det elektriske modstandsklæbestof er overdækket af et elektrisk isolerende klæbestof.

7. Formlegeme ifølge et eller flere af de ovennævnte krav, KENDETEGNET 5 ved, at den elektriske modstandsbelægning er forsynet med ledende kon- takteringselementer, og at de ledende kontakteringselementer i det væsentlige består af grundmaterialet af modstandsbelægningen, hvori der til øgning af den elektriske ledningsevne er indlejret ekstra partikler med større elektrisk ledningsevne, eller at de allerede tilstedeværende 10 partikler er indlagt i øget koncentration.

8. Formlegeme ifølge et eller flere af de ovennævnte krav, KENDETEGNET ved, at fordelingen af de ledende partikler i modstandsbelægningen er lokalt fortættet. 15 20 25