EP0123127A1 - Flexibles Heizelement in Bandform, das aus elektrisch leitfähigen Körnchen aus PTC-Material und einem organischen isolierenden Kunststoff als Bindemittel besteht, und Verfahren zur Herstellung des flexiblen Heizelementes - Google Patents

Flexibles Heizelement in Bandform, das aus elektrisch leitfähigen Körnchen aus PTC-Material und einem organischen isolierenden Kunststoff als Bindemittel besteht, und Verfahren zur Herstellung des flexiblen Heizelementes Download PDF

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EP0123127A1
EP0123127A1 EP84103017A EP84103017A EP0123127A1 EP 0123127 A1 EP0123127 A1 EP 0123127A1 EP 84103017 A EP84103017 A EP 84103017A EP 84103017 A EP84103017 A EP 84103017A EP 0123127 A1 EP0123127 A1 EP 0123127A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
granules
heating element
flexible heating
flexible
element according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP84103017A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günter Dipl.-Ing. Ott
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Siemens Bauelemente OHG
Siemens AG
Original Assignee
Siemens Bauelemente OHG
Siemens AG
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Publication date
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Publication of EP0123127A1 publication Critical patent/EP0123127A1/de
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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • H05B3/146—Conductive polymers, e.g. polyethylene, thermoplastics
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
    • H01C7/027—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient consisting of conducting or semi-conducting material dispersed in a non-conductive organic material

Definitions

  • the invention relates to a flexible heating element in tape form, consisting of at least 50% by volume and at most 95% by volume of electrically conductive granules made of ceramic-made resistance material with a perovskite structure on the basis of barium titanate which is conductive by n- and / or p-doping and has a positive temperature coefficient of the resistance value (PTC material) and a binder made of flexible, organic, insulating plastic, in which the granules are embedded, together with which they form the tape and the granules protruding into the surfaces are ground to form grinding surfaces, and from current supply coverings the opposite surfaces of the tape, which are in contact with the grinding surfaces of the granules without a barrier layer and are connected to the binder at surface areas.
  • PTC material positive temperature coefficient of the resistance value
  • the invention further relates to a method for producing a flexible heating element in tape form.
  • DE-OS 31 07 290 describes a heating device with a heating element for heating an object, in which the heating element contains ceramic particles which have a positive thermal coefficient of resistance and are distributed in a binder.
  • a binder insulating inorganic materials, which consist mainly of aluminum oxide.
  • Heat-resistant glass can also be used as a binder.
  • Organic insulating binders are also mentioned, such as heat-resistant silicone rubber, nitrile rubber, fluorinated rubber, tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer resins, fluorinated ethylene-propylene resins, polytetrafluoroethylene resins or the like.
  • the organic binders mixed with ground PTC ceramic particles and a suitable hardening agent are hardened according to methods known for such organic binders (plastics) and ground or cut with a grindstone in order to obtain a heating roller or a heating plate in the desired shape with the desired dimensions.
  • the PTC ceramic particles should preferably have a diameter in the range from 50 to 200 ⁇ m, but they can also have a particle size of 1 to 2 mm or even up to 3 mm.
  • Fig. 1 shows a schematic and enlarged view of a part of the known heating element of the known heating device, in which ceramic particles 16 and 17 obtained by breaking or crushing a PTC ceramic material are glued together with the aid of a binder 2, such as an organic binder.
  • a binder 2 such as an organic binder.
  • the ceramic particles 16 and 17 are distributed in the binder 2 in such a way that they are in mutual contact and therefore exhibit electrical conduction.
  • the entire heating element is electrically conductive, so that by applying a voltage to the heating element via the current supply pads 7 and 8, each ceramic particle 16 and 17 receives a voltage for generating heat.
  • the entire heating element shows PTC property that of that in the heating element distributed PTC ceramic filler should be similar.
  • the surfaces 3 and 4 in the known heating element are ground, so that the ceramic particles protruding there 16 receive grinding surfaces 5 and 6.
  • the ceramic particles (granules) 16 are contacted with the current supply coatings 7 and 8, for which purpose silver, copper or nickel is mentioned as the electrode material. These metals are deposited on the surfaces 3 and 4 of the heating element.
  • the multiple contact of the numerous particles made of PTC ceramic material creates current paths, which are denoted by 18. It can be seen that there are current transitions 19 at each boundary layer between two particles, which lead to an increase in the resistance.
  • the touch of the PTC ceramic particles 16 and 17 is, due to the circumstances of the particle dimensions and particle shapes, only point-like, so that the contact resistance is very high.
  • the known heating element is not intended for use in the case of the use of organic binders, but that the heating element is then formed on a cylindrical or flat supporting body and does not later change this shape.
  • PTC material as defined in the introductory part is well known to the experts working in this field and is described in DE-OS 31 07 290 with regard to all properties and possible variations.
  • PTC resistors made from PTC material (PTC resistors, which are ceramic-made bodies with a positive temperature coefficient) are known as heating elements with a self-thermostatic effect and are used for a wide variety of heating purposes, for example for soldering irons, in glue guns, that is Tools that contain a heating cartridge, which melt an organic adhesive, also for irons, heating plates and for preheating heating oil. Since such ceramic bodies made of PTC material are themselves poor heat conductors, the PTC thermistors required for heating purposes are made very thin, but there is then a risk of breakage during installation. In addition, there is a demand for exact plane parallelism of the bodies. Curved surfaces can therefore only be thermostatted with increased design effort.
  • the object of the present invention is to develop and improve the heating element described above as known in such a way that it is flexible, permits high heat utilization and can be produced in a simple manner.
  • the filling of the band with ceramic particles is to be dimensioned such that these particles do not touch one another, or only touch one another as little as possible, so that, as it were, a joint effect occurs when the band is bent.
  • the binder In the known heating element, the binder must be filled to a very high extent with granules in order to utilize all current paths as far as possible, so that there are possibly no completely isolated granules because the binder surrounds them.
  • the known heating element is therefore not flexible due to this degree of filling.
  • this does not matter for the known purpose, because - as stated - when using an organic binder, a permanent rigid support is used there.
  • the teaching of the present invention makes it possible to design the degree of filling as desired, and it is even desirable that the grains within the band do not touch one another because of the joint effect. Yet A high utilization of the current passed through for conversion into heat is guaranteed and contact resistance due to point contact of the granules does not occur.
  • the granules consist of a PTC material which has a nominal resistance at 25 ° C. of 10 ohms. cm to 10 kOhm cm, so that the heating element is as low-resistance as possible in the initial state of the heating effect and can develop the full heating output even at low currents.
  • a grain size of 0.5 to 4 mm, in particular 2 mm, is particularly advantageous because the band then also only has a thickness of this size and can therefore be applied well to curved or curved surfaces.
  • the granules can consist of densely sintered and re-ground PTC ceramic, which has been produced in a manner known per se, or the granules consist of porous granules made of PTC ceramic.
  • Such granules are produced by - as is known - first sintered in a reaction process at 900 - 1100 ° C, the starting materials for the PTC material, after which the reaction mixture after adding org.
  • Binder in the spray process vortex sintering process
  • the reaction material can also be converted into granules by adding organic binders and then passing through coarse-mesh sieves with subsequent sintering.
  • the current supply coverings advantageously consist of a metal providing a barrier-free contact on the PTC thermistor granules and are e.g. applied by the so-called "flame spraying process" (cf. US Pat. No. 3,676,211) or plasma process (sputtering) or by vapor deposition process (see, for example, German Pat. No. 1,415,406 corresponding to US Pat. No. 3,027,529).
  • the current supply pads can also advantageously consist of nickel or phosphorus-containing nickel applied without current. This type of junction-free contacting is described for example in DE-PS 24 33 458 or in US-PS 3586 534.
  • the contact pads preferably consist of metal foils, in particular lead foils, of thinly rolled, flexible metal sheet such as copper sheet, tinplate, of fine-meshed braids of thin wires (wire mesh) with a wire diameter of 0.2 to 1 mm or of adhesive plastic, which is formed by the incorporation of Conductive particles is electrically conductive and is in tape form or in the form of a paint application.
  • the contact pads are attached to the power supply coverings, for example by using a so-called conductive adhesive, as described in DE-AS 1 103 419, in which case tab-shaped power supply wires are also glued on.
  • the process for producing a flexible heating element is characterized according to the invention in that the amount of the granules is poured in one layer onto the flat bottom of a mold which is limited on all sides at the edges and is distributed there as evenly as possible, so that the mold is then poured out with the organic binder to be hardened, that the largest granules in diameter are just covered, that the binder is then cured and both surfaces are ground, for example lapped in a manner known per se, until the majority of the granules have grinding surfaces on both sides, after which the barrier-free current supply coatings are produced and then then the contact pads are attached.
  • the surfaces of the heating element are designated 3 and 4.
  • Power supply coatings 7 and 8 are applied to these surfaces by vapor deposition.
  • the binder 2 fills the spaces between the granules 16 and 17, from which the granules 16 protrude into the surfaces 3 and 4, respectively, and have grinding surfaces 5 and 6 there by grinding the surfaces.
  • the granules 17 are located inside the heating element, without touching the surfaces 3 and 4.
  • Fig. 1 current paths 18 are shown, the. show that the granules 16 and 17 touch each other only point-wise or in the best case small area and form current transitions 19. Very high contact resistances arise at these current transitions 19, which prevent efficient use of heat.
  • the surfaces of the heating element are also designated 3 and 4, and the binder 2 also fills the cavities between the granules, which are designated 1 here.
  • grinding surfaces 5 and 6 are also formed on the surfaces 1 and 3 on the granules 1.
  • the current supply pads 7 and 8 touch the granules 1 on both grinding surfaces 5 and 6, so that, as by means of current paths 18 shown that the grains are continuously flowed through by the current.
  • the granules are polycrystalline both as densely sintered and then ground PTC ceramics. This also applies to granules, which differ from densely sintered ceramics in that the granules are still porous. However, this does not matter for the formation of the current paths 18.
  • Granules 16 and 17 may also be present in accordance with the present invention, but the proportion of such granules is very small and is irrelevant for the passage of current, as is illustrated by a schematic example in FIG. 2.
  • the surface areas 9 and 10 of the binder 2, which together with the grinding surfaces 5 and 6 form the surfaces 3 and 4 of the heating element, are also connected to the current supply coverings 7 and 8.
  • the thickness of the heating element is designated 15. It can be seen that the thickness 15 and the dimensions of the granules 1 are coordinated with one another in accordance with the invention.
  • Contacting pads 11 and 12 are applied to and attached to the power supply pads 7 and 8, as described above.
  • the contact pads 11 and 12 are flexible and in this way ensure that when the flexible heating element is bent, the current supply pads 7 and 8 are always electrically contacted in the area of the grinding surfaces 5 and 6 of the granules 1.
  • the almost spherical granules 1 ensure, as it were, a hinge effect because they are in contact with one another only slightly or not at all within the heating element.
  • the power supply wires 13 and 14 are attached to the contact pads 11 and 12 and connect the heating element to the power source, as shown schematically.

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Abstract

Das flexible Heizelement besteht aus Körnchen (1) aus PTC-Material und aus einem organischen, im ausgehärteten Zustand flexiblen isolierenden Kunststoff als Bindemittel (2) für die Körnchen wobei die Dicke des Bandes (15) und die Abmessungen der Körnchen (1) derart aufeinander abgestimmt sind, daß jedes Körnchen an gegenüberliegenden Seiten Schliffflächen (5, 6) aufweist, die Körnchen (1) mit Stromzuführungsbelägen (7, 8) sperrschichtfrei kontaktiert sind und auf jedem Stromzuführungsbelag eine biegsame Kontaktierungsauflage (11, 12) vorhanden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein flexibles Heizelement in Bandform, bestehend zu wenigstens 50 Vol- % bis höchstens 95 Vol-% aus elektrisch leitfähigen Körnchen aus keramisch hergestelltem Widerstandsmaterial mit Perowskitstruktur auf der Basis von durch n- und/oder p-Dotierung leitfähigem Bariumtitanat mit positivem Temperaturkoeffizienten des Widerstandswertes (PTC-Material) und einem Bindemittel aus im ausgehärteten Zustand flexiblem organischem isolierendem Kunststoff, in das die Körnchen eingebettet sind, mit ihm zusammen das Band bilden und die in die Oberflächen hineinragenden Körnchen zur Bildung von Schliffflächen abgeschliffen sind, und aus Stromzuführungsbelägen an den einander gegenüberliegenden Oberflächen des Bandes, die mit den Schliffflächen der Körnchen sperrschichtfrei in Kontakt stehen und mit dem Bindemittel an Oberflächenbereichen verbunden sind.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines flexiblen Heizelementes in Bandform.
  • In der DE-OS 31 07 290 ist eine Heizvorrichtung mit einem Heizelement zum Erwärmen eines Objektes beschrieben, bei dem das Heizelement Keramikteilchen enthält, die einen positiven Wärmekoeffizienten des Widerstandes haben und in einem Bindemittel verteilt sind. Als Bindemittel kommen isolierende anorganische Materialien in Frage, die hauptsächlich aus Aluminiumoxid bestehen. Auch wärmebeständiges Glas kann als Bindemittel verwendet werden. Organische isolierende Bindemittel sind ebenfalls erwähnt, wie wärmebeständiger Silikonkautschuk, Nitrilkautschuk, fluorierter Kautschuk, Tetrafluoräthylen-Perfluoralkoxyäthylen--Copolymer-Harze, fluorierte Äthylen-Propylen-Harze, Polytätrafluoräthylen-Harze oder dergleichen. Die mit zermahlenen PTC-Keramikteilchen und einem geeigneten Härtemittel vermischten organischen Bindemittel werden nach für solche organische Bindemittel (Kunststoffe) bekannten Verfahren gehärtet und mit einem Schleifstein geschliffen oder geschnitten, um eine Heizwalze oder eine Heizplatte in gewünschter Form mit gewünschten Abmessungen zu erhalten. Die PTC-Keramikteilchen sollen vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von 50 bis 200 µm haben, sie können aber auch eine Teilchengröße von 1 bis 2 mm oder sogar bis zu 3 mm aufweisen.
  • Fig. 1 zeigt in schematischer und vergrößerter Ansicht einen Teil des bekannten Heizelementes der bekannten Heizvorrichtung, in welchem durch Brechen oder Zerkleinern eines PTC-Keramikmaterials gewonnene Keramikteilchen 16 und 17 miteinander mit Hilfe eines Bindemittels 2, wie eines organischen Bindemittels, zusammengeklebt sind. Auf diese Weise sind bei dem bekannten Heizelement die Keramikteilchen 16 und 17 in dem Bindemittel 2 so verteilt, daß sie in gegenseitigem Kontakt stehen und daher elektrisches Leiten zeigen. Dementsprechend ist das gesamte Heizelement elektrisch leitend, so daß durch Anlegen einer Spannung an das Heizelement über die Stromzuführungsbeläge 7 und 8 jedes Keramikteilchen 16 und 17 eine Spannung zur Wärmeerzeugung empfängt. Dabei zeigt das gesamte Heizelement PTC-Eigenschaft die denjenigen des in dem Heizelement verteilten PTC-Keramik-Füllmaterials ähnlich sein sollen.
  • Die Oberflächen 3 und 4 bei dem bekannten Heizelement sind abgeschliffen, so daß die dort hineinragenden Keramikteilchen 16 Schliffflächen 5 und 6 erhalten. An diesen Schliffflächen 5 und 6 sind die Keramikteilchen (Körnchen) 16 mit den Stromzuführungsbelägen 7 und 8 kontaktiert, wofür beispielsweise Silber, Kupfer oder Nickel als Elektrodenmaterial genannt wird. Diese Metalle sind auf die Flächen 3 und 4 des Heizelementes aufgedamft.
  • Durch die vielfache Berührung der zahlreichen Teilchen aus PTC-Keramikmaterial entstehen Stromwege, die mit 18 bezeichnet sind. Man erkennt, daß an jeder Grenzschicht zwischen zwei Teilchen Stromübergänge 19 vorhanden sind, die zu einer Erhöhung des Widerstandes führen. Die Berührung der PTC-Keramikteilchen 16 und 17 ist, bedingt durch die Gegebenheiten der Teilchenabmessungen und Teilchenformen jeweils nur punktförmig, so daß der Übergangswiderstand sehr hoch ist.
  • Es kommt hinzu, daß das bekannte Heizelement im Falle der Verwendung von organischem Bindemittel nicht für sich zur - Benutzung bestimmt ist, sondern daß das, Heizelement dann auf einem zylindrischen oder ebenen Tragkörper gebildet wird und später diese Form nicht mehr verändert.
  • PTC-Material gemäß Definition im einleitenden Teil ist der auf diesem Gebiet tätigen Fachwelt hinreichend bekannt und in der genannten DE-OS 31 07 290 hinsichtlich sämtlicher Eigenschaften und Variationsmöglichkeiten beschrieben.
  • Aus PTC-Material hergestellte sogenannte "Kaltleiter" (PTC-Widerstände, das sind keramisch hergestellte Körper mit einem Positiven Temperatur-Coeffizienten) sind als Heizelmente mit selbstthermostatisierendem Effekt bekannt und werden für die verschiedensten Heizzwecke verwendet, beispielsweise für Lötkolben, in Klebepistolen, das sind Werkzeuge, die eine Heizpatrone enthalten, welche einen organischen Kleber schmelzen, ferner für Bügeleisen, Heizplatten sowie zum Vorwärmen von Heizöl. Da solche keramischen Körper aus PTC-Material selbst schlechte Wärmeleiter sind, werden die für Heizzwecke benötigten Kaltleiter sehr dünn hergestellt, wobei dann aber beim Einbau die Gefahr des Bruches besteht. Zusätzlich besteht die Forderung nach exakter Planparallelität der Körper. Gekrümmte Flächen können daher nur unter erhöhten konstruktiven Aufwand thermostatisiert werden.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das oben als bekannt geschilderte Heizelement derart weiterzubilden und zu verbessern, daß es flexibel ist, eine hohe Wärmeausnutzung gestattet und auf einfache Weise herstellbar ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist das flexible Heizelement der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, -
    • a) daß die Dicke des Bandes und die Abmessungen der Körnchen zu 40 bis 100 % ihrer Menge derart aufeinander abgestimmt sind, daß jedes Körnchen hiervon bis.in beide Oberflächen des Bandes hineinreicht und dort an gegenüberliegenden Seiten die Schliffflächen aufweist,
    • b) daß die auf die beiden Obeflächen des Bandes aufgetragenen Stromzuführungsbeläge direkt mit den beiden Schlifflächen eines jeden Körnchen sperrschichtfrei in Kontakt stehen und
    • c) daß auf jedem Stromzuführungsbelag eine biegsame Kontaktierungsauflage vorhanden ist.
  • Dadurch, daß die überwiegende Zahl der Körnchen bis in beide Oberflächen des Bandes hineinreicht und dort an gegenüberliegenden Seiten die Schliffflächen aufweist, ist einerseits eine einwandfreie, sperrschichtfreie Kontaktierung eines jeden Körnchens mit gegenpoligen Stromzuführungsbelägen gewährleistet. Ferner ist gewährleistet, daß keine durch Berührung von Körnchen entstehenden Übergangswiderstände die Wärmeausnutzung des Heizelementes beeinträchtigen. Vor allen Dinqen ist durch die biegsame Kontaktierungauflage gewährleistet, daß beim Verbiegen des flexiblen Heizelementes auftretende Risse in den Stromzuführungsbelägen, die zu einer Abschaltung des jeweiligen Körnchens vom Stromdurchgang führen, vermieden werden.
  • Die Füllung des Bandes mit Keramikteilchen ist so zu bemessen, daß sich diese Teilchen gegenseitig möglichst nicht oder nur wenig berühren, damit gewissermaßen ein Gelenkeffekt beim Verbiegen des Bandes auftritt.
  • Bei dem bekannten Heizelement muß zur möglichst weitgehenden Ausnutzung aller Stromwege das Bindemittel zu einem sehr hohen Anteil mit Körnchen gefüllt sein, damit möglichst keine vollständig isolierten, weil vom Bindemittel umgebenen Körnchen vorhanden sind. Das bekannte Heizelement ist durch diesen Füllgrad somit nicht flexibel. Dies spielt aber für den bekannten Zweck keine Rolle, denn - wie ausgeführt - wird bei Verwendung eines organischen Bindemittels dort ein bleibender starrer Träger benutzt.
  • Durch die Lehre der vorliegenden Erfindung ist es möglich, den Füllgrad beliebig zu gestalten und es ist sogar erwünscht, daß sich die Körnchen innerhalb des Bandes gegen- - seitig wegen des Gelenkeffektes nicht berühren. Dennoch ist eine hohe Ausnutzung des hindurchgeleiteten Stromes zur Umwandlung in Wärme gewährleistet und Übergangswiderstände durch punktförmige Berührung der Körnchen treten nicht auf.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Körnchen aus einem PTC-Material, das einen Nennwiderstand bei 25° C von 10 Ohm. cm bis 10 kOhm cm aufweist, damit das Heizelement im Anfangszustand des Heizeffektes möglichst niederohmig ist und schon bei geringen Stromstärken die volle Heizleistung entwickeln kann.
  • Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Körnchen nahezu kugelförmig sind und die Schliffflächen parallele Schnitte dieser Kugelform darstellen, weil dann der Gelenkeffekt besonders gut erreicht werden kann.
  • Eine Korngröße von 0,5 bis 4 mm , insbesondere 2 mm ist besonders vorteilhaft, weil dann auch das Band nur eine Dicke dieser Größe aufweist und damit an gekrümmte oder gewölbte Oberflächen gut angelegt werden kann.
  • Die Körnchen können aus dichtgesinterten und erneut zermahlener PTC-Keramik bestehten, die in an sich bekannter Weise hergestellt wurde, oder die Körnchen bestehen aus porösem Granulat aus PTC-Keramik. Solches Granulat wird hergestellt, indem - wie bekannt - zunächst in einem Reaktionsprozeß bei 900 - 1100°C die Ausgangsstoffe für das PTC-Material vorgesintert werden, wonach das Reaktionsgut nach Zugabe von org. Bindemitteln im Sprühverfahren (Wirbelsinterverfahren) bei Temperaturen von 1200 bis 1350°C zum gesinterten Granulat umgewandelt wird. Das Reaktionsgut kann aber auch durch Zusatz organischer Bindemittel und anschließendem Passieren durch grobmaschige Siebe mit nachfolgender Sinterung in Granulat umgewandelt werden.
  • Die Stromzuführungsbeläge bestehen vorteilhafterweise aus einem einen sperrschichtfreien Kontakt auf den Kaltleiterkörnchen liefernden Metall und werden z.B. durch das sog. "Flammspritzverfahren" (vgl. US-PS 3 676 211) oder Plasmaverfahren (Sputtern) oder durch Aufdampfverfahren (s. z.B. DE-PS 1 415 406 entsprechend US-PS 3 027 529) aufgetragen.
  • Die Stromzuführungsbeläge können aber auch vorteilhafterweise aus stromlos aufgebrachtem Nickel oder Phosphor enthaltendem Nickel bestehen. Diese Art der sperrschichtfreien Kontaktierung ist beispielsweise in der DE-PS 24 33 458 oder in der US-PS 3586 534 beschrieben.
  • Die Kontaktierungsauflagen bestehen vorzugsweise aus Metallfolien, insbesondere Bleifolien, aus dünngewalztem, biegsamem Metallblech, wie Kupferblech, Weißblech, aus feinmaschigen Geflechten aus dünnen Drähten (Maschendraht) mit einem Drahtdurchmesser von 0,2 bis 1 mm oder aus klebfähigen-Kunststoff, der durch Einlagerung von Leitpartikeln elektrisch leitfähig ist und in Bandform oder in Form eines Lackauftrages vorliegt.
  • Die Kontaktierungsauflagen sind an den Stromzuführungsbelägen befestigt, beispielsweise durch Verwendung eines sogenannten Leitklebers, wie dies in der DE-AS 1 103 419 beschrieben ist, wobei dann auch laschenförmige Stromzuführungsdrähte mit angeklebt werden.
  • An sich sind dem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann sowohl die Methoden zur sperrschichtfreien Kontaktierung durch Aufdampfen, stromlose Abscheidung oder durch Verfestigung bei Erhitzung als auch die Verwendung biegsamer Metallfolien oder Metallbleche und die Befestigung solcher Auflagen an Metallschichten mittels Leitkleber bekannt.
  • Der Hinweis auf die einschlägigen Literaturstellen ist ein Beleg hierfür. Die günstigste Kontaktauflage
  • besteht aus einem durch Einlagerung von Metallpartikeln leitfähig gemachtem Klebeband, wie dies ebenfalls in der schon erwähnten DE-AS 1 103 419 beschrieben ist, oder aus einer mit metallisch leitenden Partikeln gefüllten Silikonkautschukschicht oder Polyimidschicht in Form einer Suspension (Lack) aufgetragen und anschließend ausgehärtet wird.
  • Das Verfahren zum Herstellen eines flexiblen Heizelementes ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Körnchen einlagig auf den ebenen Boden einer an den Rändern allseitig begrenzten Form geschüttet und dort möglichst gleichmäßig verteilt werden, daß danach die Form mit dem auszuhärtenden organischen Bindemittel so ausgegossen wird, daß die im Durchmesser größten Körnchen gerade noch überdeckt werden, daß danach das Bindemittel ausgehärtet wird und beide Oberflächen geschliffen, beispielsweise in an sich bekannter Weise geläppt werden, bis der überwiegende Anteil der Körnchen an beiden Seiten Schliffflächen aufweist, wonach die sperrschichtfreien Stromzuführungsbeläge erzeugt und dann darauf die Kontaktierungsauflagen befestigt werden.
  • Die in der DE-OS 31 07 290 beschriebene Herstellungsart, bei der aus den Körnchen und den noch nicht ausgehärteten Bindemitteln eine Suspension erzeugt wird, die dann ebenfalls in eine Form gegossen wird, kann zur Herstellung der flexiblen Heizelemente gemäß der vorliegenden Erfindung ebenfalls eingesetzt werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen
    • Fig. 1 einen schematischen Ausschnitt aus dem bekannten PTC-Heizelement und
    • Fig. 2 schematisch einen Ausschnitt aus einem flexiblen Heizelement gemäß der vorliegenden Erfindung im Schnitt.
  • In Fig. 1 sind die Oberflächen des Heizelementes mit 3 und 4 bezeichnet. Auf diesen Oberflächen sind Stromzuführungsbeläge 7 und 8 durch Aufdampfen aufqebracht. Das Bindemittel 2 füllt die Zwischenräume zwischen den Körnchen 16 und 17, von denen die Körnchen 16 in die Oberflächen 3 bzw. 4 hineinragen und dort durch Abschleifen der Oberflächen Schliffflächen 5 und 6 aufweisen. Die Körnchen 17 befinden sich im Inneren des Heizelementes, und zwar ohne Berührung der Oberflächen 3 und 4.
  • In der Fig. 1 sind Stromwege 18 eingezeichnet, die. zeigen daß sich die Körnchen 16 und 17 jeweils nur punktförmig oder im besten Fall kleinflächig berühren und Stromübergänge 19 bilden. An diesen Stromübergängen 19 entstehen sehr hohe Übergangswiderstände, die einer rationellen Wärmeausnutzung entgegenstehen.
  • In Fig. 2 sind die Oberflächen des Heizelementes ebenfalls mit 3 und 4 bezeichnet, und das Bindemittel 2 füllt auch hier die Hohlräume zwischen den Körnchen, die hier mit 1 bezeichnet sind.
  • Durch Abschleifen der Oberfläche nach Bildung des flexiblen Heizelementes entstehen an den Körnchen 1 ebenfalls Schliffflächen 5 und 6 an den Oberflächen 3 und 4. Die Stromzuführungsbeläge 7 und 8 berühren die Körnchen 1 an beiden Schlifflächen 5 und 6, so daß, wie anhand von Stromwegen 18 gezeigt, die Körnchen ohne Unterbrechungen vom Strom durchflossen werden.
  • An dieser Stelle sei angemerkt, daß die.Körnchen in sich sowohl alsdichtgesinterte und danach zermahlene PTC-Keramik polykristallin sind. Dies gilt auch für Granulat, das sich von dichtgesinterter Keramik dadurch unterscheidet, daß die Granulatkörnchen noch porös sind. Für die Ausbildung der Stromwege 18 spielt dies jedoch keine Rolle.
  • Auch gemäß der vorliegenden Erfindung können Körnchen 16 und 17 vorhanden sein, jedoch ist der Anteil solcher Körnchen sehr gering und spielt für den Stromdurchgang keine Rolle, wie es anhand eines schematischen Beispiels in der Fig. 2 dargestellt ist.
  • Die Oberflächenbereiche 9 und 10 des Bindemittels 2, die zusammen mit den Schlifflächen 5 bzw. 6 die Oberflächen 3 und 4 des Heizelementes bilden, stehen mit den Stromzuführungsbelägen 7 und 8 ebenfalls in Verbindung.
  • Die Dicke des Heizelementes ist mit 15 bezeichnet. Man erkennt, daß die Dicke 15 und die Abmessungen der Körnchen 1 entsprechend der Erfindung aufeinander abgestimmt sind.
  • Auf die Stromzuführungsbeläge 7 und 8 sind Kontaktierungsauflagen 11 und 12 aufgebracht und daran befestigt, wie es oben beschrieben ist. Die Kontaktierungsauflagen 11 und 12 sind biegsam und gewährleisten auf diese Weise, daß beim Verbiegen des flexiblen Heizelementes die Stromzuführungsbeläge 7 und 8 im Bereich der Schliffflächen 5 und 6 der Körnchen 1 stets elektrisch kontaktiert sind. Die nahezu kugelförmigen Körnchen 1 gewährleisten dabei gewissermaßen einen Gelenkeffekt, weil sie miteinander nur geringfügig oder gar nicht innerhalb des Heizelementes in Berührung stehen.
  • Die Stromzuführungsdrähte 13 und 14 sind an den Kontaktierungsauflagen 11 und 12 befestigt und verbinden das Heizelement mit der Stromquelle, wie dies schematisch dargestellt ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 10 Patentansprüche
    • Zusammenfassung
    • 1 Blatt Zeichnungen
    Bezugszeichenliste
    • 1 Körnchen aus geschliffenem PTC-Material
    • 2 organisches isolierendes Bindemittel
    • 3 Oberfläche des Bandes
    • 4 Oberfläche des Bandes
    • 5 Schliffflächen der Körnchen 1
    • 6 Schliffflächen der Körnchen 1
    • 7 Stromzuführungsbelag
    • 8 Stromzuführungsbelag
    • 9 Oberflächenbereich des Bindemittels 2
    • 10 Oberflächenbereich des Bindemittels 2
    • 11 Kontaktierungsauflage
    • 12 Kontaktierungsauflage
    • 13 Stromzuführungsdraht
    • 14 Stromzuführungsdraht
    • 15 Dicke des Bandes
    • 16 nur in eine Oberrfläche 3 oder 4 reichende Körnchen 1
    • 17 mit keiner Oberfläche in Berührung sthende Körnchen 1
    • 18 Stromwege
    • 19 Stromübergänge

Claims (10)

1. Flexibles Heizelement in Bandform, bestehend zu wenigstens 50 Vol% bis höchstens 95 Vol% aus elektrisch leitfähigen Körnchen aus keramisch hergestelltem Widerstandsmaterial mit Perowskitstruktur auf der Basis von durch n- und/oder p-Dotierung leitfähigem Bariumtitanat mit positivem Temperaturkoeffizienten des Widerstandswertes (PTC-Material) und einem Bindemittel (2) aus im ausgehärteten Zustand flexiblem organischem isolierendem Kunststoff, in das die Körnchen eingebettet sind, mit ihm zusammen das Band bilden und die in die Oberflächen (3,4) hineinragenden Körnchen zur Bildung von Schliffflächen (5,6) abgeschliffen sind, und aus Stromzuführungsbelägen (7,8) an den einander gegenüberliegenden Oberflächen (3,4) des Bandes, die mit den Schliffflächen (5,6) der Körnchen sperrschichtfrei in Kontakt'stehen und mit dem Bindemittel (2) an Oberflächenbereichen (9,10) verbunden sind, d a - durch gekennzeichnet,
a) daß die Dicke (15) des Bandes und die Abmessungen der Körnchen (1) zu 40 bis 100 % ihrer Menge derart aufeinander abgestimmt sind, daß jedes Körnchen (1) hiervon bis in beide Oberflächen (3,4) des Bandes hineinreicht und dort an gegenüberliegenden Seiten die Schliffflächen (5,6) aufweist,
b) daß die auf die beiden Oberflächen (3,4) des Bandes aufgetragenen Stromzuführungsbeläge (7,8) direkt mit den beiden Schliffflächen (5,6) eines jeden Körnchens (1) sperrschichtfrei in Kontakt stehen und
c) daß auf jedem Stromzuführungsbelag (7,8) eine biegsame Kontaktierungsauflage (11,12) vorhanden ist.
2. Flexibles Heizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Körnchen (1) aus einem PTC-Material bestehen, das einen Nennwiderstand bei 25°C von 10 Ohm · cm bis 10 kOhm · cm aufweist.
3. Flexibles Heizelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Körnchen (1) nahezu kugelförmig sind und die Schliffflächen (5,6) parallele Schnitte dieser Kugelform darstellen.
4. Flexibles Heizelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Körnchen (1) eine Korngröße von 0,5 bis 4 mm, insbesondere 2 mm aufweisen.
5. Flexibles Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Körnchen (1) aus dichtgesinterter und erneut zermahlener PTC-Keramik bestehen.
6. Flexibles Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Körnchen (1) aus porösem Granulat aus PTC-Keramik bestehen.
7. Flexibles Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Stromzuführungsbeläge (7,8) durch Flammspritzen,Sputtern oder Aufdampfen eines einen sperrschichtfreien Kontakt auf den Kaltleiterkörnchen (1) liefernden Metall hergestellt sind.
8. Flexibles Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführungsbeläge (7,8) aus stromlos aufgebrachtem Nickel oder Phosphor enthaltendem Nickel bestehen.
9. Flexibles Heizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8-, dadurch gekennzeichnet , daß die Kontaktierungsauflagen (11,12) vorhanden sind bestehend aus Metallfolien, insbesondere Bleifolien, aus dünngewalztem, biegsamem Metallblech, wie Kupferblech, Weißblech, aus feinmaschigen Geflechten aus dünnen (Durchmesser 0,2 bis 1 mm) Drähten (Maschendraht) oder aus klebfähigen Kunststoff, der durch Einlagerung von Leitpartikeln elektrisch leitfähig ist, in Bandform oder als Lackauftrag.
10. Verfahren zum Herstellen eines flexiblen Heizelementes nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Körnchen (1) einlagig auf dem ebenen Boden einer an den Rändern allseitig begrenzten Form geschüttet und dort möglichst gleichmäßig verstellt werden, daß danach die Form mit dem auszuhärtenden organischen Bindemittel so ausgegossen wird, daß die im Durchmesser größten Körnchen (1) gerade überdeckt werden, daß danach das Bindemittel (2) ausgehärtet wird und beide Oberflächen (3,4) geschliffen (geläppt) werden, bis der überwiegende Anteil der Körnchen (1) an beiden Seiten Schliffflächen (5, 6) aufweist, wonach die sperrschichtfreien Stromzuführungsbeläge (7, 8) erzeugt und dann darauf die Kontaktierungsauflagen (11, 12) befestigt werden.
EP84103017A 1983-03-25 1984-03-19 Flexibles Heizelement in Bandform, das aus elektrisch leitfähigen Körnchen aus PTC-Material und einem organischen isolierenden Kunststoff als Bindemittel besteht, und Verfahren zur Herstellung des flexiblen Heizelementes Withdrawn EP0123127A1 (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101244995B1 (ko) * 2005-02-24 2013-03-18 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이. 글리코마크로펩타이드로부터의 혈압 강하 펩타이드
CN112153911A (zh) * 2018-06-14 2020-12-29 菲利普莫里斯生产公司 具有加热涂层的气溶胶生成装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI83582C (fi) * 1984-02-29 1991-07-25 Buchtal Gmbh Rumsuppvaermningselement bestaoende av en med en elektrisk motstaondsbelaeggning foersedd keramisk formkropp.
DK162559C (da) * 1984-02-29 1992-04-06 Buchtal Gmbh Fladt, keramisk formlegme med en elektrisk modstandsbelaegning
JPS61143981A (ja) * 1984-12-18 1986-07-01 松下電器産業株式会社 正抵抗温度係数発熱体
JPS61143985A (ja) * 1984-12-18 1986-07-01 松下電器産業株式会社 発熱体
US5793276A (en) * 1995-07-25 1998-08-11 Tdk Corporation Organic PTC thermistor
DE19731164A1 (de) * 1997-07-21 1999-01-28 Walther Dr Menhardt Selbstregelndes Heizelement

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1436366A (fr) * 1965-05-28 1966-04-22 Ici Ltd éléments de chauffage flexibles
FR2320678A1 (fr) * 1975-08-04 1977-03-04 Raychem Corp Objet auto-chauffant muni d'electrodes en tissu
DE2619312A1 (de) * 1976-01-23 1977-07-28 Murata Manufacturing Co Halbleiter-heizelement
FR2368127A1 (fr) * 1976-10-15 1978-05-12 Raychem Corp Compositions a coefficient de temperature positif et dispositifs en comprenant
EP0065779A2 (de) * 1981-05-25 1982-12-01 Ngk Insulators, Ltd. Heizelement
EP0100715A1 (de) * 1982-08-03 1984-02-15 Thomson-Csf Enteisungsvorrichtung für einen aerodynamischen Winkelgeber

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1436366A (fr) * 1965-05-28 1966-04-22 Ici Ltd éléments de chauffage flexibles
FR2320678A1 (fr) * 1975-08-04 1977-03-04 Raychem Corp Objet auto-chauffant muni d'electrodes en tissu
DE2619312A1 (de) * 1976-01-23 1977-07-28 Murata Manufacturing Co Halbleiter-heizelement
FR2368127A1 (fr) * 1976-10-15 1978-05-12 Raychem Corp Compositions a coefficient de temperature positif et dispositifs en comprenant
EP0065779A2 (de) * 1981-05-25 1982-12-01 Ngk Insulators, Ltd. Heizelement
EP0100715A1 (de) * 1982-08-03 1984-02-15 Thomson-Csf Enteisungsvorrichtung für einen aerodynamischen Winkelgeber

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101244995B1 (ko) * 2005-02-24 2013-03-18 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이. 글리코마크로펩타이드로부터의 혈압 강하 펩타이드
CN112153911A (zh) * 2018-06-14 2020-12-29 菲利普莫里斯生产公司 具有加热涂层的气溶胶生成装置
US11930849B2 (en) 2018-06-14 2024-03-19 Philip Morris Products S.A. Aerosol-generating device with heating coating

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JPS59180985A (ja) 1984-10-15
DE3311051A1 (de) 1984-09-27

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