EP0157179B1 - Flat ceramic support with an electric resistance layer and method for adjusting the resistance value of the resistance layer - Google Patents
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- EP0157179B1 EP0157179B1 EP19850102232 EP85102232A EP0157179B1 EP 0157179 B1 EP0157179 B1 EP 0157179B1 EP 19850102232 EP19850102232 EP 19850102232 EP 85102232 A EP85102232 A EP 85102232A EP 0157179 B1 EP0157179 B1 EP 0157179B1
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
- H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
- H05B3/265—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an inorganic material, e.g. ceramic
Definitions
- the invention relates to a flat ceramic molded body according to the preamble of claim 1.
- the elements used for space heating are in the form of finned radiators or surface radiators, generally located below window openings, so that the room air heated by them rises above the window openings and thus generates a warm air curtain in front of the window opening. Even when radiators are installed on walls, there is an air movement from the floor to the ceiling of the room heated with them, the heat radiated into the room by the radiator only playing a minor role.
- Standard pure radiant heaters installed in rooms only have a locally very limited radiation area and work at high temperatures.
- the prior art also includes underfloor heating systems in which heating coils acted upon by liquid heat transfer medium, but also electrical heating conductors, are accommodated in the screed or below the top floor covering.
- Underfloor heating systems are comparatively cumbersome and expensive to build and require comparatively complex controls.
- Ceramic moldings such as plates, which serve as floor or wall cladding plates for the design of the walls or the floor or the ceiling of living, business and office spaces, but also of sanitary rooms, sports and swimming pools serve.
- Ceramic moldings can also be shaped stones for swimming pool linings and the like. be.
- This heating lacquer layer is covered by a polyurethane foam body.
- this system could not prevail because local overheating occurred repeatedly with the resulting harmful extensions, which even put people and property at risk.
- the state of the art also includes an electric space heater which has a support with a large smooth surface and a flat, thin heating conductor which adheres directly to the surface.
- the carrier consists of an earthenware or quartz plate. This plate is provided on its side facing away from the visible side with a firmly adhering thin areal metallic heating conductor coating formed by precipitation from a chemical solution or carries on this side a firmly adhering heating conductor coating consisting of a very thin aluminum layer.
- a sheet-like electrical heating device is known with a flat support receiving a heating element, in which the heating element is in the form of a thin layer of electrically conductive material on a Surface of the carrier is applied.
- the electrically conductive material consists entirely or partially of semiconductor material, no success can be achieved because the layers of such material cannot be reproducibly produced with respect to their electrical resistance.
- the heaters therefore have different heating powers from piece to piece.
- a heating conductor layer which is covered on the outside by a protective plastic layer and which is formed from graphite particles dispersed in a solvent, is provided on a carrier layer made of ceramic material. Since the carbon dispersion shows a negative temperature dependence, compensation particles made of metal or metal oxide are built into the heating conductor layer, which have a positive temperature dependence. This compensation is intended to achieve a uniform specific resistance of the heating conductor layer. Uniform heating conditions cannot, however, be achieved if, as a result of the roughness inherent in a ceramic shaped body, varying layer thicknesses result over the surface of the ceramic shaped body.
- heating elements are also known (FR-A 2 211 832), in which a resistance coating with metallic particles embedded therein is applied to the visible side of a ceramic carrier.
- a resistance coating is applied, which is formed from several zones with different conductive particles.
- the object of the invention is to provide a space heating element which not only delivers a high heat yield with low electrical power consumption, can be used as a design space limitation element and can be installed in this way, that it does not lead to the formation of channels, are forced through the room, but is also reproducible as desired, ie has the desired heating output from piece to piece.
- the non-metallic, large specific surface area, electrically conductive particles which do not significantly change their electrical conductivity when the temperature increases are preferably those made of graphite and carbon black or mixtures thereof.
- the heating output is practically not interrupted. At most, there is a slight local reduction in the heating output, but not a complete interruption of the same. In addition, there is no local overheating.
- the electrical resistance coating can consist of a layer of an aging-resistant synthetic resin with an electrically conductive admixture e.g. a pure graphite admixture and of such a structure that the layer has a resistance value which is necessary in accordance with the required electrical power.
- the resistance value can be set to values from a few 0 to several k0 by changing the proportion of conductive, e.g. Graphite admixture and / or change in layer thickness.
- the layer thickness is usually between 10 and 50 Ilm.
- the electrical power consumption is, for example, approximately 100 W, with a 60 x 60 cm plate, approximately 30 W.
- aging-resistant means resistance to continuous stress up to approximately 100 ° C. over the life of the ceramic molded body.
- the electrical resistance coating consists of an electrical resistance film which has a polyester cover layer, an electrically conductive intermediate layer provided with supply and discharge lines, e.g. has a graphite and / or carbon black layer as a resistance layer and a polyester underlayer.
- Such resistance foils are known per se.
- the supply and discharge lines to the resistance layer are generally in the form of copper strips.
- the problem of using such resistance foils is that polyester layers adhere poorly to the resistance layer, so that a ceramic molded body provided with such a resistance foil on the side facing away from the visible side can also be used when using e.g.
- polyester as a material for the top and bottom layers is recommended because polyester is very resistant to aging.
- the resistance layer is divided into areas, leaving areas not covered by it, the link surfaces are electrically connected to one another and in the areas not covered by the resistance layer are provided with local openings in the resistance foil.
- a shaped ceramic body formed in this way is glued to a plaster layer or the like with the aid of an adhesive which is customary for adhering shaped ceramic bodies to wall surfaces or the like, then liability is given by the exposed or emerging from the openings the adhesive, and so one obtains a fixing of the ceramic molded body to the substrate provided for its reception, which is only local, but is sufficient if the opening grid is dimensioned correctly.
- the electrical resistance coating in the form of a resistance glaze.
- This glaze is applied to the already fired shaped body and fixed by firing the shaped body again.
- a glaze whose melting point does not exceed 750 ° C. must be selected as the glaze. Glazes with a higher melting point have proven unsuitable.
- the adhesive with which the ceramic molded body is to be fixed on the substrate is an electrical resistance. It is possible to use two different types of adhesive, the adhesive adjacent to the molded body being made of electrical resistance material, while the adhesive to be placed on the substrate is an electrically insulating adhesive.
- the adhesives have essentially the same thermal expansion properties and chemical compatibility, so that a particularly simple fastening of the ceramic electrical resistance molded body is possible in this way.
- a material can be selected as the material for the electrically conductive resistance layer which, when exposed to electrical current, has a temperature response such that the current consumption of the material decreases sharply with increasing heating.
- the electrical resistance coating is expediently contacted by contacting elements which are arranged symmetrically on the electrical resistance layer.
- the contacting elements can be provided in the form of contacting strips along two edges of the plate that face away from one another.
- the plate is a ceramic plate that has a relief on its back
- the contacting elements are expediently placed in the channels on the edges facing away from one another between the webs delimiting them.
- a further development of the invention makes it possible to subsequently fine-tune the resistance values of electrical resistance coatings on such shaped bodies to desired values.
- this is done by reducing the layer thickness of the resistance coating or heating the resistance coating to increase the resistance value.
- the layer cover of the resistance coating is reduced by sandblasting, electroerosion, brushing or the like, or the resistance layer is heated from the outside, for example by flaming or irradiation.
- electrical current through the resistance coating with a considerably higher strength than during normal operation. This changes the structure of the resistance coating so that there is a corresponding increase in the overall resistance value.
- Fig. 1 generally designates a ceramic plate, the dimensions of which are e.g. 85 x 125 cm with a thickness of 0.8 cm.
- 3 and 4 denote band-like contacting elements which are glued to the electrical resistance layer or fastened to it in another way.
- 5 and 6 mean the power supply lines.
- 31 generally designates a ceramic molded body which, as shown in FIG. 3, is made up of a ceramic plate 41, an adhesive layer 42 and a resistance film 43.
- the resistance film consists of a polyester cover layer 46 connected via the adhesive layer 42 to the side 45 facing away from the visible side 44 of the plate, one at the edge with supply and discharge lines in the form of copper strips 32, 33 with power supply lines 32 ', 33' (Fig. 2) provided graphite and / or carbon black intermediate layer 47 as a resistance layer and a polyester lower layer 48, via which the ceramic molded body to the supporting surface 50, for example a plastered wall is glued on.
- the resistance foil 43 contains three tracks 43a, 43b, 43c with resistance layer material.
- Areas 51 and 52 are located between the tracks 43a and 43b or 43b and 43c.
- the web 43a borders on the region 51 via a conduction band similar to the conduction band 32 or 33.
- the web 43 via a corresponding conduction band on the region 52, while the web 43b borders on the regions on both sides via conduction lines 51 and 52 adjacent.
- openings 53 through which the adhesive 42 extends and is connected to the adhesive 54 on the supporting surface 50.
- the individual conduits can be interconnected in any way. Instead of a single plate 31, three partial plates respectively assigned to the webs 43a, 43b and 43c can also occur.
- the conductive intermediate layer or resistance layer in an embodiment in which it is divided in terms of area while leaving areas not covered by it, it can e.g. are a meandering arrangement of the resistance layer or a subdivision of the same into several flat, but electrically connected or subsequently to be connected sub-layers in the form of strips, flat pieces or the like.
- the selection of the appropriate pattern depends on the local conditions and / or the technical requirements.
- a ceramic plate is indicated at 91, on which a resistance layer 92 is applied.
- the application thickness of this resistance coating 92 is determined by means of a suitable measure, e.g. Sandblasting, electroerosion, brushing or the like reduced in thickness, in the illustrated embodiment with the aid of e.g. rotating brush 93, so that the application thickness decreases to the desired thickness, as indicated in the area 94.
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Description
Die Erfindung betrifft einen flächigen keramischen Formkörper gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a flat ceramic molded body according to the preamble of
Der Raumbeheizung dienende Elemente sind in Form von Rippen- oder Flächenradiatoren im allgemeinen unterhalb von Fensteröffnungen angebracht, damit die von ihnen erwärmte Raumluft über die Fensteröffnungen hochsteigt und so einen Warmluftvorhang vor der Fensteröffnung erzeugt. Auch bei an Wänden aufgestellten Heizkörpern entsteht eine Luftbewegung vom Boden zur Decke des mit ihnen beheizten Raumes, wobei die vom Heizkörper in den Raum abgestrahlte Wärme nur eine geringe Rolle spielt.The elements used for space heating are in the form of finned radiators or surface radiators, generally located below window openings, so that the room air heated by them rises above the window openings and thus generates a warm air curtain in front of the window opening. Even when radiators are installed on walls, there is an air movement from the floor to the ceiling of the room heated with them, the heat radiated into the room by the radiator only playing a minor role.
In Räumen angebrachte übliche reine Strahlungsheizkörper besitzen nur einen örtlich sehr begrenzten Strahlungsbereich und arbeiten mit hohen Temperaturen.Standard pure radiant heaters installed in rooms only have a locally very limited radiation area and work at high temperatures.
Zum Stande der Technik gehören ferner Fußbodenheizungen, bei denen im Estrich oder unterhalb des obersten Bodenbelages mit flüssigem Wärmeträger beaufschlagte Heizschlangen, aber auch elektrische Heizleiter untergebracht sind. Fußbodenheizungen sind im Aufbau jedoch vergleichsweise umständlich und teuer und bedürfen einer vergleichsweise aufwendigen Steuerung.The prior art also includes underfloor heating systems in which heating coils acted upon by liquid heat transfer medium, but also electrical heating conductors, are accommodated in the screed or below the top floor covering. Underfloor heating systems are comparatively cumbersome and expensive to build and require comparatively complex controls.
Es besteht also ein Bedürfnis, Gestaltungselemente der Raumumgrenzung selbst so auszubilden, daß sie einzeln, in Gruppen oder als die gesamte Raumumgrenzung bzw. eines wesentlichen Teiles davon die Aufgabe der Beheizung des Raumes oder eines zu erwärmenden bzw. warmzuhaltenden Teiles der Raumumgrenzung übernehmen können.There is therefore a need to design design elements of the space boundary itself so that they can take over the task of heating the space or a part of the space boundary to be heated or kept warm individually, in groups or as the entire space boundary or a substantial part thereof.
Als Beispiele für solche Gestaltungselemente von Raumumgrenzungen seien keramische Formkörper wie Platten genannt, die als Fußboden- oder Wandverkleidungsplatten für die Gestaltung der Wände oder des Fußbodens bzw. der Decke von Wohn-, Geschäfts- und Büroräumen, aber auch von Sanitärräumen, Sport- und Schwimmhallen dienen. Solche keramischen Formkörper können aber auch Formsteine für Schwimmbeckenauskleidungen u.ä. sein.Examples of such design elements of room boundaries are ceramic moldings such as plates, which serve as floor or wall cladding plates for the design of the walls or the floor or the ceiling of living, business and office spaces, but also of sanitary rooms, sports and swimming pools serve. Such ceramic moldings can also be shaped stones for swimming pool linings and the like. be.
Aus einem Prospekt, herausgegeben von der Firma Canespa KG, 3005 Hemmingen-Westerfeld, Gutenbergstrasse 13, im Jahre 1975, läßt sich bereits ein drahtloses Heizsystem «Canespa-Therm» entnehmen, bei dem auf der Rückseite von Formkörpern, und zwar von keramischen Platten, eine Heizlackschicht als elektrische Widerstandsbeschichtung. aufgebracht ist.A brochure, published by Canespa KG, 3005 Hemmingen-Westerfeld, Gutenbergstrasse 13, in 1975, already shows a "Canespa-Therm" wireless heating system in which molded bodies, namely ceramic plates, a heating lacquer layer as an electrical resistance coating. is applied.
Diese Heizlackschicht ist durch einen Polyurethanschaumkörper abgedeckt. Dieses System konnte sich jedoch nicht durchsetzen, da es immer wieder zu örtlichen Überhitzungen mit daraus resultierenden schädlichen Weiterungen kam, die sogar zur Gefährdung von Personen und Sachen führten.This heating lacquer layer is covered by a polyurethane foam body. However, this system could not prevail because local overheating occurred repeatedly with the resulting harmful extensions, which even put people and property at risk.
Zum Stande der Technik gehört nach der DE-A 14 40 971 ferner ein elektrisches Raumheizgerät, das einen Träger mit einer großen glatten Oberfläche und einen auf der Oberfläche unmittelbar anhaftenden flächenhaften dünnen Heizleiter aufweist. Der Träger besteht dabei aus einer Steingut- oder Quartzgutplatte. Diese Platte ist auf ihrer der Sichtseite abgewendeten Seite mit einem durch Niederschlag aus einer chemischen Lösung gebildeten, festhaftenden dünnen flächenhaften metallischen Heizleiterüberzug versehen oder trägt auf dieser Seite einen festhaftenden, aus einer sehr dünnen Aluminiumschicht bestehenden Heizleiterüberzug.According to DE-A 14 40 971, the state of the art also includes an electric space heater which has a support with a large smooth surface and a flat, thin heating conductor which adheres directly to the surface. The carrier consists of an earthenware or quartz plate. This plate is provided on its side facing away from the visible side with a firmly adhering thin areal metallic heating conductor coating formed by precipitation from a chemical solution or carries on this side a firmly adhering heating conductor coating consisting of a very thin aluminum layer.
Bei einem solchen Raumheizgerät ist es erforderlich, Abstandshalter zwischen Platte und es aufnehmender Trägerfläche vorzusehen, wodurch wiederum ein Zugkanal für die Raumluft hinter dem Raumheizgerät mit allen bereits bei anderen Raumheizgeräten beachteten und vorstehend geschilderten Nachteilen entsteht. Außerdem weisen die verwendeten metallischen Widerstandsschichten einen vergleichsweise niedrigen Widerstandswert auf und erfordern zur Erzielung einer ausreichenden Wärmeausbeute eine hohe elektrische Leistung.In such a space heater, it is necessary to provide spacers between the plate and the support surface receiving it, which in turn creates a draft channel for the room air behind the space heater with all the disadvantages already noted in other space heaters and described above. In addition, the metallic resistance layers used have a comparatively low resistance value and require high electrical power in order to achieve a sufficient heat yield.
Aus der DE-A 19 24 202 und der nicht vorveröffentlichten DE-A 33 25 204 ist eine flächenförmige elektrische Heizvorrichtung mit einem ein Heizelement aufnehmenden flächigen Träger bekannt, bei der das Heizelement die Form einer dünnen Schicht aus elektrisch leitendem Material aufweist, das auf eine Oberfläche des Trägers aufgetragen ist. Selbst wenn, wie in der DE-A 33 25 204 beschrieben, das elektrisch leitende Material ganz oder teilweise aus Halbleitermaterial besteht, läßt sich damit kein Erfolg erzielen, weil sich aus derartigem Material die Schichten hinsichtlich ihres elektrischen Widerstandes nicht reproduzierbar herstellen lassen. Die Heizvorrichtungen weisen also von Stück zu Stück unterschiedliche Heizleistungen auf.From DE-A 19 24 202 and the unpublished DE-A 33 25 204 a sheet-like electrical heating device is known with a flat support receiving a heating element, in which the heating element is in the form of a thin layer of electrically conductive material on a Surface of the carrier is applied. Even if, as described in DE-A 33 25 204, the electrically conductive material consists entirely or partially of semiconductor material, no success can be achieved because the layers of such material cannot be reproducibly produced with respect to their electrical resistance. The heaters therefore have different heating powers from piece to piece.
Bei einem bekannten Heizelement (DE-A 25 35 622) ist auf einer Trägerschicht aus keramischem Material eine nach außen hin durch eine Kunststoffschutzschicht abgedeckte Heizleiterschicht vorgesehen, welche aus in einem Lösungsmittel dispergierten Graphitpartikeln gebildet ist. Da die Kohlenstoffdispersion eine negative Temperaturabhängigkeit zeigt, sind Kompensationspartikel aus Metall oder Metalloxid in die Heizleiterschicht eingebaut, welche eine positive Temperaturabhängigkeit besitzen. Durch diese Kompensation soll ein gleichmäßiger spezifischer Widerstand der Heizleiterschicht erreicht werden. Gleichmäßige Heizbedingungen lassen sich aber damit dann nicht erreichen, wenn infolge der einem keramischen Formkörper immanenten Rauhigkeit sich variierende Schichtdicken über die Fläche des keramischen Formkörpers ergeben.In a known heating element (DE-A 25 35 622), a heating conductor layer, which is covered on the outside by a protective plastic layer and which is formed from graphite particles dispersed in a solvent, is provided on a carrier layer made of ceramic material. Since the carbon dispersion shows a negative temperature dependence, compensation particles made of metal or metal oxide are built into the heating conductor layer, which have a positive temperature dependence. This compensation is intended to achieve a uniform specific resistance of the heating conductor layer. Uniform heating conditions cannot, however, be achieved if, as a result of the roughness inherent in a ceramic shaped body, varying layer thicknesses result over the surface of the ceramic shaped body.
Schließlich sind noch Heizelemente bekannt (FR-A 2 211 832), bei denen auf der Sichtseite eines keramischen Trägers eine Widerstandsbeschichtung mit darin eingebetteten metallischen Teilchen aufgebracht ist. Auch bei einem weiteren bekannten Heizelement (FR-A-2 490 056) ist auf der Sichtseite einer Trägerschicht aus keramischem Material eine Widerstandsbeschichtung aufgebracht, die aus mehreren Zonen mit unterschiedlichen leitenden Partikeln gebildet ist.Finally, heating elements are also known (FR-A 2 211 832), in which a resistance coating with metallic particles embedded therein is applied to the visible side of a ceramic carrier. In another known heating element (FR-A-2 490 056), on the visible side of a carrier layer made of ceramic material, a resistance coating is applied, which is formed from several zones with different conductive particles.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Raumheizelement zu schaffen, das nicht nur bei geringer elektrischer Leistungsaufnahme eine hohe Wärmeausbeute liefert, als gestaltendes Raumbegrenzungselement verwendbar ist und so eingebaut werden kann, daß es nicht zur Ausbildung von Kanälen kommt, durch den Raum gezwungen werden, sondern auch beliebig reproduzierbar ist, d.h. von Stück zu Stück die gewünschte Heizleistung aufweist.The object of the invention is to provide a space heating element which not only delivers a high heat yield with low electrical power consumption, can be used as a design space limitation element and can be installed in this way, that it does not lead to the formation of channels, are forced through the room, but is also reproducible as desired, ie has the desired heating output from piece to piece.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Raumheizelement mit den Merkmalen nach dem Patentanspruch 1 gelöst. Durch das vorliegende Patent wird nur der die flächenmäßige Erstreckung und das Verhältnis von Dicke zur flächenmäßigen Erstrekkung betreffende Überschuß gegenüber dem Patent entsprechend Anmeldenummer 85 102 230 beansprucht.This object is achieved by a space heating element with the features of
Bei den nichtmetallischen, große spezifische Oberfläche aufweisenden, elektrisch leitenden bei Temperaturerhöhung ihre elektrische Leitfähigkeit nicht wesentlich ändernden Partikeln handelt es sich vorzugsweise um solche aus Graphit und Ruß oder Mischungen daraus.The non-metallic, large specific surface area, electrically conductive particles which do not significantly change their electrical conductivity when the temperature increases are preferably those made of graphite and carbon black or mixtures thereof.
Mit dem Vorschlag nach der Erfindung ist es möglich, ein Raumheizelement in Form eines Strahlungsheizelementes zu schaffen, mit dem man durch beliebige Vervielfachung beispielsweise eine gesamte Wand-, Decken- oder Fußbodenfläche mit gleichmä- βiger Wärmeabstrahlung oder Wärmeabstrahlung in gewünschter Gliederung abdecken kann. Es kommt zu keiner Umwälzung der Raumluft, und es läßt sich ein gleiches Wohlbefinden im Raum mit wesentlich niedrigerer Raumtemperatur erzielen, was zu einer erheblichen Energieeinsparung führt.With the proposal according to the invention, it is possible to create a space heating element in the form of a radiant heating element, with which one can cover, for example, an entire wall, ceiling or floor area with uniform heat radiation or heat radiation in the desired arrangement by any multiplication. There is no recirculation of the room air, and the same feeling of wellbeing can be achieved in the room with a significantly lower room temperature, which leads to considerable energy savings.
Soll beispielsweise eine Fläche von 120 x 120 cm mit Platten belegt werden, so ergibt sich bei Belegung mit 30 x 30-cm-Platten, wie sie bisher üblich waren, eine Verlustfläche von ca. 19,8%, berechnet auf die Gesamtfläche, die für die Abstrahlung nicht zur Verfügung steht. Diese Verlusttläche wird bei Anwendung des Vorschlages nach der Erfindung auf 8,8% verringert, wenn man Platten der angegebenen Art in der Größe von 60 x 60 cm verwendet. Diese Werte lassen sich noch weiter verbessern, wenn die Flächenabmessungen der Platten weiter vergrößert werden.If, for example, an area of 120 x 120 cm is to be covered with panels, then a coverage of 30 x 30 cm panels, as was previously the case, results in a loss area of approx. 19.8%, calculated on the total area is not available for the radiation. This loss area is reduced to 8.8% when using the proposal according to the invention when using plates of the specified type in the size of 60 x 60 cm. These values can be improved even further if the surface dimensions of the plates are increased further.
Es gibt von der Anmelderin hergestellte Platten mit Abmessungen bis zu 200 x 200 cm, die sich mit entsprechenden Widerstandsbeschichtungen versehen lassen und außerdem durch Aufgliederung und in Kombination mit Platten kleinerer Abmessungen auch eine beliebige Dekoration zu gestalten gestatten. Überhitzungen, insbesondere örtliche Überhitzungen, sind nicht beobachtet worden, vielmehr zeichnen sich derartige Großplatten durch ein außerordentlich gutes Strahlungsvermögen aus.There are plates manufactured by the applicant with dimensions of up to 200 x 200 cm, which can be provided with appropriate resistance coatings and also allow any decoration to be designed by means of division and in combination with plates of smaller dimensions. Overheating, in particular local overheating, has not been observed; rather, large plates of this type are distinguished by an extraordinarily good radiant power.
Ferner läßt sich eine gleichmäßige Flächenbeheizung erzielen, da die Formkörper hinsichtlich ihrer Heizleistung exakt reproduzierbar sind.Furthermore, uniform surface heating can be achieved since the moldings are exactly reproducible with regard to their heating output.
Bei örtlichen Fehlern in der elektrischen Widerstandsbeschichtung wird die Heizleistung praktisch nicht unterbrochen. Es kommt allenfalls zu einer geringfügigen örtlichen Minderung der Heizleistung, nicht aber zu einer vollständigen Unterbrechung derselben. Außerdem kommt es nicht zu örtlichen Überhitzungen.In the event of local faults in the electrical resistance coating, the heating output is practically not interrupted. At most, there is a slight local reduction in the heating output, but not a complete interruption of the same. In addition, there is no local overheating.
Die elektrische Widerstandsbeschichtung kann aus einer Schicht aus einem alterungsbeständigen Kunstharz mit elektrisch leitender Beimischung z.B. einer reinen Graphitbeimischung und von solchem Aufbau bestehen, daß die Schicht einen entsprechend der benötigten elektrischen Leistung notwendigen Widerstandswert aufweist.The electrical resistance coating can consist of a layer of an aging-resistant synthetic resin with an electrically conductive admixture e.g. a pure graphite admixture and of such a structure that the layer has a resistance value which is necessary in accordance with the required electrical power.
Der Widerstandswert kann dabei auf Werte von wenigen 0 bis zu mehreren k0 eingestellt werden, und zwar durch Änderung des Anteiles an leitender, z.B. Graphitbeimischung und/oder Änderung der Schichtstärke. Die Schichtstärke liegt normalerweise zwischen 10 und 50 Ilm.The resistance value can be set to values from a few 0 to several k0 by changing the proportion of conductive, e.g. Graphite admixture and / or change in layer thickness. The layer thickness is usually between 10 and 50 Ilm.
Bei einer Platte von 100 cm x 100 cm beträgt die elektrische Leistungsaufnahme beispielsweise ca. 100 W, bei einer solchen von 60 x 60 cm ca. 30 W.With a 100 cm x 100 cm plate, the electrical power consumption is, for example, approximately 100 W, with a 60 x 60 cm plate, approximately 30 W.
Alterungsbeständig bedeutet im Falle der erfindungsgemäß gewählten Schicht eine Beständigkeit bei einer Dauerbeanspruchung bis ca. 100 °C über die Lebensdauer des keramischen Formkörpers.In the case of the layer selected in accordance with the invention, aging-resistant means resistance to continuous stress up to approximately 100 ° C. over the life of the ceramic molded body.
In alternativer Ausbildung der Erfindung besteht die elektrische Widerstandsbeschichtung aus einer elektrischen Widerstandsfolie, die eine PolyesterDeckschicht, eine mit Zu- und Ableitungen versehene elektrisch leitende Zwischenschicht, z.B. eine Graphit- und/oder Rußschicht als Widerstandsschicht und eine Polyester-Unterschicht aufweist. Solche Widerstandsfolien sind an sich bekannt. Die Zu- und Ableitungen zur Widerstandsschicht sind im allgemeinen in Form von Kupferbändern ausgebildet. Das Problem der Verwendung solcher Widerstandsfolien besteht jedoch darin, daß Polyesterschichten nur schlecht an der Widerstandsschicht haften, so daß ein auf der der Sichtseite abgewendeten Seite mit einer solchen Widerstandsfolie versehene keramische Formkörper auch bei Verwendung eines z.B. auf einer verputzten Wandung bzw. der Formkörperrückseite und an den Polyesterschichten haftenden Klebers ein Halt des Formkörpers, z.B. einer keramischen Platte, an der Anbringstelle nicht mit ausreichender Sicherheit gewährleistet ist. Andererseits empfiehlt sich die Verwendung von Polyester als Material für die Deck- und Unterschicht, weil Polyester sehr alterungsbeständig ist. Das beim Einsatz von Polyestermaterial für die Deck- und Unterschicht der Widerstandsfolie auftretende Problem läßt sich aber lösen, wenn gemäß einer abgeänderten Ausführungsform der Erfindung die Widerstandsschicht unter Belassung von von ihr nicht abgedeckter Bereiche flächenmäßig gegeliedert ist, die Gliedflächen untereinander elektrisch in Verbindung stehen und in den von der Widerstandsschicht nicht abgedeckten Bereichen örtlich Durchbrechungen der Widerstandsfolie vorgesehen sind.In an alternative embodiment of the invention, the electrical resistance coating consists of an electrical resistance film which has a polyester cover layer, an electrically conductive intermediate layer provided with supply and discharge lines, e.g. has a graphite and / or carbon black layer as a resistance layer and a polyester underlayer. Such resistance foils are known per se. The supply and discharge lines to the resistance layer are generally in the form of copper strips. However, the problem of using such resistance foils is that polyester layers adhere poorly to the resistance layer, so that a ceramic molded body provided with such a resistance foil on the side facing away from the visible side can also be used when using e.g. on a plastered wall or the back of the molded body and adhesive adhering to the polyester layers, a hold of the molded body, e.g. a ceramic plate at the place of attachment is not guaranteed with sufficient certainty. On the other hand, the use of polyester as a material for the top and bottom layers is recommended because polyester is very resistant to aging. The problem that arises when using polyester material for the top and bottom layers of the resistance film can be solved, however, if, according to a modified embodiment of the invention, the resistance layer is divided into areas, leaving areas not covered by it, the link surfaces are electrically connected to one another and in the areas not covered by the resistance layer are provided with local openings in the resistance foil.
Man kann dabei mit einem Kleber arbeiten, der nur an Putz- und Keramikflächen, nicht aber oder nur schlecht an einer Polyesteroberfläche haftet, weil die Widerstandsfolie örtlich durchbrochen, z.B. durchstanzt und über den in den Durchbrechungen freiliegenden oder sie wenigstens teilweise durchsetzenden Kleber auf die der Sichtseite des keramischen Körpers abgewendete Seite desselben aufgebracht ist.You can work with an adhesive that only adheres to plaster and ceramic surfaces, but not or only poorly to a polyester surface, because the resistance film breaks through locally, e.g. punched through and applied to the side of the ceramic body facing away from the visible side of the ceramic body via the adhesive exposed in the openings or at least partially penetrating them.
Klebt man einen derart ausgebildeten keramischen Formkörper auf eine Putzschicht od. dgl. mit Hilfe eines für das Ankleben von keramischen Formkörpern auf Wandflächen od. dgl. üblichen Klebers, dann erfolgt die Haftung über den in den Durchbrechungen freiliegenden oder aus ihnen heraustretenden Kleber, und man erhält so eine zwar nur örtliche, aber bei richtiger Bemessung des Durchbrechungsrasters ausreichende Befestigung des keramischen Formkörpers an dem für seine Aufnahme vorgesehenen Untergrund.If a shaped ceramic body formed in this way is glued to a plaster layer or the like with the aid of an adhesive which is customary for adhering shaped ceramic bodies to wall surfaces or the like, then liability is given by the exposed or emerging from the openings the adhesive, and so one obtains a fixing of the ceramic molded body to the substrate provided for its reception, which is only local, but is sufficient if the opening grid is dimensioned correctly.
Besonders vorteilhaft ist es, die elektrische Widerstandsbeschichtung in Form einer Widerstandsglasur aufzubringen. Diese Glasur wird auf den bereits gebrannten Formkörper aufgebracht und durch nochmaliges Brennen des Formkörpers fixiert. Als Glasur muß eine solche Glasur gewählt werden, deren Schmelzpunkt nicht über 750 °C liegt. Glasuren mit höherem Schmelzpunkt haben sich als ungeeignet erwiesen.It is particularly advantageous to apply the electrical resistance coating in the form of a resistance glaze. This glaze is applied to the already fired shaped body and fixed by firing the shaped body again. A glaze whose melting point does not exceed 750 ° C. must be selected as the glaze. Glazes with a higher melting point have proven unsuitable.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Kleber, mit dem der keramische Formkörper auf dem Trägeruntergrund fixiert werden soll, selbst als elektrischen Widerstand auszubilden. Es ist dabei möglich, zwei verschiedene Kleberarten zu verwenden, wobei der dem Formkörper benachbarte Kleber aus elektrischem Widerstandsmaterial besteht, während der auf dem Untergrund zu liegen kommende Kleber ein elektrisch isolierender Kleber ist. Die Kleber weisen im wesentlichen gleiche Wärmeausdehnungseigenschaften und chemische Verträglichkeit auf, so daß auf diese Weise eine besonders einfache Befestigung des keramischen elektrischen Widerstandsformkörpers möglich ist.Another possibility is to design the adhesive with which the ceramic molded body is to be fixed on the substrate as an electrical resistance. It is possible to use two different types of adhesive, the adhesive adjacent to the molded body being made of electrical resistance material, while the adhesive to be placed on the substrate is an electrically insulating adhesive. The adhesives have essentially the same thermal expansion properties and chemical compatibility, so that a particularly simple fastening of the ceramic electrical resistance molded body is possible in this way.
Es ist zwar bereits aus der DE-A 19 24 202 bekannt, auf der Sichtseite von keramischen Formkörpern eine elektrisch leitende Glasur aufzubringen. Diese Glasur dient aber nur zur Ableitung statischer Elektrizität, d.h. sie ist so hochohmig, daß sie für Heizzwecke ungeeignet ist.It is already known from DE-A 19 24 202 to apply an electrically conductive glaze on the visible side of ceramic shaped bodies. However, this glaze only serves to discharge static electricity, i.e. it is so high-impedance that it is unsuitable for heating purposes.
Als Material für die elektrisch leitende Widerstandsschicht kann ein Material gewählt werden, das bei Beaufschlagung mit elektrischem Strom einen solchen Temperaturgang aufweist, daß die Stromaufnahme des Materials bei zunehmender Erwärmung stark abnimmt.A material can be selected as the material for the electrically conductive resistance layer which, when exposed to electrical current, has a temperature response such that the current consumption of the material decreases sharply with increasing heating.
In der DE-A 33 25 204 wird bei der Verwendung von Halbleitern als leitendes Material für ein Heizelement zwar angegeben, gerade Halbleiter würden einen gewünschten negativen Temperaturkoeffizienten aufweisen, dem stehen aber die Ausführungen in Römpp entgegen, wonach in Halbleitern die Leitfähigkeit normalerweise stark mit der Temperatur zunimmt.In
Die Kontaktierung der elektrischen Widerstandsbeschichtung erfolgt zweckmäßig durch Kontaktierungselemente, die symmetrisch auf der elektrischen Widerstandsschicht angeordnet sind. So können beispielsweise bei quadratischen oder rechteckigen Platten die Kontaktierungselemente längs zweier voneinander abgewendeter Kanten der Platte in Form von Kontaktierungsbändern vorgesehen sein.The electrical resistance coating is expediently contacted by contacting elements which are arranged symmetrically on the electrical resistance layer. For example, in the case of square or rectangular plates, the contacting elements can be provided in the form of contacting strips along two edges of the plate that face away from one another.
Handelt es sich bei der Platte um eine keramische Platte, die auf ihrer Rückseite eine Reliefierung aufweist, so verlegt man die Kontaktierungselemente zweckmäßig in die an den voneinander abgewendeten Kanten vorhandenen Kanäle zwischen den diese begrenzenden Stegen.If the plate is a ceramic plate that has a relief on its back, the contacting elements are expediently placed in the channels on the edges facing away from one another between the webs delimiting them.
Durch eine Weiterbildung der Erfindung ist es möglich, die Widerstandswerte von elektrischen Widerstandsbeschichtungen auf solchen Formkörpern auch nachträglich noch auf gewünschte Werte fein einzustellen.A further development of the invention makes it possible to subsequently fine-tune the resistance values of electrical resistance coatings on such shaped bodies to desired values.
Dies geschieht gemäß der Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß zur Erhöhung des Widerstandswertes die Schichtdicke der Widerstandsbeschichtung reduziert oder die Widerstandsbeschichtung erwärmt wird.According to the development of the invention, this is done by reducing the layer thickness of the resistance coating or heating the resistance coating to increase the resistance value.
Bei der Erhöhung des Widerstandswertes der Widerstandsbeschichtung geht man zweckmäßig so vor, daß die Schichtdecke der Widerstandsbeschichtung durch Sandstrahlen, Elektroerosion, Abbürsten od. dgl. reduziert wird, oder aber die Widerstandsschicht von außen her, beispielsweise durch Beflammen oder Bestrahlen erwärmt wird. Es ist aber auch möglich, elektrischen Strom mit erheblich höherer Stärke als bei Normalbetrieb durch die Widerstandsbeschichtung zu leiten. Dadurch wird die Struktur der Widerstandsbeschichtung so geändert, daß es zu einer entsprechenden Erhöhung des Widerstandswertes insgesamt kommt.When increasing the resistance value of the resistance coating, it is expedient to proceed in such a way that the layer cover of the resistance coating is reduced by sandblasting, electroerosion, brushing or the like, or the resistance layer is heated from the outside, for example by flaming or irradiation. However, it is also possible to conduct electrical current through the resistance coating with a considerably higher strength than during normal operation. This changes the structure of the resistance coating so that there is a corresponding increase in the overall resistance value.
Die Zeichnung zeigt in
- Fig. 1 eine Rückansicht eines als Platte ausgebildeten Formkörpers mit elektrischer Widerstandsschicht und Kontaktierungselementen;
- Fig. 2 eine Draufsicht auf eine keramische Platte, auf die eine elektrische Widerstandsfolie aufgebracht ist;
- Fig. 3 einen stark vergrößerten Teilschnitt durch die Platte nach Fig. 2; und in
- Fig. 4 einen Schnitt durch eine mit Widerstandbeschichtung versehene Platte.
- Figure 1 is a rear view of a shaped body formed as a plate with an electrical resistance layer and contacting elements.
- 2 shows a plan view of a ceramic plate to which an electrical resistance film is applied;
- 3 shows a greatly enlarged partial section through the plate according to FIG. 2; and in
- Fig. 4 shows a section through a plate provided with a resistance coating.
In Fig. 1 ist mit 1 allgemein eine keramische Platte bezeichnet, deren Abmessungen z.B. 85 x 125 cm bei einer Dicke von 0,8 cm betragen. Auf der Rückseite 2 befindet sich eine elektrische Widerstandsschicht. Mit 3 und 4 sind bänderartige Kontaktierungselemente bezeichnet, die auf die elektrische Widerstandsschicht aufgeklebt oder auf ihr in anderer Weise befestigt sind. 5 und 6 bedeuten die Stromzuleitungen.In Fig. 1, 1 generally designates a ceramic plate, the dimensions of which are e.g. 85 x 125 cm with a thickness of 0.8 cm. On the back 2 there is an electrical resistance layer. 3 and 4 denote band-like contacting elements which are glued to the electrical resistance layer or fastened to it in another way. 5 and 6 mean the power supply lines.
In Fig. 2 ist mit 31 allgemein ein keramischer Formkörper bezeichnet, der, wie Fig. 3 zeigt, aus einer keramischen Platte 41, einer Kleberschicht 42 und einer Widerstandsfolie 43 aufgebaut ist. Die Widerstandsfolie besteht aus einer über die Kleberschicht 42 mit der der Sichtseite 44 der Platte abgewendeten Seite 45 verbundenen Polyester-Deckschicht 46, einer am Rand mit Zu- und Ableitungen in Form von Kupferbändern 32, 33 mit Stromzuleitungen 32', 33' (Fig. 2) versehenen Graphit- und/oder Rußzwischenschicht 47 als Widerstandsschicht und einer Polyester-Unterschicht 48, über die der keramische Formkörper an die tragende Fläche 50, z.B. eine verputzte Wandung, angeklebt wird. Die Widerstandsfolie 43 enthält beim dargestellten Ausführungsbeispiel drei Bahnen 43a, 43b, 43c mit Widerstandsschichtmaterial.In FIG. 2, 31 generally designates a ceramic molded body which, as shown in FIG. 3, is made up of a ceramic plate 41, an
Zwischen den Bahnen 43a und 43b bzw. 43b und 43c befinden sich Bereiche 51 und 52, in denen kein Widerstandsschichtmaterial vorhanden ist. Dagegen grenzt die Bahn 43a über ein Leitungsband ähnlich dem Leitungsband 32 oder 33 an den Bereich 51. Desgleichen die Bahn 43 über ein entsprechendes Leitungsband an den Bereich 52, während die Bahn 43b beidseitig über Leitungsbahnen an die Bereiche 51 und 52 angrenzt. In den Bereichen 51 und 52, in denen die Schichten 46 und 48 aufeinander liegen, befinden sich Durchbrechungen 53, durch die der Kleber 42 hindurchgreift und mit dem Kleber 54 auf der tragenden Fläche 50 in Verbindung steht. Die einzelnen Leitungsbahnen lassen sich in beliebiger Weise zusammenschalten. Anstelle einer einzigen Platte 31 können auch drei jeweils den Bahnen 43a, 43b und 43c entsprechend zugeordnete Teilplatten treten.
Bei der möglichen Ausgestaltung der leitenden Zwischenschicht oder Widerstandsschicht in einer Ausbildung, bei der sie unter Belassung von von ihr nicht abgedeckten Bereichen flächenmäßig gegliedert ist, kann es sich z.B. um eine mäanderartige Anordnung der Widerstandsschicht oder um eine Aufgliederung derselben in mehrere flächige, aber elektrisch miteinander verbundene oder nachträglich noch zu verbindende Teilschichten in Form von Bändern, Flächenstücken od. dgl. handeln. Die Auswahl des entsprechenden Musters richtet sich nach den örtlichen Gegebenheiten und/oder den technischen Erfordernissen.In the case of the possible configuration of the conductive intermediate layer or resistance layer in an embodiment in which it is divided in terms of area while leaving areas not covered by it, it can e.g. are a meandering arrangement of the resistance layer or a subdivision of the same into several flat, but electrically connected or subsequently to be connected sub-layers in the form of strips, flat pieces or the like. The selection of the appropriate pattern depends on the local conditions and / or the technical requirements.
In Fig. 4 ist bei 91 eine keramische Platte angedeutet, auf die eine Widerstandsschicht 92 aufgetragen ist. Die Auftragsdicke dieser Widerstandsbeschichtung 92 wird mittels einer geeigneten Maßnahme, z.B. Sandstrahlen, Elektroerosion, Abbürsten od. dgl. in ihrer Dicke reduziert, im wiedergegebenen Ausführungsbeispiel mit Hilfe einer z.B. rotierenden Bürste 93, so daß die Auftragsdicke auf die Solldicke, wie sie im Bereich 94 angedeutet ist, abnimmt.4, a ceramic plate is indicated at 91, on which a resistance layer 92 is applied. The application thickness of this resistance coating 92 is determined by means of a suitable measure, e.g. Sandblasting, electroerosion, brushing or the like reduced in thickness, in the illustrated embodiment with the aid of e.g. rotating brush 93, so that the application thickness decreases to the desired thickness, as indicated in the area 94.
Damit nimmt auch die Leitfähigkeit dieser Schicht ab, d.h. der Flächenwiderstand steigt.This also reduces the conductivity of this layer, i.e. the surface resistance increases.
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