EP3631315A1 - Heizgerät sowie verfahren zur herstellung, verfahren zum betreiben und verwendung eines solchen - Google Patents

Heizgerät sowie verfahren zur herstellung, verfahren zum betreiben und verwendung eines solchen

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Publication number
EP3631315A1
EP3631315A1 EP18728812.1A EP18728812A EP3631315A1 EP 3631315 A1 EP3631315 A1 EP 3631315A1 EP 18728812 A EP18728812 A EP 18728812A EP 3631315 A1 EP3631315 A1 EP 3631315A1
Authority
EP
European Patent Office
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substrate
component
polymer layer
polymer
carbon
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18728812.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Zoske
Michael Schwanecke
Volodymyr Ilchenko
Bengt Meier
Christoph J RG
Vitali Dell
Nikolaus Gerhardt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Webasto SE
Original Assignee
Webasto SE
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Filing date
Publication date
Application filed by Webasto SE filed Critical Webasto SE
Publication of EP3631315A1 publication Critical patent/EP3631315A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to a heater, in particular a liquid or
  • Air heater preferably for a vehicle, preferably a motor vehicle, and a method for producing such.
  • Electric heaters in particular liquid or air heaters,
  • Ceramic heating elements with a comparatively strong temperature-dependent electrical resistance, through which a self-regulation of the heat release is possible.
  • These resistors are usually ceramic PTC elements (PTC for Positive Temperature
  • a PTC element comprises a PTC resistor, ie a temperature-dependent resistor with a positive temperature coefficient, which at low
  • the object is achieved by a method for producing an electric heater, in particular a liquid or air heater, preferably for a motor vehicle, wherein at least one first conductive polymer layer comprising a first polymer component and a first conductive (filling) component, in particular carbon component contains, on,
  • first substrate in particular insulating, first substrate is applied and is crosslinked there by means of (ionizing or high-energy) radiation.
  • a central idea of the invention is the use of basically known conductive polymer-based coatings for a vehicle heater, in particular a liquid or air heater, the substrate serving in particular as a heat exchanger.
  • the polymer layer is formed so that it has a (strong) positive temperature coefficient (and thus a certain self-regulating property).
  • Polymer layer a large (active) heatable surface can be realized, whereby a necessary surface temperature can be lowered with constant overall heating capacity and constant overall space.
  • a necessary surface temperature can be lowered with constant overall heating capacity and constant overall space.
  • the substrate cost and possibly in one piece, by an injection molding process, for.
  • Example of temperature-resistant plastic such as polyethylene (PE) and / or polypropylene (PP) and / or polyetheretherketone (PEEK) and / or optionally (short) fiber-reinforced polyamide (eg., PA-GF) are produced.
  • the (respective) substrate may comprise or consist of a foil.
  • the polymer component is preferably crosslinked by ionizing (high-energy) radiation.
  • ionizing (high-energy) radiation As a result, the stability and service life of the polymer layer can be (significantly) improved, which is a particularly important prerequisite for use in an electric heater, in particular in a liquid or air heater.
  • Radiation crosslinking is also known in principle from the prior art (see, for example, WO 2014/188190 A1 or US Pat. No. 8,716,633 B2).
  • the process step of radiation crosslinking can basically as in
  • the (first or a further) polymer layer may be applied to the (first or correspondingly further) substrate by (imprinting) (for example by screen printing) and / or knife coating and / or spraying and / or dipping
  • the radiation comprises electron, y, ⁇ and / or ⁇ radiation.
  • electron for example as described in WO 2014/188190 A1 or US Pat. No. 8,716,633 B2
  • y radiation for example as described in WO 2014/188190 A1 or US Pat. No. 8,716,633 B2
  • At least one second conductive polymer layer which contains a second polymer component and a second conductive (filling) carbon component, is applied to a, in particular insulating, second substrate and crosslinked there by means of (ionizing) radiation.
  • heating elements each of either the first conductive polymer layer and the first substrate or the second conductive Polymer layer and the second substrate comprise) formed a gap through which fluid can be flowed to its heating.
  • the substrate or the substrates can at least partially,
  • plastic in particular a polymer, such as polyethylene and / or polypropylene and / or polyether ketone and / or polyamide and / or be made of an electrically insulating material and / or of a material which is at a temperature below 500 ° C, preferably foams below 200 ° C and / or melts are made.
  • a polymer such as polyethylene and / or polypropylene and / or polyether ketone and / or polyamide and / or be made of an electrically insulating material and / or of a material which is at a temperature below 500 ° C, preferably foams below 200 ° C and / or melts are made.
  • the polymer layer (s) and / or a substance (in particular paste) for producing the respective polymer layer preferably comprises at least one polymer based on at least one olefin and / or at least one copolymer of at least one olefin and at least one monomer which copolymerizes therewith can be, for.
  • ethylene / acrylic acid and / or ethylene / ethyl acrylate and / or ethylene / vinyl acetate and / or at least one polyalkenamer (polyacetylene or polyalkenylene), such as.
  • polyoctenamer, and / or at least one, in particular melt-moldable, fluoropolymer such as.
  • polyvinylidene fluoride and / or copolymers thereof includes / include.
  • the conductive component (s) may include metal particles and / or fibers.
  • the conductive component (s), in particular the carbon in the carbon component (s), is preferably in particulate form, in particular as soot particles, or as skeleton (skeleton).
  • the carbon may alternatively or additionally be present as a carbon skeleton (skeleton).
  • the carbon in the carbon component (s) may be in the form of carbon black and / or graphite and / or graphene and / or carbon fibers and / or
  • Carbon nanotubes and / or fullerenes are present.
  • Heater in particular a liquid or air heater, in particular for a vehicle, preferably for a motor vehicle, preferably produced by the above method, comprising at least a first of the aufffyenden Fluid umströmbares heating element, wherein the first heating element comprises a, preferably electrically insulating, first substrate and at least one electrically conductive first polymer layer containing a first polymer component and a first conductive component, in particular carbon component, wherein the polymer component is crosslinked by irradiation.
  • At least one second heating element is provided, wherein the second heating element has a second substrate and at least one electrically conductive second polymer layer containing a second polymer component and a second conductive component, in particular carbon component, wherein the second polymer component is crosslinked by irradiation, wherein between the heating elements is preferably formed a gap through which fluid can be flowed to its heating.
  • First and / or second heating elements preferably extend (at least substantially) along a fluid flow direction.
  • the first and / or second heating elements extend at an angle to the fluid flow direction, e.g. B. at an angle ⁇ 90 ° and greater than 0 °, in particular greater than 10 °.
  • an angle greater than 0 °
  • Fluid flow direction may preferably be comparatively narrow
  • Heating elements are used (ie heating elements whose width is comparatively small compared to their length, for example, less than 0.2 times or less than 0.1 times).
  • the width of the respective heating element can be in
  • Flow direction extend, the length perpendicular to it.
  • At least one of the heating elements is / are preferably shorter in the flow direction than in a direction perpendicular thereto, e.g. B. shorter by 50%.
  • Thickness is in particular a material thickness of the respective heating element.
  • the substrate or the substrates may be formed as a plate, in particular plastic plate, and / or a thickness of at least 0.1 mm, at least
  • the respective thickness is an average thickness or a thickness of the largest area of constant thickness.
  • Substrates may be formed at least substantially planar. If
  • Elevations are provided, they may be less than 10% of an (average) thickness of the respective polymer layer or the
  • heating elements There may be at least three, preferably at least five heating elements, possibly provided with corresponding spaces.
  • a diameter of the gap between the first and second heating elements may be greater than a thickness of the first and / or second
  • a heater of the above type or prepared according to the method described above wherein fluid, in particular a liquid such. As water (especially cooling water) or air, flows through the fluid channels and is heated.
  • a heater of the type described above or prepared by the method described above for heating fluid in particular a liquid such.
  • a liquid such.
  • water especially cooling water
  • air especially in a vehicle, preferably in a motor vehicle, further preferably for a motor vehicle interior.
  • the polymer component may be a first polymer subcomponent based on ethylene acetate (copolymer) and / or
  • polyolefin in particular polyethylene and / or polypropylene
  • polyester and / or polyamide and / or fluoropolymer are examples of polyolefin
  • subcomponent is intended here in particular for
  • first and second polymer subcomponent can be used.
  • the respective subcomponent can form either partially or completely the polymer component.
  • the ethylene acrylate may be ethyl methyl acrylate or ethylene ethyl acrylate.
  • Ethylene acetate may be ethylene vinyl acetate.
  • the polyethylene may be high density polyethylene, medium density polyethylene, low density polyethylene.
  • the fluoropolymer may be PFA (copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoropropyl vinyl ester) MFA (copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorovinyl ester), FEP (copolymer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene), ETFE (copolymer of ethylene and tetrafluoroethylene) or PVDF (polyvinylidene fluoride) act.
  • PFA copolymer of tetrafluoroethylene and perfluoropropyl vinyl ester
  • MFA copolymer of tetrafluoroethylene and perfluorovinyl ester
  • FEP copolymer of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene
  • ETFE copolymer of ethylene and tetrafluoroethylene
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • the first polymer subcomponent as in FIG. 1
  • WO 2014/188190 AI (described as a first-electrically insulating material) may be formed.
  • the second polymer subcomponent can likewise be formed as described in WO 2014/188190 A1 (as a second-electrically insulating material).
  • Polymer layer can be done for example via (possibly curved) copper sheets and / or printed conductor tracks in contact with the respective
  • Polymer layer stand.
  • the (possibly entire) component (heater) can be painted.
  • the first heating element can be flowed around by the fluid to be heated, which means in particular that the heating element forms a fluid channel (through which the fluid to be heated can flow) at least in sections.
  • the electric heater comprises one or more fluid channels for passing the fluid to be heated. These fluid channels can be any fluid channels for passing the fluid to be heated. These fluid channels can be any fluid channels.
  • one or more fluid channels may be present with an (at least substantially) round, in particular circular cross-section.
  • the polymer layer can be applied by applying a corresponding carbon heating paste.
  • this heating paste as proposed in Table I on page 11 of DE 689 23 455 T2.
  • the polymer layer can be applied (printed) to the substrate by a coating and / or printing process.
  • a curing step may be carried out at elevated temperature (eg, above 120 ° C) in an oven.
  • elevated temperature eg, above 120 ° C
  • a screen printing or doctoring can be used.
  • the conductive (carbon-containing) polymer layer or a paste used for producing the conductive (carbon-containing) polymer layer may be formed as described in DE 689 23 455 T2. This applies in particular also to their production and / or specific composition. For example, this also applies to possible binders (in particular according to p. 4, second paragraph and p. 5, 1st paragraph of DE 689 23 455 T2) and / or solvents (especially according to p. 5, 2 nd paragraph and p. 6 2nd paragraph of DE 689 23 455 T2).
  • the substrate can be used simultaneously as a heat exchanger surface for heating the passing fluid.
  • this surface can still be increased by unevenness, in particular projections, such as ribs and / or fins on the substrate.
  • the substrate may be made of an electrically insulating material.
  • conductive with regard to the conductive components of the heater is to be understood as an abbreviation for “electrically conductive”.
  • An electrically insulating material is in particular a material to be understood that (at room temperature of preferably 25 ° C), an electrical conductivity of less than 10 "1 S 1 irr 1 (possibly less than 10" 8 S 1 m "1) has Correspondingly, an electrical conductor or a material (or coating) with electrical conductivity is to be understood as meaning a material which has an electrical conductivity of preferably at least 10 s 1 irr 1 , more preferably at least 10 3 s 1 m -1 (at room temperature of especially 25 ° C).
  • the substrate may be made of a material that is at a temperature of below
  • the polymer layer may be contacted by at least one metal structure, preferably a (in particular bent) metal sheet, preferably copper sheet, and / or metal strips and / or metal wire and / or metal mesh (electrical) and / or a metal layer and / or a metal foil ).
  • the metal structure may be applied by printing, vapor deposition, stamping or coating.
  • the metal structure (or corresponding to the metal structure (or corresponding to the metal structure (or corresponding to the metal structure (or corresponding to the metal structure (or corresponding to the metal structure (or corresponding to the metal structure (or corresponding to the metal structure (or corresponding to the metal structure (or corresponding to the metal structure (or corresponding to the metal structure (or corresponding to the metal structure (or corresponding to the metal structure (or corresponding to the metal structure (or corresponding to the metal structure (or corresponding
  • Electrodes z. B. on the substrate and / or the polymer layer can be printed.
  • the polymer layer (s) and / or a corresponding paste for the production thereof may comprise (as in particular crystalline binder) at least one polymer, preferably based on at least one olefin; and / or at least one copolymer of at least one olefin and at least one monomer which can be copolymerized therewith, e.g. Ethylene / acrylic acid and / or ethylene / ethyl acrylate and / or ethylene / vinyl acetate; and / or at least one polyalkenamer (polyacetylene or polyalkenylene), such as.
  • polyoctenamer; and / or at least one, in particular melt-deformable, fluoropolymer such as.
  • the polymer layer (s) may be cured in an oven (at elevated temperature).
  • the polymer layer (s) may have a continuous surface (without interruptions) or be patterned, for example, have gaps (apertures) or recesses.
  • the polymer layer (s) is / are at least
  • Carbon component such as. B. the carbon particles.
  • a plan view of the respective heating element may be polygonal, in particular quadrangular, preferably rectangular or oval, in particular elliptical, preferably (circular) circular.
  • At least one intermediate space can be limited by (exactly) two or more heating elements.
  • a cross section of the intermediate space may be polygonal, in particular quadrangular, preferably rectangular or oval, in particular elliptical, preferably (circular) circular.
  • a cross section within a space may vary or be constant (over its length). Also cross sections of different
  • Gaps or fluid passages may differ or be the same.
  • cross-sections of the intermediate spaces or fluid channels may be slit-shaped (in particular as rectangular slits).
  • the respective polymer layer (at least one of the heating elements, preferably several or all of the heating elements) may be (at least on average) thinner than the corresponding substrate, for example by a factor of 1.1; more preferably by a factor of 1.5.
  • the (respective) polymer layer is preferably a conductive layer with PTC behavior.
  • the heater in particular liquid or air heater, is preferably designed for operation in the low-voltage range (eg ⁇ 100 volts or ⁇ 60 volts).
  • the heater in particular liquid or air heater, can be designed for operation with DC and / or AC voltage and / or PWM.
  • the substrate or the substrates may be formed as a plate, in particular plastic plate, or as a film, in particular plastic film, and / or a thickness of at least 0.1 mm, preferably at least 0.5 mm, more preferably at least 1.0 mm and / or at most 5.0 mm, more preferably at most 3.0 mm.
  • the respective thickness is an average thickness or a thickness of the largest area of constant thickness.
  • Polymer layer may be ⁇ 1 mm, preferably ⁇ 0.5 mm, more preferably ⁇ 0.2 mm.
  • Substrates may be formed at least substantially planar. If
  • Elevations are provided, they may be less than 10% of an (average) thickness of the respective coating or of the respective substrate.
  • a sum of the cross sections of fluid channels may be at least 2 times, preferably at least 4 times, as large as a sum of the cross sections of the heating elements
  • a filler fraction, in particular the carbon fraction in the polymer layer of at least one heating element (preferably several or all heating elements) can be designed such that it allows a flow of current (eg in particle form, whereby the particles touch or lie close to one another).
  • the (respective) polymer layer is preferably in contact with the (respective) substrate via at least 20%, more preferably at least 50%, even more preferably at least 80%, of a surface of the substrate facing the polymer layer. This can effectively transfer the substrate (which then serves as another heat exchanger).
  • the (respective) substrate may be provided on both sides with a (conductive) polymer layer.
  • a (conductive) polymer layer may be provided in an embodiment of the heater as a water heater electrical insulation of the voltage or current-carrying parts (against the water) may be provided.
  • Fig. 1 is a schematic oblique view of an electric heater according to the invention.
  • Fig. 1 shows an oblique view of an air heater according to the invention.
  • the air heater comprises a plurality of heating elements 9, each having a conductive polymer layer 10 and a substrate 11, on which the respective polymer layer 10 is applied. Overall (which is not mandatory) are present in the present case eight heating elements 9. Between the heating elements corresponding spaces 12 (seven in the present case) are provided.
  • the individual polymer layers 10 are connected to contact strips 13 (metal strips) arranged on the respective substrate 11.
  • Polymer layers 10 are by (ionizing) radiation, preferably

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Heizgerätes, vorzugsweise Flüssigkeits- oder Luftheizgerätes, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei mindestens eine erste leitfähige Polymerschicht (10), die eine erste Polymerkomponente und eine erste leitfähige Komponente, insbesondere Kohlenstoffkomponente, enthält, auf ein, insbesondere isolierendes, erstes Substrat (11) zur Ausbildung eines ersten Heizelements aufgebracht wird und dort mittels Strahlung, vernetzt wird.

Description

HEIZGERÄT SOWIE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG, VERFAHREN ZUM BETREIBEN UND VERWENDUNG EINES SOLCHEN
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Heizgerät, insbesondere ein Flüssigkeits- oder
Luftheizgerät, vorzugsweise für ein Fahrzeug, vorzugsweise Kraftfahrzeug, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen.
Elektrische Heizgeräte, insbesondere Flüssigkeits- oder Luftheizgeräte,
(insbesondere solche, die in mobilen Anwendungen eingesetzt werden) basieren zumeist auf keramischen Heiz-Elementen mit einem vergleichsweise stark temperaturabhängigen elektrischen Widerstand, durch den eine Selbstregelung der Wärmeabgabe ermöglicht wird . Bei diesen Widerständen handelt es sich üblicherweise um Keramik-PTC-Elemente (PTC für Positive Temperature
Coefficient). Diese sind in der Regel mit Wärmeübertrager-Flächen aus
Aluminiumblech verbunden und werden darüber auch elektrisch kontaktiert. Ein PTC-Element umfasst einen PTC-Widerstand, also einen temperaturabhängigen Widerstand mit einen positiven Temperaturkoeffizienten, der bei tiefen
Temperaturen den elektrischen Strom besser leitet als bei hohen Temperaturen.
Nachteile von herkömmlichen Heizgeräten mit Keramik-PTC-Elementen sind u .a. eine aufwändige Herstellung durch eine vergleichsweise komplizierte
Wärmeübertrager-Fertigung und der Einbau der Keramik-Elemente, eine üblicherweise notwendige Sortierung der Keramik-Elemente aufgrund von
Fertigungstoleranzen, eine vergleichsweise ungünstige Leistungsdichte in einem Heizelement-Wärmeübertrager-Verbund durch eine lokale Wärmeerzeugung, eine vergleichsweise starke Einschränkung einer maximalen Heizleistung durch eine Dicke des PTC-Materials (aufgrund einer begrenzten Wärmeabfuhr aus der Keramik) sowie eine vergleichsweise hohe Kurzschlussgefahr, insbesondere aufgrund eines geringen geometrischen Abstands von Bauteilen mit einer hohen Spannungsdifferenz.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines Heizgerätes, insbesondere eines Flüssigkeits- oder Luftheizgerätes, vorzuschlagen, bei dem auf einfache Art und Weise ein im Betrieb effizientes Heizgerät hergestellt werden kann. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Heizgerät, insbesondere ein Flüssigkeits- oder Luftheizgerät, vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird insbesondere durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
Insbesondere wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Heizgerätes, insbesondere ein Flüssigkeits- oder Luftheizgerätes, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug, gelöst, wobei mindestens eine erste leitfähige Polymerschicht, die eine erste Polymerkomponente und eine erste leitfähige (Füll- )Komponente, insbesondere Kohlenstoffkomponente enthält, auf ein,
insbesondere isolierendes, erstes Substrat aufgebracht wird und dort mittels (ionisierender bzw. hochenergetischer) Strahlung vernetzt wird.
Ein Kerngedanke der Erfindung liegt in der Verwendung von grundsätzlich bekannten leitfähigen Beschichtungen auf Polymerbasis für ein Fahrzeug- Heizgerät, insbesondere ein Flüssigkeits- oder Luftheizgerät, wobei das Substrat insbesondere als Wärmeübertrager dient. Vorzugsweise ist die Poymerschicht so ausgebildet, dass sie einen (starken) positiven Temperaturkoeffizienten (und damit eine gewisse selbstregulierende Eigenschaft) aufweist. Durch die
Polymerschicht kann eine große (aktiv) beheizbare Oberfläche realisiert werden, wodurch eine notwendige Oberflächentemperatur bei gleichbleibender Gesamt- Heizleistung und gleichbleibendem Gesamt-Bauraum abgesenkt werden kann. Bei (maximalen) Oberflächentemperaturen von unter 200 °C sind damit trotzdem noch Gesamt-Heizleistungen von bis zu 4 kW und ggf. darüber hinaus (in üblichen Bauräumen für Fahrzeug-Heizgeräte, insbesondere Kraftfahrzeug-Heizgeräte) denkbar.
Dabei wurde auch erkannt, dass vergleichsweise niedrige Maximaltemperaturen den Einsatz von (vergleichsweise kostengünstigen und in der Herstellung einfachen) Kunststoffen als Substrat (Träger) und ggf. als
Wärmeübertragermaterial ermöglichen. So kann beispielsweise das Substrat (der Träger) kostengünstig und ggf. einteilig, durch ein Spritzgießverfahren, z. B. aus temperaturbeständigem Kunststoff, wie Polyethylen (PE) und/oder Polypropylen (PP) und/oder Polyetheretherketon (PEEK) und/oder ggf. (kurz-) faserverstärktem Polyamid (z. B. PA-GF) hergestellt werden. Das (jeweilige) Substrat kann eine Folie umfassen oder aus einer solchen bestehen.
Gemäß einem weiteren Kerngedanken der Erfindung wird die Polymerkomponente vorzugsweise durch ionisierende (hochenergetische) Strahlung vernetzt. Dadurch kann die Stabilität und Lebensdauer der Polymerschicht (deutlich) verbessert werden, was eine besonders wichtige Voraussetzung für einen Einsatz bei einem elektrischen Heizgerät, insbesondere bei einem Flüssigkeits- oder Luftheizgerät, ist. Auch die Strahlenvernetzung ist grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt (siehe beispielsweise WO 2014/188190 AI oder US 8 716 633 B2).
Gerade im vorliegenden Zusammenhang hat es sich jedoch gezeigt, dass eine Strahlenvernetzung im Anwendungsfall eines elektrischen Heizgerätes besonders vorteilhaft ist. Generell können dadurch die Eigenschaften der Polymerschicht (beispielsweise eine maximale Einsatztemperatur, eine mechanische Festigkeit und/oder eine Lebensdauer) deutlich verbessert werden.
Der Verfahrensschritt der Strahlenvernetzung kann grundsätzlich wie in
WO 2014/188190 AI oder US 8 716 633 B2 ausgeführt werden. Dem Fachmann sind jedoch weitere Möglichkeiten der Vernetzung über (hochenergetische) Strahlen bekannt.
In den Ausführungsformen kann die (erste bzw. eine weitere) Polymerschicht durch (Auf-) Drucken (z. B. per Siebdruck) und/oder Rakeln und/oder Aufspritzen und/oder Tauchen auf das (erste oder entsprechend weitere) Substrat
aufgebracht werden.
Vorzugsweise umfasst die Strahlung (zur Vernetzung) Elektronen-, y-, ß- und/oder α-Strahlung. Besonders bevorzugt ist Elektronen-(beispielsweise wie in WO 2014/188190 AI oder US 8 716 633 B2 beschrieben) oder y-strahlung
In einer konkreten Ausführungsform wird mindestens eine zweite leitfähige Polymerschicht, die eine zweite Polymerkomponente und eine zweite leitfähige (Füll-)Kohlenstoffkomponente enthält, auf ein, insbesondere isolierendes, zweites Substrat aufgebracht und dort mittels (ionisierender) Strahlung, vernetzt.
Weiter vorzugsweise wird zwischen Heizelementen (die jeweils entweder die erste leitfähige Polymerschicht und das erste Substrat oder die zweite leitfähige Polymerschicht und das zweite Substrat umfassen) ein Zwischenraum ausgebildet, durch den Fluid zu dessen Aufheizung strömbar ist.
Das Substrat bzw. die Substrate können mindestens abschnittsweise,
vorzugsweise vollständig aus Kunststoff, insbesondere einem Polymer, wie beispielsweise Polyethylen und/oder Polypropylen und/oder Polyetherketon und/oder Polyamid und/oder aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt sein und/oder aus einem Material, das bei einer Temperatur unter 500 °C, vorzugsweise unter 200 °C aufschäumt und/oder schmilzt gefertigt werden.
Vorzugsweise umfasst die Polymerschicht bzw. die Polymerschichten und/oder ein Stoff (insbesondere Paste) zur Herstellung der jeweiligen Polymerschicht mindestens ein Polymer, basierend auf mindestens einem Olefin, und/oder mindestens einem Copolymer von mindestens einem Olefin und mindestens einem Monomer, das damit copolymerisiert werden kann, z. B. Ethylen/Acrylsäure und/oder Ethylen/Ethylacrylat und/oder Ethylen/Vinylacetat, und/oder mindestens einem Polyalkenamer (Polyacetylen bzw. Polyalkenylen), wie z. B. Polyoctenamer, und/oder mindestens einem, insbesondere schmelzverformbaren, Fluorpolymer, wie z. B. Polyvinylidenfluorid und/oder Copolymere davon, umfasst/umfassen.
Die leitfähige(n) Komponente(n) kann/können Metallpartikel und/oder -fasern umfassen.
Die leitfähige(n) Komponente(n), insbesondere der Kohlenstoff in der (den) Kohlenstoffkomponente(n), liegt vorzugsweise in Partikelform, insbesondere als Rußpartikel, oder als Gerüst (Skelett) vor. Der Kohlenstoff kann alternativ oder zusätzlich als Kohlenstoffgerüst (-Skelett) vorliegen.
Der Kohlenstoff in der (den) Kohlenstoffkomponente(n) kann in Form von Ruß und/oder Graphit und/oder Graphen und/oder Kohlenstofffasern und/oder
Kohlenstoff-Nanoröhren und/oder Fullerenen vorliegen.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein elektrisches
Heizgerät, insbesondere ein Flüssigkeits- oder Luftheizgerät, insbesondere für ein Fahrzeug, vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise hergestellt nach dem obigen Verfahren, umfassend mindestens ein erstes von dem aufzuheizenden Fluid umströmbares Heizelement, wobei das erste Heizelement ein, vorzugsweise elektrisch isolierendes, erstes Substrat und mindestens eine elektrisch leitfähige erste Polymerschicht, die eine erste Polymerkomponente und eine erste leitfähige Komponente, insbesondere Kohlenstoffkomponente, enthält, aufweist, wobei die Polymerkomponente durch Bestrahlung vernetzt ist.
Vorzugsweise ist mindestens ein zweites Heizelement vorgesehen, wobei das zweite Heizelement ein zweites Substrat und mindestens eine elektrisch leitfähige zweite Polymerschicht, die eine zweite Polymerkomponente und eine zweite leitfähige Komponente, insbesondere Kohlenstoffkomponente enthält, aufweist, wobei die zweite Polymerkomponente durch Bestrahlung vernetzt ist, wobei zwischen den Heizelementen vorzugsweise ein Zwischenraum ausgebildet ist, durch den Fluid zu dessen Aufheizung strömbar ist.
Erstes und/oder zweites Heizelement erstrecken sich (zumindest im Wesentlichen) vorzugsweise entlang einer Fluidströmungsrichtung. Alternativ erstrecken sich erstes und/oder zweites Heizelement gegenüber der Fluidströmungsrichtung in einem Winkel, z. B. in einem Winkel < 90° und größer 0°, insbesondere größer als 10°. Bei einer Erstreckung in einem Winkel (größer 0°) gegenüber der
Fluidströmungsrichtung können vorzugsweise vergleichsweise schmale
Heizelemente verwendet werden (also Heizelemente, deren Breite vergleichsweise gering ist gegenüber ihrer Länge, beispielsweise kleiner als 0,2-mal oder kleiner als 0,1-mal). Die Breite des jeweiligen Heizelementes kann sich in
Strömungsrichtung erstrecken, die Länge senkrecht dazu. Zumindest eines der Heizelemente (vorzugsweise mehrere oder alle der Heizelemente) ist/sind vorzugsweise in Strömungsrichtung kürzer als in einer Richtung senkrecht dazu, z. B. um 50 % kürzer. Als Dicke ist insbesondere eine Materialstärke des jeweiligen Heizelementes anzusehen.
Das Substrat bzw. die Substrate können als Platte, insbesondere Kunststoffplatte, ausgebildet sein und/oder eine Dicke von mindestens 0,1 mm, mindestens
0,5 mm, weiter vorzugsweise mindestens 1,0 mm und/oder höchstens 5,0 mm, weiter vorzugsweise höchstens 3,0 mm aufweisen. Bei der jeweiligen Dicke handelt es sich insbesondere um eine durchschnittliche Dicke oder eine Dicke des größten Bereichs mit kontanter Dicke. Die erste und/oder zweite Polymerschicht und/oder das Substrat (bzw. die
Substrate) können zumindest im Wesentlichen plan ausgebildet sein. Falls
Erhebungen (Vertiefungen) vorgesehen sind, können diese weniger als 10 % einer (durchschnittlichen) Dicke der jeweiligen Polymerschicht bzw. des
jeweiligen Substrats betragen.
Es können mindestens drei, vorzugsweise mindestens fünf Heizelemente, ggf. mit entsprechenden Zwischenräumen vorgesehen sein.
Ein Durchmesser des Zwischenraums zwischen dem ersten und dem zweiten Heizelement kann größer sein als eine Dicke des ersten und/oder zweiten
Heizelementes.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch ein Verfahren zum
Betreiben eines Heizgerätes der obigen Art oder hergestellt gemäß dem oben beschriebenen Verfahren, wobei Fluid, insbesondere eine Flüssigkeit, wie z. B. Wasser (insbesondere Kühlwasser) oder Luft, durch die Fluidkanäle strömt und dabei aufgeheizt wird.
Die oben genannte Aufgabe wird weiterhin gelöst durch die Verwendung eines Heizgerätes der oben beschriebenen Art oder hergestellt nach dem oben beschriebenen Verfahren zum Aufheizen von Fluid, insbesondere einer Flüssigkeit, wie z. B. Wasser (insbesondere Kühlwasser) oder Luft, insbesondere in einem Fahrzeug, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, weiter vorzugsweise für einen Kraftfahrzeug innenraum.
In Ausführungsformen kann die Polymerkomponente eine erste Polymer- Teilkomponente auf Basis von Ethylenacetat (-Copolymer) und/oder
Ethylenacrylat (-Copolymer) aufweisen und/oder eine zweite Polymer- Teilkomponente auf Basis von Polyolefin, insbesondere Polyethylen und/oder Polypropylen, und/oder Polyester und/oder Polyamid und/oder Fluorpolymer umfassen. Der Begriff „Teilkomponente" soll hier insbesondere zur
Unterscheidung zwischen erster und zweiter Polymer-Teilkomponente verwendet werden. Die jeweilige Teilkomponente kann entweder teilweise oder auch vollständig die Polymerkomponente ausbilden. Bei dem Ethylenacrylat kann es sich um Ethyl-Methyl-Acrylat oder Ethylen-Ethyl-Acrylat handeln. Bei dem Ethylenacetat kann es sich um Ethylenvinylacetat handeln. Bei dem Polyethylen kann es sich um HD (High Density)-Polyethylen, MD (Medium Density)- Polyethylen, LD (Low Density)-Polyethylen, handeln. Bei dem Fluorpolymer kann es sich um PFA (Copolymer aus Tetrafluorethylen und Perfluorpropyl-Vinylester) MFA (Copolymer aus Tetrafluorethylen und Perfluorvinylester), FEP (Copolymer aus Tetrafluorethylen und Hexafluorpropylen), ETFE (Copolymer aus Ethylen und Tetrafluorethylen) oder PVDF (Polyvinyliden-Fluorid) handeln.
In Ausführungsformen kann die erste Polymer-Teilkomponente, wie in
WO 2014/188190 AI (als first electrically insulating material) beschrieben, ausgebildet sein. Die zweite Polymer-Teilkomponente kann ebenfalls, wie in WO 2014/188190 AI (als second electrically insulating material) beschreiben, ausgebildet sein.
Eine Kontaktierung der (leitfähigen, insbesondere kohlenstoffhaltigen)
Polymerschicht kann beispielsweise über (ggf. gebogene) Kupferbleche und/oder aufgedruckte Leiterbahnen erfolgen, die in Kontakt mit der jeweiligen
Polymerschicht stehen.
Zum Schutz vor mechanischer Beschädigung, Feuchtigkeit und/oder
Kurzschlüssen kann das (ggf. gesamte) Bauteil (Heizgerät) lackiert werden.
Das erste Heizelement ist von der aufzuheizenden Fluid umströmbar, was insbesondere bedeutet, dass das Heizelement einen Fluidkanal (durch den das aufzuheizende Fluid strömen kann) zumindest abschnittsweise ausbildet.
Im Allgemeinen umfasst das elektrische Heizgerät ein oder mehrere Fluidkanäle zum Durchleiten des aufzuheizenden Fluids. Diese Fluidkanäle können
beispielsweise einen vieleckigen, insbesondere viereckigen, vorzugsweise rechteckförmigen Querschnitt aufweisen (senkrecht zu einer Strömungsrichtung). Alternativ kann/können ein oder mehrere Fluidkanäle mit einem (zumindest im Wesentlichen) runden, insbesondere kreisrunden Querschnitt vorliegen.
Die Polymerschicht kann durch Auftragen einer entsprechenden Kohlenstoff- Heizpaste aufgebracht werden. Beispielsweise kann diese Heizpaste, wie in Tabelle I auf Seite 11 der DE 689 23 455 T2 vorgeschlagen ausgebildet sein. Die Polymerschicht kann durch ein Beschichtungs- und/oder Aufdruckverfahren auf das Substrat aufgetragen (aufgedruckt) werden. Gegebenenfalls kann ein Aushärtungsschritt bei erhöhter Temperatur (von z. B. über 120 °C) in einem Ofen erfolgen. Zum Auftragen kann beispielsweise ein Siebdruckverfahren oder auch Rakeln verwendet werden.
Im Allgemeinen kann die leitfähige (kohlenstoffhaltige) Polymerschicht bzw. eine zur Herstellung der leitfähigen (kohlenstoffhaltigen) Polymerschichtverwendeten Paste, wie in DE 689 23 455 T2 beschrieben, ausgebildet sein. Dies gilt insbesondere auch für deren Herstellung und/oder konkrete Zusammensetzung. Beispielsweise gilt dies auch für mögliche Bindemittel (insbesondere gemäß S. 4, 2. Absatz und S. 5, 1. Absatz der DE 689 23 455 T2) und/oder Lösungsmittel (insbesondere gemäß S. 5, 2. Absatz und S. 6 2. Absatz der DE 689 23 455 T2).
Das Substrat kann gleichzeitig als Wärmeübertrager-Fläche zur Aufheizung des vorbeiströmenden Fluid genutzt werden. Optional kann diese Oberfläche noch durch Unebenheiten, insbesondere Vorsprünge, wie Rippen und/oder Finnen auf dem Substrat vergrößert werden.
Das Substrat kann aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt sein.
Grundsätzlich ist der Begriff„leitfähig" hinsichtlich der leitfähigen Komponenten des Heizgerätes als Abkürzung für„elektrisch leitfähig" zu verstehen.
Unter einem elektrisch isolierenden Material ist insbesondere ein Material zu verstehen, das (bei Raumtemperatur von insbesondere 25 °C) eine elektrische Leitfähigkeit von weniger als 10"1 S 1 irr1 (ggf. weniger als 10"8 S 1 m"1) aufweist. Entsprechend ist unter einem elektrischen Leiter bzw. einem Material (oder Beschichtung) mit elektrischer Leitfähigkeit ein Material zu verstehen, das eine elektrische Leitfähigkeit von vorzugsweise mindestens 10 S 1 irr1, weiter vorzugsweise mindestens 103 S 1 m"1 (bei Raumtemperatur von insbesondere 25 °C) beträgt.
Das Substrat kann aus einem Material, das bei einer Temperatur von unter
500 °C, vorzugsweise unter 200 °C aufschäumt und/oder schmilzt, gefertigt sein. Die Polymerschicht kann durch mindestens eine Metallstruktur, vorzugsweise ein (insbesondere gebogenes) Metallblech, vorzugsweise Kupferblech, und/oder Metallstreifen und/oder Metalldraht und/oder Metallgitter (elektrisch) und/oder eine Metallschicht und/oder eine Metallfolie kontaktiert sein (bzw. werden). Die Metallstruktur kann durch Aufdrucken, Aufdampfen, Aufprägen oder Beschichten aufgebracht sein.
Alternativ oder zusätzlich kann die Metallstruktur (bzw. entsprechende
Elektroden), z. B. auf das Substrat und/oder die Polymerschicht, aufgedruckt werden.
Die Polymerschicht(en) und/oder eine entsprechende Paste zu deren Herstellung kann/können (als insbesondere kristallines Bindemittel) mindestens ein Polymer umfassen, vorzugsweise basierend auf mindestens einem Olefin; und/oder mindestens einem Copolymer von mindestens einem Olefin und mindestens einem Monomer, das damit copolymerisiert werden kann, z. B. Ethylen/Acrylsäure und/oder Ethylen/Ethylacrylat und/oder Ethylen/Vinylacetat; und/oder mindestens einem Polyalkenamer (Polyacetylen bzw. Polyalkenylen), wie z. B. Polyoctenamer; und/oder mindestens einem, insbesondere schmelzverformbaren, Fluorpolymer, wie z. B. Polyvinylidenfluorid und/oder Copolymere davon.
Weiterhin kann/können die Polymerschicht(en) in einem Ofen (bei erhöhter Temperatur) ausgehärtet sein.
Im Allgemeinen kann/können die Polymerschicht(en) eine durchgehende Fläche (ohne Unterbrechungen) aufweisen oder strukturiert sein, beispielsweise Lücken (Durchbrüche) aufweisen oder Ausnehmungen.
Vorzugsweise besteht/bestehen die Polymerschicht(en) zu mindestens
5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 10 Gew.-%, noch weiter vorzugsweise mindestens 15 Gew.-%, noch weiter vorzugsweise mindestens 20 Gew.-% und/oder weniger als 50 % aus Kohlenstoff (ggf. ohne Berücksichtigung eines Kohlenstoffanteils des Polymers als solchen) bzw. aus der
Kohlenstoffkomponente, wie z. B. den Kohlenstoffpartikeln. Ein Grundriss des jeweiligen Heizelementes (vorzugsweise mehrerer oder aller Heizelemente) kann vieleckig, insbesondere viereckig, vorzugsweise rechteckig oder oval, insbesondere elliptisch, vorzugsweise (kreis-) rund sein.
Mindestens ein Zwischenraum (ggf. mehrere oder alle Zwischenräume) kann (können) durch (genau) zwei oder mehr Heizelemente begrenzt werden.
Ein Querschnitt des Zwischenraums (allgemein Fluidkanals) kann vieleckig, insbesondere viereckig, vorzugsweise rechteckig oder oval, insbesondere elliptisch, vorzugsweise (kreis-) rund sein.
Ein Querschnitt innerhalb eines Zwischenraumes (Fluidkanals) kann variieren oder konstant sein (über dessen Länge). Auch Querschnitte verschiedener
Zwischenräume bzw. Fluidkanäle (also Zwischenräume bzw. Fluidkanäle, die nicht durch dasselbe Paar oder dieselbe Gruppe von Heizelementen ausgebildet werden) können voneinander abweichen oder gleich sein. Beispielsweise können Querschnitte der Zwischenräume bzw. Fluidkanäle schlitzförmig (insbesondere als Rechteck-Schlitze) ausgebildet sein.
Die jeweilige Polymerschicht (zumindest eines der Heizelemente, vorzugsweise mehrerer oder aller der Heizelemente) kann (zumindest im Durchschnitt) dünner sein als das entsprechende Substrat, beispielsweise um den Faktor 1,1 ; weiter vorzugsweise um den Faktor 1,5.
Die (jeweilige) Polymerschicht ist vorzugsweise eine leitfähige Schicht mit PTC- Verhalten.
Das Heizgerät, insbesondere Flüssigkeits- oder Luftheizgerät, ist vorzugsweise für einen Betrieb im Niedervoltbereich (z. B. < 100 Volt oder < 60 Volt) ausgelegt.
Das Heizgerät, insbesondere Flüssigkeits- oder Luftheizgerät, kann für einen Betrieb mit Gleich- und/oder Wechselspannung und/oder PWM ausgelegt sein.
Das Substrat bzw. die Substrate können als Platte, insbesondere Kunststoffplatte, oder als Folie, insbesondere Kunststofffolie, ausgebildet sein und/oder eine Dicke von mindestens 0,1 mm, vorzugsweise mindestens 0,5 mm, weiter vorzugsweise mindestens 1,0 mm und/oder höchstens 5,0 mm, weiter vorzugsweise höchstens 3,0 mm aufweisen. Bei der jeweiligen Dicke handelt es sich insbesondere um eine durchschnittliche Dicke oder eine Dicke des größten Bereichs mit konstanter Dicke.
Eine (Schicht-) Dicke der jeweiligen leitfähigen (kohlenstoffhaltigen)
Polymerschicht kann < 1 mm, vorzugsweise < 0,5 mm, noch weiter vorzugsweise < 0,2 mm betragen.
Die erste und/oder zweite Polymerschicht und/oder das Substrat (bzw. die
Substrate) können zumindest im Wesentlichen plan ausgebildet sein. Falls
Erhebungen (Vertiefungen) vorgesehen sind, können diese weniger als 10 % einer (durchschnittlichen) Dicke der jeweiligen Beschichtung bzw. des jeweiligen Substrats betragen.
Eine Summe der Querschnitte von Fluidkanälen (insbesondere Zwischenräumen zwischen den Heizelementen) kann mindestens 2-mal, vorzugsweise mindestens 4-mal so groß sein wie eine Summe der Querschnitte der Heizelemente
(insbesondere quer zur Fluidströmungsrichtung betrachtet bzw. quer zur
Breitenrichtung).
Ein Füllstoffanteil, insbesondere der Kohlenstoffanteil in der Polymerschicht mindestens eines Heizelementes (vorzugsweise mehrerer oder aller Heizelemente) kann so ausgebildet sein, dass er einen Stromfluss erlaubt (z. B. in Partikelform, wobei sich die Partikel entsprechend berühren oder nahe beieinanderliegen).
Die (jeweilige) Polymerschicht ist vorzugsweise über mindestens 20 %, weiter vorzugsweise mindestens 50 %, noch weiter vorzugsweise mindestens 80 % einer der Polymerschicht zugewandten Oberfläche des Substrats mit dem (jeweiligen) Substrat in Kontakt. Dadurch kann effektiv das Substrat (das dann als weiterer Wärmeübertrager dient) übertragen werden.
Das (jeweilige) Substrat kann beidseitig mit einer (leitfähigen) Polymerschicht versehen sein. Insbesondere bei einer Ausführung des Heizgerätes als Wasserheizgerät kann eine elektrische Isolation der spannungs- bzw. stromführenden Teile (gegenüber dem Wasser) vorgesehen sein.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Insgesamt kann erfindungsgemäß eine einfache, kostengünstige Herstellung durch wenige (leicht automatisierbare) Prozessschritte und mittels
kostengünstiger Materialien durchgeführt werden. Es ist dabei eine hohe
Heizleistung bei einem geringen Bauraum-Bedarf möglich. Weiterhin erfährt die zu erwärmende Fluid insbesondere einen vergleichsweise geringen Druckverlust.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben, das anhand der beigefügten Figur näher erläutert wird. Hierbei zeigt.
Fig. 1 eine schematische Schrägansicht eines elektrischen Heizgerätes gemäß der Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleichwirkende Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
Fig. 1 zeigt eine Schrägansicht eines erfindungsgemäßen Luftheizgerätes. Das Luftheizgerät umfasst eine Vielzahl von Heizelementen 9, die jeweils eine leitfähige Polymerschicht 10 sowie ein Substrat 11 aufweisen, auf dem die jeweilige Polymerschicht 10 aufgetragen ist. Insgesamt (was nicht zwingend ist) liegen im vorliegenden Fall acht Heizelemente 9 vor. Zwischen den Heizelementen sind entsprechende Zwischenräume 12 (im vorliegenden Fall sieben) vorgesehen. Die einzelnen Polymerschichten 10 sind mit auf dem jeweiligen Substrat 11 angeordneten Kontaktstreifen 13 (Metallstreifen) in Verbindung. Die
Kontaktstreifen 13 sind wiederum mit (im vorliegenden Fall zwei) die
Heizelemente 9 untereinander verbindenden Kontaktstreifen 13a, 13b
(Metallstreifen) verbunden. Die Kontaktstreifen 13a, 13b wiederum ermöglichen eine Kontaktierung über Kontakte 14a, 14b. Der Luftstrom (im Betrieb) ist durch den Pfeil 15 gekennzeichnet. Der Luftstrom strömt also durch die Zwischenräume 12, die sich parallel zum Luftstrom erstrecken. Die in der Fig. 1 gezeigten Polymerschichten 10 sind durch (ionisierende) Strahlung, vorzugsweise
Elektronenstrahlung, vernetzt.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass alle oben beschriebenen Teile für sich alleine gesehen und in jeder Kombination, insbesondere die in den
Zeichnungen dargestellten Details, als erfindungswesentlich beansprucht werden. Abänderungen hiervon sind dem Fachmann geläufig.
Bezugszeichenliste
9 Heizelement
10 Polymerschicht
11 Substrat
12 Zwischenraum
13 Kontaktstreifen
13a, 13b Kontaktstreifen
14a Kontakt
14b Kontakt
15 Pfeil

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Heizgerätes, vorzugsweise
Flüssigkeits- oder Luftheizgerätes, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, wobei mindestens eine erste leitfähige Polymerschicht (10), die eine erste
Polymerkomponente und eine erste leitfähige Komponente, insbesondere Kohlenstoffkomponente, enthält, auf ein, insbesondere isolierendes, erstes Substrat (11) zur Ausbildung eines ersten Heizelements aufgebracht wird und dort mittels Strahlung, vernetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u rch g e ke n n ze i c h n et, dass
die Polymerschicht (10) durch Drucken und/oder Rakeln und/oder
Aufspritzen und/oder Tauchen auf das Substrat (11) aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u rch g e ke n n ze i c h n et, dass
die Strahlung Elektronen-, y-, ß- und/oder α-Strahlung umfasst.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u rch g e ke n n ze i c h n et, dass
mindestens eine zweite leitfähige Polymerschicht (10), die eine zweite Polymerkomponente und eine zweite leitfähige Komponente, insbesondere Kohlenstoffkomponente enthält, auf ein, insbesondere isolierendes, zweites Substrat (11) zur Ausbildung eines zweiten Heizelements aufgebracht wird und dort mittels Strahlung, vernetzt wird,
wobei zwischen den Heizelementen (9) vorzugsweise ein Zwischenraum (12) ausgebildet wird, durch den Fluid zu dessen Aufheizung strömbar ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u rc h g e ke n n ze i c h n et, dass
das Substrat bzw. die Substrate (11) mindestens abschnittsweise,
vorzugsweise vollständig, aus Kunststoff, insbesondere einem Polymer, wie beispielsweise Polyethylen und/oder Polypropylen und/oder Polyetherketon und/oder Polyamid, und/oder aus einem elektrisch isolierenden Material gefertigt und/oder aus einem Material, das bei einer Temperatur unter 500 °C, vorzugsweise unter 200 °C aufschäumt und/oder schmilzt gefertigt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die Polymerschicht (10) bzw. die Polymerschichten (10) und/oder eine Paste zur Herstellung der jeweiligen Polymerschicht mindestens ein Polymer, basierend auf
mindestens einem Olefin; und/oder
mindestens einem Copolymer von mindestens einem Olefin und mindestens einem Monomer, das damit copolymerisiert werden kann, z. B.
Ethylen/Acrylsäure und/oder Ethylen/Ethylacrylat und/oder
Ethylen/Vinylacetat; und/oder
mindestens einem Polyalkenamer (Polyacetylen bzw. Polyalkenylen), wie z. B. Polyoctenamer; und/oder
mindestens einem, insbesondere schmelzverformbaren, Fluorpolymer, wie z. B. Polyvinylidenfluorid und/oder Copolymere davon, umfasst/umfassen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
die leitfähige Komponente(n), insbesondere der Kohlenstoff in der
Kohlenstoffkomponente bzw. in den Kohlenstoffkomponenten in
Partikelform, insbesondere als Rußpartikel, u nd/oder als Kohlenstoffgerüst und/oder in Form von Ruß und/oder Graphit und/oder Graphen und/oder Kohlen stoff fasern und/oder Kohlenstoff-Nanoröhren und/oder Fullerenen vorliegt.
8. Elektrisches Heizgerät, vorzugsweise Flüssigkeits- oder Luftheizgerät,
insbesondere für ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise hergestellt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend mindestens ein erstes von dem aufzuheizenden Fluid umströmbares Heizelement (9), wobei das erste Heizelement (9) ein, vorzugsweise elektrisch isolierendes, erstes
Substrat (11) und mindestens eine elektrisch leitfähige erste Polymerschicht (10), die eine erste Polymerkomponente und eine erste leitfähige
Komponente, insbesondere Kohlenstoffkomponente enthält, aufweist, wobei die Polymerkomponente durch Bestrahlung vernetzt ist.
9. Heizgerät nach Anspruch 8,
d a d u rch g e ke n n ze i c h n et, dass,
mindestens ein zweites Heizelement (9) vorgesehen ist, wobei das zweite Heizelement (9) ein zweites Substrat (11) und mindestens eine elektrisch leitfähige zweite Polymerschicht (10), die eine zweite Polymerkomponente und eine zweite leitfähige Komponente, insbesondere
Kohlenstoffkomponente enthält, aufweist, wobei die zweite
Polymerkomponente durch Bestrahlung vernetzt ist,
wobei zwischen den Heizelementen (9) vorzugsweise ein Zwischenraum (12) ausgebildet ist, durch den Fluid zu dessen Aufheizung strömbar ist.
10. Heizgerät nach Anspruch 8 oder 9,
d a d u rch g e ke n n ze i c h n et, dass
sich erstes und/oder zweites Heizelement (9) zumindest im Wesentlichen entlang einer Fluidströmungsrichtung erstrecken und/oder sich in einem Winkel gegenüber der Fluidströmungsrichtung erstrecken, z. B in einem Winkel kleiner oder gleich 90° und größer 0°, insbesondere größer 10°.
11. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 10,
d a d u rch g e ke n n ze i c h n et, dass
das Substrat bzw. die Substrate (11) als Platte, insbesondere
Kunststoffplatte, ausgebildet ist und/oder
eine Dicke von mindestens 0,1 mm, vorzugsweise mindestens 0,5 mm, weiter vorzugsweise mindestens 1,0 mm und/oder höchstens 5,0 mm, vorzugsweise höchstens 3,0 mm aufweist/aufweisen.
12. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 11,
d a d u rch g e ke n n ze i c h n et, dass
die erste und/oder zweite Polymerschicht (10) und/oder das erste und/oder zweite Substrat zumindest im Wesentlichen plan ausgebildet sind
und/oder die erste und/oder zweite Polymerschicht (10) über mindestens 20 %, vorzugsweise mindestens 50 %, weiter vorzugsweise mindestens 80 % einer der jeweiligen Polymerschicht (10) zugewandten Oberfläche des Substrats (11) mit dem Substrat in Kontakt ist.
13. Heizgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 bis 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass
mindestens drei, vorzugsweise mindestens fünf Heizelemente, ggf. mit entsprechenden Zwischenräumen vorgesehen sind und/oder
ein Durchmesser des Zwischenraumes (12) zwischen dem ersten und dem zweiten Heizelement (9) größer ist als eine Dicke des ersten und/oder zweiten Heizelementes (9).
14. Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes, vorzugsweise Flüssigkeits- oder Luftheizgerätes, nach einem der Ansprüche 8 bis 13 oder hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Fluid, insbesondere Luft oder eine Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, durch die Zwischenräume (12) strömt und dabei aufgeheizt wird.
15. Verwendung eines Heizgerätes nach einem der Ansprüche 8 bis 13 oder hergestellt nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Aufheizen von Fluid, insbesondere Luft oder einer Flüssigkeit, wie z. B. Wasser, in einem
Fahrzeug, vorzugsweise einem Kraftfahrzeug, weiter vorzugsweise für einen Kraftfahrzeug innenraum.
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