NO174426B - Eksoterm, ledende pasta og elektrisk motstandsoppvarmingsenhet belagt eller impregnert med pastaen - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en eksoterm, ledende pasta og en elektrisk motstandsoppvarmingsenhet, belagt eller impregnert med pastaen. Nærmere bestemt angår oppfinnelsen en eksoterm, ledende pasta for tilveiebringelse av en elektrisk motstandsoppvarmingsenhet som gir jevn temperaturfordeling ved en hvilken som helst temperatur og som har temperaturselvregulerende egenskap, og en elektrisk motstandsoppvarmingsenhet som etter behov kan reguleres til en ønsket temperatur under 350°C.

Japansk patentpublikasjon nr. 60-59131/1985 angår et plant, elektrisk oppvarmingselement som omfatter et syntetisk harpiksbånd med et ledende findelt pulver, som sot eller gra-fitt, innarbeidet i båndet, og elektrodetråder som er inn-leiret i båndet ved begge ender i båndets lengderetning. Temperaturen på dette element kan økes til ca. 60°C. En oppvarmingsenhet som omfatter et fast materiale foret med dette element, er også kjent.

Imidlertid har soten eller grafittpulveret en høy spesifikk elektrisk motstand (5000-20000 pfi-cm) og en negativ temperaturkoeffisient for den elektriske motstand (ca. -2,6 u£i*cm/°C). For oppvarmingsenheten som inneholder et slikt ledende findelt pulver, er derfor avstanden mellom elektroder på for eksempel en belagt film liten, og en stor oppvarmingsoverflate med jevn temperaturfordeling kan ikke oppnås. I oppvarmingsenheten hvor det ledende findelte pulver, som sot eller lignende anvendes, benyttes det båndformede oppvarmingselement som formes ved smelteekstrudering av den syntetiske harpiks som inneholder dette ledende findelte pulver. Det er sjelden at en oppvarmingsenhet fremstilles med stor oppvarmingsoverflate ved en anvendelse av en pasta eller maling som inneholder et slikt ledende findelt pulver. ;Da den vanlige oppvarmingsenhet er utsatt for lokal oxydasjon eller beskadigelse ved brenning, kan temperaturen for denne enhet bare økes til en temperatur under ca. 60°C. ;I den vanlige oppvarmingsenhet er for eksempel et substrat foret med et plant oppvarmingselement (bånd). Når elektrisk strøm tilføres via metallpolene, blir en oppvar-mingsdel oppvarmet, og det fås en temperaturfordeling som vist på fig. 7b. ;Det vanlige ledende pulver, som sot eller et lignende pulver, har således en høy elektrisk spesifikk motstand og ;negativ temperaturkoeffisient for den elektriske motstand. For oppvarmingsenheter som inneholder et slikt ledende pulver, kan derfor avstanden mellom elektroder på den belagte film, båndet eller lignende ikke gjøres større, og en stor oppvarmingsoverflate med jevn temperaturfordeling kan ikke oppnås. Når substratet er belagt med pastaen eller et belegg som inneholder et slikt ledende pulver, må den påførte films tykkelse reguleres nøyaktig. Pastaen eller belegget må dessuten påføres ved hjelp av for eksempel en maskin til en tykkelse av ikke over 0,3 mm ± 0,02 mm, og det er ikke hensiktsmessig å påføre pastaen eller belegget for hånd. For den vanlige oppvarmingsenhet blir mer elektrisk strøm tilført til en tykkere del av den belagte film som har varierende tykkelse, og temperaturen for denne del blir derfor forhøyet. Minskningen i elektrisk motstand fører imidlertid til at det stadig strømmer mer elektrisk strøm fordi det vanlige ledende findelte pulver, som sot eller et lignende pulver, har en negativ temperaturkoeffisient for den elektriske motstand. Temperaturen for denne del blir derfor enda høyere, og lokal beskadigelse på grunn av smelting eller brenning blir derved igangsatt. ;I henhold til teknikkens stand er det dessuten umulig nøyaktig å belegge en buet overflate, den innvendige overflate av et hull eller en ujevn overflate ved hjelp av en maskin. En belagt film med jevn tykkelse kan derfor ikke oppnås, og den lokale oppvarming, som beskrevet ovenfor, vil derfor uheldig-vis finne sted. For vanlige plane oppvarmingselementer er det vanskelig å fore den buede overflate, den innvendige overflate til hullet eller den ujevne overflate med elementbåndet, og elementbåndets bredde må gjøres smalere på grunn av deres høye motstand. Når de på påføres på et stort område, anvendes en rekke av disse bånd. Resultatet er at det forekommer tempera-turforskjeller mellom båndene og oppvarmingsdelen, og det er derfor umulig å oppvarme hele den brede overflate til en jevn temperatur. Dessuten blir dette oppvarmingselement bare oppvarmet til en temperatur av ca. 60°C og kan ikke reguleres til en ønsket temperatur. Det har derfor lenge vært ønskelig å utvikle en eksoterm, ledende pasta eller belegning for frem-stilling av en oppvarmingsenhet med stor oppvarmingsoverflate, over hvilken en jevn temperaturfordeling kan oppnås selv dersom substratet skulle ha en kompleks form, som buet overflate, som den innvendige overflate mot et hull, eller som en ujevn overflate, og idet substratet skal kunne belegges med pastaen eller belegningsmaterialet til en tykkelse som ikke er nøyak-tig jevn, kunne påføres for hånd eller ved impregnering, og hvor lokal beskadigelse på grunn av smelting eller brenning ikke finner sted og oppvarmingstemperaturen fritt kan reguleres. ;Omfattende studier har vist at de ovenfor beskrevne problemer kan løses ved anvendelse av en pasta eller et belegg som hovedsakelig omfatter et spesielt metalloxyd og en syntetisk harpiks, og at en utmerket oppvarmingsenhet kan fremstilles. ;Med oppfinnelsen tilveiebringes det således en eksoterm, ledende pasta, kjennetegnet ved at den hovedsakelig består av en syntetisk harpiks og et varmestabilt metalloxyd, hvor metalloxydet har en positiv temperaturkoeffisient for den elektriske motstand, en spesifikk elektrisk motstand som ikke er over 5xl0<3> uft.cm ved vanlig temperatur og er valgt fra gruppen bestående av V203, Cr02 og blandinger av disse, og hvor den syntetiske harpiks er tilstede i en mengde av 30-360 vektdeler pr. 100 vektdeler av metalloxydet. ;Med oppfinnelsen tilveiebringes det også en elektrisk motstandsoppvarmingsenhet kjennetegnet ved at den omfatter et på ønsket måte formet fast legeme eller overflate derav som er belagt eller impregnert med et belegningsmiddel eller en pasta, idet belegningsmidlet eller pastaen hovedsakelig består av en syntetisk harpiks og et varmestabilt metalloxyd som har positiv temperaturkoeffisient for den elektriske motstand, en spesifikk elektrisk motstand på ikke over 5xl0<3> pfi.cm og som er valgt fra gruppen bestående av V203, Cr02 og blandinger av disse, og hvor den syntetiske harpiks er tilstede i en mengde av 30-360 vektdeler pr. 100 vektdeler av metalloxydet. Fig. 1 og 2 er kurver som viser at en oppvarmingsoverflate påført en pasta i henhold til den foreliggende oppfinnelse får en viss stabil temperatur etter forløpet av en viss tid, Fig. 3a, 3b og 4 er oppriss som viser en oppvarmingsenhet med en påført pasta i henhold til den foreliggende oppfinnelse, Fig. 5a og 5b er skjematiske oppriss som viser til-standen for metalloxydpartikler dispergert i en pasta i henhold til den foreliggende oppfinnelse, påført på en oppvarmingsenhet, Fig. 6 viser en kurve over forholdet mellom den elektriske motstand og temperaturen for en oppvarmingsenhet ifølge oppfinnelsen, og Fig. 7a, 7b og 7d er oppriss som viser en vanlig oppvarmingsenhet . ;På figurene betegner 1 et substrat, 2 et oppvarmingselement, 3 en pol, 4 og 8 temperaturfordeling, 5 en ledende partikkel, 6 et keramisk belegg og 7 en påført oppvarmings-f ilm. ;Metalloxydet som anvendes i henhold til den foreliggende oppfinnelse har en positiv temperaturkoeffisient for den elektriske motstand og en spesifikk motstand av ikke ;3 3 ;over 5x10 pfi* cm, fortrinnsvis under 1x10 pfi-cm. Dette innebærer at denne verdi er fra 2 til 30% av verdien for carbonpulverpigment og at den elektriske motstand øker med temperaturen. Dessuten foretrekkes et varmemotstandsdyktig metalloxyd som er stabilt ved forhøyede temperaturer og ikke utsettes for oxydasjon og beskadigelse ved brenning. Det foretrekkes å velge et metalloxyd med en elektrisk motstand som hurtig øker med temperaturen ved temperaturer under ca. 350°C.

Ledende carbon som er vanlig anvendt i oppvarmingsenheter av denne type, har en høy elektrisk motstand og en negativ temperaturkoeffisient. Dessuten varierer oppvarmingstemperaturen med variasjon i filmens tykkelse. En stor oppvarmingsoverflate med jevn temperaturfordeling kan derfor ikke oppnås. Dessuten er oppvarmingsoverflaten utsatt for risiko for lokal oxydasjon eller brenning.

Derimot har metalloxydet som anvendes i henhold til

den foreliggende oppfinnelse, fysikalsk-kjemiske egenskaper som er motsatte i forhold til egenskapene for det vanlige

ledende pulver. Når nemlig metalloxydet anvendes ifølge den foreliggende oppfinnelse, blir mer elektrisk strøm tilført til en tykkere del av filmen med varierende tykkelse, og temperaturen for denne del blir derfor øket. Når imidlertid temperaturen øker, øker motstanden slik at den elektriske strøm minskes fordi den elektriske motstands temperatur-koef f isient er positiv. Temperaturen avtar derfor slik at den blir stabilisert ved en egnet temperatur, og lokal over-oppheting vil ikke forekomme. En oppvarmingsenhet med stor oppvarmingsoverflate med jevn temperaturfordeling kan derfor oppnås ved hjelp av en slik temperaturselvregulerende virkning. I henhold til den foreliggende oppfinnelse får film-tykkelsen variere med opp til +2 0%. Belegningsmetoden kan derfor utføres for hånd. Videre er oppvarmingstemperaturen lett regulerbar til en ønsket temperatur. Dette skyldes anvendelsen av metalloxydet som er beskrevet ovenfor, og det er en overraskende virkning som for første gang ble påvist av oppfinnerne bak den foreliggende oppfinnelse.

Som metalloxyd anvendt i henhold til den foreliggende oppfinnelse kan for eksempel nevnes V^O^ med en spesifikk motstand på 600-5000 pfi-cm og en temperaturkoeffisient for den elektriske motstand av ca. +1, 8pfi-cm/°C, Cr02 med en spesifikk motstand på 30-600 pfi-cm og en temperaturkoeffisient for den elektriske motstand av ca. +l,lpfi-cm/°C og ReC>2 med en spesifikk motstand på 20-200 pfi-cm og en tem-peraturkoef f isient for den elektriske motstand på ca.

+0,1 pfi-cm/°C.

Den spesifikke motstand for metalloxydet anvendt i henhold til den foreliggende oppfinnelse er fra 2 til 30%

av den spesifikke motstand for carbonpulver og lignende materialer. Partikler med en størrelse av 0,02-60pm blir fortrinnsvis anvendt selv om partikkelstørrelsen bestemmes ut fra en vurdering av dispergerbarheten i den syntetiske harpiks anvendt som bindemiddel. Metalloxyd med en par-tikkelstørrelse under 0,02pm er i alminnelighet uønsket fordi den elektriske motstand øker og effekten pr. arealenhet avtar (0,05 til 5 W/cm , en temperatur av 30-350°C). Når partikkelstørrelsen er over 60 pm, blir de

pulverformige partikler av og til heterogent dispergert i den påførte film.

Den syntetiske harpiks som anvendes i henhold til den foreliggende oppfinnelse, kan være en termoplastisk harpiks, en varmherdende harpiks eller en harpiks som kan herde ved anvendelse av elektronstråling, og den kan velges på egnet måte i overensstemmelse med de beregnede anvendelses-områder for oppvarmingsenheten.

Som termoplastisk harpiks anvendes en harpiks med et mykningspunkt på minst 15°C og en gjennomsnittlig molekylvekt på fra flere tusen til flere hundre tusen. Som varmherdende harpiks eller reaktiv harpiks anvendes en harpiks med en molekylvekt av ,ikke over 200000, som foreligger som en belegningsvæske. Denne harpiks blir oppvarmet efter belegning og tørking, og dens molekylvekt nærmer seg derfor uendelig på grunn av slike reaksjoner som kondensasjon eller addisjon. Som bestrålingsherdbar harpiks kan det anvendes en harpiks hvor radikal-tverrbinding eller polymerisasjon til tørrhet oppnås ved bestråling, eller harpikser hvor bestråling medfører slik forandring i den termoplastiske harpiks' molekyler. Et slikt radikal innbefatter en acrylisk dobbelt-binding som forekommer i acrylsyre, methacrylsyre eller en ester derav og som oppviser radikalpolymeriserbare umettede dobbeltbindingsegenskaper, en allyldobbeltbinding som forekommer i diallylfthalat eller lignende og en umettet bind-ing som forekommer i maleinsyre eller et derivat derav eller et lignende materiale.

Som syntetisk harpiks kan for eksempel nevnes en polyimidharpiks, en polyamidharpiks, en polyfenylenoxydharpiksf en siliconharpiks, en fenolharpiks, en epoxyharpiks, en polyparabansyreharpiks, en polyurethanharpiks eller en poly-vinylharpiks. Mykningstemperaturen eller spaltningstempera-turen for harpiksen kan velges i overensstemmelse med en temperatur som er ønsket for den påførte film.

Forholdet mellom syntetisk harpiksbindemiddel og metalloxyd blir valgt forskjellig i avhengighet av den ønskede opp-varmingstemperatur, oppvarmingsoverflatens areal eller arten av metalloxyd bg syntetisk harpiks eller kombinasjonen derav etc. Den syntetiske harpiks anvendes i alminnelighet i et forhold av fra 30 til 360 vektdeler pr. 100 vektdeler av metalloxydpulveret.

Når den ovennevnte syntetiske harpiks anvendes som bindemiddel sammen med metalloxydet som her er nærmere beskrevet, kan den påførte films styrke sikres, og den elektriske motstandsverdi kan reguleres til 1-1500 Q/ O

som er tilstrekkelig for oppvarmingsenheten, hvor Q/ O

er en enhet som angir den elektriske motstand pr. enhet tykkelse for et vilkårlig kvadratisk element med gitt tykkelse av den ledende pasta.

Når den syntetiske harpiks utgjør under 30 vektdeler, avtar den elektriske motstandsverdi, og temperaturen for oppvarmingsenheten øker (derfor anvendbar for en oppvarmingsenhet med en stor oppvarmingsoverflate), men den påførte films styrke er utilstrekkelig. Når derimot den syntetiske harpiks utgjør over 360 vektdeler, kan den elektriske motstandsverdi som er nødvendig for oppvarming ikke oppnås (på grunn av den for høye elektriske motstandsverdi) , og resultanten er uegnet for praktisk anvendelse. Dette innebærer at når den elektriske motstandsverdi er

under 1 Q/ 0 ved vanlig temperatur, blir den elektriske strøm for sterk og dermed temperaturen for høy. Dersom den elektriske motstandsverdi er over 1500 Q/ 0 , blir den elektriske strøm for lav, og varmeutviklingen blir derfor så svak at det er vanskelig å oppnå en ønsket temperatur.

Dersom oppvarmingsoverflaten er stor, vil belegget

ha lav elektrisk motstand, som 1 Q/ 0 , ved den vanlig anvendte temperatur. Dersom oppvarmingsoverflaten er liten, vil belegget ha høy elektrisk motstand, som 1500 Q/ 0 , ved vanlig temperatur. I henhold til den foreliggende oppfinnelse blir oppvarmingsenheten stabilt oppvarmet slik at den får en ønsket overflatetemperatur på høyst 350°C i lengre tid, ved å anvende kombinasjon av beleggets sammensetning, tykkelsen av den påførte film og den påtrykkede spenning etc.

Dette belegg som hovedsakelig omfatter metalloxydet og den syntetiske harpiks påføres ved hjelp av forskjellige belegningsmetoder, som påpensling, valsebelegning, sprøyte-belegning, elektrostatisk belegning, elektroavsetningsbe-legning eller pulverbelegning eller ved anvendelse av ned-dyppingsmetoden. Et annet tilsetningsmiddel kan tilsettes til belegget.

Tilsetningsmidlet innbefatter for eksempel et fortyn-nende oppløsningsmiddel, et suspensjonsmiddel eller et dis-persjonsmiddel, et antioxydasjonsmiddel, et pigment eller et annet nødvendig tilsetningsmiddel.

Som fortynningsoppløsningsmiddel anvendes det oppløs-ningsmiddel som anvendes for belegget, som et alifatisk hydrocarbon, en aromatisk petroleumsnaftha, et aromatisk hydrocarbon (toluen eller xylen etc.), en alkohol (isopropyl-alkohol, butanol eller ethylhexylakohol etc), en ether-alkohol (ethyl-Cellosolve<®>, butyl-Cellosolve<®> eller ethylen-glycolmonoether etc), en ether (butylether), et acetat,

et syreanhydrid, en etherester (ethyl-Cellosolve<®->acetat),

et keton (methylethylketon eller methylisobutylketon), N-methyl-2-pyrrolidon, dimethylacetamid eller tetrahydro-furan. Det foretrukne oppløsningsmiddel velges ut fra hva som er hensiktsmessig, avhengig av den syntetiske harpiks anvendt som bindemiddel, og av metalloxydet. Mengden av det fortynnede oppløsningsmiddel velges innen området fra 410 vektdeler og derunder, pr. 100 vektdeler av harpiksen (metalloxyd).

Som suspensjonsmiddel kan methylcellulose, kalsium-carbonat eller findelt bentonitt etc nevnes. Som disper-sjonsmiddel kan de forskjellige overflateaktive midler, som et anionisk overflateaktivt middel (et fettsyresalt eller et flytende fettoljesulfatsalt), et kationisk overflateaktivt middel (et alifatisk aminsalt eller et kvartært ammoniumsalt), et amfotert overflateaktivt middel eller et ikke-ionisk overflateaktivt middel anvendes. For lett å oppnå størkning til tørrhet eller herding av belegningsmidlet eller pastaen i løpet av kort tid kan et herdemiddel tilsettes.

Herdemidlet velges i henhold til den anvendte harpiks, og det anvendes et vanlig herdemiddel, slik som et alifatisk eller aromatisk polyamin, et polyisocyanat, et poly-amid, et polyamin eller thiourea.

I tillegg kan det være gunstig å anvende en stabilisa-tor, et mykningsmiddel eller et antioxydasjonsmiddel etc.

Som substrat for oppvarmingsenheten ifølge den foreliggende oppfinnelse kan et plastmateriale, et keramisk materiale, tre, fiber, papir, et metallmateriale belagt med en elektrisk isolator eller andre faste formningsmaterialer anvendes. Oppvarmingsenheten ifølge den foreliggende oppfinnelse, omfattende det faste materiale, kan formes til ønsket form og tilberedes ved belegning eller impregnering av det på ønsket måte formede faste materiale eller faste overflate med belegningsmidlet eller pastaen som omfatter det ovenfor beskrevne metalloxyd og den syntetiske harpiks.

For eksempel blir et substrat dannet av et metallmateriale belagt med en elektrisk isolasjon, et keramisk materiale, et plastmateriale, tre eller en kombinasjon derav, på hvilket minst to metallpoler er sikkert festet i motsatte stillinger, belagt med belegningsmidlet eller pastaen ifølge oppfinnelsen inntil en tykkelse på 100-300^um.

Formen til det ovenfor beskrevne substrat er ikke spesielt begrenset, og substratet kan ha en plan overflate eller en buet overflate.

Selv om det er ønskelig å belegge substratoverflaten med et keramisk materiale, kan tre av og til anvendes ved en ønsket temperatur som er under 150°C. Dessuten kan en kombinert gjenstand, som en kompositt som omfatter tre, et plastmateriale eller et metall og et keramisk materiale på-ført på dette, anvendes.

Når den faste overflate som skal belegges er stor og påpensling, valsebelegning eller sprøytebelegning anvendes, økes belegningsmidlets flytbarhet for å forbedre bearbeid-barheten. I dette tilfelle blir fortynningsoppløsningsmidlet fortrinnsvis innarbeidet i en mengde av under 410 vektdeler pr. 100 vektdeler av det ledende pulver. Dersom mer opp-løsningsmiddel innarbeides, blir belegningsmidlet altfor flytende, og det er vanskelig å oppnå den foreskrevne tykkelse for den påførte film. Anvendelse av for meget oppløs-ningsmiddel er derfor uegnet for å oppnå en ønsket overflate-

temperatur for den påførte film.

Den påførte film herdes eller størknes til tørrhet ved en temperatur av ikke over 350°C eller herdes ved anvendelse av elektronstråler (bestrålning).

Når størkningen til tørrhet eller herdingen utføres ved en temperatur som ikke er over 350°C og i en tilstrekkelig tid, kan en glatt film med en foreskreven tykkelse oppnås. Ved en høyere temperatur enn denne er det sannsynlig at skumdannelse, flyting og forringelse finner sted, og ved temperaturer under 70°C kreves meget lang tid.

Når belegnignsmidlet påføres inntil en tykkelse av 100-3000 pm og derefter får anledning til å reagere for å herdes ved en temperatur ikke over 350°C, fås en påført film som størkner til tørrhet og har en tykkelse av 70-

2000 um. Denne påførte film for elektrisk motstandsopp-varming ga både høy temperatur og lav temperatur.

Det foretrekkes at belegget påføres slik at det får en tykkelse av 100-300 um. Dersom tykkelsen er under 100 um, blir den elektriske motstand for høy, effekten pr. arealenhet blir for lav, og filmstyrken blir dessuten -utilstrekkelig. Når tykkelsen er over 3000 um, er det sannsynlig at segregering vil finne sted på grunn av utfelling av partikler, og det er vanskelig å oppnå en jevnt belagt film.

Dersom det er frykt for at lekkasje vil finne sted, blir den oppvarmede påførte film dekket med et tynt lag av en elektrisk isolerende film hva gjelder styrken. For tykke filmer fører til forstyrrelse av varmeoverføringen.

Oppvarmingsenheten blir på lignende måte fremstilt ved å behandle fiber eller papir med belegningsmidlet med pastaen ifølge den foreliggende oppfinnelse, omfattende metalloxydet og den syntetiske harpiks. Dessuten kan en oppvarmingsenhet med utmerkede overflateegenskaper oppnås ved å anvende en harpiks som kan herdes ved anvendelse av elektronstråler (bestråling).

For en eksoterm ledende pasta ifølge den foreliggende oppfinnelse kan oppvarmingsenhetens temperatur reguleres til en ønsket temperatur ved valget av typen, sammensetningsforholdet og tykkelsen for den påførte film og en kombinasjon derav og dessuten ved valg av oppvarmingsareal eller det påtrykkede potensial.

Den eksoterme ledende pasta har temperaturselvregulerende funksjon. Den påførte films tykkelse må nærmere bestemt ikke gjøres nøyaktig jevn, og den påførte film kan påføres manuelt på den faste overflate med ønsket form. Dessuten kan oppvarmingsenheten fremstilles ved neddypping av det impregnerbare, faste materiale med ønsket form, som fiber eller papir. Oppvarmingsenheten ifølge den foreliggende oppfinnelse kan derfor finne utstrakt anvendelse innen forskjellige områder, som for påføring på innvendige vegger, gulv, tak, innvendige ovnsoverflater, inne i ledninger og for andre overflateanvendelser, gulvtepper, ulltepper, for-enklede oppvarmingsinnretninger, varmeapparater og antifryse-innretninger.

Den eksoterme,ledende oppvarmingspasta ifølge den foreliggende oppfinnelse omfatter hovedsakelig den syntetiske harpiks og det varmestabile metalloxyd som har positiv temperaturkoeffisient for den elektriske motstand og en spesifikk motstand på ikke over 5x10 3 u ff} -cm. Fra denne kan derfor en oppvarmingsenhet fremstilles som har selv-regulerende funksjon for temperaturen, kan reguleres efter behov til en ønsket temperatur under 350°C og dessuten ha en jevn temperaturfordeling over en stor oppvarmingsflate såvel som en liten oppvarmingsoverflate med forskjellige former og overflater som inneholder en ujevn overflate eller lignende.

Den foreliggende oppfinnelse vil nu bli detaljert beskrevet i de nedenstående eksempler som bare er ment å være illustrerende og ikke begrensende for en fortolkning av oppfinnelsens omfang. I de nedenstående eksempler skal "deler" bety "vektdeler".

Eksempel 1

Eksoterme ledende oppvarmingspastaer ble fremstilt ved anvendelse av 30, 45, 65, 75, 80 og 90 deler siliconharpiks pr. 100 deler V-^O^ (med en gjennomsnittlig partikkelstørrelse av hovedsakelig 9 um). Plater med en overflate som er blitt behandlet med et keramisk materiale, ble belagt med de eksoterme;ledende oppvarmingspastaer til en tykkelse av ca. 1 mm og ble derefter herdet ved oppvarming i 2 timer ved 90°C. Karakteristikaene for disse oppvarmingsenheter er gjengitt i Tabell 1.

For en oppvarmingsenhet med det sammensetningsforhold som er vist under nr. 4 i den ovenstående tabell og som hadde en elektrisk motstandsverdi på 110 Q/ a , ble et potensial på 25 V påtrykket på de motsatte sider av et kvadrat av den belagte film med hver side 100 mm lang. En kurve som viser forholdet mellom tiden og temperaturen for filmoverflaten på dette tidspunkt er vist på Fig. 1 (værelsetemperatur: 12°C).

Det fremgår av Tabell 1 at oppvarmingstemperaturen

for den eksoterme,ledende pasta ifølge oppfinnelsen varierer i overensstemmelse med arealet for oppvarmingsoverflaten og sammensetningsforholdet mellom metalloxydet og den syntetiske harpiks og at den kan reguleres til en ønsket temperatur ved kombinasjonen av disse variable.

Det fremgår dessuten av Fig. 1 at pastaen ifølge den foreliggende oppfinnelse får en bestemt, stabil oppvarmings-tid efter at en viss tid har forløpt.

Eksempel 2

De eksoterme,ledende pastaer ble fremstilt ved anvendelse av 150, 220, 270, 290, 310 og 360 deler polyurethanharpiks pr. 100 deler V20^ (med en gjennomsnittlig partikkelstør-relse av 12 pm).

Plater hvis overflate var blitt behandlet med et keramisk materiale, ble belagt med de eksoterme,ledende pastaer til en tykkelse av ca. 1 mm og ble derefter herdet ved oppvarming ved 110°C i 3 timer. Disse oppvarmingsenheters karakteristika er gjengitt i den nedenstående Tabell 2.

For oppvarmingsenheten med sammensetningsforholdet vist under nr. 10 i den ovenstående tabell og med en elektrisk motstandsverdi på 400 Q/ D ble et potensial på 65 V påtrykket på de motsatte sider av et kvadrat av den belagte film med hver side 100 mm lang. Kurven som viser forholdet mellom tiden og temperaturen for filmoverflaten på dette tidspunkt er gjengitt på Fig. 2 (væreIsetemperatur: -10°C).

Det fremgår av Tabell 2 at for den eksoterme,ledende pasta ifølge oppfinnelsen varierer oppvarmingstemperaturen i overensstemmelse med arealet for oppvarmingsoverflaten og med sammensetningsforholdet mellom metalloxydet og den syntetiske harpiks og at den kan reguleres til en ønsket temperatur ved hjelp av kombinasjonen av disse variable.

Det fremgår dessuten av Fig. 2 at pastaen ifølge

den foreliggende oppfinnelse får en bestemt, stabil opp-varmingstemperatur efter at en viss tid har forløpt.

Eksempel 3

Det fremgår av Fig. 3 at et fast materiale 1 med en bølgete ujevn overflate ble belagt med et varmemotstandsdyktig keramisk materiale 6 og at metallpoler 3 ble fast anbragt på dette. En eksoterm, ledende pasta bestående av 80 deler epoxyharpiks, 20 deler methylethylketon som fortynningsmiddel og 3 deler polymert esterdispersjonsmiddel ("Dispalon 360031") pr. 100 deler V203 med en partikkel-størrelse av hovedsakelig ca. 9 pm var blandet med hverandre, ble påført på det faste materiale 1, og det ble oppnådd en festet herdet påført film 7 med en tykkelse av ca. 0,5 mm.

Da et potensial på 100 V ble påtrykket mellom polene som befant seg i en avstand av 1500 mm fra hverandre, ble en tilnærmet jevn temperaturfordeling 8 oppnådd som varierte mellom 175-178°C over hele overflaten.

Eksempel 4

Det fremgår av Fig. 4 at et fast materiale 1 med av-kortet kjegleform og med en flate med stor vinkel og en toppdiameter .av 400 mm, en grunnflatediameter av 500 mm og en høyde av 1000 mm er blitt belagt med etvarmemotstands-dyktig keramisk materiale 6 og at metallpoler 3 er blitt fast festet til dette. En eksoterm,ledende pasta med en viskositet av ca. 1700 centipoise og hvori 100 deler av et blandet pulver av 90% V203 og 10% Cr02, hvorav partikkel-størrelsen var 0,025-10 pm, og 200 deler av et blandet bindemiddel bestående av 22 deler epoxyharpiks med et mykningspunkt av 140°C og 78 deler ethyl-Cellosolve<®> som fortynningsmiddel var blitt arbeidet sammen, ble påført på det faste legeme 1. En herdet påført film 7 med en tykkelse av 1,2 mm på den del av legemet 1 som hadde større diameter, og med en tykkelse av 1,0 mm ved den del av legemet som hadde den mindre diameter, ble festet til dette.

Da et potensial på 100 V ble påtrykket mellom polene, ble en tilnærmet jevn temperaturfordeling oppnådd som varierte fra 110 til 115 °C over hele overflaten. Et noe lignende resultat kunne også oppnås da Cr02 ble anvendt istedenfor ReO^.

Eksempel 5

En eksoterm,ledende pasta 7 med en viskositet av ca. 1600 centipoise ble fremstilt ved å blande 100 deler av et blandet pulver av 90% V203 og 10% Cr02 med en partikkel-størrelse av 0,025-20 um og 200 deler av et blandet bindemiddel som besto av 20% epoxyharpiks med et mykningspunkt av 140°C og 80% xylen sm fortynningsmiddel. Det fremgår av Fig. 5 at faste plastlegemer 1 er belagt med denne pasta inntil en tykkelse av ca. 1 mm for (a) og en tykkelse av ca. 3,5 mm for (b). Efter at filmen var blitt herdet, ble den påførte films tverrsnitt undersøkt.

For den tynne film (a) var de elektrisk ledende partikler 5 tilnærmet homogent dispergert. For den tykke film (b) var imidlertid partiklene 5 blitt skilt ut ved utfelling slik at heterogene egenskaper oppsto, og filmen viste en styrkeforskjell på ca. 10% i styrke og elektrisk motstandsverdi mellom den øvre del og den nedre del av den påførte film.

Pastaen ble påført inntil en tykkelse på ca. 3 mm med en feilmargin på ca. 2%.

Eksempel 6

En pasta hvori 110 deler av blandet bindemiddel av

70% epoxyharpiks og 30% methylethylketon som fortynningsmiddel pr. 100 deler V203 med en partikkelstørrelse som hovedsakelig var ca. 9 pm, var blitt blandet med hverandre, ble påført på tre som var belagt med et keramisk materiale. Efter en herdereaksjon ved en temperatur av 140°C ble en

1 mm tykk påført film oppnådd. Da et potensial på 70 V ble påtrykket mellom poler som befant seg i en avstand av 800 mm fra hverandre, ble en temperatur av 100°C stabilt oppnådd (se 10 på Fig. 6).

En pasta hvori 150 deler siliconharpiks inneholdende 40% toluen som fortynningsmiddel var blitt blandet med 100 deler blandet pulver av 8 0% V203 og 20% Cr02 med en par-tikkelstørrelse av 0,025-20 um, ble påført på et varmemotstandsdyktig fast harpikslegeme som var blitt belagt med et keramisk materiale. Efter størkning til tørrhet ble en 1 mm tykk påført film oppnådd. Da et potensial på 100 V ble påtrykket mellom poler som befant seg i en avstand av 800 mm fra hverandre, ble en temperatur av 170°C stabilt oppnådd (se 11 på Fig. 6).

Et belegningsmiddel hvori 180 deler polyparabansyreharpiks inneholdende 80% N-methylpyrrolidon som fortynningsmiddel og 10% suspensjonsmiddel (bentonitt med en partikkel-størrelse av 1-7 pm) var blitt blandet med 100 deler av et blandet pulver av 70% V203 og 30% Cr02, ble påført på et keramisk fast legeme. Efter herding ble en 0,5 mm tykk på-ført film oppnådd. Da et potensial på 100 V ble påtrykket mellom poler som befant seg i avstand av 800 mm fra hverandre, ble en temperatur av 230°C stabilt oppnådd (se 12 på

Fig. 6).

Fig. 6 viser en kurve for forholdet mellom den elektriske motstand (fi/D) og temperaturen for oppvarmingsenheter på hvilke belegningsmidlene ifølge den foreliggende oppfinnelse er blitt påført, når potensialer på 70 V og 100 V påtrykkes på disse. Det fremgår at den elektriske motstand begynner å øke med økende temperatur, gradvis fulgt av en steil økning, hvorved den elektriske strøm avtar, og at temperaturen når en temperatur ved hvilken oppvarmingsverdien kommer til likevekt med varmetapet.

Eksempel 7

En 0,2 mm tykk vevnad av glassfibre i hvilken kobber-tråder var blitt sydd inn i en avstand av 200 mm fra hverandre, ble neddyppet i en ledende pasta hvori 20 0 deler blandet bindemiddel av 60% epoxyharpiks inneholdende herdemiddel og 40% syreanhydrid var blitt innarbeidet i 100 deler med en partikkelstørrelse av ca. 9 um. Efter en herdereaksjon ved en temperatur av 100°C ble en 0,4 mm tykk elektrisk ledende vevnad oppnådd.

Da et potensial på 60 V ble påført mellom poler, ble en temperatur av 27°C oppnådd ved en værelsetemperatur av 5°C efter 10 minutter.

Da en lignende prøvning ble utført med et 0,2 mm tykt japansk papir, ble en temperatur på 39°C oppnådd. Disse vevnader kunne bøyes 180°C.

Eksempel 8

Begge flater av en 0,85 mm tykk vevnad av glassfibre

i hvilken 3 sølvtråder med en diameter av 0,16 mm var blitt sydd inn på de motsatte sider av vevnaden, ble belagt med en blandet oppslemning av 10 g fleksibel epoxyharpiks som inneholdt et herdemiddel, og 12 g Cr02 som inneholdt 20% xylen. Den fleksible vevnad i form av et kvadrat med sider på 10 cm lengde ble laget og derefter varmebehandlet ved en temperatur av 120°C i 3 timer. Den erholdte vevnad ga en elektrisk motstandsverdi på 3050/1 ved en temperatur av 20°C. Da et potensial på 100 V ble påtrykket, ble en stabil temperatur på 32°C oppnådd efter 15 minutter. En

vanntett, varmeisolerende vevnad ble oppnådd ved å dyppe den elektrisk ledende, fleksible vevnad ned i epoxyharpiksen for derefter å danne en film på denne med en tykkelse av 0,1 mm.

Claims (3)

1. Eksoterm, ledende pasta, karakterisert ved at den hovedsakelig består av en syntetisk harpiks og et varmestabilt metalloxyd, hvor metalloxydet har en positiv temperaturkoeffisient for den elektriske motstand, en spesifikk elektrisk motstand som ikke er over 5xl0<3> uQ.cm ved vanlig temperatur og er valgt fra gruppen bestående av V203, Cr02 og blandinger av disse, og hvor den syntetiske harpiks er tilstede i en mengde av 30-360 vektdeler pr. 100 vektdeler av metalloxydet.

2. Pasta ifølge krav 1, karakterisert ved at den syntetiske harpiks er valgt fra gruppen bestående av en siliconharpiks, en urethanharpiks, en epoxyharpiks, en polyparabansyreharpiks og en polyimidharpiks.

3. Elektrisk motstandsoppvarmingsenhet, karakterisert ved at den omfatter et på ønsket måte formet fast legeme eller overflate derav som er belagt eller impregnert med et belegningsmiddel eller en pasta, idet belegningsmidlet eller pastaen hovedsakelig' består av en syntetisk harpiks og et varmestabilt metalloxyd som har positiv temperaturkoeffisient for den elektriske motstand, en spesifikk elektrisk motstand på ikke over 5xl0<3> ufi.cm og som er valgt fra gruppen bestående av V203, Cr02 og blandinger av disse, og hvor den syntetiske harpiks er tilstede i en mengde av 30-360 vektdeler pr. 100 vektdeler av metalloxydet.