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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Flächenheizelementes, wobei in dessen Herstellung niedrige Prozesstemperaturen zur Anwendung kommen, sowie die nach diesem Verfahren hergestellten Flächenheizelemente.
Aus der Literatur sind mehrere Verfahren zur Herstellung von Flächenheizelementen bekannt.
So beschreibt die US 4,203,198 die Herstellung eines Flächenheizelementes, bei dem eine dünne Metallfolie zwischen zwei Lagen von Glasfasermatten eingebettet ist und die gesamte Sandwich- Anordnung mit einem temperaturbeständigen Bindemittel fixiert wird. Das Bindemittel enthält kolloidal eingebundene Siliziumteilchen. Die Glasfaserlagen dienen dabei als Grundfläche, als Deckfläche und als Isolationsschicht, die Metallfolie bildet das Widerstandsheizelement.
Die DE 21 51 626 nennt ein Verfahren zur Herstellung eines starren, aufheizbaren Flächenheizelementes, welches aus einer dünnen, wärmebeständigen, starren, die Wärme abgebenden Schicht besteht, die über einen elektrisch leitenden Film mit entsprechenden elektrischen Anschlüssen verfügt und mit einer dickeren, elektrisch isolierenden, starren Schicht verbunden ist. Zur Bildung des elektrisch leitfähigen Films wird auf die dünne, die Wärme abgebende Schicht eine wässrige Kunststoffdispersion aufgebracht, welche elektrisch leitende Partikelchen, wie Edelmetalle, Kohlenstoff, Russ oder Graphit und zusätzlich Kalium- oder Natriumsilikat enthält.
Nach der Trocknung der wässrigen Dispersion bei Temperaturen von etwa 90 C wird eine dickere, wärmeisolierende Schicht aus Polyurethan -Hartschaum aufgebracht, indem das schaumbildende Reaktionsgemisch direkt mit dem elektrisch leitenden Film in Kontakt tritt.Aus der DE 196 38 640 geht ein Verfahren zur Herstellung von Flächenheizelementen für Cerankochfelder hervor. Dabei wird aus einer Metallfolie der Heizteiter herausgetrennt, beispielsweise durch Ausstanzen oder Ausätzen. Diese Folie wird im Abstand zwischen der Isolationsgrundplatte und dem Ceranfeld aufgehängt, wobei Temperaturdehnungseffekte, welche bei Temperaturen von bis zu 1200 C auftreten, durch Durchhängen im Luftraum ausgeglichen ser heime Heizfolie mit einem Heizleiterbahnmuster verwendet die DE 100 25 539.
Hierbei wird jedoch zwischen der Heizfolie und der zu erhitzenden Fläche eine keramikgefüllte Polymerschicht angeordnet. Die mit der Heizfolie verbundene Polymerschicht wird mit einem Isolationsformkörper gegen die zu beheizende Fläche gedrückt oder mit dieser Fläche verklebt. Die keramikgefüllte Polymerschicht besitzt einen sehr kleinen Wärmeübergangswiderstand, verbunden mit einer hohen elektrischen Isolationsfähigkeit. Die Polymerschicht ist bis etwa 150 C stabil. Diese Heizfläche wird bevorzugt aussen an einem wasserbefüllten Behälter angebracht. Durch die gut wärmeleitende Verbindung mit der zu beheizenden Fläche bleibt die Heizeinrichtung auf vergleichsweise niedrigen Temperaturen.
In der DE 27 19 174 wird ein Verfahren zur Herstellung eines beheizbaren Aussenspiegels für Kraftfahrzeuge beschrieben, bei dem eine Widerstandsschicht aus Kohle-Kunstharz auf eine Isolierschicht aufgedruckt wird und mit einer weiteren Isolierschicht aus Epoxidharz oder Silikonkautschuk abgedeckt wird. Die Schichten werden im "Siebdruckverfahren aufgedruckt, aufgespritzt oder aufgestrichen. Die Stromzuführungselektroden bestehen aus einer lötbaren Leit bast erwendung von Carbon-Leitlacken und die Bedruckung mit Hilfe des Siebdruckverfahrens wird in #Leiterplatte 86, Band 1, Leiterplattenfertigung heute", Karlsruhe 5/6 Mai 1986, VDI/VDE Gesellschaft Feinwerktechnik, Düsseldorf, Seiten 97 bis 102 beschrieben.
In dieser Druckschrift werden Leiter aus Carbon-Leitlack beschrieben, die auf Kunststofffolien, etwa Polyimidfolien aufgetragen werden. Derartige Leiterbahnfolien können durch Verkleben mit dem zu beheizenden Bauteil verbunden werden.
Weiters beschreibt die DE 35 25 488 eine Heizeinrichtung für die Eisfreihaltung des Flächenreflektors einer Antenne, wobei die Verwendung von Graphitlack als Heizleiter, welche mit einem Druckverfahren oder durch Aufspritzen mittels einer Schablone aufgebracht werden, beschrieben wird. Die Heizleistung liegt hier bei etwa 200 bis 400 W/m2 Diese Flächenleistung reicht jedoch für Anwendungen als Warmhaltefläche sowie zum Temperieren oder Beheizen eines Behälters nicht aus, da hier Heizleistungen von 0,1 bis 30 W/cm2benötigt werden.
Aus der Druckschriftensammlung der Patentämter sind noch zahlreiche Publikationen über Heizungseinrichtungen bekannt, die mit elektrischem Strom betrieben werden. Sie lassen sich je nach Temperaturniveau im Anwendungsbereich in Hochtemperatur- und in Niedertemperaturanwendungen unterschieden. Für Hochtemperaturanwendungen, welche Temperaturen von über 300 C betrifft, sind sehr temperaturbeständige Werkstoffe erforderlich.
Diese Vorrichtungen
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können für die Lufterhitzung, für die Dampferzeugung, für Toaster, Löteinrichtungen, Bügelmaschinen und dergleichen verwendet werden. Bei den Niedrigtemperaturheizelementen finden sich Anwendungen im Bereich der Flächentemperierung, wie Warmhalteplatten, Auftaueinrichtungen, Aquariumsheizungen, Spiegel- und Glasheizungen, Warmhalteeinrichtungen für gasförmige und flüssige Medien und ähnliche.
Sofern die zu erhitzende Fläche metallisch ist, ist zwischen dieser Fläche und dem Heizungselement üblicherweise eine Isolationsschicht angeordnet. Diese kann aus Email, aus einer Plasmaschicht, aus Metalloxid, aus Metallnitrit, aus isolierendem Klebstoff oder aus einer Kunststoffschicht, etwa einer Kunststofffolie bestehen.
Niedrigtemperaturelemente, wie sie beispielsweise für Warmhalteplatten verwendet werden, sind bevorzugt aus heizbaren Keramiken, aus mit Widerstandsmaterialien beschichteten Kunststofffolien oder aus Dickschichtelementen mit Beschichtungen, die im Siebdruckverfahren oder durch einen Sprühprozess aufgebracht werden, hergestellt.
Heizbare Keramiken weisen den Nachteil auf, dass die mechanische Belastbarkeit im allgemeinen sehr gering dafür aber ihre Herstellung aufwendig und damit kostenintensiv ist.
Widerstandsheizungselemente, welche durch Ätzen aus einer Metallfolie und anschliessendem Kleben auf eine Kunststofffolie oder durch Aufdrucken eines leitfähigen Materials auf eine Kunststofffolie hergestellt werden, haben den grossen Nachteil, dass eine blasenfreie Verklebung des solcherart hergestellten Heizelementes mit dem Träger erforderlich ist. Sobald Verklebungsfehler vorhanden sind oder es zu alterungsbedingten Ablösungen oder Blasenbildungen kommt, entstehen gasgefüllte Bereiche mit schlechter Wärmeübertragung und führen in weiterer Folge zu einer Überlastung des Heizelementes an benachbarten Stellen.
Bei Überschreitung eines kritischen Wertes kommt es hier zu einer Unterbrechung im Stromleiter und
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Dielektrikum in Sprühtechnik oder durch einen Druckprozess hergestellt wird, haben zwar den Vorteil der direkten und dauerhaften Verbindung mit der Trägeroberfläche, sie erfordern aber üblicherweise Brenntemperaturen über 300 C. Dies hat zur Folge, dass sich neben dem Sinterprozess der Dickschichtpasten auch die Trägeroberfläche optisch verändert. Bei diesen Elementen sind daher zusätzliche Oberflächenbehandlungen, wie Schleifen und Polieren, erforderlich. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass auf den meisten Kunststoffen und in einigen Fällen auch auf Aluminium und anderen Nichteisenmetallen ein Bedrucken nicht möglich ist.
Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung eines Heizungselementes mit aufgedrucktem oder aufgesprühtem Dielektrikum zu schaffen, mit dem ein dauerhaftes, zuverlässiges Heizungselement auf einer Trägersubstanz hergestellt werden kann, bei dem es zu keinen die Lebensdauer des Heizelementes beeinträchtigenden Überhitzungsproblemen durch Blasenbildung kommen kann, wobei im Herstellungsverfahren nur Temperaturen unterhalb von 300 C zur Anwendung kommen. Weiters soll der Auftrag des Heizungselementes auf beliebigen Trägersubstanzen ermöglicht werden und keine Nachbearbeitung, wie schleifen oder polieren, erforderlich sein.
Diese Aufgabe wird durch die technischen Merkmale gelöst, welche im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 wiedergegeben werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen oder Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Durch die erfindungsgemäss vorgeschlagene Verwendung eines Isolationslackes oder eines im Bereich der Isolation von elektrischen Bauteilen, wie Wicklungen, Kondensatoren, elektrischen Vergussmassen, welche durch Sprühtechniken oder durch Drucktechniken wie Siebdruck oder Tampondruck aufgebracht werden, verwendeten Lackes lassen sich die für eine Widerstandsschicht erforderlichen Isolationsschichten herstellen. Als besonders vorteilhaft hat sich hier die Verwendung von aushärtbaren Lötstopplacken mit einer Temperaturbeständigkeit von bis zu 300 C erwiesen. Durch die blasenfreie bzw. blasenarme Aufbringung auf dem metallischen Träger lassen sich die für die jeweiligen Heizspannungen erforderlichen Isolationsfestigkeiten durch Einfach- oder Mehrfachdruck oder durch Auftrag mittels Sprühtechnik erzielen.
Auf diese Isolierschicht wird eine leitfähige Paste mit einem definierten Widerstandswert aufgetragen. Besonders vorteilhaft ist hierbei die Auftragung von Carbonleitlacken, die einen spezifischen Widerstand im Bereich von 1 bis 1000 Ohm/Flächeneinheit haben, sowie temperaturbestän-dig und widerstandsstabil im benötigten Temperaturbereich sind.
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Entsprechend der erforderlichen beheizten Flächen und dem daraus resultierenden Leistungs- und Widerstandswert besteht die bedruckte Fläche aus einer vollflächigen Ausbildung oder einer Aneinanderreihung von einzelnen Leiterbahnzügen, welche beispielsweise mäanderförmig oder spiralförmig aber auch aus abwechselnd dicken und dünneren Leiterbahnen bestehen können. Der konkreten Ausgestaltung sind hier keine Grenzen gesetzt.
Die Aushärtung der einzelnen Pasten erfolgt hierbei bei Temperaturen von maximal 300 C.
Durch diese Beschränkung der Aushärtungstemperatur kommt es zu keinen sichtbaren Veränderungen der metallischen Trägersubstanz.
Für die abschliessende Schutzbedeckung des Heizungselementes können dieselben Isolationslacke verwendet werden, wodurch eine vollständige Umschliessung der elektrisch leitenden Struktur erzielt wird.
In dieser Schutzbedeckung werden jene Bereiche freigehalten, an denen später die Stromanschlüsse erfolgen sollen. Der elektrische Anschluss kann beispielsweise über Steckfahnen erfolgen, die direkt auf das elektrisch leitende Heizelement mit Leitkleber aufgeklebt sind. Eine andere Möglichkeit ist beispielsweise die Aufbringung von Leitlacken auf Silber- oder Kupferbasis oder anderen lötbaren Metallen im Bereich der Anschlussstellen. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Befestigung von Steckfahnen oder Litzen am Heizungselement durch geeignete Löt- oder Schweissprozesse. Eine alternative Möglichkeit stellt die Verwendung von eigens ausgebildeten Flächendruckkontakten mit einer elektrisch gut leitenden und damit einen sicheren Stromübergang gewährleistenden Oberfläche dar.
Für die Regelung der Heizleistung sind aus dem Stand der Technik bekannte NTC und PTC Elemente, Pastenaufdrucke oder Anschlussleitungen, wie auch mechanische Thermostate oder elektronische Regelungen möglich.
Durch die direkte Aufbringung der temperaturbeständigen Isolationsschicht auf den metallischen Träger und die Verwendung von elektrischen Widerstandspasten wie etwa Carbonleitlacke, sind kurzzeitige Leistungsdichten bis zu 30 W/cm2 bei ausreichender
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wie Kunststoffe, Metalloxide und Metallnitrite bedruckt werden. Hierbei entfällt ausgrund der selbstisolierenden Eigenschaft des Trägermaterials die Notwendigkeit der Aufbringung einer Grundisolationsschicht.
Ein für das erfindungsgemässe Verfahren bevorzugter Carbonleitlack besteht aus Kohlenstaub und Graphit mit Korngrössen zwischen 5 und 7 um. Der Festkörperanteil liegt bevorzugt bei 67% und das spezifische Gewicht bei 1,15. Es handelt sich dabei um ein ein- oder zweikomponentiges, thermisch aushärtendes Harzgemisch.
Das nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Flächenheizelement kann für Spannungen bis 400 V Wechselspannung oder'600 V Gleichspannung verwendet werden. Der bevorzugte Einsatzbereich liegt jedoch bei 12 bis 24 V Gleichspannung oder Wechselspannung, sowie bei 230 bis 400 V Wechselspannung.
Die besonderen Vorteile des erfindungsgemässen Flächenheizelementes liegen darin, dass beliebig geformte geometrische Trägermaterialien eingesetzt werden können, welche ihrerseits aus beliebigem Material bestehen können. So können sowohl elektrisch leitende Trägermaterialien, beispielsweise aus Aluminium, Kupfer oder Stahl verwendet werden, als auch solche aus nichtleitendem Material, wie etwa Kunststoff, Metalloxid, Metallnitrit oder auch elektrisch leitende Träger, auf welche in einem vorangegangenen Fertigungsschritt ein elektrisch isolierender Überzug, beispielsweise aus Email oder Glas aufgebracht wurde.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass es zu keinem Ablösen des wärmeerzeugenden elektrischen Leiters und damit zu keinen die Lebensdauer des Heizelementes beeinträchtigenden Überhitzungsproblemen durch Blasenbildung kommen kann. Weiters sind aufgrund der niedrigen Prozesstemperaturen im Herstellungsverfahren keine Nachbearbeitungen, wie schleifen oder polieren, erforderlich.
Bei Einhaltung der elektrischen Sicherheitsvorschriften hinsichtlich der Berührungsspannung kann unter Umständen auch die äussere Isolier- und Abdeckschicht entfallen, ohne dass dadurch eine Gefahr für die Haltbarkeit der elektrisch leitenden Schicht auftritt.
Das Hauptanwendungsgebiet aus heutiger Sicht sind Anwendungen im Bereich bis etwa 100 C und geringen Flächenbelastungen.
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Das erfindungsgemässe Flächenheizelement wird in den Figuren beispielhaft dargestellt. Es ist jedoch ausdrücklich nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Darin zeigt Fig. 1 ein Trägermaterial 1, auf welches eine Isolierschicht 2, zwei nebeneinander liegende Leiterbahnen 3 und eine abdeckende Isolierschicht 4 in aufeinander folgenden Verfahrensschritten aufgebracht sind.
Fig. 2 zeigt ein Trägermaterial 1, auf welches eine Isolierschicht 2, zwei nebeneinander liegende Leiterbahnen 3, eine weitere Isolationsschicht 5, ein vollflächiger Leiter 6 und eine abdeckende Isolierschicht 4 in aufeinander folgenden Verfahrensschritten aufgebracht sind.
In Fig. 3 ist eine Aufsicht auf ein erfindungsgemässes Flächenheizelement abgebildet, wobei die durch die Isolierschicht 4 verdeckten Leiterbahnen 3 mit durchbrochenen Linien angedeutet sind.
Für den elektrischen Anschluss werden Kontaktflächen 7 beim Aufbringen der Isolierschicht 4 frei gelassen.
Fig. 4 zeigt das Flächenheizelement aus Fig. 3 in Schrägansicht, wobei auf den Kontaktflächen 7 Stromanschlüsse 8 erkennbar sind.
ANSPRÜCHE:
1. Verfahren zur Herstellung eines Flächenheizelementes als Widerstandsheizung in einem mehrschichtigen Aufbau, welches zugeführte elektrische Energie in Wärmeenergie umwandelt und diese an ein Trägermaterial abgibt und wobei das Trägermaterial eine ebene, gekrümmte oder eine mehrdimensional geformte Oberfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeerzeugende elektrische Leiter auf das zu erwärmende
Trägermaterial mittels Siebdruckverfahren aufgetragen und getrocknet wird, das der elektrische Leiter anschliessend mit einer Isolierschicht auf Kunststoffbasis mittels
Siebdruckverfahren oder durch Aufsprühen oder durch Aufwalzen abgedeckt wird und das die Isolierschicht bei Temperaturen von maximal 300 C getrocknet und ausgehärtet wird.
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The present invention relates to a method for producing a surface heating element, wherein low process temperatures are used in its production, as well as the surface heating elements produced by this method.
From the literature several methods for the production of surface heating elements are known.
Thus, US 4,203,198 describes the production of a surface heating element in which a thin metal foil is embedded between two layers of glass fiber mats and the entire sandwich arrangement is fixed with a temperature-resistant binder. The binder contains colloidally incorporated silicon particles. The glass fiber layers serve as a base, as a top surface and as an insulating layer, the metal foil forms the resistance heating element.
DE 21 51 626 discloses a method for producing a rigid, heatable Flächenheizelementes, which consists of a thin, heat-resistant, rigid, the heat-emitting layer, which has an electrically conductive film with corresponding electrical connections and with a thicker, electrically insulating, rigid layer is connected. To form the electrically conductive film, an aqueous plastic dispersion which contains electrically conductive particles, such as noble metals, carbon, carbon black or graphite and additionally potassium or sodium silicate, is applied to the thin, heat-emitting layer.
After the aqueous dispersion has been dried at temperatures of about 90 ° C., a thicker, heat-insulating layer of rigid polyurethane foam is applied by contacting the foam-forming reaction mixture directly with the electrically conductive film. DE 196 38 640 discloses a process for the preparation of Surface heating elements for Cerankochfelder out. In this case, the Heizteiter is separated out of a metal foil, for example by punching or etching. This film is suspended at a distance between the insulation base plate and the Ceranfeld, wherein thermal expansion effects, which occur at temperatures of up to 1200 C, compensated by sagging in the air space ser home heating foil with a Heizleiterbahnmuster used in DE 100 25 539.
In this case, however, a ceramic-filled polymer layer is arranged between the heating foil and the surface to be heated. The polymer layer connected to the heating film is pressed with an insulating molding against the surface to be heated or glued to this surface. The ceramic-filled polymer layer has a very small heat transfer resistance, combined with a high electrical insulation capability. The polymer layer is stable up to about 150 C. This heating surface is preferably attached to the outside of a water-filled container. Due to the good heat-conducting connection with the surface to be heated, the heater remains at relatively low temperatures.
In DE 27 19 174 a method for producing a heatable exterior mirror for motor vehicles is described in which a resistive layer of carbon resin is printed on an insulating layer and covered with a further insulating layer of epoxy resin or silicone rubber. The power supply electrodes consist of a solderable conductive bast use of carbon-conductive inks and the printing by means of the screen printing process is in 'printed circuit board 86, Volume 1, printed circuit board today ", Karlsruhe 5/6 May 1986, VDI / VDE company precision engineering, Dusseldorf, pages 97 to 102 described.
This document describes conductors made of carbon conductive paint, which are applied to plastic films, such as polyimide films. Such conductor foils can be connected by gluing to the component to be heated.
Furthermore, DE 35 25 488 describes a heating device for keeping ice of the surface reflector of an antenna, wherein the use of graphite lacquer is described as a heating conductor, which are applied by a printing method or by spraying by means of a template. The heating power here is about 200 to 400 W / m2 However, this area performance is not sufficient for applications as a warming surface as well as for tempering or heating a container, since heating capacities of 0.1 to 30 W / cm2 are required here.
From the print collection of the patent offices are still numerous publications on heating devices known to be powered by electricity. Depending on the temperature level, they can be distinguished in the field of application in high-temperature and low-temperature applications. High temperature applications involving temperatures above 300 C require very temperature resistant materials.
These devices
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can be used for air heating, for steam generation, for toasters, soldering devices, ironing machines and the like. The low-temperature heating elements include surface temperature control applications such as hot plates, defrosting devices, aquarium heaters, mirror and glass heaters, gaseous and liquid media holding devices and the like.
If the surface to be heated is metallic, an insulating layer is usually arranged between this surface and the heating element. This can consist of enamel, of a plasma layer, of metal oxide, of metal nitrite, of insulating adhesive or of a plastic layer, for example a plastic film.
Low-temperature elements, such as those used for hotplates, are preferably made of heatable ceramics, plastic films coated with resistance materials, or thick film elements with coatings applied by screen printing or by a spray process.
Heatable ceramics have the disadvantage that the mechanical strength is generally very low, but their production is complicated and therefore expensive.
Resistance heating elements, which are produced by etching from a metal foil and subsequent adhesion to a plastic film or by printing a conductive material on a plastic film, have the great disadvantage that a bubble-free bonding of the thus produced heating element is required with the carrier. As soon as bonding defects are present or aging-related detachment or blistering occurs, gas-filled areas with poor heat transfer occur and subsequently lead to overloading of the heating element at adjacent locations.
If a critical value is exceeded, an interruption occurs in the conductor and
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Dielectric in spraying technology or produced by a printing process, although the advantage of direct and permanent connection with the support surface, but they usually require firing temperatures above 300 C. This has the consequence that in addition to the sintering process of the thick-film pastes and the support surface changes optically. These elements therefore require additional surface treatments, such as grinding and polishing. Another disadvantage is that printing is not possible on most plastics and in some cases on aluminum and other non-ferrous metals.
The present invention therefore has for its object to provide a method for producing a heating element with printed or sprayed on dielectric, with which a durable, reliable heating element can be made on a carrier, in which there are no overheating problems due to blistering which impede the life of the heating element can come, whereby only temperatures below 300 C are used in the manufacturing process. Furthermore, the order of the heating element is to be made possible on any carrier and no post-processing, such as grinding or polishing, may be required.
This object is achieved by the technical features, which are reproduced in the characterizing part of claim 1. Advantageous embodiments or further developments are the subject of the dependent claims.
The inventively proposed use of an insulating varnish or used in the field of insulation of electrical components, such as windings, capacitors, electrical potting compounds, which are applied by spraying techniques or by printing techniques such as screen printing or pad printing, used lacquer can be produced for a resistive layer insulation required. Particularly advantageous here, the use of curable solder resists with a temperature resistance of up to 300 C has proven. Due to the bubble-free or bubble-poor application on the metallic support, the insulation strengths required for the respective heating voltages can be achieved by single or multiple printing or by application by means of spraying technology.
On top of this insulating layer is applied a conductive paste having a defined resistance value. Particularly advantageous in this case is the application of carbon-conductive lacquers which have a specific resistance in the range from 1 to 1000 ohms / unit area and are temperature-resistant and resistant to stability in the required temperature range.
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According to the required heated surfaces and the resulting power and resistance value, the printed surface consists of a full-surface design or a juxtaposition of individual conductor tracks, which may for example meandering or spiral but also consist of alternating thick and thin conductor tracks. The concrete design here are no limits.
The curing of the individual pastes takes place here at temperatures of a maximum of 300 C.
Due to this limitation of the curing temperature, there are no visible changes in the metallic carrier substance.
For the final protective covering of the heating element, the same insulating coatings can be used, whereby a complete enclosure of the electrically conductive structure is achieved.
In this protective cover those areas are kept free, at which later the power connections are to take place. The electrical connection can be made for example via plug-in lugs which are glued directly to the electrically conductive heating element with conductive adhesive. Another possibility is, for example, the application of conductive coatings based on silver or copper or other solderable metals in the area of the connection points. Another possibility is the attachment of plug-in lugs or strands on the heating element by suitable soldering or welding processes. An alternative possibility is the use of specially trained surface pressure contacts with a good electrical conductivity and thus ensure a secure power transition surface.
For the control of the heating power known from the prior art NTC and PTC elements, Pastenaufdrucke or connecting lines, as well as mechanical thermostats or electronic controls are possible.
Due to the direct application of the heat-resistant insulation layer to the metallic support and the use of electrical resistance pastes such as carbon-conductive paints, short-term power densities of up to 30 W / cm 2 are sufficient
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how plastics, metal oxides and metal nitrites are printed. This eliminates the need for the application of a base insulation layer due to the self-insulating property of the substrate.
A preferred carbon conductive paint for the process according to the invention consists of pulverized coal and graphite with particle sizes between 5 and 7 μm. The solids content is preferably 67% and the specific gravity is 1.15. It is a one- or two-component, thermosetting resin mixture.
The surface heating element produced by the method according to the invention can be used for voltages up to 400 V AC or 600 V DC. However, the preferred range of application is 12 to 24 V DC or AC voltage, as well as 230 to 400 V AC.
The particular advantages of the inventive surface heating element are that any shaped geometric support materials can be used, which in turn can be made of any material. Thus, both electrically conductive substrates, such as aluminum, copper or steel may be used, as well as those of non-conductive material, such as plastic, metal oxide, metal nitride or electrically conductive carrier, on which in an earlier manufacturing step, an electrically insulating coating, for example Email or glass was applied.
Another advantage is that it can come to any detachment of the heat-generating electrical conductor and thus to the life of the heating element impairing overheating problems due to blistering. Further, due to the low process temperatures in the manufacturing process, no post-processing such as grinding or polishing is required.
If the electrical safety regulations with regard to the contact voltage are adhered to, under certain circumstances the outer insulating and covering layer can be dispensed with, without any risk for the durability of the electrically conductive layer.
The main application area from today's perspective are applications in the range up to about 100 C and low surface loads.
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The inventive surface heating element is exemplified in the figures. However, it is expressly not limited to these embodiments. 1 shows a carrier material 1, on which an insulating layer 2, two adjacent interconnects 3 and a covering insulating layer 4 are applied in successive process steps.
Fig. 2 shows a substrate 1, on which an insulating layer 2, two adjacent interconnects 3, a further insulation layer 5, a full-surface conductor 6 and a covering insulating layer 4 are applied in successive process steps.
In Fig. 3 is a plan view of a surface heating element according to the invention is shown, wherein the concealed by the insulating layer 4 interconnects 3 are indicated by broken lines.
For the electrical connection, contact surfaces 7 are left free during the application of the insulating layer 4.
Fig. 4 shows the surface heating of Fig. 3 in an oblique view, wherein on the contact surfaces 7 power connections 8 can be seen.
CLAIMS:
A process for producing a surface heating element as resistance heating in a multi-layered structure, which converts supplied electrical energy into heat energy and delivers it to a carrier material and wherein the carrier material has a planar, curved or a multi-dimensionally shaped surface, characterized in that the heat-generating electrical conductor on the to be heated
Carrier material is applied by screen printing and dried, the electrical conductor then with an insulating layer based on plastic
Screen printing or by spraying or by rolling is covered and that the insulating layer is dried at temperatures of up to 300 C and cured.