DE3780168T2 - FLEXIBLE HEATING ELEMENT AND ITS PRODUCTION PROCESS. - Google Patents
FLEXIBLE HEATING ELEMENT AND ITS PRODUCTION PROCESS.Info
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein biegsames Heizelement sowie auf dessen Herstellungsverfahren.The invention relates to a flexible heating element and to its manufacturing process.
Die Erfindung wird ihre Anwendung auf dem Gebiet des Elektrobaus und ihre Verwendung auf vielen verschiedenen Gebieten finden.The invention will find its application in the field of electrical engineering and its use in many different fields.
In vielen Fällen ist es in der Tat erforderlich, über biegsame Heizelemente zu verfügen, die sich der Konfiguration der zu heizenden Vorrichtungen oder Geräte anpassen und außerdem verschiedenen mechanischen und/oder chemischen Außenangriffen widerstehen können.In many cases, it is indeed necessary to have flexible heating elements that can adapt to the configuration of the devices or equipment to be heated and can also withstand various external mechanical and/or chemical attacks.
Unter den vielen Verwendungsbeispielen können nämlich die Heizung von Außenwänden von Leitungen, die Aufwärmung von Flüssigkeiten in Fäßen, die Herstellung von flachen Vielzweckheizplatten, die Herstellung von Enteisungsvorrichtungen für verschiedene Vorrichtungen, wie z.B. das Enteisen von Glasscheiben oder Spiegeln, Elektrogeräten, Radars, Flugzeugflügeln, Hubschrauberblättern, usw. .. genannt werden.Among the many examples of use, we can mention the heating of the external walls of pipes, the heating of liquids in barrels, the manufacture of multi-purpose flat heating plates, the manufacture of de-icing devices for various devices, such as de-icing glass panes or mirrors, electrical equipment, radars, aircraft wings, helicopter blades, etc.
In dieser Hinsicht ist aus US-A-4.468.557 ein Heizelement bekannt, das geeignet ist, die Form der Außenwände von Leitungen oder stark krümmenden Zisternen anzunehmen.In this respect, US-A-4,468,557 discloses a heating element that is capable of taking the shape of the outer walls of pipes or strongly curved tanks.
Das Heizelement besteht hauptsächlich aus einer isolierenden biegsamen Platte, auf der ein flacher metallischer Widerstand angeordnet ist, wobei dieser letzte mit einer zweiten isolierenden biegsamen Platte bedeckt ist. schließlich ist das Ganze mit einer auf der derjenigen in Berührung mit dem zu heizenden Gegenstand abgewandten Fläche angeordneten Aluminiumfolie zum mechanischen Schutz überdeckt.The heating element consists mainly of an insulating flexible plate on which a flat metal resistance is placed, the latter being covered by a second insulating flexible plate. Finally, the whole is covered by an aluminium foil placed on the surface opposite to that in contact with the object to be heated for mechanical protection.
Außerdem ist es auf einem weiteren Anwendungsgebiet, und zwar bei der Reparatur verschiedener zusammengestellter Materialien, ebenfalls notwendig, die zu reparierende Oberfläche zu heizen, welche Reparatur in der Regel mit polymerisierbarem Harz erfolgt.Furthermore, in another field of application, namely when repairing various assembled materials, it is also necessary to heat the surface to be repaired, which repair is usually carried out with polymerizable resin.
Schließlich können Anwendungen derartiger Heizelemente in den Sonderfällen der Aufwärmung von Flüssigkeiten oder pulverigen oder gasförmigen Materialien gefunden werden, wobei diese letzten besonders abschleifend oder ätzend sein können.Finally, applications of such heating elements can be found in the special cases of heating liquids or powdery or gaseous materials, these last can be particularly abrasive or corrosive.
Um diesen Bedürfnissen zu entsprechen sind seit langem herkömmliche starre Heizelemente oder, in bestimmten Fällen, auch eine pulsierte Luftheizung verwendet worden. Seit kurzem und mit der technologischen Fortentwicklung sind ebenfalls biegsame Heizelemente erschienen, die gewissene Vorteile bezüglich der herkömmlichen Vorrichtungen bieten.To meet these needs, traditional rigid heating elements or, in certain cases, pulsed air heating have long been used. More recently, and with the advancement of technology, flexible heating elements have also appeared, offering certain advantages over traditional devices.
Diese Elemente erlauben es in der Tat, die Temperatur gleichmäßiger über die zu heizende Oberfläche zu verteilen. Außerdem weisen sie eine verhältnismäßige Biegsamkeit auf, die es ihnen erlaubt, sich einer großen Menge krümmer Oberflächen anzupassen.These elements allow the temperature to be distributed more evenly over the surface to be heated. They also have a relatively high degree of flexibility, which allows them to adapt to a large number of curved surfaces.
In dieser Hinsicht sind biegsame Heizelemente bekannt, die aus zwei elektrisch isolierenden Folien der Art Polyester, Polyimid, Silikongewebe, oder sonstigen klebbaren oder polymerisierbaren Folien bestehen, zwischen denen eine aus einem resistiven geätzen Metalldraht, -Streifen oder -Band gebildete widerstandsfähige Metallschicht angeordnet ist.In this respect, flexible heating elements are known which consist of two electrically insulating films of the type polyester, polyimide, silicone fabric, or other adhesive or polymerizable films, between which a resistant metal layer formed from a resistive etched metal wire, strip or tape is arranged.
Diese Heizelemente bieten gewissene Vorteile auf dem Gebiet ihrer Fähigkeit, die Form des zu heizenden Teils anzunehmen, bieten zufolge ihrer Zusammensetzung zahlreiche Nachteile auf dem mechanischen und chemischen Gebiet.These heating elements offer certain advantages in terms of their ability to take the shape of the part to be heated, but due to their composition they present numerous disadvantages in terms of mechanics and chemicals.
Zu allererst ist. auf dem mechanischen Gebiet, die Zerbrechlichkeit die Folge der verwendeten o.e. Isolierfolien, die, einerseits, was einige derselben betrifft, eine verhältnismäßige Biegsamkeit und, andererseits, eine schlechte Verschleiß-, Zug- und Durchbohrungsfestigkeit und einen schlechten Einreißwiderstand aufweisen. Dadurch sind die Heizelemente sehr verletzbar und erfordern sie einen häufigen Austausch.First of all, in the mechanical field, the fragility is the consequence of the insulating films used, which, on the one hand, have a relatively high flexibility for some of them and, on the other hand, poor resistance to wear, tensile stress, puncture and tearing. This makes the heating elements very vulnerable and requires frequent replacement.
Außerdem muß die Heizleistung bei Dauerverwendung auf ziemlich geringe Temperaturen, nämlich von 70 bis 200ºC beschränkt sein, was die Leistungsfähigkeit dieser Heizelemente beschränkt.In addition, the heating power must be limited to relatively low temperatures during continuous use, namely between 70 and 200ºC, which limits the performance of these heating elements.
Auf dem Gebiet der chemischen Beständigkeit der bekannten Elemente ist zu bemerken, daß die verschiedenen verwendeten Materialien, einerseits, gegen Feuchtigkeit und, andererseits, gegen den ätzenden Angriff bestimmter Produkte, wie Kohlenwasserstoffe, Säuren oder dergleichen, empfindlich sind.In the field of chemical resistance of the known elements, it should be noted that the various materials used, on the one hand, against moisture and, on the other hand, against are sensitive to the corrosive attack of certain products such as hydrocarbons, acids or the like.
Hinsichtlich der eigentlichen chemischen Agenzien können die biegsamen Heizelemente nur ganz selten in der genannten ätzenden Flüssigkeit getaucht verwendet werden.Regarding the actual chemical agents, the flexible heating elements can only very rarely be used immersed in the aforementioned corrosive liquid.
Außerdem wird hinsichtlich der Aufsaugung von Feuchtigkeit häufig die Bildung von Blasen festgestellt, was den Wirkungsgrad des Heizelements vermindert und im Grenzfall dessen Austausch erfordern kann. Bestimmte Folien, wie z.B. diejenigen aus Polyimid, führen zufolge deren Feuchtigkeitsaufnahmegrads zu einer Blasenbildung, bei der Inbetriebsetzung des Widerstandes, einer hohen Oberflächenkraft.Furthermore, the absorption of moisture often leads to the formation of bubbles, which reduces the efficiency of the heating element and, in extreme cases, may require its replacement. Certain films, such as those made of polyimide, lead to the formation of bubbles when the resistor is switched on, due to their moisture absorption level and a high surface force.
Außerdem wird in bestimmten Fällen festgestellt, daß die biegsamen Heizelemente Kesselsteinablagerung ausgesetzt sind, was ihnen mit der Zeit ihre Fähigkeit verlieren läßt und für ihre Temperaturbeständigkeit nachteilig ist.Furthermore, in certain cases it is observed that the flexible heating elements are subject to scale deposits, which causes them to lose their ability over time and is detrimental to their temperature resistance.
Nun, aus DE-A1-2.615.054 ist ein Küchenheizgerät, wie ein Topf, bekannt, in dessen Boden ein elektrisches Heizelement integriert ist.Well, from DE-A1-2.615.054 a kitchen heating device, such as a pot, is known in the base of which an electric heating element is integrated.
Das Heizelement besteht aus einer mit dem Boden des Topfes in Berührung stehenden Folie und einer durch eine nicht vorab gebackene und danach polymerisierte Kunststoffolie geschützten Metallfolie, die das Widerstandselement bildet. Zum Schützen des Elements vor Beschädigungen wird danach ein Glasgewebe und eine Schutzplatte außenseitig auf dieses letzte angebracht.The heating element consists of a foil in contact with the bottom of the pot and a metal foil protected by a plastic film that is not pre-baked and then polymerized, which forms the resistance element. To protect the element from damage, a glass fabric and a protective plate are then applied to the outside of the latter.
Der Zweck dieser Erfindung ist es, ein biegsames Heizelement sowie dessen Herstellungsverfahren vorzuschlagen, die es erlauben, die verschiedenen o.e. Nachteile der bekannten Elemente zu beseitigen, um deren Zuverläßigkeit zu erhöhen und sie in denjenigen Fällen verwendbar zu machen, in denen sie dies bisher nicht waren.The purpose of this invention is to propose a flexible heating element and its manufacturing process which make it possible to eliminate the various above-mentioned disadvantages of the known elements in order to increase their reliability and make them usable in those cases in which they were not previously usable.
Einer der Zwecke dieser Erfindung ist es, ein biegsames Heizelement vorzuschlagen, das zufolge seiner Zusammensetzung eine hohe mechanische Festigkeit aufweist und es erlaubt, dank einer Feuchtigkeitseinsaugung in der Nähe des Nullwerts jedes Blasenbildungsphänomen zu vermeiden.One of the purposes of this invention is to propose a flexible heating element which, due to its composition, has a high mechanical strength and allows to avoid any blistering phenomenon thanks to a moisture absorption close to zero. to avoid.
Ein weiterer Zweck dieser Erfindung ist es, ein biegsames Heizelement vorzuschlagen, das es erlaubt, jedes Kesselsteinablagerungsphänomen zu vermeiden, was eine längere Lebensdauer des Elements und eine bessere Leistung gestatten wird.Another purpose of this invention is to propose a flexible heating element that allows to avoid any scale deposition phenomenon, which will allow a longer life of the element and better performance.
Ein weiterer Zweck dieser Erfindung ist es, ein Heizelement vorzuschlagen, das geeignet ist, Einsatztemperaturen ununterbrochen über 200ºC zu ertragen, was es erlauben wird, in vielen Einsatzfällen einen erhöhten Wirkungsgrad des Systems zu erreichen.Another purpose of this invention is to propose a heating element capable of withstanding operating temperatures continuously above 200ºC, which will allow to achieve an increased efficiency of the system in many applications.
Ein weiterer Zweck dieser Erfindung ist es, ein biegsames Heizelement sowie ein originelles Herstellungsverfahren vorzuschlagen, die es erlauben, ein undurchlässiges, nichtfeuchtigkeitsaufsaugendes und korrosionsbeständiges Produkt zu erhalten, das also die direkte Eintauchung des biegsamen Heizelements in die meisten beizenden oder nichtbeizenden Flüssigkeiten gestattet.Another purpose of this invention is to propose a flexible heating element and an original manufacturing process that make it possible to obtain an impermeable, non-moisture-absorbing and corrosion-resistant product, thus allowing the flexible heating element to be directly immersed in most caustic or non-caustic liquids.
Weitere Zwecke und Vorteile dieser Erfindung werden im Laufe der nachfolgenden Beschreibung deutlich, die aber nur als eine Andeutung gegeben und nicht dazu bestimmt ist, sie zu beschränken.Other objects and advantages of this invention will become apparent in the course of the following description which is given by way of indication only and is not intended to be limiting.
Erfindungsgemäß ist das biegsame Heizelement, das nämlich dazu bestimmt ist, auf irgendwelche zu heizende Fläche gelegt oder in eine Flüssigkeit getaucht zu werden, und aus mindestens zwei Schichten eines isolierenden biegsamen Materials besteht, die an beiden Seiten einer dritten widerstandsfähigen Metallschicht (4) angeordnet sind und mit dieser letzten fest verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten isolierenden biegsamen Naterialschichten je aus einem Komplex bestehen, der im wesentlichen aus einem mit Silikon-, Polytetrafluoräthylen (PTFE)- oder Fluorkohlenwasserstoff PTFE-Harz beschichteten und/oder imprägnierten Glasgewebe gebildet ist, und daß die widerstandsfähige Metallschicht aus einem resistiven geätzten Metallegierungsband besteht und daß die genannten isolierenden biegsamen Materialschichten mittels einer Silikonklebemittelschicht an beiden Seiten der genannten dritten widerstandsfähigen Metallschicht geklebt sind.According to the invention, the flexible heating element, namely intended to be placed on any surface to be heated or immersed in a liquid, and consisting of at least two layers of insulating flexible material arranged on either side of a third resistant metal layer (4) and firmly connected to the latter, is characterized in that said insulating flexible material layers each consist of a complex essentially formed by a glass fabric coated and/or impregnated with silicone, polytetrafluoroethylene (PTFE) or fluorocarbon PTFE resin, and in that the resistant metal layer consists of a resistive etched metal alloy strip and in that said insulating flexible material layers are glued to either side of said third resistant metal layer by means of a silicone adhesive layer.
Das Verfahren zum Herstellen des erfindungsmäßigen biegsamen Heizelements ist dadurch gekennzeichnet, daß:The method for producing the inventive flexible Heating element is characterized by:
- mit einem ersten genannten Komplex, der im wesentlichen aus einem mit Silikon-, Polytetrafluoräthylen (PTFE)- oder Fluorkohlenwasserstoff PTFE-Harz beschichteten und/oder imprägnierten Glasgewebe gebildet ist, eine resistive Metallschicht mittels einer Silikonklebemittelschicht fest verbunden wird,- a resistive metal layer is firmly bonded to a first complex, which is essentially made of a glass fabric coated and/or impregnated with silicone, polytetrafluoroethylene (PTFE) or fluorocarbon PTFE resin, by means of a silicone adhesive layer,
- das genannte Band durch ein geeignetes chemisches Verfahren geätzt wird, um ein widerstandsfähiges Element zu erhalten,- said strip is etched by an appropriate chemical process to obtain a resistant element,
- mit der bloßen Fläche des genannten Bandes ein zweiter genannter Komplex, der im wesentlichen aus einem mit Silikon-, Polytetrafluoräthylen (PTFE)- oder Fluorkohlenwasserstoff PTFE-Harz beschichteten und/oder imprägnierten Glasgewebe gebildet ist, mittels einer Silikonklebemittelschicht fest verbunden wird.- a second complex consisting essentially of a glass fabric coated and/or impregnated with silicone, polytetrafluoroethylene (PTFE) or fluorocarbon PTFE resin is firmly bonded to the bare surface of said tape by means of a silicone adhesive layer.
Die Erfindung wird beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung zusammen mit den anliegenden Zeichnungen, die zu derselben gehören, besser verstanden werden. Es zeigen:The invention will be better understood by reading the following description together with the accompanying drawings which form part of the same. In the drawings:
Figur 1, eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß hergestellten biegsamen Heizelements,Figure 1, a perspective view of a flexible heating element manufactured according to the invention,
Figur 2, einen Schnitt durch die verschiedenen Schichten, die das erfindungsmäßige biegsame Heizelement bilden.Figure 2, a section through the various layers that make up the flexible heating element according to the invention.
Die Erfindung bezieht sich auf ein biegsames Heizelement sowie auf dessen Herstellungsverfahren.The invention relates to a flexible heating element and to its manufacturing process.
Wie in Figur 1, die nur ein nichtbeschränkendes Ausführungsbeispiel darstellt, gezeigt, ist das biegsame Heizelement 1 als ein aus mindestens zwei an beiden Seiten einer dritten widerstandsfähigen Metallschicht 4 angeordneten und mit dieser letzten fest verbundenen isolierenden biegsamen Materialschichten 2 und 3 bestehendes dünnes flaches Element ausgestaltet.As shown in Figure 1, which represents only a non-limiting embodiment, the flexible heating element 1 is designed as a thin flat element consisting of at least two insulating flexible material layers 2 and 3 arranged on both sides of a third resistant metal layer 4 and firmly connected to this last one.
Die Übereinandersetzung dieser Schichten ist nämlich in Figur 2 dargestellt, die den Schnitt durch das Heizelement in einer zwecks eines besseren Begreifens vergrößerten Ansicht zeigt. Damit das biegsame Heizelement eine hervorragende Beständigkeit gegen mechanische Beanspruchungen aufweist und jedes Blasenbildungsphänomen vermeidet, bestehen die genannten isolierenden biegsamen Material schichten 2 und 3 erfindungsgemäß aus einem nichtfeuchtigkeitseinsaugenden Komplex hohen mechanischen Einreißwiderstands und hohen mechanischen Zug- und Durchbohrungsfestigkeit.The superposition of these layers is shown in Figure 2, which shows the section through the heating element in an enlarged view for better understanding. In order for the flexible heating element to have excellent resistance to mechanical stresses and to avoid any blistering phenomenon, the insulating flexible material layers 2 and 3 mentioned consist, according to the invention, of a Non-moisture-absorbing complex with high mechanical tear resistance and high mechanical tensile and puncture strength.
Die Biegsamkeit des genannten Komplexes wird derartig sein, daß sie einen sehr geringen Krümmungsradius des Heizelements, im Bereich von z.B. 1 mm, gestattet. Außerdem wird die Struktur derartig sein, daß das Fälteln des Heizelements beschränkt, sogar unmöglich sein wird.The flexibility of the said complex will be such that it allows a very small radius of curvature of the heating element, in the range of e.g. 1 mm. In addition, the structure will be such that folding the heating element will be limited, even impossible.
Die durch das erfindungsmäßige Heizelement erreichte Biegsamkeit erlaubt es nämlich, die Berührung und, demzufolge, die Wärmeübertragung zwischen dem Heizelement und dem zu heizenden Teil, sogar im Falle irgendwelcher und komplexer Formen, zu verbessern.The flexibility achieved by the heating element according to the invention makes it possible to improve the contact and, consequently, the heat transfer between the heating element and the part to be heated, even in the case of any and complex shapes.
Außerdem weist das erfindungsmäßige biegsame Heizelement mindestens eine anhaftschützend gemachte Außenfläche 10, 11 auf, um jede Anhaftung irgendwelcher Stoffe an dessen Umkreis zu vermeiden und also jede für dessen Temperaturbeständigkeit und dessen Leistungsfähigkeit nachteilige Kesselsteinablagerung auf dessen Heizfläche zu vermeiden.In addition, the flexible heating element according to the invention has at least one outer surface 10, 11 made anti-adhesion in order to prevent any adhesion of any substances to its periphery and thus to prevent any scale deposits on its heating surface which are detrimental to its temperature resistance and its performance.
In dieser Hinsicht wird dieser Anhaftschutz erfindungsgemäß durch Verwendung eines anhaftschützend gemachten, die genannten Schichten 2 und 3 bildenden Komplexes ermöglicht.In this respect, this adhesion protection is made possible according to the invention by using a complex which has been made adhesion-protective and which forms the aforementioned layers 2 and 3.
Außerdem wird der die genannten Schichten 2 und 3 des Heizelements 1 bildende Komplex, zum Aufweisen eines guten Wärmeausnutzungs- und -Wirkungsgrads, eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweisen, was nämlich dessen Einsatz bei Temperaturen über 200ºC in Dauerbetrieb, die bis zu 260ºC erreichen können, erlauben wird.Furthermore, the complex forming the said layers 2 and 3 of the heating element 1, in order to have a good heat utilization and efficiency, will have a high temperature resistance, which will in fact allow its use at temperatures above 200ºC in continuous operation, which can reach up to 260ºC.
Gemäß einer Ausführungsform dieser Erfindung ist der genannte, die isolierenden biegsamen Materialschichten 2 und 3 bildende Komplex hauptsächlich aus einem Glasgewebe gebildet, was dem Heizelement eine gute Biegsamkeit, eine hohe mechanische Festigkeit und eine hohe Beständigkeit gegen Beanspruchungen, wie Zugkräfte, Scherkräfte, Durchbiegungen, Einriße, Durchbohrungen, Fälteln, verleiht.According to an embodiment of this invention, the said complex forming the insulating flexible material layers 2 and 3 is mainly made of a glass fabric, which gives the heating element good flexibility, high mechanical strength and high resistance to stresses such as tensile forces, shear forces, deflections, tears, perforations, wrinkling.
Außerdem erhält dieses Glasgewebe eine Behandlung, sodaß es anhaftschützend gemacht wird. Dies erfolgt nämlich durch Beschichtigung oder Imprägnierung mit Silikon und vorzugsweise mit Polytetrafluoräthylen (PTFE)-haltigen Materialien.In addition, this glass fabric is treated to make it more adhesive-resistant. This is done by Coating or impregnation with silicone and preferably with materials containing polytetrafluoroethylene (PTFE).
In dieser Hinsicht sind bei der Verwendung eines mit Polytetrafluoräthylen imprägnierten Glasgewebes oder auch eines mit Fluorkohlenwasserstoff PTFE-Harz beschichteten Glasgewebes gute Ergebnisse festgestellt worden.In this respect, good results have been observed using a glass fabric impregnated with polytetrafluoroethylene or a glass fabric coated with fluorocarbon PTFE resin.
So verfügt ein derartiges anhaftschützend gemachtes Glasgewebe über gute Maßhaltigkeitseigenschaften und weist es eine hohe Kerbzähigkeit, eine hohe Verschleißfestigkeit, eine hohe Scherfestigkeit und Formbeständigkeit auf. Außerdem weisen die Oberflächen hervorragende Reibungs- und Anhaftschutz- und Nichtfeuchtigkeitsaufsaugungseigenschaften auf.Such a glass fabric made anti-adhesion has good dimensional stability properties and exhibits high notch toughness, high wear resistance, high shear strength and dimensional stability. In addition, the surfaces have excellent friction and anti-adhesion and non-moisture absorption properties.
Hinsichtlich der thermischen Eigenschaften wird ein Einsatztemperaturbereich von -70ºC bis +260ºC erreicht.In terms of thermal properties, an operating temperature range of -70ºC to +260ºC is achieved.
Hinsichtlich der chemischen Eigenschaften wird eine hohe Beständigkeit gegen Säuren, Kohlenwasserstoffe, Feuchtigkeit und im allgemeinen gegen die sämtlichen Chemikalien festgestellt. Die Feuchtigkeitsbeständigkeit und der Anhaftschutz vermeiden die Blasen- und Schimmelbildungsphähomene.In terms of chemical properties, a high resistance to acids, hydrocarbons, humidity and in general to all chemicals is observed. The moisture resistance and the anti-adhesion properties prevent the phenomena of blistering and mold formation.
Hinsichtlich der elektrischen Eigenschaften ist zu bemerken, daß der erhaltene Komplex eine sehr hohe dielektrische Festigkeit aufweist, was die Verlust- und Durchschlagphänomene vermeidet.Regarding the electrical properties, it should be noted that the obtained complex has a very high dielectric strength, which avoids the loss and breakdown phenomena.
Außerdem ist dessen Neutralität gegen die Ultrahochfrequenzen zu bemerken, was den Betrieb bestimmter, vom genannten biegsamen Heizelement aufgewärmter Elektrogeräte nicht stört. Dies erlaubt dessen Einsatz, z.B., zum Enteisen der Radars.It is also worth noting its neutrality towards ultra-high frequencies, which does not interfere with the operation of certain electrical devices heated by the flexible heating element. This allows it to be used, for example, to de-ice radars.
Gute Ergebnisse sind bei der Verwendung eines mit PTFE imprägnierten Glasgewebes, dessen Dicke im Bereich von 0,07 mm bis 0,5 mm liegt, erhalten worden.Good results have been obtained using a PTFE-impregnated glass fabric with a thickness in the range of 0.07 mm to 0.5 mm.
So wird eine mit PTFE beschichtete Glasgewebeumhüllung gebildet, die sehr dünn ist, was es erlaubt, den Temperaturgradienten zwischen dem resistiven Element und der ausstrahlenden Oberfläche zu beschränken, und auch sehr biegsam, was es erlaubt, einfach die Form der komplexen Teile anzunehmen, und eine perfekte Heizungshomogeneität gestattet.This creates a PTFE-coated glass fabric sheath that is very thin, allowing the temperature gradient between the resistive element and the radiating surface to be limited, and also very flexible, allowing it to easily take the shape of complex parts and allowing perfect heating homogeneity.
Hinsichtlich der widerstandsfähigen Metallschicht sind gute Ergebnise erreicht worden, indem ein geätztes Band aus resistiver Metallegierung, wie z.B. Inconel oder Konstantan oder einer anderen Kupfer-Nickellegierung verwendet wird.Regarding the resistive metal layer, good results have been achieved by using an etched tape of resistive metal alloy such as Inconel or Constantan or another copper-nickel alloy.
Je nach der Resistivität der Materialien, der Oberfläche des Heizelements und der gewünschten Leistung wird ein Band verwendet, dessen Dicke zwischen 5 und 25 u variiert.Depending on the resistivity of the materials, the surface of the heating element and the desired performance, a tape is used whose thickness varies between 5 and 25 u.
Außerdem und um die verschiedenen Schichten 2, 3, 4 fest mit einander zu verbinden, werden die genannten isolierenden biegsamen Materialschichten 2 und 3 mittels einer Klebemittelschicht, die eine hohe Temperaturbeständigkeit und eine hohe dielektrische Festigkeit aufweist, an beiden Seiten der genannten dritten widerstandsfähigen Metallschicht 4 geklebt. Gute Ergebnisse sind festgestellt worden, indem ein Silikonklebemittel verwendet wird, das dem Widerstand, dank dessen Eigenschaften, hervorragende dielektrische Eigenschaften verleiht und es erlaubt, eine dichte Einheit herzustellen, die danach eingetaucht werden kann.Furthermore, and in order to firmly connect the various layers 2, 3, 4 to one another, said insulating flexible material layers 2 and 3 are glued to both sides of said third resistive metal layer 4 by means of an adhesive layer having a high temperature resistance and a high dielectric strength. Good results have been observed using a silicone adhesive which, thanks to its properties, gives the resistor excellent dielectric properties and allows to create a sealed unit which can then be immersed.
Diese Erfindung schlägt ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen des genannten biegsamen Heizelementes, wie es soeben beschrieben worden ist, vor.This invention also proposes a method for manufacturing said flexible heating element as just described.
In dieser Hinsicht wird mit dem genannten, eine der genannten isolierenden biegsamen Materialschichten bildenden Komplex 2 oder 3 ein resistives Metallband 4 fest verbunden; danach wird das genannte Band 4 durch ein geeignetes chemisches Verfahren geätzt, um ein widerstandsfähiges Element zu erhalten, und schließlich wird mit der Fläche des genannten geätzten Bandes 4 der genannte, die zweite genannte biegsame isolierende Materialschicht bildende Komplex 3 oder 2 fest verbunden.In this regard, a resistive metal strip 4 is firmly bonded to said complex 2 or 3 forming one of said insulating flexible material layers; thereafter, said strip 4 is etched by a suitable chemical process to obtain a resistive element and, finally, said complex 3 or 2 forming the second said flexible insulating material layer is firmly bonded to the surface of said etched strip 4.
Mehr insbesondere wird das erfindungsmäßige Heizelement im o.e. Fall, in dem die genannten biegsamen Materialschichten 2 oder 3 aus einem mit PTFE behandelten Glasgewebe bestehen und die verschiedenen Schichten 2 bis 4 mittels eines Klebemittels fest mit einander verbunden werden, nach den nachfolgenden Stufen hergestellt:More particularly, in the above-mentioned case, in which the flexible material layers 2 or 3 consist of a glass fabric treated with PTFE and the various layers 2 to 4 are firmly connected to one another by means of an adhesive, the heating element according to the invention is manufactured according to the following steps:
- eine vorher behandelte der beiden Flächen 5 des ersten Glasgewebe/PTFE-Komplexes 2 wird mit einer Klebemittelschicht 4 beschichtet,- one of the two previously treated surfaces 5 of the first Glass fabric/PTFE complex 2 is coated with an adhesive layer 4,
- auf diese genannte beschichtete Fläche 5 des Glasgewebe/PTFE-Komplexes 2 wird ein resistives Metallband 4 angebracht,- a resistive metal band 4 is applied to said coated surface 5 of the glass fabric/PTFE complex 2,
- das also mit dem Glasgewebe/PTFE-Komplexen 2 und 6 fest verbundene Metallband 4 wird geätzt,- the metal band 4, which is firmly connected to the glass fabric/PTFE complexes 2 and 6, is etched,
- eine vorher behandelte der Flächen 7 des zweiten Glasgewebe/PTFE-Komplexes 3 wird mit einer Klebemittelschicht 8 beschichtet,- a previously treated surface 7 of the second glass fabric/PTFE complex 3 is coated with an adhesive layer 8,
- auf die bloße Fläche 9 des also geätzten Komplexes 2, 6, 4 wird die genannte beschichtete Fläche 7 des zweiten Komplexes 3 angebracht, zum Bilden des genannten Heizelements 1.- the coated surface 7 of the second complex 3 is applied to the bare surface 9 of the thus etched complex 2, 6, 4, to form the heating element 1.
Hinsichtlich des Ätzens des Bandes werden dem Fachmann bekannte Techniken verwendet, die identisch gleich derjenigen, die z.B. auf dem Gebiet der gedruckten Schaltungen verwendet werden, sind.With regard to the etching of the tape, techniques known to the person skilled in the art are used, which are identical to those used, for example, in the field of printed circuits.
In dieser Hinsicht wird, z.B., auf das Metallband eine lichtempfindliche Folie gelegt, die unter Berücksichtigung des Verlaufs des Widerstands belichtet und entwickelt wird. Danach wird die Legierung geätzt, zum Erhalten des Widerstands.In this regard, for example, a photosensitive foil is placed on the metal strip, which is exposed and developed taking into account the resistance curve. The alloy is then etched to obtain the resistance.
Außerdem ist zu bemerken, das die Flächen 5 und 7 des respektiven Komplexes 2 und 3 vor dar Auflegung der Klebemittelschicht 6 oder 8 behandelt werden, um sie klebbar zu machen, z.B. durch ein chemisches Verfahren zur Vergällung der Oberfläche.It should also be noted that the surfaces 5 and 7 of the respective complex 2 and 3 are treated before the application of the adhesive layer 6 or 8 in order to make them adhesive, e.g. by a chemical process for denaturing the surface.
Um das Anschließen des biegsamen Heizelements zu erlauben, wird es vorteilhaft isolierte und abgedichtete Anschlüße umfassen, die z.B. durch Abformung auf den den Körper des Heizelements bildenden isolierenden biegsamen Materialschichten erhalten werden.In order to allow the flexible heating element to be connected, it will advantageously comprise insulated and sealed terminals, obtained, for example, by molding on the insulating flexible material layers forming the body of the heating element.
Außerdem könnte ebenfalls betrachtet werden, im Bereich des Heizelements Temperaturfühler wie nämlich Thermozellen oder Thermistoren, entweder zwischen zwei Schleifen der Heizbahn, zum Überwachen der Temperatur im Kern des Elements, oder an einer Außenfläche geklebt, zum Überwachen der Temperatur der Haut des Heizelements. zu integrieren.Furthermore, it could also be considered to integrate temperature sensors in the area of the heating element, such as thermocells or thermistors, either between two loops of the heating track, to monitor the temperature in the core of the element, or glued to an external surface, to monitor the temperature of the skin of the heating element.
Außerdem und zum Erleichtern der Befestigung des biogsamen Heizelements an die zu heizende Unterlage, kann auf einer der Außenflächen 10 oder 11 des Heizelements 1 ebenfalls eine Klebemittelschicht vorgesehen werden, um diese selbstklebend zu machen, zum Optimisieren des wärmeaustausches und zum Verbessern der Anbringung und der Aufrechterhaltung der Stellung. Die Festklemmung kann durch andere Mittel, wie Anheftung, Vernietung, erfolgen.In addition, and to facilitate the attachment of the biogsame heating element to the support to be heated, a layer of adhesive can also be provided on one of the external surfaces 10 or 11 of the heating element 1 to make it self-adhesive, to optimize the heat exchange and to improve the application and maintenance of the position. The clamping can be carried out by other means such as tacking, riveting.
Die Fassung des erfindungsmäßigen biegsamen Heizelements bestimmt es zu den sämtlichen verschiedenen Anwendungen und zwar dank dessen chemischen Trägheit, dessen widerstandsfähigen biegsamen anhaftschützenden Schutzumhüllung und dessen hohen Wärmekapazitäten, und nämlich zu:The design of the flexible heating element according to the invention defines it for all kinds of applications thanks to its chemical inertness, its resistant flexible anti-adhesive protective casing and its high heat capacities, namely:
- sämtlichen Heizungen von Flüssigkeiten, pulverigen oder gasförmigen Stoffen, durch Plattierung von Außenflächen,- all heating of liquids, powders or gaseous substances, by plating external surfaces,
- sämtlichen Heizungen von Feststoffen, durch auswendige Plattierungen oder Sandwichmontagen zwischen starren Platten,- all heating of solid materials, through external plating or sandwich assemblies between rigid plates,
- sämtlichen Heizungen von beizenden oder kesselsteinbildenden Flüssigkeiten, durch direkte Eintauchung,- all heating of corrosive or scale-forming liquids, by direct immersion,
- sämtlichen Niedrigtemperatur-Infrarotheizungen,- all low-temperature infrared heaters,
- sämtlichen Heizungen oder Enteisungen im allgemeinen.- all heating or defrosting systems in general.
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