NO744551L - - Google Patents

Description

Kontaktert flatemotstand og fremgangsmåte

til dets fremstilling.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til påføring av metalliske kontaktstrimler på trådløse flatemotstander, spesielt på

slike som, som består av med hjelp av ledepigmenter elektrisk ledendegjorte kunststoffer og er utformet i form av et grovmasket, ikke lukket vevnad samt flatemotstander kontaktert etter denne fremgangsmåten .

Platemotstander (flatevarmeelementer), som består av

et ledende, ikke metallisk resp. ledendegjort material må for til-

førsel og jevn fordeling av strømmen kontakteres ved to overfor hverandre liggende sider med en god elektrisk leder for forbindelse med .strømnettet. Vesentlig er da at metallkontakteringen er godt forbundet med flatemotstanden for å holde overgangsmotstanden så

liten som mulig, idet imidlertid ved fremstilling av denne forbindelse må det påses at flatemotstanden selv ikke beskadiges resp. endres i sin struktur, da derved fleksibiliteten ville lide betrakte-lig.

For kontaktering av flatemotstander er det allerede blitt kjent en rekke fremgangsmåter. Således er det kjent å påfbrevkon-takter ved flammesprøytning av kobber, aluminium eller andre elektrisk godt ledende og flammesprøytbare materialer. Disse fremgangsmåter har imidlertid den ulempe at de påførte kontakteringer er meget sprø og bøyefølsomme. Dessuten kan det bare anvendes slike materialer (substrat og ledepigment), som ved flammesprøyteprosessen ikke øde-legges eller beskadiges.

Det er videre kjent (DOS 1.540.843) å fremstille kontakteringer i flatemotstander, idet man påsyr metallstrimler på overflaten eller befestiger ved hjelp av .heftklammere, nagler eller lignende. En slik kontaktering fører imidlertid bare ved meget glatte overflater til et til en viss grad tilfredsstillende resultat. Ved ruere overflater kommer det i stand en bare punktformig berøring av overflatens "topper", overgangsmotstandene blir derved uttillate-lig høy, hvilket i ekstremt tilfelle kan føre til varmeødeleggelse av varmelederen ved kontaktering.

Ifølge DOS 1.615.494 kan kontakter for strømtilførselen til flatevarmeledere også anbringes ved at man ved fremstilling av grunnmaterialet, f.eks. ehtekstil- eller glassfibervevnad innvever metalltråder. En slik innvevning av metalltråder byr imidlertid på betraktelige vanskeligheter på grunn av de meget forskjellige fleksi-biliteter av glass- resp. tekstiltråder og metalltråder.

Videre er det blitt forsøkt ved kald- eller varmeherd-ende kunststoffer å innstøpe de for kontaktering nødvendige metall-tilførsler under herdningsprosessen resp. å innsveise ved termoplas-tiske kunststoffer, spesielt ved kalandrering å la metalltråder løpe inn i det ennu plastiske kunststoff (DOS 1.565-754).

Da imidlertid i dag materialer for flatemotstander ofte fremstilles kontinuerlig som "metervare" har slike fremgangsmåter den ulempe at de innbragte kontakter etterpå må frilegges fra substratet. En innbringning av metallkatalysator under kalandreringen kommer bare på tale for relativt tykke folier.

Bortsett herifra egner slike fremgangsmåter seg bare

for slike materialer som overhodet er støpbare eller sveisbare og

de medfører ingen fordel ved kunststoffer, som kleber dårlig eller overhodet ikke på metall, som eksempelvis polytetrafluoretylen, da det her danner seg en helt utilstrekkelig kontaktering. Men også ved støpbare eller sveisbare kunststoffer vanskeliggjøres frem-stillingen, da det må overholdes helt bestemte temperaturer ved inn-føring resp. under herdeprosessen.

Ifølge DOS 1.808.022, 1.903.799 og 1.914.117 bør kontaktering av ledendegjorte polyesterflor oppnås ved at man anbringer metallbånd derpå og fikserer disse ovenifra ved hjelp av et selvklebende sjikt (fiberflor som er gjort selvklebende eller selvklebende folie). Denne fremgangsmåte har samme ulemper som overnevnte fast-gjøring ved påsying, påklamring eller lignende, dvs. det oppnås også her bare punktformede kontakter, hvorav det fremkommer ugunstige overgangsmotstander.

Det er også allerede kjent å utstyre flatevarmeledere ved påføring av et metallsjikt, som strekker seg over hele flaten fra begge sider med kontakter - (DOS 1.910.704). Herved økes riktignok den for kontakteringen til disposisjon stående flate og nedsettes overgangsmotstanden ved det økede antall av "punktformede" kontakt-steder. Imidlertid fremkommer det da i flatevarmelederen en vesentlig ugunstigere strømstrømning i vertikalretning, hvorved motstanden skrumper sammen til en brøkdel.

Endelig består den mulighet (DAS 1.073.055) å påføre

et godt ledende sjikt på varmelederen ved at man påstryker ledende, med metaller pigmenterte lakker (såkalte ledelakker) på flatemotstanden. Da lakkomponentene av slike ledelakker imidlertid bare er temperaturbestandig til bestemte grenser kan således kontakterte flatevarmeledere imidlertid ikke utsettes for større temperaturbe-lastning. Når flatevarmelederen skal oppta større ytelser er det også vanskelig å oppnå de tilsvarende ledningstverrsnitt ved hjelp av slike ledelakker, da lakkenes harpikskomponenter automatisk utøver en "fortynningseffekt" på den ledende komponent og således nedsettes den elektriske belastbarhet.

Alle ovenfor nevnte fremgangsmåter har spesielt den ulempe at de ikke er anvendbare for flatevarmeelementer i form av en grovmasket vevnad med ikke lukkede masker.

Til grunn for oppfinnelsen ligger således den oppgave

å anbringe kontakteringer på flatevarmeelementer, således at berørings-flatene mellom metallkontakt og flatemotstand er så stor og så tett

som mulig uten at flatevarmeelementets struktur eller fleksibilitet lider herunder.

Oppfinnelsens gjenstand er en fremgangsmåte til påføring av metalliske kontaktstrimler på trådløse flatemotstander, idet fremgangsmåten erkarakterisert vedat de metalliske kontaktstrimler påpresses ved hjelp av et elastomert påpresningselement, hvis Shore-hårdhet A (ifølge DIN 53.505) utgjør 25 til 80 og dets støtelastisi-tet (ifølge DIN 53-512) utgjør 10 til 70$ og ved hjelp av et under flatemotstanden befinnende mottrykkselement godt på flatemotstandens overflate.

Under de nevnte påpresningsbetingelser oppnås at de pålagte metallstrimler tilpasser seg optimalt nøyaktig til motstands-elementets overflateprofil uten at elementet kan beskadiges ved på-presningstrykket. Dette er spesielt viktig når flatevarmeelementet er utformet som en grovmasket vevnad med åpne masker. I dette tilfellet gjennomtrykkes de pålagte metallstrimler inntil gjennomgrep gjennom flatemotstandens masker uten at maskevevnadens struktur beskadiges. Innbringer man under påpresningsprosessen mellom flatevarmeelementet og mottrykksflaten en på siden av flatemotstanden med et selvavbindende sjikt utstyrt flåtestruktur, så fikseres de gjennom maskene tredende deler av kontaktstrimmelen i sin stilling. En slik selvavbindende flåtestruktur kan være en ensidig, med et selvklebende sjikt utstyrt kunststoffolie eller en tilsvarende tekstil vevnad eller et flor. Av spesiell fordel er det imidlertid når denne selvavbindende flåtestruktur til fiksering av den egentlige kontaktering selv er en god elektrisk leder og derved"økes kontak-teringens virkning.

Dette kan altså være en metallfolie, som på en side er utstyrt med et selvklebende sjikt, idet dette selvklebesjikt fortrinnsvis dessuten pigmenteres, dvs. gjøres ledende med finfordelt metall. Det kan imidlertid også dreie seg om en metallfolie, som har et ensidig påført loddesjikt. I dette tilfellet oppnås fikser-ingen av de innpressede kontaktstrimler fra motsiden ved at man under påpresning av mottrykksplaten oppvarmer resp. tilfører en mottrykks-valse varme, hvorved deretter det oppnås loddforbindelse.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan imidlertid med fordel også anvendes for flatemotstander med lukket overflate, spesielt når denne overflate (f.eks. ved maskene av en innbragt vevnad) er ru eller strukturert. I dette tilfellet er det nødvendig, å fiksere den pressede kontaktering ovenifra, hvilket kan foregå etter kjente metoder, eksempelvis ved overlakkering, overtrekking med termoplastisk eller sveisbart kunststoff, overtrekking med et selvklebende sjikt osv.

De nevnte betingelser med hensyn til det elastomere påpresningselement, som anvendes innen rammen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er av vesentlig betydning. Overholdes ikke disse betingelser

Shore-hårdhet A (ifølge DIN-norm 53 505) fra 25 til 80, fortrinnsvis 40 til 70,

støtelastisitet (ifølge DIN-norm 53 512) fra 10 til 70, fortrinnsvis fra 40 til 70$,

så fremkommer enten en utilstrekkelig påpresning på overflatestrukturen resp. intet gjennomgrep ved åpne maskevevnader, således at det ikke kan oppnås den nødvendige lille overgangsmotstand mellom kontakt og flatevarmeleder, eller også deformeres overflaten, profilen, eventuelt sogar den samlede indre struktur av flatevarmeelementet, hvilket fører til uønskece motstandsendringer, spesielt en motstandsøkning.

Det anvendte elastomere påpresningselement kan være av forskjellig geometrisk form, spesielt er et stempel eller en valse. Minstetykkelsen av elatomersjiktet skal utgjøre ca. 0,5 cm. De nevnte egenskaper med hensyn til hårdhet og støtelastisitet gir spesielt følgende vulkaniserbare elastomere utstyrt med fyllstoffer: Polybutadien, kloropren, klorsulfonert polyetylen, isobutylen-isopren-blandingspolymerisater, fortrinnsvis imidlertid naturkautsjuk, poly-isopren og butadien-styren-blandingspolymerisater.'Disse materialer innstilles ved tilsetning av fyllstoffer, spesielt jordfyllstoffer som silikater, forskjelligste sottyper, kritt eller Si02og eventuelt etter de for fagfolk vanlige vulkaniseringsfremgangsmåter på overnevnte egenskaper. Den elastomeres rivfasthet skal utgjøre 20 til 200, fortrinnsvis 150 til 200 kg/cm<2>(bestemt ifølge DIN-norm 53 504).

Det med det elastomere påpresningselement utøvede påpresningstrykk er avhengig av materialtypen fra tykkelsen av den på-førte kontaktstrimmel og av overflatestrukturen og/eller vevnadens maskevidde. Således kan dette trykk svinge innen relativt vide grenser. Alt etter omstendighetene kan det allerede være tilstrekke-lig med et påpresningstrykk på ca. 0,5 kg/cm p, det kan også anvendes trykk inntil 100 kg/cm p.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan anvendes for kontaktering av flatemotstander av lett pigmenterte kunststoffer, som eksempelvis polytetrafluoretylen, polyester, epoksydharpikser, polyvinylacetat, silikonharpikser eller også ikke-ledende andre materialer som kautsjuk, idet det er innblandet de kjente ledepigmenter som sort grafitt, metallpulvere (kobber, bronse, sølv, aluminium etc). Slike flatemotstander kan dessuten også være utstyrt med støtteinnlegg av glassfibre eller også naturlige eller syn-tetiske tekstilfibre i form av mer eller mindre grovmaskede vevnader. Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er imidlertid også egnet for flatemotstander av i og for seg ledende materialer, som pressede kullfibre og grafitt. Kontaktene som skal påføres er metallfoliestrimler, hvis bredde og tykkelse retter seg etter størrelse og spesielt elektrisk ytelsesopptak av den eventuelle flatemotstand.

I lengden dimensjoneres disse metallfoliestrimler fordelaktig således at de mest mulig overstryker fullstendig to overfor hverandre liggende sider av flatevarmeelementet, hvorved det er sikret en jevn strømstrømning inne i motstandsmassen. Metallstrimlene kan derved begge være påført på samme side av flatemotstanden, imidlertid også således at en kontakterer den øvre og en den nedre flate på to overfor hverandre liggende sider. For disse metallfolier anvendes fortrinnsvis godt ledende metaller, som spesielt kobber, sølv, gull, platinmetaller eller også aluminium.

Med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen oppnås en rekke fordeler, således spesielt, at ved typen av påpresningen oppnås en optimal stor påleiringsflate av metallfolien på flatemotstandens overflateprofil, idet flatevarmeelementet etter påføring av kontakteringen forblir helt fleksibel og ikke undergår noen beskadelige endringer i strukturen. Videre kan ledetverrsnittet velges etter

ønske og økes således at det uten problem også kan kontakteres flatemotstander av høye elektrisk ytelsesopptak. Spesielt er det imidlertid ved flatemotstander som er utformet i form av ikke lukkede, grovmaskede vevnader for første gang mulig å oppnå et gjennomgrep av en sikker fiksering av kontaktstrimmelen uten at den spesielt truede maskestruktur beskadiges.

Oppfinnelsens gjenstand er videre en trådløs flatemotstand med metalliske kontaktstrimler utformet i form av en grovmasket, ikke lukket vevnad, idet flatemotstanden erkarakterisertved at de metalliske kontaktstrimler rager meanderformet inntil gjennomgrep fra oversiden av flatemotstanden inn i maskene og her er fiksert ved selvavbindende flåtestruktur fra undersiden.

En således kontaktert flatemotstand er vist på figurene

1 og 2. Figur 1 viser denne flatemotstand i oppriss, figur 2 viser et forstørret utsnitt langs linjen II - II på det kontakterte sted. Fra disse figurene sees en flatemotstand bestående av en glassfibervevnad 1, impregnert med en blanding av sot, grafitt og polytetrafluoretylen som bindemiddel, to som kontaktering tjenénde kobberfoliestrimler 2, som er påpresset inntil gjennomgrep på vevnaden, de to elektriske tilslutningskabler 3 samt to nedenifra ved hjelp av et ledende klebesjikt 5 fiksert kobberfoliestrimmel 4.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av noen eksempler.

Eksempel 1.

En varmeledervevnad på basis av glassfibervevnad/polytetrafluoretylen/grafitt med en maskevidde på 4 mm (ikke lukkede masker) og dimensjoner 10 x 10 cm ble på den ovenfor liggende side belagt med et kobberbånd, 20 mm bredt og lOO^u tykt, over denne sides samlede lengde. På den ovenfor liggende flate av varmeledervevnaden ble det på de tilsvarende steder hver påklebet den på den side klebbar strimmel kobberfolie og denne oppbygning deretter trykket med et silikongummistempel (Shore-hårdhet A = 50, rivfasthet l60 kg/cm 2 , elastisitet 50%) ved et trykk på 50 kg/cm 2 ovenifra mot en under varmeledervevnaden befinnende ikke-elastomer mottrykksplate.

Kobberbåndet trykkes derved gjennom maskeprofilen av varmelederen mot den nedenfor befinnende selvklebende kobberfolie og fikseres der, idet dens selvklebersjikt var gjort ledende med fineste kobberpulver. Motstanden av den således kontakterte flatevarmeleder utgjorde 32,7°-» målt med Wheatstones brokobling. En likeartet vevnad av samme størrelse ble i dimensjonene over kontakteringen bestrøket med en sølvholdig ledelakk. Denne metode anvendes i praksis for å bestemme flatevarmelederens "absolutte motstand".

Ved motstandsmålingen med Wheatstones bro fremkom de samme verdier innen feilgrensene. Derimot viste en likeartet vevnad av samme størrelse, hvorpå den ovenfor nærmere definerte kontaktering bare var påklamret, en tydelig motstandsøkning på 4l,5^.

Ved en elektrisk belastning med 320 watt (110 vol)

viste det seg ved kontakteringen påpresset ifølge oppfinnelsen ingen beskadigelse, mens elementet med den påklamrede kontaktering allerede

ved 250 watt brant gjennom på berøringspunktet mellom kontakt- og flatevarmeleder-overflate under ildsforeteelse. En sølvholdig lede--lakkstrimmel av samme tykkelse (lOO^u) brente gjennom allerede ved 150 watt.

Eksempel 2.

En varmeledervevnad som omtalt i eksempel 1, imidlertid med en maskevidde på 5 mm (ikke-lukkede masker) ble på to overfor hverandre liggende sider av den ene flate belagt med hver en kobberfoliestrimmel på 1 cm bredde og lOO^u tykkelse, på den annen side på tilsvarende steder med hver en med tinn belagt kobberstrimmel og sammenpresset med et silikongummistempel som omtales i' eksempel 1. Mottrykksplaten ble derved oppvarmet til 230°C. Etter avspenning var to kobberfoliestrimler trykket gjennom maskene og fast sammen-loddet med motstrimlene. Også her fremkom ingen motstandsendring, sammenlignet med "absoluttmålingen" ved hjelp av sølvholdig ledelakk.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte til påføring av metalliske kontaktstrimler på trådløse flatemotstander, spesielt på slike, som består av ved hjelp av ledepigmenter elektrisk ledendegjorte kunststoffer og utformet i form av grovmaskede ikke-lukkede vevnader, karakterisert ved at de metalliske kontaktstrimler påpresses ved hjelp av et elastomert påpresningselement, hvis Shore-hårdhet A (ifølge DIN 53 505) utgjør 25 til 80 og dets støtelastisitet (ifølge DIN 53 512) utgjør 10 til 70$ og ved hjelp av et under flatemotstanden befinnende mottrykkselement godt til overflaten av flatemotstanden.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det mellom f latemotstand og mottrykksp'late innlegges en selvavbindende flåtestruktur som fikserer de under trykk av påpres-ningselementet gjennom vevmaskene gjennomtrykkede avsnitt av de metalliske kontaktstrimler til flatemotstandens underside.

3. Fremgangsååte ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at den selvavbindende flåtestruktur består av en ensidig med selvklebesjikt utstyrt metallfolie, idet selvklebesjiktet er gjort ledende ved hjelp av finfordelt metall.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at den selvavbindende flåtestruktur består av en metallfolie med ensidig påført loddesjikt og at det frå mottrykksplaten tilføres farme til oppnåelse av loddforbindelse.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at den selvavbindende flåtestruktur består av en på den ene siden med selvklebesjikt utstyrt kunststoffolie.

6. Trådløs f latemotstand med elastiske kontaktfetrimler, utformet i form av en grovmasket, ikke lukket vevnad, karakterisert ved at de metalliske kontaktstrimler rager meanderformet inntil gjennomgrep fra flatemotstandens overside inn i maskene og er fiksert ved selvavbindende flåtestrukturer fra undersiden .