DE2616771A1 - Heizkoerper - Google Patents
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- H05B3/28—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material
- H05B3/30—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material on or between metallic plates
Description
Priorität: v.21.April 1975 in USA
Serial No.: 569 898
Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Strahlungsheizplatte in Laminatform, die Wärme in einer erwünschten kontrollierten
Weise richtet.
Spezieller betrifft die Erfindung einen Strahlungserhitzer vom Plattentyp, der Gebrauch von einer Kunststofflaminatstützstruktur
macht, um ein vorteilhaftes Mittel zur Einarbeitung einer Schicht aus kohlenstoffhaltigem Pyropolymer zu liefern, die elektrische
Widerstandswärme erzeugt, wobei das Pyropolymer aus Kohlenstoff und Wasserstoff besteht, die an einen anorganischen
Oxidträger mit großer Oberfläche gebunden sind, und um ein Mittel zur leichten Einarbeitung einer wärmereflektierenden Schicht
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R.nl· AC, WiMhaden. Konto-Nr. 276807
in die zusammengesetzte Laminatstruktür zu bekommen.
Es ist natürlich bekannt, daß es viele Formen elektrischer Heizplatten gibt, die in Verwendung sind, um Strahlungswärme
für verschiedene Zwecke zu liefern. Beispielsweise gibt es verschiedene Formen metallischer oder Metallbeschichteter
Bggen, die eine Widerstandsheizung ergeben. Es gibt auch verschiedene
Typen von Heizplatten, die eingebettete Heizdrähte in der Art elektrisch geheizter Wärmedecken verwenden. In
noch anderen Fällen gibt es Heizwiderstände, die aus komprimierten Pulvergemischen bestehen, die ihrerseits aus Kohle
oder anderen Halbleitermaterialien bestehen, und weiterhin gibt es die kleinen Typen von Heizwiderständen, die Ablagerungen
von Kohlenstoff- oder Graphitteilchen, Kohlenstoffdruckfarben und dergleichen als Teil der "Dickfiliri'-Technik aufweisen.
Es ist jedoch nicht bekannt, daß bereits Halbleiterschichten in Kunststofflaminatplatten verwendet wurden, noch
ist spezieller die Herstellung besonderer Laminatbögen bekannt, die eine spezielle Form einer kohlenstoffhaltigen Pyropolymerschicht
und eine wärmereflektierende Schicht umfassen.
Die elektrische Leitfähigkeit eines Materials fällt notwendigerweise
in eine von drei Kategorieren: Leiter, Halbleiter oder Isolatoren. Leiter sind jene Materialien, die eine Leitfähig-
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keit größer als etwa 10 reziproke Ohm-Zentimeter besitzen, während Isolatoren eine Leitfähigkeit nicht größer als etwa 10 reziproke Ohm-Zentimeter haben. Materialien mit einer Leitfähigkeit zwischen diesen Grenzen werden allgemein als
keit größer als etwa 10 reziproke Ohm-Zentimeter besitzen, während Isolatoren eine Leitfähigkeit nicht größer als etwa 10 reziproke Ohm-Zentimeter haben. Materialien mit einer Leitfähigkeit zwischen diesen Grenzen werden allgemein als
Halbleiter angesehen. In diesem Fall ist die Erfindung auf die Verwendung einer speziellen pseudometallischen Zusammensetzung
als Halbleitermaterial gerichtet, und speziell auf eine Halbleiterzusammensetzung, die nach der Lehre der US-PS
3 651 386 hergestellt wurde und der resultierenden Heizplatte Gleichmäßigkeit und Qualität verleiht.
Ein Hauptziel der Erfindung ist es, eine verbesserte Form einer Heizplatte zu bekommen, indem man eine Schicht eines
halbleitenden Kohlenstoffhaltigen Pyropolymers in eine starre Laminatplatte als Stützstruktur einarbeitet und außerdem eine
wärmereflektierende Schicht in das Laminat derart einarbeitet,
daß die elektrische Widerstandsheizung primär und kontrolliert in einer Richtung von der Platte ausgeht.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, Gebrauch einer verbesserten
Form eines halbleitenden kohlenstoffhaltigen Pyropolymers, welches aus einem Erhitzen einer organischen pyrolysierbaren
Substanz auf einem hitzebeständigen anorganischen Oxidsubstrat mit großer Oberfläche stammt, in einer Heizplatte in
Laminatform zu machen.
Nach einem breiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung einen zusammengesetzten Heizkörper, der gerichtete Wärmestrahlung
liefert und aus einem Kunststofflaminat unter Einarbeitung einer halbleitenden Schicht gebildet ist. Dieses Laminat
besteht aus einer starren Kunststofflaminatstruktur, die aus wenigstens einer Schicht eines verstärkten Substratgrundmaterials
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und einem Harzüberzug auf diesem Material, einem halbleitenden kohlenstoffhaltigen Pyropojymer, das an einen hitzebeständigen
anorganischen Oxidträger mit großer Oberfläche gebunden ist, welcher als eine Schicht auf wenigstens einer Seite der Schicht
des Substratmaterials eingearbeitet ist, einer in einer Position auf einer Seite des Pyropolymers auf dem Sfcbstratmaterial eingearbeiteten
wärmereflektierenden Schicht und Stromzufuhreinrichtungen zu voneinander beabstandeten Teilen der Schicht aus
leitfähigem kohlenstoffhaltigem Pyropolymer gebildet ist und elektrische Widerstandsheizung in dem Laminat erzeugt, die
durch die wärmereflektierende Schicht des zusammengesetzten
Körpers reflektiert und abgestrahlt wird.
In einem spezielleren Aspekt betrifft die Erfindung die Verwendung
eines kohlenstoffhaltigen Pyropolymers, das durch Erhitzen einer organischen j~yrolysierbaren Substanz in einer primär
nichtoxidierenden Atmosphäre und in Kontakt mit einem hitzebeständigen anorganischen Oxidmaterial bei eiser Temperatur oberhalb
etwa 400°C derart gebildet wurde, daß die resultierende
—8 halbleitende Zusammensetzung eine Leitfähigkeit von etwa 10
bis etwa 10 reziproke Ohm-Zentimeter besitzt. Die Einbringung
der halbleitenden Schicht in das Laminat kann auf verschiedenen Wegen erfolgen. Beispielsweise kann fein zerteiltes kohlenstoffhaltiges
Pyropolymer in der Form kleiner Teilchen oder als Pulver mit einem geeigneten Träger bzw. Vehikel derart vermischt
werden, daß es auf der Oberfläche eines harzbeschichteten Glastuches, von Papier, Filz, Karton und dergleichen als Laminatsubstrat
oder auf einem Holzfurnier, das in der Laminatplatte ver-
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wendfet wird, aufgestrichen^ausgebreitet oder anderweitig
aufgebracht werden kann. Stattdessen kann das fein zerteilte kohlenstoffhaltige Pyropolymer auch mit dem Harz oder Polymermaterial
vermischt werden, mit dem ein spezielles verstärkendes Grundmaterial imprägniert werden soll oder das auf dieses
Grundmaterial als überzug aufgebracht werden soll, wobei dieses Grundmaterial wenigstens eine Substratmaterialschicht des Laminats
liefert. Das resultierende Gemisch wird in oder auf das Substrat durch Eintauchen oder Beschichten aufgebracht, und
das resultierende überzogene Substrat wird einer Halbhärtung der Art unterz<bgen, daß das halbleitende Pyropolymer zu einer
gleichmäßigen Imprägnierung und Beschichtung über dem rusultierenden halbgehärteten Laminatbogen führt. Der pulverisierte
Füllstoff ist in einer Menge im Bereich von etwa 95 bis etwa 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des fertigen zusammengesetzten
Stoffes mit dem Polymermaterial enthaltene Die in dem Polymermaterial
zu verwendende Menge an kohlenstoffhaltigem Pyropolymer variiert mit der Leitfähigkeit des betreffenden als
Füllstoffmaterial zu verwendenden Pyropolymers und mit der für
die leitende Schicht in der resultierenden Platte erwünschten Leitfähigkeit.
Typischerweise werden bei der Herstellung einer starren Laminatplatte mehrere halbgehärtete, mit Harz überzogene und imprägnierte
Bögen aus Glastuch, Papier, Karton, Filz usw. (solche Bögen werden im allgemeinen als "Prepreg"-Bqgen bezeichnet)
übereinandergeschichtet und dann Wärme und Druck derart ausgesetzt, daß eine vollständige Härtung des Polymermaterials er-
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folgt, um ein starres Laminatbrett zu bekommen. Das resultierende
Laminat kann hinsichtlich der Dicke variieren, je nach der Zahl der halb gehärteten Schichten oder Prepreg-Bögen,
die unter Bildung des fertigen zusammengesetzten Produktes zusammengebracht wurden. Die Laminatplatten können eine Vielzahl
ähnlicher Prepreg-Bögen unter Verwendung des gleichen verstärkenden Grundmaterials umfassen, oder das zusammengesetzte
Produkt kann aus verschiedenen halb gehärteten Bögen unter Verwendung unterschiedlicher verstärkender Materialien,
wie Leinwand, Glastuch, Papier, Karton, Filz usw., aufgebaut sein. Einige spezielle Beispiele der Polymeren, die in der
Laminatherstellung verwendet werden können und die hitzehärtbar oder theroplastisch sein können, sind etwa Polyolefine,
wie Polyäthylen, und Polyäthylenmischpolymere, Polypropylen und Polypropylenmischpolymere, Polystyrol und Mischpolymere
derselben, Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid, Vinylacetat-Vinylchloridmischpolymere,
Polyvinylidenchlorid und Mischpolymere derselben, Polyester, Polyurethan, PoIyvinylather,
styrolhaltige Polyvinylather, Polycarbonate, Polyamide,
Polyimide, Polyamidimide, Polyoxymethylene, Polyalkylenoxide, wie Polyäthylenoxid, Polyacrylate, Polymethacrylate und ihre
Mischpolymere mit Styrol, Butadien, Acrylnitril usw.. Epoxyharze,
Cyanatharze, Harze auf Phfchalatbasis, Polytetrafluoräthylene,
Silikone, butyrierte Phenolharze, ficrylnitril-Butadien-Styrolharze
(die allgemein als ABS-Harze bekannt sind)ι Polybutylen- und Acrylester-modifizierte Styrol-Acrylnitrilharze
(ASA-Harze), Alkydharze, Ally!harze, Aminoharze,
Phenolharze, Harnstoffharze, Melaminharze, Cellulose-
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acetat, Celluloseacetatbutyrat, Cellulosenitrat, Cellulosepropionat,
Cellulosetriacetat, Chlorierte Polyäther, chloriertes Polyäthylen, Äthylcellulose, Furanharze, Kunstfasern,
wie Nylon, Dacron, Rayon, Terylen usw.
Es ist natürlich bekannt, daß dünne Kupferbögen mit starren Laminatbögen oder -brettern kombiniert werden können, um
Platten für elektrische Schaltungen zu liefern. Es ist jedoch nicht bekannt, daß bisher eine reflektierende Metallschicht
in eine Laminatplatte eingearbeitet wurde, um einen reflektierenden
Effekt für eine Strahlungswärme erzeugende Platte zu ergeben. Obwohl Kupfer glänzend gemacht werden kann, ist
es stark leitfähig und kein bevorzugtes Metall für die vorliegende Wärmereflektierung. Wie nachfolgend festgestellt
werden wird, liefern andere weniger leitende Metalle, die stark reflektierend sein können, eine bevorzugte Form für
eine Schicht in dem vorliegenden zusammengesetzten Körper.
In der zusammengesetzten Platte nach der vorliegenden Erfindung
wird eine reflektierende Metallschicht und außerdem eine spezielle Form einer leitenden Schicht verwendet, die eine
elektrische Widerstandsheizung liefern kann und zu einer Wärmeerzeugenden Platte führt. Es ist jedoch nicht beabsichtigt,
die vorliegende Erfindung auf irgendeine Art von reflektierender Schicht oder irgendein spezielles Metall für die Erzeugung
der wärmereflektierenden Schicht in dem Laminat zu beschränken. Eine solche reflektierende Schicht kann unter Verwendung eines
dünnen Metallbogens, wie einer Aluminiumfolie, oder eines
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dünnen rostfreien Stahlblechen in der Art einer Folie gewonnen werden. Auch kann ein Laminatsubstratbogen mit einem
Metallüberzug, der beispielsweise durch Aufsprühen oder Aufstreichen
hergestellt wurde, benützt werden. Beispielsweise kann Aluminiumbronze, die aus Aluminiumflocken in einem geeigneten
Vehikel hergestellt wurde, benützt werden, um die Aufbringung einer reflektierenden Schicht auf wenigstens einer
Oberfläche eines Prepreg-Bogens zu bekommen, bevor dieser zu der Laminatform der Heizplatte verarbeitet wird. Allgemein
werden aus Wirtschaftlichkeitsüberlegungen die weniger teuren Alvminiumfolien oder ein Aluminiumbronzeanstrichmaterial in
den vorliegenden wärmefeflektierenden Platten benützt, obwohl es bestimmte Vorteile für die Benutzung dünner Schichten aus
rostfreiem Stahl, Chrom, Nickel oder anderen geeigneten reflektierenden Metallen geben kann, welche auf dem Laminatsubstrat
aufplattiert, als dünne folienartige Materialien oder anderweitig
aufgebracht werden können.
In Verbindung mit der Herstellung des halbleitenden kohlenstoffhaltigen
Pyropolymers nach der vorliegenden Erfindung wurde bereits ausgeführt, daß ein anorganisches hitzebeständiges
Oxidmaterial für den Träger bei der Herstellung des fertigen Pyropolymers verwendet wird. Vorzugsweise sollte dieser
anorganische Oxidträger als ein Material mit einer Oberfläche
von 1 bis etwa 500 m /g gekennzeichnet sein. Erläuternde Beispiele
der hitzebeständigen anorganischen Oxide, die verwendet werden können, sind Tonerde in verschiedenen Formen, wief-Tonerde,
oder Kieselsäure, Boroxid, Thoriumoxid, Magnesia usw.,
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sowie Gemische derselben», wie Kieselsäure-Tonerde, Tonerde-Kieselsäure-Magnesia
usw.
Beispiele organischer Substanzen, die unter Bildung des Pyropolymers
auf der Oberfläche der oben erwähnten hitzebeständigen Oxide pyrolysiert werden können, sind aliphatische Kohlenwasserstoffe,
cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe, aromatische Kohlenwasserstoffe, aliphatische Halogenderivate, aliphatische
Sauerstoffderivate, aliphatische Schwefelderivate,
aliphatische Stickstoffderivate, heterocyclische Verbindungen,
metallorganische Verbindungen B Kohlenhydrate usw. Einige
spezielle Beispiele dieser organischen Verbindungen, die pyrolysiert werden können, sind Äthan, Propan, Butan, Pentan,
Äthylen, Propylen, 1-Buten, 2-Butsn, 1-Penten, 2-Penten,
1,3-Butadien, Isopren, Cyclopentene Cyclohexan, Methylcyclopentan,
Benzol, Toluol s die isomeren Xylole„ Naphthalin r
Anthracen, Chlormethan, Brommethan, Chloräthan, Bromäthan,
Chlorpropan, Brompropan* Isopropan, Chlorbutan, Brombutan, Isobutan, Tetrachlorkohlenstoff, Chloroform, 1,2-DicLloräthan,
1,2-Dichlorpropan, 1,2-Dichlorbutan, Äthylalkohol, n-Propylalkohol,
Isopropy!alkohol, n-Buty!alkohol, sec.-Butylalkohol,
tertiär-Buty!alkohol, Glykol, Glycerin, Äthyläther, Isopropyläther,
Butyläther, Äthy!mercaptan, n-Propylmercaptan, Butyl-
mercaptan^Methylsulfid e Äthylsulfid, Äthylmethylsulfid, Methylpropylsulfid,
Dimethylamin, Diäthylamin, Äthylmethylamin, Acetamid,
Propionamid, Nitroäthan, 1-Nitropropan, 1-Nitrobutan,
Acetonitril, Propionitril, Ameisensäure, Essigsäure, Oxalsäure, Acrylsäure, Formaldehyd, Acetaldehyd, Propionaldehyd, Aceton,
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- Io -
Methyläthylketon, Methylpropy!keton, Äthylpropylketon,
Methylformiat, Äthylformiat, Äthylacetat, Benzylchlorid,
Phenol, o-Kresol, Benzylalkohol, Hydrochinon, Resorcin,
Katechin. Anisol, Phenetol, Benzaldehyd, Acetophenon, Benzophenon,
Benzochinon, Benzoesäure, Phenylessigsäure, Hydrocynamsäure,
Furan, Furfural, Pyran, Cumarin, Indol, Dextrose,
Rohrzucker, Stärke usw. Die obigen Verbindungen sind nur repräsentative
Beispiele der Verbindungsklassen,die der Pyropolymerisation
unterliegen können f doch ist die Erfindung
nicht notwendigerweise auf diese Verbindungen beschränkt.
Wie oben ausgeführt wurde,, werden die oben erwähnten organischen
Verbindungen durch Eintauchen als Überzug auf dem Substrat aufgebracht oder mic einen-. Trägergas, wie Stickstoff oder Wasserstoff,
vermischtff erhitzt und danach über das Substrat aus
hitzebeständigeiii Oxid geführt. Die Ablagerung oder chemische
Bindung des Pyropolymers an die Oberfläche des hitzebeständigen
Trägers erfolgt bei relativ hohen Temperaturen im Bereich von etwa 400 bis etwa 1100 C und vorzugsweise im Bereich von
etwa 600 bis etwa 95O°C. Wie oben angegeben, ist es auch möglich,
die elektrischen Eigenschaften der halbleitenden Pyropolymerschicht
durch Einstellung der Temperatur und der Verweilzeit, während welcher der hitzebeständige Oxidträger der Behandlung
mit der organischen pyrolysierbaren Substanz ausgesetzt wird, sowie auch durch das Gewicht oder die Menge des auf ihm
abgelagerten Pyropolymers zu steuern. Das so hergestellte Material aus halbleitendem Pyropolymer und anorganischem hitzebeständigem
Oxid besitzt bei der Gewinnung eine Leitfähigkeit
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im Bereich von etwa 10 bis etwa 10 reziproke Ohm-Zentimeter.
Als noch eine andere Modifizierung der vorliegenden Erfindung
kann eine Einarbeitung von Mitteln erfolgen, die eine Isolationsbarriere in Verbindung mit der reflektierenden Schicht
in dem Laminat der Heizplatte ergeben. Mit anderen Worten, es können in das zusammengesetzte Material eine oder mehrere
Schichten aus Isolationsmaterial als integraler Bestandteil eingearbeitet werden, oder es kann eine Lamiatschicht unter
Verwendung eines Asbestgrundmaterials oder eines anderen geeigneten Isolatormaterials verwendet werden, das dazu dient, eine
Wärmeüberführung durch den rückwärtigen Teil der Laminatplatte auszuschließen. Stattdessen kann auch ein Abstandshalter zwischen
Schichten in der zusammengesetzten Laminatstruktur derart vorgesehen werden, daß es im Effekt einen isolierenden
offenen Raum in dem Laminat gibt, der eine Wärmeleitung durch das Laminat in einer unerwünschten Richtung verhindert. Die
Isolationsschichten sowie die Wärmereflektierenden Schichten
dienen dazu, die Effizienz der resultierenden Heizplatte derart zu verbessern, daß die gesagte Strahlungswärme in einer
kontrollierten Richtung abgegeben werden kann.
Das verbesserte starre Laminat, das die elektrische Heizplatte nach der Erfindung bildet, ist bezüglich des Aufbaus und der
Anordnung besser an Hand der beiliegenden Zeichnung verständlich. In dieser Zeichnung bedeutet
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Fig.l eine isometrische Teildarstellung eines Plattenabschnittes,
die die Mehrschichtigkeit des Laminats der Platte zeigt und sowohl eine halbleitende Schicht
als auch eine wärmereflektierende Schicht und Mittel zur Einführung von elektrischen Anschlüssen in die
leitfähige Schicht an gegenüberliegenden Seiten der Laminatplatte vorsieht.
Fig.2 der Zeichnung ist ein schematischer Querschnitt, der
eine Mehrschichtlaminatstruktur zeigt, die einen Luftraum zusammen mit einer reflektierenden Schicht und der
halbleitenden Pyropolymerschicht in der zusammengesetzten
Heizplatte enthält.
In Fig.l der Zeichnung ist eine Laminatplatte mit einem unteren oder rückwärtigen Überzug 1, einer glänzenden Metallschicht 2
für wärmereflektierende Zwecke, einer Prepreg-Laminatschicht 3, die ein verstärkendes Grundmaterial umfassen kann, wie Glastuch
oder dergleichen, das seinerseits mit einem Polymer imprägniert und beschichtet ist, einer halbleitenden kohlenstoffhaltigen
Pyropolymerschicht 4 auf dem Polymermaterial 3 und einem Außenüberzug 5 gezeigt. Die Außenüberzüge 1 und 5
können spezielle Schutzüberzüge umfassen, um Feuchtigkeitseinflüsse oder Abrieb auszuschließen, jedoch kann die Oberfläche
5 auch von dem Polymermaterial stammen, das typischerweise in Verbindung mit der Herstellung von Laminatbögen verwendet
wird. Wenn ein pulverisiertes kohlenstoffhaltiges Pyropolymer als Füllstoff im Gemisch mit einem Polymermaterial
verwendet wird, welches als Imprägnierung in oder als überzug
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auf ein verstärkendes Grundmaterial der Zusammensetzung eines Laminatsubstrates ein- bzw. aufgebracht wird, kann
eine minimale Harzdecke auf der Oberfläche 8 verwendet werden. Wenn andererseits das halbleitende kohlenstoffhaltige
Pyropolymer getrennt aufgestrichen oder anderweitig als überzug auf der Oberfläche des Laminatbogens 3 als Schicht 4
aufgebracht wird, danh ist die Verwendung eines getrennten zusätzlichen Schutzüberzuges 5 über der Schicht 4 in der Zusammengesetzten
Platte bevorzugt.
Wie oben festgestellt wurde, soll die reflektierende Schicht
nicht auf irgendeine Materialtype beschränkt sein, obwohl
auü Wirtschaftlichkeitsgründen voraugsweise glänzende Aluminiumfolie
oder ein anderes relativ billiges Metallmaterial benützt wird.
In Fig.l der Zeichnung ist auch die Anordnung der einander
gegenüberliegenden Elektroden, wie bei 6 und 61 gezeigt, und
diese dienen der Zuführung von elektrischem Strom von den Drähten 7 und 7' zu dem kohlenstoffhaltigen Pyropolymer in
der Schicht 4. Die Elektroden 6 und 61 können Kupferstreifen
umfassen, die in die Schicht 4 bei der Laminatbildung eingebettet werden. Es können aber verschiedene Materialtypen und
verschiedene Gestaltungen benützt werden, um die Verteilung von elektrischem Strom in der halbleitenden Schicht zu bewirken.
Beispielsweise können Kupfermaschenmaterialien oder Kupfersiebe, rostfreie Stahlsiebe oder Maschenmaterialpolster,
Metallfilz und dergleichen verwendet werden, um die einander
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gegenüberliegenden Endanschlüsse für die Einführung von elektrischem Strom in die halbleitende Schicht 4 zu bekommen.
Weiterhin können in Verbindung mit relativ breiten Heizplatten breite Streifen oder mehrere Elektroden benützt werden, die
in die Enden der halbleitenden Schicht eingeführt werden, um eine relativ gleichmäßige und wirksame Stromverteilung in der
gesamten Schicht zu erreichen.
Bezüglich der Wärmestrahlung von der Platte, die in Fig.l
gezeigt ist, ist ersichtlich, daß die wärmereflektierende Schicht 2 dazu dient, Wärme zu reflektieren, die sonst zu
der unteren Fläche i von der Schicht 4 aus geleitet und abgestrahlt würde, und auf diese Weise bekommt man eine allgemein
in einer Richtung nach oben gehende Strahlung des größeren Teiles der Wärme, die von der oberen Fläche 5 abgestrahlt wird.
In den meisten Installationen ist es erwünscht, Wärmeplatten zu verwenden, die eine Wärmestrahlung nach außen oder nach
vorn von einer Wand, einem Fußboden, einer Decke oder dergleichen ergeben und vermeiden, daß Wärmeenergie in Rückwärtsrichtung
zum Inneren der Wand oder anderen Bauteilen vergeudet wird. Ein Ausschluß von Wärmeverlust in einer sogenannten
Rückwärtsrichtung hat auch den Vorteil, daß die Wärmemenge, die in Vorwätfesrichtung emittiert wird, erhöht wird.
In Fig.2 der Zeichnung ist ein Querschnitt durch ein Heizplattenlaminat
gezeigt, wo eine Vorderschicht oder Wärmestrahlungsfläche 8 über einer halbleitenden kohlenstoffhaltigen
Pyropolymerschicht 9 liegt, die ihrerseits über einer oder
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mehreren Laminatschichten 10 liegt. Es ist auch die Benützung von Abstandshaltern 11 gezeigt, die isolierende Lufträume 12
zwischen der Prepreg- oder Laminatschicht 10 und einer nächsten Vollschicht 13 liefern, welche in dieser Ausführungsform
aus einer metallischen reflektierenden Schicht besteht, die mit einer rückwärtigen Oberflächenschicht 14 bedeckt ist. Wie
oben festgestellt wurde, kann die reflektierende metallische Schicht 13 einen kontinuierlichen dünnen Bögen aus einem hochpolierten
reflektierenden folienartigen Material umfassen, oder sie kann reflektierende Metallteilchen, wie Aluminiumflocken,
umfassen, die von einem Aluminiumüberzugsanstrich auf einem geeigneten Grundmaterial- oder Laminatbogen stammen.
Die Abstandshalter 11 können beabstandete halbgehärtete Harzüberzpgene
Laminatabschnitte umfassen, so daß sie leicht zwischen Schichten unter Bildung der erwünschten Laminatstruktur
eingesetzt werden können, doch können auch andere geeignete Formen von Abstandshaltern verwendet werden, solange
diese in die fertige Laminatstruktur integriert werden können.
Die leitfähige kohlenstoffhaltige Pyropolymerschicht 9 steht
auch in Übereinstimmung mit der oben beschriebenen Pyropolymertype, die aus einer organischen pyrolysierbaren Substanz hergestellt
wird, welche mit einem geeigneten hitzebeständigen anorganischen Oxidtrggermaterial zusammengesetzt ist. Typischerweise
liegt das resultierende Pyropolymer auch in einer feinteiligen Form vor, so daß es in der Weise eines Füllstoffes
oder in einem Trägermaterial verwendet werden kann, um eine geeignete Schicht 9 in der resultierende Laminatstruktur zu
bilden. Eine Überzugsfläche 8 ist als nächstes auf die halb-
leitende Schicht .9 in der vorliegenden Ausführungsform gezeigt.
In einer Alternativkonstruktion kann jedoch eine weitere Laminatschicht über der kohlenstoffhaltigen Pyropolymerschicht benützt
werden, um eine dekorative Oberfläche auf dem Heizelement bzw der Heizplatte zu bekommen, besonders wenn die Platte
als Teil einer Wand eines Wohnraumes oder Büros benützt wird.
Tatsächlich sei festgestellt, daß viele Variationen in der Ausbildung der mehrschichtigen Heizplatten vorgenommen werden
können, und die Erfindung sei nicht auf die Konstruktion der speziellen Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 und 2 beschränkt.
Letztere sind bloß schematische vereinfachte Formen für eine starre Laminatform einer Heizplatte. Eine Heizplatte
kann auch eine vorbestimmte andere als flache Form haben, d.h. die Platte kann gebogen sein, U-förmig sein öder Wellenform
haben. Eine besondere Form kann der Platte zum Zeitpunkt des Pressens und Härtens der Laminatstruktur zu der Endform einschließlich
der leitfähigen und reflektierenden Schicht gegeben werden, oder stattdessen können thermoplastische Harze
zur Herstellung der laminatstruktur verwendet werden, so daß
eine Platte in eine spezielle Form gebracht werden kann, nachdem sie ursprünglich flach ausgebildet würde.
Als eine spezielle Erläuterung einer Heizplatte nach der allgemeinen
Konstruktion gemäß Fig.l der Zeichnung kann ein elektrisch leitendes kohlenstoffhaltiges Pyropolymer benützt werden,
das durch Pyrolyse von mit Dextrose imprägnierter ^ -Ton-
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erde bei einer Temperatur von etwa 710°C während etwa 1,5
Stunden hergestellt wurde. Das resultierende Material wird dann mit Aceton vermählen und getrocknet, um Teilchen einer
Maximalgröße von etwa 10 ,um zu bekommen. Dieses Material wird dann mit einem Polymermaterial vermischt, wie Hochtemperaturharz
No.3098 der Monsanto Chemical Co., und zwar in einer Menge, um etwa 35 Gew.-% des Harzes zu bekommen. Das
Gemisch wird dann als überzug oder Imprägnierung auf ein Substrat aus Glastuch aufgebracht und in einem Ofen auf etwa
138°C (28O°F) kurze Zeit erhitzt, um einen halbgehärteten Zustand zu bekommen. Dieser halbgehärtete Prepreg-Bogen wird
dann in Kontakt mit einem oder mehreren Laminatbögen ohne das kohlenstoffhaltige Pyropolymermaterial und mit einer dünnen,
hochpolierten Aluminiumfolie zusammengepreßt und weiter erhitzt, um eine starre zusammengesetzte Laminatstruktur zu
bilden. Während des Zusammenlegens des Laminats werden Kupferstreifen, die als elektrische Leitungen verwendet werden, in
Berührung mit der kohlenstoffhaltigen Pyropolymersohicht eingelegt.
Auch kann ein Schutzüberzug aus einem geeigneten nichtleitenden hitzebeständigen Kunststoffmaterial über der
Laminatstruktur aufgebracht werden, um ein Verkratzen oder einen anderen Abrieb zu verhindern und Feuchtigkeitsprobleme
aus zuschließen.
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Claims (6)
- PatentansprücheII. Zusammengesetzter Heizkörper für gerichtete Wärmestrahlung aus einem Kunststofflaminat mit einer halbleitenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß das Laminat eine starre Kunststoff laminatstruktur ist, die wenigstens eine Schicht aus einem mit Grundmaterial verstärkten Substratmaterial und einem Harzüberzug auf diesem Material, eine Schicht aus einem an einen hitzebeständigen anorganischen Oxidträger mit großer Oberfläche gebundenen halbleitenden kohlenstoffhaltigen Pyropolymer auf wenigstens einer Seite der Substratmaterialschicht, eine wärmereflektierende Schicht in einer Position auf einer Seite des Pyropolymers auf dem Substratmaterial und Stromzuführungseinrichtungen an beabstandeten Stellen der Schicht aus leitfähigem kohlenstoffhaltigem Pyropoiymer enthält.
- 2. Heizkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Pyropoiymer durch Erhitzen einer organischen pyrolysierbaren Substanz in einer hauptsächlich nichtoxidierten Atmosphäre in Berührung mit dem anorganischen Oxidträger beieiner Temperatur oberhalb etwa 400°C erhalten wurde und eine—8 2Leitfähigkeit von etwa 10 bis etwa 10 reziproke Ohm-Zentimeter besitzt.
- 3. Heizkörper nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmereflektierende Schicht eine dünne glänzende Metallfolie ist, die eine Wärmestrahlung durch sie hindurch verhindert.- 19 -6 0 9 8 4 5/0236
- 4. Heizkörper nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die wärmereflektierende Schicht eine dünne Aluminiumfolie, eine dünne rostfreie Stahlfolie oder eine Schicht aus feinteiligen Aluminiumflocken ist.
- 5. Heizkörper nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das halbleitende kohlenstoffhaltige Pyropolymer mit dem Polymermaterial unter Bildung eines Prepreg-Bogens in die resultierende starre Kunststofflaminatstruktur eingearbeitet ist.
- 6. Heizkörper nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das kohlenstoffhaltige Pyropolymer in dem Prepreg-Boden eine maximale Teilchengröße von etwa 0,1 bis etwa 100 /um hat.6 η 9 8 η ■-. / η ;■ ?· ηLeerseite
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