Elektrischer Widerstand. Angesichts der grossen Einfachheit des physikalischen Vorganges der Umwandlung elektrischer Energie in urärme sind alle bis her bekanntgewordenen Heizkörper unver hältnismässig verwickelt in ihrem Aufbau und daher kostspielig.
Betrachtet man bei spielsweise einen elektrischen Ofen für Raumbeheizungszwecke und bedenkt man, dass der eigentliche Vorgang der Umwand lung des Stromes in Wärme sich in wenigen Metern Widerstandsdraht abspielt, so stehen in auffallendem Missverhältnis hierzu die Gesamtabmessungen des Ofens zum eigent lichen Heizkörper. Dieses Missverhältnis ist bei Heizkörpern für besondere Zwecke, wie zum Beispiel für die Garagenheizung noch grösser, so dass Platz- und Raumbedarf und auch die Kosten solcher Geräte im Verhält nis zu ihrer Heizleistung überaus gross sind.
Dieses Missverhältnis liegt letzten Endes darin begründet, dass der Widerstandsdraht frei in der Luft aufgehängt oder doch ir gendwie blank verlegt ist, so dass er mit der Luft in Berührung steht. Infolgedessen muss ein solcher Heizkörper gegen Berührung, und in besonderen Fällen auch gegen Spritz- wasser geschützt werden, und da dieser Schutz wiederum in elektrischer Hinsicht einwandfrei gegen die stromführenden Teile isoliert sein muss, ergeben sich verhältnis mässig verwickelte Konstruktionen, insbeson dere die Verwendung einer Vielzahl von Einzelteilen, wie zum Beispiel Isolierrollen und eine überaus sperrige Bauärt.
Es wurde gefunden, dass diese Nachteile dadurch vermieden werden können, dass man das Widerstandsmaterial in Polymerisate ungesättigter polymerisierbarer organischer Verbindungen einbettet. Ein solcher Heiz körper vermeidet nicht nur die vorstehend er wähnten Nachteile der bisherigen Systeme, sondern hat darüber hinaus eine grosse Zahl von Vorzügen, insbesondere Anwendungs möglichkeiten, die dem bisherigen System der elektrischen Heizung entweder ganz ver- schlossen oder doch nur sehr schwer zu gängig waren.
Spannt man beispielsweise gemäss Fig. 1 der Zeichnung zwischen zwei Stäbe aus Por zellan, Glas, Steatit oder einem sonstigen ge eigneten Isoliermaterial einen Widerstands draht und umgiesst dies Gebilde mit einer polymerisierbaren ungesättigten organischen Verbindung, wie zum Beispiel mit Meth- acrylsäureester, zum Beispiel mit Methyl- ester der Methacrylsäure, so erhält man nach erfolgter Polymerisation, wie Fig. 2 in Sei tenansicht zeigt, eine verhältnismässig dünne Platte,
in der der Widerstandsdraht voll kommen luft- und wasserdicht eingebettet ist und aus welcher nur die Stromanschlussen- den des Leiters an irgendeiner Stelle heraus zutreten brauchen.
Eine solche Platte besteht aus keinerlei Einzelteilen, sie stellt bereits einen vollstän digen Heizkörper dar, der nicht nur alle Funktionen der bisher gebräuchlichen Wi derstandsöfen für Raumheizungszwecke er füllt, sondern diesen in jeder Hinsicht weit überlegen ist, indem sie beispielsweise nur wenig Raum beansprucht, keinerlei Staub verbrennung ermöglicht, in den Fussboden oder in die Wand verlegt werden kann und mit bezug auf die elektrotechnischen Sicher heitsvorschriften jeder Anforderung genügt.
Insbesondere ist es infolge der guten Isolier- eigenschaften der Polymerisate der ungesät tigten organischen Verbindungen möglich, solche Heizkörper ohne ,jede Gefahr an Span nungen zu legen, die die im Installations wesen gebräuchlichen ,Spannungen weit über steigen, was gerade für die elektrische Hei zung deshalb von Wichtigkeit ist, weil bei den bisher aus Sicherheitsgründen vorherr schenden niedrigen Spannungen erfahrungs gemäss sehr grosse Leitungsquerschnitte be nötigt werden, was häufig der Einführung des elektrischen Heizbetriebes hindernd irn Wege stand.
Anstatt die Wiederstandsdrähte über Stäbe aus Porzellan oder dergleichen zu wickeln, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 und 2 angenommen, kann man sie gemäss Fig. 3 auch über eine Platte oder einen Rahmen aus Kunststoff wickeln. die dann ihrerseits in ein gleiches oder auch in ein anderes Polymerisat einer ungesättigten organischen Verbindung eingebettet wird.
Den Polymerisationsprodukten können Pulver aus wärmeleitenden Füllstoffen wie zum Beispiel Zink, Aluminium, Eisen, zu gemischt werden.
Einbettungsmassen aus Polymerisaten polymerisierbarer ungesättigter organischer Verbindungen besitzen gegenüber andern Kunststoffen, wie zum Beispiel gegenüber Kondensationsprbdukten, unter andern den Vorzug, dass sie keinerlei Wasser aufnehmen und ihr Isolationswiderstand daher von Feuchtigkeit unabhängig ist.
Als zweckmässig haben sich zur Herstel lung von Widerständen gemäss der Erfin dung ganz allgemein die polymeren Vinyl- und_ Acrylverbindungen erwiesen, wie die Ester der Methacrylsäure, zum Beispiel Methacrylsäure-methyl- oder -äthylester, oder aber auch die Ester der Acrylsäure, wie zum Beispiel Acrylsäureäthylester, ferner Vinyl- acetat, Vinylchlorid, Styrol und Zimtsäure ester.
Diese Stoffe können entweder allein oder in Mischungen (Mischpolymerisate oder Polymerisationsgemische) untereinander, so wie in Verbindung mit Weichmachern, här tenden Zusätzen, Farb- und Füllstoffen zur Verwendung gelangen, wodurch farblose oder auch farbige Körper, wie zum Beispiel Platten, mehr oder weniger biegsame Tafeln, Streifen oder Bänder erhalten werden können und den jeweiligen räumlichen Verhältnis sen und Bedingungen der Verlegung solcher Heizkörper, zum Beispiel im Fussboden, in oder auf der Wand Rechnung getragen wird.
Ein besonders zweckmässiges Anwen dungsgebiet der Erfindung ist die elektrische Garagenheizung, welche bekanntlich deshalb besondere Probleme bietet, weil hier feuer polizeiliche und elektrotechnische Sicher heitsvorschriften zugleich beachtet werden müssen, deren Erfüllung bisher zu derart sperrigen Heizkörpern. geführt haben würde.
dass man praktisch die zur vollelektrischen Beheizung einer Garage erforderlichen Ileiz- leistungen räumlich garnicht unterzubringen vermochte. Man kann eine Garage oder einen ähnlichen Raum, in welchem feuergefälir- liclie 'Stoffe lagern, oder in welchem mit Wasser umgegangen wird, mit den beschrie benen Heizplatten auslegen,
indem man beispielsweise die Wände damit täfelt oder die Platten in die Wände einbettet. Infolge der grossen strahlenden Oberfläche solcher 1-leizkörper kann ihre Temperatur selbst sehr niedrig, vorzugsweise unter<B>100</B> C bis etwa 5()') C: gehalten werden, für die Zwecke der reinen Strahlungsbelieizung wird man mit der Strombelastung nur so hoch gehen, dass die Oberflächentemperatur der Platten 40 C nicht übersteigt.
Auch für die Beheizung von Frühbeeten können Widerstände gemäss der Erfindung mit grossem Vorteil verwendet werden, in- dein sie entweder nach Art der bekannten Heizkabel in Form von Platten oder zweck- i tili <B><U> </U></B> ssi",erweise <B>,</B> von bie-Samen eD Bändern in den Erdboden verlegt oder als durclisiclitige Platten zur Abdeckung der Treibhäuser,
also zugleich als unzerbrechlicher Ersatz für das zerbrechliche Glas verlegt werden.
Ein anderes Anwendungsgebiet der Er findung ist die elektrische Aquarien- und Terrarienbeheizung, welche man zweck- derart ausführt, dass der Bo den des Aquariums aus einer Heizplatte her gestellt wird, welche sich beim Stromdurch gang nur mässig, dafür aber über ihre ganze Fläche gleichmässig erwärmt, so dass die bei den bisherigen Heizmethoden für Aquarien eintretenden lokalen Überhitzungen des Wassers, des Bodens und der Bepflanzung vermieden werden.
Gleichzeitig hat eine sol che Bodenplatte den Vorzug, dass sie nicht wie die bisher üblichen Eisenbleche mit Ko lophonium oder einem ähnlichen gegen Was ser inerten Isoliermittel überzogen zu wer den braucht, welches sich beim Erwärmen vom Bleche löst und dieses dann dem An griff durch Wasser aussetzt.
Weiterhin kann man elektrische Wider stände gemäss der Erfindung als Geschirr- untersätze verwenden, zu welchem Zwecke sie aus ästhetischen Gründen mit einer Ein rahmung versehen sein können; auch kann man zum gleichen Zwecke den Widerstands draht in Form von Mustern einbetten.
In Form einer biegsamen Platte ist die Erfindung auch anwendbar als elektrisches Heizkissen.
Weiterhin sei die Herstellung der Trag flächen von Flugzeugen genannt, wobei nicht nur die Platten die tragenden Funktionen der Konstruktion übernehmen, sondern ihre Heizbarkeit zugleich den Ansatz von Schnee. Reif und Eis verhindert.
Aber nicht nur für Heizzwecke, sondern auch für die Zwecke der elektrischen Mess- technik ist die Erfindung von Bedeutung. Für die Herstellung von Präzisionswider ständen ist es nämlich bekanntlich von gröss ter Bedeutung, dass die Widerstände, um keine Veränderung zu erleiden, nach ihrer Eichung von allen mechanischen Beanspru chungen und chemischen Einflüssen (Oxy- dation, Korrosion) ferngehalten werden. Dies hat man bisher durch Bestreichen mit Schel- lak versucht, der jedoch weder in chemischer noch in mechanischer Hinsicht einen absolu ten Schutz gegen Veränderungen des Wider standsmaterials bietet.
Gemäss der Erfindung können daher solche Präzisionswiderstände beispielsweise aus Manganin oder auch aus Platin in ein Polymerisat einer polymerisier baren ungesättigten organischen Verbindung eingegossen werden, beispielsweise in Acryl säureester oder Methacrylsäureester eingebet tet werden, wodurch nachträgliche Formän derungen, welche stets Widerstandsänderun gen zur Folge haben, und auch chemische, zum Beispiel atmosphärische Einflüsse mit Sicherheit vermieden werden.
Bei der praktischen Herstellung von Kör pern der beschriebenen Art kann man etwa wie folgt verfahren: Man wickelt auf einen Träger zum Beispiel auf einen Porzellanrah men oder auch auf eine Kunststoffplatte den Widerstandsdraht. Diese Träger werden dann derart zwischen zwei Heizplatten ge- legt, dass schmale Kammern entstehen, in welche das monomere oder auch teilweise an polymerisierte organische Material hinein gegossen und durch geeignete Temperaturen polymerisiert wird.
Elektrische Widerstände gemäss der Er findung können auch so hergestellt werden, dass die Widerstände, zum Beispiel Heiz elemente mit den genannten Polymerisa- tionsprodukten unter Druck und Wärme um presst werden. Zum Beispiel können die Wi derstände oder Heizelemente zwischen fer tigen Polymerisatfilmen verpresst oder mit pulverisierten oder perlförmigen Polymerisa- ten umgepresst werden. .
Beispiele: 1. Auf eine zirka 1 mm dicke Platte aus zusammengeklebten Glimmerblättchen wird in engen Windungen ein elektrischer Heiz draht zum Beispiel aus Niekelin aufgelegt. Die umwickelte Platte wird in eine 3 bis 4 mm dicke-Kammer aus Glas oder Metall gestellt. Anfang und Ende des elektrischen Heizdrahtes lässt man dabei aus der Lösung herausragen.
Die Kammer wird mit einer entlüfteten Lösung aus 100 Teilen Metha- crylsäuremethylester und 0,02 Teilen Ben- zoylsuperogyd gefüllt und bei einer von 50 auf 120 C langsam ansteigenden Tempera tur 20 bis 30 Stunden erhitzt. Die Lösung polymerisiert dabei zu einer glasartigen Masse und schliesst den Draht vollständig ein. Nach dem Offnen der Kammer erhält man eine elektrische Heizplatte von 3 bis 4 mm Dicke.
2. Um eine Platte oder einen Rah men aus Polymethacrylsäuremethylester mit einem Gehalt von 10 % Dibutylphthalat wird ein Draht aus Manganin gewickelt und diese umwickelte Platte ähnlich wie in Beispiel .1, in eine Lösung gebracht, die ein Polymerisat von gleicher Zusammensetzung wie das der Platte oder des Rahmens ergibt. Man erhält eine völlig durchsichtige harte Platte.
Der Polymerisationsvorgang, der bei einer Tem peratur von 50 bis 120 C während 20 bis 30 Stunden erfolgt bewirkt hierbei zugleich die bei der Herstellung von Präzisionswider ständen bekanntlich erforderliche künstliche Alterung des Manganins. Etwaige hierbei auftretende Widerstandsänderungen können nach erfolgter Polymerisation dadurch kom pensiert werden, dass den herausragenden Enden des Drahtes die entstandene Wider standsdifferenz vorgeschaltet wird bezw. dass man beispielsweise ein oder beide Enden um eine entsprechende Länge verkürzt.
3. Ein 2 bis 3 mm dicker Film aus Poly- acrylsäuremethylester wird mit einem elek trischen Heizdraht zum Beispiel aus Kon- stantan in engen Windungen umwickelt und dann in einem Beutel aus Viskosefolie mit einer entlüfteten, teilweise polymerisierten Lösung von Acrylsäuremethylester mit 1 Terpentinöl und 0,01 % Benzoylsuperogyd übergossen und auf 50 bis<B>70'</B> C 10 bis 20 Stunden erhitzt. Die Lösung polymerisiert dabei zu einer gummiähnlichen, durchsichti gen Masse. Ohne den Überzug aus Viskose entfernen zu müssen, erhält man so eine biegsame Heizplatte. 4.
Es wird wie in Beispiel 1 eine Heiz platte hergestellt, unter Verwendung einer Porzellanplatte als Drahtträger und einer Mischung von 40 Teilen Metbacrylsäure- methylester, 10 Teilen Acrylsäurebutylestcr und 50 Teilen gemahlenem Asbest mit 0,05 Teilen Benzoylperogyd.
5. Durch eine Röhre aus Metall, Glas, Viskosefolie oder einem sonst geeigneten Ma terial wird ein elektrischer Widerstands draht in Form einer Schraubenfeder zen trisch eingespannt und die Röhre mit einer Mischung aus 50 Teilen Methacrylsäure- methylester, 10 Teilen Acrylsäureäthylester und 40 Teilen Kaolin und 0,1 Teil Benzoyl- superogyd gefüllt. Durch langsam ansteigen des Erhitzen auf 50 bis 120 C wird die Masse fest und schützt den Draht gegen jeg liche atmosphärischen Einflüsse.
An Stelle von Kaolin können auch Schiefermehl, Russ oder sonstige Füllmittel verwendet werden. Hiernach wird das Polymerisationsproduht der Form entnommen. 6. Wie Beispiel 5, wobei ein Mischpoly- merisat hergestellt wird aus 50 Teilen Me- thylmethacrylat und 50 Teilen Butylacry- lat.
i . Ein Heizdraht aus Ferrochrom wird um einen 0,5 bis 1 mm dicken Film aus Polyacrylsäuremethylester spiralförmig her umgewickelt und dieser Film auf der Ober- und Unterseite mit zwei weiteren Filmen aus Polyacrylsäuremethylester mit Hilfe von Diisobutylphthalat blasenfrei so aufgelegt, dass die beiden Drahtenden herausragen.
Durch Pressen unter 1 bis 2 kg Druck pro cm'' bei 50 C werden die einzelnen Filme innig miteinander verbunden und man er hält so ein durchsichtiges biegsames Heiz- element. An Stelle der Filme aus Polyacryl säuremethylester können auch andere der artige Produkte für sich allein oder in 31ischung mit andern Stoffen verwendet werden. Beispielsweise ist gut geeignet eine Mischung aus Polyacrylsäureäthylester mit Russ, Talkum oder Kaolin.
B. Eine Spirale aus Nickelindraht wird in ein Pulver eingebettet, das durch Mischen von 35 Teilen Aluminiumpulver, 55 Teilen einer Mischung von Polymethäcrylsäure- methylester und 10 Teilen Dibutylphthalat hergestellt wird. Diese Mischung mit dem Draht wird in einer geeigneten Form ge presst bei etwa<B>150'</B> C und 80 bis 90 kg Druck pro cm. Man erhält auf diese Weise ein metallisch glänzendes Heizelement.