EP0234608A1 - Verfahren zum Herstellen eines selbstregelnden Heizelementes - Google Patents

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EP0234608A1 EP87200052A EP87200052A EP0234608A1 EP 0234608 A1 EP0234608 A1 EP 0234608A1 EP 87200052 A EP87200052 A EP 87200052A EP 87200052 A EP87200052 A EP 87200052A EP 0234608 A1 EP0234608 A1 EP 0234608A1
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Koninklijke Philips Electronics NV
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    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a self-regulating heating element which, as a heat source, has at least one resistance body made of a material with a positive temperature coefficient of the electrical resistance (also referred to as PTC resistance).
  • Such a heating element is known from DE-PS 26 14 433, which is characterized in that the resistance body or the resistance bodies lies or lie between metal bodies, on the inner wall of a casing on the side facing away from the resistance body or the resistance bodies in heat-exchanging contact.
  • the covering can consist of glass, ceramic or a thermally highly conductive elastic plastic, if desired in a metal outer covering.
  • DE-PS 26 41 894 The material which has been tried and tested in practice is described in DE-PS 26 41 894 and consists of a vulcanized plastic which is stable at the highest operating temperature of the element, an electrically insulating heat-conducting metal compound and, if desired, another filler.
  • the vulcanized plastic is preferably silicone rubber.
  • Magnesium oxide, trivalent iron oxide or aluminum oxide can be used as the heat-conducting metal compound and silicon dioxide as the filler.
  • Pressing the mating parts of the casing, one part of which is pushed into the other, or pressing a pressed part with a second material, are processes which are practically difficult to carry out and which cannot be automated.
  • Another possibility is to wrap the whole thing from PTC resistors with the enveloping metal parts in an insulating plastic film, for example made of polymid, before this whole thing is pushed into the pressed casing. This process is also complex.
  • the method according to the invention is characterized in that a layer of an elastomer is applied by means of a solution on the inside and / or outside of a covering produced by the pressing method.
  • the elastomer is applied by means of a solution in the form of a layer.
  • the elastomer preferably has a viscosity that is higher than that of the pressed part and varies from 200 mPa / s to 1,000,000 mPa / s. This means that the layer has a higher elasticity than the pressed part.
  • the elastomer may be of a two-component addition polymerized silicone resin type or a condensation polymerized elastomer type.
  • a solution in a simple solvent or a mixture of solvents is assumed, which is allowed to evaporate after the application.
  • Fillers such as metal oxides, which have a higher thermal conductivity, dyes or stabilizers can also be added to the solution of the elastomer.
  • a layer on the outside of the ge pressed part must be attached, this can be done in the immersion process.
  • An inner layer is obtained by filling the pressed part with the relevant material and then emptying it again, a layer forming on the walls. It is usually advisable to vibrate the solution during contact so that a layer with a constant thickness is obtained. After the attachment, it is dried and heated so that it is polymerized further.
  • the method according to the invention offers many advantages; the transport of the pressed casing to a filling device or to an immersion device can be easily automated. Furthermore, the diameter of the element can be reduced to less than 8 mm, which gives it a practically interesting range of dimensions. In addition, if the pressed part of the casing breaks due to a defect, the more elastic second casing attached by means of a liquid remains effective and loosens locally from the pressed part during the crack, so that no current-carrying metal parts are released.
  • 1 and 2 are 1 and 2 resistance bodies with a positive temperature gradient of the resistance. These resistance bodies are clamped between two semi-cylindrical metal bodies 3 and 4, which consist for example of aluminum.
  • Fig. 3 shows a heating element corresponding to Fig. 1, but in which the layer 5 on the inside of the pressed part has been replaced by a similar layer 9 on the outside thereof.

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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
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  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Das Herstellen eines selbstregelnden Heizelementes mit einem Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten als Wärmequelle, wobei der Widerstand bzw. die Widerstände zwischen Metallteilen innerhalb einer thermoplastischen Umhüllung in wärmeaustauschendem Kontakt angeordnet wird bzw. werden. Zum Schutz weist das Element eine doppelte Isolierung auf: einen im Pressverfahren hergestellten Teil, der auf der Innen- und/oder Aussen-seite mittels einer Lösung mit einer Elastomerschicht versehen wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sioh auf ein Verfahren zum Herstellen eines selbstregelnden Heizelementes, das als Wärmequelle mindestens einen Widerstandskörper aus einem Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes (weiterhin als PTC-Widerstand bezeichnet) aufweist.
  • Aus der DE-PS 26 14 433 ist ein derartiges Heizelement bekannt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Widerstandskörper oder die Widerstandskörper zwischen metallenen Körpern liegt bzw. liegen, die auf der von dem Widerstandskörper bzw. den Widerstandskörpern abgewandten Seite an der Innenwand einer Umhüllung in wärmeaustauschendem Kontakt anliegen.
  • Nach dieser Offenlegungsschrift kann die Umhüllung aus Glas, Keramik oder aus einem thermisch gut leitenden elastischen Kunststoff bestehen, gewünschtenfalls in einer metallenen Aussenumhüllung.
  • Das in der Praxis bewährteste Material für die Umhüllung ist in der DE-PS 26 41 894 beschrieben und'besteht aus einem bei der höchsten Betriebstemperatur des Elementes beständigen vulkanisierten Kunststoff, einer elektrisch isolierende wärmeleitenden Metallverbindung und gewünschtenfalls einem anderen Füllmittel.
  • Vorzugsweise ist der vulkanisierte Kunststoff Silikonkautschuk. Als wärmeleitende Metallverbindung kann Magnesiumoxid, dreiwertiges Eisenoxid oder Aluminiumoxid und als Füllmittel Siliciumdioxid verwendet werden.
  • Aus Sicherheitsgründen ist es nun erwünscht, dass das Ganze aus PTC-Widerständen und umhüllenden Metallkörpern von einer doppelten Isolierung umgeben wird, weil das Ganze mit Netzspannung betrieben wird. Infolge eines Fehlers, beispielsweise in der Zusammensetzung der Umhüllung oder der Aushärtung, kann bei Betrieb des Elementes die Umhüllung reissen und in diesem Fall ist es von grosser Bedeutung, dass eine zweite Umhüllung aus elastischerem Material vermeidet, dass der Benutzer des Elementes die spannungsführenden Metallteile berühren könnte.
  • Das Pressen der ineinander passenden Teile der Umhüllung, von denen der eine Teil in den anderen geschoben wird oder das Umpressen eines gepressten Teiles mit einem zweiten Material sind praktisch schwierig durchzuführende Verfahren, die sich nicht automatisieren lassen.
  • Eine weitere Möglichkeit ist es, das Ganze aus PTC-Widerständen mit den umhüllenden Metallteilen in eine isolierende Kunststoffolie, beispielsweise aus Polymid, einzuwickeln, bevor dieses Ganze in die gepresste Umhüllung eingeschoben wird. Auch dieses Verfahren ist aufwendig.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren weist das Kennzeichen auf, dass auf der Oberfläche einer im Pressverfahren hergestellten Umhüllung auf der Innen- und/oder Aussenseite eine Schicht aus einem Elastomer mittels einer Lösung angebracht wird.
  • Das Elastomer wird mittels einer Lösung in Form einer Schicht angebracht. Das Elastomer hat vorzugsweise eine Viskosität, die höher ist als die des gepressten Teils und schwankt von 200 mPa/s bis 1.000.000 mPa/s. Dies bedeutet, dass die Schicht eine höhere Elastizität hat als der gepresste Teil.
  • Das Elastomer kann vom Typ eines additionspolymerisierten Silikonenharzes mit zwei Komponenten sein oder vom Typ eines Kondensationspolymerisierten Elastomers. Beim Anbringen der Schicht wird von einer Lösung in einem einfachen Lösungsmittel oder einem Gemisch von Lösungsmitteln ausgegangen, das man nach dem Anbringen verdampfen lässt. Der Lösung des Elastomers können ebenfalls Füllstoffe wie Metalloxide, die eine höhere thermische Leitfähigkeit aufweisen, Farbstoffe oder Stabilisatoren zugefügt werden.
  • Wenn eine Schicht auf der Aussenseite des gepressten Teils angebracht werden muss, kann dies im Tauchverfahren erfolgen. Ein innere Schicht erhält man dadurch, dass der gepresste Teil mit dem betreffenden Material gefüllt und danach wieder entleert wird, wobei sich an den Wänden eine Schicht bildet. Es empfiehlt sich meistens während des Kontaktes mit der Lösung diese ins Schwingen zu bringen, damit eine Schicht mit einer konstanten Dicke erhalten wird. Nach dem Anbringen wird getrocknet und erhitzt, damit weiter duchpolymerisiert wird.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren bietet viele Vorteile; der Transport der gepressten Umhüllung zu einer Füllvorrichtung oder zu einer Tauchvorrichtung lässt sich leicht automatisieren. Weiterhin kann der Durchmesser des Elementes bis unter 8 mm verringert werden und gelangt dadurch in eine praktisch interessante Reihe von Abmessungen. Ausserdem, wenn durch einen Fehler der gepresste Teil der Umhüllung reisst, bleibt die elastischere mittels einer Flüssigkeit angebrachten zweite Umhüllung wirksam und löst sich örtlich bei dem Riss von dem gepressten Teil, so dass keine stromführenden Metallteile frei werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
    • Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäss hergestelltes Heizelement,
    • Fig. 2 einen Schnitt gemäss der Linie II-II durch das Element nach Fig. 1,
    • Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäss hergestellten Heizelementes.
  • In den Fig. 1 und 2 sind 1 und 2 Widerstandskörper mit eine positiven Temperaturgradienten des Widerstandes. Diese Widerstandskörper sind zwischen zwei halbzylinderförmigen Metallkörpern 3 und 4, die beispielsweise aus Aluminium bestehen, eingeklemmt. Die Umhüllung 6, die beispielsweise aus einem vulkanisierten Silikonkautschuk gepresst ist, der mit Magnesiumoxid und Siliciumdioxid gefüllt ist, ist auf der Innenseite zwischen der gepressten Umhüllung 6 und den Metallkörpern 3, 4 mit einer Schicht 5 aus einem Siliconelastomer, das bei Raumtemperatur eine Viskosität von 106 mPa/s aufweist, bedeckt.
  • Fig. 3 zeigt ein der Fig. 1 entsprechendes Heizelement, bei dem jedoch die Schicht 5 auf der Innenseite des gepressten Teils durch eine ähnliche Schicht 9 auf der Aussenseite desselben ersetzt worden ist.

Claims (4)

1. Verfahren zum Herstellen eines selbstregelnden Heizelementes, das als Wärmequelle mindestens einen Widerstandskörper aus einem Material mit einem positiven Temperaturkoeffizienten des elektrischen Widerstandes aufweist, wobei der Widerstandskörper bzw. die Widerstandskörper zwischen Metallteilen angeordnet wird bzw. werden, die auf der von dem Widerstandskörper bzw. den Widerstandskörpern abgewandten Seite an der Innenwand einer gegebenenfalls vulkanisierten thermoplastischen Umhüllung in wärmeaustauschendem Kontakt angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche einer im Pressverfahren hergestellten Umhüllung auf den Innen-und/oder Aussenseite eine Schicht aus einem Elastomer mittels einer Lösung angebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomer der Schicht eine höhere Viskosität und eine grössere Elastizität aufweist als das Material des gepressten Teils.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2; dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht dadurch angebracht wird, dass der gepresste Teil mit der Lösung des Elastomers gefüllt, dieser Teil entleert und daraufhin erhitzt wird, damit das Lösungsmittel entfernt und das Elastomer durchpolymerisiert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht dadurch angebracht wird, dass der gepresste Teil in die Lösung des Elastomers eingetaucht und der Teil daraus entfernt wird und dass man die überflüssige Lösung abtropfen lässt, wonach das Ganze erhitzt wird, damit das Lösungsmittel entfernt und das Elastomer durchpolymerisiert wird.
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