[go: up one dir, main page]

DE1911099C - Elektrische Heizleitung und Ver fahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Elektrische Heizleitung und Ver fahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number
DE1911099C
DE1911099C DE19691911099 DE1911099A DE1911099C DE 1911099 C DE1911099 C DE 1911099C DE 19691911099 DE19691911099 DE 19691911099 DE 1911099 A DE1911099 A DE 1911099A DE 1911099 C DE1911099 C DE 1911099C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mixture
ptfe
heating
graphite
carbon black
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19691911099
Other languages
English (en)
Other versions
DE1911099B (de
DE1911099A1 (de
Inventor
Elmar Dipl Chem Dr 6070 Langen Reiher Manfred Dipl Chem Dr Gubitz Franz 6233 Kelkheim Heiskel
Original Assignee
Farbwerke Hoechst AG, vormals Mei ster Lucius & Bruning, 6000 Frankfurt
Filing date
Publication date
Application filed by Farbwerke Hoechst AG, vormals Mei ster Lucius & Bruning, 6000 Frankfurt filed Critical Farbwerke Hoechst AG, vormals Mei ster Lucius & Bruning, 6000 Frankfurt
Priority to DE19691911099 priority Critical patent/DE1911099C/de
Priority to NL7002659A priority patent/NL7002659A/xx
Priority to CH303470A priority patent/CH504827A/de
Priority to NO74870A priority patent/NO128513B/no
Priority to GB1041970A priority patent/GB1292224A/en
Priority to FR7007892A priority patent/FR2034676A1/fr
Priority to JP1837870A priority patent/JPS5022261B1/ja
Priority to BE746910D priority patent/BE746910A/xx
Priority to AT206770A priority patent/AT292867B/de
Publication of DE1911099A1 publication Critical patent/DE1911099A1/de
Publication of DE1911099B publication Critical patent/DE1911099B/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1911099C publication Critical patent/DE1911099C/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Description

35
Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizleitung mit einem isolierendem Mantel aus Polytetrafluoräthylen, einem von diesem eingeschlossenen leitfähigen Kern(Heizleiter) mit einem spezifischen Widerstand im Bereich von 10~2 bis 106 Ohm ■ cm.
Tn der französischen Patentschrift 1 177 140 und dem deutschen Gebrauchsmuster 1 832 615 sind metallfreie Widerstandskabel mit innerhalb bestimmter Grenzen einstellbarem elektrischem Widerstand beschrieben, jedoch sind diese Widerstandskabel nicht als Heizkabel bzw. Heizleitungen einsetzbar, da sie unter Verwendung von Polyäthylen, Kautschuk oder weichmacherhaitigen Kunststoffen, insbesondere von weichgemachtem Polyvinylchlorid hergestellt werden, deren temperaturmäßige Belastbarkeit für einen solchem Einsatzzweck weitaus zu niedrig ist. Sie sind also lediglich als Stromzuführungen brauchbar, z. B. als Zündkabel, wofür sie auch entwickelt wurden.
Auch die in der deutschen Patentschrift 825 440 beschriebenen Heizleiter aus Gummi oder gummiartigen Kunststoffen sind nur für vergleichsweise niedrigere Temperaturen verwendbar.
Aus der USA.-Patentschrift 3 277419 sind weiterhin elektrische Heizleiter bekannt, bei denen auf einem Substrat eine biaxial orientierte Polytetrafluoräthylen-Schicht, die einen leitenden Füllstoff enthält, aufgetragen ist. Die Leitschicht ist durch einen isolierenden Film abgedeckt. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um elektrische Heizleitungen, sondern um Flächenheizleiter, die nicht zum Heizen aggressiver Flüssigkeiten geeignet sind.
3ekannt sind außerdem elektrische Widerstandsdrähte und daraus hergestellte Heizkabel, die aus isolierten Metalldrähten mit geeignetem elektrischem Widerstand bestehen. Heizdrähte dieser Art können unter anderem dazu benutzt werden, Flüssigkeiten aufzuheizen, indem man sie z. B. in Tauchheizkörper einbaut oder als isoliertes Drahtmaterial in die zu erwärmende Flüssigkeit einbringt. Reim Anlegen einer Gleich- oder Wechselspannung wird der Draht infolge des Stromdurchgangs heiß und gibt die entwickelte Wärme durch das ihn umgebende Isoliermaterial an die Flüssigkeit ab. Das Isoliermaterial des Widerstanddrahtes bzw. des Tauchheizkörperwird naturgemäß ebenfalls warm.
Es gibt jedoch Badflüssigkeiten, z. B. galvanische Bäder, die aggressive Medien wie Chromsäure und Schwefelsäure enthalten, denen die herkömmlichen Isolierstoffe bzw. Heizkörpermantel-Materialien bei den geforderten Temperaturen nicht standhalten; sie werden von ihnen chemisch angegriffen.
Die Verwendung von Polytetrafluoräthylen (PTFE) als Isoliermaterial bzw. Heizkörperummantelung für Drähte ist beispielsweise aus der USA.-Patentschrift 3 355 572 bekannt. Sie bietet sich an und für sich wegen der Temperaturbeständigkeit des PTFE bis 250° C und der außerordentlich hohen chemischen Widerstandsfähigkeit dieses Materials in solchen Fällen an. Jedoch tritt bei der Ummantelung von Metalldrähten mit PTFE in der Praxis folgende Schwierigkeit auf:
PTFE besitzt mit 0,2 bis 0,4 kcal/m, h. grd ein sehr geringes Wärmeleitvermögen, so daß die Isolierung des Heizdrahtes bzw. die Ummantelung eines metallischen Tauchheizkörpers mit diesem Material einen Wärmestau an der Heizleiter- bzw. Heizkörperoberfläche verursacht. Das hai zur Folge, daß sich diese stets aus höherer Temperatur befindet als das umgebende Flüssigkeitsmedium infolgedessen wird auch das Isoliermaterial auf der dem eigentlichen Heizleiter zugekehrten Seite heißer als auf der Außenfläche. In der Praxis hat sich nun gezeigt, daß beim Einsatz PTFE-ummantelter Kabel bzw. Tauchheizkörper, z. B. zum Aufheizen großräumiger galvanischer Bäder, die PTFE-Ummantelung auf der Innenseite durch Abbau des Materials geschädigt wird. Dies ist auf eine durch die Anwesenheit von Metallen — insbesondere Kupferkatalytisch beschleunigte thermische Zersetzung zurückzuführen. Da hierbei auch gasförmige Zersetzungsprodukte entstehen, kommt es in der Folge zu Aufblähungen der Ummantelung und schließlich zu Rissen und Poren, durch die die umgebende Flüssigkeit bis zum metallischen Heizleiter bzw. Tauchheizkörper eindringen kann.
Es wurde nun gefunden, daß die Haltbarkeit von Heizleitungen, die mit PTFE isoliert sind, dadurch wesentlich verbessert werden kann, daß man mit PTFE ummantelte, metailfreie Widerstandsmaterialien verwendet, deren leitfähiger Kern aus einer Mischung von Graphit und/oder Ruß mit PTFIi besteht. Durch geeignete Wahl des Mischungsverhältnisses kann der spezifische elektrische Widerstand des Leiters in der Größenordnung von 10--bis 10fiOhm-cm variiert werden.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine thermisch hochbelastbare Heizleitung zur Erwärmung von aggressiven Flüssigkeiten zu schaffen, dessen Heizleiter nicht auf den PTFE-Man-
tel zerstörend einwirkt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst. d.:ii~die Heizleitung einen leitfiihigen Kern aus einer Mischung von Graphit und/odi.T Ruß mit PTFE im Gewichtsverhältnis 0.1:1 bis : : I hat.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Heizleitungen gegenüber konventionellen PTFE-ummantelten metallischen Drahtheizleitern liegen darin, daß bei ihnen eine Zerstörung der Ummantelung im Dauerbereich aus folgend·-.·! Gründen vermieden wird:
1. Wegen der großen Variabilität ihres spezifischen elektrischen Widerstandes kann das Verhältnis Länge: Querschnitt bei vorgegebener gewünschter Leistungsaufnahme in weiten Bereichen so gewählt werden, daß ein möglichst geringe energiemäßige FUichenbc.jstung der isolierenden Ummantelung erzielt wird.
2. Eine durch Metalle katalytisch beschleunigte thermische Zersetzung ist ausgeschlossen.
3. Durch Verwendung von PTFE sowohl als Mischkomponente für Graphit und/oder Ruß als auch für die Ummantelung Kimmt ein besonders guter Verbund zwischen der eigentlichen Heizleitung und dem Isoliermantel zustande. Dadurch wird eine partielle Ablösung der Ummantelung von der Heizleitung, die einen erhöhten Wärmestau am Isoliermaterial mit der Folge thermischer Schädigung verursachen würde, weitestgehend vermieden.
Die erfindungsgemäßen PTFE-ummantelten Heizleitungen können durch an sich bekannte Verfanren hergestellt werden. Geeignet sind ζ B. die Pastenoder Schnecken-Extrusion mit gleichzeitigem oder nachfolgendem Aufbringen des Isoliermaterial
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Heizleitungen empfiehlt es sich, elektrisch leitfähige Ruße und/oder, vorzugsweise gemahlene, Graphite mit Korn- I zw. Blattdurchmessern unter 0,5 mm, vorzugsweise unter 0,25 mm, einzusetzen. Das PTFE wir vorzugsweise in Pulverform mit durchschnittlichen Korngrößen von 200 bis 800/tm, besonders bevorzugt zwischen 450 und 750 μτα, verwendet.
Das Mischen der pulvrigen Komponenten kann nach üblichen Verfahren, z. B. durch Kolben (Rollen) oder gemeinsames Mahlen erfolgen.
Es ist auch möglich, eine wäßrige PTFE-Dispersion mit durchschnittlichen Partikeldurchmessern von 0,1 bis 0,5 /<m, vorzugsweise 0,2 bis 0,3 um, mit Graphit und/oder P.uß zu versetzen und das Gemisch der Feststoffe gemeinsam unter Rühren aufzufallen. Nach Filtrieren oder Dekantieren, Waschen und Trocknen erhält man besonders innige Mischungen.
Zur Herstellung der Heizleitungen aus diesen Materialien ist vor allem das Pasten-Extrusionsverfahren geeignet, bei dem das Pulvergemisch nach Anpastcn mit Gleitmitteln, z. B. Benzin, und Herstellen eines Vorformlings als Draht oder Band durch entsprechend geformte Düsen gepreßt wird. In einem nachgeschalteten Durchlaufofen wird das Gleitmittel verdampft und anschließend durch Erhitzen das Materiül auf 350 bis 420° C zum gewünschten Formkörper gesintert.
Die auf diese Weise erhaltene draht- oder bandförmige Heizleitung kann anschließend nach bekannten Verfahren mit der Isolierung versehen werden, z. B. durch Kabel-Extrusion oder Umwickeln mit PTFE-Band und nachfolgendes Sintern der Ummantelung.
Vorteilhafter wendet man jedoch eine Variante des Pasten-Extrusionsverfahrens an, das die Ummanteluiig der Heizleitung gleichzeitig mit dessen Herstellung gestattet. Hierbei wird ein zylindrischer Vorformling aus einem zylindrischen, zentnschen gelagerten Kern aus der leitfähigen angepastekn Mischung von PTFE mit Graphit und/oder RuIi und
ίο einem Außenzylinder aus einer gleitmittelhaltigen Pasic des reinen PTFE hergestellt und durch eine geeignete Düse extrudiert. (Einzelheiten dieses Verfahrens empfiehlt sicti insbesondere bei sehr hohem Graphit- und, oder Rußgehalt, da solche Extrudate für eine nachfolgende Ummantelung zu spröde und hruchanfällig sein können. Außerdem wird bei dieser Verfahrensweise ein besonders guter Verbund zwischen dem leitfähigen Kern r.nd der isolierenden Umhüllung erzielt.
2<> Di; F i g. 1 bis 3 zeigen die in Beispiel 1 verwendeten Vorrichtungen zur glr' hzeitigen Extrusion von leitfähigem Kern und isolieieniem Mantel und zur Herstellung des dazu benötigten Vorformlings. F i g. 4 und 5 zeigen die erfindungsgemäße Heizleitung in runder bzw. flacher Form.
Bei dem in Fig. 1 gezeigten Preßwerkzeug ist mit 1 der äußere rohrförmige Mantel und mit 4 das innere, herausziehbare Rohr gekennzeichnet. Diese beiden Rohre umschließen die beiden Hohlräume 2 und 3. Die Fig. 2 zeigt das gleiche Preßwerkzeug nach Einfüllen der beiden Materialien, Herausziehen des inneren Rohres 4 und Einführen der Preßstempel 5. Mit 6 ist der zylindrische Kern aus leitfähigem Material und mit 7 der Mantel aus reinem PTFE bezeichnet. F i g. 3 zeigt den Pastenextruder, mit dem der Vorformling zur erfindungsgernäßen Heizleitung verformt wird. Mit 11 ist der Preßstempel und mit 8 die Kreislochdüse gekennzeichnet. 9 bezeichnet den leitfähigen Kern und 10 den isolierenden Mantel des fertigen Extrudats.
In den F i g. 4 und 5 ist mit 9 die ieitfähige PTFE-Ruß/Graphit-Mischung und mit 10 der isolierende Mantel aus reinem PTFE bezeichnet.
Die vorliegende Erfindung wird durch folgende Beispiele erläutert:
Beispiel 1
Mischung A:
100 Gewichtsteile eines pulverförmigen Tetrarluoräthylen-Emulsionspolymerisates (sogenannte Pastenware) mit einem durchschnittlichen Korndurchmesser von etwa 500 »in und 100 Gewichtsteile einer Mischung aus 70 Gewichtsprozent gemahlenem Naturgraphit und 30 Gewichtsprozent Ruß Corax®L mit durchschnittlichen Korngrößen <HK) „m wurden ir ein zylinderisches Metallgefäß und 30 Minuten auf einem Rolltisch gerollt. Nach Zugabe von 42 Gewichtsteilen Testbenzin (KP 100 bis 140" C) wurde das Gemisch nochmals eine Stunde gerollt.
Mischung Ii:
Gewichtsteile des gleichen PTFE-Pulvers, wie in Mischung A verwendet, wurden mit 21 Gewichtsteilen Testbenzin gemischt und eine Stunde in einem geerdeten Metallgefäß auf einem Rolltisch gerollt.
Aus den Mischungen A und B wurde mit Hilfe eines Preßwerkzeuges (Fig. I und 2) ein zylinder-
förmigcr Vorformling auf folgende Weise hergestellt:
Der Innenraum 2 des röhrenförmigen, doppelwandigen 1 und 4 Werkzeuges wurde mit Mischung A, der »Zwischenraum« 3 zwischen Außcn- und Innenrohr mit Mischung/? gefüllt. Danach wurde das innere Rohr 4 durch vorsichtiges Herausziehen entfernt, wonach das eingefüllte Material mit einem Druck von 30kp/cm2 zusammengepreßt wurde.
Der so hergestellte kompakte Vorformling bestand, in Längsrichtung gesehen, aus einem zylindrischen Kern der Mischung A mit einem Durchmesser von etwa 36 mm 6 und einem Mantel von etwa 13,5 mm Wanddicke aus Mischungen B 7.
Dieser Vorformling wurde anschließend auf einem PTFE-Pastcn-Extruder der Firma Havelock Engineering Co. Ltd. (Harlow-Essex), Type LP-2A, unter Verwendung eines 720 mm langen Extrusionszylinders von 63 mm Durchmesser (siehe Fi g. 3) mit Hilfe eines mechanisch betätigten Prcßkolbens H durch eine Krcislochdrüse 8 gepreßt. Man erhielt ein slabförmigcs Extrudat mit einem Graphit- und Rußhaltigcn PTFE-Kern 9 und einer Umhüllung aus ungefülltem PTFE 10, das noch Gleitmittel (Benzin) enthielt. Dieses Gleitmittel wurde in einem dem Extruder nachgcschaltctcn Durchlaufofen (Temperatur etwa 130° C; Längen 4 m) entfernt. Danach gelangte das Extrudat in eine auf etwa 480° C beheizte 3 m lange Zone des Ofens, in der die Sinterung und Verfestigung des Materials erfolgte.
Das auf diese Weise hergestellte Widerstandskabcl hatte einen Gesamtdurchmesser von 2,3 mm bei einem Durchmesser des leitfähigen Kerns von 1,3 mm und einer Wanddickc des Isoliermantels von 0.5 mm.
Die Messung des Durchgangswiderstandes ergab einen spezifischen elektrischen Widerstand von 3,54· ΙΟ-» Ohm . cm.
' Beispiel 2
Mischung A aus Beispiel 1 wurde allein, ohne Mischung D, in analoger Arbeitsweise wie in Beispiel 1 zu einem stabfönnigen (nicht ummanteltpn) Extrudat mit einem Durchmesser von 2,3 mm verarbeitet. Anschließend wurde das Extrudat mit einem nicht gesinterten PTFE-Bändchen spiralförmig umwickelt und nochmals auf 380° C erhitzt.
Der gemessene spezifische elektrische Widerstand dieses Widerstandsdrahlcs lag in der gleichen Grö-
l;, ßenordnung wie in Beispiel 1.
Beispiel 3
In gleicher Arbeitsweise wie in Beispiel 1 wurde Mischung/1, hergestellt aus 100 Gcwichtsteilcn PTFE und 150 Gewichtsteilen der in Beispiel 1 genannten Graphit/Ruß-Mischung.
Anschließend wurde analog Beispiel 1 ein Vorformling gepreßt mit einem Innenzylinder aus diesel as Mischu'j/4, von 43mm Durchmesser und einem Mantel aus Mischung ö mit 10 mm Wanddickc.
Nach dem Extrudieren durch eine Kreisloch· drüse 8 (F i g. 3) von 4 mm Durchmesser erhielt mar ein Kabel mit einem Gcsamtdurchmcsscr von ctwf 4 mm bei einem Durchmesser des leitfähigen Kern: von 2,8 mm sowie einer Wanddicke der Ummantelung %'on 0.6 mm.
Der spezifische Widerstand dieses Kabels betrug 4,56 · 10 * Ohm · cm.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Elektrische Heizleitung mit einem isolierenden Mantel aus Polytetrafiuoräthyien, einem von diesem eingeschlossenen leitfähigen Kern (Heizleiter) mit einem spezifischen Widerstand im Bereich von 10":> bis 10(iOhm -cm, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen leitfähigen Kern aus einer Mischung von Graphit und/oder Ruß mit Polytetrafiuoräthyien im Gewichts-Verhältnis 0,1 :1 bis 2:1 hat.
2. Elektrische Heizleitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der leitfähige Kern du?, einer Mischung von Graphit und/oder Ruß mit Polytetrafluoräthylen im Gewichts-Verhältnis 0,25 :1 bis 1,7 : 1 besteht.
3. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Heizleitung ^emäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Pastenextrusion eine Leitung aus einer Mischung von Graphit und/oder Ruß mit Polytetrafluoräthylen im Gewichtsverhältnis 0,1:1 bis 2: 1 hergestellt wird, die anschließend durch Extrusion oder Umwickeln mit Polytetrafluoräthv len ummantelt wird.
4. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Heizleitung gemäß Anspruch 1 durch Pastenextrusion eines Vorformlings, der einen Kern aus einer Mischung von Graphit und/oder Ruß mit Polytetrafluorethylen im Gewichtsverhältnis 0,1: 1 bis 2:1 und e:nen V-intel aus Polytetrafluoräthylen hat.
DE19691911099 1969-03-05 1969-03-05 Elektrische Heizleitung und Ver fahren zu ihrer Herstellung Expired DE1911099C (de)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19691911099 DE1911099C (de) 1969-03-05 Elektrische Heizleitung und Ver fahren zu ihrer Herstellung
NL7002659A NL7002659A (de) 1969-03-05 1970-02-25
CH303470A CH504827A (de) 1969-03-05 1970-03-02 Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Heizleiters
NO74870A NO128513B (de) 1969-03-05 1970-03-03
GB1041970A GB1292224A (en) 1969-03-05 1970-03-04 Heating conductors and process for their manufacture
FR7007892A FR2034676A1 (de) 1969-03-05 1970-03-05
JP1837870A JPS5022261B1 (de) 1969-03-05 1970-03-05
BE746910D BE746910A (fr) 1969-03-05 1970-03-05 Conducteur electrique chauffant et son procede de fabrication
AT206770A AT292867B (de) 1969-03-05 1970-03-05 Elektrischer Heizleiter und Verfahren zu seiner Herstellung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19691911099 DE1911099C (de) 1969-03-05 Elektrische Heizleitung und Ver fahren zu ihrer Herstellung

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1911099A1 DE1911099A1 (de) 1970-10-01
DE1911099B DE1911099B (de) 1973-04-12
DE1911099C true DE1911099C (de) 1973-10-25

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2715046C2 (de) Schlauchartiges Rohr zum Heizen eines darin enthaltenen Fluids
EP1053658B1 (de) Flächiges heizelement und anwendungen von flächigen heizelementen
DE1494994C3 (de) Elektromagnetische Energie abschirmendes Material
DE1479648B2 (de) Waermeschrumpfbarer mehrschichtiger ueberzug
DE2454349B2 (de) Biegsames heizrohr und verfahren zum herstellen desselben
DE2103319A1 (de) Polymerelement und Verfahren zu seiner Herstellung
DE3209577A1 (de) Isoliertes hochspannungskabel
DE2822769A1 (de) Lecksuchvorrichtung, insbesondere fuer fluessigkeiten
DE1529942A1 (de) Verfahren und Einrichtung zum Strangpressen von UEberzuegen von Kabeln oder Draehten
DE2527443A1 (de) Mineralisoliertes elektrisches heizkabel und verfahren zu seiner herstellung
DE3200955A1 (de) Elektrisches kabel
CH452629A (de) Verfahren und Einrichtung zum Herstellen hitze- oder feuerfester elektrischer Leitungen
DE1790235A1 (de) Abschirmungsmaterial fuer elektrische Leitungskabel
DE1911099C (de) Elektrische Heizleitung und Ver fahren zu ihrer Herstellung
DE102019208177A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Heizelementes, Heizelement und Verwendung des Heizelementes
EP1360703A1 (de) Verfahren zur herstellung eines kabels
DE7610884U1 (de) Elektrisches Stromleitungskabel mit in Längsrichtung wirkender Feuchtigkeitssperre
DE2051165C3 (de) Gasgekühlte Stromzuleitung
DE1765622C3 (de) Elektrisches Heizkabel und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2204655C3 (de) Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kabeln oder Leitungen mit einer Umhüllung und/oder Isolierung auf der Basis eines vernetzten Polyäthylens
DE19839651A1 (de) Elektrische Heizvorrichtung
DE6908764U (de) Elektrischer heizleiter.
DE1911099B (de) Elektrische Heizleitung und Ver fahren zu ihrer Herstellung
DE1911099A1 (de) Elektrischer Heizleiter und Verfahren zu seiner Herstellung
WO2013143011A1 (de) Hochleistungsverbindung für flexible kabel