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DE20319024U1 - Flat heating element made up of multiple layers for converting electric energy into heat energy formed by screen printing - Google Patents

Flat heating element made up of multiple layers for converting electric energy into heat energy formed by screen printing Download PDF

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DE20319024U1
DE20319024U1 DE20319024U DE20319024U DE20319024U1 DE 20319024 U1 DE20319024 U1 DE 20319024U1 DE 20319024 U DE20319024 U DE 20319024U DE 20319024 U DE20319024 U DE 20319024U DE 20319024 U1 DE20319024 U1 DE 20319024U1
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Abstract

The heater element is a resistive heater with a multiple layer construction. It converts electric energy into heat energy and provides this to the substrate material of the heater element. The substrate material has a flat, curved or multi-dimensional surface. The heat generating conductor is formed on the substrate material to be heated, by means of a screen printing process. A plastic based insulating layer is formed over the electric conductor by a screen printing process or by spraying or rolling. The insulating layer is dried at temperatures of no more than 300[deg]C and hardened.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flächenheizelement, bei in dessen Herstellung niedrige Prozesstemperaturen zur Anwendung kommen, sowie die nach diesem Verfahren hergestellten Flächenheizelemente.The present invention relates to a surface heating element, for use in the production of low process temperatures come, as well as the surface heating elements produced by this method.

Aus der Literatur sind mehrere Flächenheizelemente bekannt. So beschreibt die US 4,203,198 ein Flächenheizelement, bei dem eine dünne Metallfolie zwischen zwei Lagen von Glasfasermatten eingebettet ist und die gesamte Sandwich-Anordnung mit einem temperaturbeständigen Bindemittel fixiert wird. Das Bindemittel enthält kolloidal eingebundene Siliziumteilchen. Die Glasfaserlagen dienen dabei als Grundfläche, als Deckfläche und als Isolationsschicht, die Metallfolie bildet das Widerstandsheizelement.Several surface heating elements are known from the literature. So describes the US 4,203,198 a surface heating element in which a thin metal foil is embedded between two layers of glass fiber mats and the entire sandwich arrangement is fixed with a temperature-resistant binder. The binder contains colloidally bound silicon particles. The glass fiber layers serve as a base, as a cover and as an insulation layer, the metal foil forms the resistance heating element.

Die DE 21 51 626 nennt ein starres, aufheizbares Flächenheizelement, welches aus einer dünnen, wärmebeständigen, starren, die Wärme abgebenden Schicht besteht, die über einen elektrisch leitenden Film mit entsprechenden elektrischen Anschlüssen verfügt und mit einer dickeren, elektrisch isolierenden, starren Schicht verbunden ist. Zur Bildung des elektrisch leitfähigen Films, wird auf die dünne, die Wärme abgebende Schicht eine wässrige Kunststoffdispersion aufgebracht, welche elektrisch leitende Partikelchen, wie Edelmetalle, Kohlenstoff, Ruß oder Graphit und zusätzlich Kalium- oder Natriumsilikat enthält. Nach der Trocknung der wässrigen Dispersion bei Temperaturen von etwa 90 °C wird eine dickere, wärmeisolierende Schicht aus Polyurethan -Hartschaum aufgebracht, indem das schaumbildende Reaktionsgemisch direkt mit dem elektrisch leitenden Film in Kontakt tritt.The DE 21 51 626 calls a rigid, heatable surface heating element, which consists of a thin, heat-resistant, rigid, heat-emitting layer, which has an electrically conductive film with corresponding electrical connections and is connected to a thicker, electrically insulating, rigid layer. To form the electrically conductive film, an aqueous plastic dispersion which contains electrically conductive particles such as noble metals, carbon, carbon black or graphite and additionally potassium or sodium silicate is applied to the thin, heat-emitting layer. After the aqueous dispersion has dried at temperatures of approximately 90 ° C., a thicker, heat-insulating layer of rigid polyurethane foam is applied by the foam-forming reaction mixture coming into direct contact with the electrically conductive film.

Aus der DE 196 38 640 geht ein Flächenheizelement für Cerankochfelder hervor. Dabei wird aus einer Metallfolie der Heizleiter herausgetrennt, beispielsweise durch Ausstanzen oder Ausätzen. Diese Folie wird im Abstand zwischen der Isolationsgrundplatte und dem Ceranfeld aufgehängt, wobei Temperaturdehnungseffekte, welche bei Temperaturen von bis zu 1200 C auftreten, durch Durchhängen im Luftraum ausgeglichen werden können.From the DE 196 38 640 is a surface heating element for ceramic hobs. The heating conductor is separated from a metal foil, for example by punching out or etching out. This film is suspended in the distance between the insulation base plate and the ceramic hob, whereby the effects of thermal expansion, which occur at temperatures of up to 1200 C, can be compensated for by sagging in the air space.

Ebenfall eine Heizfolie mit einem Heizleiterbahnmuster verwendet die DE 100 25 539 . Hierbei wird jedoch zwischen der Heizfolie und der zu erhitzenden Fläche eine keramikgefüllte Polymerschicht angeordnet. Die mit der Heizfolie verbundene Polymerschicht wird mit einem Isolationsformkörper gegen die zu beheizende Fläche gedrückt oder mit dieser Fläche verklebt. Die keramikgefüllte Polymerschicht besitzt einen sehr kleinen Wärmeübergangswiderstand, verbunden mit einer hohen elektrischen Isolationsfähigkeit. Die Polymerschicht ist bis etwa 150 °C stabil. Diese Heizfläche wird bevorzugt außen an einem wasserbefüllten Behälter angebracht. Durch die gut wärmeleitende Verbindung mit der zu beheizenden Fläche bleibt die Heizeinrichtung auf vergleichsweise niedrigen Temperaturen.A heating foil with a heating conductor pattern is also used DE 100 25 539 , Here, however, a ceramic-filled polymer layer is arranged between the heating foil and the surface to be heated. The polymer layer connected to the heating foil is pressed with an insulating molded body against the surface to be heated or glued to this surface. The ceramic-filled polymer layer has a very low heat transfer resistance combined with a high electrical insulation capacity. The polymer layer is stable up to about 150 ° C. This heating surface is preferably attached to the outside of a water-filled container. Due to the good heat-conducting connection with the surface to be heated, the heating device remains at comparatively low temperatures.

In der DE 27 19 174 wird ein beheizbarer Außenspiegel für Kraftfahrzeuge beschrieben, bei dem eine Widerstandsschicht aus Kohle-Kunstharz auf eine Isolierschicht aufgedruckt wird und mit einer weiteren Isolierschicht aus Epoxidharz oder Silikonkautschuk abgedeckt wird. Die Schichten werden im Siebdruckverfahren aufgedruckt, aufgespritzt oder aufgestrichen. Die Stromzuführungselektroden bestehen aus einer lötbaren Leitpaste.In the DE 27 19 174 describes a heatable exterior mirror for motor vehicles, in which a resistance layer made of carbon synthetic resin is printed on an insulating layer and covered with a further insulating layer made of epoxy resin or silicone rubber. The layers are printed, sprayed or spread using the screen printing process. The power supply electrodes consist of a solderable conductive paste.

Die Verwendung von Carbon-Leitlacken und die Bedruckung mit Hilfe des Siebdruckverfahrens wird in „Leiterplatte 86, Band 1, Leiterplattenfertigung heute", Karlsruhe 5/6 Mai 1986, VDI/VDE Gesellschaft Feinwerktechnik, Düsseldorf, Seiten 97 bis 102 beschrieben. In dieser Druckschrift werden Leiter aus Carbon-Leitlack beschrieben, die auf Kunststofffolien, etwa Polyimidfolien aufgetragen werden. Derartige Leiterbahnfolien können durch Verkleben mit dem zu beheizenden Bauteil verbunden werden.The use of carbon conductive varnishes and the printing with the help of the screen printing process is in "PCB 86, Volume 1, PCB production today ", Karlsruhe 5/6 May 1986, VDI / VDE Gesellschaft Feinwerktechnik, Düsseldorf, Pages 97 to 102. In this publication, leaders described from carbon-conductive varnish, which on plastic films, for example Polyimide films are applied. Such trace foils can by Glue to be connected to the component to be heated.

Weiters beschreibt die DE 35 25 488 eine Heizeinrichtung für die Eisfreihaltung des Flächenreflektors einer Antenne, wobei die Verwendung von Graphitlack als Heizleiter, welche mit einem Druckverfahren oder durch Aufspritzen mittels einer Schablone aufgebracht werden, beschrieben wird. Die Heizleistung liegt hier bei etwa 200 bis 400 W/m2. Diese Flächenleistung reicht jedoch für Anwendungen als Warmhaltefläche, sowie zum Temperieren oder Beheizen eines Behälters nicht aus, da hier Heizleistungen von 0,1 bis 30 W/cm2 benötigt werden.Furthermore describes the DE 35 25 488 a heating device for keeping the surface reflector of an antenna free of ice, the use of graphite varnish as a heating conductor, which is applied using a printing process or by spraying on using a template, being described. The heating power is around 200 to 400 W / m 2 . However, this area performance is not sufficient for applications as a warming area or for tempering or heating a container, since heating powers of 0.1 to 30 W / cm 2 are required here.

Aus der Druckschriftensammlung der Patentämter sind noch zahlreiche Publikationen über Heizungseinrichtungen bekannt, die mit elektrischem Strom betrieben werden. Sie lassen sich je nach Temperaturniveau im Anwendungsbereich in Hochtemperatur- und in Niedertemperaturanwendungen unterschieden. Für Hochtemperaturanwendungen, welche Temperaturen von über 300 °C betrifft, sind sehr temperaturbeständige Werkstoffe erforderlich. Diese Vorrichtungen können für die Lufterhitzung, für die Dampferzeugung, für Toaster, Löteinrichtungen, Bügelmaschinen und dergleichen verwendet werden. Bei den Niedrigtemperaturheizelementen finden sich Anwendungen im Bereich der Flächentemperierung, wie Warmhalteplatten, Auftaueinrichtungen, Aquariumsheizungen, Spiegel- und Glasheizungen, Warmhalteeinrichtungen für gasförmige und flüssige Medien und ähnliche.From the publication collection of the Patent offices numerous publications on heating devices are still known, which are operated with electric current. You ever let yourself according to temperature level in the application area in high temperature and differentiated in low temperature applications. For high temperature applications, which Temperatures above 300 ° C, are very temperature resistant Materials required. These devices can be used for air heating, for steam generation, for toaster, Soldering equipment, ironing machines and the like can be used. With the low temperature heating elements there are applications in the area of surface temperature control, such as hot plates, Defrosting devices, aquarium heaters, mirror and glass heaters, Warming devices for gaseous and fluid Media and the like.

Sofern die zu erhitzende Fläche metallisch ist, ist zwischen dieser Fläche und dem Heizungselement üblicherweise eine Isolationsschicht angeordnet. Diese kann aus Email, aus einer Plasmaschicht, aus Metalloxid, aus Metallnitrit, aus isolierendem Klebstoff oder aus einer Kunststoffschicht, etwa einer Kunststoffolie bestehen.If the surface to be heated is metallic, is between this surface and the heating element usually an insulation layer is arranged. This can be from email, from a Plasma layer, of metal oxide, of metal nitrite, of insulating adhesive or consist of a plastic layer, such as a plastic film.

Niedrigtemperaturelemente, wie sie beispielsweise für Warmhalteplatten verwendet werden, sind bevorzugt aus heizbaren Keramiken, aus mit Widerstandsmaterialien beschichteten Kunststoffolien, oder aus Dickschichtelementen mit Beschichtungen, die im Siebdruckverfahren oder durch einen Sprühprozess aufgebracht werden, hergestellt.Low-temperature elements, such as those used for warming plates, are preferably made of heatable ceramics made of Wi derstandsmaterial coated plastic films, or from thick-film elements with coatings that are applied by screen printing or by a spray process.

Heizbare Keramiken weisen den Nachteil auf, dass die mechanische Belastbarkeit im allgemeinen sehr gering, dafür aber ihre Herstellung aufwendig und damit kostenintensiv ist. Widerstandsheizungselemente, welche durch Ätzen aus einer Metallfolie und anschließendem kleben auf eine Kunststofffolie oder durch Aufdrucken eines leitfähigen Materials auf eine Kunststofffolie hergestellt werden, haben den großen Nachteil, dass eine blasenfreie Verklebung des solcherart hergestellten Heizelementes mit dem Träger erforderlich ist. Sobald Verklebungsfehler vorhanden sind oder es zu alterungsbedingten Ablösungen oder Blasenbildungen kommt, entstehen gasgefüllte Bereiche mit schlechter Wärmeübertragung und führen in weiterer Folge zu einer Überlastung des Heizelementes an benachbarten Stellen. Bei Überschreitung eines kritischen Wertes kommt es hier zu einer Unterbrechung im Stromleiter und das Heizelement fällt zur Gänze aus.Heated ceramics have the disadvantage that the mechanical resilience is generally very low, but theirs Manufacturing is complex and therefore expensive. Resistance heating elements, which by etching from a metal foil and then glue it to a plastic foil or by printing a conductive material on a plastic film have the major disadvantage of being bubble-free Gluing of the heating element produced in this way with the carrier is required is. As soon as there are any glueing defects or there are old-age replacements or If blistering occurs, gas-filled areas with poorer quality arise heat transfer and lead subsequently to an overload of the heating element at adjacent locations. If a critical is exceeded There is an interruption in the current conductor and that Heating element falls entirely out.

Heizungselemente, die in Dickschichttechnik hergestellt werden und bei denen das Dielektrikum in Sprühtechnik oder durch einen Druckprozess hergestellt wird, haben zwar den Vorteil der direkten und dauerhaften Verbindung mit der Trägeroberfläche, sie erfordern aber üblicherweise Brenntemperaturen über 300 °C. Dies hat zur Folge, dass sich neben dem Sinterprozess der Dickschichtpasten auch die Trägeroberfläche optisch verändert. Bei diesen Elementen sind daher zusätzliche Oberflächenbehandlungen, wie Schleifen und Polieren erforderlich. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass auf den meisten Kunststoffen und in einigen Fällen auch auf Aluminium und anderen Nichteisenmetallen ein Bedrucken nicht möglich ist.Heating elements made in thick film technology and where the dielectric is sprayed or by a printing process manufactured have the advantage of being direct and permanent Connection to the support surface, she but usually require Firing temperatures above 300 ° C. As a result, in addition to the sintering process, the thick-film pastes also the surface of the support optically changed. With these elements there are therefore additional surface treatments, such as grinding and polishing. Another disadvantage lies in that on most plastics and in some cases also no printing on aluminum and other non-ferrous metals possible is.

Die vorliegende Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein Flächenheizelement mit aufgedrucktem oder aufgesprühtem Dielektrikum zu schaffen, mit dem ein dauerhaftes, zuverlässiges Heizungselement auf einer Trägersubstanz hergestellt werden kann, bei dem es zu keinen die Lebensdauer des Heizelementes beeinträchtigenden Überhitzungsproblemen durch Blasenbildung kommen kann, wobei im Herstellungsverfahren nur Temperaturen unterhalb von 300 °C zur Anwendung kommen. Weiters soll das Flächenheizelement auf beliebigen Trägersubstanzen aufgebaut sein und keine Nachbearbeitung, wie schleifen oder polieren erfordern.The present invention provides therefore the task of a panel heater with printed or sprayed on To create dielectric with which a permanent, reliable heating element on a carrier can be manufactured in which there is no life span of the Heating element impairing overheating problems can come from blistering, in the manufacturing process only temperatures below 300 ° C are used. Furthermore, the surface heating element on any carrier be built up and no post-processing such as grinding or polishing require.

Diese Aufgabe wird durch die technischen Merkmale gelöst, welche im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 wiedergegeben werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen oder Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This task is due to the technical characteristics solved, which are reproduced in the characterizing part of claim 1. Advantageous refinements or developments are the subject the dependent Expectations.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verwendung eines Isolationslackes oder eines im Bereich der Isolation von elektrischen Bauteilen, wie Wicklungen, Kondensatoren, elektrischen Vergussmassen, welche durch Sprühtechniken oder durch Drucktechniken wie Siebdruck oder Tampondruck aufgebracht werden, verwendeten Lackes lassen sich die für eine Widerstandsschicht erforderlichen Isolationsschichten herstellen. Als besonders vorteilhaft hat sich hier die Verwendung von aushärtbaren Lötstopplacken mit einer Temperaturbeständigkeit von bis zu 300 °C erwiesen. Durch die blasenfreie bzw. blasenarme Aufbringung auf dem metallischen Träger lassen sich die für die jeweiligen Heizspannungen erforderlichen Isolationsfestigkeiten durch Einfach- oder Mehrfachdruck oder durch Auftrag mittels Sprühtechnik erzielen.Through the use proposed according to the invention an insulation varnish or one in the field of insulation of electrical Components such as windings, capacitors, electrical potting compounds, which by spray techniques or applied by printing techniques such as screen printing or pad printing used, the insulation layers required for a resistance layer can be used produce. Use has proven to be particularly advantageous here of curable solder resists with a temperature resistance of up to 300 ° C proved. Due to the bubble-free or low-bubble application the metallic support can the for the respective insulation voltages required by single or multiple printing or by application using spray technology achieve.

Auf diese Isolierschicht wird eine leitfähige Paste mit einem definierten Widerstandswert aufgetragen. Besonders vorteilhaft ist hierbei die Auftragung von Carbonleitlacken, die einen spezifischen Widerstand im Bereich von 1 bis 1000 Ohm/Flächeneinheit haben, sowie temperaturbeständig und widerstandsstabil im benötigten Temperaturbereich sind.On this insulating layer is a conductive paste plotted with a defined resistance value. Particularly advantageous is the application of conductive carbon coatings, which have a specific resistance in the range of 1 to 1000 ohms / unit area have, as well as temperature resistant and stable in the required Temperature range.

Entsprechend der erforderlichen beheizten Flächen und dem daraus resultierenden Leistungs- und Widerstandswert besteht die bedruckte Fläche aus einer vollflächigen Ausbildung oder einer Aneinanderreihung von einzelnen Leiterbahnzügen, welche beispielsweise mäanderförmig oder spiralförmig, aber auch aus abwechselnd dicken und dünneren Leiterbahnen bestehen kann. Der konkreten Ausgestaltung sind hier keine Grenzen gesetzt.According to the required heated areas and the resulting power and resistance value the printed area a full area Training or a sequence of individual conductor tracks, which for example meandering or spiral, but also consist of alternately thick and thin conductor tracks can. There are no limits to the specific design.

Die Aushärtung der einzelnen Pasten erfolgt hier bei Temperaturen von maximal 300°C. Durch diese Beschränkung der Aushärtungstemperatur kommt es zu keinen sichtbaren Veränderungen der metallischen Trägersubstanz.The curing of the individual pastes takes place here at temperatures of maximum 300 ° C. By limiting this Curing temperature comes there are no visible changes the metallic carrier substance.

Für die abschließende Schutzbedeckung des Heizungselementes können dieselben Isolationslacke verwendet werden, wodurch eine vollständige Umschließung der elektrisch leitenden Struktur erzielt wird.For the final one Protective covering of the heating element can use the same insulating varnishes can be used, which means a complete enclosure of the electrically conductive structure is achieved.

In dieser Schutzbedeckung werden jene Bereiche freigehalten, an denen später die Stromanschlüsse erfolgen sollen. Der elektrische Anschluss kann beispielsweise über Steckfahnen erfolgen, die direkt auf das elektrisch leitende Heizelement mit Leitkleber aufgeklebt sind. Eine andere Möglichkeit ist beispielsweise die Aufbringung von Leitlacken auf Silber- oder Kupferbasis oder anderen lötbaren Metallen im Bereich der Anschlussstellen. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Befestigung von Steckfahnen oder Litzen am Heizungselement durch geeignete Löt- oder Schweißprozesse. Eine alternative Möglichkeit stellt die Verwendung von eigens ausgebildeten Flächendruckkontakten mit einer elektrisch gut leitenden und damit einen sicheren Stromübergang gewährleistenden Oberfläche dar.Be in this protective cover keep clear those areas where the power connections will be made later should. The electrical connection can be made, for example, via plug-in flags take place directly on the electrically conductive heating element Conductive adhesive are glued on. Another option is, for example the application of conductive lacquers based on silver or copper or other solderable Metals in the area of the connection points. One more way consists of attaching flags or strands to the heating element suitable soldering or welding processes. An alternative way provides the use of specially trained surface pressure contacts with an electrically good conductive and thus a safe current transfer guaranteeing surface represents.

Für die Regelung der Heizleistung sind aus dem Stand der Technik bekannte NTC und PTC Elemente, Pastenaufdrucke oder Anschlussleitungen, wie auch mechanische Thermostate oder elektronische Regelungen möglich.For the regulation of the heating power are known from the prior art NTC and PTC elements, paste prints or connecting cables, such as mechanical thermostats or electronic controls are also possible.

Durch die direkte Aufbringung der temperaturbeständigen Isolationsschicht auf den metallischen Träger und die Verwendung von elektrischen Widerstandspasten wie etwa Carbonleitlacke, sind kurzzeitige Leistungsdichten bis zu 30 W/cm2 bei ausreichender Energieabfuhr möglich.The direct application of the temperature-resistant insulation layer to the metallic carrier and the use of electrical resistance pastes such as carbon conductive varnishes allow short-term power densities of up to 30 W / cm 2 with sufficient energy dissipation.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können aber auch elektrisch isolierende Materialien, wie Kunststoffe, Metalloxide und Metallnitrite bedruckt werden. Hierbei entfällt ausgrund der selbstisolierenden Eigenschaft des Trägermaterials die Notwendigkeit der Aufbringung einer Grundisolationsschicht.With the method according to the invention can but also electrically insulating materials, such as plastics, metal oxides and metal nitrites can be printed. This is not necessary due to the self-insulating Property of the carrier material the need to apply a basic insulation layer.

Ein für das erfindungsgemäße Verfahren bevorzugter Carbonleitlack besteht aus Kohlenstaub und Graphit mit Korngrößen zwischen 5 und 7 μm. Der Festkörperanteil liegt bevorzugt bei 67% und das spezifische Gewicht bei 1,15. Es handelt sich dabei um ein ein- oder zweikomponentiges, thermisch aushärtendes Harzgemisch.One for the method according to the invention preferred carbon conductive varnish consists of coal dust and graphite Grain sizes between 5 and 7 μm. The Solids is preferably 67% and the specific weight is 1.15. It is a one or two component, thermal curing Resin mixture.

Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Flächenheizelement kann für Spannungen bis 400V Wechselspannung oder 600V Gleichspannung verwendet werden. Der bevorzugte Einsatzbereich liegt jedoch bei 12 bis 24 V Gleichspannung oder Wechselspannung, sowie bei 230 bis 400 V Wechselspannung.That according to the inventive method manufactured surface heating element can for Voltages up to 400V AC or 600V DC can be used. However, the preferred area of application is 12 to 24 V DC or AC voltage, as well as 230 to 400 V AC voltage.

Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Flächenheizelementes liegen darin, dass beliebig geformte geometrische Trägermaterialien eingesetzt werden können, welche ihrerseits aus beliebigem Material bestehen können. So können sowohl elektrisch leitende Trägermaterialien, beispielsweise aus Aluminium, Kupfer oder Stahl verwendet werden, als auch solche aus nichtleitendem Material, wie etwa Kunststoff, Metalloxid, Metallnitrit oder auch elektrisch leitende Träger, auf welche in einem vorangegangenen Fertigungsschritt ein elektrisch isolierender Überzug, beispielsweise aus Email oder Glas aufgebracht wurde.The particular advantages of the surface heating element according to the invention lie in that arbitrarily shaped geometric support materials can be used which in turn can consist of any material. So can both electrically conductive carrier materials, made of aluminum, copper or steel, for example also those made of non-conductive material, such as plastic, metal oxide, Metal nitrite or also electrically conductive supports on which in a previous one Manufacturing step an electrically insulating coating, for example from Enamel or glass was applied.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass es zu keinem Ablösen des wärmeerzeugenden elektrischen Leiters und damit zu keinen die Lebensdauer des Heizelementes beeinträchtigenden Überhitzungsproblemen durch Blasenbildung kommen kann. Weiters sind aufgrund der niedrigen Prozesstemperaturen im Herstellungsverfahren keine Nachbearbeitungen, wie schleifen oder polieren erforderlich.Another advantage is that there is no peeling of the heat generating electrical conductor and therefore none of the life of the heating element impairing overheating problems can come from blistering. Furthermore, due to the low Process temperatures in the manufacturing process no post-processing, such as grinding or polishing required.

Bei Einhaltung der elektrischen Sicherheitsvorschriften hinsichtlich der Berührungsspannung kann unter Umständen auch die äußere Isolier- und Abdeckschicht entfallen, ohne dass dadurch eine Gefahr für die Haltbarkeit der elektrisch leitenden Schicht auftritt.In compliance with the electrical safety regulations in terms of touch voltage in certain circumstances also the outer insulation and cover layer are dispensed with, without thereby endangering durability the electrically conductive layer occurs.

Das Hauptanwendungsgebiet aus heutiger Sicht sind Anwendungen im Bereich bis etwa 100 °C und geringen Flächenbelastungen.The main area of application from today's perspective are applications in the range up to about 100 ° C and low wing loads.

Das erfindungsgemäße Flächenheizelement wird in den Figuren beispielhaft dargestellt. Es ist jedoch ausdrücklich nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Darin zeigt 1 ein Trägermaterial 1, auf welches eine Isolierschicht 2, zwei nebeneinander liegende Leiterbahnen 3 und eine abdeckende Isolierschicht 4 in aufeinander folgenden Verfahrensschritten aufgebracht sind.The surface heating element according to the invention is shown by way of example in the figures. However, it is expressly not limited to these embodiments. It shows 1 a carrier material 1 on which an insulating layer 2 , two adjacent conductor tracks 3 and a covering insulating layer 4 are applied in successive process steps.

2 zeigt ein Trägermaterial 1, auf welches eine Isolierschicht 2, zwei nebeneinander liegende Leiterbahnen 3, eine weitere Isolationsschicht 5, ein vollflächiger Leiter 6 und eine abdeckende Isolierschicht 4 in aufeinander folgenden Verfahrensschritten aufgebracht sind. 2 shows a carrier material 1 on which an insulating layer 2 , two adjacent conductor tracks 3 , another layer of insulation 5 , a full-surface conductor 6 and a covering insulating layer 4 are applied in successive process steps.

In 3 ist eine Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Flächenheizelement abgebildet, wobei die durch die Isolierschicht 4 verdeckten Leiterbahnen 3 mit durchbrochenen Linien angedeutet sind. Für den elektrischen Anschluss werden Kontaktflächen 7 beim Ausbringen der Isolierschicht 4 frei gelassen.In 3 is a plan view of a surface heating element according to the invention, the through the insulating layer 4 hidden conductor tracks 3 are indicated with broken lines. Contact surfaces are used for the electrical connection 7 when applying the insulating layer 4 released.

4 zeigt das Flächenheizelement aus 3 in Schrägansicht, wobei auf den Kontaktflächen 7 Stromanschlüsse 8 erkennbar sind. 4 shows the surface heating element 3 in an oblique view, with on the contact surfaces 7 power connectors 8th are recognizable.

Claims (15)

Flächenheizelement als Widerstandsheizung mit einem mehrschichtigen Aufbau, welcher zugeführte elektrische Energie in Wärmeenergie umwandelt und diese an das Trägermaterial des Flächenheizelementes abgibt und wobei das Trägermaterial eine ebene, gekrümmte oder eine mehrdimensional geformte Oberfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeerzeugende elektrische Leiter auf das zu erwärmende Trägermaterial mittels Siebdruckverfahren aufgetragen ist, das über dem elektrischen Leiter eine Isolierschicht auf Kunststoffbasis mittels Siebdruckverfahren oder durch Aufsprühen oder durch Aufwalzen aufgetragen ist und das die Isolierschicht bei Temperaturen von maximal 300 °C getrocknet und ausgehärtet ist.Surface heating element as a resistance heater with a multilayer structure, which converts supplied electrical energy into thermal energy and releases it to the carrier material of the surface heating element and wherein the carrier material has a flat, curved or a multi-dimensionally shaped surface, characterized in that the heat-generating electrical conductor is to be heated Carrier material is applied by means of a screen printing process, an insulating layer based on plastic is applied over the electrical conductor by means of a screen printing process or by spraying or by rolling, and the insulating layer is dried and cured at temperatures of up to 300 ° C. Flächenheizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial aus einem elektrisch isolierenden Material, wie etwa Kunststoff, Metalloxid, Metallnitrit oder aus einem elektrisch leitenden Träger besteht, auf welchen in einem vorangegangenen Fertigungsschritt ein elektrisch isolierender Überzug, beispielsweise aus Email oder Glas aufgebracht wurde.panel heating according to claim 1, characterized in that the carrier material made of an electrically insulating material, such as plastic, Consists of metal oxide, metal nitrite or an electrically conductive carrier, on which in an earlier manufacturing step an electric insulating coating, for example made of enamel or glass. Flächenheizelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial selbst aus einem elektrisch leitenden Material, wie etwa Aluminium, Kupfer oder Stahl besteht und dass zwischen dem Trägermaterial und dem wärmeerzeugenden elektrischen Leiter eine Isolierschicht auf Kunststoffbasis auf dem Trägermaterial aufgebracht ist, welche bei Temperaturen von maximal 300 °C getrocknet und ausgehärtet wurde.panel heating according to claim 1, characterized in that the carrier material itself made of an electrically conductive material, such as aluminum, copper or steel and that between the carrier material and the heat-generating electrical conductor on an insulating layer based on plastic the carrier material is applied, which is dried at temperatures of maximum 300 ° C. and cured has been. Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeerzeugende elektrische Leiter eine leitfähige Paste aus einem Carbonleitlack ist, welcher einen Festkörpergehalt von mehr als 60% aufweist und neben Kohlenstaub auch Graphit mit einer Korngröße von bevorzugt 5 bis 7 μm enthält.Surface heating element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the heat-generating electrical conductor is a conductive pas te is made of a carbon conductive varnish which has a solids content of more than 60% and contains not only coal dust but also graphite with a grain size of preferably 5 to 7 μm. Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht aus Lötstopplack oder aus Elektroisolationslack oder aus Tränklack für elektrische und/oder elektronische Bauelemente besteht.panel heating according to one of the claims 1 to 4, characterized in that the insulating layer of solder resist or from electrical insulation lacquer or from impregnation lacquer for electrical and / or electronic Components exist. Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wärmeerzeugende elektrische Leiter vollflächig ausgebildet oder als Leiterbahnstruktur beliebiger Geometrie ausgebildet wird.panel heating according to one of the claims 1 to 5, characterized in that the heat-generating electrical conductor entire area formed or formed as a conductor track structure of any geometry becomes. Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf das Trägermaterial mehrere Schichten wärmeerzeugender elektrischer Leiter aufgetragen sind, welche durch Isolierschichten voneinander getrennt sind, wobei im Herstellungsprozess nach jedem Auftrag einer Isolierschicht eine Trocknungsstufe bei Temperaturen von maximal 300 °C folgte.panel heating according to one of the claims 1 to 6, characterized in that several layers on the carrier material calorific electrical conductors are applied, which by insulating layers are separated from each other, in the manufacturing process after each Apply an insulating layer a drying step at temperatures of maximum 300 ° C followed. Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Carbonleitlack einen spezifischen Flächenwiderstand von 1 bis 1000 Ohm/Flächeneinheit aufweist.panel heating according to one of the claims 1 to 7, characterized in that the carbon conductive paint has a specific Surface resistance of 1 to 1000 ohms / unit area having. Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähige Paste im Siebdruckverfahren aufgebracht ist und eine Dicke von etwa 10 bis 50 μm aufweist.panel heating according to one of the claims 1 to 8, characterized in that the electrically conductive paste is applied by screen printing and has a thickness of about 10 up to 50 μm having. Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierschicht im Siebdruckverfahren oder durch Aufsprühen oder Aufwalzen aufgebracht ist und eine Dicke von etwa 20 bis 200 μm entsprechend der erforderlichen Prüfspannung hat.panel heating according to one of the claims 1 to 9, characterized in that the insulating layer in the screen printing process or by spraying or rolling is applied and a thickness of about 20 to 200 microns accordingly the required test voltage Has. Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche elektrisch leitende Schichten mit entsprechenden Isolationsschichten aufgetragen sind, die mit der Erdung oder einem Schirm zwecks Einhaltung der erforderlichen Sicherheitsvorschriften, der Verbesserung des Potentialausgleiches oder der Beeinflussung des elektromagnetischen Verhaltens verbunden sind.panel heating according to one of the claims 1 to 10, characterized in that additional electrically conductive Layers with corresponding insulation layers are applied, the one with grounding or a screen in order to comply with the required Safety regulations, improving equipotential bonding or related to influencing electromagnetic behavior are. Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die für den elektrischen Anschluss vorgesehenen Kontaktstellen beim Auftrag der Isolierschicht freigehalten sind.panel heating according to one of the claims 1 to 11, characterized in that for the electrical connection the intended contact points are kept clear when applying the insulating layer. Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Anschluss durch Aufkleben von Steckfahnen oder anderen geeigneten Metallelektroden mit einem elektrisch leitenden Kleber oder in bekannter Art durch anlöten oder anschweißen von Steckfahnen oder Litzen hergestellt ist.panel heating according to one of the claims 1 to 12, characterized in that the electrical connection by sticking on flags or other suitable metal electrodes with an electrically conductive adhesive or in a known manner solder on or weld on is made of flags or strands. Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Anschluss durch eigens ausgebildete Flächendruckkontakte mit einer elektrisch gut leitenden Oberfläche hergestellt ist.panel heating according to one of the claims 1 to 12, characterized in that the electrical connection through specially designed surface pressure contacts is produced with an electrically well-conductive surface. Flächenheizelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale spezifische Flächenbelastung bei 30 W/cm2 liegt.Surface heating element according to one of claims 1 to 14, characterized in that the maximum specific surface load is 30 W / cm 2 .
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