DE2438984C3 - Kontaktvorrichtung an einer Folie eines Flächenheizleiters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kontaktvorrichtung an einer Folie eines Flächenheizleiters gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Elektrische Flächenheizleiter unterscheiden sich von Drahtleitern dadurch, daß der elektrische Strom in einem im allgemeinen rechteckigen, im wesentlichen zweidimensionalen flächigen Leiter fließt und Wärme für Heizzwecke gleichmäßig über diese Fläche erzeugt wird. Drahtleiter, auch bandförmige metallische Leiter, erfordern für die Beheizung einer Fläche eine meist mäanderförmige Anordnung; die einzelnen Teile des Leiters sind gegeneinander isoliert, so daß sich »kalte« Zonen an den Isolierungsflächen ergeben.

Drahtheizleiter sind über die beiden Enden des Leiters an eine Stromquelle anschließbar.

Bei Flächenheizleitern hingegen ist es notwendig, zum Zwecke des Stromanschlusses besondere Kontaktvorrichtungen, d. h. e'ektrisch leitfähige Bänder oder dergleichen mit sehr geringem elektrischem Widerstand, auch »Kaltleiter« genannt, an zwei sich gegenüberliegenden Seiten der leitenden Flächen in geeigneter Weise anzubringen und diese dann mit der Stromquelle zu verbinden.

Voraussetzung für eine einwandfreie Funktion des Flächenheizleiters, mithin für die Gewähr eines völlig gleichmäßigen Stromflusses zwischen den Kaltleitern, ist, daß ein ununterbrochener elektrischer Kontakt mit möglichst geringem und gleichbleibendem Übergangswiderstand zwischen Kaltleiter und elektrisch leitfähiger Fläche besteht, der durch die Kontaktvorrichtung bewirkt werden muß.

Diese Aufgabe wird bisher in verschiedenartiger Weise gelöst; so sind Vorrichtungen bekannt bei denen Metallbänder als Kaltleiter auf die elektrisch leitfähige Fläche des Flächenheizelementes aufgenäht mit elektrisch leitfähigem Kleber aufgeklebt oder lediglich aufgepreßt z. B. durch Umfassen der Kanten des Flächenheizelementes mit dem Metallband, sind oder bei denen zur Leitung des elektrischen Stromes befähigte Lacke, Pasten oder dergleichen auf die elektrisch leitfähige Oberfläche des Flächenheizelemen-ο tes aufgetragen oder Metallstreifen aufgesprüht sind.

Bei Flächenheizleitern mit textilem Träger ist auch das vorherige Einweben von kaltleitenden Metallfaden in das Trägergewebe üblich.
Bekannt ist es schließlich auch, Metallgewebe oder Bänder oder ähnliche Gebilde metallischer Leitfähigkeit als Kaltleiter in die leitende Masse, aus der die elektrisch leitende Fläche besteht direkt einzulegen; dies ist allerdings nur bei relativ großer Dicke der elektrisch leitfähigen Schichten möglich.

Das bekannte Aufbringen von Leitsilber enthaltendem chemischem Mittel auf die Oberfläche elektrisch leitfähiger Substrate zum Zwecke ihrer Kontaktierbarkeit ist aufwendig.
Zum Zwecke elektrischer Kontaktierbarkeit auf elektrisch leitfähigen Substraten angeordneten Schichten aus in Kunststoff dispergierter elektrisch leitfähiger Teilchen haben infolge der für den bestimmungsgemäßen Zweck erforderlichen hohen Konzentration dispergierter elektrisch leitfähiger Teilchen unzureichende mechanische sowie Klebeigenschaften.

Bei sehr dünnen Flächenheizleitern, beispielsweise bei solchen auf Basis elektrisch leitend beschichteter Kunststoff-Folien sind die bekannten Kontaktvorrichtungen entweder untauglich oder nur bedingt brauchbar; es scheidet beispielsweise das Aufnähen bandförmiger Kaltleiter auf elektrisch leitenden Folien deshalb aus, weil diese insbesondere im Einstichbereich unzureichende Weiterreißfestigkeit besitzt, für das Aufsprühen von Metall auf die Oberfläche gebräuchlicher thermoplastischer Kunststoff-Folien ist wieder deren thermische Beständigkeit unzureichend.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnende Maßnahme des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Kontaktvorrichtung besitzt keine Nähte, so daß keine Gefahr besteht, daß die Kunststoff-Folie bei mechanischer Beanspruchung an den Durchstichstellen reißt; ferner sind bei der erfindungsgemäßen Kontaktvorrichtung die Metallelektroden vollflächig fest mit dem Substrat verbunden;

so dies ist bei aufgenähten Metallelektroden nicht der Fall. Die vollflächige feste Verbindung mit der Metallelektrode mit der zur elektrischen Stromleitung befähigten Oberfläche der Kunststoff-Folie vermeidet die Oxydationsgefahr der der elektrisch leitfähigen Oberfläche der Kunststoff-Folie zugewendeten Oberfläche der Metallelektrode.

Die zwischen dem Metallstreifen und der elektrisch leitfähigen Schicht aus Ruß auf der Oberfläche der Folie aus Kunststoff angeordnete Zwischenschicht aus elektrisch isolierendem Werkstoff verbindet diese infolge der Klebekraft des chemischen Klebemittels.

Im Anspruch 2 ist der Gegenstand nach Anspruch 1 vorteilhaft weitergebildet.
An den Anspruch 1 schließt sich noch ein Verfahren zur Herstellung der Kontaktvorrichtung der Ausbildung nach Anspruch 1 an, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf die elektrisch leitfähige Oberfläche aus Ruß auf der Oberfläche einer streck-

orientierten Polyesterfolie einen elektrisch isolierenden, zur Verklebung von Folien mit Metallstreifen befähigten Werkstoff als ganzflächigen Überzug oder in Form von zwei Überzugsstreifen, die parallel zueinander verlaufend an sich gegenüberliegenden Seiten des -■ Trägers angeordnet sind, aufträgt und danach auf diesen an zwei sich gegenüberliegenden Seiten der Folie und parallel zueinander Metallstreifen aufbringt oder die Metallstreifen auf dem streifigen Überzug anordnet und auf den Verbund gegebenenfalls Preßdruck und/oder Wärme einwirken läßt

Unter verwendbaren Kunststoff-Folien mit zur Leitung von elektrischem Strom befähigter Schicht aus Ruß auf ihrer Oberfläche sind insbesondere streckorientierte Folien aus elektrisch isolierendem Kunststoff, ganz besonders solche aus Polyester die auf wenigstens einer Oberfläche eine unmittelbar an diese angrenzende und haftfest mit ihr verbundene Schicht aus elektrisch leitfähigem Ruß aufweisen, besonders geeignet. Unter unmittelbar an die Folienoberfläche angrenzender, zu elektrischer Stromleitung befähigter Rußschicht ist dabei eine solche zu verstehen, die ohne zusätzliche chemische Mittel fest an der Folienoberfläche haftet.

Unter einer Zwischenschicht soll eine im Verhältnis zur Dicke des Metallstreifens und zur Dicke der Trägerfolie des Flächengebildes dünne, nicht selbsttragende Schicht verstanden werden.

Als nicht selbsttragende Schicht wird eine solche definiert, die um ein vielfaches dünner ist als die Trägerfolie und sich nicht von der Oberfläche des jo Metallstreifens bzw. der leitfähigen Oberfläche der Trägerfolie abtrennen läßt, ohne daß die Zwischenschicht dabei mechanisch beschädigt oder zerstört wird.

Der Begriff »Metallstreifen« umfaßt definitionsgemäß flächige Gebilde aus Metall, die wesentlich länger als breit sind, wobei ihre Höhe wesentlich geringer als ihre Breite ist

Der die verklebende Zwischenschicht zwischen Metallelektrode und zur elektrischen Stromleitung befähigter Rußschicht der Folie bildende chemische Werkstoff besteht aus elektrisch isolierendem, bei bestimmungsgemäßer Verwendung der Folie mit elektrisch leitender Schicht hinreichend wärmebeständigem organischem chemischem Material, das befähigt ist als Klebemittel zu wirken. Infolge seiner großen Haftkraft sowohl gegenüber dem die Elektrode bildenden Metallstreifen als auch gegenüber der zur elektrischen Stromleitung befähigten Rußschicht auf der Folienoberfläche verbindet er beide fest miteinander. Derartige chemische Werkstoffe auf Basis synthetischer organischer Verbindungen, beispielsweise solche auf Basis von Polyurethan, sind bekannt und nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Das Verfahren zur Herstellung der Kontaktvorrichtung an Folien mit elektrisch leitfähiger Schicht wird nachfolgend beschrieben:

Auf die rußbeschichtete Oberfläche einer Kunststoff-Folie, beispielsweise einer streckorientierten Polyesterfolie, trägt man einen Überzug in Form einer Lösung einer elektrisch nicht leitfähigen chemischen Substanz als Klebemittel auf, beispielsweise eine Lösung von Polyurethan in Tetrahydrofuran. Der Auftrag erfolgt in an sich bekannter Weise, beispielsweise im Druckverfahren oder mit Hilfe einer Rakelvorrichtung.

Entweder trägt man den Überzug ganzflächig auf und legt dann zwei Metallstreifen, beispielsweise zwei Kupferbänder, an zwei sich gegenüberliegenden Seiten der Folie in der Weise auf den Überzug auf, daß die Metallbänder parallel zueinander verlaufend angeordnet sind, oder man trägt den Überzug in Form von zwei Streifen, deren Breite jeweils der Breite des zu applizierenden Metallbandes entspricht, an sich gegenüberliegenden Enden der Folie auf dessen leitfähige Oberfläche auf, wobei die beiden Streifen in der Art aufgebracht werden, daß sie parallel zueinander angeordnet sind, und legt dann jeweils einen Metallstreifen auf jeweils einen Überzugsstreifen in der Weise auf, daß die Seitenkanten fluchten. Zur Ausbildung der verklebenden Zwischenschicht wird das Lösungsmittel aus dem Überzug entfernt, beispielsweise durch Einwirkung von hinreichender Wärme auf die kontaktierte Folie. Gegebenenfalls kann man dabei gleichzeitig zusätzlich Preßdruck auf die Oberfläche der Metallstreifen einwirken lassen.

Die Ausbildungsform, bei der die gesamte leitfähige Oberfläche der Folie e^;nen Überzug aufweist der aus dem die Zwischenschicht bildenden Werkstoff besteht, ist nur aus Jierstellungstechnischen Gründen bevorzugt.

Der auch als Kaltleiter bezeichnete Metallstreifen besteht bevorzugt aus einem Kupferband, das gegebenenfalls Durchbrechungen aufweist beispielsweise kann eine streifenförmige gelochte Metallfolie verwendet werden. Es ist nicht zwingend, daß der Metallstreifen massiv ausgebildet ist, er kann auch in Form eines Metallgewebes oder in Form von Metallgaze vorliegen.

Die elektrischen Zuleitungsdrähte werden an die Kontaktvorrichtungen in bekannter Weise angelötet Die Zeichnung soll die Erfindung erläutern.

In der Figur ist im Querschnitt und schematisch eine Folie mit elektrisch leitfähiger Schicht dargestellt, die an sich gegenüberliegenden Seiten parallel zueinander verlaufende Kontaktvorrichtungen aufweist Es bedeutet dabei 1 die Trägerfolie und 2 die auf ihrer Oberfläche unmittelbar und festhaftend angeordnete Rußschicht. 3 ist ein Metallstreifen und 4 eine zwischen Metallstreifen und Rußschicht 2 angeordnete Zwischenschicht. 5 ist eine Lötstelle auf der Oberfläche des Metallstreifens und 6 ein mit Hilfe der Lötstelle am Metallstreifen befestigter Zuleitungsdraht zur Stromquelle.

Beispiel

Ausgangsmaterial: Streckorientierte Folienbahn aus

Polyester

Dicke der Bahn: 25 μ
Bahnbreite: 60 cm

Die Bahn weist auf einer Oberfläche eine festhaftende, unmittelbar an diese angrenzende Schicht auf Ruß auf.

Auf die rußbeschichtete Oberfläche der Folie wird mit Hilfe einer an sich bekannten Rakelvorrichtung eine Kleberlösung, bestehend aus in Tetrahydrofuran gelöstem Polyurethan, aufgetragen. Im Anschluß an die Kleberbeschichtung werden (vor Eintritt der Folienbahn in den Trockenkanal) mindestens zwei Metallbänder mit einer Breite von 10 mm auf die flüssige Schicht aufgelegt. Hierbei verlaufen die Kanten der Metallbänder zueinander und zu den Längskanten der Folienbahn parallel. Der Abstand der Metallbänder ist ca. 50 cm.

Die mit Metallbändern versehene Folienbahn wird dann durch einen Trockenkanal geführt, der mit Warmluft einer solchen Temperatur betrieben ist, die hinreicht, um das Lösungsmittel aus der flüssigen Schicht zu vertreiben.

,Jich die US-PS 31 79 544 ist die Kontaktvorrichtung eines Flächenheizleiters bekannt, der eine isolierende Folie aufweist, auf der eine elektrisch leitfähige

Schicht aus im wesentlichen Kohlenstoff mit einem Bindemittel aufgebracht ist Kontaktierungselemcnte aus Metallstreifen sind mittels eines Wasserglas enthaltenden Klebstoffes an der leitfähigen Schicht an gegenüberliegenden Seiten befestigt Auf diese Anordnung ist noch eine isolierende Deckfolie aufgeklebt

Die Herstellung der bekannten Kontaktierungsvorrichtung läuft so ab, daß auf die isolierende Folie die elektrisch leitenden Partikel in einer wäßriger. Lösung mit eiüem Bindemittel aufgebracht werden, die elektrisch leitende Schicht dann getrocknet und anschließend erhitzt wird. Im Anschluß daran werden die Elektroden auf der leitenden Schicht angebracht und dann wird auf dieser und den Elektroden eine isolierende Folie mit einem alkalischen Klebstoff befestigt

Bei dem Gegenstand nach der US-PS 31 79 544 hat

sich gezeigt — die Anmelderin hat entsprechende Versuche durchgeführt —, daß bei Verwendung von Klebemitteln aus Wasserglas zwischen den Elektroden und der Rußschicht keine Stromleitung eintrat

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einem Flächenheizleiter der bekannten Art die Elektroden auf ι ο der stromleitenden Schicht aufzukleben, derart, daß eine gute Stromleitung von den Elektroden zu der stromleitenden Schicht gewährleistet ist, ohne daß elektrisch leitfähige Kleber verwendet werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Kontaktvorrichtung an einer Folie eines Flächenheizleiters aus elektrisch isolierendem Kunststoff mit einer den elektrischen Strom leitenden Schicht aus Ruß auf der Oberfläche und auf dieser Schicht an zwei gegenüberliegenden Seiten der Folie mittels einer Zwischenschicht aus Klebstoff befestigten Kontaktierungselernenten aus Metallstreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht ein elektrisch hochisolierender Werkstoff auf der Basis einer organischen, synthetischen chemischen Verbindung ist

2. Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch hochisolierende Zwischenschicht aus Polyurethan besteht.

3. Verfahren zur Herstellung einer Kontaktvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die elektrisch leitfähige Oberfläche aus Ruß auf der Oberfläche einer streckorientierten Polyesterfolie einen elektrisch isolierenden, zur Verklebung von Folien mit Metallstreifen befähigten Werkstoff als ganzflächigen Überzug oder in Form von zwei Überzugsstreifen, die parallel zueinander verlaufend an sich gegenüberliegenden Seiten des Trägers angeordnet sind, aufträgt und danach auf diesen an zwei sich gegenüberliegenden Seiten der Folie und parallel zueinander Metallstreifen aufbringt oder die Metallstreifen auf dem streifigen Überzug anordnet und auf den Verbund gegebenenfalls Preßdruck und/oder Wärme einwirken läßt