DE4024765A1

DE4024765A1 - Laminated glass fabric heating element - with micro-thin copper heating layer, used as space heating element

Info

Publication number: DE4024765A1
Application number: DE19904024765
Authority: DE
Inventors: Fritz Seidel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-08-02
Filing date: 1990-08-02
Publication date: 1991-04-11

Abstract

In a laminated glass fabric heating plate with a micro-thin Cu coating, consisting of a laminated epoxy resin - glass fabric plate with a less than 10 microns thick Cu heating layer on one side, the novelty is that the laminated glass fabric plate forms the dielectric and mechanical support body for the Cu heating layer. Pref. a fine structuring treatment is carried out to obtain high adhesion and thermal stability between the Cu foil layer and the support body. The Cu layer is differentially etched (without an etch-resist) to subdivide it into sinuous circuit tracks of width corresp. to the requisite power rating. The etched Cu layer is pref. covered by pressing a laminated epoxy resin - glass fabric or applying an epoxy resin lacquer coating of high electric breakdown resistance onto the Cu, the cover having two 5mm. wide openings for soldering connection leads. After lead soldering, the openings are sealed with cast epoxy resin and then the plate is coated on both sides with a thermal radiation-improving lacquer. USE/ADVANTAGE - The plate is used as a space heating element, generally a floor, wall or ceiling heating plate or a hot plate. It has improved safety on damage or direct contact, can operate safely at high voltages and has maximised available heating surface.

Description

Die Erfindung betrifft eine Glashartgewebeheizplatte mit mikrodünner Kupferkaschierung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf kupferkaschierte Glashartgewebeheizplatten, die als Raumheizelement dienen und vornehmlich als Fußbodenheizung, Wand- oder Deckenheizplatten oder Warmhalteplatten verwendet werden.The invention relates to a glass hard fabric heating plate micro thin copper cladding according to the preamble of Claim 1. In particular, the invention relates on copper-clad glass hard fabric heating plates, which as Serve space heating element and primarily as underfloor heating, Wall or ceiling heating plates or hot plates are used will.

Flächige keramische und andere nichtleitende Formkörper in Form von beheizbaren Fußbodenplatten, Wand- und Deckenheiz platten werden in jüngster Zeit mehr und mehr als Raumheiz elemente verwendet. Die Beheizbarkeit dieser Platten ist dadurch gegeben, daß die Platten an einer Seite mit einer Heizschicht in Form einer elektrischen Widerstandsbeschich tung oder eines in vielfältiger Form ausgestalteten PTC- Schichtelementen versehen sind.Flat ceramic and other non-conductive moldings in Form of heated floor panels, wall and ceiling heating In recent times, plates have been used more and more as room heating elements used. The heatability of these panels is given that the plates on one side with a Heating layer in the form of an electrical resistance coating device or a PTC in various forms Layer elements are provided.

Ein bekannter keramischer Formkörper (DE-A-25 35 622) be steht aus einem keramischen Trägerkörper, auf dem eine Heizleiterschicht aufgebracht ist, die nach oben hin durch eine aufgespritzte Kunststoffschicht abgedeckt ist. Die Heizschicht selbst ist aufwendig hergestellt, weil sie aus einer dispersen Anhäufung elektrisch leitender Graphitteil chen gebildet ist, die in einem Lösungsmittel dispergiert sind, wobei der Dispersion zusätzlich Metallpartikel zuge setzt sind, um die negative Temperaturabhängigkeit des elektrischen Widerstandes der Kohlenstoffteilchen zu kom pensieren. Diese Heizschicht bedarf, falls der Formkörper als Fußbodenbelag verwendet werden soll, einer Deckschicht, um die für einen Fußbodenbelag erforderliche Kratzfestig keit zu ergeben.A known ceramic molded body (DE-A-25 35 622) be stands out of a ceramic carrier body on which one Heating conductor layer is applied, the top through a sprayed-on plastic layer is covered. The Heating layer itself is laboriously made because it is made of a disperse accumulation of electrically conductive graphite Chen is formed, which is dispersed in a solvent are, the dispersion additionally added metal particles are the negative temperature dependence of the electrical resistance of the carbon particles to com retire. This heating layer is required if the molded body to be used as a floor covering, a top layer, to the scratch resistance required for a floor covering surrender.

Bei einem weiteren bekannten Formkörper (FR-A-24 90 056) ist die auf einem keramischen Trägermaterial aufgebrachte Heizleiterschicht aus einer Schichtfolge gebildet, nämlich einer Schicht aus Metalloxiden, einer Schicht aus Graphit teilchen und einer weiteren Schicht aus Azetylenruß, wobei die Schichtfolge oben von einer Schutzschicht überdeckt ist. Auch diese Heizleiterschicht ist außerordentlich auf wendig, und insbesondere sind von Formkörper zu Formkörper gleichbleibende bzw. reproduzierbare Heizeigenschaften kaum erzielbar.In another known molded body (FR-A-24 90 056) is that applied to a ceramic substrate Heating conductor layer formed from a layer sequence, namely a layer of metal oxides, a layer of graphite particle and another layer of acetylene black, wherein the layer sequence is covered by a protective layer at the top is. This heating conductor layer is also extraordinarily open agile, and in particular are from molded body to molded body constant or reproducible heating properties hardly achievable.

Diese Nachteile sind durch zwei bekannte Widerstandslamina te (Produktinformation "Ferrozell", Ausgabe 3/1989), wel che entweder durch eine 40 Mikrometer dicke Konstantan schicht oder eine 25 Mikrometer dicke Manganinschicht be legt sind, weitestgehend behoben.These disadvantages are due to two known resistance laminas te (product information "Ferrozell", edition 3/1989), wel che either through a 40 micron thick constantan layer or a 25 micron thick manganine layer are largely eliminated.

Bei Verwendung solcher Formkörper und Widerstandslaminate als Raumheizkörper ergibt sich auf Grund der hohen Wider standswerte eine flächenmäßige Begrenzung der Heizfläche bei vertretbarem Energieaufwand.When using such molded articles and resistance laminates as a space heater is due to the high resistance values a surface limitation of the heating surface with reasonable energy consumption.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine als Raumheizelement ver wendbare Heizplatte mit erhöhter Sicherheit bei etwaigen Schäden oder direkter Berührung der Platte selbst zu schaf fen, welche gefahrlos auch bei hohen Betriebsspannungen be trieben werden kann und eine Maximierung der verfügbaren Heizfläche, insbesondere auch in Feuchträumen, ermöglicht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeich nenden Teil des Patentanspruches 1 enthaltenen Merkmale ge löst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale gekenn zeichnet. The object of the invention is a ver as a space heating element reversible heating plate with increased security for any Damage or direct contact with the plate itself fen, which are safe even at high operating voltages can be driven and maximizing the available Heating surface, especially in damp rooms, allows. This object is achieved by the in the characterizing ning part of claim 1 contained features ge solves. Appropriate developments of the invention are by identified the features contained in the subclaims draws.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbe sondere darin, daß durch Verwendung von Leitermaterialien mit extrem niedrigen Widerstandswerten und minimaler Schichtdicke eine wesentliche Vergrößerung der Heizfläche erreicht wird als das bei gleichem Energieaufwand mit den üblichen Heizleiter- und Widerstandsbeschichtungen möglich ist. Hierfür eignen sich insbesondere Silber und Kupfer. Auf Grund wesentlich geringerer Kosten und einer seit Jahr zehnten international eingespielten Fertigungstechnologie in der Leiterplattenindustrie eignet sich hierfür in beson derer Weise das in Anspruch 1 beschriebene Kupferlaminat. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an hand einer Platte von ca. 1 m² Größe mit einer 2 Mikrometer starken Kupferschicht beschrieben.The advantages that can be achieved with the invention are, in particular, that by using conductor materials with extremely low resistance values and minimal layer thickness, a substantial increase in the heating area is achieved than is possible with the same energy expenditure with the conventional heating conductor and resistance coatings. Silver and copper are particularly suitable for this. Due to much lower costs and an internationally established manufacturing technology in the printed circuit board industry, the copper laminate described in claim 1 is particularly suitable for this. An exemplary embodiment of the invention is described below using a plate of approximately 1 m ^{2 in} size with a 2 micron thick copper layer.

Die Kupferschicht ist in 10 gleichgroße Leiterbahnen von jeweils 100 mm Breite unterteilt, welche miteinander in Reihe geschaltet sind. Damit ergibt sich für den Heizleiter ein wirksamer Kupferquerschnitt von 0,2 mm² und eine Länge von 10 m.The copper layer is divided into 10 conductor tracks of equal size, each 100 mm wide, which are connected in series with one another. This results in an effective copper cross section of 0.2 mm ² and a length of 10 m for the heating conductor.

Wird an die Leiterbahnen eine Spannung von 10 Volt und eine Stromstärke von 10 Ampere gelegt, erwärmt sich die Platte bei ruhender Luft auf ca. 60 Grad Celsius. Im angeführten Beispiel beträgt die Wärmetauscherfläche der Platte bei vertikaler Position 2 m², woraus sich eine Heizflächenbelastung von 50 Watt pro Quadratmeter ergibt.If a voltage of 10 volts and a current of 10 amps is applied to the conductor tracks, the plate heats up to approx. 60 degrees Celsius in still air. In the example given, the heat exchanger area of the plate in the vertical position is 2 m ² , which results in a heating surface load of 50 watts per square meter.

Claims

1. Glass hard fabric heating plate with micro-thin copper laminate, formed from an epoxy resin glass hard fabric plate, which is provided on one side with a heating layer in the form of a micro-thin copper cladding, below the thickness of 10 microns, characterized in that the glass hard fabric plate is the dielectric and mechanical support body for the mi-thin copper heating layer forms.

2. glass hard fabric heating plate according to claim 1, characterized in that by using a suitable neten, finely structured treatments very high adhesion strength and heat stability between copper foil and Carrier body is reached.

3. glass hard fabric heating plate according to claim 1 or 2, characterized in that the copper layer by Diffe etching (etching without etching resist) into meandering lei tracks of the width of the required performance name is divided.

4. Glass hard fabric heating plate according to one of the preceding Expectations, characterized in that on the exposed, etched copper tracks using the treatment from claim 2, a cover plate made of epoxy resin hard glass fabric is pressed on or an epoxy resin coating of high dielectric strength which is only two approx. 5 mm wide recesses at the location of the conductor ends to solder the connection contains.

5. Glass hard fabric heating plate according to one of the preceding Expectations, characterized in that the connection clearances to the Conductor ends after soldering the connection cable with a Epoxy potting compound are secured and the heating plate on both sides to increase the temperature radiation Stefan-Boltzmann's law and Kirchhoff's law is coated with a suitable radiator paint.