本申請公開了包括導電體（２）的加熱元件，其中電力基本上通過導電體（２）傳導，通過穿過歐姆電阻器的電壓降將電流轉化成熱。所述加熱元件的特征在于所述加熱元件設計為平面結構或帶狀結構，并且提供有至少一個支撐層（１）和粘合劑層（３），而所述導電體設計為另外的導電層，所述導電層布置于所述支撐層和所述粘合劑層之間。此外，所述支撐層、所述導電層和所述粘合劑層是透明的。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】加熱元件，和包括加熱元件的可加熱窗格本專利技術涉及包括導電體(electrical current conductor)的力o熱元件，以及包 括這種加熱元件的可加熱窗格(heatable pane)。為了在加熱元件中產生熱，常常使電流通過導電體。在這種安排中， 作為在歐姆電阻器處電壓下降的結果，電能轉化成熱能。這種類型的加熱 元件用于各種各樣的目的。為了在可加熱窗格的情況下使用加熱元件，已 知將細電線插入到該窗格中，并且使用這些電線作為導電體用于加熱該窗 格的目的。除了較高的生產成本之外，這必定會導致對視覺的妨礙 (obstruction to vision)以及窗格的不均勻的加熱。所提及的窗格優選不僅包括無機玻璃(mineral glass)窗格，而且包括由 塑料玻璃(plastic glasses)制成的窗格。使用具有加熱元件的這種類型的窗格對于機動車輛和航空器是特別感興趣的。此外，可能的應用領域是保護性 頭盔(如摩托車頭盔)的可加熱遮護物(visor),或者用于例如極地區域的測量儀器的鏡子或顯示器。也已知的是使用電傳導性的膜作為加熱元件。但是，它們的應用領域 有限，這是因為有限的電流流過它們，和透明度不足。在增加電流的情況 下，常常會對這些導電膜有損壞，這削弱了它們的功能性。此外，在這些 膜中使用的固有導電性的聚合物具有低的長期穩定性。本專利技術的目的是提出一種加熱元件，所述加熱元件容許均勻地加熱區 域并且同時是穩健的(robust)，易于安裝，并且是便宜的。在具有權利要求1的前序部分的特征的加熱元件的情況下，通過權利 要求1的特征部分的特征完成了本專利技術。優選的實施方式和改進是從屬權 利要求的主題。根據本專利技術，已經認識到可有利地使用透明的平面結構或帶狀(tapelike) 結構(下文中僅稱為平面結構)作為加熱元件。該平面結構由各層具有不同的 功能性的至少三層構建而成背襯層，導電層，和粘合劑層。這些層都是 透明的，從而該加熱元件本身同樣是透明的，并且也可與窗格結合使用。使用具有不同功能的多個層產生功能性的分離(decoupling)，這使得可以使每個層適于特定的要求。結果，可更簡單地和更加成本有效地實現與 用于寬泛的不同用途的加熱元件相關的要求。所述背襯層用作兩個其它層 的載體。應該制備背襯，使得該結構整體上足夠柔性，并且能夠有效地應 用。所述導電層用于實現實際的加熱功能。因此，它應該容許足夠高的電 流。此外，應該基本上避免通過其它層的電流。所述粘合劑層又用于將平 面結構施用至任何期望的基板。然后根據基板和應用領域，有待滿足的特 定要求，如高粘結強度，溫度穩定性和耐候性等。該層結構另外的優點是 導電層置于背襯層和粘合劑層之間。這種排列的優點是保護了導電層不受 有害的外部影響，如刮擦，和不受氣候影響。在本專利技術的意義上來說，透明度(透明性(transparency))是指透光率為照 射強度的至少50%。這種透光率可才艮據例如DIN 5036第3部分或ASTM D 1003-00進行測定。在優選的實施方式中，獲得的透光率為至少70%。在優選的實施方式中，設計導電層使得它容許在整個平面結構上基本上 均勻地加熱。所述平面結構的平面中的溫度差應該相應地一除例如4妄觸的區 域中的邊緣區域外一不大于平面結構的平面中達到的最大最終溫度的20%。但是，作為一種替換方案，也可故意提供其中發熱能力增加的多個區 域一換句話說，相對于整個加熱元件的結構的發熱能力賦予(mandate)溫度 梯度。這可例如通過導電層的區域性增加的厚度來完成。作為這種設計的 結果，可彌補作為例如由于空氣湍流而區域性較快冷卻的結果而在窗格中 常常出現的溫度梯度。但是，由于這種類型的效果是速度依賴性的，所以 不得不接受，在不處于預期速度時在相應的區域中發熱能力可能會增加。導電層優選完成加熱功能，使得該加熱元件達到在空氣中的加熱速度 (從室溫開始)為至少l°C/min，更優選至少3°C/min。在上述條件下，發熱能 力應該足以使溫度增加至少3°C，優選使溫度增加至少5°C。根據權利要求2，設計該導電層使得至少90%,優選95%,更優選98% 的總體上流過該加熱元件的電流流過該層。這可例如通過相應厚度的導電 層和/或通過所述層中相應的所選濃度的碳納米管而實現。以這種方式的優 選改進的優點是避免了由于其它層的從屬(subordinate)導電性而導致的事故 危險(accident hazards)。根據權利要求3，所述導電層包括碳納米管(CNT)。這些材料是導電良 好的(enormously conductive),且由于它們的纖維狀結構，也能夠易于形成導電網絡，結果，通過這種方式，即使在導電層的分率非常低的情況下(incase of a very low fraction in the current-conducting layer)也能達到足以產生熱的電導率。這使得可以以特別簡單的方式獲得導電層的期望透明度。為 了獲得足夠的電導率，碳納米管應該以至少0.01wt。/。的量用作填料。此外，對于應用加熱元件的某些領域，可能期望所述元件具有有不同 發熱能力的多個區域一即，在邊緣區域中獲得的發熱能力例如高于加熱元 件中間的發熱能力，或者反之亦然。這種在加熱元件內不同的發熱能力可 以以簡單的方式通過例如其中要獲得較高發熱能力的導電層的區域性不同 的厚度，和/或通過導電層中區域性不同濃度的碳納米管而實現。在進一步優選的實施方式中，導電層基本上由碳納米管本身構成，沒 有進一步添加如粘結劑。在這種情況下，該層在背襯材料上的錨定基本上 通過范德華力(van der Waals forces)帶來，并且由它上方的粘合劑層所支持。根據權利要求5的另一有利的實施方式是其中碳納米管包埋在透明基 質中。以此方式，碳納米管可經久地固定于該層中并被保護以免外部影響， 結果，可獲得增加的長期穩定性。此外，借助于高透明度的基質，可增加 加熱元件的總透明度。作為基質材料，優選使用聚合物粘結劑，所述聚合物粘結劑從一種或 多種有機溶劑或水中的溶液或分散體轉入導電層中(which is converted intothe current-conducting layer from a solution or dispersion in one or more organicsolvents or water)。這種轉變過考呈可例如通過以下方法完成將所述溶液或 分散體涂覆到背襯材料上，然后蒸發掉溶劑或分散體介質。此處，有利的是，與從100%的體系相比，從溶液或分散體更容易產生非常薄且因而高度 透明的層，所述100%的體系也即不含溶劑和不含分散體介質的體系，如輻 射固化涂層材料(radiation-curing coating material)。此外，乂人市場的角度來說， 已經有了可得到的在有機溶劑和水中的碳納米管分散體(例如，來自以下公 司Eikos, Boston (以商標名Invisicon ); Zyvex， Richardson (Texas, USA)(以 商標名NanoSoIve ),和FutureCarbon GmbH, Bayreuth)，這些分散體可容易 地分散到這些本文檔來自技高網...
【技術保護點】
具有導電體的加熱元件， 其中電流可基本上通過所述導電體傳導，和 其中，作為在歐姆電阻器處電壓下降的結果，電流可被轉化成熱， 其特征在于 所述加熱元件設計為平面結構或帶狀結構，并且具有至少一個背襯層和粘合劑層， 所述導電體設計為附加層：即導電層， 將所述導電層布置于所述背襯層和所述粘合劑層之間，和 所述背襯層、所述導電層和所述粘合劑層是透明的。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：克勞斯基特特爾根比謝爾，伯恩德利曼，亞歷山大普倫澤爾，
申請(專利權)人：蒂薩公司，
類型：發明
國別省市：DE[德國]
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