Elektrische Heizfolien aus Kapton® RS

Kapton® RS ist eine dünne Folie aus Polyimid, die mittels elektrischen Strom Wärme erzeugt. Die Folie verhält sich dabei wie ein ohmscher Flächenwiderstand. Der Widerstand von Kapton® RS liegt bei 100 Ohm/Quadrat und ist sehr temperaturstabil. Daher eignet sich die Folie ideal für flächige Heizungen (Wandheizung, Flächenheizung, Rohrbegleitheizung, etc.)

Die 50µm dünne Folie (CMC 70010) besteht aus zwei untrennbaren Schichten: einer 25µm starken schwarzen Kaptonschicht, die als elektrischer Isolator wirkt (glänzende Seite). Die zweiten 25µm bestehen aus einer gefüllten Polyimid-Matrix, die den Heizwiderstand darstellt (matte Seite).

Die Verteilung der Wärmeerzeugung über die Fläche ist extrem gleichmäßig. Die Anstiegs- und Abfallzeiten für die Temperatur sind extrem schnell, da die Folie nahezu keine Wärmespeicherkapazität besitzt. Anders wie bei Draht-Heizungen oder gedruckten Leiterbahn-Heizungen führt eine Punktierung nicht zum Totalausfall. Die umgebenden Flächenanteile heizen weiter.

Die von Kapton® RS abgegebene Wärme kann durch die eingesetzte Spannung und den Abstand der aufgedruckten Leiterbahnen weitgehend frei gewählt werden. An Luft sind bis etwa 2W/cm² möglich (dabei erwärmt sich die Folie auf etwa 240°C). Führt man die Wärme durch geeignete Maßnahmen ab (z.B. Lamination auf Kupfer) sind bis zu 20W/cm² möglich. Schlußendlich wird die erzielbare Abgabeleistung nur dadurch begrenzt, wie gut man die Wärme von der Folie "weg bekommt".
Die maximale Einsatztemperatur sollte bei etwa 250°C liegen, obwohl die Folie auch kurzzeitig über 300°C aushält.

Die Kontaktierung erfolgt über aufgedruckte Leiterbahnen. Zur Isolation der Widerstandsseite kann man z.B. Kapton® FMT verwenden. Dieses Material trägt eine Schmelzkleberschicht aus FEP, die bei ca. 320°C aufschmilzt und als Kleber wirkt.
Auf diese Weise kann man eine komplett isolierte Heizfolie für unterschiedliche Anwendungen herstellen: Enteisung von Flügeln in Luftfahrt und Windenergie, Schmerztherapie mit Wärme, Ambienteheizung in Fahrzeugen, Vorwärmung von Batterypacks.

Verarbeitungsinformation:

Für die Herstellung der gedruckten Leiterbahnen stehen verschiedene Silber- oder Kupfersiebdruckfarben von DuPont zur Verfügung, beispielhaft:
KA 801 Silberleitlack
KA 701 Isolationslack
CB 230 Kupferleitlack

Für erste Versuche funktionieren auch sehr gut aufpinselbare Silberleitlacke aus dem Elektronik-Fachhandel.

Beispiel: Abschnitt ist 47 mm breit und die Kontaktlänge der Silberleit-Bahnen ist 25 mm.
R = 100 x 47 mm / 25 mm = 188 Ohm

Bei einer Betriebsspannung von 48 V ergibt das eine Leistung von 12,2 W.

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Allgemeine Formeln: U = R x I und P = U x I bzw. daraus abgeleitet: P = U²/R

Wichtig bei Berechnungen: Die tatsächliche Leistungsabgabe ist stark abhängig von der Anbindung der Folie an den zu erwärmenden Körper. Schlecht Anbindung führt an diesen Stellen zur Überhitzung der Folie!

 

Kapton® RS is heated up within seconds when set under electrical voltage