导电材料以及具有导电材料的辐射器及其制造方法技术

提出一种用于制造导电材料（1）的方法，其中所述方法包含以下步骤：a. 提供由导电纤维（3）构成的结构（2），b. 制造基于碳的、具有电导率的基质（5），所述基质至少部分地包围所述导电纤维（3），其中在制造基质（5）之前或之后导电纤维（3）的至少一部分在可能的电流方向（9）上来看被中断。此外提出以相应的方式可获得的导电材料（1）。最后说明一种辐射器（23），所述辐射器包含透明的或半透明的壳体以及根据本发明专利技术的导电材料（1）。利用本发明专利技术可以提供具有放大的电阻的导电材料（1）。因此从现在起特别是可以在通用的额定电压的情况下运行具有几乎任意长度的辐射器（23）。

Conductive material and radiator having conductive material and method for manufacturing the same

A method for manufacturing a conductive material (1) method, wherein the method comprises the following steps: A. provided by the conductive fibers (3) constituting the structure (2), B. manufacturing, with carbon matrix based on the conductivity (5), the matrix is at least partially surrounded by the conductive fibers (3), which made in the matrix (5) before or after the conductive fiber (3) at least a portion of the possible direction of current (9) to be interrupted. In addition, a conductive material (1) obtained in a corresponding manner is presented. Finally, a radiator (23) is described that includes a transparent or translucent shell and a conductive material (1) according to the present invention. With the present invention, a conductive material (1) having an enlarged resistance can be provided. Thus, from now on, it is possible to operate a radiator with an almost any length, in particular, at the rated voltage (23).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】导电材料以及具有导电材料的辐射器及其制造方法
本申请涉及用于制造导电材料的方法、导电材料以及包含导电材料的辐射器。
技术介绍
在此所谈论的导电材料特别是被考虑作为在白炽灯或红外辐射器中使用的电加热元件。因此这样的导电材料特别是适合于在可见波长范围内并且特别是也在不可见波长范围内射束的面向目标的发射。这样的导电材料通常基于碳或主要由碳组成。然而，以在此所谈论的类型的导电材料可以作为原材料替代地或附加地具有与碳不同的材料，这些材料提供导电性。以即可使用的、装配的（konfektioniert）形式，所谈论的导电材料必要时也被称为白热灯丝、热丝、螺旋形灯丝、加热棒并且特别是被称为灯丝。只要在下文中谈论到灯丝，在这种情况下也始终包括该导电材料，该灯丝由该导电材料来构造。用作在白炽灯或红外辐射器中使用的电加热元件的导电材料、特别是基于碳的材料的制造很久以来就已知。这样的导电材料经历多个生产步骤，这些生产步骤适于为在800℃以上的温度下持久使用准备材料。在此困难一般在于，尽管原材料的特性的波动而始终在关于电和机械特性所定义的公差范围内生产一生产批次的所有材料或灯丝并且因此保证辐射源的恒定的保持不变的特性。电特性在此一般应被调节，使得所期望的功率（在红外辐射的情况下）或色温（在白炽灯的情况下）在辐射源的预给定的额定电压和预给定的尺寸的情况下被达到。此外，该导电材料应该具有足够的机械强度和形状不变性。最后，用于制造该导电材料的花费和成本应该在合理的范围内改变。根据在此所谈论的导电材料的所期望的使用目的，上面所指出的要求一般将改变，并且用于遵守这些要求的不同的技术解决方案由主管的专业人员来选择。关于上述导电材料的制造的概况在此可从JohnW.Howell，HenrySchroeder：HistoryoftheIncandescentLamp，TheMaquaCompany，Schenectady，NY1927获悉。例如可以通过以下方式制造上述导电材料，即具有电导率的纤维以合适的包围材料包围。因此该包围材料可以为导电纤维提供合适的基质，更确切地说特别是在执行热处理此后。明显的是，专业人员为了得到根据上面所说明的要求简档的具体的特性将致力于面向目标地改变导电材料的电特性。对此，根据现有技术一系列的方案是已知的。首先可设想在保持不变的表面的情况下特别是作为灯丝的装配形式的导电材料的横截面的变化。在被扩展方案为伸展带的导电材料的情况下，电气值因此可以在近似恒定的周长并且减小的厚度的情况下在宽的范围上被调节。然而，如果较大的辐射器在通常的电压下运行，那么这样的作为导电材料使用的伸展带证明太薄、太脆并且太易裂。从EP0700629B1已知特别是作为灯丝被装配的导电材料，所述导电材料在大的辐射器长度并且同时导电材料、即灯丝的合理的稳定性的情况下提供高功率。然而，所提出的灯丝的电阻在那里太小，以便可以在工业上通常的电压的情况下运行很大的辐射器。此外，已表明，如果由导电材料组成的灯丝应同时是可安全地加工的，那么导电材料之内的导电纤维的种类的变化或作为基质形成物的树脂种类的变化不提供该特性的决定性的变化。替代地或附加地，已知的是，掺杂导电材料的原材料，以便实现确定的电特性。因此可以例如由结晶碳、非晶碳和用于调节电导率的其它物质、诸如氮和/或硼来制造导电材料。这样的材料在US6,845,217B2中被描述。US6,627,144提出使用有机树脂、碳粉、碳化硅和氮化硼。然而，以该方式制造的导电材料有如下特性，即由此所获得的灯丝或加热棒不允许低于一定的相当大的厚度。此外，这样的灯丝或加热棒的长度向上严格受限制。然而，灯丝的由这些机械要求所产生的横截面在小的表面的情况下导致高电导率。此外，这样的灯丝的低的机械稳定性使工业加工变得困难或甚至不可能。为了在较低的电导率的情况下获得好的机械稳定性，基于纤维或含纤维的材料的导电材料被用于灯或辐射器是已知的。在此可以在同时大的表面的情况下实现（例如作为灯丝或加热棒的）装配的导电材料的小的厚度，使得与非晶石墨相比较高的电导率可以在纤维中被补偿。这样的灯丝通常借助碳化并且必要时石墨化来生产。碳化通常在400℃和1500℃之间的温度下在惰性气氛下实现，其中氢、氧和氮并且必要时其它存在的元素特别是从包围导电纤维的材料（包围材料）中被除去，使得具有高的碳含量的导电材料形成。该包围材料在此成为包围导电纤维的基质。石墨化在1500℃和3000℃之间的温度下在大气压力下在惰性气氛下或也在真空中实现，其中在碳化此后必要时从导电纤维和包围该导电纤维的基质中排出还存在的非碳的（kohlenstofffremd）组成部分并且由此影响导电材料的微结构。在该上下文中，碳化的、包围导电纤维的材料（即碳化的包围材料）被理解为基质。为了调节所期望的电特性，与这样的导电材料相关联地已知的是，掺杂该导电材料。在US487,046中描述用于嵌入到导电材料中的来自气相的物质、即特别是碳化物的添加。由此导电材料的电特性改变。然而，该方法需要昂贵的第三热处理，其中每个单独的灯丝必须被处理。此外，通过利用碳化物的掺杂，产生很脆的导电材料，该导电材料不适合于在大的辐射器中使用。导电材料的电特性已经可以也在石墨化步骤期间被影响。石墨化的最大温度以及其持续时间在此在一定程度上影响所形成的导电材料的电导率。该效应在H.O.Pierson：HandbookofCarbon，Graphite，DiamondandFullerenes，NoyesPublications，ParkRidge，NJ1993中被描述。然而，因为在石墨化时存在的高温度降低导电材料的电阻，所以该效应在制造用于长辐射器的导电材料时刚好是不利的，因为对于长辐射器在高的灯丝温度下需要具有高电阻的导电材料。同样的内容适用于附加的碳通过热解在导电材料的表面上的沉积，诸如在US248,437中所提出的。这样的方法虽然可以引起导电材料中或灯丝中的缺陷位置的补足，但是始终导致电阻的减小，因此在此也未实现导电材料适合于在长辐射器中使用。GB659,992提出用于减小由基于碳的导电材料构成的灯丝的横截面的方法。在此在气相中使用蚀刻过程。然而，该蚀刻处理太昂贵并且除了碳化和石墨化步骤之外包括多个附加步骤。此外，利用蚀刻过程只可以处理还没有配备电接触部的导电材料或灯丝。在应该吸收高电流的灯丝中，但是这些电接触部已经在第一热过程之前最终被安置。因此也不可以使用该方法，以便制造用于具有大的长度的辐射器的导电材料。概括地可以确定，在至今已知的导电材料中或在用于制造所述导电材料的方法中，通过材料的导电组成部分、特别是导电纤维的选择来影响特别是作为灯丝的材料的电特性几乎不成功。为了调节确定的电特性，因此至今通常的是，改变导电材料的长度和/或横截面，和/或在制造期间和/或此后以上面所描述的方式之一改变导电材料，这涉及组成和/或构造。然而，导电材料或用于制造导电材料的方法的可用性是令人不满意的，这关系到导电材料在电压的通常的值的情况下在具有大的长度的辐射器中的使用。
技术实现思路
本专利技术所基于的任务是，对克服由现有技术得出的并且上面所描述的与导电材料的可用性相关联的缺点中的至少一个作出贡献。本专利技术所基于的任务特别是，说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造导电材料（1）的方法，其中所述导电材料（1）是灯丝，其中所述方法包含以下步骤：a. 提供由导电纤维（3）构成的结构（2），b. 制造基于碳的、具有电导率的基质（5），所述基质至少部分地包围所述导电纤维（3），其中在制造所述基质（5）之前或之后所述导电纤维（3）的至少一部分在可能的电流方向（9）上来看被中断。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.05 DE 102011109577.61.一种用于制造导电材料（1）的方法，其中所述导电材料（1）是灯丝，其中所述方法包含以下步骤：a.提供由导电纤维（3）构成的结构（2），b.制造基于碳的、具有电导率的基质（5），所述基质至少部分地包围所述导电纤维（3），其中在制造所述基质（5）之前或之后所述导电纤维（3）的至少一部分在可能的电流方向（9）上来看被中断。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述导电材料（1）以至少95质量百分比的碳含量来制造。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述导电纤维（3）包含碳纤维、碳化硅纤维、具有陶瓷组成部分的纤维、或由所述纤维中的至少两种构成的混合物。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述基质（5）具有比所述导电纤维（3）更小的比电导率。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述基质（5）通过包围由导电纤维（3）构成的结构（2）的热塑性或热固性材料、或这些材料的混合物在600℃到1500℃的温度范围内的高温处理来制造。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述热塑性材料包含聚丙烯、聚酰胺、聚丁烯对苯二甲酸脂、聚对苯二甲酸乙二醇脂、聚碳酸酯、聚砜、聚苯醚、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚邻苯二甲酰胺、聚醚酰亚胺或聚醚砜、或由这些材料中的至少两种构成的混合物。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述热固性材料包含乙烯酯树脂、酚醛树脂或环氧树脂、或由这些材料中的至少两种构成的混合物。8.根据权利要求1或2所述的方法，此外包含以下步骤：a.借助包含导电纤维（3）的前体面形成物（7）提供由导电纤维（3）构成的结构（2），以及b.碳化所述前体面形成物（7）的与所述导电纤维（3）不同的成分，以及c.通过引入缺陷位置（12）来中断所述导电纤维（3）的至少一部分。9.根据权利要求8所述的方法，其中通过引入钻孔（13）来中断所述导电纤维（3）的至少一部分。10.根据权利要求8所述的方法，其中所述前体面形成物（7）在碳化之前被裁剪。11.根据权利要求1或2所述的方法，其中由导电纤维（3）构成的结构（2）从组中选择，所述组由以下项组成：－多个纤维束（15），－由纤维（3）或多个纤维束（15）或这些纤维或纤维束中的至少两个构成的纺织品（14），－由纤维（3）或多个纤维束（15）或这些纤维或纤维束中的至少两个构成的编织物（21），－由纤维（3）或多个纤维束（15）或这些纤维或纤维束中的至少两个构成的针织物，或－由纤维（3）或多个纤维束（15）或这些纤维或纤维束中的至少两个构成的针织品，或上述项中的至少两个的组合。12.根据权利要求11所述的方法，其中为了制造所述基质（5），利用包围材料（16）包围由导电纤维（3）构成的结构（2），并且其中所形成的复合体在随后的石墨化步骤之前被裁剪，使得所述导电纤维（3）的至少一部分在通过所述导电材料（1）的电流方向（9）上来看被中断。13.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：S利诺夫，M克卢姆普，
申请(专利权)人：贺利氏特种光源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE