Keramik-PTC-Heizungen und dafür notwendige elektrische Isolierfolien

Wer denkt schon bei einer Heißklebepistole, einem Haarglätte-Stab oder einem Eierkocher an ein Keramikheizelement? Wer macht sich Gedanken darüber, weswegen an einem kühlen Herbstmorgen die beschlagene Windschutzscheibe vom Gebläse frei geblasen wird, obwohl der Motor noch kalt ist? Auch bei Wäschetrocknern oder Heißwasserbereitern denken vermutlich die wenigsten darüber nach, wie die benötigte Wärme erzeugt wird.

Widerstände mit einem sogenannten „Positiven Temperatur Koeffizienten; PTC" werden durch elektrischen Strom erwärmt – und das sogar sehr schnell. Allerdings begrenzt die spezielle Keramikstruktur den Temperaturanstieg bei einer einstellbaren Grenze selbsttätig. Es ist keine weitere Regelungselektronik notwendig. Außerdem lässt sich die Bauform leicht an die jeweiligen Anforderungen anpassen. Das macht sie für den Einsatz bei großen Stückzahlen und möglichst günstigen Anwendungen attraktiv.

Die Heizkeramik wird beim Hersteller beidseitig mit einer Aluminium- oder Silberlage beschichtet. Diese Metaallschicht dient als elektrische Kontaktfläche. Gleichzeitig ist diese Fläche aber auch der Ort, an dem die größte Menge der produzierten Wärme abgegeben werden kann. Daher sind PTC-Widerstände oft in Aluminium-Konstruktionen (ähnlich den in der Elektronik üblichen Kühlkörpern) eingebettet, mit deren Hilfe die Wärme von dem vergleichsweisen kleinen PTC-Heizelement auf eine größere Fläche verteilt wird.

Für Betriebsspannungen unter 50 VAC oder 120 VDC (Kleinspannungen, ELV – Extra Low Voltage) können einfach Funktionsisolationen eingesetzt werden. Sie erfüllen eine reine Isolationsfunktion für den Betrieb, müssen aber nicht vor elektrischem Schlag schützen.

Bei Netzspannungen (110 VAC…230 VAC) schreiben internationale Normen (z.B. IEC 60664) jedoch eine Basis- und ggf. verstärkte Isolation vor. Dies kann im simpelsten Fall durch drei voneinander unabhängige Lagen aus Isolationsfolien erfolgen.

Damit die im PTC-Heizelement erzeugte Wärme möglichst gut transferiert werden kann, ist ein möglichst guter Wärmepfad notwendig. Das heißt, von den elektrischen Kontaktflächen am PTC über die Isolationsfolien bis zu einem z.B. Aluminiumprofil sollte der Thermische Widerstand möglichst gering sein.

Kapton®-Folien und wärmeleitende Silikonfolien aus dem Hause CMC Klebetechnik erfüllen die Anforderungen für PTC-Heizungen. Mit thermischen Belastbarkeiten bis über 200°C, Spannungsbelastbarkeiten bis 10 kV und Wärmeleitfähigkeiten bis 5 W/mK können für nahezu alle Anwendungen passende Lösungen angeboten werden.