Vad säg om ett gummimaterial som leder mer ström ju lägre temperaturen är och som inte leder alls över en viss temperatur? Materialet passar synnerligen bra för uppvärmning av exempelvis LCD-skärmar och batterier eftersom dess inbyggda termostategenskaper omöjliggör överhettning.

Andra exempel är uppvärmning av flygplanens vingklaffar, av behållare för kemiska och medicinska material och andra fall där man prompt måste förhindra överhettning av säkerhetsskäl.
Det hela började som ett projekt vid KTH, med syfte att ta fram ett silikongummimaterial som kunde leda ström. Inte förren efter arton år gav projektet utdelning, och det med råge. Forskarna hade då fått fram ett silikongummi som kunde leda ström, men som på köpet visade sig ha en annan mycket användbar egenskap: Det har en resistans som kraftigt minskar med temperaturen. Materialet är över en viss temperatur en ren isolator! Genom att förändra den kemiska sammansätningen kan man styra vid vilken temperatur där ledaren övergår i isolator. Processen är patentskyddad.

Gummimaterialets resistans ändras kraftigt med temperaturen.

Ett hundratal personer har hittills satsat kring 100 miljoner kronor. Nu väntar framtidens utdelning av de satsade pengarna: I augusti 2013 startade företaget Conflux AB i Järfälla sin tillverkning och november 2014 blev den första månaden med vinst. Idag har företaget ett 70-tal kunder och nu intensifierar man säljresurserna.

Säkerhet och snabbhet

– På grund av materialets inneboende termostatfunktion kan ingen punkt orsaka överhettning – något som är mycket viktigt i applikationer där hög säkerhet krävs, säger Tom Francke, vd för Conflux AB.

Detta är synnerligen viktigt med tanke på att en gummifilm kan avge 10 W per kvadratcentimeter! Det betyder att uppvärmning av batterier, LCD-skärmar eller vingklaffar på flygplan kan värmas upp mycket snabbt utan att överhettning sker och man slipper den tidsödande och miljöpåverkande behandlingen med att spruta glykol på vingarna.
Batterier med plasthölje kan värmas tack, något som kan vara svårt att åstadkomma med konventionella metoder. I dessa måste man förlita sig på att termostaten fungerar, något som inte skedde då batterierna började brinna i en Boeing Dreamliner.
Ett annat område som Tom Franche lyfter fram är uppvärmning av innehåll i en tank, t ex för förvaring av olja. Hittills har man tvingats ta hänsyn vätskenivån i tanken. Genom att belägga tankens insida med en gummifilm fås ett självreglerade system.
Materialets självreglerande egenskaper ger också en annan vinst: Uppvärmning sker bara när den behövs. Över en viss temperatur dras ingen ström. Detta kan utnyttjas exempelvis för uppvärmning av vattenledningsrör. Diskmaskinen och dess anslutningar i sportstugan kan vara uppvärmd hela vintern utan att elkostnaderna behöver rusa iväg.
– Vi vänder oss till marknader där det finns ett behov av säker uppvärmning och enkel installation. Och vi möter allt fler kunder som själva funnit applikationer där det tidigare inte har funnits några bra lösningar.

Miljökraven ökar
En mycket aktuell tillämpning är behållaren för urea till dieselbilar. Tillsatsen av urea kommer troligen av miljöskäl att tvingas bli standard i alla dieselbilar i framtiden i avsikt att reducera dieselmotorernas utsläpp av kväveoxider (NOx) och används redan idag i lastbilar och i några personbilar. Problemet med urea är att det fryser vid -11°C och bildar ammoniak vid +35°C. Conflux AB levererar redan idag sitt material till en biltillverkare för att värma en urea-behållare. Fler beställningar från bilbranschen lär följa.
Även motorernas olja kan komma att behöva värmas upp i framtiden. Dagens krav Euro 5 innebär att motorns miljökrav måste uppfyllas efter 30 minuter. När Euro 6 införs gäller 5 minuter! Här kan Conflux material vara lösningen med tanke på dess möjlighet till mycket snabb uppvärmning utan risk för överhettning.

Nya tillämpningar
Det har visat sig finnas även andra tillämpningar inom transportbranschen:

Här ser vi en lösning som åstadkommits med rör klädda med Conflux material.

Det problem som löstes var att det bildades kondens i rören för toaletter i järnvägsvagnar. När rören på vintern utsattes för kyla frös den kondenserade vätskan.
En annan tillämpning är att använda Conflux värmefolie till att värma en bilratt. Folien läggs då innanför läderbeklädnaden.

Värmefolie för ratt eller rattmuff.

Kan användas som sensor
Resistansen i gummimaterialet ändras kraftigt: Den kan vara 1 kohm vid 25°C och 1 Gohm vid 80°C. Materialet kan inte bara användas för temperaturreglerad uppvärmning, resistansen kan avläsas och i stället användas som en temperatursensor.

– Det här exemplet visar en matris av plattor som används som temperatursensorer.

Givetvis kan man åstadkomma en matris av betydligt fler men mindre punkter. En sådan matris kan användas för att punkt för punkt övervaka en konstruktion, likt en mycket lågupplöst IR-kamera. Skillnaden är dock att man med en gummifilm ligger dikt an det material vars temperatur skall avkännas.
– Det finns inget annat material som kan ge denna egenskap, säger Tom Franche.

Fabrikstur
I fabriken i Järfälla arbetar idag 14 personer. Tom Franche och Jens Andersson, operations manager, tar oss med på en tur.

Jens Andersson och Tom Franche.

Vi börjar med gummiblandningen. Syntetisk gummi blandas med andra material för att åstadkomma de speciella egenskaperna.

Maskinen för den speciella blandningsprocessen hanteras här av Gunnar Nyberg

Proceduren kan vid en första liknas vid tillverkning av korv.

I den här maskinen läggs den svarta massan på en kopparfolie.

Gummimassan förs ned mellan dessa valsar. De är båda klädda med värmefolie vilka här används både för övervakning och reglering av temperaturen.

För att vulkanisera gummibeläggningen används den här utrustningen.

Maskinen på bilden ovan tillverkas av Electron Crosslinking AB i Halmstad. Den kan liknas vid ett stort katodstrålerör där elektronerna accelereras med flera hundra kilovolts spänning. Electron Crosslinkings kunder kommer huvudsakligen från kabelindustrin och tillverkare av målarfärg.
Vulkanisering gör vanligen med tillsats av svavel, vilket sker vid tillverkning av exempelvis bildäck. Men det är en process som tar ganska mycket tid att genomföra. Vulkaniseringsprocessen syftar till att kiselgummits dubbelbindningar skall lösas upp så att bindningar likt ett tredimensionellt fisknät i stället bildas.
I den maskin Conflux har installeras matas kopparbandet med värmefolie löpande under röntgenbestrålningen. I vissa fall tillämpar man två kopparband med ett värmeskikt mellan dem.
Maskinen är mycket tung. Den väger 20 ton på grund av att väggarna består av 20 mm bly!

Grundmaterial på rulle
Resultatet efter vulkaniseringen med röntgenbestrålning är en rulle av kopparfolie med värmefilm.

Här ser vi två typer av rullar: Den ena har ett homogent kopparmönster, den andra har ett längsgående ledningsmönster.

Rullarna tillverkas för olika maxtemperaturer
Det längsgående ledningsmönstret, på en av rullarna ovan, används exempelvis i de fall man behöver en lång uppvärmningssträcka, t ex för uppvärmning av kablar, vattenrör och vattenrännor:

En långsträckt uppvärmare.

Värmefolien på rulle etsas ut till önskade mönster.

Det här mönstret är avsett för uppvärmning av batterier till en nödsändare i bilar.

Detta mönster är utformat för detektering av ”hot spots” på t ex lithiumbatterier, elektronik eller motordelar.

– Det mesta som tillverkas är kundspecificerade värmefolier, berättar Jens Andersson, driftchef och Tom Franche, vd för Conflux AB.
Det finns också ett standardsortiment som återförsäljs av Elfa.
Efter det att produkterna har tillverkats testas de före utleverans.

Testuppkopplingen innefattar bland annat en IR-kamera från Flir, här gömd under det svarta skynket till höger.

Filed under: Teknikartiklar