CN103687098A - Ptc发热片、以及低温辐射电热膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种PTC发热片、以及低温辐射电热膜及其制备方法，其中PTC发热片包括一基材和复合于所述基材两侧的导电极，所述导电极采用铜箔，所述铜箔一面形成复数个凸起构成粗糙面，所述铜箔通过所述粗糙面热压合固定于所述基材上。由于采用了本发明的一种PTC发热片、以及低温辐射电热膜及其制备方法，具有工艺简单成本低廉，剥离强度好寿命长，可实现连续化生产、节能环保、舒适保健、适用范围广的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种发热片、以及电热膜及其制备方法，尤其涉及一种PTC发热片、以及低温辐射电热膜及其制备方法。
背景技术
低温辐射电热膜是一种通电后能发热的低温加热装置，它主要用于住宅取暖，作为替代水暖的重要方式，可以用于我国北方农村或者南方冬季取暖，及需要控制污染源的北方大城市集中供暖。用于制作低温辐射电热膜的材料具有正温度效应，所以使得该类电热膜具有良好的自限温功能。市场上常见的电热膜是由导电油墨印刷、金属电极条经加工、热压在绝缘聚酯薄膜间制成，即印刷碳基油墨型。
传统柔性发热膜的制作工艺是在绝缘基材表面进行涂覆和丝网印刷导电油墨。印刷碳基油墨型低温辐射电热膜工艺复杂，成本较高，并且存在剥离强度不够理想、印刷质量难以控制等问题，所涂布的银浆电极容易被氧化，在使用过程中因多次热胀冷缩会出现细微裂纹，从而导致产品寿命大大降低。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，而提供一种PTC发热片、以及低温辐射电热膜及其制备方法，具有工艺简单成本低廉，剥离强度好寿命长，可实现连续化生产、节能环保、舒适保健、适用范围广的优点。
实现上述目的的技术方案是：
本发明的一种PTC发热片，包括一基材和复合于所述基材两侧的导电极，所述导电极采用铜箔，所述铜箔一面形成复数个凸起构成粗糙面，所述铜箔通过所述粗糙面热压合固定于所述基材上。
本发明的进一步改进在于：构成所述基材的质量百分比组分为：
本发明的进一步改进在于：所述导电填料采用碳黑；所述无机填料采用氢氧化镁。
本发明的进一步改进在于：所述铜箔的宽度为5-15mm。
本发明的一种PTC发热片的低温辐射电热膜，包括所述PTC发热片、温控器和热压固定于所述PTC发热片两面的绝缘膜；所述PTC发热片的导电极连接有导线，所述导线连接有防水插头，所述温控器连接于所述导线上。
本发明的进一步改进在于：所述温控器通过一连接线连接于一温度控制中心。
本发明的进一步改进在于：所述绝缘膜涂布有胶层，并通过所述胶层热压固定于所述PTC发热片上。
本发明的进一步改进在于：所述胶层采用热熔胶或不干胶。
本发明的进一步改进在于：所述绝缘膜采用聚酯膜、聚丙烯膜或聚酰胺膜。
本发明的进一步改进在于：所述防水插头采用快接插头。
本发明的一种低温辐射电热膜的制备方法，包括步骤：
S1：按照高密度聚乙烯50～70%、导电填料20～40%、无机填料5～10%和偶联剂0.1～0.5%的质量百分比比例称取各组分并高速混合，获得混合物料；
S2：将所述混合物料通过单螺杆的T型模口挤出，获得挤出物料；
S3：将所述挤出物料通过压延机压成固定厚度并将其两边缘裁平，获得一片材；
S4：通过四辊压机将所述片材、所述铜箔和所述绝缘膜压合在一起；
S5：冷却收卷；
S6：按需求裁切成所需长度；
S7：安装导线、防水插头并在导线上安装温控器。
本发明的进一步改进在于：在所述高速混合步骤前先将称取的所述高密度聚乙烯磨成粉料；
所述高速混合步骤具体为：将所述各组分通过一高速混合机双螺杆剪切熔融共混10分钟。
本发明的进一步改进在于：所述导电填料采用碳黑；所述无机填料采用氢氧化镁。
本发明的进一步改进在于：所述S2步骤中，所述混合物料在150～220℃温度下挤出。
本发明的进一步改进在于：所述S3步骤中，所述挤出物料在150℃温度下压延。
本发明的进一步改进在于：所述S4步骤具体包括：
将所述铜箔设置于所述片材一面的两侧，且所述铜箔的粗糙面抵靠所述片材；
将两所述绝缘膜涂覆热熔胶并覆盖于所述片材和所述铜箔外；
将所述片材、所述铜箔和所述绝缘膜通过四辊压机在150℃下热压合。
本发明的进一步改进在于：所述S7步骤中，所述安装导线步骤具体包括：
通过铆钉将所述导线与所述铜箔连接；
在所述导线与所述铜箔的连接处外部包裹绝缘胶带与铝箔。
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果是：
导电极采用铜箔，降低了发热片的制造成本和工艺复杂度；铜箔通过粗糙面热压合固定于基材上保证了铜箔与基材的有效连接。基材的质量百分比组分与基材厚度的采用，实现了本发明低温辐射电热膜的可用电源电压为5-220V，功率密度每平方米100-300W，且工作电源可用交流电也适用直流电源，适用范围广，且电热膜所产生的远红外热射线的波长在8-14微米之间，该波段为对人和植物生长最为有益的波段，起到保健的作用。温控器实现对电热膜的控温，通过连接于温度控制中心实现对电热膜的远程温度控制。胶层用于连接绝缘膜与PTC发热片。通过将所述片材、所述铜箔和所述绝缘膜共同热压，实现了低温辐射电热膜主体部分的一步成型，故而可实现连续化生产，增强了生产效率。
附图说明
图1为本发明PTC发热片、以及低温辐射电热膜及其制备方法的低温辐射电热膜的截面图;
图2为本发明PTC发热片、以及低温辐射电热膜及其制备方法的低温辐射电热膜制备方法的流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
请参阅图1，本发明的一种PTC发热片1，包括一基材11和复合于基材11两侧的导电极，导电极采用铜箔12，铜箔12一面形成复数个凸起构成粗糙面，铜箔12通过粗糙面热压合固定于基材11上，铜箔12宽度为5-15mm，基材11厚度0.10～0.40mm。
构成基材11的质量百分比组分为：
本实施例中，导电填料采用碳黑；无机填料采用氢氧化镁。
导电极采用铜箔12，降低了PTC发热片1的制造成本和工艺复杂度；铜箔12通过粗糙面热压合固定于基材11上保证了铜箔12与基材11的有效连接。
本发明的一种低温辐射电热膜，包括PTC发热片1、温控器和热压固定于PTC发热片1两面的绝缘膜2；PTC发热片1的导电极2连接有导线，导线连接有防水插头，防水插头采用快接插头。温控器连接于导线上并通过一连接线连接于一温度控制中心。绝缘膜2涂布有胶层3，并通过胶层3热压固定于PTC发热片1上，胶层3可采用热熔胶或不干胶，胶层3用于连接绝缘膜与PTC发热片，本实施例中采用热熔胶。绝缘膜2可采用聚酯膜、聚丙烯膜（PP膜）或聚酰胺膜，本实施例中采用聚对苯二甲酸乙二酯（PET）薄膜。
防水插头为耐压3800伏、漏电电流每米小于0.1mA,防水等级IPX7,绝缘电阻100兆欧以上的专用插头。
由于基材11的质量百分比组分与基材11厚度的采用，实现了本发明低温辐射电热膜的可用电源电压为5-220V，功率密度每平方米100-300W，且工作电源可用交流电也适用直流电源，适用范围广，且电热膜所产生的远红外热射线的波长在8-14微米之间，该波段为对人和植物生长最为有益的波段，起到保健的作用。
本发明的低温辐射电热膜还具有以下优点：
1、节能环保：电热转换效率大于95%，具有自限温功能，直接将清洁能源电力转换为热能，低碳环保。
2、舒适保健：电热地膜采暖符合人体对采暖的需要，足暖头凉，且为大面积低温辐射供热，使得地面温度较低且温度场均匀另外，电热膜所产生的远红外热射线的波长在8-14微米之间，这被认为是对人和植物生长最为有益的波段。
3、适用范围广：工作电源既可用交流电也适用直流电源，电源电压5-220V，功率密度每平方米100-300W，这些都为电热膜的应用提供了一个宽广的范围。
请参阅图1、2，本发明的一种低温辐射电热膜的制备方法，包括步骤：
S1：按照高密度聚乙烯50～70%、导电填料20～40%、无机填料5～10%和偶联剂0.1～0.5%的质量百分比比例称取各组分，然后将高密度聚乙烯磨成粉料，将各组分通过一高速混合机双螺杆剪切熔融共混10分钟，获得混合物料；其中，导电填料采用碳黑；无机填料采用氢氧化镁。
S2：将混合物料在150～220℃温度下通过单螺杆的T型模口挤出，获得挤出物料；
S3：将挤出物料在150℃温度下通过压延机压成固定厚度并将其两边缘裁平，获得制得厚度0.20mm、宽度0.5m的一片材；
S4：通过四辊压机将片材、铜箔12和绝缘膜2压合在一起，具体包括步骤：
将铜箔12设置于片材一面的两侧，且铜箔12的粗糙面抵靠片材，铜箔12宽度为15mm；
将两绝缘膜2涂覆热熔胶并覆盖于片材和铜箔12外，绝缘膜2厚度为0.1mm，热熔胶厚度为0.02mm；
将片材、铜箔12和绝缘膜2通过四辊压机在150℃下热压合。
将片材、铜箔12和绝缘膜2一同热压合，实现了低温辐射电热膜主体部分的一步成型，故而可实现连续化生产，增强了生产效率。
S5：冷却收卷；
S6：按需求裁切成所需长度；
S7：通过铆钉将导线与铜箔12连接；在导线与铜箔12的连接处外部包裹绝缘胶带与铝箔；接着安装防水插头并在导线上安装温控器。
本发明的低温辐射电热膜制备工艺简单，可连续化生产，成本低廉；且具有均匀的功率密度和较长的工作寿命。
现进行如下测试：
表1基材配方表
表一列出了测试例1-3的3个配方，其中，偶联剂为相对于高密度聚乙烯的质量百分数。
测试例1:
按照表1称取与测试例1对应量的高密度聚乙烯，磨成粉料，将粉料与碳黑、氢氧化镁、偶联剂放入高速混合机种混色10min，所得混合物料在挤出机温度150～220℃下挤出，然后在压延机温度150℃下压延，制得厚度0.20mm宽度0.5m的片材，并将两边缘裁平。将所得片材与两层涂有热熔胶的PET薄膜通过四辊压机在150℃下热压合，PET厚度为0.1mm，热熔胶厚度为0.02mm，同时，在压合过程中在片材与PET薄膜之间两边缘上放置一宽度为15mm的铜箔，要求铜箔的粗糙面与片材压合。冷却后收卷。现裁切一片长度为1m的低温辐射电热膜用于测试，其电阻为500Ω左右，在220V电压下测得功率为93W。
测试例2：
按照表1称取与测试例2对应量的各组分，制作方法同测试例1，其电阻为200Ω左右，在110V电压下测得功率为61W。
测试例3：
按照表1称取与测试例3对应量的各组分，片材厚度压延为0.25mm,其余制作方法同测试例1，其电阻为50Ω左右，在60V电压下测得功率为67W。
通过测试例1-3获得测试结果如下：
| 测试项 | 测试例1 | 测试例2 | 测试例3 |
| 发热片厚度（mm） | 0.201～0.208 | 0.204-0.209 | 0.246-0.254 |
| 功率（w） | 93 | 61 | 67 |
以上结果表明低温辐射电热膜的功率可以通过改变碳黑的配比与发热片的厚度来控制。
以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
Claims (17)
1.一种PTC发热片，包括一基材和复合于所述基材两侧的导电极，其特征在于，所述导电极采用铜箔，所述铜箔一面形成复数个凸起构成粗糙面，所述铜箔通过所述粗糙面热压合固定于所述基材上。
2.根据权利要求1所述的PTC发热片，其特征在于：构成所述基材的质量百分比组分为：
3.根据权利要求2所述的PTC发热片，其特征在于：所述导电填料采用碳黑；所述无机填料采用氢氧化镁。
4.根据权利要求3所述的PTC发热片，其特征在于：所述铜箔的宽度为5-15mm。
5.一种基于权利要求1-4任一项所述的PTC发热片的低温辐射电热膜，其特征在于：包括所述PTC发热片、温控器和热压固定于所述PTC发热片两面的绝缘膜；所述PTC发热片的导电极连接有导线，所述导线连接有防水插头，所述温控器连接于所述导线上。
6.根据权利要求5所述的低温辐射电热膜，其特征在于：所述温控器通过一连接线连接于一温度控制中心。
7.根据权利要求5或6所述的低温辐射电热膜，其特征在于：所述绝缘膜涂布有胶层，并通过所述胶层热压固定于所述PTC发热片上。
8.根据权利要求9所述的低温辐射电热膜，其特征在于：所述胶层采用热熔胶或不干胶。
9.根据权利要求8所述的低温辐射电热膜，其特征在于：所述绝缘膜采用聚酯膜、聚丙烯膜或聚酰胺膜。
10.根据权利要求9所述的低温辐射电热膜，其特征在于：所述防水插头采用快接插头。
11.一种基于权利要求10所述的低温辐射电热膜的制备方法，其特征在于，包括步骤：
S1：按照高密度聚乙烯50～70%、导电填料20～40%、无机填料5～10%和偶联剂0.1～0.5%的质量百分比比例称取各组分并高速混合，获得混合物料；
S2：将所述混合物料通过单螺杆的T型模口挤出，获得挤出物料；
S3：将所述挤出物料通过压延机压成固定厚度并将其两边缘裁平，获得一片材；
S4：通过四辊压机将所述片材、所述铜箔和所述绝缘膜压合在一起；
S5：冷却收卷；
S6：按需求裁切成所需长度；
S7：安装导线、防水插头并在导线上安装温控器。
12.根据权利要求11所述的低温辐射电热膜的制备方法，其特征在于，在所述高速混合步骤前先将称取的所述高密度聚乙烯磨成粉料；
所述高速混合步骤具体为：将所述各组分通过一高速混合机双螺杆剪切熔融共混10分钟。
13.根据权利要求12所述的低温辐射电热膜的制备方法，其特征在于，所述导电填料采用碳黑；所述无机填料采用氢氧化镁。
14.根据权利要求13所述的低温辐射电热膜的制备方法，其特征在于，所述S2步骤中，所述混合物料在150～220℃温度下挤出。
15.根据权利要求14所述的低温辐射电热膜的制备方法，其特征在于，所述S3步骤中，所述挤出物料在150℃温度下压延。
16.根据权利要求15所述的低温辐射电热膜的制备方法，其特征在于，所述S4步骤具体包括：
将所述铜箔设置于所述片材一面的两侧，且所述铜箔的粗糙面抵靠所述片材；
将两所述绝缘膜涂覆热熔胶并覆盖于所述片材和所述铜箔外；
将所述片材、所述铜箔和所述绝缘膜通过四辊压机在150℃下热压合。
17.根据权利要求16所述的低温辐射电热膜的制备方法，其特征在于，所述S7步骤中，所述安装导线步骤具体包括：
通过铆钉将所述导线与所述铜箔连接；
在所述导线与所述铜箔的连接处外部包裹绝缘胶带与铝箔。
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