高均匀性电加热膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及电加热技术领域，具体是一种高均匀性电加热膜及其制备方法。

背景技术

低温电热膜(以下简称电加热膜)是一种通电后能发热的半透明聚酯薄膜，通常是将导电发热元件封装在绝缘聚酯薄膜中。电源经导线连通电加热膜,将电能转化为热能。由于电加热膜为纯电阻电路，故其转换效率高，除一小部分损失(2％)，绝大部分(98％) 被转化成热能。

传统的线状导电发热元件有金属丝、金属箔带、碳纤维丝等。这些线状导电发热元件在电加热膜中的排布方式基本都是呈间隔设置的线状或连续的S状(蛇形)，导致电加热膜中导电元件所在的位置温度较高，而电元件未覆盖的区域温度呈现出逐渐下降，即距离导电元件所在的位置越远温度越低，电加热膜的温度偏差高达20％。

现在出现了一些呈面状的导电发热元件，将金属粉、导电炭黑、碳纳米管和石墨烯等与高分子复合形成导电涂料，然后将导电涂料涂覆在聚酯薄膜上形成面覆盖的导电发热层，该种面加热的方式大大促进了电加热膜的发展，使得电加热膜的温度分布根据均匀。但是仍有以下问题需要解决：1、平面导电发热层容易受制备工艺的影响，现有工艺提升难度较大，不能保证均匀涂覆，因此仍然存在局部温度过高或过低的现象，存在安全隐患。2、电加热膜局部覆盖后温度易升高，覆盖区域无法自动适当调整功率，限制温度的升高，存在安全隐患。3、现有电加热膜的横向均热能力很差，不能通过横向导热实现热量的均化。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，热量分布较均匀的高均匀性电加热膜及其制备方法。

实现本发明目的的基本技术方案是：一种高均匀性电加热膜，其结构特点是：包括封装层、正电极层、负电极层和电阻层。正电极层和负电极层分别设置在电阻层的上下两侧，与电阻层形成面接触电连接。封装层将正电极层、负电极层和电阻层绝缘封装，使用时正电极层和负电极层分别通过相应的导线与电源电连接。

以上述基本技术方案为基础的技术方案是：正电极层由金属网构成。

以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：正电极层电连接有第一引出导线。

以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：负电极层由金属箔构成。

以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：负电极层电连接有第二引出导线。

以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：电阻层为具有正温度系数热敏电阻效应的导电片，导电片的厚度为1至2毫米。

以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：封装层包括底层和面层。底层和面层的材质相同，均采用聚酯薄膜或聚氯乙烯薄膜或有机硅橡胶薄膜。面层粘结固定设置在底层上。

一种高均匀性电加热膜的制作方法，包括以下步骤：

(一)、将导电粉体与高分子材料混合，通过熔炼炉将导电粉体与高分子材料熔化并混合均匀，然后通过精密挤出机挤出厚度为1至2毫米的片状导电片，该导电片构成且具有正温度系数热敏电阻效应电阻层。

(二)、将金属箔与金属网分别贴合在导电片的上下两侧，通过热压机辊压使金属箔与金属网粘结固定在导电片上。金属箔构成负电极层，金属网构成正电极层。

(三)、将第一引出导线与正电极层电连接。将第二引出导线与负电极层电连接。

(四)、将正电极层、负电极层、电阻层、第一引出导线的相应部分和第二引出导线的相应部分绝缘封装在封装层中。第一引出导线和第二引出导线向外伸出封装层外，用于电连接相应的电源。

以上述高均匀性电加热膜的制作方法的技术方案为基础的技术方案是：所述步骤(一)中的导电粉体可以是导电炭黑、石墨烯、碳纳米管、石墨粉、金属粉和导电陶瓷粉中的一种或多种混合。所述高分子材料为线性低密度聚乙烯、聚偏氟乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物等具有部分结晶高分子。

本发明具有以下的有益效果：(1)本发明的高均匀性电加热膜结构简单，其加热区空载温度偏差小于2.5％；局部覆盖后，覆盖位置温度比未覆盖位置温度偏差小于10％，远低于现有技术方案的水平(加热区空载温度偏差大于10％；局部覆盖后，覆盖位置温度比未覆盖位置温度偏差大于25％)。本发明的高均匀性电加热膜温度均匀性大大提高。

(2)本发明的高均匀性电加热膜以铜金属网作为正电极层，电阻层具有正温度系数热敏电阻效应，以金属箔作为负电极层实现通电后加热功能，将原有电加热膜电流的平面流动方式改为法向流动方式，缩短电流流动路径，避免了电阻层(也即导电发热层) 因制备工艺限制而产生的加热不均匀现象，降低加工生产难度，成品率大大提高，使用安全性也大大提升。

(3)本发明的高均匀性电加热膜的电阻层具有正温度系数热敏电阻效应，电阻层可以在加热膜局部温度升高后电阻增加，降低功率从而抑制温度上升，进一步提高了使用安全性。

(4)本发明的高均匀性电加热膜的正电极层采用金属网状结构，负电极层采用金属箔结构，金属网和金属箔均具有良好的导热性，从而使得热量在横向上得到良好的传播，有利于提高高均匀性电加热膜的温度均匀性。

附图说明

图1为本发明的高均匀性电加热膜的结构示意图。

附图中的标号为：

封装层1，底层11，面层12，

正电极层2，

负电极层3，

电阻层4，

第一引出导线5，

第二引出导线6。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。本发明的方位的描述按照图1所示的方位进行，也即图1所示的上下左右方向即为描述的上下左右方向，图1所朝的一方为前方，背离图1的一方为后方。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系是基于附图所述的位置关系，仅是为了便于描述本发明或简化描述，而不是指示必须具有的特定的方位。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

(实施例1)

见图1，本发明的高均匀性电加热膜包括封装层1、正电极层2、负电极层3和电阻层4。

封装层1包括底层11和面层12。底层11和面层12的材质相同，均可采用聚酯薄膜或聚氯乙烯薄膜或有机硅橡胶薄膜。

正电极层2为金属网，本实施例为采用紫铜材料制成的铜网，所述铜网网孔为40目至200目，本实施例为100目。所述金属铜网可从市场上直接购得。铜网上电连接有第一引出导线5，第一引出导线5采用护套线。

负电极层3由金属箔构成，本实施例采用铝材料制成铝箔，所述铝箔的厚度为15微米至30微米，本实施例的铝箔厚度为20微米。铝箔上电连接有第二引出导线6，第二引出导线6采用护套线。

电阻层4采用具有正温度系数热敏电阻效应的导电片，导电片的厚度为1至2毫米。正电极层2粘结固定设置在导电片的下侧上，嵌入导电片中，与导电片接触电连接；负电极层3粘结固定设置在导电片的上侧上，与导电片形成面接触电连接。

正电极层2、负电极层3、电阻层4、第一引出导线5的相应部分和第二引出导线6 的相应部分被绝缘封装在封装层1的底层11和面层12之间，与底层11或面层12粘结固定，第一引出导线5和第二引出导线6伸出封装层1外，用于电连接相应的电源。面层12由其四周粘结固定设置在底层11上，从而将正电极层2、负电极层3、电阻层4、第一引出导线5的相应部分和第二引出导线6的相应部分绝缘封装。

本发明的高均匀性电加热膜的制造方法包括以下步骤：

(一)、制作电阻层4。将导电粉体与高分子材料混合，通过熔炼炉将导电粉体与高分子材料熔化并混合均匀，然后通过精密挤出机挤出厚度为1至2毫米的片状导电片，该导电片构成电阻层4，且具有正温度系数热敏电阻效应。所述导电粉体可以是导电炭黑、石墨烯、碳纳米管、石墨粉、金属粉和导电陶瓷粉中的一种或多种混合；所述高分子材料为线性低密度聚乙烯、聚偏氟乙烯或乙烯-醋酸乙烯共聚物等具有部分结晶高分子。

(二)、将金属箔与金属网分别贴合在导电片的上下两侧，通过热压机辊压使金属箔粘结固定在导电片的上侧上，金属箔与导电片形成面接触电连接；金属网嵌入导电片的下侧中，与导电片粘结固定电机连接，实现金属网与导电片的良好导通。金属箔构成负电极层3，金属网构成正电极层4。

(三)、将第一引出导线5与正电极层4电连接。将第二引出导线6与负电极层3 电连接。

(四)、将正电极层2、负电极层3、电阻层4、第一引出导线5的相应部分和第二引出导线6的相应部分绝缘封装在封装层1中。第一引出导线5和第二引出导线6向外伸出封装层1外，用于电连接相应的电源。面层12与底层11为同一种材料，均采用聚酯薄膜或聚氯乙烯薄膜或有机硅橡胶薄膜。封装层1由面层12与底层11通过热压工艺四周粘合固定连接而成，将正电极层2、负电极层3、电阻层4、第一引出导线5的相应部分和第二引出导线6的相应部分绝缘封装，正电极层2、负电极层3、电阻层4、第一引出导线5的相应部分和第二引出导线6的相应部与面层12或底层11粘结固定连接。

(实施例2)

本实施例其余部分与实施例1相同，其不同之处在于：本实施例不包含第一引出导线5和第二引出导线6，直接将正电极层2、负电极层3和电阻层4全部绝缘封装在封装层1中。使用时，将封装层1的上侧相应部位热熔后裸露出负电极层的一小部分，然后将相应的导线电连接在该部位上再进行相应的绝缘处理。将封装层1的下侧相应部位热熔后裸露出正电极层的一小部分，然后将相应的导线电连接在该部位上再进行相应的绝缘处理。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。