[发明专利]一种新型电发热体及技术

说明书

本发明属于电热膜技术，並与涂料技术、胶粘技术、丝网印刷烧结技术有关。

迄今人们所使用的电热器具的电发热体一般有以下两种。（1）金属电热丝。其主要缺点是热效率低，耗能大，自身工作温度高，易氧化，寿命短，必须使用电炉盘、云母片、石棉板及其他耐高温绝缘材料，因而电加热系统成本较高。（2）半导体薄膜型电热膜。例如氧化锡薄膜、氧化铟薄膜、铟锡氧化物薄膜等。这类电热膜一般可采用真空镀或热解的方法来制备。真空镀设备工艺较为复杂，而热解法则需要在450℃以上的高温下喷涂，薄膜厚度难以控制，工艺重复性差。本发明所提出的新型电发热体及技术与传统的电热丝加热方式比较具有成本低，热效率高，使用寿命长等优点，而且解决了半导体薄膜型电热膜技术所存在的设备投资大，薄膜厚度难以控制，工艺重复性差等技术问题，为推广和应用薄膜型电发热体及技术，在材料和制备工艺等方面，提出了一整套既新颖又实用的技术方案。

本发明特征在于电发热体由底材、单层或多层绝缘底层、单层或多层电热膜和导电电极所组成。底材的形状可以是任意的，其材质可以是玻璃、搪瓷、陶瓷，经绝缘预处理过的金属或合金、石棉、云母、高铝、硅酸铝及其他耐温绝缘的有机或无机材料。

绝缘底层可直接刷涂、刮涂、喷涂、浸涂、滚涂、注射器注涂、压印、转印或丝网印刷在底材表面，经烘干和烧结而形成緻密的电绝缘层。其厚度可控制在0.05毫米～0.75毫米范围内。绝缘底层的烘干温度为100℃～200℃，烘干时间为10分钟～30 分钟。烧结温度为400℃～800℃，烧结时间为5分钟～30分钟。

电热膜可直接刷涂、刮涂、喷涂、浸涂、滚涂、注射器注涂、压印、转印或丝网印刷在绝缘底层或绝缘底材上面。可以制备一块电热膜，其几何图形可以是任意的，也可以制备几块独立的电热膜，通过转换开关来改变电热膜串並联方式，从而改变电热膜的电加热功率和功率密度。电热膜的功率密度应控制在0.10瓦/厘米²～20瓦/厘米²范围内。电热膜的厚度和几何形状都将直接影响电热膜的电加热功率。根据需要电热膜可以是单层或多层，其厚度可控制在0.02毫米～0.75毫米范围内。电热膜的烘干温度为100℃～200℃，烘干时间为10分钟～30分钟，烧结温度为350℃～650℃，烧结时间为5分钟～30分钟。

导电电极可以用箔材、线材或网材，其材质可以是铜、镍、银及其合金材料。导电电极可以用导电粘结剂直接粘结在电热膜上。也可以用金属材料、合金材料、石墨、二硅化钼、碳化硅及其他导电材料制成的片状、块状或条带状电极采用压接触方式与电热膜接触。用银粉、铜粉、镍粉、不锈钢粉、二硅化钼粉、导电碳化硅粉或石墨粉制成的导电胶、导电涂料或导电浆料，直接涂制在电热膜表面上或涂制在电热膜与绝缘底层之间，也可以作为导电电极。

根据需要，通过改变电热膜电阻和电极设计，可以制成适用于高压或低压、直流或交流各种供电电源的电热产品。

本发明所介绍的电极结构和制备工艺同样可适用于氧化锡电热膜、氧化铟电热膜、铟锡氧化物电热膜以及其他各种类型的电热膜。

绝缘底层由中间体加绝缘填料所组成，电热膜由中间体加导电填料所组成。绝缘底层和电热膜中的中间体是一种由多种氧化物所组成的复合材料。中间体的组成分为三类：（1）氧化硼-氧化铅-氧化锌类，其组分配比（重量%）为：氧化硼12%～20%，氧化铅40%～75%，氧化锌5%～21%;（2）氧化硼-氧化铅-氧化硅类，其组分配比为：氧化硼10%～25%，氧化铅50%～85%，氧化硅3%～10%;（3）氧化硼-氧化铅-氧化锌-氧化硅类，其组分配比为：氧化硼10%～13%，氧化铅50%～75%，氧化锌15%～24%，氧化硅4%～6%。中间体的制备工艺是：配料、混料、焙烧、粗粉碎、球磨、过筛。中间体制备工艺的具体要求是：按给定的配比称量要准确，混料要均匀，原料颗粒较粗时，应先经机械粉碎並过80目筛，再充分混合均匀。焙烧中间体可以用陶瓷、高铝、钢玉或粘土坩锅。焙烧温度为800℃～1300℃，焙烧时间可控制在10分钟至120分钟范围内。中间体的焙烧可在普通工业马福炉中进行。焙烧好的中间体出料前呈清彻透亮的流体状。出料並冷却的中间体较脆，很易于机械粉碎。中间体的球磨可采用干磨和湿磨两种方法，经球磨后的中间体必须过250目或300目筛以去除较粗的颗粒。制备好的中间体是一种干燥的粉末状固体材料。