CN1031026C - 红外电热膜发热体的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种红外电热膜发热体的制造方法。该发热体系统由基体、红外膜、电极等组成，基体可以是陶、瓷、玻璃、云母、搪瓷和其他耐高温绝缘材料；红外膜系用氯化锡、氯化镍等的水溶液在高温炉内喷涂在基体表面形成，该电热膜可使用6～380伏的交、直流电，直接产生中红外辐射，效率高。本发明的特点是制备方便、成本低廉、热效率高、使用寿命长、原材料来源充足，可制成各种红外加热元件和器皿，在工农业生产和日常生活中有广泛的用途。

Description

红外电热膜发热体的制造方法

本发明涉及一种红外电热膜发热体的制造方法，属于红外辐射加热技术。

在工、农业生产和日常生活中，烘烤、加热的对象大部分是水、有机物和含水的物体。我们知道，水(水汽)和大多数有机物(如：大米，小麦、玉米等各种谷物，大豆、芝麻、烟、茶、丝、麻等经济作物，各种有机漆和人造纤维等)，它们的强吸收波谱都在中红外区，所以用中红外辐射加工、烘烤、催化各种自然和人造有机物不仅效率高，而且质量好。据书刊报道，采用中红外烘干粮食和汽车外壳的油漆都比采用其它热源省时一倍、节能50％以上；采用红外辐射加工食品不焦、不糊，味道好；烘烤烟草可降低尼古丁和焦油含量；加热饮水可使水中的余氯和有害物质分解，使水净化。因而，在电热技术领域发展出了红外辐射加热技术。

目前的红外电热辐射体，一般有两种，一是用金属电热丝加热石英，再由加热的石英体产生红外辐射；二是用电热丝(或其它热源)加热涂在基体上的铁、锰等的氧化物混合涂料膜，再由该受热膜产生红外辐射。它们都是电—热—红外辐射的转换，即由电变热、再由热到红外，间接地把电能变成红外线辐射，所以结构复杂、电热转换效率低。一般电热膜加热体，是把电能转变为热，其辐射谱很分散，有用的中红外谱成份很少，因而它的可利用率差、效率低。

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可把电能直接转变为红外辐射的红外电热膜发热体，它能产生可利用率高的2.5～6.5微米中红外辐射，其热效率比一般电热体高50％以上。

实现本发明的技术方案是：

1、配制红外膜水溶液，其组成(W％)为：

去离子水       30～20

无机酸         17～6

醇             5～14.5

氯化锡(SnCl₄·H₂O)   45～58

氯化镍(NiCl₂·2H₂O) 0.04～1.2

三氯化锑(SbCl₃·H₂O)  2～0.3

其它金属化合物      0.96～0

将上述组成配制成均匀溶液。其中：

无机酸可以是硝酸、盐酸、硫酸、硼酸、硅酸、磷酸、钼酸等；可同时用一种或多种。

醇为还原剂，可以是乙醇或其它醇。

金属化合物是氯化钴、氯化铁、氯化锰、氯化铜、氯化镁、氯化铅等，可同时加入一种或多种。

2、红外电热膜发热体的制造工艺：

a、基体材料清洗与烘干

各种基体材料的清洗方法为：陶、瓷用碱液清洗，玻璃先用酸液清洗，然后用去离子水洗净；云母或其他纤维织物材料用有机溶剂(如乙醇或丙酮)进行表面擦洗。

烘干可在鼓风干燥箱中进行，温度控制在105℃左右，恒温1～1.5小时。

b、在高温炉产生红外膜

将清洗干的基体材料放在高温炉中，逐步升温，到430～650℃时(不同的基体材料温度不同)恒温10分钟。然后将配好的红外膜水溶液在2～3个大气压下雾化，喷涂在基体材料上，再恒温10～15分钟进行化学物理反应，在基体表面将形成一层牢固的红外电热膜。然后降温、出炉，自然冷却。根据基体材料的不同，出炉温度不同，一般在450～80℃不等。也可先在常温、常压下将红外膜水溶液涂覆在基体上，再经上述高温处理产生红外电热膜。电热膜的厚度一般为0.5～140微米。

本技术可在玻璃等透明基体上制成透明度很高(为玻璃的95％)的红外电热膜。

c、在红外膜上引出电极

电极是金属箔条或网条，如铜(镍)箔网、合金箔网、镀银铜箔网，小功率时也可使用各种市售导线。引出方法一般是用导电胶在红外膜两端粘上引出电极；也可在红外膜两端用化学镀银或镀铜的方法引出电极；或将金属条机械式压贴在红外膜上形成电极。在后两种方法中还可用耐高温的有机或无机胶粘剂增加其接触牢固程度。所用导电胶可采用市售耐高温导电胶，或自行配制。

d、根据需要在红外膜上涂刷保护层，起到绝缘作用，所用涂料由氟化镁、氟化钙细粉，也可以由氧化铁、氧化锰、氧化铝、硫化锌等细粉，与无机粘合剂配制而成。因为缸外膜本身不吸潮、牢固，也可不加保护层。

本发明红外电热膜发热体技术与现有技术相比具有如下特点：

1、本红外膜为氧化锡和氧化镍等的多晶半导体。经测试表明，它在电场作用下直接产生红外辐射，其波谱复盖1～13微米，而且70％以上的能量集中在2.5～6.5微米的中红外区。本红外膜可以使用6.3～380伏的交流或直流电工作，改变工作电压可以改变其红外辐射峰。本红外膜在中红外区的辐射峰也可以通过不同的配方中组成成分比例和工艺条件来改变。

2、本发明的红外膜的电功率一般在0.05～8W/cm²，可以通过改变膜的厚度和膜面积达到所需的加热体电功率。一个产品可以安装不同数量的加热体，其加热方式可以是并联、串联或分别实施自动控制。红外膜电热转换效率可达85％以上。

3、本发明的红外膜水溶液稳定性好、使用期长，在10℃以下贮存期可达2～3年，且无毒、无污染。

4、本发明的基体材料可以是陶、瓷、玻璃、云母、搪瓷，以及硅酸盐类的新型耐火材料和耐高温的人造纤维材料，也可是是加有耐高温绝热层的金属材料。其形状可以是片、板、块、棒、管、筒、杯、环和框等，适合各种用途的各类加热烘烤体。

5、本发明红外膜的制备工艺简单、成本低廉、原料丰富，易于生产。由于红外电热膜制品结构多样，有广泛的应用领域。它在农业上的粮食烘干、储存、灭菌、育种，食品工业上的烘烤食品、干燥鱼肉蔬菜制品，汽车、自行车、电器机壳上的油漆烘烤，纺织印染工业上的烘干各种人造和自然织物，以及在木材加工、烟草、造纸、医药等行业上，都有特别好的应用效果，比现有方法效率高得多。本红外膜还可用于各种管道的保温、防冻，交通车辆窗玻璃的防霜，卫生间、浴室玻璃去雾，以及建筑业的各种装饰性采暖。它在日用生活上也有广泛的用途，可以做成电热杯、电饭锅、电暖器、电手(脚)炉、电烤箱、电吹风等电热器皿，其效益也是优异的。

附图说明：

红外电热膜发热体制备流程示意图

Claims (7)

1、一种红外电热膜发热体的制造方法，其工艺步骤为：将基体材料经清洗、烘干后放入高温炉中，逐步升温到430～650℃时(不同的基体材料温度不同)恒温10分钟；然后将配好的红外膜水溶液在2～3个大气压下雾化，喷涂在基体材料上，再恒温10～15分钟，在基体表面将形成一层厚度为0.5～140微米的红外电热膜；然后降温出炉，依据基体材料不同出炉温度为450～80℃，自然冷却；也可先在常温、常压下将红外膜水溶液涂覆在基体上，再经上述高温处理制造红外电热膜；可在玻璃等透明基体上制成透明度很高(为玻璃的95％)的红外电热膜；再在红外电热膜两端用金属箔条或网引出电极，用金属氟化物或氧化物、硫化物配制的涂料涂覆在红外膜上作为保护层。

2、根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于所述红外膜水溶液组成(wt％)为：

去离子水    30～20

无机酸      17～6

醇          5～14.5

氯化锡(SnCl₄·H₂O)   45～58

氯化镍(NiCl₂·2H₂O) 0.04～1.2

三氯化锑(SbCl₃·H₂O)  2～0.3

其它金属化合物      0.96～0

3、根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于所述的基体材料可是各种陶、瓷、玻璃、云母、搪瓷，也可以是各类硅酸盐耐火材料和耐高温的人造纤维制品和加有耐温绝热层的金属材料。

4、根据权利要求2的制造方法，其特征在于所述红外膜水溶液的无机酸可以是硝酸、盐酸、硫酸、硼酸、硅酸、磷酸、钼酸其中的一种或多种。

5、根据权利要求2所述方法其特征在于所述的醇，可以是乙醇或其他醇。

6、根据权利要求2的制造方法其特征在于所述红外膜水溶液的金属化合物，可以是氯化钴、氯化铁、氯化锰、氯化铜、氯化镁、氯化铅的任一种或多种。

7、根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于电极可以是用导电胶将金属箔条与红外膜粘接形成，也可在红外膜两端用化学镀银、镀铜制成，也可用金属网机械压接在红外上，也可用金属箔条、网(如镀银、镀铜的金属箔条、网)，用耐高温胶粘接在红外膜上制成。

Images