CN107708234B - 一种柔性电热板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种柔性电热板，包括柔性基材层，第一粘结层，线路层，第二粘结层和覆膜层，其中柔性基材层和覆膜层为绝缘材料，第一粘结层和第二粘结层为固化胶，线路层为高电阻率的纯金属或合金材料。线路层采用电学领域电路板制备工艺中的曝光、显影、蚀刻工艺方法制作出经纬双向线路，厚度为5‑150μm。本发明的柔性电热板耐折叠性能优越，安全性和使用寿命大大提高。

Description

一种柔性电热板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种电加热装置，具体涉及一种柔性电热板及其制备方法。

背景技术

在日常生活中，有很多地方要用到柔性加热装置，例如电热垫、电热毯、电热被、电热保健腰带等等。传统的柔性加热装置一般采用电阻丝作为加热材料，该电阻丝一般有纯金属电阻丝和合金电阻丝，但在使用过程中，电阻丝由于抗拉伸强度弱，耐弯折性差，所以存在由于造成断裂引起触电等事故的隐患，使用寿命较短。

中国发明专利申请CN106667162A公开了一种电热毯，包括毯层、加热元件层和外层以及电源输入端，所述电热元件层位于毯层和外层中间；加热元件层设有厚膜元件，厚膜元件的个数大于或等于2n个，厚膜元件对称地排布在加热元件层的左半部和后半部；厚膜元件包括厚膜涂层、承载厚膜涂层的载体和覆盖在厚膜涂层上的覆盖层，厚膜涂层与电源输入端连接，厚膜元件的厚度为0.05-3mm，厚膜元件分别于毯层和外层平行。

中国发明专利CN103379681B公开了一种电加热垫，包括一加热元件、该加热元件包括柔性基底，以及一固定于该柔性基底的碳纳米管层，加热元件具有第一端以及与该第一端相对设置的第二端，该第一端被分割成多个第一条带结构，该第二端被分割成多个第二条带结构；以及多个第一电极以及多个第二电极，该多个第一电极夹持多个第一条带结构，并与该多个第一条带结构电连接，且多个第一电极电连接，所述多个第二电极分别夹持多个第二条带结构，并与该多个第二条带结构电连接，且多个第二电极电连接。

中国发明专利CN103379680B公开了一种电加热垫的制备方法，包括：提供一支撑体以及一柔性基底，将柔性基底以第一状态固定于支撑体；提供一碳纳米管阵列，从碳纳米管阵列中拉取一碳纳米管膜，并将碳纳米管膜固定于柔性基底的表面；旋转支撑体，将碳纳米管膜缠绕于柔性基底的表面，从而在柔性基底的表面形成以碳纳米管膜；处理柔性基底，使柔性基底成为第二状态，该第二状态的柔性基底比第一状态的柔性基底在碳纳米管层中碳纳米管延伸方向上长度短，形成加热元件；在加热元件设置多个电极，并使加热元件与多个电极点连接。

虽然这两项专利避免了使用金属加热元件，但目前碳纳米管作为加热元件成本昂贵，尚不适于工业化大生产，不利于推广应用。综上，现有技术中的电热毯等柔性加热装置均存在着加热元件如电阻丝等抗拉伸强度弱，耐弯折性差，易造成断裂、使用寿命较短等技术问题。因此，价廉、耐用且安全的柔性加热装置是目前研究的重点。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种价廉、耐用且安全的柔性电热板。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种柔性电热板，包含柔性基材层1，第一粘结层2，线路层3，第二粘结层4和覆膜层5。

进一步地，线路层3为高电阻率的纯金属或合金，通电会发出热量，从而实现加热板功能；柔性基地层1、第一粘结层2、第二粘结层4和覆膜层5为绝缘材质。

进一步地，柔性基材层1材料选自聚酰亚胺、涤纶树脂、聚丙烯、聚乙烯或聚丁二酸丁二酯的一种；优选地，选自聚酰亚胺或涤纶树脂；更优选地，为聚酰亚胺。

进一步地，第一粘结层2材料选自硅橡胶、环氧树脂胶或丁腈橡胶；优选地，选自环氧树脂。

进一步地，线路层3材料选自电阻率1.0×10^-6欧米以上的纯金属或合金；优选地，选自镍铬合金、铁铬铝合金或镍铁合金；最优选地，选自镍铁合金。

进一步地，第二粘结层4材料选自硅橡胶、环氧树脂胶或丁腈橡胶；优选地，选自环氧树脂。

进一步地，覆膜层5材料选自聚酰亚胺、聚酰亚胺、聚丙烯、聚乙烯或聚丁二酸丁二酯的一种；优选地，选自聚酰亚胺或涤纶树脂；更优选地，选自聚酰亚胺。

进一步地，柔性电热板还可以包括控制器和温度感应器，控制器部分与线路层3和温度感应器连接。

更进一步地，柔性电热板还包括控制板，控制器位于控制板内；优选地，控制板上设有档位按钮、电源开关按钮、档位显示器。

进一步地，线路层3通过曝光、显影、蚀刻工艺制作出经纬双向线路，优选地为经纬双S型或Z型线路，厚度为5-150μm，优选地，厚度为10-50μm。

本发明还提供了一种柔性电热板的制备方法，主要包括以下步骤：

（1）取一定面积的柔性基材层，将同等面积的线路层通过第一粘结层粘结至柔性基材层上面，得到中间品a；

（2）通过曝光、显影、蚀刻加工工艺对步骤（1）得到中间品a的线路层进行处理，使得线路层图形化，得到中间品b；

（3）将取等面积的覆膜层，覆以第二粘结层，待固化前，与步骤（2）得到的中间品b的图形化线路层贴合，得到中间品c；

（4）将步骤（3）得到的中间品c均衡加热升温，对柔性基材层和覆膜层外表面上下两侧施加整面均匀的压力，使得第二粘结层能够与线路层紧密接触，之后固化，实现牢固粘结，得到成品。

进一步地，步骤（1）中，第一粘结层采用环氧树脂胶，均匀涂抹于柔性基材层，厚度不超过8μm，在胶固化前，将线路层高电阻率合金平铺于第一粘结层上，压实；静置固化后得到中间品a。

更进一步地，步骤（1）中线路层的厚度为5-150μm；优选地，厚度为10-50μm。

进一步地，步骤（2）中通过常规线路板的曝光、显影、蚀刻加工工艺对步骤（1）得到的中间品a的线路层进行处理，制作出经纬双向线路，一侧留有两极，可与控制器或其他部件实现外部连接。

进一步地，步骤（3）中，覆膜层均匀涂覆第二粘结层如丁腈橡胶，厚度不超过8μm，待丁腈橡胶固化前，与步骤（2）得到的中间品b的图形化线路层贴合。

更进一步地，步骤（3）中升温至80~150℃，优选地，升温至100~150℃。

进一步地，步骤（4）中，可通过对中间品c的线路层通电的方式达到加热升温作用，升温至80~150℃。

更进一步地，步骤（4）中，中间品c加热升温后，撕除柔性基材层和第一粘结层，冷却，

取等面积的覆膜层，覆以第一粘结层，与图形化线路层贴合后再次升温、施压、固化粘结后得到成品。

本发明的柔性电热板可广泛用于电加热垫、电热毯、电热被、电热板、电热睡袋、电热保健腰带、电热坐垫、电加热小家电产品、即热型出水产品等等领域。

本发明的特点有益效果为：

本发明的柔性电热板可实现短时间内迅速升温，升温范围35-250℃，可通过外接控制器对温度进行准确控制。此外，经过耐折弯试验，本发明的柔性电热板在经过一万次以上的折叠后线路层经显微观察无断裂，通电性能良好。且由于线路层两侧均采用电绝缘材料，也提高了产品的安全性。

本发明的柔性电热板可根据实际需要制备成尺寸不一的成品，成品轻薄，便于携带，用料成本低，采用柔性电路板中曝光、显影、蚀刻的制备工艺，经纬双向线路厚度可达到微米级，在保留高电阻发热的性能的同时还克服了现有技术传统加热元件电阻丝易折断的缺陷。此外，本发明采用可撕除的热固化胶，可在得到有污染的成品后采用加热固化胶，撕除柔性基材层和第一粘结胶后再次覆以干净的覆膜层和粘结胶的方式，去除曝光、显影和蚀刻工艺制备过程中产生的脏污或者化学物质残留。本发明的柔性电热板耐折叠性能优越，安全性和使用寿命大大提高。

附图说明

图1为柔性电热板的截面图，其中1为柔性基材层，2为第一粘结层，3为线路层，4为第二粘结层和5为覆膜层。

图2为图形化线路层的俯视图，线路的总长度、线路与线路间的距离根据需求进行调整。

图3为图形化线路部的局部放大图，线路密度根据需求进行调整。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，对于本领域的技术人员而言，不应当将下列实施例理解为对本发明的限制，根据现有技术的教导，对其修改或改进都属于本发明的保护范围内。

实施例1

一种柔性电热板，取聚酰亚胺作为柔性基材层，以环氧树脂胶作为第一粘结层，将环氧树脂胶均匀涂覆于聚酰亚胺材料上，胶层厚度8μm以下；取与聚酰亚胺材料等大的厚度为50μm的镍铁合金膜作为线路层，在胶固化前，将镍铁合金膜平铺于胶上，压实并静置至胶固化得到中间品a。通过曝光、显影、蚀刻加工工艺对中间品a的镍铬合金膜进行处理，使得线路层经纬双向S型图形化，得到中间体b。取等大的聚酰亚胺作为覆膜层，在涤纶树脂上涂覆厚度8μm以下的丁腈橡胶作为第二粘结层，待丁腈橡胶固化前，与中间体b的图像化线路层贴合，得到中间体c。将中间体c加热升温至80℃，对聚酰亚胺柔性基材层和聚酰亚胺覆膜层施加整面均匀的压力，使得第二粘结层与线路层紧密接触，胶体固化后实现牢固粘结，得到成品。

实施例2

一种柔性电热板，取涤纶树脂作为柔性基材层，以硅橡胶作为第一粘结层，将硅橡胶均匀涂覆于涤纶树脂材料上，胶层厚度8μm以下；取与涤纶树脂材料等大的厚度为150μm的铁铬铝合金膜作为线路层，在胶固化前，将铁铬铝合金膜平铺于胶上，压实并静置至胶固化得到中间品a。通过曝光、显影、蚀刻加工工艺对中间品a的铁铬铝合金膜进行处理，使得线路层经纬双向S型图形化，得到中间体b。取等大的聚丙烯材料作为覆膜层，在聚丙烯材料上涂覆厚度8μm以下的硅橡胶作为第二粘结层，待硅橡胶固化前，与中间体b的图像化线路层贴合，得到中间体c。将中间体c加热升温至130℃，对涤纶树脂柔性基材层和聚丙烯覆膜层施加整面均匀的压力，使得第二粘结层与线路层紧密接触，胶体固化后实现牢固粘结，得到成品。

实施例3

一种柔性电热板，取聚丁二酸丁二酯作为柔性基材层，以丁腈橡胶作为第一粘结层，将丁腈橡胶均匀涂覆于聚丁二酸丁二酯材料上，胶层厚度8μm以下；取与聚丁二酸丁二酯材料等大的厚度为5μm的铁铬铝合金膜作为线路层，在胶固化前，将铁铬铝合金膜平铺于胶上，压实并静置至胶固化得到中间品a。通过曝光、显影、蚀刻加工工艺对中间品a的铁铬铝合金膜进行处理，使得线路层经纬双向S型图形化，得到中间体b。取等大的聚乙烯作为覆膜层，在聚乙烯材料上涂覆厚度8μm以下的环氧树脂胶作为第二粘结层，待胶固化前，与中间体b的图像化线路层贴合，得到中间体c。将中间体c加热升温至100℃，对聚丁二酸丁二酯基材层和聚乙烯覆膜层施加整面均匀的压力，使得第二粘结层与线路层紧密接触，胶体固化后实现牢固粘结，得到成品。

实施例4

一种柔性电热板，取聚丙烯作为柔性基材层，以环氧树脂胶作为第一粘结层，将环氧树脂胶均匀涂覆于聚丙烯材料上，胶层厚度8μm以下；取与聚丙烯材料等大的厚度为80μm的镍铬合金膜作为线路层，在胶固化前，将镍铬合金膜平铺于胶上，压实并静置至胶固化得到中间品a。通过曝光、显影、蚀刻加工工艺对中间品a的镍铬合金膜进行处理，使得线路层经纬双向S型图形化，得到中间体b。取等大的涤纶树脂作为覆膜层，在涤纶树脂上涂覆厚度8μm以下的丁腈橡胶作为第二粘结层，待丁腈橡胶固化前，与中间体b的图像化线路层贴合，得到中间体c。将中间体c加热升温至150℃，待第一粘结胶软化后，撕除柔性基材层和第一粘结层，冷却后去等面积的聚丙烯材料，覆以环氧树脂胶，在胶固化前，与图形化线路层裸露面贴合，再次升温、施压、固化粘结后得到成品。

以上具体实施例的柔性电热板经试验，均可在5分钟之内迅速升温至预定温度，升温可调范围为35-250℃，本发明的柔性电热板可根据实际需要与外部控制器连接，实现准确温度、加热时间的控制。经过耐折度试验，本发明的柔性电热板在经过一万次以上的折叠后线路层经显微观察无断裂现象，通电性能良好。且由于线路层两侧均采用电绝缘材料，安全性能得到有力的保障。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种柔性电热板，包括柔性基材层(1)，第一粘结层(2)，线路层(3)，第二粘结层(4)和覆膜层(5)，其特征在于线路层(3)通过曝光、显影、蚀刻工艺制作出经纬双S型线路；所述柔性基材层(1)为聚酰亚胺或涤纶树脂；第一粘结层(2)为环氧树脂胶；线路层(3)为镍铬合金、铁铬铝合金或镍铁合金；第二粘结层(4)为环氧树脂胶或丁腈橡胶；覆膜层(5)为聚酰亚胺或涤纶树脂；所述柔性电热板的制备方法主要包括以下步骤：

(1)取一定面积的柔性基材层，将等大的线路层通过第一粘结层粘结至柔性基材层上面，得到中间品a；

(2)通过曝光、显影、蚀刻加工工艺对步骤(1)得到中间品a的线路层进行处理，使得线路层图形化，得到中间品b；

(3)将取等面积的覆膜层，覆以第二粘结层，待固化前，与步骤(2)得到的中间品b的图形化线路层贴合，得到中间品c；

(4)将步骤(3)得到的中间品c均衡加热升温，对柔性基材层和覆膜层外表面上下两侧施加整面均匀的压力，使得第二粘结层能够与线路层紧密接触，之后固化，实现牢固粘结，得到成品；

步骤(1)中，第一粘结层为环氧树脂胶，均匀涂抹于柔性基材层，厚度不超过8μm，在胶固化前，将线路层高电阻率合金平铺于第一粘结层上，压实；静置固化后得到中间品a，线路层的厚度为5-150μm；

步骤(2)中通过常规电路板的曝光、显影、蚀刻加工工艺对步骤(1)得到的中间品a的线路层进行处理，制作出经纬双向线路；一侧留有两极，可与控制器或其他部件实现外部连接；

步骤(3)中，覆膜层均匀涂覆第二粘结层，厚度不超过8μm，待胶固化前，与步骤(2)得到的中间品b的图形化线路层贴合；步骤(4)中升温至80～150℃；

步骤(4)中，中间品c加热升温后，撕除柔性基材层(1)和第一粘结层(2)冷却后取等面积的覆膜层(5)，覆以第一粘结层，与图形化线路层贴合后再次升温、施压、固化粘结后得到成品。

2.如权利要求1所述的柔性电热板，其特征在于线路层(3)厚度为5-150μm。

3.如权利要求1或2所述的柔性电热板，其特征在于，还包括控制器和温度感应器，控制器部分与线路层(3)和温度感应器连接。

4.如权利要求3所述的柔性电热板，其特征在于，还包括控制板，控制器位于控制板内；控制板上设有档位按钮、电源开关按钮、档位显示器。

5.权利要求1-4中任一所述柔性电热板的用途，可用于电加热小家电产品。

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