CN108271280B - 一种石墨烯变流电热膜 - Google Patents
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Abstract
一种石墨烯变流电热膜及其制作方法，石墨烯变流电热膜包括发热单元，每个发热单元均包括设置在第一基膜上的碳素发热区和银浆载流条，以及设置在第二基膜上的铜箔载流条，碳素发热区设置在第一基膜的中间，银浆载流条设置在碳素发热区的周围且与碳素发热区电连接；第一基膜覆盖在第二基膜上，铜箔载流条压接在银浆载流条上且与银浆载流条电连接，铜箔载流条设置在碳素发热区的两侧；第一基膜与第二基膜通过热熔胶层贴合在一起；相邻两个发热单元之间设置有裁剪隔断区。所述铜箔载流条包括阴极铜箔载流条和阳极铜箔载流条，该阴极铜箔载流条和阳极铜箔载流条分别设置在碳素发热区的左右两侧。本发明具有安全性能高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种石墨烯变流电热膜及其制作方法。
背景技术
目前常见碳晶电热膜宽度为50～100cm，其电转换效率较高，广泛应用于电采暖行业，属于碳元素通过布朗运动分布电容发热。常见正温度系数电热膜是在聚酯薄膜PET上平行排布印刷导电体-碳素发热体和银浆料，铜箔作为电极与Laminex胶膜经热压复合而成，平行发热体通过左右汇流条输入电流实现发热。目前存在以下问题：1)这种电热膜工作时候碳线发热随着温度上升电阻变大，但是现今的发热膜碳线较长覆盖物体不能完全覆盖，在同一碳线上覆盖地方温度较高电阻大没覆盖地方电阻小在相对不均匀情况下碳线阻值大的发热量更大，长时间升温会引起安全隐患；2)这种汇流铜箔载流条连接方式的缺点是瞬间通断电在直接连接部位产生的电流冲击大、且综合产生的泄漏电流也大，长期使用容易在连接部位产生局部漏点现象，对电热膜安全稳定的使用不利；3)这种电热膜是由碳黑远红外发热油墨以分布电容形式通过电阻大小调节发热量和功率，在相同功率情况下做成电压较低电热膜时候电流相应增大碳条使用电阻较大，所以36v以下安全电压不能做成宽度较宽发热膜；4)这种发热膜发热碳线长度为45cm～95cm，功率相等情况下电阻变小电流增大，假如碳线受损了极容易产生电火花现象产生危险；5)这种电热膜在工作时，任何情况功率相对恒定针对不同环境不会对应变化，一旦出现局部覆盖就容易造成严重后果，同一串联覆盖电阻大地方热量更高，例如在汗蒸房事故中极有可能是电热膜铺设在墙面热量堆积上方形成局部损耗。因此，有必要研发一种自变流限温性能更好电热膜，
中国专利文献号CN 205283845U于2016年06月01日公开了一种平衡电流消磁发热膜，包括碳素发热区、铜箔载流条、银浆载流条、基膜和胶膜；所述胶膜设置在碳素发热区上端；所述铜箔载流条和与银浆载流条均与碳素发热区连接；所述银浆载流条、铜箔载流条和碳素发热区均设置在基膜上端。所述发热膜上下发热汇流宽度为50cm，碳线30条。所述碳素发热区的剪切长度为25cm，碳线发热长度20～24cm。
发明内容
本发明的目的旨在提供一种安全性能高的石墨烯变流电热膜及其制作方法，以克服现有技术中的不足之处。
按此目的设计的一种石墨烯变流电热膜，其结构特征是所述石墨烯变流电热膜包括发热单元，每个发热单元均包括设置在第一基膜上的碳素发热区和银浆载流条，以及设置在第二基膜上的铜箔载流条，
碳素发热区设置在第一基膜的中间，银浆载流条设置在碳素发热区的周围且与碳素发热区电连接；
第一基膜覆盖在第二基膜上，铜箔载流条压接在银浆载流条上且与银浆载流条电连接，铜箔载流条设置在碳素发热区的两侧；
第一基膜与第二基膜通过热熔胶层贴合在一起；
相邻两个发热单元之间设置有裁剪隔断区。
进一步，所述铜箔载流条包括阴极铜箔载流条和阳极铜箔载流条，该阴极铜箔载流条和阳极铜箔载流条分别设置在碳素发热区的左右两侧；
所述银浆载流条包括阴极银浆载流条和阳极银浆载流条，阴极银浆载流条压接在阴极铜箔载流条上且与阴极铜箔载流条电连接，阳极银浆载流条压接在阳极铜箔载流条上且与阳极铜箔载流条电连接；
所述阴极银浆载流条通过导流阴极银浆载流条与碳素发热区的上部或下部电连接；
所述阳极银浆载流条通过导流阳极银浆载流条与碳素发热区的下部或上部电连接；
相邻两个发热单元的导流阴极银浆载流条或导流阳极银浆载流条靠在一起。
进一步，所述阴极铜箔载流条的宽度、阴极银浆载流条的宽度和导流阴极银浆载流条的宽度依次递减；
所述阳极铜箔载流条的宽度、阳极银浆载流条和导流阳极银浆载流条的宽度依次递减。
进一步，所述阴极银浆载流条与导流阴极银浆载流条相接处设置有辅助阴极银浆载流条，该辅助阴极银浆载流条横跨阴极银浆载流条，辅助阴极银浆载流条的两端分别突出于阴极银浆载流条；
所述阳极银浆载流条与导流阳极银浆载流条相接处设置有辅助阳极银浆载流条，该辅助阳极银浆载流条横跨阳极铜箔载流条，辅助阳极银浆载流条的两端分别突出于阳极铜箔载流条。
进一步，所述辅助阴极银浆载流条横向设置，辅助阴极银浆载流条为三至八条间隔设置；辅助阳极银浆载流条横向设置，辅助阳极银浆载流条为三至八条间隔设置。
进一步，所述导流阴极银浆载流条的一端为大端，导流阴极银浆载流条的另一端为小端；导流阴极银浆载流条的大端的最大宽度与小端的最小宽度比为1：05～1：0.3；
所述导流阳极银浆载流条的一端为大端，导流阳极银浆载流条的的另一端为小端；导流阳极银浆载流条的大端的最大宽度与小端的最小宽度比为1：05～1：0.3。
进一步，所述裁剪隔断区内设置有用于连通相邻两个发热单元的导流阴极银浆载流条的辅助导流阴极银浆载流条，以及设置有用于连通相邻两个发热单元的导流阳极银浆载流条的辅助导流阳极银浆载流条。
进一步，所述碳素发热区内设置有上下间隔设置的二条以上的碳线，该二条以上的碳线的左右两端连接在一起。
进一步，所述碳素发热区内还设置有辅助碳素发热条，该辅助碳素发热条位于上下间隔的二条碳线之间，辅助碳素发热条的一端与碳线连接在一起。
一种石墨烯变流电热膜的制作方法，其特征是包括以下步骤：
步骤一，通过第一丝印机或第一凹印机在第一基膜上印刷银浆并通过隧道式烘干机进行烘干得到第一步产品；此时，在第一基膜上形成银浆载流条；
其中，第一基膜包括PET膜、PI膜、PC膜或环氧树脂膜；
步骤二，首先将第一步产品通过第二丝印机或第二凹印机追标银浆图案定位印刷碳浆，然后将其输送到烘箱进行烘干完成印刷工序并得到第二步产品；此时，在第一基膜上形成碳素发热区；碳浆为含有石墨烯的普通碳浆；
步骤三，印刷完成后通过加热复合机进行复合，在第二步产品上按照要求铺设铜箔载流条，然后将预先涂覆有热熔胶的第二基膜覆盖在第二步产品及铜箔载流条上，最后通过加热复合得到最终产品，也就是石墨烯变流电热膜；
其中，第二基膜包括PET膜、PI膜、PC膜或环氧树脂膜。
本发明在中的石墨烯变流电热膜包括发热单元，每个发热单元均包括设置在第一基膜上的碳素发热区和银浆载流条，以及设置在第二基膜上的铜箔载流条，碳素发热区设置在第一基膜的中间，银浆载流条设置在碳素发热区的周围且与碳素发热区电连接；第一基膜覆盖在第二基膜上，铜箔载流条压接在银浆载流条上且与银浆载流条电连接，铜箔载流条设置在碳素发热区的两侧；第一基膜与第二基膜通过热熔胶层贴合在一起；相邻两个发热单元之间设置有裁剪隔断区；使用时，由于每个发热单元的发热功率是统一规格的，因此，用户可以根据需要而剪切合适的发热单元的数量，
本发明中的银浆载流条包括阴极银浆载流条和阳极银浆载流条，阴极银浆载流条压接在阴极铜箔载流条上且与阴极铜箔载流条电连接，由于阴极银浆载流条与阴极铜箔载流条之间是直接压在一起，中间没有任何连接件，故而通过在阴极银浆载流条与导流阴极银浆载流条相接处设置有辅助阴极银浆载流条，该辅助阴极银浆载流条横跨阴极银浆载流条，辅助阴极银浆载流条的两端分别突出于阴极银浆载流条；再加上第一基膜与第二基膜通过热熔胶层贴合在一起；故而位于阴极铜箔载流条两侧的突出的横跨阴极银浆载流条的辅助阴极银浆载流条首先通过热熔胶层与第二基膜紧密相贴合，位于阴极铜箔载流条两侧的突出的横跨阴极银浆载流条的辅助阴极银浆载流条会被第二基膜强制拉向阴极铜箔载流条，从而增强阴极银浆载流条与阴极铜箔载流条之间的贴合力度，使得阴极银浆载流条与阴极铜箔载流条之间的连接更加牢靠，确保导电通常，从而延长了产品的使用寿命。同理，阳极银浆载流条与导流阳极银浆载流条相接处设置有辅助阳极银浆载流条，该辅助阳极银浆载流条横跨阳极铜箔载流条，辅助阳极银浆载流条的两端分别突出于阳极铜箔载流条，也能确保阳极银浆载流条与导流阳极银浆载流条之间紧密连接并导通。
本发明在裁剪隔断区内设置有用于连通相邻两个发热单元的导流阴极银浆载流条的辅助导流阴极银浆载流条；该辅助导流阴极银浆载流条可以有效防止导流阴极银浆载流条的中间出现断裂，而造成碳素发热区具有电流过大、发热超标而损害本产品，提高了本产品的安全性能。同理，以及设置有用于连通相邻两个发热单元的导流阳极银浆载流条的辅助导流阳极银浆载流条，也能提高本产品的安全性能。
本发明在碳素发热区内还设置有辅助碳素发热条，该辅助碳素发热条位于上下间隔的二条碳线之间，辅助碳素发热条的一端与碳线连接在一起；该辅助碳素发热条能够部分回收泄漏电流，降低电耗损。
本发明可以根据不同电压功率需要而适用于地暖系统、游泳池采暖系统、汗蒸系统、墙暖系统、电采暖发热器系统、保温系统、电热屏风和电热卷画等电器系统等，具有较大的适用范围。
本发明中的碳素发热区与阴极铜箔载流条或阳极铜箔载流条均不构成接触，且阴极铜箔载流条与阳极铜箔载流条之间设置有间隔，该间隔构成保护区，也就是裁剪隔断区；因而本产品在工作时不会产生额外热量，且铜碳分离更彻底、杜绝铜箔载流条与碳线接触引起打火现象，从而提高了产品的安全性能。与其他电热膜等同发热面积情况下，本产品的成本没有提高，但发热效果更稳定，用电量更小，符合现代绿色环保节能念。本发明中的第二银浆载流条下大上小，可以提高第二银浆载流条的利用率，降低成本。
本产品的覆盖温度得以控制安全性更高，拥有行业内极高的电热辐射转换效率，经国家相关机构检测；相比其他发热膜该电热膜更有效反应电采暖的节能优势，充份利用了正温度系数材料其特性，发热升温更迅速，从而拥有行业极高的电热膜辐射转换效率；能够有效解决当前低电压发热膜整体宽度比较窄的问题；上述的间隔能够形成保险丝限流的作用，提高了本产品的安全性能。
综上所述，本发明具有安全性能高的特点。
附图说明
图1为本发明一实施例的结构示意图。
图2为碳素发热区的结构示意图。
图3为本发明另一实施例的结构示意图。
图中：1为阴极铜箔载流条，2为阴极银浆载流条，3为辅助阴极银浆载流条，4为导流阴极银浆载流条，4.1为辅助导流阴极银浆载流条，5为阳极铜箔载流条，6为阳极银浆载流条，7为辅助阳极银浆载流条，8为导流阳极银浆载流条，8.1为辅助导流阳极银浆载流条，9为碳素发热区，10为辅助碳素发热条，11为裁剪隔断区。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。
参见图1-图3，本石墨烯变流电热膜，所述石墨烯变流电热膜包括发热单元，每个发热单元均包括设置在第一基膜上的碳素发热区9和银浆载流条，以及设置在第二基膜上的铜箔载流条，碳素发热区9设置在第一基膜的中间，银浆载流条设置在碳素发热区9的周围且与碳素发热区9电连接；第一基膜覆盖在第二基膜上，铜箔载流条压接在银浆载流条上且与银浆载流条电连接，铜箔载流条设置在碳素发热区9的两侧；第一基膜与第二基膜通过热熔胶层贴合在一起；相邻两个发热单元之间设置有裁剪隔断区11。
在本实施例中，所述铜箔载流条包括阴极铜箔载流条1和阳极铜箔载流条5，该阴极铜箔载流条1和阳极铜箔载流条5分别设置在碳素发热区9的左右两侧；所述银浆载流条包括阴极银浆载流条2和阳极银浆载流条6，阴极银浆载流条2压接在阴极铜箔载流条1上且与阴极铜箔载流条1电连接，阳极银浆载流条6压接在阳极铜箔载流条5上且与阳极铜箔载流条5电连接；所述阴极银浆载流条2通过导流阴极银浆载流条4与碳素发热区9的上部或下部电连接；所述阳极银浆载流条6通过导流阳极银浆载流条8与碳素发热区9的下部或上部电连接；相邻两个发热单元的导流阴极银浆载流条4或导流阳极银浆载流条8靠在一起。
在本实施例中，第一基膜和第二基膜都可以采用绝缘性能好、可印刷、耐温150摄氏度以上且防水的材料制成，例如：PET、PI、PC或环氧树脂板或膜。
所述阴极铜箔载流条1的宽度、阴极银浆载流条2的宽度和导流阴极银浆载流条4的宽度依次递减；所述阳极铜箔载流条5的宽度、阳极银浆载流条6和导流阳极银浆载流条8的宽度依次递减。
所述阴极银浆载流条2与导流阴极银浆载流条4相接处设置有辅助阴极银浆载流条3，该辅助阴极银浆载流条3横跨阴极银浆载流条2，辅助阴极银浆载流条3的两端分别突出于阴极银浆载流条2；所述阳极银浆载流条6与导流阳极银浆载流条8相接处设置有辅助阳极银浆载流条7，该辅助阳极银浆载流条7横跨阳极铜箔载流条5，辅助阳极银浆载流条7的两端分别突出于阳极铜箔载流条5。
所述辅助阴极银浆载流条3横向设置，辅助阴极银浆载流条3为三至八条间隔设置；辅助阳极银浆载流条7横向设置，辅助阳极银浆载流条7为三至八条间隔设置。
所述导流阴极银浆载流条4的一端为大端，导流阴极银浆载流条4的另一端为小端；导流阴极银浆载流条4的大端的最大宽度与小端的最小宽度比为1：05～1：0.3；所述导流阳极银浆载流条8的一端为大端，导流阳极银浆载流条8的的另一端为小端；导流阳极银浆载流条8的大端的最大宽度与小端的最小宽度比为1：05～1：0.3。
所述裁剪隔断区11内设置有用于连通相邻两个发热单元的导流阴极银浆载流条4的辅助导流阴极银浆载流条4.1，以及设置有用于连通相邻两个发热单元的导流阳极银浆载流条8的辅助导流阳极银浆载流条8.1。
每个发热单元的宽度可以为25mm，每个发热单元的长度为500、750或1000mm。
所述碳素发热区9内设置有上下间隔设置的二条以上的碳线，该二条以上的碳线的左右两端连接在一起。
碳线属于是正温度系数材料，随电热膜温度上升、电压不变、电阻上升、电流下降、功率下降，同一串联线路当中，电阻大的地方温度会更高，因此更短的碳线更好整段覆盖发热更好控制，随温度升高电阻增大功率减小。本发明中的碳素发热区包括上下间隔设置的碳线；碳线的数量为20～100条；通过增加碳线的数量，可以使得流过碳线的电流更低，从而提高本产品的安全性能。并且，覆盖温度得以控制，安全性更高，随温度升高、功率电流下降，温度得以控制；增加碳线的数量可以缩短碳线，以控制覆盖面积升温过高，可选择订做从电压12V到400V，产品宽度不再受限制，可以做更宽性能更稳定的石墨烯变流电热膜。
所述碳素发热区9内还设置有辅助碳素发热条10，该辅助碳素发热条10位于上下间隔的二条碳线之间，辅助碳素发热条10的一端与碳线连接在一起。
一种石墨烯变流电热膜的制作方法，其特征是包括以下步骤：
步骤一，通过第一丝印机或第一凹印机在第一基膜上印刷银浆并通过隧道式烘干机进行烘干得到第一步产品；此时，在第一基膜上形成银浆载流条；其中，第一基膜包括PET膜、PI膜、PC膜或环氧树脂膜。
步骤二，首先将第一步产品通过第二丝印机或第二凹印机追标银浆图案定位印刷碳浆，然后将其输送到烘箱进行烘干完成印刷工序并得到第二步产品；此时，在第一基膜上形成碳素发热区9；碳浆为含有石墨烯的普通碳浆。
在印刷碳浆时，碳浆的厚度在10μ以上。
步骤三，印刷完成后通过加热复合机进行复合，在第二步产品上按照要求铺设铜箔载流条，然后将预先涂覆有热熔胶的第二基膜覆盖在第二步产品及铜箔载流条上，最后通过加热复合得到最终产品，也就是石墨烯变流电热膜。其中，第二基膜包括PET膜、PI膜、PC膜或环氧树脂膜。
本发明中的印刷为精准对版印刷；可以连续印刷成型，生产效率非常高。
由于本产品是由多条并联碳线组成多路并联发热，银浆载流条随汇入电流到末端电流变小，银浆载流条也对应变窄，从而能够减低银浆成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种石墨烯变流电热膜，其特征是所述石墨烯变流电热膜包括发热单元，每个发热单元均包括设置在第一基膜上的碳素发热区(9)和银浆载流条，以及设置在第二基膜上的铜箔载流条，
碳素发热区(9)设置在第一基膜的中间，银浆载流条设置在碳素发热区(9)的周围且与碳素发热区(9)电连接；
第一基膜覆盖在第二基膜上，铜箔载流条压接在银浆载流条上且与银浆载流条电连接，铜箔载流条设置在碳素发热区(9)的两侧；
第一基膜与第二基膜通过热熔胶层贴合在一起；
相邻两个发热单元之间设置有裁剪隔断区(11)；
所述铜箔载流条包括阴极铜箔载流条(1)和阳极铜箔载流条(5)，该阴极铜箔载流条(1)和阳极铜箔载流条(5)分别设置在碳素发热区(9)的左右两侧；
所述银浆载流条包括阴极银浆载流条(2)和阳极银浆载流条(6)，阴极银浆载流条(2)压接在阴极铜箔载流条(1)上且与阴极铜箔载流条(1)电连接，阳极银浆载流条(6)压接在阳极铜箔载流条(5)上且与阳极铜箔载流条(5)电连接；
所述阴极银浆载流条(2)通过导流阴极银浆载流条(4)与碳素发热区(9)的上部或下部电连接；
所述阳极银浆载流条(6)通过导流阳极银浆载流条(8)与碳素发热区(9)的下部或上部电连接；
相邻两个发热单元的导流阴极银浆载流条(4)或导流阳极银浆载流条(8)靠在一起；
所述裁剪隔断区(11)内设置有用于连通相邻两个发热单元的导流阴极银浆载流条(4)的辅助导流阴极银浆载流条(4.1)，以及设置有用于连通相邻两个发热单元的导流阳极银浆载流条(8)的辅助导流阳极银浆载流条(8.1)。
2.根据权利要求1所述的石墨烯变流电热膜，其特征是所述阴极铜箔载流条(1)的宽度、阴极银浆载流条(2)的宽度和导流阴极银浆载流条(4)的宽度依次递减；
所述阳极铜箔载流条(5)的宽度、阳极银浆载流条(6)和导流阳极银浆载流条(8)的宽度依次递减。
3.根据权利要求2所述的石墨烯变流电热膜，其特征是所述阴极银浆载流条(2)与导流阴极银浆载流条(4)相接处设置有辅助阴极银浆载流条(3)，该辅助阴极银浆载流条(3)横跨阴极银浆载流条(2)，辅助阴极银浆载流条(3)的两端分别突出于阴极银浆载流条(2)；
所述阳极银浆载流条(6)与导流阳极银浆载流条(8)相接处设置有辅助阳极银浆载流条(7)，该辅助阳极银浆载流条(7)横跨阳极铜箔载流条(5)，辅助阳极银浆载流条(7)的两端分别突出于阳极铜箔载流条(5)。
4.根据权利要求3所述的石墨烯变流电热膜，其特征是所述辅助阴极银浆载流条(3)横向设置，辅助阴极银浆载流条(3)为三至八条间隔设置；辅助阳极银浆载流条(7)横向设置，辅助阳极银浆载流条(7)为三至八条间隔设置。
5.根据权利要求1所述的石墨烯变流电热膜，其特征是所述导流阴极银浆载流条(4)的一端为大端，导流阴极银浆载流条(4)的另一端为小端；导流阴极银浆载流条(4)的大端的最大宽度与小端的最小宽度比为1：05～1：0.3；所述导流阳极银浆载流条(8)的一端为大端，导流阳极银浆载流条(8)的的另一端为小端；导流阳极银浆载流条(8)的大端的最大宽度与小端的最小宽度比为1：05～1：0.3。
6.根据权利要求1所述的石墨烯变流电热膜，其特征是所述碳素发热区(9)内设置有上下间隔设置的二条以上的碳线，该二条以上的碳线的左右两端连接在一起。
7.根据权利要求6所述的石墨烯变流电热膜，其特征是所述碳素发热区(9)内还设置有辅助碳素发热条(10)，该辅助碳素发热条(10)位于上下间隔的二条碳线之间，辅助碳素发热条(10)的一端与碳线连接在一起。
8.根据权利要求1所述的石墨烯变流电热膜的制作方法，其特征是包括以下步骤：
步骤一，通过第一丝印机或第一凹印机在第一基膜上印刷银浆并通过隧道式烘干机进行烘干得到第一步产品；此时，在第一基膜上形成银浆载流条；其中，第一基膜包括PET膜、PI膜、PC膜或环氧树脂膜；
步骤二，首先将第一步产品通过第二丝印机或第二凹印机追标银浆图案定位印刷碳浆，然后将其输送到烘箱进行烘干完成印刷工序并得到第二步产品；此时，在第一基膜上形成碳素发热区(9)；碳浆为含有石墨烯的普通碳浆；
步骤三，印刷完成后通过加热复合机进行复合，在第二步产品上按照要求铺设铜箔载流条，然后将预先涂覆有热熔胶的第二基膜覆盖在第二步产品及铜箔载流条上，最后通过加热复合得到最终产品，也就是石墨烯变流电热膜；
其中，第二基膜包括PET膜、PI膜、PC膜或环氧树脂膜。
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