CN1085038A - 红外电热膜发热体的制造及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种红外电热膜发热体的制造及其 应用，该发热体系由基体、红外膜、电极等组成，基体 可以是陶、瓷、玻璃、云母、搪瓷和其它耐高温绝缘材 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。

本发明原理清楚、结构简单、制备方便、成本低 廉，可制成各种红外加热元件，红外加热比其他加热 方法效率高、效果好，易于推广应用。

Description

本发明涉及一种红外电热膜发热体的制造及其应用，属于红外辐射加热技术。

在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。

目前的红外电热膜辐射体，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，电能转换效率低，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之不足，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    5～15

四氯化锡    45～58

二氯化镍    0.04～1.2

三氯化锑    2.0～0.3

其它金属氯化物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。

金属氯化物是氯化钴、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

将清洗烘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。也可用浸涂、刷涂的方法在上述温度下产生红外膜。也可制成透明度很高（为玻璃的95%）的红外电热膜，喷镀在玻璃等透明基体上仍能保持很好的透明性。电热膜的厚度一般为0.5～40微米。

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、在红外膜上涂刷保护层：

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;保护层在中红外区的透射率好，因为红外膜本身不吸潮、牢固、也可不加保护层。

3、红外电热膜发热体技术的应用

红外电热膜发热体可以制成各种红外电热元件，如红外电热板、电热片、电热棒、电热管、尤其是陶瓷红外电热管，也可制成各种红外电热器具;如红外电暖气、电烤箱、电热烘道、电手炉、电脚炉和电热医疗器具，也可制成红外电热器皿;如红外电热杯、电饭锅、电火锅、电饭煲、电热咖啡壶、电热开水瓶（桶），也可制成透明的红外电热器具;如各种车辆防护玻璃窗、卫生间等地用的无雾玻璃镜。

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、本发明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、本发明的红外膜电功率一般在0.05～4Wcm²，可以通过改变膜的厚度和膜的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，也可以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、干燥鱼肉疏菜制品、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。本发明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 (8)

1、一种红外电热膜发热体，系由红外电热膜、基体、电极以及保护层组成，其特征在于将基体材料经清洗、烘干后放在高温炉中，逐步升温到430～650℃时(不同基体材料温度不同)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，在基体表面形成一层牢固的厚度为0.5～40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，也可用浸涂、刷涂的方法在上述温度下产生红外膜，也可制成透明度很高(为玻璃的95%)的红外电热膜，喷镀在玻璃等透明基体上，仍能保持很好的透明性，在红外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，喷涂或浸涂、刷涂在红外膜上作为保护层，所用的红外膜水溶液组成(W%)为：

去离子水  30～20

无机酸    17～6

醇        5～15

四氯化锡  45～58

二氯化镍  0.04～1.2

三氯化锑  2.0～0.3

其它金属氯化物0.96～0

2、根据权利要求1所述的红外电热膜发热体，其特征在于基体材料是各种陶、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。

3、根据权利要求1所述的红外电热膜发热体，其特征在于水溶液组成中所述的无机酸，可以是硝酸、盐酸、硫酸、硼酸、硅酸、磷酸、钼酸其中的任一种或多种。

4、根据权利要求1所述的红外电热膜发热体，其特征在于水溶液组成中所述的醇，可以是乙醇或其它醇。

5、根据权利要求1所述的红外电热膜发热体，其特征在于水溶液组成中所述的金属氯化物，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。

6、根据权利要求1所述的红外电热膜发热体，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膜上，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。

7、根据权利要求1所述的红外电热膜发热体，其特征在于所述的涂料是氟化镁、氟化钙细粉，也可以是由氧化铁、氧化锰、氧化铝、硫化锌等细粉，与无机粘合剂配制而成。

8、根据权利要求1所述的红外电热膜发热体，其特征在于可以制成各种红外电热元件、红外电热器具、红外电热器皿和透明的红外电热器具。

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