CN110944417B - 一种柔性的低电压发热部件制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性的低电压发热部件制备方法，包括：在柔性基材上镀膜制备导电层；对已经制备导电层的所述柔性基材进行包覆红外发热层，并将绝缘电子浆料绝缘在所述红外发热层上进行二次绝缘包覆，制备包覆层；将已经制备包覆层的柔性基材制作成片式电阻；在所述片式电阻中引出电极线制成发热模块；本发明采用柔韧性极佳的柔性基材作为承载物载体，并将绝缘电子浆料绝缘包覆在柔性基材上作有效定型加固，以解决现有的导电材料在拉伸弯折后电阻变化很大技术问题，从而通过柔性基材保证制成品的柔韧性，并通过绝缘电子浆料加固稳定基材的表面电阻值，进而实现制备出具有稳定的低电阻值特性的柔性基材，制作低电压发热部件。

Description

一种柔性的低电压发热部件制备方法

技术领域

本发明涉及发热部件制备技术领域，尤其涉及一种柔性的低电压发热部件制备方法。

背景技术

随着科技的发展，人们生活水平的提高，人们对生活品质的要求也在不断地提高。以前一些非常传统的行业为了满足消费者们提出的时代新要求都在不断的发展创新。低电压发热部件(发热片)广泛应用于智能穿戴式产品、智能家居应用产品、便携式发热保温产品。如发热保暖服装鞋帽、红外线发热理疗产品、便携式取暖保暖设备等。目前这些智能穿戴产品、家居产品都有一个共同的行业痛点，就是导电材料在拉伸弯折后电阻变化很大。本发明能保证产品同时具有极佳的柔韧性和导电性，从而可以使行业产品在轻便性上大大提升消费体验。在一些产品的创新设计上大大的提供灵活运用的空间，从而可以创新出一系列新的时尚产品。

发明内容

本发明提供了一种柔性的低电压发热部件制备方法，采用柔韧性极佳的柔性基材作为承载物载体，并将绝缘电子浆料绝缘包覆在柔性基材上作有效定型加固，以解决现有的导电材料在拉伸弯折后电阻变化很大技术问题，从而通过柔性基材保证制成品的柔韧性，并通过绝缘电子浆料加固稳定基材的表面电阻值，进而实现制备出具有稳定的低电阻值特性的柔性基材，制作低电压发热部件。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种柔性的低电压发热部件制备方法，包括：

在柔性基材上镀膜制备导电层；

对已经制备导电层的所述柔性基材进行包覆红外发热层，并将绝缘电子浆料绝缘在所述红外发热层上进行二次绝缘包覆，制备包覆层；

将已经制备包覆层的柔性基材制作成片式电阻；

在所述片式电阻中引出电极线制成发热模块。

作为优选方案，所述柔性基材采用纺聚脂布、无纺聚脂布或聚脂海绵。

作为优选方案，所述柔性基材的厚度为0.03mm～0.08mm。

作为优选方案，所述镀膜的材质采用金属或金属氧化物。

作为优选方案，所述镀膜制备过程是在真空环境下操作。

作为优选方案，所述绝缘电子浆料的构成为：聚脂树脂30份、聚氨脂20份，pvc树脂10份，增塑剂20份、热稳定剂5份、石墨粉5份，托玛琳粉5份和助剂5份。

作为优选方案，所述将已经制备包覆层的柔性基材制作成片式电阻，具体包括：

根据所述柔性基材的镀膜厚度和材质导电特性，测量所述柔性基材的方阻值；

根据所述方阻值设计测算得到所述片式电阻的表面电阻值；

根据所述表面电阻值和产品结构要求设计得到所需的图形形状；

根据所述图形形状将已经制备包覆层的柔性基材通过制作切割模具或激光进行切割；

对切割后的柔性基材进行冲切，得到成型的片式电阻。

作为优选方案，所述在片式电阻中引出电极线制成发热模块的步骤，具体为：

采用金属铆钉对所述片式电阻进行铆合，再在所述铆钉上焊接导线；

或，采用金属铆钉对所述片式电阻进行铆合，将导线一次铆合在金属铆钉中间；

或，使用四合扣在所述片式电阻上铆合出一个扣形电极。

作为优选方案，所述制备包覆层是通过丝印的方式进行制备，具体包括：

制作一块聚脂丝网；

将绝缘电子浆料倒入所述聚脂丝网的网版中，先在所述柔性基材的一个表面进行丝印，丝印时要使浆料渗透过孔隙；

对丝印后的柔性基材进行烘烤，对另一表面进行印刷，使两面的浆料在孔隙中贯通，令导电层网格被定型在绝缘包覆涂层中。

作为优选方案，所述制备包覆层是通过辊涂的方式进行制备，具体包括：

将绝缘电子浆料倒入辊筒涂布机的轧辊之间，调节转移轧辊上电子浆料的厚度，并调节辊筒的压力；

将电子浆料涂布在所述柔性基材上并进行烘烤，使两面的浆料在孔隙中贯通，令导电层网格被定型在绝缘包覆涂层中。

相比于现有技术，本发明实施例具有如下有益效果：

本发明采用柔韧性极佳的柔性基材作为承载物载体，并将绝缘电子浆料绝缘包覆在柔性基材上作有效定型加固，以解决现有的导电材料在拉伸弯折后电阻变化很大技术问题，从而通过柔性基材保证制成品的柔韧性，并通过绝缘电子浆料加固稳定基材的表面电阻值，进而实现制备出具有稳定的低电阻值特性的柔性基材，制作低电压发热部件。

附图说明

图1：为本发明柔性的低电压发热部件的整体结构图；

图2：为本发明实施例中制备导电层后的柔性基材的整体结构图；

图3：为本发明实施例中制备导电层后的柔性基材的单根丝剖面图；

图4：为本发明实施例中制备导电层后的柔性基材的经纬纺织剖面图；

图5：为本发明实施例中包覆红外发热层后的柔性基材的整体结构图；

图6：为本发明实施例中包覆红外发热层后的柔性基材的经纬纺织剖面图；

图7：为本发明实施例中制备包覆层后的柔性基材的整体结构图；

图8：为本发明实施例中制备包覆层后的柔性基材的单根丝剖面图；

图9：为本发明实施例中制备包覆层后的柔性基材的经纬纺织剖面图；

图10：为本发明实施例中的片式电阻的整体结构图；

图11：为本发明实施例中的发热模块的整体结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1至图11，本发明优选实施例提供了一种柔性的低电压发热部件制备方法，包括以下步骤：

步骤1，在有纺聚脂布、无纺聚脂布、聚脂海绵等柔性基材上制备导电层。

具体地，本发明采用真空镀膜的方式在有纺聚脂布、无纺聚脂布、聚脂海绵等柔性基材上镀上一层导电层。

1、基材材质优选有纺聚脂布、无纺聚脂布、EVA海绵等柔性和拉伸性好的基材；厚度优选0.3～0.8。

2、镀膜的金属材质可以是金、银、铜、镍、铝、鉬、铌、铬、硅铝、锌锡、氧化锢锡等金属或金属氧化物；从而在保证镀层具有好的导电性的同时还具有很好的耐候性。

3、镀膜工艺采用真空镀膜机在真空环境下操作。

步骤2，在步骤1的柔性基材上进行包覆红外发热层，并将绝缘电子浆料绝缘在所述红外发热层上进行二次绝缘包覆，制备包覆层。

具体地，此道工艺是本发明的关键点，不仅在浆料的配制上，还有包覆层的施工工艺上。采用丝印辊涂方式对基材进行二次绝缘包覆的目的一个是对导电层进行抗氧化防护，另一个是对有纺无纺这些基材成型形式进行进一步有效定型加固。从而使基材在发生较大的形变时其表面电阻值变化很小。

1、配制绝缘电子浆料：浆料主要成份构成为：聚脂树脂30份、聚氨脂20份，pvc树脂10份，增塑剂20份、热稳定剂5份、石墨粉5份，托玛琳粉5份和助剂5份。

优选二次包覆电子浆料的配方，是使用该配比方式制作的绝缘包覆层具有非常大的拉伸变化率，从而对基材进行二次包覆后，基材仍然具有非常好的柔韧性；同时二次包覆绝缘层也具有非常高的耐温性、绝缘性和耐水性。

2、包覆涂层的施工方法：可以是丝印或辊涂。

其中，丝印的制作方法：制作一块250目聚脂丝网；将按比例配制好的绝缘电子浆料倒入丝印网版中，先在基材的一个表面进行丝印，丝印时要使浆料渗透过有纺本、无纺本、海绵的孔隙；刷完后用120度的温度烘烤20分钟，再进行另一个表面的印刷；方法同上，但要使两面的浆料在孔隙中贯通，使有纺本、无纺本、海绵中的导电网格被定型在绝缘包覆涂层中。

其中，辊涂的制作方法：将按比例配制好的绝缘电子浆料倒入辊筒涂布机的轧辊之间，调节转移辊上浆料的厚度，调节辊筒的压力；将浆料涂布在基材上；浆料的烘烤工艺参数也是150度20分钟；涂布要求同上要使两面的浆料在孔隙中贯通，使有纺本、无纺本、海绵中的导电网格被定型在绝缘包覆涂层中。

步骤3，将步骤2制作好的柔性基材制作成片式电阻。

具体地，步骤3的具体步骤包括：

1、根据基材真空镀膜的厚度和材质导电特性，测量基材的方阻值。

2、根据基材方阻值设计测算片式发热部件的表面电阻值。

3、根据表面电阻值的要求和终端智能穿戴产品的结构要求设计发热部件的图形形状。

4、制作切割模具、或激光切割。

5、冲切成型片式电阻。

步骤4，将步骤3制作好的柔性电阻引出电极线制成发热模块。

具体地，因本发明制作发热部件的基材是超薄的聚脂材质，无法用焊锡的方法引出电极导线。优选方法一：用金属铆钉先行铆合；再在铆钉上焊接导线。优选方法二：直接将导线一次铆合在金属铆钉中间。优选方法三：用四合扣铆合出一个扣形电极。

本发明的特点柔韧性特别好、耐拉伸、耐弯折、低电压发热、功耗低、低成本、非常轻薄。本发明通过优选极薄的带有规则孔隙的承载聚脂基材，来解决柔韧性和耐拉伸弯折性。通过真空镀特种合金层来改决导电性和耐氧化性，通过二次包覆保护层来加强抗老化性耐水性和拉伸弯折时电阻值的稳定性。通过铆合来解决柔性丝质基材上引出导线的难题。

将由上述步骤制作得到的发热模块进行实验得到其实验数据如下表1所示。

表1，发热模块实验对比数据表

本发明优选用的承载物载体的厚度只有0.03mm～0.08mm，材质是聚脂类，目的是为了可以充分地保证制成品的柔韧性以及弹性强度。因本发明的导电层是采用真空镀膜的方法在基材的丝径表面分别镀上几层金属层从而在丝径表面形成一层厚度仅为50～100纳米的合金导电包覆层。优选用真空镀膜工艺目的一个是合金层在真空环境与聚脂基材的结合力高，另一个是镀层厚度在60纳米左右整个基材的方阻值可以达到5*10-5欧。通过镀层的厚薄和采用不同的镀膜靶材可以任意调节基材的方阻值。优选有纺聚脂布、无纺聚脂布、聚脂海绵这样的一种基材编织形式或成型纹理形式目的是基材上具有大量的孔隙。在真空的环境下金属粒子可以对所有的裸露的丝径表面进行沉积包覆。这种结构的表面导电层除了与基材结合力好以外，具有另一个特性，就是基材在发生一定程度的形变时整个基材的表面电阻值变化非常小。优选采用丝印辊涂方式对基材进行二次绝缘包覆的目的一个是对导电层进行抗老化防护，另一个是对有纺无纺这些基材成型形式进行进一步有效定型加固。从而使基材的表面电阻值更加稳定。优选二次包覆电子浆料的配方，是使用该配比方式制作的绝缘包覆层具有非常大的拉伸变化率，从而对基材进行二次包覆后，基材仍然具有非常好的柔韧性。同时二次包覆绝缘层也具有非常高的耐温性、绝缘性和耐水性。因上面一系列工艺制备出来的基材具有稳定的低电阻值特性，所以可以用于制作3.7V～5V低电压工作的发热部件。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种柔性的低电压发热部件制备方法，其特征在于，包括：

在柔性基材上镀膜制备导电层；

对已经制备导电层的所述柔性基材进行包覆红外发热层，并将绝缘电子浆料绝缘在所述红外发热层上进行二次绝缘包覆，制备包覆层；

将已经制备包覆层的柔性基材制作成片式电阻；

在所述片式电阻中引出电极线制成发热模块；

所述绝缘电子浆料的构成为：聚脂树脂30份、聚氨脂20份，pvc树脂10份，增塑剂20份、热稳定剂5份、石墨粉5份，托玛琳粉5份和助剂5份。

2.如权利要求1所述的柔性的低电压发热部件制备方法，其特征在于，所述柔性基材采用纺聚脂布、无纺聚脂布或聚脂海绵。

3.如权利要求1所述的柔性的低电压发热部件制备方法，其特征在于，所述柔性基材的厚度为0.03mm～0.08mm。

4.如权利要求1所述的柔性的低电压发热部件制备方法，其特征在于，所述镀膜的材质采用金属或金属氧化物。

5.如权利要求1所述的柔性的低电压发热部件制备方法，其特征在于，所述镀膜制备过程是在真空环境下操作。

6.如权利要求1所述的柔性的低电压发热部件制备方法，其特征在于，所述将已经制备包覆层的柔性基材制作成片式电阻，具体包括：

根据所述柔性基材的镀膜厚度和材质导电特性，测量所述柔性基材的方阻值；

根据所述方阻值设计测算得到所述片式电阻的表面电阻值；

根据所述表面电阻值和产品结构要求设计得到所需的图形形状；

根据所述图形形状将已经制备包覆层的柔性基材通过制作切割模具或激光进行切割；

对切割后的柔性基材进行冲切，得到成型的片式电阻。

7.如权利要求1所述的柔性的低电压发热部件制备方法，其特征在于，所述在片式电阻中引出电极线制成发热模块的步骤，具体为：

采用金属铆钉对所述片式电阻进行铆合，再在所述铆钉上焊接导线；

或，采用金属铆钉对所述片式电阻进行铆合，将导线一次铆合在金属铆钉中间；

或，使用四合扣在所述片式电阻上铆合出一个扣形电极。

8.如权利要求1-7中任一项所述的柔性的低电压发热部件制备方法，其特征在于，所述制备包覆层是通过丝印的方式进行制备，具体包括：

制作一块聚脂丝网；

将绝缘电子浆料倒入所述聚脂丝网的网版中，先在所述柔性基材的一个表面进行丝印，丝印时要使浆料渗透过孔隙；

对丝印后的柔性基材进行烘烤，对另一表面进行印刷，使两面的浆料在孔隙中贯通，令导电层网格被定型在绝缘包覆涂层中。

9.如权利要求1-7中任一项所述的柔性的低电压发热部件制备方法，其特征在于，所述制备包覆层是通过辊涂的方式进行制备，具体包括：

将绝缘电子浆料倒入辊筒涂布机的轧辊之间，调节转移轧辊上电子浆料的厚度，并调节辊筒的压力；

将电子浆料涂布在所述柔性基材上并进行烘烤，使两面的浆料在孔隙中贯通，令导电层网格被定型在绝缘包覆涂层中。

Images