CN111182666A - 一种石墨烯发热陶瓷砖 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑陶瓷技术领域，公开了一种石墨烯发热陶瓷砖，包括陶瓷砖基体和聚氨脂保温板，陶瓷砖基体和聚氨脂保温板间夹设有石墨烯发热芯片；石墨烯发热芯片与聚氨脂保温板一体发泡成型；石墨烯发热芯片包括石墨烯发热膜和连接端子；石墨烯发热膜包括PET基膜和涂覆于PET基膜上的多条呈矩形面状的石墨烯发热涂层，石墨烯发热涂层上热覆合有高分子绝缘膜；石墨烯发热涂层的两端底部设有银电极条，银电极条与PET基膜间设有石墨烯条；相邻石墨烯发热涂层通过电极连接段并联连接，石墨烯发热涂层和电极连接段的上表面设有电极载流条；连接端子穿刺电极载流条并固定于石墨烯发热膜上，其保温性能好，热效率高，结构稳固，施工与维护简单。
Description
技术领域
本发明涉及建筑陶瓷技术领域，具体涉及一种石墨烯发热陶瓷砖。
背景技术
在我国，地暖主要有水地暖和电地暖，水地暖安装复杂，维修成本高；电地暖产品大多是由陶瓷砖与发热体复合而成，发热体主要有碳晶、电热丝和碳纤维，其中：碳晶地暖的使用寿命短、施工复杂、造价和能耗高；电热丝地暖电磁辐射大、发热慢、能耗高；碳纤维地暖易老化、寿命短。
石墨烯作为一种新材料，具有优异的光学、电学、力学特性，石墨烯发热膜在通电的情况下，电热膜中的碳分子在电阻中产生声子、离子和电子，由产生的碳分子团之间相互摩擦、碰撞而产生热能，热能又通过控制波长在5～14微米的远红外线以平面方式均匀地辐射出来，有效电热能总转换率达99％以上，同时加上石墨烯材料的超导性，从而保证发热性能的稳定。与常规金属丝发热膜相比，其发热稳定安全，而且散发出来的红外线被称为“生命光线”。
现有技术中的石墨烯发热陶瓷砖，存在结构复杂，不稳固，热效率低等缺陷。如中国发明申请公开专利，申请公布号CN110424671A，申请公布日2019年6月25日，公开了一种石墨烯地暖砖，包括陶瓷基层、红外反射保护层、发热层、防水层、导热层、瓷砖面层、绝缘密封板和电源线，陶瓷基层与红外发射保护层连接，发热层与红外反射层连接。
上述技术方案中的石墨烯地暖砖，包括了六层结构，且每层结构均单独粘合，制备工序复杂，不稳固；基层与面层均采用陶瓷砖，保温性能不佳，热效率低；除发热层外，还需另外复合防水层、红外反射保护层等，结构复杂，成本高。
发明内容
为解决现有发热陶瓷砖存在的问题，本发明提供一种石墨烯发热陶瓷砖，其保温性能好，热效率高，结构稳固，施工与维护简单。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种石墨烯发热陶瓷砖，其特征在于：包括陶瓷砖基体和聚氨脂保温板，所述陶瓷砖基体和聚氨脂保温板间夹设有石墨烯发热芯片，所述石墨烯发热芯片与聚氨脂保温板一体发泡成型；
所述石墨烯发热芯片包括石墨烯发热膜和连接端子，所述连接端子外接有防水插头，连接端子与防水插头间设有热保护器；
所述石墨烯发热膜包括包括PET基膜和涂覆于PET基膜上的多条呈矩形面状的石墨烯发热涂层，所述石墨烯发热涂层上热覆合有高分子绝缘膜；所述石墨烯发热涂层的两端底部设有银电极条，所述银电极条与PET基膜间设有阻隔银电极条与PET基膜接触的石墨烯条；相邻石墨烯发热涂层通过电极连接段并联连接，所述石墨烯发热涂层和电极连接段的上表面设有电极载流条，所述电极载流条夹设于石墨烯发热涂层和高分子绝缘膜之间；
所述连接端子穿刺电极载流条并固定于石墨烯发热膜上。
进一步的，所述连接端子包括齿板和设置于齿板一侧与齿板垂直折弯成型的多个齿端，所述齿板的底部设有接线端，所述接线端外接防水插头。
进一步的，所述齿端的顶部为凸尖型。
进一步的，所述陶瓷砖基体的底纹为双面弧形交叉结构。
进一步的，所述聚氨脂保温板由异氰酸酯与组合聚醚高温发泡而成。
进一步的，所述聚氨脂保温板的底纹为横条纹或竖条纹结构。
进一步的，所述石墨烯发热涂层的两端开设有多个均匀分布的方孔。
进一步的，所述石墨烯发热涂层的宽度为100-180mm。
进一步的，所述电极连接段的宽度为3-30mm。
进一步的，所述电极载流条的材质为导电铜箔。
本发明的有益效果是：
石墨烯发热芯片夹设于陶瓷砖基体和聚氨脂保温板间，石墨烯发热芯片发出的热量集中于陶瓷砖基体上散热，使热量得到最大化地利用，热效率高。
石墨烯发热芯片与聚氨脂保温板一体发泡成型，石墨烯发热芯片与聚氨脂保温板无缝镶接，结合牢固。
石墨烯发热涂层设置为多条矩形面状涂覆于载体上，且矩形面的宽度设计在适宜的范围内，有利于石墨烯发热涂层的厚度均匀性，达到稳定的石墨烯发热阻抗，从而提高石墨烯远红外法相发射率和电热辐射转化效率。
连接端子的齿板一侧设有与齿板垂直拆弯成型的多个齿端，且齿端的顶部为凸尖型，多个顶部为凸尖型的齿端穿刺石墨烯发热芯片，与石墨烯发热膜连接牢固，保障石墨烯发热膜的有效运作。
在连接端子与防水插头间设置热保护器，在温度过高时可自动保护电路，保障了安全性。
同时，本发明的石墨烯发热陶瓷砖可采用普通陶瓷砖的铺贴方式进行铺贴，施工简易；各石墨烯发热陶瓷砖间采用并联的电路连接方式，施工及使用中的维修与故障排查简单。
附图说明
图1为石墨烯发热陶瓷砖的爆炸结构示意图；
图2为石墨烯发热芯片的结构示意图；
图3是石墨烯发热膜的爆炸结构示意图；
图4是石墨烯发热陶瓷砖的结构示意图；
图5是连接端子的结构示意图。
图中：1.陶瓷砖基体；2.聚氨脂保温板；3.石墨烯发热芯片；4.石墨烯发热膜；41.PET基膜；42.石墨烯发热涂层；421.方孔；43.高分子绝缘膜；44.银电极条；45.石墨烯条；46.电极连接段；47.电极载流条；5.连接端子；51.齿板；52.齿端；53.接线端；6.防水插头；7.热保护器。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明，但这些实施例只是示例性的，本发明并不局限于此。
如图1和4所示，本发明的一种石墨烯发热陶瓷砖，包括陶瓷砖基体1和聚氨脂保温板2，陶瓷砖基体1和聚氨脂保温板2间夹设有石墨烯发热芯片3。
如图2和3所示，石墨烯发热芯片3包括石墨烯发热膜4和连接端子5，石墨烯发热膜4包括PET基膜41和涂覆于PET基膜41上的多条呈矩形面状的石墨烯发热涂层42，每条石墨烯发热涂层42的宽度为100-180mm，相比整片的导电油墨，多条设置有利于石墨烯发热涂层12的厚度均匀性，达到稳定的石墨烯发热阻抗，从而提高石墨烯远红外法相发射率和电热辐射转化效率。
石墨烯发热涂层42上热覆合有高分子绝缘膜43，热覆合的温度为140-150℃，高温覆合使其具有强的抗剥离力，耐高压击穿，同时也延长产品的使用寿命。
石墨烯发热涂层42的两端底部设有银电极条44，银电极条44与PET基膜41间设有阻隔银电极条44与PET基膜41接触的石墨烯条45，可阻止两者间的硫化反应，为产品的品质提供保障，同时延长产品的使用寿命。
相邻石墨烯发热涂层42通过电极连接段46并联连接，电极连接段16的宽度为3-30mm，石墨烯发热涂层42和电极连接段46的上表面设有电极载流条47，电极载流条47夹设于石墨烯发热涂层42和高分子绝缘膜43之间，电极载流条47选用电阻低的导电铜箔，可提高石墨烯发热膜两端负载力，在标准功率范围内，增加石墨烯发热膜电极端的安全载流量，提高产品的安全性。
每条石墨烯发热涂层42的两端均开设有多个均匀分布的方孔421，可在生产过程中把每段石墨烯发热涂层42的阻抗在标准范围内，同时增加石墨烯发热涂层42与电极载流条47和银电极44之间的接触面，安全载流更可靠。
石墨烯发热涂层42由石墨烯粉体，通过增加高分子导电树脂、高分子纳米导电石墨粉及其他辅料调配而成，由于石墨烯粉体具有优异的导电、导热性能，通电后能释放出5～14微米的远红外光波，该波段的光波可激活身体细胞核酸蛋白质等生物分子，对人体具有理疗保健效果；且石墨烯分子的剧烈运动，分子内部无寄生电容，电转化效率高；同时，该石墨烯发热涂层42分散性好，可均匀地涂布于PET基膜41上，从而保证了石墨烯发热芯片3的发热均匀性。
如图2和5所示，连接端子5包括齿板51和设置于齿板51一侧与齿板51垂直拆弯成型的多个齿端52，齿端52的个数优选为12个，分别设于齿板51的四周，齿端52的顶部为凸尖型，齿板51的底部设有接线端53。连接端子5通过齿端52穿刺电极载流条47并固定于石墨烯发热膜4上，多个顶部凸尖型的齿端52与石墨烯发热膜4牢固卡接，保障石墨烯发热膜4的有效运作。接线端53外接防水插头6，防水插头6的防水等级为IP67，连接端子5与防水插头6间设有热保护器7，热保护器7可在石墨烯发热膜4的温度超过额定范围时自动保护电路，使用更安全。
石墨烯发热芯片3与聚氨脂保温板2一体发泡成型，聚氨脂保温板2由异氰酸酯与组合聚醚高温发泡而成，聚氨脂保温板2在发泡的过程中与石墨烯发热芯片3一体成型，使石墨烯发热芯片3和聚氨脂保温板2形成无缝镶接，保证石墨烯发热芯片3产生的热量不外流，集中于陶瓷砖基体1上散热，提高热效率。同时一体发泡成型不仅保证了石墨烯发热芯片3与聚氨脂保温板2的紧密结合，也减少了石墨烯发热芯片3和聚氨脂保温板2发泡后的二次粘合工序。
为了使聚氨脂保温板2更易脱模、铺贴时附着力强，聚氨脂保温板2的底纹设置为横条纹或竖条纹结构。
陶瓷砖基体1与一体发泡成型的石墨烯芯片3与聚氨酯保温板2紧密黏合，为了提高陶瓷砖基体1与石墨烯发热芯片3间的附着力，减少粘合剂的用量，陶瓷砖基体1的底纹设置为双面弧形交叉结构，以使陶瓷砖基体1与石墨烯发热芯片3间的接触面积最大化。
施工时，本发明的石墨烯发热陶瓷砖采用模块化铺贴，铺贴方式与普通陶瓷砖相同，只需采用瓷砖胶或水泥直接铺贴于平整的地面或墙面即可。各石墨烯发热陶瓷砖间采用并联的电路连接方式，其中一块石墨烯发热陶瓷砖出现故障时，其他石墨烯发热陶瓷砖可正常运作，维修排查简单，不发热的石墨烯发热陶瓷砖即为故障砖，只需更换或维修故障砖。
石墨烯发热芯片3外接电源，线路的连接终端接入温度控制器，可实现温度显示、开关机、温度增减、定时等功能。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。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它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种石墨烯发热陶瓷砖，其特征在于：包括陶瓷砖基体(1)和聚氨脂保温板(2)，所述陶瓷砖基体(1)和聚氨脂保温板(2)间夹设有石墨烯发热芯片(3)，所述石墨烯发热芯片(3)与聚氨脂保温板(2)一体发泡成型；
所述石墨烯发热芯片(3)包括石墨烯发热膜(4)和连接端子(5)，所述连接端子(5)外接有防水插头(6)，连接端子(5)与防水插头(6)间设有热保护器(7)；
所述石墨烯发热膜(4)包括PET基膜(41)和涂覆于PET基膜(41)上的多条呈矩形面状的石墨烯发热涂层(42)，所述石墨烯发热涂层(42)上热覆合有高分子绝缘膜(43)；所述石墨烯发热涂层(42)的两端底部设有银电极条(44)，所述银电极条(44)与PET基膜(41)间设有阻隔银电极条(44)与PET基膜(41)接触的石墨烯条(45)；相邻石墨烯发热涂层(42)通过电极连接段(46)并联连接，所述石墨烯发热涂层(42)和电极连接段(46)的上表面设有电极载流条(47)，所述电极载流条(47)夹设于石墨烯发热涂层(42)和高分子绝缘膜(43)之间；
所述连接端子(5)穿刺电极载流条(47)并固定于石墨烯发热膜(4)上。
2.根据权利要求1所述的石墨烯发热陶瓷砖，其特征在于：所述连接端子(5)包括齿板(51)和设置于齿板(51)一侧与齿板(51)垂直折弯成型的多个齿端(52)，所述齿板(51)的底部设有接线端(53)，所述接线端(53)外接防水插头(6)。
3.根据权利要求2所述的石墨烯发热陶瓷砖，其特征在于：所述齿端(52)的顶部为凸尖型。
4.根据权利要求1所述的石墨烯发热陶瓷砖，其特征在于：所述陶瓷砖基体(1)的底纹为双面弧形交叉结构。
5.根据权利要求1所述的石墨烯发热陶瓷砖，其特征在于：所述聚氨脂保温板(2)由异氰酸酯与组合聚醚高温发泡而成。
6.根据权利要求5所述的石墨烯发热陶瓷砖，其特征在于：所述聚氨脂保温板(2)的底纹为横条纹或竖条纹结构。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的石墨烯发热陶瓷砖，其特征在于：所述石墨烯发热涂层(42)的两端开设有多个均匀分布的方孔(421)。
8.根据权利要求7所述的石墨烯发热陶瓷砖，其特征在于：所述石墨烯发热涂层(42)的宽度为100-180mm。
9.根据权利要求7所述的石墨烯发热陶瓷砖，其特征在于：所述电极连接段(46)的宽度为3-30mm。
10.根据权利要求7所述的石墨烯发热陶瓷砖，其特征在于：所述电极载流条(47)的材质为导电铜箔。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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