CN112425259B - 导电传递件 - Google Patents

Abstract

应用于表面的导电传递件(201)包括两个非导电油墨层(202、203)。加热元件(204)位于两个非导电油墨层之间。还具有用于将所述导电传递件粘附至表面的粘附层(207)。加热元件包括具有正温度系数的导电油墨(205)，导电油墨响应于温度的上升而电阻增大。导电传递件的制备方法涉及印刷工艺。

Description

导电传递件

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年7月6日提交的英国专利申请GB1811203.7的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种导电传递件及导电传递件的制备方法。

背景技术

加热制品，例如包括外套在内的加热衣物是已知的。这种类型的制品通常使用加热元件，加热元件将热量提供给外套，以使得穿着者保持温暖。加热元件通常包括电线，但是这可能使人穿起来不舒服和/或笨重，并且制造起来也很麻烦。

目前已提出了印刷加热元件作为替代品。这些替代品通常包括刚性或半刚性基底，加热的电气组件可以印刷在基底上。然而，应于加热的衣物中时，尽管基底在弯曲强度方面可能具有一定程度的柔韧性，但是基底在拉伸力或压缩力方面却缺乏柔韧性。因此，这些类型的加热装置通常不适合于应用在加热衣物上，因为它们不能与衣物的材料一致地伸展。申请人已经开发出一种如英国专利申请GB2555592中所公开的导电传递件(conductivetransfer)，其提供了可应用于合适的物品或表面上的导电电路。将这种导电传递件应用于加热元件的一个问题在于，电流传递可导致过热和稳定性的下降，特别是相对于流过导电油墨本身的电流而言。在极端情况下，这将导致由转移引起的火灾。

在尝试克服这些问题时，还需要注意的是，保证导电传递件输出足够的热量的同时防止过热存在困难。本发明旨在解决这些问题。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种根据权利要求1所述的应用于表面的导电传递件。

根据本发明的另一个方面，提供了一种根据权利要求30所述的应用于表面的导电传递件的制备方法。

附图说明

图1示出了包括本发明的导电传递件的加热制品；

图2示出了导电传递件的分解示意图；

图3示出了图2中导电传递件的非导电油墨层的印刷图案的示例；

图4示出了包含金属材料的导电油墨层的印刷图案的相应示例；

图5示出了具有正温度系数的导电油墨层的印刷图案的相应示例；

图6示出了图2中导电传递件的非导电油墨层的印刷图案的相应示例；

图7示出了导电传递件的横截面示意图；

图8示出了应用于加热的导电传递件；

图9示出了正温度系数的导电油墨的温度-电阻曲线；

图10示出了本发明的另一实施例的导电传递件；

图11示出了利用丝网印刷工艺制备导电传递件的方法；

图12示出了导电传递件的制备方法的另一步骤；

图13示出了导电传递件的制备方法的固化阶段；

图14示出了导电传递件的制备方法的流程图；

图15示出了将导电传递件应用于物品的表面上；

图16示出了在鞋类物品中应用导电传递件；

图17示出了在车辆座椅中应用导电传递件；

图18示出了粘贴到车辆座椅的外露外表面的另一导电传递件；

图19示出了包括热致变色层的另一导电传递件的分解示意图；和

图20示出了包括阻挡层的又一导电传递件的分解示意图。

具体实施方式

以下将仅通过示例的方式参考附图来描述本发明的实施例。详细的实施例示出了发明人已知的最佳模式，并为所要求保护的发明提供了支持。但是，它们仅是示例性的，不应用于解释或限制权利要求的范围，其目的是向本领域技术人员提供教导。

以诸如“第一”和“第二”之类的序数词区分的组件和过程不一定定义任何种类的顺序或等级。

图1

图1示出了包括本发明的导电传递件的加热制品。在该示例中，以可穿戴物品形式呈现的加热制品101为外套。外套101的外观与常规外套基本相似，并且可以由用户102以基本相似的方式穿着。然而，外套101中包括了导电传递件，由此向用户102提供了加热功能。因此，以这种方式，即便在较冷的气候下，用户102也可以从外套中的导电传递件接收额外的热量，从而将体温维持在所需水平。

在该实施例中，基本上彼此相似的两个导电传递件103和104嵌入在外套101的衬里内，以向用户102提供热量。在该实施例中，放置了导电传递件103和导电传递件104位于外套101的前部，从而为用户102的躯干提供热量。在另一实施例中，可以在外套101内使用任何合适数量的导电传递件，并且还可以放置在外套101的其它部位上，例如在袖子中或在背部上，以根据需要提供热量。

需要注意的是，本发明的导电传递件为可穿戴物品提供了在穿戴时提供额外热量的电气装置。然而，因为导电传递件的构造方式能够提供轻量、灵活的有线版本的替代选择，如将进一步描述的，其也易于清洗并且更容易制造，图1中的可穿戴物品并不存在当前可获得的加热外套的传统缺点。例如，对于本文所描述的尺寸约为三十厘米乘三十厘米(30cm×30cm)的导电传递件，总质量约为十五克(15g)。

可穿戴物品101在所示的实施例中被示为外套，但是，应当理解，任何其他合适的可穿戴物品均可结合基本相似的一个导电传递件或多个导电传递件。其它示例包括但不限于帽子、手套、户外服装、西装和其他衣物。还应理解的是，这样的衣物适用于极端温度条件下的工业工作场，或者可替代地制造用于更常规的用途，例如代替厚套头衫或毛衣的轻量替代物。

通常，任何此类可穿戴物品包括通常用于服装行业的任何合适类型的织物，包括棉花、尼龙、聚酯和/或防水材料。当构成可穿戴物品的一部分时，这些材料通常配置为符合常规洗涤惯例的洗涤温度可达九十五摄氏度(95℃)。值得注意的是，还可使用可以在高于和低于九十五摄氏度(95℃)的温度下洗涤的材料。因此，本文所述的导电传递件还被配置为在这些温度下承受常规洗涤而不对其功能产生任何不利影响。此外，本发明的导电传递件103、104被配置为可承受伸长或拉伸，使得即使在拉伸时也可在指定范围内提供电阻，从而在可穿戴物品101及导电传递件103、104拉伸时导电传递件的导电能力不会降低。在一个实施例中，导电传递件103、104分别在二十五微米(25μm)或更大时提供至少每平方二十毫欧姆(10mΩ/sq)的电阻。

通过提供柔性、可拉伸、可洗的导电传递件作为可穿戴物品的一部分，带来了许多优点。特别的，如本文所述的导电传递件的使用由于其轻量特性和与其所附着的织物或其他材料相似的弯曲能力而提高了穿戴者的舒适性。这也使得应用了导电传递件的可穿戴物品看起来与常规的(非加热)可穿戴物品相似，而不会影响到可穿戴物品的形状。

在另一实施例中，将本发明的导电传递件结合到其他可穿戴物品中。在示例性实施例中，将导电传递件以运动服的形式结合到运动员、专业人士或其他人士的可穿戴物品中。特别的，在这种情况下，构成可穿戴物品的一部分的加热的导电传递件可用于肌肉保暖，从而改善运动表现。应当理解的是，类似的可穿戴物品也可用于诸如背痛或肌肉疼痛或任何其他医疗状况等医疗原因的肌肉或身体部位的加热。

图2

图2示出了本发明的导电传递件201的层的分解示意图。导电传递件201在功能上类似于先前在图1中所示的导电传递件103和104。

在该实施例中，如下面将描述的，导电传递件201包括五个层和一个基底。导电传递件201包括第一非导电油墨层202和第二非导电油墨层203。两个非导电油墨层202和203在其组成方面上基本相似，每个均包括为加热元件提供封装剂的合适的印刷油墨。形成油墨层的非导电油墨可包括水基印刷油墨、紫外线固化印刷油墨、溶剂基油墨或乳胶印刷油墨。在另一实施例中，可以使用任何其它印刷油墨。

在非导电油墨层202和非导电油墨层203之间设置有加热元件204。在该实施例中，加热元件204包括第一和第二导电油墨层205和206。在该实施例中，导电油墨层205包括具有正温度系数的导电油墨，使得该导电油墨响应于温度的上升而电阻增大。在该实施例中，具有正温度系数的导电墨包括碳基油墨。应当理解的是，在另一实施例中，加热元件204可包括更多的层或单层材料。然而，在每个实施例中，加热元件均包括具有正温度系数的导电油墨。

导电油墨层206包括以油墨形式提供的金属材料。在一个实施例中，金属材料包括银基油墨。在另一个实施例中，金属材料包括铜基油墨。在该实施例中，当形成导电传递件201时，加热元件204和导电油墨层206被非导电油墨层202和203封装。因此，以这种方式，因为封装减少了铜基油墨由于氧化产生的问题，铜基油墨优于银基油墨。此外，由于铜基油墨比合适的银油墨便宜得多，铜基油墨在商业上也是有利的。在其它实施例中，应当理解的是，还可以利用其它的金属基油墨。

在图2所示实施例的替代实施例中，加热元件204还包括用于提供电阻层的附加导电层，其与导电油墨层205以电平行的方式布置。由此，该电阻层作为一个并联的电阻器，减小了通过正温度系数油墨的电阻，以增大导电传递件的加热速率，从而在尽可能短的时间内达到最高温度。在该实施例中，附加导电层包括碳基油墨。

导电传递件201还包括粘附层207，其用于将导电传递件201粘附至合适的表面。在图1的实施例中，该表面是形成可穿戴物品101的一部分的织物。可以理解的是，导电传递件201被配置为可应用于任何合适的表面上，而不仅限于织物，并且包括塑料、陶瓷或木材的表面。

在该实施例中，粘附层包括任何合适的粘合剂，包括但不限于水基粘合剂、溶剂基粘合剂、可印刷粘合剂、粉末粘合剂或能够将导电传递件201粘附到上述任何表面的任何其它合适的粘合剂。在一个实施例中，粘附层207包括基本上透明的可印刷粘合剂。与可用的粉末粘合剂相比，这种类型的粘合剂能够承受更高的温度，并且还适合在有色表面上使用，而肉眼几乎不可见。还可以预料的是，如先前所讨论的，任何合适的粘合剂也将符合最高达九十五摄氏度(95℃)的标准洗涤惯例。应当理解的是，在其它实施例中，使用了能够将导电传递件粘附到表面上的非透明粘合剂。

在制造中，如将在图11至15中所描述的，每个层都被印刷到基底208上。基底208被配置为通过加热、施压或加热和施压组合的方式可从其余层上移除。因此，当应用时，粘附层207与要施加导电传递件的表面接触，并且将热和/或压力施加至基底208上，使得粘附层207将导电传递件201粘附至该表面上。

在该实施例中，基底208为聚酯膜。在另一实施例中，基底208包括纸膜、涂布纸或TPU(热塑性聚氨酯)。

图3

现在将参照图3至图6说明用于提供热传递的导电传递件201的非导电油墨层和导电层的示例的一维印刷图案。应该理解的是，本发明不限于图示的图案，可以打印其它合适的图案以形成本发明的导电传递件。

图3中示出了非导电油墨层203的印刷图案的示例。在该实施例中，根据包括多个彼此平行且彼此间隔的条301的设计，利用合适的印刷油墨印刷非导电油墨层203。每个条301在第一端部302和第二端部303之间延伸，第一端部302和第二端部303形成断裂的“C”形印刷物，其通过延伸部分304和305延伸至连接点306和307。每个连接点306和307中提供了包括非印刷区域308和309的图案，参照图7和图8的进一步描述，该图案可用于创建电连接点。

图4

图4示出了包含金属材料的导电油墨层206的印刷图案的示例。在制造中，作为形成导电传递件201的过程的一部分，在非导电油墨层203上套印导电油墨层206。

导电油墨层206包括第一端部401和第二端部402，第一端部401和第二端部402形成断裂的“C”形印刷物，其基本上类似于图3中所示的非导电油墨层203的图案。然而，导电油墨层206的连接点403和404中不包括非印刷区域，这意味着，当印刷时，导电油墨层206的金属材料通过非导电油墨层203的非印刷区域308暴露出来。

导电油墨层206的图案还包括多个叉指(interdigitated finger)405。叉指405包括两个指406和407。在该实施例中，指406从端部401向端部402延伸，但是不接触印刷的端部402。类似地，指407从端部402向端部401延伸，但不接触印刷的端部401。这样，只有将导电层206与另一导电层结合，才能由导电层206完成电路。

在该实施例中，导电油墨层206包括金属材料，并且在一个实施例中，金属材料包括银或银基油墨。在另一个实施例中，金属材料包括铜或铜基油墨。

一旦被构造为导电传递件201的一部分，第一端部401和第二端部402包括轨道，该轨道经由连接点403和404接收大量电流。为了解决高电流输入，在一个实施例中，导电油墨层206还包括一个或多个附加油墨层，其包括端部401、端部402以及连接点403和404形成的图案。这些附加油墨层被印刷在图4所示的图案上，使得端部401和402以及连接点403和404具有比叉指405更大的厚度。通过层增加的厚度确保了导电传递件能够承受应用中所需的高电流输入。

在打印期间，如将在图5中描述的，这种布置对于正温度系数油墨层205是有利的。

图5

图5示出了具有正温度系数油墨的导电油墨层205的印刷图案的示例。在制造中，作为形成导电传递件201的过程的一部分，在导电油墨层206上套印导电油墨层205。

与导电油墨层206的叉指不同的是，导电油墨层205包括多个行，例如行501和502，这些行间隔开并且以网格形式排列。当在导电油墨层206上套印时，每一行被配置为在端部401和402之间延伸。可以理解的是，基本上相似的端部或相应的连接点并未被印刷为导电油墨层205的一部分，并且图5中所示的端部用虚线表示，以表明它们相对于导电油墨层206的相关位置。

多个行201、502形成厚度大于导电层206的叉指的厚度的多个母线(busbar)，使得当在导电油墨层206上印刷导电油墨层205时，完成了电路。

在该实施例中，每个母线501包括多个正温度系数油墨元件，例如元件503和504。每个正温度系数油墨元件通过导电油墨层206上对应的叉指并联电连接，每个正温度系数油墨元件都与叉指重叠，从而提供与端部401和端部402的连接。

在本实施例中，多个正温度系数油墨元件是有利的，在使用中，当正温度系数油墨元件达到预定温度时，油墨中的分子分离并且通过油墨的电阻减小。通过提供更多数量的较小元件的布置，这些元件可以以不同的间隔达到该温度阈值，这意味着从导电传递件输出的温度相对于用户(例如，图1所示的穿戴制品的穿戴者)保持基本相似。另一个优点在于，与传统的加热元件相比，通过利用多个正温度系数元件，导电传递件具有更优的可伸缩性。虽然可以理解的是，每个行上的母线可以包括单个正温度系数元件，但是出于上述原因，优选包括多个。

在该实施例中，导电油墨层205包括碳基油墨，并且特别地，如将在图9中进一步详细解释的，碳基油墨具有正温度系数。

如图4所示，在该实施例中，附加油墨层增加了端部401和402以及连接点403和404的厚度，当印刷导电油墨层205时，由于周围的端部401和402的厚度增加，导电油墨层205会自动对准叉指区域，这避免了在两层之间达到精确对准的需求。这避免了整个厚度上的层间对准问题。

在一个实施例中，图4所示的导电油墨层206的第一端部401和第二端部402以及连接点403和404印刷在第一层上，并且多个叉指407印刷在第二层上，第二层组合提供了导电油墨层206。然后可以在端部401和402上印刷正温度系数油墨元件，从而避免在整个导电传递件产生任何潜在的冷点(cold spot)。因此，这样便提供了一种基本上不会增加传递件的尺寸或重量的多层加热件。

图6

图6示出了非导电油墨层202的印刷图案的示例。在该实施例中，采用合适的印刷油墨来印刷非导电油墨层202，该合适的印刷油墨与用于非导电油墨层203的印刷油墨基本相似。在制造中，作为形成导电传递件201的过程的一部分，将导电油墨层202套印在导电油墨层205上。

非导电油墨层202的图案包括比非导电油墨层203更大的面积的非导电油墨。非导电油墨层202包括基本相似的第一端部601和第二端部602的布置，形成断裂的“C”形印刷物以及延伸部分603和604。同样，非导电油墨层202在连接点605和606中不包括非印刷区域。此外，不提供条或指，而是印刷出封装块607。因此，可以看出，非导电油墨层202基本上封装了导电传递件201的其它层。

图7

图7中示出了所有层都已印刷后，穿过导电传递件201的连接点的剖视图。应当理解的是，该剖视图本质上是示意性的，并且未按比例画制。在实践中，导电传递件201从基底208的上边缘至粘附层207的上边缘的厚度通常约为一百七十微米(170μm)。在一个实施例中，每层印刷的非导电油墨层的厚度约为三十微米(30μm)，加热元件的厚度约为三十七微米(37μm)。特别的，正温度系数油墨层205具有约二十五微米(25μm)的厚度，导电油墨层206具有约十二微米(12μm)的厚度。粘附层207的整体厚度约为七十微米(70μm)。当应用到织物基材上时，由于粘合剂被周围织物显著吸收，所以粘附层的厚度减小。因此，应用到材料上后，导电传递件的总厚度在一百微米(100μm)的范围内。应当理解的是，在实施例中，导电传递件201可以是任何其它合适的厚度。

该图示出了所有的油墨层都已印刷到基底208上后准备施加到表面上时的导电传递件201。

如前所述，导电传递件201包括第一和第二非导电油墨层202和203。特别是考虑到图3描述的印刷图案的性质，非导电油墨层203被示为其中具有空间的单层。

从所示的横截面可以看出，加热元件204封装在非导电油墨层202和非导电油墨层203之间，穿过区域701、702和703，上述区域穿过平行于基底208的平面。由于加热元件204的导电油墨206穿过存在于与基底208平行的平面中的这些空间而暴露出来，因此在非导电油墨层203中的空间之间提供了电连接点704和705。

还应注意的是，特别的，正温度系数导电油墨层205被导电层206和非导电油墨层202封装，因此去除基底208后，其就不会直接暴露于大气。

正温度系数导电油墨层205的封装确保了对导电油墨层的保护，使得可在不损坏加热元件的情况下高温清洗导电传递件。

此外，在导电油墨层206包括铜油墨的实施例中，封装可避免使用过程中油墨的氧化。在该实施例中，在电连接点704和705上印刷有附加密封件，以确保防止氧化。

图8

在印刷后，就可以对导电传递件201加热和/或施压，以将导电传递件201应用于合适的表面上，例如织物或如前所述的任何其它所需的表面。加热和施压后，移除基底208，如图8所示，可以在加热应用中利用导电传递件201。这样，在图8的实施例中，导电传递件201不包括基底208，并且因此在使用中，导电传递件201不需要存在基底。

在该实施例中，导电传递件201还包括电源801。电源801被配置为能够将电力提供给加热元件204。当电力被提供给加热元件204时，加热元件204被配置为升高温度并提供温度输出。

在该实施例中，电源801包括可充电电池，该可充电电池通过装配到电连接点704和705上的电连接器802和803连接。

在该实施例中，电源801被配置为以可由用户选择的多个功率水平来操作，并且允许温度输出相应地变化。在一个实施例中，可充电电池包括锂离子电池。然而，应当理解的是，还可以利用其它合适的电源和电池。

在另一实施例中，电源801包括印刷油墨。在该实施例中，印刷油墨提供印刷电池。通常，这包括包含组合物的两个附加油墨层，当它们接触时充当电源。该实施例允许印刷整个导电传递件，从而更进一步地提升重量和制造容易的优势。

在一个实施例中，电源801提供直流(DC)电源。在另一实施例中，电源801提供交流(AC)电源。可以利用交流电源来解决重复使用时发生的电迁移的问题。作为解决同一问题的另一种选择，电源可以配备一个开关，该开关被配置成在每次接通电源时或以预定时间间隔自动切换极性。这也可以减小电迁移的影响。

图9

图9示出了说明正温度系数导电油墨的功能性的曲线图，示出了电阻与温度的关系图。线901示出了在导电传递件中常规使用类型的常规导电油墨的响应。由此可看出，随着导电油墨温度的升高，电阻呈指数下降。

相反的，对于正温度系数导电油墨，随着温度的升高，油墨的电阻也增加。在原子水平上，正温度系数导电油墨中的分子被配置为随着温度升高而分离。这反过来导致对电流的电阻增加，进而导致导电油墨冷却。随着油墨冷却，分子之间的间隔减小，使得电阻减小，从而增加电流流动并提供热量输出。以这种方式，调节热量并且提供一致的输出，而不会过热或对用户造成风险。

如前所述，在该实施例中使用的正温度系数导电油墨是碳基油墨。在图1所示的应用中，选择峰值温度输出为四十摄氏度(40℃)的油墨作为正温度系数导电油墨。因此，在该示例中，加热的可穿戴物品的输出温度在三十至四十摄氏度(30-40℃)之间。在另一实施例中，可以根据需要选择具有不同工作温度的其它正压温度系数油墨。

图10

图10示出了本发明的另一实施例的导电传递件1001。类似于图2，以分解示意图的形式示出了导电传递件1001。

导电传递件1001与导电传递件201基本相似，导电传递件1001包括第一非导电油墨层1002和第二非导电油墨层1003。导电传递件1001还包括加热元件1004，其类似地包括第一和第二电导电油墨层1005和1006。同样，在该实施例中，导电油墨层1005包括具有正温度系数的导电油墨，使得该导电油墨响应于温度的上升而呈现出电阻的增加。在这些方面，每个层基本上与导电传递件201相似。导电传递件1001还包括基本相似的粘附层1007，其适合于将导电传递件1001粘附到合适的表面上。此外，将各层印刷到基本相似的可移除的基底1008上。

然而，导电传递件1001还包括绝缘层1009。绝缘层1009被配置为向加热元件1004提供额外的绝缘，使得热量保持在导电传递件1001的一侧。以图1中的实施例为例，绝缘层1009位于非导电油墨层1002和粘附层1007之间。因此，当应用于可穿戴物品并且移除了基底1008时，当用户穿着加热外套101时，绝缘层1009提供了朝外的附加层，以便将热量引导向用户并保持所需的温度。在另一实施例中，绝缘层1009位于非导电油墨层1002与加热元件1004之间。

在一个实施例中，绝缘层1009包括不可渗透的材料，以确保热量不被传递。在另一实施例中，绝缘层1009包括包含反射材料的层和包含绝缘材料的层。反射材料可包括反射油墨，并且在一个实施例中，反射油墨包括反射珠(reflective bead)。在每种情况下，应当理解的是，在可能的情况下，绝缘层作为用于形成导电传递件的印刷过程的一部分被印刷。然而，还应理解的是，在其它实施例中，该层可以作为单独的非印刷元件而附接，例如单独的片材或织物层。

在一个实施例中，在绝缘层1009和非导电墨层1002之间包括气隙。这有助于提供进一步的绝缘，从而使热量得到相应的引导。

图11

现在将参照图11至图15描述如上所述的导电传递件(例如导电传递201或1001)的制备方法。

该方法将根据丝网印刷工艺进行说明。然而，应当理解的是，作为丝网印刷的替代，该方法可以通过任何其它形式的印刷来进行，例如卷对卷印刷、点阵印刷、激光印刷、滚筒印刷、喷墨印刷、柔性版印刷、平版印刷、胶版印刷、数字印刷、凹版印刷或静电印刷。还应当理解的是，本发明不限于这些方法。为了制备如前所述的导电传递件，操作员1101将合适的基底1102放置在丝网印刷机1103上。在该实施例中，基底包括聚酯膜片，该聚酯膜片可以是任何合适的尺寸，但是可以是例如A4、A3或更大尺寸。还应理解的是，当使用卷对卷印刷时，薄膜是由材料卷而不是片材提供的。

在该实施例中，丝网印刷机1103是半自动的。基底1102铺设在印刷表面1104上，准备好通过丝网1105提供油墨。丝网1105包括网格或模版，其示出了要印刷的设计(例如电路设计)。

图12

当丝网1105降低到与基底1102接触时，向丝网1105施加油墨。刮板头1201在丝网1105上移动，并根据网格上的设计将适当的油墨推到基底上。

应当理解的是，对于每种不同的设计，都需要更换网格或模版，并且对于每种不同的油墨，都需要清洗丝网。因此，在制造过程中，每层要先批量打印，然后再在每层的顶部上打印下一层。

还应理解的是，可以使用半自动机器的替代品，例如能够同时印刷几种不同油墨的轮转式的替代品。半自动系统通常每小时生产约两百(200)片至两百五十(250)片。为了达到更高的产量，全自动系统通常每小时可生产一千五百(1500)片至两千(2000)片。

图13

将适当的层印刷到基底1102上后，通过固化机1304处理以1301、1302和1303表示的基底片。在该实施例中，固化机包括干燥器，该干燥器向片1301、1302和1303提供热风，从而使得油墨有效固化。

在该实施例中，对于非导电墨层，通常将干燥机内的吹风温度设置为在一百二十摄氏度(120℃)下持续三分钟。对于形成加热元件的导电油墨层，通常将温度升高至一百三十摄氏度(130℃)下持续三分钟。在该实施例中，所使用的干燥器具有3米的干燥区域。应当理解的是，此处所指的温度取决于所使用的固化系统，并且温度可以根据系统的不同而降低或升高。此外，干燥每个片所花费的时间也可能因温度和干燥区域的长度而异。

为了实现导电层的封装，非导电油墨层需要适当地固化以避免各层的交叉污染，因此该步骤特别重要。

固化机1304包括传送带1305，其将固化的片从固化机1304中运送出并送入托盘1306。因此，当所有批次的片都已完成时，它们可以被收集以用于下一层的下一次应用或应用于制品的合适表面。或者，可以理解的是，可以将完成的片供应给客户，使得客户可以将导电传递件应用到他们自己的表面和/或物品上。

图14

图14的流程图中示出了应用于表面的导电传递件的制备方法。在步骤1401中，将非导电油墨印刷到基底上，以形成第一非导电油墨层，例如非导电油墨层203。该步骤可以通过图11和12中描述的方法来实现。

在步骤1402中，通过固化机1404处理印刷的非导电油墨层203，并以图13的方式进行适当地固化和干燥。在该实施例中，印刷工艺可包括单道印刷油墨以形成非导电油墨层。然而，在另一实施例中，可以执行多道印刷，以使得非导电油墨层包括多个单独形成的非导电油墨层。每层可能需要其自己的单独固化步骤，以确保非导电油墨层的正确印刷。

非导电油墨层203已适当地固化后，图11和12中示出的丝网印刷机上的丝网更改为适应导电油墨层206的需求。在此之后，在步骤1403中，将具有正温度系数的导电油墨印刷在第一非导电油墨层上，以形成加热元件204。在步骤1404中，以与图13所描述的方式基本类似的方式固化导电油墨。在先前描述的实施例中，通过两次重复步骤1403和1404来形成加热元件204，先形成导电油墨层206，再形成导电油墨层205。可以理解的是，在该实施例中，加热元件由两层导电层形成，因此每层导电层在施加下一个导电层之前被固化。

在包括印刷电源的实施例中，在步骤1405中，该工艺包括通过印刷油墨提供印刷电源或电池所需求的其它印刷和固化步骤。在另一实施例中，例如电源是常规可充电电池，可以省略步骤1405。

在步骤1406中，以类似的方式在加热元件204上印刷同种非导电油墨来形成第二非导电油墨层202。同样，非导电油墨层202可以根据需要包括多道或单道印刷类似的油墨。

如果使用可印刷的粘合剂而不是粉末粘合剂，则非导电油墨层202以与先前在步骤1407和1408中指出的基本上类似的方式固化。但是，如果粘附层包括粉末粘合剂，则在步骤1409中将粘附层施加到未固化的第二非导电油墨层上，然后在步骤1410中固化粘附层。

考虑到这一点，可以理解的是，尽管常规方法是在每次施加层之后固化每层油墨层，但是这些步骤可以根据需要进行调整或去除。

在图10的实施例中，包括提供绝缘层的另一步骤。如前所述，这可以包括印刷，例如，以与前述印刷和固化工艺类似的方式印刷和固化反射层。或者，如果绝缘层为单独的片，则该步骤可以包括将绝缘层附接到第二非导电墨层上的过程。

在包括绝缘层的另一实施例中，还包括在绝缘层和第二非导电墨层之间引入气隙的另一步骤。

图15

如图11至图14所述的制得导电传递件后，可以将导电传递件应用至制品的表面上，例如如图1描述的可穿戴物品上。例如，将导电传递件201放置在可穿戴物品1501的表面上。

然后，将可穿戴物品1501和导电传递件放入诸如热压机1502的机器中。操作员1503激活热压机1502，以向导电传递件加热和施压，使得导电传递件粘附至可穿戴物品1501的表面上。为了实现这一点，可以理解的是，粘附层与可穿戴物品1501的表面接触，并且基底成为了距表面1501最远的层。

在该实施例中，热压机的加热基本上在一百四十五至一百八十摄氏度(145-180℃)的范围内。在一个特定的实施例中，加热温度为一百六十五摄氏度(165℃)。应当理解的是，上述温度取决于在导电传递件的制造中使用的热压机的类型。

还应理解的是，在另一实施例中，可通过仅加热、仅施压以及加热和施压结合的方式来将导电传递件施加至表面上。可使用任何适用于该方法的机械。

图16

如将理解的，本文所述的导电传递件适合于在各种应用中用作加热传递件，现将参照图16和图17描述其中的两个示例。

在图16所示的实施例中，包含导电传递件的制品是鞋类物品1601，其具有的导电传递件1602以类似于传统鞋垫的方式安装在鞋底内部。鞋1602还包括电源1603，该电源1603安装鞋的鞋跟内部并向导电传递件1602提供电力。在该实施例中，电源1603包括可充电电池。此特定的应用可适合需要在极冷的温度下工作的工业人员，以防止由于过度暴露于此类温度而导致脚部热量散失或其它医疗问题。

在该实施例中，当鞋1601被用户穿着时，导电传递件1602激活后可以适当地加热穿着者的脚。可充电电池1603优选地被配置为提供足够的电池功率以覆盖工作班次，例如，确保导电传递件在整个工作班次期间是可操作的。可充电电池1603还被配置为可无线充电。因此，在示例中，在轮班结束时，可以脱下鞋1601并将其放置在远程充电单元1604附近。远程充电单元1604被配置为与可充电电池1603无线通信，以使得能够对可充电电池1603进行充电。

应当理解的是，在另一实施例中不需要移除鞋1601也是可能充电的。

在另一个实施例中，可以将类似的系统并入其他可穿戴物品中，例如，在诸如外套或西服的衣物中。在该进一步的实施例中，远程充电单元可以结合到诸如衣柜之类的存储系统中或者作为衣架的一部分，并且衣物放入到存储装置中后，就进行充电。

图17

本发明的导电传递件还可以应用于带有加热座椅中，例如通常在车辆中应用的加热座椅。汽车座椅1701包括靠背支撑部分1702和座椅部分1703。在该实施例中，座套中包括多个导电传递件1704、1705、1706和1707。由于传统的加热座椅需要复杂的布线，而且安装起来也比较麻烦，这种加热座椅比传统的加热座椅更优异。可以理解的是，本发明的导电传递件能够制造成各种尺寸，以通过在靠背支撑部分和座椅部分上使用不同尺寸的导电传递件来更好地适应这种类型的应用。

图1、16和17中提供的示例未包括应用了本发明的导电传递件的制品的详尽实例。应当理解的是，本发明的导电传递件也可以用于需要加热的其他汽车应用中，例如，加热的方向盘或发动机舱内的机械部件，以确保维持一定的温度。还应理解的是，导电传递件可以形成任何合适的制品的一部分，例如加热毯、热传感器、医用绷带或其他医用敷料、用于医疗或休闲用途的加热垫、加热地板或电子显示器。

在特定示例中，本文所述的导电传递件用于医疗应用的加热毯中。特别的，医疗行业中的加热毯可用于防止患者在手术和/或操作期间和之后出现体温过低。

特别的，本文描述的导电传递件提供了低厚度(相对较薄)的加热元件，其可以被施加到任何表面而不会损害加热元件的柔韧性或可伸缩性。由于封装了非导电油墨层，因此导电传递件也是可清洗的，从而在保持加热元件及整个导电传递件的功能性的同时，保持加热元件的柔韧性和可伸缩性。这为可穿戴产业以及汽车和航空航天业提供了特殊的优势。

图18

图18示出了本文所描述的任何导电传递件可用于的加热座椅的应用的另一个实施例。汽车座椅1801与汽车座椅1701基本相似，并且包括靠背支撑部分1802和座椅部分1803。

在该实施例中，多个导电传递件1804、1805、1806和1807已应用到座椅1801的座套的外表面(在工业上通常称为A侧)上。因此，这与图17的实施例存在本质上的不同，图17的实施例中的导电传递件应用在汽车座椅内，而在该实施例中，导电传递件暴露在座套的顶部暴露表面上，而不是集成在汽车座椅的内表面上。

与图17的实施例一样，可以理解的是，本发明的导电传递件能够制造成各种尺寸，以通过在靠背支撑部分和座椅部分上使用不同尺寸的导电传递件来更好地适应这种类型的应用

通过提供导电传递件1804、1805、1806和1807到汽车座椅1801的外表面上，导电传递件激活时，来自导电传递件的热量可提高向坐在汽车座椅1801上的驾驶员或乘客的热传输的效率。这样，加热的导电传递件1804、1805、1806和1807与驾驶员或乘客直接接触。就此而言，在一个实施例中，加热的导电传递件1804、1805、1806和1807设置有保护层，以为以这种方式暴露的导电传递件提供额外的耐久性。在一个实施例中，保护层包括作为这种导电传递件的顶层印刷的合适的耐用涂层。在一个具体的实施方案中，耐用涂层基本上是透明的。

尽管加热的导电传递件1804、1805、1806和1807可以与本文中先前描述的任何导电传递件基本相似，但是在该示出的实施例中，加热的导电传递件1804、1805、1806和1807中的一个或多个还包括热致变色层。因此，在该实施例中，当加热的导电传递件1804、1805、1806和1807由于其温度升高而发热时，热致变色层响应于热量而发生颜色变化，从而在汽车座椅1801的表面上呈现出替代的外观。

特别的，例如，热致变色层可布置成通过颜色变化或显示印刷为加热传递件的任一部分的数字图像来指示已经达到特定温度。

因此，在该实施例中，随着加热的导电传递件1804、1805、1806和1807的温度升高，图像1808、1809、1810、1811和1812揭示了与导电传递件1804、1805、1806和1807处于较低温度或未激活时的外观相比，汽车座椅1801的表面的另一种外观。

可以理解的是，在保护层与热致变色油墨层结合的实施例中，如果保护层位于热致变色层上方，则保护层是基本上透明的，以确保热致变色层是可见的。但是，还可以预料到，在保护层基本不透明的其它实施例中，保护层位于热致变色层下方，以为导电传递件的其它层提供额外的耐久性。

图19

图19的分解示意图中示出了包括适用于图18所述的应用的热致变色层的导电传递件。

如以下将描述的，导电传递件1901包括七个层和一个基底。导电传递件1901包括第一非导电油墨层1902和第二非导电油墨层1903。两个非导电油墨层1902和1903在它们的组成方面基本相似，每个层均包括为加热元件提供封装剂的合适的印刷油墨，并且基本上类似于前述的任何非导电油墨层。

加热元件1904位于非导电油墨层1902和非导电油墨层1903之间。在该实施例中，加热元件1904包括第一和第二导电油墨层1905和1906。在该实施例中，导电油墨层1905包括具有正温度系数的导电油墨，使得该导电油墨响应于温度的上升而电阻增大。正温度系数油墨与本文先前描述的正温度系数油墨基本相似，此外，加热元件1904可包括更多的层或单层材料。

导电油墨层1906包括以油墨形式提供的金属材料，并且可与先前实施例中描述的导电油墨层基本相似。导电传递件1901还包括粘附层1907，其适合于将导电传递件1901粘附至合适的表面，例如汽车座椅1801的暴露的外表面或其它合适制品的其它可选的外露表面。在该实施例中，粘附层包括任何合适的粘合剂，例如本文先前所述的那些。

在制造过程中，每个层同样被印刷到基底1908上，该基底1908被配置为可通过加热、施压或加热和施压组合的方式而从其余层上移除。因此，当应用时，粘附层1907与要施加导电传递件的表面(例如，图18中的汽车座套形式的暴露表面)接触，并且将热和/或压力施加至基底1908上，使得粘附层1907将导电传递件1901粘附至该表面上。

加热的导电传递件1901与本文先前描述的加热的导电传递件的不同之处在于，其还包括了热致变色层1909。在该实施例中，热致变色层1909包括第一层1910，其被配置为响应于温度变化而发生颜色变化。因此，在该实施例中，第一层1910包括热致变色油墨。在该实施例中，热致变色油墨被配置为从不透明的深色(例如黑色)变为透明的外观。

热致变色层1909还包括第二层1911，其包括印刷图像。在该实施例中，印刷图像是通过常规的数字丝网印刷工艺形成的数字图像。因此，当与第一层1910结合时，在使用过程中，随着导电传递件1901温度的上升，层1910从深色不透明颜色变化为清晰透明的外观，从而显示出层1911上印刷的数字图像。这样，可以根据需要利用数字图像为制造商提供其它图案、显示信息或提供可变的品牌。在另一实施例中，层1910和1911可以与所示相反的顺序放置。

因此，热致变色层1909提供了美观的可能性，而且随着加热元件在使用过程中的温度上升，热致变色层1909还可以用于提供加热元件温度的可视性。

尽管图18的示例性实施例采用了图19的布置，但是应当理解的是，在其它应用中，可以采用与图19的导电传递件基本相似的导电传递件。例如，可在纺织品或可穿戴物品上再次采用基本相似的导电传递件，以呈现出热致变色层。

在另一个实施例中，导电传递件1901(或本文描述的任何其它导电传递件)具有进一步的抗菌层。在一个实施例中，抗菌层包括抗菌涂层。

在又一个实施例中，本文所述的任何一种导电传递件(例如，导电传递件201、1001、1901)包括热电偶，以监测导电传递件输出的温度。在一个实施例中，热电偶包括与形成导电油墨层的导电油墨基本相似的导电油墨。例如，热电偶包括铜基油墨，该铜基油墨可以以常规热电偶的方式与康铜合金结合。可以利用本领域已知的其它材料来形成热电偶。

在一个实施例中，可以通过印刷第一导电油墨(例如炭黑)的单个迹线来创建热电偶矩阵。然后，通过与第一导电油墨的单个迹线电连接地印刷另一材料(例如银油墨)的多个导电迹线，从而形成多个热电偶。接着可以将多个热电偶连接到多路复用器，以分别从每个热电偶测量电压，从而为每个热电偶提供单独的温度读数。以这种方式，热电偶可布置为分布在穿过导电传递件的横截面的矩阵上，从而可以确定整个导电传递件的温度波动和变化。因此，作为使用热像仪的替代方案，这能够确定整个导电传递件的热量输出的二维图。

除了创建热量输出的二维图，还可以扩展类似的布置，以在整个导电传递件的厚度上创建热量输出的三维图。例如，可以印刷热电偶层并将其定位成与加热元件电连接，而另一热电偶层可被印刷并定位在导电传递件中的替代点(例如靠近非导电层)上。这样，可以产生通过导电传递件的热传递图，其指示通过导电传递件的热量流。然后，可以通过处理器或类似设备来再现该热传递图，从而形成视觉输出。

图20

图20的分解示意图中示出了导电传递件的另一实施例。应当理解的是，导电传递件2001包括与前述导电传递件基本相似的层，但是，在该示出的实施例中，导电传递件2001包括阻挡层。

导电传递件2001包括第一非导电油墨层2002和第二非导电油墨层2003。导电传递件2001还包括加热元件2004，该加热元件类似地包括第一和第二导电油墨层2005和2006。同样，在该实施例中，导电油墨层2005包括具有正温度系数的导电油墨，使得该导电油墨响应于温度的上升而电阻增大。

导电传递件2001还包括粘附层2007，其适合于将导电传递件2001粘附到合适的表面上。每个层均印刷到合适的可移除的基底2008上。

然而，导电传递件2001还包括阻挡层2009和阻挡层2010。在该实施例中，阻挡层2009位于非导电油墨层2002和加热元件2004之间，以在加热元件2004和粘附层2007之间提供阻挡。此外，阻挡层2010位于非导电油墨层2003和加热元件2004之间。在一个实施例中，阻挡层2009和2010中的一个或两个包括介电油墨。应当理解的是，在另一实施例中，可采用能够在粘附层2007和加热元件2004之间提供阻挡的其它油墨。还应当理解的是，在其它实施例中，包括可选择数量的阻挡层，例如比本文中的两个阻挡层多一个或多个阻挡层。

发明人还注意到，常规合适的粘附层包括增塑剂组分，当将其应用于本文中的类型的导电传递件时，在加热过程中，增塑剂组分迁移穿过印刷油墨的层并迁移至正温度系数的导电油墨层2005和导电油墨层2006上。粘附剂的增塑剂组分是绝缘体，因此其向加热元件的层迁移后，加热元件的电阻特别是导电油墨层2006的电阻增加，这导致来自导电传递件的热量输出减少。因此，阻挡层2009被配置为防止粘附层中的增塑剂组分迁移和扩散到导电油墨层中，以确保重复使用后导电传递件仍可保持性能。

应当理解的是，在本文描述的实施例中，适当的变化也应落入本发明的范围内。例如，在另一实施例中可以存在结合了多个实施例的特征的实施例。例如，同时包括了导电传递件2001的阻挡层和导电传递件的热致变色层的导电传递件为一个潜在应用的合适的替代实施例。

在又一实施例中，可以在导电传递件内采用多个加热元件，以在导电传递件内形成多个加热区。在该实施例中，公共印刷电极被印刷为与每个加热区形成电连接的层的一部分。这样，每个加热区可以独立地从它们各自的加热元件散发热量，并由中央控制器和电源控制。因此，可根据需要将电压分别提供给每个加热区，从而在激活第一加热区的同时不激活第二加热区。这既可以以二维方式实现导电传递件，也可以以三维方式实现导电传递件。

该示例在将导电传递件应用到可穿戴物品的实施例中是有益的。因此，该系统是合适的，使得可穿戴物品上的不同区域可以在不同时间被加热，并且穿戴者还可以根据需要激活不同的区域。

在一个实施例中，分区的导电传递件与本文所述类型的多个印刷热电偶结合在一起。因此，每个区均设有相应的热电偶，以提供每个区的热量输出。在一个实施例中，热电偶的迹线既用作热电偶又用作加热元件，从而降低了生产成本。在该实施例中，当加热元件暂时不激活时，利用共享的迹线对每个区进行热电偶测量。

在又一个实施例中，使用分区的导电传递件来控制热致变色层的激活和热致变色层内数字图像的产生。因此，分区的导电传递件提供了一种彩色显示器，该彩色显示器包括无源矩阵型显示器或有源矩阵显示器。在包括一个或多个热电偶的这种类型的实施例中，可以处理每个热电偶的温度输出，从而相应地进行热致变色层的切换。这种类型的显示器可以被构造成具有高对比度并且具有成本效益。

Claims (33)

1.一种应用于表面的导电传递件，包括：

第一非导电油墨层和第二非导电油墨层；

位于所述第一非导电油墨层和所述第二非导电油墨层之间的加热元件；和

用于将所述导电传递件粘附到表面上的粘附层；其中

所述加热元件包括具有正温度系数的导电油墨，从而所述导电油墨响应于温度的上升而电阻增大；以及

位于所述加热元件和所述粘附层之间的用于提供阻挡的阻挡层，所述阻挡层位于所述第一非导电油墨层和所述加热元件之间；

所述阻挡层被配置为防止所述粘附层中的增塑剂组分迁移和扩散到所述导电油墨中。

2.根据权利要求1所述的导电传递件，其中，所述加热元件封装在所述第一非导电油墨层和所述第二非导电油墨层之间，并且所述第一非导电油墨层包括非印刷区域，所述加热元件暴露在所述非印刷区域中，以提供电连接点。

3.根据权利要求1或2所述的导电传递件，还包括印刷有所述第一非导电油墨层的基底。

4.根据权利要求3所述的导电传递件，其中，所述基底加热后与所述第一非导电油墨层可分离。

5.根据权利要求3所述的导电传递件，其中，所述基底施压后与所述第一非导电油墨层可分离。

6.根据权利要求1所述的导电传递件，其中，所述加热元件包括第一导电油墨层和第二导电油墨层，所述第二导电油墨层包括具有正温度系数的所述导电油墨。

7.根据权利要求6所述的导电传递件，其中，所述第一导电油墨层包括金属材料，所述第二导电油墨层包括碳基油墨。

8.根据权利要求7所述的导电传递件，其中，所述金属材料为铜。

9.根据权利要求6所述的导电传递件，其中，所述第二导电油墨层包括多个正温度系数油墨元件。

10.根据权利要求1所述的导电传递件，其中，所述导电传递件还包括电源，所述电源被配置为向所述加热元件提供电力。

11.根据权利要求10所述的导电传递件，其中，所述电源被配置为以多个功率水平来操作。

12.根据权利要求10所述的导电传递件，其中，所述电源包括印刷油墨。

13.根据权利要求10所述的导电传递件，其中，所述电源包括可充电电池。

14.根据权利要求13所述的导电传递件，其中，所述可充电电池被配置为无线充电。

15.根据权利要求1所述的导电传递件，还包括绝缘层。

16.根据权利要求15所述的导电传递件，其中，所述绝缘层包括不可渗透的材料。

17.根据权利要求15所述的导电传递件，其中，所述绝缘层包括反射材料。

18.根据权利要求15所述的导电传递件，还包括所述绝缘层和所述第二非导电油墨层之间的气隙。

19.根据权利要求1所述的导电传递件，还包括热致变色层。

20.根据权利要求19所述的导电传递件，其中，所述热致变色层包括第一层，所述第一层包括被配置为响应于温度变化而发生颜色变化的油墨；和

第二层，所述第二层包括印刷图像。

21.根据权利要求1所述的导电传递件，其中，所述阻挡层包括介电油墨。

22.根据权利要求1所述的导电传递件，还包括抗菌层。

23.根据权利要求1所述的导电传递件，还包括保护层。

24.根据权利要求1所述的导电传递件，还包括多个加热元件，多个所述加热元件在所述导电传递件内限定了多个加热区。

25.根据权利要求24所述的导电传递件，其中，每个所述加热区包括热电偶，以提供每个所述加热区的温度输出的读数。

26.根据权利要求1所述的导电传递件，包括至少一个热电偶，所述热电偶被配置为提供所述导电传递件的温度输出的读数。

27.一种包括上述权利要求任一项中所述的导电传递件的制品，所述制品包括以下任一项：

可穿戴物品、加热座椅、加热毯、热传感器、医用绷带、加热垫、加热地板和电子显示器。

28.根据权利要求27所述的制品，其中，所述制品包括暴露表面，所述导电传递件安装在所述暴露表面上。

29.一种包括权利要求14所述的导电传递件的设备，还包括远程充电单元，所述远程充电单元被配置为与所述可充电电池无线通信，以对所述可充电电池进行充电。

30.一种应用于表面的导电传递件的制备方法，包括如下步骤：

将非导电油墨印刷在基底上，以形成第一非导电油墨层；

在所述第一非导电油墨层上印刷导电油墨，以形成加热元件，所述导电油墨具有正温度系数，从而所述导电油墨响应于温度的上升而电阻增大；

在所述加热元件上印刷所述非导电油墨，以形成第二非导电油墨层；以及

在所述第二非导电油墨层上印刷粘合材料，以形成粘附层；其特征在于，还包括以下步骤：

在非导电油墨层和所述加热元件之间印刷阻挡层，以在所述加热元件和所述粘附层之间提供阻挡，所述阻挡层被配置为防止所述粘附层中的增塑剂组分迁移和扩散到所述导电油墨中。

31.根据权利要求30所述的导电传递件的制备方法，还包括以下步骤：

印刷电源，所述电源包括印刷油墨。

32.根据权利要求30或31所述的导电传递件的制备方法，还包括以下步骤：

将绝缘层附着或印刷到所述第二非导电油墨层上。

33.根据权利要求32所述的导电传递件的制备方法，还包括以下步骤：

在所述绝缘层和所述第二非导电油墨层之间引入气隙。

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