CN112822801A - 发热组件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发热技术领域，具体涉及一种发热组件及其制备方法。该发热组件包括承载层、发热层和饰面层，承载层，采用无机材料制成；发热层，采用具有导电性能的无机材料制成，所述发热层设置于所述承载层的一侧且与所述承载层相贴，所述发热层用于在外部电流输入时产生热量；饰面层，采用无机材料或UV材料制成，所述饰面层设置于所述发热层上且与所述发热层相固定；所述承载层和所述发热层通过烧结的方式相固定。本发明的方案能够减少发热组件在工作时产生的异味。
Description
技术领域
本发明涉及发热技术领域，尤其涉及发热组件及其制备方法。
背景技术
现有的发热组件通常是将发热层(例如电热膜)通过胶粘剂粘贴在基层(例如瓷砖或玻璃)上。由于这种发热组件在对发热层固定时采用了胶粘剂，因此在发热组件工作时，发热层加热会导致胶粘剂产生较大的异味。
发明内容
本发明提供了发热组件及其制备方法，以减少发热组件在工作时产生的异味。
第一方面，本发明实施例提供了发热组件，包括：
承载层，采用无机材料制成；
发热层，采用具有导电性能的无机材料制成，所述发热层设置于所述承载层的一侧且与所述承载层相贴，所述发热层用于在外部电流输入时产生热量；
饰面层，采用无机材料或UV材料制成，所述饰面层设置于所述发热层上且与所述发热层相固定；
所述承载层和所述发热层通过烧结的方式相固定。
在一种可能的设计中，当所述饰面层采用无机材料制成时，所述承载层、所述发热层和所述饰面层通过烧结的方式相固定。
第二方面，本发明实施例提供了发热组件，包括：
承载层，采用无机材料制成；
发热层，采用具有导电性能的无机材料制成，所述发热层设置于所述承载层的一侧且与所述承载层相贴，所述发热层用于在外部电流输入时产生热量；
饰面层，采用无机材料或UV材料制成，所述饰面层设置于所述承载层的另一侧且与所述承载层相固定；
绝缘层，采用无机材料或耐高温的有机材料制成，所述绝缘层设置于所述发热层上；
所述承载层、所述发热层和所述绝缘层通过烧结的方式相固定。
在一种可能的设计中，当所述饰面层采用无机材料制成时，所述承载层、所述发热层、所述饰面层和所述绝缘层通过烧结的方式相固定。
第三方面，本发明实施例提供了发热组件的制备方法，包括：
将发热层制备在承载层上；其中，所述承载层采用无机材料制成，所述发热层采用具有导电性能的无机材料制成，所述发热层用于在外部电流输入时产生热量；
根据所述承载层和所述发热层的材料特性，确定第一烧结温度；
按照所述第一烧结温度对所述承载层和所述发热层进行烧结；
将饰面层制备在所述发热层上；其中，所述饰面层采用无机材料或UV材料制成。
在一种可能的设计中，当所述饰面层采用无机材料时，在所述将饰面层制备在所述发热层上之后，还包括：
根据所述承载层、所述发热层和所述饰面层的材料特性，确定第二烧结温度；
按照所述第二烧结温度对所述承载层、所述发热层和所述饰面层进行烧结。
在一种可能的设计中，在所述按照所述第一烧结温度对所述承载层和所述发热层进行烧结之后和所述将饰面层制备在所述发热层上之前，进一步包括：
在所述发热层的两端制备电极；
根据所述承载层、所述发热层和所述电极的材料特性，确定第三烧结温度；
按照所述第三烧结温度对所述承载层、所述发热层和所述电极进行烧结。
第四方面，本发明实施例提供了发热组件的制备方法，包括：
将发热层制备在承载层的一侧；其中，所述承载层采用无机材料制成，所述发热层采用具有导电性能的无机材料制成，所述发热层用于在外部电流输入时产生热量；
根据所述承载层和所述发热层的材料特性，确定第一烧结温度；
按照所述第一烧结温度对所述承载层和所述发热层进行烧结；
将绝缘层制备在所述发热层上；其中，所述绝缘层采用无机材料或耐高温的有机材料制成；
根据所述承载层、所述发热层和所述绝缘层的材料特性，确定第四烧结温度；
按照所述第四烧结温度对所述承载层、所述发热层和所述绝缘层进行烧结；
将饰面层制备在所述承载层的另一侧；其中，所述饰面层采用无机材料或UV材料制成。
在一种可能的设计中，当所述饰面层采用无机材料时，在所述将饰面层制备在所述承载层的另一侧之后，还包括：
根据所述承载层、所述发热层、所述饰面层和所述绝缘层的材料特性，确定第五烧结温度；
按照所述第五烧结温度对所述承载层、所述发热层、所述饰面层和所述绝缘层进行烧结。
在一种可能的设计中，在所述按照所述第一烧结温度对所述承载层和所述发热层进行烧结之后和所述将绝缘层制备在所述发热层上之前，进一步包括：
在所述发热层的两端制备电极；
根据所述承载层、所述发热层、所述绝缘层和所述电极的材料特性，确定第六烧结温度；
按照所述第六烧结温度对所述承载层、所述发热层、所述绝缘层和所述电极进行烧结。
可见，本发明提供的发热组件中的承载层和发热层都采用无机材料制成，因此在发热组件工作时不会导致无机材料产生异味；同时，将发热组件中的承载层和发热层通过烧结的方式相固定，使得发热组件的成型更加牢靠，而且这种烧结的结合方式替代现有的通过胶粘剂的结合方式，从而可以减少发热组件在工作时产生的异味。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的发热组件的剖面示意图；
图2为本发明实施例二提供的发热组件的剖面示意图；
图3为本发明实施例一或二提供的发热组件的发热层的结构示意图；
图4为本发明实施例三提供的发热组件的剖面示意图；
图5为本发明实施例四提供的发热组件的剖面示意图；
图6为本发明一个实施例提供的发热组件的制备方法的流程图。
附图标记：
11-承载层；
12-发热层；
13-电极；
14-饰面层；
15-绝缘层。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本发明进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本说明书的描述中，需要理解的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的发热组件的剖面示意图。如图1所示，该发热组件包括承载层11、发热层12和饰面层14，其中：
承载层11采用无机材料制成，发热层12采用具有导电性能的无机材料制成，发热层12设置于承载层11的一侧且与承载层11相贴，发热层12用于在外部电流输入时产生热量，饰面层14采用无机材料或UV材料制成，饰面层14设置于发热层12上且与发热层12相固定，承载层11和发热层12通过烧结的方式相固定。
在本发明实施例中，承载层11和发热层12都采用无机材料制成，因此在发热组件工作时不会导致无机材料产生异味；同时，将发热组件中的承载层11和发热层12通过烧结的方式相固定，使得发热组件的成型更加牢靠，而且这种烧结的结合方式替代现有的通过胶粘剂的结合方式，从而可以减少发热组件在工作时产生的异味。
需要指出的是，发热层12可以是呈整个面状的膜层，此时发热层12需要借助电极(即导电条)引入外部电流；发热层12也可以是呈线路状态的膜层，此时发热层12可以不需要再借助电极引入外部电流。其中，图3是发热层12呈线路状态的结构示意图，此时发热层12只需在两个端部与外部线路相连接即可。
在一些实施方式中，承载层11为玻璃、瓷砖、陶瓷或微晶石，承载层11用于起到支撑发热层12和饰面层14的作用，因此承载层11需要采用硬质材料制成，从而具有一定的硬度。
在一些实施方式中，发热层12采用金属、金属氧化物、合金材料或导电浆料制成。具体来说，金属例如可以是铜、银、金或者铝，金属氧化物可以是氧化铟锡(ITO)、氧化锌镓(GZO)、掺氟的氧化锡(FTO)或者掺铝的氧化锌(AZO)，合金材料可以是镍铬合金、锰铜合金或者镍铁铬合金，导电浆料可以是碳浆。
在一些实施方式中，当饰面层14采用无机材料制成时，承载层11、发热层12和饰面层14可以通过烧结的方式相固定，如此制成的发热组件在工作时几乎不会产生异味。
此外，饰面层14所采用的无机材料可以是釉料，如此可使得饰面层14起到绝缘防水、抗冲击和保护发热层12的作用。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的发热组件的剖面示意图。与实施例一不同的是，实施例二的发热组件还包括绝缘层15，饰面层14设置于承载层11的另一侧且与承载层11相贴。
具体地，绝缘层15采用无机材料或耐高温的有机材料制成，绝缘层15通过烧结的方式设置于发热层12上。
在本实施例中，绝缘层15在采用无机材料制成时，无机材料可以为釉料。而当绝缘层15采用耐高温的有机材料(例如可以是特氟龙材料或聚对二甲苯，在此不进行具体限定)制成时，其中，该高温可以是不超过350℃的温度。由于发热层12在工作时的最高温度也不会超过该温度(即350℃)，因此不管绝缘层15采用无机材料还是耐高温的有机材料制成，当发热组件工作时，绝缘层15也不会产生异味。
实施例三
图4为本发明实施例三提供的发热组件的剖面示意图。与实施例一不同的是，实施例三的发热组件还包括两个电极13，两个电极13设置于发热层12上，用于将外部电流引入发热层12。
在一些实施方式中，电极13采用银浆制成。具体来说，银浆包括银粉和树脂，或银浆包括银粉和玻璃粉。采用银粉和树脂制成的银浆为低温银浆，树脂在此作为粘接剂，低温银浆不耐高温，通常250℃开始成为融化；采用银粉和玻璃粉制成的银浆为高温银浆，高温银浆在烧结以后银粉和玻璃粉可以很好地融合在一起，结合力好，通常可以应用于600℃的烧结温度。因此，高温银浆制成的电极13可以直接焊接，可靠性高。而且，低温银浆与发热层12的接触电阻没有高温银浆小，接触电阻小可以降低打火的风险。
实施例四
图5为本发明实施例四提供的发热组件的剖面示意图。与实施例二不同的是，实施例四的发热组件还包括两个电极13，两个电极13设置于发热层12上，用于将外部电流引入发热层12。
在一些实施方式中，电极13采用银浆制成。具体来说，银浆包括银粉和树脂，或银浆包括银粉和玻璃粉。采用银粉和树脂制成的银浆为低温银浆，树脂在此作为粘接剂，低温银浆不耐高温，通常250℃开始成为融化；采用银粉和玻璃粉制成的银浆为高温银浆，高温银浆在烧结以后银粉和玻璃粉可以很好地融合在一起，结合力好，通常可以应用于600℃的烧结温度。因此，高温银浆制成的电极13可以直接焊接，可靠性高。而且，低温银浆与发热层12的接触电阻没有高温银浆小，接触电阻小可以降低打火的风险。
下面对本发明实施例提供的发热组件的制备方法进行介绍。
图6为本发明一个实施例提供的发热组件的制备方法的流程图。上述实施例一提供的发热组件是图6所示发热组件的制备方法的具体应用实例。图6所示的发热组件的制备方法包括如下步骤：
步骤601、将发热层制备在承载层上。
在本步骤中，承载层采用无机材料制成，发热层采用具有导电性能的无机材料制成，发热层用于在外部电流输入时产生热量。
在一些实施方式中，发热层可以通过真空镀膜、喷涂、丝印、凹印或涂布的方式制备在承载层的表面。通过将发热层先制备在承载层上，使得发热层和承载层具备一定的结合力，以为对发热层和承载层的烧结固定提供准备条件。
步骤602、根据承载层和发热层的材料特性，确定第一烧结温度。
举例来说，当承载层为玻璃、发热层12采用氧化铟锡制成时，第一烧结温度可以选为600-800℃。
步骤603、按照第一烧结温度对承载层和发热层进行烧结。
步骤604、将饰面层制备在发热层上。
在本步骤中，饰面层采用无机材料制成时，饰面层可以通过高温数码打印或丝印的方式制备在发热层的表面；饰面层采用UV材料制成时，饰面层可以利用UV材料的胶黏特性通过喷涂的方式制备在发热层的表面。
由此可见，采用上述制备方法制备的发热组件中的承载层和发热层都采用无机材料制成，因此在发热组件工作时不会导致无机材料产生异味；同时，将发热组件中的承载层和发热层通过烧结的方式相固定，使得发热组件的成型更加牢靠，而且这种烧结的结合方式替代现有的通过胶粘剂的结合方式，从而可以减少发热组件在工作时产生的异味。
进一步地，当饰面层采用无机材料时，在步骤604之后，上述制备方法进一步包括：
根据承载层、发热层和饰面层的材料特性，确定第二烧结温度；
按照第二烧结温度对承载层、发热层和饰面层进行烧结。
举例来说，当承载层为玻璃、发热层为氧化铟锡、饰面层采用低温釉时，第二烧结温度可以选为600-800℃；当承载层为陶瓷、发热层为镍铬合金、饰面层采用高温釉时，第二烧结温度可以选为900-1300℃。
进一步地，在步骤603之后和步骤604之前，上述制备方法进一步包括：
步骤一、在发热层的两端制备电极。
在本步骤中，例如通过喷涂的方式将银浆喷涂在发热层的两端，以制备电极。
步骤二、根据承载层、发热层和电极的材料特性，确定第三烧结温度。
举例来说，当承载层为玻璃、发热层采用氧化铟锡制成、两个电极采用高温银浆制成时，第三烧结温度可以选为600-800℃；当承载层为玻璃、发热层采用氧化铟锡制成、两个电极采用低温银浆制成时，第三烧结温度可以选为100-300℃。
步骤三、按照第三烧结温度对承载层、发热层和电极进行烧结。
通过烧结方式制成的发热组件的成型更加牢靠，而且这种烧结的结合方式替代现有的通过胶粘剂的结合方式，也可以避免发热组件工作时产生异味。而且，银浆制成的电极在发热层产生热量时，由于低温银浆在烧结时，其包含的有机组分(即树脂)已经完全挥发，而高温银浆不包含有机组分，因此由银浆制成的电极也不会产生异味。
在另一些发热组件的制备方法的实施例中，上述实施例二提供的发热组件是该发热组件的制备方法的具体应用实例。该发热组件的制备方法包括如下步骤：
将发热层制备在承载层的一侧；其中，承载层采用无机材料制成，发热层采用具有导电性能的无机材料制成，发热层用于在外部电流输入时产生热量；
根据承载层和发热层的材料特性，确定第一烧结温度；
按照第一烧结温度对承载层和发热层进行烧结；
将绝缘层制备在发热层上；其中，绝缘层采用无机材料或耐高温的有机材料制成；
根据承载层、发热层和绝缘层的材料特性，确定第四烧结温度；
按照第四烧结温度对承载层、发热层和绝缘层进行烧结；
将饰面层制备在承载层的另一侧；其中，饰面层采用无机材料或UV材料制成。
可以知道的是，该制备方法的实施例和前述制备方法的实施例的区别在于，该制备方法的实施例还包括绝缘层的制备。其中，绝缘层通过烧结的方式设置于发热层上时，可以使发热组件各层的结合强度更好。此时的烧结温度也和绝缘层的材料特性相关，例如当承载层为玻璃、发热层采用氧化铟锡制成、绝缘层采用高温釉制成时，第四烧结温度可以采用600-1300℃；当承载层为玻璃、发热层采用氧化铟锡制成、绝缘层采用特氟龙材料制成时，第四烧结温度可以采用200-300℃。其余步骤的描述请参见前述制备方法实施例或前述发热组件的实施例一至四中的相关描述，在此不进行赘述。
进一步地，当饰面层采用无机材料时，在将饰面层制备在承载层的另一侧之后，还包括：
根据承载层、发热层、饰面层和绝缘层的材料特性，确定第五烧结温度；
按照第五烧结温度对承载层、发热层、饰面层和绝缘层进行烧结。
举例来说，当承载层为玻璃、发热层为氧化铟锡、饰面层采用低温釉、绝缘层采用低温釉时，第五烧结温度可以选为600-800℃；当承载层为陶瓷、发热层为镍铬合金、饰面层采用高温釉、绝缘层采用高温釉时，第五烧结温度可以选为900-1300℃。
进一步地，在按照第一烧结温度对承载层和发热层进行烧结之后和将绝缘层制备在发热层上之前，进一步包括：
在发热层的两端制备电极；
根据承载层、发热层、绝缘层和电极的材料特性，确定第六烧结温度；
按照第六烧结温度对承载层、发热层、绝缘层和电极进行烧结。
在该实施例中，当承载层为玻璃、发热层采用氧化铟锡制成、绝缘层采用低温釉、两个电极采用高温银浆制成时，第六烧结温度可以选为600-800℃；当承载层为玻璃、发热层采用氧化铟锡制成、绝缘层采用特氟龙材料、两个电极采用低温银浆制成时，第六烧结温度可以选为100-300℃。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明保护的范围之内。
Claims (10)
1.发热组件，其特征在于，包括：
承载层，采用无机材料制成；
发热层，采用具有导电性能的无机材料制成，所述发热层设置于所述承载层的一侧且与所述承载层相贴，所述发热层用于在外部电流输入时产生热量；
饰面层，采用无机材料或UV材料制成，所述饰面层设置于所述发热层上且与所述发热层相固定；
所述承载层和所述发热层通过烧结的方式相固定。
2.根据权利要求1所述的发热组件，其特征在于，当所述饰面层采用无机材料制成时，所述承载层、所述发热层和所述饰面层通过烧结的方式相固定。
3.发热组件，其特征在于，包括：
承载层，采用无机材料制成；
发热层，采用具有导电性能的无机材料制成，所述发热层设置于所述承载层的一侧且与所述承载层相贴，所述发热层用于在外部电流输入时产生热量；
饰面层，采用无机材料或UV材料制成，所述饰面层设置于所述承载层的另一侧且与所述承载层相固定；
绝缘层，采用无机材料或耐高温的有机材料制成，所述绝缘层设置于所述发热层上；
所述承载层、所述发热层和所述绝缘层通过烧结的方式相固定。
4.根据权利要求3所述的发热组件，其特征在于，当所述饰面层采用无机材料制成时，所述承载层、所述发热层、所述饰面层和所述绝缘层通过烧结的方式相固定。
5.发热组件的制备方法，其特征在于，包括：
将发热层制备在承载层上；其中，所述承载层采用无机材料制成，所述发热层采用具有导电性能的无机材料制成，所述发热层用于在外部电流输入时产生热量；
根据所述承载层和所述发热层的材料特性，确定第一烧结温度；
按照所述第一烧结温度对所述承载层和所述发热层进行烧结；
将饰面层制备在所述发热层上；其中，所述饰面层采用无机材料或UV材料制成。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，当所述饰面层采用无机材料时，在所述将饰面层制备在所述发热层上之后，还包括：
根据所述承载层、所述发热层和所述饰面层的材料特性，确定第二烧结温度；
按照所述第二烧结温度对所述承载层、所述发热层和所述饰面层进行烧结。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述按照所述第一烧结温度对所述承载层和所述发热层进行烧结之后和所述将饰面层制备在所述发热层上之前，进一步包括：
在所述发热层的两端制备电极；
根据所述承载层、所述发热层和所述电极的材料特性，确定第三烧结温度；
按照所述第三烧结温度对所述承载层、所述发热层和所述电极进行烧结。
8.发热组件的制备方法，其特征在于，包括：
将发热层制备在承载层的一侧；其中，所述承载层采用无机材料制成，所述发热层采用具有导电性能的无机材料制成，所述发热层用于在外部电流输入时产生热量；
根据所述承载层和所述发热层的材料特性，确定第一烧结温度；
按照所述第一烧结温度对所述承载层和所述发热层进行烧结；
将绝缘层制备在所述发热层上；其中，所述绝缘层采用无机材料或耐高温的有机材料制成；
根据所述承载层、所述发热层和所述绝缘层的材料特性，确定第四烧结温度；
按照所述第四烧结温度对所述承载层、所述发热层和所述绝缘层进行烧结；
将饰面层制备在所述承载层的另一侧；其中，所述饰面层采用无机材料或UV材料制成。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，当所述饰面层采用无机材料时，在所述将饰面层制备在所述承载层的另一侧之后，还包括：
根据所述承载层、所述发热层、所述饰面层和所述绝缘层的材料特性，确定第五烧结温度；
按照所述第五烧结温度对所述承载层、所述发热层、所述饰面层和所述绝缘层进行烧结。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在所述按照所述第一烧结温度对所述承载层和所述发热层进行烧结之后和所述将绝缘层制备在所述发热层上之前，进一步包括：
在所述发热层的两端制备电极；
根据所述承载层、所述发热层、所述绝缘层和所述电极的材料特性，确定第六烧结温度；
按照所述第六烧结温度对所述承载层、所述发热层、所述绝缘层和所述电极进行烧结。
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|---|---|---|---|---|
| CN102119831A (zh) * | 2011-01-27 | 2011-07-13 | 广东新宝电器股份有限公司 | 一种电热水壶 |
| CN110708773A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-01-17 | 中兴能源有限公司 | 一种不燃碳晶发热板及其制备方法 |
| CN214070178U (zh) * | 2021-02-09 | 2021-08-27 | 桐文科技(深圳)有限公司 | 发热组件 |
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