CN112969247A - 远红外电热膜及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种远红外电热膜及其制作方法。所述制作方法包括：采用狭缝涂布的方式在基膜上形成电极浆料，使所述电极浆料干燥固化而形成电极；采用狭缝涂布的方式在所述基膜上形成碳膜浆料，所述碳膜浆料至少覆盖所述电极的部分或全部，使所述碳膜浆料干燥固化而形成碳膜，从而形成所述的远红外电热膜。本发明实施例提供的一种远红外电热膜的制作方法，可以实现银浆电极和碳浆涂层的同步高效涂布，提高了生产效率，降低了产品不良率；同时也解决了电热膜在裁切时边缘漏电的问题。
Description
技术领域
本发明特别涉及一种远红外电热膜及其制作方法，属于电热膜技术领域。
背景技术
随着科技发展，电热膜作为一种舒适、节能的远红外辐射地面供暖系统，已经获得了越来越多消费者的青睐。作为一种远红外辐射产品，不同发热面积、形状、功率的电热膜，其电热辐射转化效率也有着不同的节能效果。依据GB/T7287-2008中定义的热像测量法，电热辐射转换效率计算公式：η＝Sσ(Tr 4-T0 4)/P，相同功率，发热面积越大，平均辐射温度越高，电热辐射转化效率越高，因此整面发热的电热膜从理论上具有极高的电热辐射转化效率。
依据导电剂类型，现有市面上大部分电热膜导电层使用的导电油墨，通常是由石墨粉或短切碳纤维粉作为导电添加剂配制而成，由于导电颗粒为微米级，因此需要增加导电剂填充量而达到电热膜导电层方块电阻的设计要求，造成在涂膜时电热膜导电层的附着力较差，需要制成图案状的发热体(空白处依靠胶膜固定)才能保证电热膜导电层不脱层、不开胶。
依据工艺实现方式，上述导电层以石墨粉或短切碳纤维粉为主的电热膜的印刷方式通常为丝网印刷或者凹版印刷工艺，传统的丝网印刷的工作原理是将电热膜图案制成网版，利用刮刀在网版上刮涂导电油墨印于电热膜基材上，烘干后形成电热膜条幅状或多孔状图案；凹版印刷工艺通常是将电热膜图案雕刻于凹版辊上，通过凹版辊将油墨转印于电热膜基材上，烘干后形成电热膜条幅状或多孔状图案。
电热膜生产设备需要具备较高的涂布精度，尤其是对于发热涂层厚度均一性有较高的要求，传统的丝网印刷工艺存在工作效率低，印刷涂层厚度均一性差等缺点，并且网版使用寿命有限，需定期更换网版。凹版印刷工艺存在油墨物性适用性窄(油墨粘度要适应凹版辊转印要求)，一些水性低粘性导电油墨无法涂布等缺点；依据整面发热电热膜的结构特点，市面上大部分整面发热的电热膜，由于使用微凹连续整面涂布技术，在裁切成标准长度片材时，裁切边缘容易裸露导电层，尤其是电热膜屏蔽层极易与导电层接触短路、打火，不利于电热膜整体的绝缘和封装，特别是在实际应用时遇到湿气时，会造成电热膜漏电或使用寿命减短。因此，亟待开发一种整面发热、结构安全的远红外电热膜的涂布设备及制备工艺。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种远红外电热膜的制作方法，以克服现有技术中的不足。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
本发明实施例还提供了一种远红外电热膜的制作方法，其包括：
采用狭缝涂布的方式在基膜上形成电极浆料，使所述电极浆料干燥固化而形成电极；
采用狭缝涂布的方式在所述基膜上形成碳膜浆料，所述碳膜浆料至少覆盖所述电极的部分或全部，使所述碳膜浆料干燥固化而形成碳膜，从而形成所述的远红外电热膜。
本发明实施例提供了由所述的制作方法制作形成的远红外电热膜，所述远红外电热膜包括：依次叠层设置的第一绝缘膜、电热膜、第二绝缘膜和屏蔽层，所述电热膜包括叠设的碳膜和电极。
与现有技术相比，本发明的优点包括：
1)本发明实施例提供的一种远红外电热膜的制作方法，可以实现银浆电极和碳浆涂层的同步高效涂布，提高了生产效率，降低了产品不良率；
2)本发明实施例提供的一种远红外电热膜与基膜的附着力可达5B，提高了电热膜的结构稳定性；
3)本发明实施例提供的一种远红外电热膜的制作方法，同时也解决了电热膜在裁切时边缘漏电的问题；
4)本发明提供的电远红外电热膜的电辐射转化效率远高于现有的电热膜，在将其应用于远红外辐射地面供暖时，超高的远红外线转化效率可以极快的实现地面速热、空间速热的即时取暖需求，从而实现即开即热的采暖目的，有利于用户实现智慧采暖、行为节能，杜绝能源浪费。
附图说明
图1是本发明一典型实施案例中提供的一种制备远红外电热膜的狭缝挤出涂布设备示意图；
图2是本发明一典型实施案例中提供的一种远红外电热膜的相对辐射能谱曲线图。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
本发明实施例还提供了一种远红外电热膜的制作方法，其包括：
采用狭缝涂布的方式在基膜上形成电极浆料，使所述电极浆料干燥固化而形成电极；
采用狭缝涂布的方式在所述基膜上形成碳膜浆料，所述碳膜浆料至少覆盖所述电极的部分或全部，使所述碳膜浆料干燥固化而形成碳膜，从而形成所述的远红外电热膜。
进一步的，所述的制作方法具体包括：间歇性的在所述基膜表面涂布碳膜浆料而形成多个间隔分布的碳膜而形成所述的远红外电热膜，多个碳膜覆盖所述电极的部分或全部；自相邻两个碳膜之间的区域将所述远红外电热膜裁切形成多个电热膜模块。
进一步的，所述电极浆料包括如下组分：二价酸脂、饱和聚酯树脂、有机膨润土和片状银粉质量比为37～34:12～11:1:50～55。
进一步的，所述碳膜浆料包括如下组分：水、D192分散剂、多壁碳纳米管、水性聚氨酯和乙二醇质量比为80～78:2～3:6～7:10:2。
进一步的，所述的制作方法具体包括：使所述电极浆料于140-160℃条件下干燥处理3～10min而形成电极。
进一步的，所述的制作方法具体包括：使所述碳膜浆料于100-130℃条件下干燥处理3～10min而形成碳膜。
进一步的，所述的制作方法还包括：采用绝缘膜对所述电热膜表面封装，并使所述绝缘膜完全包覆所述电热膜。
进一步的，所述的制作方法还包括：在所述电热膜表面叠设屏蔽层，并使所述电热膜与所述屏蔽层整面复合。
本发明实施例提供了由所述的制作方法制作形成的远红外电热膜，所述远红外电热膜包括：依次叠层设置的第一绝缘膜、电热膜、第二绝缘膜和屏蔽层，所述电热膜包括叠设的碳膜和电极。
进一步的，所述碳膜的宽度为500-1000mm，长度为0.95-6.45m，厚度为5-20μm，方块电阻为700-1750Ω/sq。
进一步的，所述电极的宽度为10-20mm，厚度为3-7μm，方块电阻为20m-50mΩ/sq。
进一步的，所述屏蔽层与电热膜的宽度之比为0.7：1-0.9：1。
进一步的，所述屏蔽层的厚度为7-10μm。
进一步的，所述第一绝缘膜和第二绝缘膜的厚度为50-250μm。
进一步的，所述电热膜的电热辐射转化效率为75-85％。
如下将结合具体实施例对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明，除非特别说明的之外，本发明所采用的制作原料等均可以采用本领域技术人员已知的。
实施例1
一种所述远红外电热膜，包括依次叠层设置的第一绝缘膜、电热膜、第二绝缘膜和屏蔽层，所述电热膜包括叠设的碳膜和电极。
具体的，所述碳膜的宽度为500-1000mm，长度为0.95-6.45m，厚度为5-20μm，方块电阻为700-1750Ω/sq，所述电极为银浆电极，所述电极的宽度为10-20mm，厚度为3-7μm，方块电阻为20m-50mΩ/sq，所述屏蔽层与电热膜的宽度之比为0.7：1-0.9：1，所述屏蔽层的厚度为7-10μm，所述第一绝缘膜和第二绝缘膜的厚度为50-250μm。
具体的，本发明实施例中的一种远红外电热膜，采用如图1所示的一种狭缝挤出涂布设备制作形成，所采用的狭缝挤出涂布设备主要包括双工位放卷机C、第一纠偏装置(放料纠偏装置)D、银浆狭缝挤出涂头E、第二纠偏装置H、第一烘箱G、碳浆狭缝挤出涂头F、第二烘箱I、在线检测机J、第三纠偏装置K和收卷机L。
具体的，所述双工位放卷机C包括两根由伺服电机驱动的放料气胀轴、蜗轮蜗杆电机翻转系统和恒张力系统，所述第一纠偏装置设置于双工位放卷机和银浆狭缝挤出涂头之间；其中，所述银浆狭缝挤出涂头E包括第一供液系统B和第一狭缝挤出涂布头，所述第一狭缝挤出涂布头与所述第一供液系统连接，所述碳浆狭缝挤出涂头F包括第二供液系统A和第二狭缝挤出涂布头，所述第二供液系统和第二狭缝挤出涂布头连接；所述第一供液系统A和第二供液系统B均包含储液罐、真空除泡罐、计量泵、电动阀门和输料管等，所述第一供液系统中的计量泵可以定时定量输出固定体积的银浆，配合电动阀门的开闭，实现狭缝挤出涂布头的间歇性涂布；所述第二供液系统中的计量泵可以定时定量输出固定体积碳浆，配合电动阀门的开闭，实现狭缝挤出涂布头的间歇性涂布，需要说明的是，本发明所采用的狭缝挤出涂布设备中的狭缝挤出涂布头、储液罐、真空除泡罐、计量泵、电动阀门、输料管、纠偏装置、烘箱、检测机、放卷机等均可以采用本领域技术人员已知的。
具体的，所述电极浆料包括如下组分：二价酸脂、饱和聚酯树脂、有机膨润土和片状银粉质量比为37～34:12～11:1:50～55，所述碳膜浆料包括如下组分：水、D192分散剂、多壁碳纳米管、水性聚氨酯和乙二醇质量比为80～78:2～3:6～7:10:2。
具体的，本发明实施例中的一种远红外电热膜的制作方法包括：采用狭缝涂布的方式在基膜上形成电极浆料，使所述电极浆料干燥固化而形成电极；
采用狭缝涂布的方式在所述基膜上形成碳膜浆料，所述碳膜浆料至少覆盖所述电极的部分或全部，使所述碳膜浆料干燥固化而形成碳膜，从而形成所述的远红外电热膜，电热膜的相对辐射能谱曲线如图2所示，本发明所提供的一种电热膜的电热辐射转化效率为75-85％。
具体的，一种远红外电热膜的制作工艺可以包括：
步骤1，通过双工位放卷机将基膜放卷进入狭缝涂布设备中与银浆狭缝挤出涂头对应的工位处，并在基膜表面进行银浆涂布，其中，所述银浆包括如下组分：二价酸脂、饱和聚酯树脂、有机膨润土和片状银粉质量比为37～34:12～11:1:50～55；
步骤2，使表面涂覆有银浆的基膜进入第一烘箱，于140-160℃条件下进行烘干、固化处理3～10min而形成银浆电极；
步骤3，通过导轨将形成有银浆电极的基膜输送至碳浆狭缝挤出涂头对应的工位处进行碳膜浆料(或称之为碳浆)涂布形成碳浆涂层或碳膜，并至少使碳浆涂层覆盖电极，其中，所述碳膜浆料包括如下组分：水、D192分散剂、多壁碳纳米管、水性聚氨酯和乙二醇质量比为80～78:2～3:6～7:10:2；
步骤4，使形成有银浆电极和碳浆涂层的基膜进入第二烘箱中，并于100-130℃条件下进行固化、烘干处理3～10min而得到电热膜；
步骤5，使电热膜经过风冷机冷却处理后进入在线检测机，至少对所述电热膜的厚度、方块电阻进行检测，通过第三纠偏装置纠偏，最后进行收卷；
步骤6，通过热熔胶涂布机对电热膜进行整面PET覆膜、封装，收卷；
步骤7，通过卷对卷复合机在电热膜的整面复合屏蔽层，收卷。
本发明实施例提供的一种远红外电热膜的制作方法，通过银浆狭缝挤出涂布头进行电极涂布，经过第一烘箱烘干固化后，进入碳浆狭缝挤出涂布头进行碳浆涂布，再经过第二烘箱烘干固化后，即可在线检测、收卷。
本发明实施例提供的一种远红外电热膜的制作方法，可以实现银浆电极和碳浆涂层(即碳膜，下同)的同步高效涂布，提高了生产效率，降低了产品不良率；
本发明实施例提供的电极浆料、碳膜浆料配方，其中饱和聚酯树脂、水性聚氨酯树脂的羟基基团以及氨脂键、酯键、醚键等基团与PET基膜表面的极性基团形成具有一定强度的氢键，因此在测试电极、碳膜与PET基膜的附着力可达5B，提高了电热膜的结构稳定性；
以及，本发明实施例提供的一种远红外电热膜的制作方法，同时也解决了碳浆整面图案涂布后，裁切电热膜时边缘漏电的问题：
并且，本发明可以通过调节碳浆狭缝挤出涂布头供料系统的计量泵及电磁阀门开闭来定时定量输送碳浆涂布，从而实现碳浆的间歇式涂布，在制作标准电热膜模块时沿着无碳浆的基膜部分裁切，可以有效解决边缘漏电的问题。
本发明提供的电远红外电热膜的电辐射转化效率远高于现有的电热膜，在将其应用于远红外辐射地面供暖时，超高的远红外线转化效率可以极快的实现地面速热、空间速热的即时取暖需求，从而实现即开即热的采暖目的，有利于用户实现智慧采暖、行为节能，杜绝能源浪费。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种远红外电热膜的制作方法，其特征在于包括：
采用狭缝涂布的方式在基膜上形成电极浆料，使所述电极浆料干燥固化而形成电极；
采用狭缝涂布的方式在所述基膜上形成碳膜浆料，所述碳膜浆料至少覆盖所述电极的部分或全部，使所述碳膜浆料干燥固化而形成碳膜，从而形成所述的远红外电热膜。
2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于具体包括：间歇性的在所述基膜表面涂布碳膜浆料而形成多个间隔分布的碳膜而形成所述的远红外电热膜，多个碳膜覆盖所述电极的部分或全部；自相邻两个碳膜之间的区域将所述远红外电热膜裁切形成多个电热膜模块。
3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：所述电极浆料包括如下组分：二价酸脂、饱和聚酯树脂、有机膨润土和片状银粉质量比为37～34:12～11:1:50～55。
4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于：所述碳膜浆料包括如下组分：水、D192分散剂、多壁碳纳米管、水性聚氨酯和乙二醇质量比为80～78:2～3:6～7:10:2。
5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于具体包括：使所述电极浆料于140-160℃条件下干燥处理3～10min而形成电极。
6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于具体包括：使所述碳膜浆料于100-130℃条件下干燥处理3～10min而形成碳膜。
7.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于还包括：采用绝缘膜对所述电热膜表面封装，并使所述绝缘膜完全包覆所述电热膜；在所述绝缘膜表面叠设屏蔽层，并使所述电热膜与所述屏蔽层整面复合。
8.由权利要求1-7中任一项所述的制作方法制作形成的远红外电热膜，其特征在于包括：叠层设置的第一绝缘膜、电热膜、第二绝缘膜和屏蔽层，所述电热膜包括叠设的碳膜和电极。
9.根据权利要求8所述的远红外电热膜，其特征在于：所述碳膜的宽度为500-1000mm，长度为0.95-6.45m，厚度为5-20μm，方块电阻为700-1750Ω/sq；和/或，所述电极的宽度为10-20mm，厚度为3-7μm，方块电阻为20m-50mΩ/sq。
10.根据权利要求8所述的远红外电热膜，其特征在于：所述屏蔽层与电热膜的宽度之比为0.7：1-0.9：1；优选的，所述屏蔽层的厚度为7-10μm；和/或，所述第一绝缘膜和第二绝缘膜的厚度为50-250μm；和/或，所述电热膜的电热辐射转化效率为75-85％。
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