CN114963285A - 一种接地式发热瓷砖及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接地式发热瓷砖，包括从上至下依次设置的基体层、发热绝缘层、防水层；所述发热绝缘层包括从上至下依次设置的环氧树脂绝缘片、发热纸、环氧树脂绝缘片、玻纤铝箔片；所述防水层设置有覆膜青稞纸，所述发热绝缘层内还设置有导电铜箔，通过发热绝缘层片材的制备、压合制备发热绝缘层、引出电极、安装防水层、压合发热瓷砖、密封导电接口制备而得；本发明制备得到的发热瓷砖，具有安全性高，发热稳定、效率高，持久耐用。

Description

一种接地式发热瓷砖及其制备方法

技术领域

本发明涉及瓷砖技术领域，特别是涉及一种接地式发热瓷砖及其制备方法。

背景技术

发热瓷砖是指通过外部热源对瓷砖本体进行加热而本体对与之接触的外部环境传递热量从而达到空间供暖的功能性陶瓷砖。现有的发热陶瓷砖虽然具有发热功能，供电压为220V，具有发热功能，但是发热瓷砖在铺贴后难以进行检修，而且很多厂家的发热瓷砖未安装接地线，仅连接有两根导电线，存在发热不够安全的问题。该类型的发热瓷砖，若发热层过热击穿，则存在漏电安全隐患。

中国专利CN112538944A公开了专利一种发热瓷砖、瓷砖结构及发热瓷砖的制备方法，该专利技术方案中，发热瓷砖包括由上至下依次设置的基体层、石墨烯发热层、无机保温层和无釉陶瓷砖层，所述石墨烯发热膜的导电电极正负两端的电线均由防水接头焊接，无接地装置。

中国专利CN105698250A公开了一种使用碳纤维导电发热材料的发热瓷砖，该发热瓷砖包含有瓷质层和发热层，所述发热层为平面状发热材料层，上、下瓷质层将发热材料层夹在中间，三者经过热压粘合成一体，所述发热材料层包含有碳纤维导电纸，并在相对的两端分别设有电极。因此可以看出，该发热瓷砖仅带有通电线，不含有地线。

因此现有技术中的发热瓷砖大部分不带有地线，容易存在漏电的风险；即便是带有地线，因为地线的设置不合理，地线接地无效，或者是接地效果不好，此外还存在发热瓷砖导热效果差的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种接地式发热瓷砖及其制备方法，制备得到的发热陶瓷砖包括基体层、发热绝缘层、防水层，通过发热绝缘层和防水层相互配合，该发热陶瓷砖具有发热安全稳定、发热效率高、可持久耐用的优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种接地式发热瓷砖，包括从上至下依次设置的基体层、发热绝缘层、防水层；所述发热绝缘层包括从上至下依次设置的环氧树脂绝缘片、发热纸、环氧树脂绝缘片、玻纤铝箔片；所述发热绝缘层内还设置有导电铜箔。

进一步的，所述导电铜箔设置在发热纸和环氧树脂绝缘片之间；所述导电铝箔用于给发热纸导电；

进一步的，所述防水层包括覆膜青稞纸，所述覆膜青稞纸的规格为610*910*0.13～910*1810*0.5mm³；

更进一步的，所述覆膜青稞纸包括PET材料、吸水纤维纸；所述PET材料贴合到发热绝缘层，所述吸水纤维纸贴合到水泥地接触面；具体的，所述覆膜青稞纸为将PET材料、吸水纤维纸从上到下压合成型而得；更具体的，所述吸水纤维纸通过瓷砖胶，将接地式发热瓷砖铺贴在水泥地面上。

进一步的，所述环氧树脂绝缘片，厚度为0.08～0.4mm，漫水后绝缘电阻≥5*10⁴MΩ，长期耐热性≥130℃，含胶量40～60％，垂直层向弯曲强度≥340MPa，阻燃等级为UL94V0。

进一步的，所述发热纸包括复合在一起的长切碳纤维、短切碳纤维、植物纤维、玻璃纤维。

更进一步的，所述发热纸中长切碳纤维以纵向平行状排布，交叉接点少，表面电阻值误差＜2Ω。因此发热纸，可有效降低因碳纤维团聚产生的过热击穿漏电现象，使发热纸发热均匀、稳定，从而提高发热瓷砖的使用寿命。

进一步的，所述玻纤铝箔片包括复合在一起的铝箔和玻璃纤维布，所述玻纤铝箔片厚度为0.15～0.35mm，常温下导热系数为0.03W/(m·K)，使用温度达600℃。

此外，本发明也提供了一种接地式发热瓷砖的制备方法，包括以下步骤：

S1.发热绝缘层片材的准备

准备好发热绝缘层片材，从下到上依次放置各个材料；放置过程为，将第一个环氧树脂绝缘片摆放好，将发热纸放在该环氧树脂绝缘片上，在发热纸上放置导电铜箔；在导电铜箔上放置第二个环氧树脂绝缘片，第二个环氧树脂绝缘片预留出不被发热纸覆盖的区域，导电铜箔经过该预留区域；在第二个环氧树脂绝缘片上放置好玻纤铝箔片，玻纤铝箔片预留缺口与预留区域对应，得到预压制的发热绝缘层片材；

S2.发热绝缘层的制备

将按顺序摆放好的发热绝缘层片材放置进模具内先进行冷压，将片材压制紧实后，再卸去压力进行热压；热压过程为：在1～2h内，将温度由室温上升至150℃；后继续升温至170℃且在170℃下保温6h；压制结束后，冷却至室温，脱模，得到发热绝缘层；

S3.引出电极

在预留区域用抛光机打磨环氧树脂绝缘片，直至裸露出导电铜箔；在裸露出的导电铜箔上焊接零线、火线，并接上防水接头；在与玻纤铝箔片内的铝箔上焊接地线，最后在零线、火线、地线的接头处熔入橡胶封口；

S4.安装防水层

在经步骤S3处理后的发热绝缘层的玻纤铝箔片上涂抹一层环氧树脂，再贴附覆膜青稞纸，露出橡胶封口处，并用刮刀将玻纤铝箔片与覆膜青稞纸的贴面刮平，除去之间的气泡；

S5.压合发热瓷砖

按自下而上的顺序将步骤S4制得的带有防水层的发热绝缘层、基体层置于压合架上，同时在发热绝缘层与基体层接触面涂抹导热硅胶，并于30～50MPa压力下压合，得到发热瓷砖。

S6.密封导电接口

在步骤S5制得的发热瓷砖的橡胶封口处，灌注环氧树脂密封。

在本发明中，用玻纤铝箔片作为保温层，取代了常见的聚氨酯保温层，因为玻纤铝箔常温下导热系数为0.03W/(m·K)，具有导热慢的特点，且可反射红外线，减少发热纸朝底部发热红外线的几率，使发热纸的表面红外线发射效率更高，进而提高了发热绝缘层向瓷砖基体层传递的热量，保证了瓷砖的发热效果；具体的，本发明的玻纤铝箔片由铝箔和玻璃纤维布复合而成，厚度为0.15～0.35mm，耐拉撕不易破，使用温度达600℃，作为保温层使用可以降低生产成本，而且玻纤铝箔片耐高温耐腐蚀，防水效果好，延长了发热瓷砖的使用寿命；此外玻纤铝箔片还具有以下作用：

其一，铝箔具有较高的横向热传导作用，使平面温度快速均匀化，防止局部过热点产生导致烧坏。这种结构可以有效解决发热纸中有些因纤维分布不均导致的过热缺陷点问题。其二，铝箔其接地安全的作用，如果发生击穿泄露电流，则电流会通过铝箔流入地下，防止流过人体，从而起到保护人生安全的作用。

在本发明中，增加了防水层。考虑到南方地区冬季寒冷且潮湿，发热瓷砖的防水性能要求显著提高，选用覆膜青稞纸作为防水层，所述覆膜青稞纸由两层材料压合而成，与发热绝缘层贴合面为PET材料，与水泥地接触面为吸水纤维纸。覆膜青稞纸压合时不分层、不起泡、不流胶，使玻纤铝箔片与覆膜青稞纸压合紧密，可以使得与水泥地接触的吸水纤维纸起到很好的防水作用；覆膜青稞纸的击穿电压≥3.5KV，远高于发热瓷砖使用电压，高击穿电压的防水层大大提升了发热瓷砖的防水绝缘性；覆膜青稞纸的耐热性≥130℃，高于发热瓷砖使用温度，长久耐用；具体设置时，将覆膜青稞纸长宽规格设置为比瓷砖基体层和发热绝缘层各大10mm，这样保障了多块发热瓷砖铺贴后，接地面都是覆膜青稞纸，不存在发热绝缘层接触瓷砖胶的可能性，防止发热绝缘层底层的铝箔被腐蚀，在提高了瓷砖使用安全性的同时，延长了发热瓷砖的使用寿命。

在本发明中，设置有接地线，即使防水层被破坏或者发热绝缘层被过热烧坏时，接有地线的发热瓷砖也不存在任何安全隐患，提高了瓷砖的安全性能，也扩大了发热瓷砖的使用区域。

在本发明中，环氧树脂绝缘片垂直层向弯曲强度≥340MPa，可承受发热绝缘层的热压强度而不开裂；含胶量40～60％，经热压后具有一定的粘性，可使其紧贴于发热纸两面；长期耐热性≥130℃，可经受发热纸长期反复加热而不软化变形，保持良好的工作能力；阻燃等级为UL94V0，即使发热纸因超功率运作而燃烧，火源也会被两面夹贴的绝缘环氧树脂片而阻燃，极大地保障了通电后的发热安全；漫水后绝缘电阻≥5*10⁴MΩ，即使防水层出现问题或是瓷砖表面渗水，水渗透进绝缘环氧树脂片，达到5*10⁴MΩ的电阻值的绝缘环氧树脂片也完全可以保证发热纸的发热安全与稳定。

在本发明中，发热纸使用电压范围为12V～380V，表面温度可耐38～150℃，制备出的发热瓷砖供暖温度高、速度快、使用范围广；发热纸内部长切碳纤维以纵向平行状排布，三维空间内各碳纤维之间基本处于平行状态，交叉接点少，可有效降低因碳纤维团聚产生的过热击穿漏电现象，使发热纸发热均匀、稳定。

在本发明中，通过使用抛光机打磨第三层绝缘环氧树脂片将导电铜箔裸露出来，最大限度的使发热纸被绝缘环氧树脂片包覆住，提高了发热绝缘层的绝缘性。

在本发明中，发热绝缘层与防水层所用材料的所有厚度叠加后为0.49～1.85mm，厚度较薄，不影响发热瓷砖的应用。

在本发明中，热压发热绝缘层的模具经抛光器材精细抛光，表面无铁毛刺，确保了发热绝缘层热压后的完整度，各处密封良好，绝缘性好。

在本发明中，发热绝缘层的中玻纤铝箔片与青稞纸黏贴面经刮刀刮平、除去之间的气泡后，贴合紧密，提高了青稞纸对外界的防腐蚀、防水性，保障了带有防水层的发热绝缘层的运输安全性，生产后可直接保存，在瓷砖基体层有发热需求后直接压合即可使用。

在本发明中，发热绝缘层与瓷砖基体层接触面涂抹的导热硅胶为高导热硅胶，且贴合发热绝缘层的一面为带纹理的粗糙面。导热硅胶的导热系数为2.0～3.0W/(m·K)，40℃运动粘度30cSt，发热绝缘层与瓷砖基体层压合后，材质柔软、低运动粘度且自带粘性的导热硅胶使发热绝缘层与瓷砖基体层粘结紧密，贴合发热绝缘层的粗糙面使热量从发热绝缘层向瓷砖基体层散发迅速；导热硅胶的高导热系数也提高了发热绝缘层向瓷砖基体层传递的热量；导热硅胶耐温范围为-60～200℃，完全可以承受发热绝缘层散发的热量且性能保持不变，从而延长了发热瓷砖的使用寿命。

在本发明中，发热绝缘层压制工艺为先冷压，再热压。因为发热绝缘层在层叠的时候，其中必定会夹带空气，将发热绝缘层装入模具之后，按照工艺的要求进行加压加热，在这个过程中，由于环氧树脂的粘性较大，空气无法全部溢出，会产生空隙。因此选择在装模之后，先进行冷压处理，将发热绝缘层之间压制紧实，然后再卸去压力，进行加热固化，这样可以很好的解决发热绝缘层的空隙问题。

本发明的有益效果是：

1、安全性高

本发明通过将环氧树脂绝缘片经过热压后，环氧树脂绝缘片软化渗透进发热纸内，极大地增强了对发热层的绝缘保护效果；同时玻纤铝箔片上接有接地线，即使发热纸出现漏电现象，电流会从玻纤铝箔片的接地线引向地面，不会给人体造成伤害。

2、发热稳定、效率高

本发明使用的发热纸内部长切碳纤维以纵向平行状排布，三维空间内各碳纤维之间基本处于平行状态，交叉接点少，可有效降低因碳纤维团聚产生的过热击穿漏电现象，使发热纸发热均匀、稳定，从而提高发热瓷砖的使用寿命；同时玻纤铝箔片可反射红外线，提高了发热纸向基体层传递的热量，发热效率高。

3、持久耐用

本发明所述防水层为经过两层材料压合而成覆膜青稞纸，覆膜青稞纸与发热绝缘层贴合面为PET材料、与水泥地接触面为吸水纤维纸。吸水纤维纸可有效防止瓷砖胶对玻纤铝箔片的腐蚀，进而保护了发热绝缘层，延长了发热瓷砖的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明接地式发热瓷砖的示意图；

图2是本发明接地式发热瓷砖的结构拆分图；

图3是本发明中防水层结构示意图；

图4是本发明中发热绝缘层的内部示意图；

图5是本发明中玻纤铝箔片的示意图；

图6是本发明中所述地线的示意图；

图7为本发明中所述发热纸的示意图。

附图说明：

1、发热瓷砖；11、基体层；12、发热绝缘层；121、环氧树脂绝缘片；122、发热纸；123、导电铜箔；124、玻纤铝箔片；13、防水层；131、吸水纤维纸；132、PET材料；133、矩形区域；2、接头；21、火线；22、零线；23、地线；1221、植物纤维；1222、玻璃纤维；1223、短切碳纤维；1224、长切碳纤维。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

本发明中，所述发热纸包括复合在一起的长切碳纤维、短切碳纤维、植物纤维、玻璃纤维；如图7所述的发热纸122，长切碳纤维1224和短切碳纤维1223为同一类具有单一连续性的碳纤维；所述长切碳纤维1224长度为10～20mm，短切碳纤维长度1223为0.1～0.5mm；所述发热纸122三维空间内长切碳纤维1224之间基本处于平行状态，交叉接点少，短切碳纤维1223、植物纤维1221以及玻璃纤维1222经过复合后，分散在平行的长切碳纤维1224之间；

具体的，所述发热纸，以重量份为单位，包括以下原料：长切碳纤维10份、短切碳纤维5份、植物纤维30份、玻璃纤维20份；羟乙基纤维素钠0.5份、阴离子聚丙烯酰胺0.5份、环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯2份、烷基酚聚氧乙烯醚0.2份、丙烯基磺酸3份、正丁醇0.1份、聚乙烯醇3份、阴离子分散松香胶0.5份；

可采用如下的制备方法来制备：

T1.将短切碳纤维、玻璃纤维、植物纤维和适量的水进行混合，制备得到打浆度为40～45⁰SR的混合纤维浆料，再加入羟乙基纤维素钠和阴离子分散松香胶在室温下震荡0.5h，待用；

将环己烷1,2-二甲酸二异壬基酯，烷基酚聚氧乙烯醚，丙烯基磺酸和水(短切碳纤维的1倍重量)进行混合，加入震荡后的混合纤维浆料，再加入聚乙烯醇混磨0.5h，得到稳定性和流动性良好的基础浆料；

T2.基础浆料真空除气

将T1制备的基础浆料放入真空罐中，加入正丁醇，搅拌0.5h，先后过网孔大小为500μm和200μm双重筛网后流入流延造纸机料斗；

T3.制备长切碳纤维浆料

以37℃的蒸馏水(长切碳纤维浆料的1倍重量)为水相，加入长切碳纤维和阴离子聚丙烯酰胺，搅拌20min，得到长切碳纤维浆料；

T4.制备导电浆料

控制基础浆料从流延造纸机料斗下部以60g/s的速度流出至宽为600mm，移动速度为的800mm/s移动薄膜载体上，流延造纸机料斗下部距离移动薄膜载体5～7mm，距离薄膜载体运行位置上方高度为150mm处设有一个喷射速度为3g/s碳纤维浆料喷射机，并于移动薄膜载体、碳纤维浆料喷射机之间加设电场强度为1kV/cm垂直电场；

长切碳纤维浆料经过碳纤维浆料喷射机的喷射后下落，经外加电场后作用后散落到在移动薄膜载体上的基础浆料中，得到导电浆料；

T5.烘干

步骤T4得到的导电浆料经移动薄膜载体运行，移动薄膜载体上设置有刮刀，制浆料厚度在0.07-0.25mm，经过刮刀处理后的电浆料，经过与地面的夹角为30°的斜坡后进入烘干室，在75℃下烘70min，得到宽600mm，厚0.05-0.2mm的发热纸，卷轴待用。

实施例1

如图1-6所述的一种接地式发热瓷砖1，包括从上至下依次设置的瓷砖基体层11、发热绝缘层12、防水层13。所述瓷砖基体层11规格为600*900*9mm³；所述发热绝缘层12自上而下依次由绝缘环氧树脂片121，发热纸122、绝缘环氧树脂片121、玻纤铝箔片124组成；

绝缘环氧树脂片121规格为600*900*0.08mm³，漫水后绝缘电阻≥5*104MΩ，长期耐热性≥130℃，含胶量40％，垂直层向弯曲强度≥340MPa，阻燃等级为UL94V0；

发热纸122规格为570*870*0.05mm³，使用电压12V～380V，表面温度可耐温38～150℃；

玻纤铝箔片124规格为600*900*0.15mm³，其中一个边角除去了规格为长、宽为10mm的矩形区域133；玻纤铝箔片124由铝箔和玻璃纤维布复合而成，使用温度可达600℃，常温下导热系数为0.03W/(m·K)；

所述发热绝缘层12内部还有导电铜箔123；

所述防水层13为覆膜青稞纸，规格为610*910*0.13mm³，击穿电压≥3.5KV，耐热性≥130℃；其中一个边角除去了规格为长30mm，宽15mm的矩形区域133；所述覆膜青稞纸由两层材料压合而成，与发热绝缘层贴合面为PET材料131，与水泥地接触面为吸水纤维纸132。

实施例2

一种接地式发热瓷砖，包括从上至下依次设置的瓷砖基体层、发热绝缘层、防水层。所述瓷砖基体层规格为900*1800*12mm³；所述发热绝缘层自上而下依次由绝缘环氧树脂片，发热纸、绝缘环氧树脂片、玻纤铝箔片组成；

绝缘环氧树脂片规格为900*1800*0.4mm³，漫水后绝缘电阻≥5*10⁴MΩ，长期耐热性≥130℃，含胶量60％，垂直层向弯曲强度≥340MPa，阻燃等级为UL94V0；

发热纸规格为850*1750*0.2mm³，使用电压12V～380V，表面温度可耐温38～150℃；

玻纤铝箔规格为900*1800*0.35mm³，其中一个边角除去了规格为长、宽为10～20mm的矩形区域；玻纤铝箔片由铝箔和玻璃纤维布复合而成，使用温度可达600℃，常温下导热系数为0.03W/(m·K)；

所述发热绝缘层内部还有导电铜箔；

所述防水层为覆膜青稞纸，规格为910*1810*0.13mm³，击穿电压≥3.5KV，耐热性≥130℃；其中一个边角除去了规格为长40mm，宽20mm的矩形区域；所述覆膜青稞纸由两层材料压合而成，与发热绝缘层贴合面为PET材料，与水泥地接触面为吸水纤维纸。

实施例3

按照实施例1所述的发热瓷砖的原料进行配料，该接地式发热瓷砖的制备方法，包括以下步骤：

S1.发热绝缘层片材的准备

按要求准备好所需材料，并自下而上放置片材：首先摆放第一个绝缘环氧树脂片为第一层；放置发热纸于第一个绝缘环氧树脂片上方为第二层，其中第一层与第二层的长边平行处留出15mm宽，短边平行位置一边空出10mm宽，一边空出40mm宽的(第一层)绝缘环氧树脂片区域未被发热纸覆盖；在发热纸的两条长边贴上导电铜箔，导电铜箔距离发热纸边缘1mm，导电铜箔长为850mm，宽为10mm，两头超出5mm与第一层绝缘环氧树脂片相接触，在未被发热纸覆盖的第一层绝缘环氧树脂片的任意一条短边贴上导电铜箔，该导电铜箔长570mm，宽为10mm，距离绝缘第一层环氧树脂片边缘5mm，并与发热纸边上的长导电铜箔连接；再放置与第一个绝缘环氧树脂片大小相同的绝缘环氧树脂片(第二个)为第三层；最后放置带有矩形空白区域的玻纤铝箔片为第四层，在玻纤铝箔片的矩形空白区域的长边贴一条与之垂直的长20mm，宽10mm的导电铜箔，该条导电铜箔一半覆盖在玻纤铝箔片内部(铝箔上)，该条导电铜箔的另一半在空白区域与第三层的绝缘环氧树脂片相贴合；得到预压制的发热绝缘层片材；

上述所有导电铜箔均通过用电烙铁固定在环氧绝缘片上。

S2.压合发热绝缘层

将按顺序摆放好的预压制的发热绝缘层片材放置进模具内先进行冷压，将片材压制紧实后，再卸去压力进行热压。热压制度为控制在1h内，温度由室温上升至150℃，后继续加压，至温度上升到170℃后保温6h。打开冷却系统，经5h后冷却至室温，脱模，得到发热绝缘层。压合过程控制压力在20MPa；

S3.引出电极

在步骤S1留出的矩形空白区域用抛光机打磨第三层绝缘环氧树脂片，直至导电铜箔裸露出来。在裸露出来的导电铜箔上焊接零线、火线，并接上防水接头；在与玻纤铝箔片接触的导电铜箔上焊接地线，最后在三根导线的接头处熔入橡胶封口；抛光过程为，表面无铁毛刺。

S4.安装防水层

在经步骤S3处理后的发热绝缘层的玻纤铝箔面涂抹一层环氧树脂与青稞纸黏结，并用刮刀将玻纤铝箔面与青稞纸黏贴面刮平，除去之间的气泡。

S5.压合发热瓷砖

按自下而上的顺序将步骤S4制得的带有防水层的发热绝缘层、瓷砖基体层置于压合架上，同时在发热绝缘层与瓷砖基体层接触面涂抹导热硅胶，并于30MPa压力下压合，得到发热瓷砖。所述导热硅胶为高导热硅胶，导热系数为2.0～3.0W/(m·K)，40℃运动粘度30(cSt)，耐温范围为-60～200℃。

S6.密封导电接口

在步骤S5制得的发热瓷砖的引电缺口处，灌注环氧树脂密封导电接口。

实施例4

按照实施例2所述的发热瓷砖的原料进行配料，该接地式发热瓷砖的制备方法，包括以下步骤：

S1.发热绝缘层片材的准备

按要求准备好所需材料，并自下而上放置片材：首先摆放第一个绝缘环氧树脂片为第一层；放置发热纸于第一个绝缘环氧树脂片上方为第二层，其中第一层与第二层的长边平行处留出15mm宽，短边平行位置一边空出10mm宽，一边空出40mm宽的(第一层)绝缘环氧树脂片区域未被发热纸覆盖；在发热纸的两条长边贴上导电铜箔，导电铜箔距离发热纸边缘3mm，导电铜箔长为1750mm，宽为10mm，两头超出25mm与第一层绝缘环氧树脂片相接触，在未被发热纸覆盖的第一层绝缘环氧树脂片的任意一条短边贴上导电铜箔，该导电铜箔长870mm，宽为10mm，距离绝缘第一层环氧树脂片边缘5mm，并与发热纸边上的长导电铜箔连接；再放置与第一个绝缘环氧树脂片大小相同的绝缘环氧树脂片(第二个)为第三层；最后放置带有矩形空白区域的玻纤铝箔片为第四层，在玻纤铝箔片的矩形空白区域的长边贴一条与之垂直的长20mm，宽10mm的导电铜箔，该条导电铜箔一半覆盖在玻纤铝箔片内部(铝箔上)，该条导电铜箔的另一半在空白区域与第三层的绝缘环氧树脂片相贴合；得到预压制的发热绝缘层片材；

上述所有导电铜箔均通过用电烙铁固定在环氧绝缘片上。

S2.压合发热绝缘层

将按顺序摆放好的预压制的发热绝缘层片材放置进模具内先进行冷压，将片材压制紧实后，再卸去压力进行热压。热压制度为控制在2h内，温度由室温上升至150℃，后继续加压，至温度上升到170℃后保温6h。打开冷却系统，经8h后冷却至室温，脱模，得到发热绝缘层。压合过程控制压力在40MPa；

S3.引出电极

在步骤S1留出的矩形空白区域用抛光机打磨第三层绝缘环氧树脂片，直至导电铜箔裸露出来。在裸露出来的导电铜箔上焊接零线、火线，并接上防水接头；在与玻纤铝箔片接触的导电铜箔上焊接地线，最后在三根导线的接头处熔入橡胶封口；抛光过程为，表面无铁毛刺。

S4.安装防水层

在经步骤S3处理后的发热绝缘层的玻纤铝箔面涂抹一层环氧树脂与青稞纸黏结，并用刮刀将玻纤铝箔面与青稞纸黏贴面刮平，除去之间的气泡。

S5.压合发热瓷砖

按自下而上的顺序将步骤S4制得的带有防水层的发热绝缘层、瓷砖基体层置于压合架上，同时在发热绝缘层与瓷砖基体层接触面涂抹导热硅胶，并于50MPa压力下压合，得到发热瓷砖。所述导热硅胶为高导热硅胶，导热系数为2.0～3.0W/(m·K)，40℃运动粘度30(cSt)，耐温范围为-60～200℃。

S6.密封导电接口

在步骤S5制得的发热瓷砖的引电缺口处，灌注环氧树脂密封导电接口。

实施例5

按照实施例2所述的发热瓷砖的原料进行配料，该接地式发热瓷砖的制备方法，包括以下步骤：

S1.发热绝缘层片材的准备

按要求准备好所需材料，并自下而上放置片材：首先摆放第一个绝缘环氧树脂片为第一层；放置发热纸于第一个绝缘环氧树脂片上方为第二层，其中第一层与第二层的长边平行处留出15mm宽，短边平行位置一边空出10mm宽，一边空出40mm宽的(第一层)绝缘环氧树脂片区域未被发热纸覆盖；在发热纸的两条长边贴上导电铜箔，导电铜箔距离发热纸边缘2mm，导电铜箔长为1500mm，宽为10mm，两头超出15mm与第一层绝缘环氧树脂片相接触，在未被发热纸覆盖的第一层绝缘环氧树脂片的任意一条短边贴上导电铜箔，该导电铜箔长700mm，宽为10mm，距离绝缘第一层环氧树脂片边缘5mm，并与发热纸边上的长导电铜箔连接；再放置与第一个绝缘环氧树脂片大小相同的绝缘环氧树脂片(第二个)为第三层；最后放置带有矩形空白区域的玻纤铝箔片为第四层，在玻纤铝箔片的矩形空白区域的长边贴一条与之垂直的长20mm，宽10mm的导电铜箔，该条导电铜箔一半覆盖在玻纤铝箔片内部(铝箔上)，该条导电铜箔的另一半在空白区域与第三层的绝缘环氧树脂片相贴合；得到预压制的发热绝缘层片材；

上述所有导电铜箔均通过用电烙铁固定在环氧绝缘片上。

S2.压合发热绝缘层

将按顺序摆放好的预压制的发热绝缘层片材放置进模具内先进行冷压，将片材压制紧实后，再卸去压力进行热压。热压制度为控制在1.5h内，温度由室温上升至150℃，后继续加压，至温度上升到170℃后保温6h。打开冷却系统，经6h后冷却至室温，脱模，得到发热绝缘层。压合过程控制压力在30MPa；

S3.引出电极

在步骤S1留出的矩形空白区域用抛光机打磨第三层绝缘环氧树脂片，直至导电铜箔裸露出来。在裸露出来的导电铜箔上焊接零线、火线，并接上防水接头；在与玻纤铝箔片接触的导电铜箔上焊接地线，最后在三根导线的接头处熔入橡胶封口；抛光过程为，表面无铁毛刺。

S4.安装防水层

在经步骤S3处理后的发热绝缘层的玻纤铝箔面涂抹一层环氧树脂与青稞纸黏结，并用刮刀将玻纤铝箔面与青稞纸黏贴面刮平，除去之间的气泡。

S5.压合发热瓷砖

按自下而上的顺序将步骤S4制得的带有防水层的发热绝缘层、瓷砖基体层置于压合架上，同时在发热绝缘层与瓷砖基体层接触面涂抹导热硅胶，并于40MPa压力下压合，得到发热瓷砖。所述导热硅胶为高导热硅胶，导热系数为2.0～3.0W/(m·K)，40℃运动粘度30(cSt)，耐温范围为-60～200℃。

S6.密封导电接口

在步骤S5制得的发热瓷砖的引电缺口处，灌注环氧树脂密封导电接口。

将实施例4制备得到发热瓷砖，进行性能测试：

1、性能测试：

a)额定工作电压220V，功率密度200～235W/m²。

b)防水等级：依据GB4208～2008国家标准，防水等级IPX≥7；

c)耐高压性能：依据GB4706.82～2007标准，要求：3000V电气强度检测1min，无击穿；

d)漏电流：依据GB4706.82～2007，要求：满足II类器具≤0.25mA；

e)过热高温持续测试：用保温板覆盖，额定电压下持续通电测试，要求：连续140小时工作，功率衰减≤0.1％；

f)过压测试及标称工作寿命：依据GB/T7287～2008红外辐射加热器试验方法中对寿命预估的方法，要求：1.35倍额定电压(297V)连续通电加热，功率衰减≤10％；

g)温升效率：在理想保温且静止无空气流通的环境下，连续通电检测砖面温度，要求：任何温度下，前10min≥0.60C/min；

h)持续泡水防水测试：单片发热瓷砖，全线路连续泡水通电测试1周，要求：30mA漏电开关无跳闸；

2、性能测试结果：

①、安全性：全线路连续泡水通电测试

泡水通电时长/天	是否跳闸
		7	否
14	否
		28	否
56	否
		100	否
150	否

②、发热稳定：过热高温持续测试

上述数据可以看出，实验天数为45天时，其表面温度达到最大值为132℃，在此实验过程中砖的总功率和砖面温度变化，局部温度的大幅上升并不会引起发热瓷砖功率的衰减。故由此推测，发热瓷砖在长期通电情况下，若表面覆盖有毛毯等不易散热物品，并不会因为局部温度过高而导致瓷砖功率的衰减。

③、温升效率：在理想保温且静止无空气流通的环境下，连续通电检测砖面温度

在空间体积为0.5m³的样板间铺设36V直流供电，功率的发热功率为110W的发热瓷砖，升温前空气温度为21℃，密闭空间，每隔10min记录空气温度，连续检测2h，实验结果如下表所示：

从数据表可看出，前10分钟，砖面温度已经上升7.6℃。要使得砖面温度上升11℃，需通电加热20min。换句话说，人如果处于此样板间中，通电加热20min，此时空间温度约上升4℃，会明显感知到空间温度的上升变化。

③耐用性检测

实施例4的瓷砖经过1104h过压通电试验，瓷砖的功率衰减不到1％，按行业模拟(加速)寿命实验法，120h通电加压对应标称寿命为10000h来计算，发热瓷砖的寿命约为92000h，按照每年4个月(约为2880h)的取暖时间来估算，约为31.94年。

3、其他性能测试与结果统计

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种接地式发热瓷砖，其特征在于，包括从上至下依次设置的基体层、发热绝缘层、防水层；所述发热绝缘层包括从上至下依次设置的环氧树脂绝缘片、发热纸、环氧树脂绝缘片、玻纤铝箔片；所述发热绝缘层内还设置有导电铜箔；

所述导电铜箔设置在发热纸和环氧树脂绝缘片之间；所述导电铝箔用于给发热纸导电。

2.根据权利要求1所述的一种接地式发热瓷砖，其特征在于，所述防水层包括覆膜青稞纸，所述覆膜青稞纸为PET材料、吸水纤维纸压合而得。

3.根据权利要求1所述的一种接地式发热瓷砖，其特征在于，所述环氧树脂绝缘片，漫水后绝缘电阻≥5*10⁴MΩ，长期耐热性≥130℃，含胶量40～60％，垂直层向弯曲强度≥340MPa，阻燃等级为UL94V0。

4.根据权利要求1所述的一种接地式发热瓷砖，其特征在于，所述发热纸包括复合在一起的长切碳纤维、短切碳纤维、植物纤维、玻璃纤维。

5.根据权利要求4所述的一种接地式发热瓷砖，其特征在于，所述发热纸中长切碳纤维以纵向平行状排布，所述发热纸中长切碳纤维之间、短切碳纤之间处于平行状态。

6.根据权利要求5所述的一种接地式发热瓷砖，其特征在于，所述发热纸使用电压范围为12V～380V，表面温度可耐38～150℃。

7.根据权利要求1所述的一种接地式发热瓷砖，其特征在于，所述玻纤铝箔片包括复合在一起的铝箔和玻璃纤维布。

8.根据权利要求1所述的一种接地式发热瓷砖，其特征在于，所述，发热绝缘层与防水层叠加后厚度范围为0.49～1.85mm。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的接地式发热瓷砖的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.发热绝缘层片材的准备

准备好发热绝缘层片材，从下到上依次放置各个材料；放置过程为，将第一个环氧树脂绝缘片摆放好，将发热纸放在该环氧树脂绝缘片上，在发热纸上放置导电铜箔；在导电铜箔上放置第二个环氧树脂绝缘片，第二个环氧树脂绝缘片预留出不被发热纸覆盖的区域，导电铜箔经过该预留区域；在第二个环氧树脂绝缘片上放置好玻纤铝箔片，玻纤铝箔片预留缺口与预留区域对应，得到预压制的发热绝缘层片材；

S2.发热绝缘层的制备

将按顺序摆放好的发热绝缘层片材放置进模具内先进行冷压，将片材压制紧实后，再卸去压力进行热压；热压过程为：在1～2h内，将温度由室温上升至150℃；后继续升温至170℃且在170℃下保温6h；压制结束后，冷却至室温，脱模，得到发热绝缘层；

S3.引出电极

在预留区域用抛光机打磨环氧树脂绝缘片，直至裸露出导电铜箔；在裸露出的导电铜箔上焊接零线、火线，并接上防水接头；在与玻纤铝箔片内的铝箔上焊接地线，最后在零线、火线、地线的接头处熔入橡胶封口；

S4.安装防水层

在经步骤S3处理后的发热绝缘层的玻纤铝箔片上涂抹一层环氧树脂，再贴附覆膜青稞纸，露出橡胶封口处，并用刮刀将玻纤铝箔片与覆膜青稞纸的贴面刮平，除去之间的气泡；

S5.压合发热瓷砖

按自下而上的顺序将步骤S4制得的带有防水层的发热绝缘层、基体层置于压合架上，同时在发热绝缘层与基体层接触面涂抹导热硅胶，并于30～50MPa压力下压合，得到发热瓷砖；

S6.密封导电接口

在步骤S5制得的发热瓷砖的橡胶封口处，灌注环氧树脂密封。

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