CN115529686A - 一种pi电热膜制备方法及pi电热膜 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种PI电热膜及其制备方法，所述方法包括提供导电薄膜、PI膜和电极；在所述导电薄膜上设置电极；在取值范围为55℃至65℃的第一温度的环境中，在预设覆膜速度为4cm/s至6cm/s的条件下，将所述PI膜假贴覆合于所述电极和所述导电薄膜上，形成第一预制件；在取值范围为170℃至180℃的第二温度的环境中，在预设压力为1.8Mpa至3.2Mpa的条件下对所述第一预制件进行热压，形成第二预制件；其中，热压时间为4分钟至6分钟；在取值范围为175℃至185℃的第三温度的环境中，对所述第二预制件进行烘烤，形成所述PI电热膜；其中，烘烤时间的取值范围为1小时30分钟至2小时30分钟。本申请旨在解决现有PI电热膜的工艺中环保性差和安全性差的技术不足。
Description
技术领域
本申请涉及电热膜制备技术领域，具体涉及一种PI电热膜制备方法。
背景技术
PI电热膜是由PI膜为外绝缘体制成的发热件。PI是聚酰亚胺的英文简称。PI电热膜具有优异的绝缘强度、抗电强度、热传导效率和电阻稳定性，并能够获得相当高的温度控制精度，因而广泛地应用于加热领域，比如锂电池加热领域、储能加热领域、发热服饰领域、健康产业领域、航空航天领域、军工技术领域等等。
在现有技术中，PI电热膜使用金属蚀刻线路工艺制成。这种工艺对环境污染严重且不环保；而且，蚀刻线路时产生的微小毛刺易损伤PI膜，进而导致露馅现象，绝缘不可靠，在产品应用上极不安全。
发明内容
本申请提供一种PI电热膜及其制备方法，旨在解决现有PI电热膜的工艺中环保性差和安全性差的技术不足。
本申请提出一种PI电热膜制备方法，包括：
提供导电薄膜、PI膜和电极；
在所述导电薄膜上设置电极；
在取值范围为55℃至65℃的第一温度的环境中，在预设覆膜速度为4cm/s至6cm/s的条件下，将所述PI膜假贴覆合于所述电极和所述导电薄膜上，形成第一预制件；
在取值范围为170℃至180℃的第二温度的环境中，在预设压力为1.8Mpa至3.2Mpa的条件下对所述第一预制件进行热压，形成第二预制件；其中，热压时间为4分钟至6分钟；
在取值范围为175℃至185℃的第三温度的环境中，对所述第二预制件进行烘烤，形成所述PI电热膜；其中，烘烤时间的取值范围为1小时30分钟至2小时30分钟。
可选地，所述第一温度为50℃，所述第二温度的取值范围为175℃，所述第三温度取值范围为180℃。
可选地，所述预设覆膜速度为5cm/s；所述预设压力为2Mpa；所述热压时间为5分钟；所述烘烤时间为2小时。
可选地，所述导电薄膜为碳纳米管薄膜。
可选地，所述在第三温度环境中，以预设烘烤时间对所述第三预制件进行烘烤，形成所述PI电热膜的步骤之后；所述方法还包括：模压绝缘和冲切成型；其中，所述冲切成型的冲床压力的取值范围为25吨至35吨，冲切速度的取值范围为8cm/s至12cm/s。
可选地，所述导电薄膜预制有沟槽和与所述沟槽相通的气孔；所述在所述导电薄膜上设置电极的步骤包括：将所述电极以部分凸出所述导电薄膜的方式嵌入到所述沟槽中，将所述电极以部分凸出所述导电薄膜的方式嵌入到所述沟槽中；其中，在形成的所述第二预制件中，所述电极充满沟槽且与所述沟槽的侧槽壁紧密贴合。
可选地，所述预设覆膜速度的方向为覆膜方向；所述沟槽沿直线延伸形成，所述覆膜方向与所述沟槽延伸的方向平行。
可选地，所述导电薄膜预设有第一沟槽和第二沟槽；所述第一沟槽呈环形设置，且具有相对设置的首端和末端；所述第二沟槽设于所述第一沟槽的曲率中心处；所述电极包括正电极和负电极；所述将所述电极以部分凸出所述导电薄膜的方式嵌入到所述沟槽中的步骤包括：所述正电极和所述负电极中的任一个嵌入到所述第一沟槽中，另一个嵌入到所述第二沟槽中；其中，嵌入到所述第二沟槽中的正电极或者负电极的引线穿过所述首端和所述末端的间隔引出所述导电薄膜。
可选地，所述预设覆膜速度的方向为覆膜方向，所述覆膜方向垂直于所述首端和所述末端的连线方向。
本申请还提出一种PI电热膜，包括如前所述的方法制成。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的PI电热膜制备方法的流程示意图；
图2是本申请实施例中PI电热膜制备过程中的第一预制件的结构示意图；
图3是本申请实施例中PI电热膜制备过程中的第二预制件或PI电热膜成品的结构示意图；
图4是本申请实施例中PI电热膜制备过程中的第一预制件的另一结构示意图；
图5是图4中A处局部放大图；
图6是本申请实施例中PI电热膜制备过程中的第二预制件或PI电热膜的另一结构示意图；
图7是PI电热膜中电极与导电薄膜的布局结构示意图；
图8是PI电热膜中电极与导电薄膜的另一布局结构示意图。
| 100 | 导电薄膜 | 100a | 沟槽 |
| 200 | PI膜 | 100b | 气孔 |
| 300 | 电极 | 300a | 正电极 |
| 400 | 基底 | 300b | 负电极 |
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。
本申请实施例提出一种PI电热膜及其制备方法。PI电热膜也可以被称为PI电热件、PI加热膜或者PI电热膜。
首先，本申请实施例提出一种PI电热膜制备方法，如图1所示，包括：
S100，提供导电薄膜100、PI膜200和电极300。导电薄膜100具有良好的导电能力和电热能力，比如，导电薄膜100可以为石墨烯导电薄膜100或者碳纳米管薄膜。PI膜200为聚酰亚胺薄膜(Polyimide Film，PIF)的简称。PI膜200是加工制造PI电热膜的原材料。电极300包括正电极300a和负电极300b。一般情况下，电极300为电极条、电极块、电极片中的至少一种。在一些实施例中，电极300还可以为叉指电极。
S200，在所述导电薄膜100上设置电极300。本申请实施例的技术方案中，将成型的电极300铺设、粘贴或者嵌设在导电薄膜100上，进而无需在PI膜200上通过印刷、刻蚀等方式形成金属电极，可以有效地解决PI膜200被损伤以及工艺不环保的技术缺陷。
S300，在取值范围为55℃至65℃的第一温度的环境中，在预设覆膜速度为4cm/s至6cm/s的条件下，将所述PI膜200假贴覆合于所述电极300和所述导电薄膜100上，形成第一预制件。该步骤形成的第一预制件，如图2所示。通过覆膜机将PI膜200预先热帖在导电薄膜100和电极300上，使得三者在预先受热时成为整体，可以避免在后续热压过程中因PI膜200和导电薄膜100因各自不同的导热系数而产生温差应力。而且，经过发明人的研究发现：在温度为55℃至65℃的环境下，在覆膜速度取值4cm/s至6cm/s的条件下，导电薄膜100、电极300和PI膜200之间的气体能够被很好的排出，可以有效避免或者降低因在导电薄膜100、电极300和PI膜200的间隙中产生气体导致PI电热膜加不均匀的现象产生或者产生的概率，提高PI电热膜的良品率。
S400，在取值范围为170℃至180℃的第二温度的环境中，在预设压力为1.8Mpa至3.2Mpa的条件下对所述第一预制件进行热压，形成第二预制件；其中，热压时间为4分钟至6分钟；该步骤形成的第二预制件，如图3所示。通过热压机将步骤S300形成的第一预制件进行热压，将PI膜200和导电薄膜100紧密贴合，将电极300和导电薄膜100紧密结合。通过快压机高温压合，温度：175±5℃，压力2MPa，压合时间5min；PI膜200上所覆的胶为热固胶，常温状态下无粘性，180度(175±5℃)的热压温度可以将PI上的热熔胶溶解并初步固化。
S500，在取值范围为175℃至185℃的第三温度的环境中，对所述第二预制件进行烘烤，形成所述PI电热膜；其中，烘烤时间的取值范围为1小时30分钟至2小时30分钟。该步骤形成的PI电热膜，如图3所示。通过将步骤S400的第二预制件进行烘烤，得到最终的PI电热膜。80摄氏度的烘烤温度是热固胶的熔点上限，烘烤2H是为了让热固胶在高温环境中得到充分的溶解固化，使其成品通电加热过程中不会产生脱胶或者开裂鼓包现象。
在实施例中，可以通过常规的裁剪、切割等方式对所述PI米和碳纳米管薄膜进行加工，而将其加工成所需的形态、尺寸。例如，可选的加工方式包括激光切割、超声波切割、机械切割、振动切割等；优选采用激光切割。PI膜200和导电薄膜100可以通过激光切割设备进行裁切为预设形状。预设形状根据图纸设计进行设定。一般情况下，PI膜200和导电薄膜100均预留有富余的空间，便于后续的封装和产品成型。
在一些实施例中，所述第一温度为50℃，所述第二温度为175℃，所述第三温度取值范围为180℃。
电阻值是该加热膜温升的重要参数。经过研究，电阻值与热压压力呈一定的相关关系。可选地，所述预设覆膜速度为5cm/s；所述预设压力为2Mpa；所述热压时间为5分钟；所述烘烤时间为2小时。如图所示电阻在不同预设压力下的变化表格。
以上实验数据：若设定电阻为3.62Ω，快压温度180℃，调整快压机压力参数可以获取。大概热压压力在3Mpa左右可以获得3.62Ω的电阻值。
作为上述实施例的可选实施方式，所述导电薄膜100为碳纳米管薄膜。碳纳米管薄膜具有更高的红外热转换效率，可达到95％以上，约为石墨烯薄膜的1.4倍。除了碳纳米薄膜具有良好的红外转换效率以外，碳纳米管薄膜还具有良好的机械性能，其对电极300具有良好的支撑能力；在进行假贴覆膜、热压和烘烤等加工步骤时，碳纳米管薄膜和电极300可以有效可靠的结合，使得导电两者可靠，接触不良的风险降低，有效地提升了PI电热膜的工作可靠性。
可选地，所述在第三温度环境中，以预设烘烤时间对所述第三预制件进行烘烤，形成所述PI电热膜的步骤之后；所述方法还包括：外型冲切成型和模压绝缘其中，所述冲切成型的冲床压力的取值范围为25吨至35吨，冲切速度的取值范围为8cm/s至12cm/s。模压绝缘中，在焊盘上设有硅胶饵料，采用高温硫化绝缘的方式对PI电热膜进行绝缘封装。
可选地，所述导电薄膜100预制有沟槽100a和与所述沟槽100a相通的气孔100b。所述在所述导电薄膜100上设置电极300的步骤包括：将所述电极300以部分凸出所述导电薄膜100的方式嵌入到所述沟槽100a中，将所述电极300以部分凸出所述导电薄膜100的方式嵌入到所述沟槽100a中，且两者松配合；其中，在形成的所述第二预制件中，所述电极300充满沟槽100a且与所述沟槽100a的侧槽壁紧密贴合。在该实施例中，导电薄膜100通过在模具上预先卷曲形成有两个沟槽100a，分别用于嵌设正电极300a和负电极300b。电极300可以制作为电极300条或者电极300块或者电极300环等。嵌设时，电极300与沟槽100a之间松配合，即两者之间留有微小间隙，设置沟槽100a的目的主要在于：1、电极300能够基于其金属良好的延展性在后序制成过程中产生微小变形(附图5中，为了能够更好的展示电极300在热压前和热压后的区别，对电极300和沟槽100a之间的间隙进行了扩大处理；在实际中，电极300嵌入沟槽100a后与沟槽100a具有微小间隙，比如10～100μm；具体的间隙宽度根据金属的形变能力确定)而填充至沟槽100a内，以与导电薄膜100具有更多的接触面积。在对设有沟槽100a的导电薄膜100的技术方案中，在热压时，可以先施加一定的压力使得凸出导电薄膜100的一部分可以基于其变形而部分填充到沟槽100a中，以使得导电薄膜100和电极300可靠接触，因而可以不用通过预先胶合的方式将导电薄膜100与电极300贴合(这种预先胶合的方式容易导致电极300从导电薄膜100上脱落)。2、电极300在嵌入沟槽100a后，其与沟槽100a的侧槽壁之间留有微小间隙，且沟槽100a的侧槽壁上设有气孔100b，使得在覆膜时，内部的气体能够通过气孔100b排出，避免气体堆积在电极300和导电薄膜100的结合处影响接触。
在一些实施例中，气孔100b为微小气孔100b，其孔径比微小间隙的还要小，一般设置为1～5微米。
在实施例中，所述预设覆膜速度的方向为覆膜方向。所述沟槽100a沿直线延伸形成。所述覆膜方向与所述沟槽100a延伸的方向平行。在该实施例中，电极300为条形电极300。在覆膜时，覆膜机的移动方向平行于沟槽100a的延伸方向，便于在覆膜的过程中，气体能够通过气孔100b排出，有利于在热压过程中电极300和导电薄膜100之间的热力结合为一体。
可选地，所述导电薄膜100预设有第一沟槽100a和第二沟槽100a。所述第一沟槽100a呈环形设置，且具有相对设置的首端和末端；所述第二沟槽100a设于所述第一沟槽100a的曲率中心处。也即在成型的PI电热膜中，第一电极300围绕第二电极300设置，呈放射状，以适应在不同的产品结构上。所述电极300包括正电极300a和负电极300b；所述将所述电极300以部分凸出所述导电薄膜100的方式嵌入到所述沟槽100a中的步骤包括：所述正电极300a和所述负电极300b中的任一个嵌入到所述第一沟槽100a中，另一个嵌入到所述第二沟槽100a中；其中，嵌入到所述第二沟槽100a中的正电极300a或者负电极300b的引线穿过所述首端和所述末端的间隔引出所述导电薄膜100。比如，正电极300a嵌设于外圈的第一沟槽100a，负电极300b嵌设在内侧的第二沟槽100a；负电极300b的引线从第一沟槽100a的首端和末端之间的间隔引出。
可选地，所述预设覆膜速度的方向为覆膜方向，所述覆膜方向垂直于所述首端和所述末端的连线方向。在该实施例中，正电极300a或者负电极300b中的任一电极300为环形电极300。在覆膜时，覆膜机的移动方向垂直于所述首端和所述末端的联系方向，便于在覆膜的过程中，气体从通过气孔100b排出，有利于在热压过程中电极300和导电薄膜100之间的热力结合为一体。
本申请还提出一种PI电热膜，包括如前所述的PI电热膜方法制成。所述电热膜包括PI膜200、电极300和导电薄膜100。导电薄膜100设有电极300。电极300包括正电极300a和负电极300b。正电极300a接电源正极、负电极300b接电源负极。PI膜200覆盖于电极300和导电薄膜100之上。电热膜还包括基底400。基底400设置在导电薄膜100背离电极300的一侧，与PI膜200将PI电热膜的导电层(电极300+导电薄膜100)封装。正电极300a的导线和负电极300b的导线密封延伸出PI电热膜。一般情况下，基底400也采用PI膜200或包括PI膜200。
一些实施例中，如图3所示，图3所示的PI电热膜是将电极300铺设在导电薄膜100上，然后按照顺序执行步骤S200、S300和S400形成的。在其剖面上观察，电极300嵌入到PI膜200和导电薄膜100的结合层。在该结构中，电极300由PI膜200和导电薄膜100共同支撑。
一些实施例中，如图5所示，图5所示的PI电热膜是将两个电极300分别嵌设在导电薄膜100上对应的预设沟槽100a后，然后按照顺序执行步骤S200、S300和S400形成的。在如图5所示的结构中，两个电极300在热压机压合时基于其金属延展性，而可以完全填充或充分填充至导电薄膜100的沟槽100a中，使得导电薄膜100与电极300之间具有良好接触。
一些实施例中，如图8所示，导电薄膜100上设有环形沟槽100a和设于环形沟槽100a曲率中心的块状沟槽100a。第一电极300(正电极300a或负电极300b)嵌设至环形沟槽100a内设有，第二电极300(正电极300a或负电极300b中的另一个)嵌设至块状沟槽100a；然后按照顺序执行步骤S200、S300和S400形成的。第一电极300和第二电极300形成点-环辐射布置，第一电极300和第二电极300分别完全填充或充分填充至对应的环形沟槽100a或者块状沟槽100a内的同时，导电薄膜100可以具有更多的发热面积。
以上实施例中的PI电热膜至少具有如下技术优势：1、在PI电热膜的制程中，PI膜200不会因为电极300刻蚀或者印刷而损坏；2、PI电热膜具有良好的机械密封性能，增强了其安全性；3、电极300和导电薄膜100之间可靠地接触，有效地延长了PI电热膜的使用寿命。
以上对本申请实施例所提供的一种PI电热膜及其制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种PI电热膜制备方法，其特征在于，包括：
提供导电薄膜、PI膜和电极；
在所述导电薄膜上设置电极；
在取值范围为55℃至65℃的第一温度的环境中，在预设覆膜速度为4cm/s至6cm/s的条件下，将所述PI膜假贴覆合于所述电极和所述导电薄膜上，形成第一预制件；
在取值范围为170℃至180℃的第二温度的环境中，在预设压力为1.8Mpa至3.2Mpa的条件下对所述第一预制件进行热压，形成第二预制件；其中，热压时间为4分钟至6分钟；
在取值范围为175℃至185℃的第三温度的环境中，对所述第二预制件进行烘烤，形成所述PI电热膜；其中，烘烤时间的取值范围为1小时30分钟至2小时30分钟。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一温度为50℃，所述第二温度为175℃，所述第三温度取值范围为180℃。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设覆膜速度为5cm/s；所述预设压力为2Mpa；所述热压时间为5分钟；所述烘烤时间为2小时。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导电薄膜为碳纳米管薄膜。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第三温度环境中，以预设烘烤时间对所述第三预制件进行烘烤，形成所述PI电热膜的步骤之后；所述方法还包括：模压绝缘和冲切成型；其中，所述冲切成型的冲床压力的取值范围为25吨至35吨，冲切速度的取值范围为8cm/s至12cm/s。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导电薄膜预制有沟槽和与所述沟槽相通的气孔；
所述在所述导电薄膜上设置电极的步骤包括：
将所述电极以部分凸出所述导电薄膜的方式嵌入到所述沟槽中；其中，在形成的所述第二预制件中，所述电极充满沟槽且与所述沟槽的侧槽壁紧密贴合。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预设覆膜速度的方向为覆膜方向；所述沟槽沿直线延伸形成，所述覆膜方向与所述沟槽延伸的方向平行。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述导电薄膜预设有第一沟槽和第二沟槽；所述第一沟槽呈环形设置，且具有相对设置的首端和末端；所述第二沟槽设于所述第一沟槽的曲率中心处；所述电极包括正电极和负电极；
所述将所述电极以部分凸出所述导电薄膜的方式嵌入到所述沟槽中的步骤包括：所述正电极和所述负电极中的任一个嵌入到所述第一沟槽中，另一个嵌入到所述第二沟槽中；其中，嵌入到所述第二沟槽中的正电极或者负电极的引线穿过所述首端和所述末端的间隔引出所述导电薄膜。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述预设覆膜速度的方向为覆膜方向，所述覆膜方向垂直于所述首端和所述末端的连线方向。
10.一种PI电热膜，其特征在于，采用权利要求1至9中任一项所述的方法制成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211338490.7A CN115529686A (zh) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 一种pi电热膜制备方法及pi电热膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211338490.7A CN115529686A (zh) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 一种pi电热膜制备方法及pi电热膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115529686A true CN115529686A (zh) | 2022-12-27 |
Family
ID=84704149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211338490.7A Pending CN115529686A (zh) | 2022-10-28 | 2022-10-28 | 一种pi电热膜制备方法及pi电热膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115529686A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118283858A (zh) * | 2024-06-04 | 2024-07-02 | 浙江大华技术股份有限公司 | 一种银纳米线加热装置及其制备方法和摄像设备 |
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2022
- 2022-10-28 CN CN202211338490.7A patent/CN115529686A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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