CN1409941A - 热塑性层状织物加热器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种层状织物加热器元件、加热器，以及制造加热器元件和加热器的制造方法。加热器包括附着于汇流条的一个导电织物层，被夹在构成加热器组件的两层热塑性薄膜之间。在制造加热器元件或加热器的制造方法中，通过将各层薄膜和织物材料合并成单片加热器而不使用粘性树脂，来制成加热器的各层。加热器可以被制成具有可变的几何形状、供电电压和功率，并且能够比已有技术的加热器承受更多的机械、化学、紫外线辐射和其他的环境压力。

Description

热塑性层状织物加热器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种加热器元件、一种加热器，以及生产该加热器元件和加热器的制造方法。特别是，该加热器包括被层压于两层玻璃纤维加固的热塑性薄膜之间的一个导电织物层。加热器还包括汇流条和电导线，它通过将各薄膜层与织物材料合并成单片加热器制造而成。所生产的加热器可以具有可变的几何形状、供电电压和功率。本发明的加热器比已有技术的加热器更耐用，因为与已有技术的加热器相比，它们能够承受更多的机械、化学、紫外线辐射和其他的环境压力。
发明背景
一直使用金属箔电线和导电织物来制造已有技术的层状或薄膜加热器，导电织物利用树脂被层压在各层之间，以便将整个层结合在一起。用电线和箔制造的加热器已用于工业中一段时间了。特别是，例如在航空工业中，用于防止例如飞机机翼和喷气式飞机引擎入口结构上结冰的这种电线与箔加热器，因使用过程中金属材料发生疲劳故障而受到损害，与织物材料相比而言，这大大缩短了它们的使用寿命。此外，箔加热器的生产费用特别昂贵，并且它缺乏柔韧性。
由于其柔韧、重量轻和热量分布平均的特征，与金属箔加热器相比，已有技术的层状织物加热器更受到该技术领域的许多应用项目的青睐。例如，在航空工业中，织物加热器用于防止结构，例如飞机机翼、喷气式飞机引擎入口和天线反射器上结冰，在建筑行业中，用于加热例如地板、工作台面、管道和箱子的固体结构，在食品工业中，用于加热食品容器，在运输行业和海运结构中，用于防止生物腐烂。例如，参见美国专利第5,344,696、5,925,275、5,932,124、5,942,140、5,954,977、5,966,501、5,981,911号。
已有技术的层状织物加热器一直用包含纤维的编织或非编织纤维制成，这种纤维包括碳纤维等的导电纤维和聚脂等的非传导性纤维。用于加热器中的非传导性纤维通常覆有金属涂层，以便能够经由金属涂层传导电流，或者，纤维散布在包含例如，碳黑或铁粒子的传导性粒子树脂中。传导性纤维也可以覆有金属涂层，以便改善其传导性属性。
被合并到任意的非编织织物材料或罩中的碳纤维已用于该技术领域，用来防御电磁干扰。例如，Hastings等人的美国专利第5,344,696号申请中揭示了为航空结构除冰和防冰的加热器中所用的传导性织物材料，该传导性织物材料揭示了一种整体结合的层压材料，该层压材料用于用温度控制与其结合的航空器的表面。该专利描述了使用织物材料具有胜过防止飞机机翼结冰和加热飞机机翼的原先方法的许多优点，例如，传导性纤维重量轻，或允许在空气动力学方面的极小的侵入，比电线和箔更容易处理，最显著的是，允许均匀地分布热量，并能使能量更加有效地使用。为航空器除冰和防冰的应用使产品要求方面必须极端化。由于航空器利用十分有限的电资源和极端的大气条件进行运作，因此，提供保护的系统必须既有效率又坚固。但是，该专利也揭示了层状织物加热器利用粘性树脂将层压层结合在一起制造而成。
Kraus等人的美国专利第4,534,886号揭示了一种由非编织薄片的传导性纤维和非传导性纤维构成的导电网。薄片充满了散布的传导性粒子，然后变干。Kraus等人的加热器元件主要用在加热垫中。该专利还揭示了利用环氧树脂将各织物加热器层层压在一起。
Lawson的美国专利第5,925,275号揭示了一种导电合成加热组件。该组件具有被层压于玻璃纤维层与其他非传导性材料之间的一个导电非编织纤维层。组件还具有一个抗磨损的外层。航空结构上的加热器元件被用作一种冰冻保护系统，以承受在极其苛刻的航空环境中所遇到的重复的机械压力和热循环。该专利也揭示了织物加热器通过利用粘性树脂来结合加热器组件的各个层来制成。
Gerrard的英国专利第2,285,729号申请中所揭示的传导性织物加热器通过在多步骤程序中将编织的聚合织物材料烘焙到极高的温度来制成。所制成的织物加热器在电阻目标方面的灵活性受到限制，而且其“电阻的温度系数”缺乏可变性。例如，该专利揭示了织物加热器主要对低压来源操作有用。
利用粘性树脂制成的层压织物加热器已成功运用于该技术领域中，但使用这类加热器的一个缺点是因所用的粘性树脂而导致的。在制造或结合这类层压织物加热器的制造方法中所用的粘性树脂必须被加工处理，该制造方法因所涉及的材料有毒性而变得既耗时又危险。此外，粘性树脂被广泛用于制造层压织物加热器，但在一段时期内从这类加热器输出的热量会使树脂干燥，导致该层裂化，并且，加热器最终分离成层并丧失功能。所以，这种技术一直在寻求开发新的加热器或改进现有的加热器。
此外，如Kraus、Hastings和Lawson中所述的加热器设计遇到的困难在于：制造方法的费用昂贵和操作温度低。尤其因为使用环氧树脂和其他树脂，很难为不同的应用修改机器设置，这样会遇到一些很难克服的问题：例如，成本、保存限期、操作温度与化学限制、加工处理的周期长和毒性预防。添加碳黑粒子、多芳族聚酸胺纤维(1)、传导性黏合剂(3)和多阶段层处理(2)导致制造方法复杂，所以，在限制服务温度、复杂设计适宜和高容量的条件下，可实现加热器的低成本生产。
发明概述
本发明针对层压织物加热器元件、加热器和制造该加热器元件和加热器的制造方法。与已有技术的加热器相比，本发明的加热器有许多优点：薄，柔韧灵活，产生的温度更均匀，疲劳期长，并且能够以较低成本进行大批量生产。此外，本发明的加热器可以用来自交流电源或直流电源的几毫伏至约600伏特范围的电压来运作。
尤其是，加热器元件包括一个被合并的导电织物层、两个汇流条和两个热塑性层：其中，每个汇流条接触传导性织物层的对立边缘，被合并的导电织物层和汇流条被夹在构成单一薄片的各热塑性层之间。
可以从各种传导性纤维中选择本发明的层压织物加热器的导电织物层。但是，在本发明的一个较佳实施例中，导电织物层包括覆有镍涂层的碳纤维。
层压织物加热器元件还可以在汇流条处与电导线连接，以构成加热器。层压织物加热器的汇流条可以用各种不同的材料、例如，铜、黄铜或银箔制成。但是，在一个较佳实施例中，汇流条用铜箔制成。
在另一个实施例中，本发明的层压织物加热器还可以包括位于热塑性层的外部表面上的一个玻璃罩，用于在加热器被构制成单一薄片之前根据加热器应用的要求来进行额外的加固。
在本发明的加热器中，可以从各种商业来源购得热塑性薄膜。可以使用任何热塑性薄膜，但本发明的加热器较佳地用聚醚酰亚胺(polyetherimide)、聚醚醚酮(polyetheretherketone)、聚醚砜(polyethersulfone)、砜(sulfone)、聚偏氟乙烯(polyvinylidine fluoride)、乙酰丁基苯乙烯(acetobutylstyrene)、氧化聚苯醚(polyphenylene oxide)和聚酰胺(polyamide)制造。
层压织物加热器还可以包括垂直于并通过锯齿形图案中的至少一个汇流条的切割，用于创建一个电路并根据应用将加热器的电阻提高到所需值。
在另一个实施例中，本发明的层压织物加热器还包括热塑性或硅橡胶的一个外层，用于增加加热器的非传导性强度。
制造本发明的层压织物加热器的制造方法如下所述：第一个热塑性层在将要被装配的加热器的表面上。导电织物的一个层被置于第一热塑性层上。较佳地用铜箔制成的汇流条被置于导电纤维层的对立边缘上，以便汇流条与导电织物层接触并相互平行。一旦汇流条与传导性织物材料接触，可以通过用一种刺穿打铆机装置在汇流条和纤维中刺穿一个孔，来使它们与传导性织物材料连接。刺穿的动作使被移置以形成一个孔的金属在织物材料底下卷曲和变平，从而将汇流条固定到织物材料。其后，第二热塑性层被置于导电织物层和汇流条上，以构成加热器组件。一旦装配各个加热器层，加热器组件就以合适的温度被加热到一个设定的厚度，以便合并被夹在各热塑性薄膜层中的传导性织物层，从而构成单片加热器。在合并各层(尤其是传导性织物层)之后，加热器被转移到冷却室，以便熄灭处于最大程度合并状态的加热器。一个玻璃纤维加固层可在合并之前根据加热器输出要求被置于各热塑性层的外部表面上。
可以小规模地执行以上描述的制造方法，以生产少量的利用水力压具的小型加热器，但该制造方法可以适合于利用滚筒层压装置来制造高容量的加热器元件和加热器。在滚筒层压中，加热器元件被生产成长度和宽度不确定的单一长薄片，其长度和宽度只受到起初所用的材料和机器的长度和宽度的限制。通过滚筒层压制造而成的加热器元件可以被存储成卷状物，加热器可以按要求用加热器元件的各个部分制成。在本发明的这个实施例中，制造方法包括将来自卷制供应品的导电织物层与两个金属箔汇流条结合起来，其中，汇流条在传导性织物材料的对立边缘处相互平行并在滚压的方向上与传导性织物材料相接触。通过在传导性织物材料中制造一个孔并利用上述的刺穿打铆机装置刺穿两个部件来制造汇流条，将汇流条固定到传导性织物材料。一旦汇流条被固定到织物材料，在构成夹层类型结构组件的两层热塑性薄膜之间提取包含汇流条的传导性织物层。然后，加热器组件夹层被馈送通过夹送滚筒，它已经按预定的温度被预热并被设置在预定的压力，以便使各个热塑性层形成胶体。热塑性层形成胶体使一些热塑性塑料流过传导性织物材料，熔化薄膜并将传导性纤维板合并成单片加热器元件。一旦进行合并，合成的单片织物加热器被引到冷却室，以便维持对各层的最大程度的合并。可以通过用加工冲模或喷水切割机从加热器薄片滚压中切割一个部分，来制造单独的加热器，通过超声波焊接和用一层热塑性塑料对其再次进行碾压，来连接电导线，从而维持由冲模或喷水切割机切割的间隙和提供最后一个非传导性层。
附图简述
图1是在滚筒层压装置中制造本发明的层压织物加热器的制造方法示意图。
图2A和2B是本发明的加热器元件的横截面，分别表示在利用和没有利用玻璃纤维板罩进行合并之前的各种不同的层。
图3是处于通过滚筒层压制造方法的各种制造阶段的加热器的示意图。
图4是表示本发明的加热器的剪切视图的示意图，示出了锯齿形图案中的通过加热器的切割。
图5是表示本发明的加热器的制造制造方法中的C、E、F、H和J各种不同的阶段的示意图。
图6是横截面示出的本发明的加热器的示意图。
图7是表示本发明的加热器示意图，其中孔穿过层压材料。
本发明的详细描述
本发明的加热器元件包括一层传导性织物材料和两个汇流条。这两个汇流条位于被夹在热塑性塑料的两个外层之间的织物材料的对立边缘。传导性织物材料可以用各种材料制成，它们在该技术领域中众所周知并包括导电纤维。在一个较佳实施例中，传导性织物材料包括导电纤维和最好是碳纤维、特别是覆有镍涂层的碳纤维。在这个实施例中，传导性纤维是开裂的纤维并利用制纸技术被转换成非编织传导性织物材料。使用一种有机粘结料来聚集织物材料中的纤维。织物材料的厚度、密度纤维涂料和主要的纤维方向都确定了加热器最后的电阻率。根据所需的加热器的尺寸与功率输出，可以从供应滚压或整个滚压品中切割合适长度的织物层，该织物层可被用于大批量地生产加热器元件。在本发明的一个较佳实施例中，合并导电织物层。被合并的传导性织物层产生于层压制造方法中的合并步骤。
通过合并制造方法，加热器的各个热塑性层在加热器粘合期间的压力下处于凝胶状态并形成预定的厚度，这导致传导性织物材料的导电纤维通过层压制造方法而相互紧密接触。
在惰性环境内的高温、高压下，碳灯丝用聚合体纤维制造而成。通过修整“电阻的温度系数”(介质的电阻因温度变化而变化的比率)和最终纤维的电阻率的几种程序中的一种程序，纤维可覆有金属(例如，镍、黄铜、银或其他合适的金属或其组合)涂层。纤维被结合成纤维束并被切割成约3～12毫米或更长的所需的长度。纤维长度是确定织物材料的电阻、柔韧性、结构的一致性和热量的均匀度的主要因素。
用于本发明的加热器中的热塑性薄膜可以有各种不同的类型并可以购买到。在一个较佳实施例中，热塑性薄膜包括聚醚酰亚胺(polyetherimide)(Ultem，Westlake Plastics公司，PA)、聚醚醚酮(polyetheretherketone)(Victrex，Westlake Plastics公司，PA)、聚酰胺(Kapton，E.I.Dupontde Nemours，DE)、聚醚砜(polyethersulfone)、砜(sulfone)、聚偏氟乙烯(polyvinylidine fluoride)(Kynar，PVDF，Westlake Plastics公司，PA)、乙酰丁基苯乙烯(acetobutylstyrene)(Cycolas，ABS，WestlakePlastics公司，PA)、氧化聚苯醚(polyphenyleneoxide)(Noryl，WestlakePlastics公司，PA)和类似物。热塑性薄膜具有不同的凝胶温度。所以，在本发明的制造方法中，设置夹送滚筒或水力压具的温度由所使用的热塑性薄膜的类型来确定。在本发明的加热器的制造制造方法中，Ultem在温度约为275℃时被使用，Vitrex在温度为350℃时被使用。
可参考附图来描述本发明的制造方法、加热器元件和加热器。图1展示了用于制造本发明的层压织物加热器的高容量制造方法。从图1中可见，该制造方法涉及一种滚筒层压装置。起初的材料，即传导性织物材料10、汇流条带12、14和热塑性薄膜16、18，以及所需的玻璃纤维罩20、22都成卷地提供。
如图1所示，在滚压品堆栈操作中，传导性织物材料和铜箔或其他合适的金属被层压在玻璃纤维加固的热塑性薄膜中，连接电源线，最后密封整个加热器。在一个较佳实施例中，制造方法始于一卷传导性织物材料10、两卷热塑性薄膜16和18、两卷铜箔12和14，以及两卷玻璃纤维罩20和22。从滚压拉出的传导性织物材料10与厚度为2密耳的铜箔12、14结合起来，这两个铜箔相隔预定的距离并相互平行应用，接触传导性织物材料并在传导性织物滚压品10的相同方向上，虽然也可以是其他的方向。较佳的是，铜箔汇流条在滚压品的自由边缘附近。
铜箔汇流条12、14和传导性织物材料10通过刺穿打铆机24被拉在一起，从而被穿孔的上、下支撑板使织物材料和铜箔汇流条12、14保持接近，与铜的宽度相比，小尺寸针状的逐渐变细的针被压通过铜箔和传导性织物材料。取出针，被刺穿的孔周围的区域被压缩。压缩可采取一个滚筒或一对滚筒或从两侧夹住的一个压杆工件夹具的形式。刺穿铜的动作将铜分裂成几瓣，很象一朵花。当针头继续进入开口时，这些瓣蜷缩，移走并俘获局部的纤维。一旦被压缩，纤维永远保持这种状态，铜牢固地附着于织物材料。制造方法的这个部分是可选择的，但添加在定位铜的制造方法中。
通过铜箔汇流条的刺穿/固定动作，最终的产品准备好利用热塑性薄膜16、18进行首次层压。附有铜箔汇流条的传导性织物材料10在两层热塑性薄膜16、18之间被提取，该热塑性薄膜比传导性织物材料10略宽(大约宽1～6mm)。为了将电线连接到铜箔汇流条，热塑性薄膜16的顶层可以在首次层压制造方法之前被穿孔。在热塑性薄膜上面和外面，玻璃纤维罩20、22被加到层状堆栈的两侧。
如图2中的横截面所示，具有被夹在有或没有玻璃纤维罩的热塑性薄膜中的铜箔汇流条的传导性纤维层通过夹送滚筒15、17被一起拉出，夹送滚筒15、17已根据所使用的热塑性薄膜和织物材料的类型和厚度在预定的温度被进行预热并按预定的距离被设置。夹送滚筒将各层干燥的材料一起加热和熔化成具有确切厚度的合并薄片。这样的温度和压力使热塑性热量足以流过传导性织物材料、被刺穿的铜总线和玻璃纤维罩。设置夹送滚筒分开，以便实现薄片与(最重要的是)传导性织物材料的适当合并。一旦被合并，传导性织物材料将实现其最后的电阻率。对于传导性织物材料、热塑性薄膜和玻璃纤维罩的任何给定的组合而言，实验已经显示：该合并必须总是被压缩到至少是热塑性薄膜厚度的110％。当首次层压制造方法完成时，产品可以被评级并被存储供将来使用或进一步被加工成预定设计的被切割的加热器。一旦被合并，薄片加热器就被转移到冷却室18，以维持最大程度的合并。
如图3所示，为了提高加热器的电阻，可以利用至少一个汇流条并通过层压来进行垂直切割26。可以从库存或在冷却薄片加热器之后的连续制造方法中实现这一点。连续的层压薄片通过切割设备或切裂设备被拉出。设备可以是被制成所需形状的冲模切割机，也可以是可购买到的动力切割机(例如，喷水或激光切割机)。利用必要的切割工具，可以切割螺旋形或锯齿形等电路图案，从而通过增加电路径来进一步将电阻提高到所需值。从一个外部铜边缘到另一个外部铜边缘(但在热塑性层的最大宽度内)进行首次切割。用交替的方式在滚压品上从一个内部铜边缘到另一个外部铜边缘并按其沿滚压品的相互距离进行额外的切割，形成电路，从而可使电流按这种锯齿形的图案流动(见图4)。这些切割也因缺少热塑性层边缘而终止。最后，用与首次切割类似的方式来进行切割，该切割定义了那个电路的最后宽度。将最后的切割用作后面系列的首次切割，这样就可以为整个层压织物加热器滚压品继续该图案处理。为了改变电路设计，可以按不同的间隔进行那些交替的中间切割，宽度为4密耳或与设计所要求的一样宽。改变一种设计内的间隔允许设计者改变电路内的每个带的热量输出。缺少热塑性边缘的切割本质上构成了电路，将各条带保持在合适的位置，同时，电线被连接并完成最后的层压。
图3-5表示如何能创建偶数或奇数条带的电路以及该电路因而如何影响电线的布置。关于偶数条带的电路，将在一侧为每个加热器进行电线连接。关于奇数条带的电路，将在对立侧连接电线。采取电线形式的电导线可以通过热塑性材料或热塑性材料内的穿孔并在定义锯齿形图案的开头和末尾的位置处被连接到铜箔总线。将通过当前已知的各种方法、例如，锡焊、铜焊、超声波焊接或碾平来实现连接，并使连接迎合加热器的温度和有关电的应用要求。
图3-6也表现了一旦电线导线被连接，加热器就被最后密封起来，以便使元件带保持在适当的位置、增加加热器的非传导性强度和保护电路与电线连接点。在一种较佳的方法中，最终的密封层可以是额外的热塑性层，也可以是合适的非传导性材料、例如，硅橡胶。如果热塑性薄膜被用作密封层，则连续的层压织物加热器薄片被拖入另一部滚动堆栈层压机器，其中，额外的一层热塑性塑料被熔合到电路的每一侧，密封电路与电线连接点。同时可以将额外的一层较厚的热塑性薄膜加到层状堆栈，以便局部地加固电线连接点周围的加热器。顶部滚筒应该被涂上一层抗热橡胶、例如，硅橡胶，以便使顶部的热塑性薄膜能够被密封在凸起的电线连接点的顶部。
图5也展示了制造方法的最后切割阶段。根据所要求的加热器的应用和尺寸，通过薄片产品进行横向切割，以便使加热器相互分离。如在电路切割阶段中，可以利用各种切割技术、喷水或激光切割方法来实现这一点。
如图7所示，为进一步提高电阻并/或推动封入另一个介质：可以在层压材料内的预定位置打孔。如果在层状加热器中提供穿孔来推动密封，则额外的各层热塑性薄膜或硅橡胶被添加穿孔，或在完成第二次密封之后被添加。如果开口周围需要非传导性层，则第二层的穿孔的尺寸略微小一些。
本发明的加热器可以根据各种热量要求而用于多种应用中。可以通过一次性使用的电池、可再充电的电池、功率适配器和发电机导出系统、例如，墙壁上的电源、便携式发电机、太阳能与工业变压器来传递动力。在某些低压从几毫伏到约5伏特的应用中的本发明的加热器的例子包括新颖的礼品，例如加热卡、杯托和眼罩，玩具，例如厨房系列用具、用于加热和防冻的电子传感器、个人可再充电的器具，例如卷发夹和个人取暖器、例如耳套、手套、短袜、帽子和类似物。
例如，要求约6～28伏特的中等电压的加热器应用包括：汽车零件和附件，例如地板垫、驾驶轮、座位、门板和镜子防冻器，摩托车把手、镜子、坐垫、油箱和头盔，飞机机翼、螺旋桨、地板、座位、仪器、控制器、内部面板、厨房与厕所座位，船中包括渡船座位、甲板、栏杆、厨房与厕所，娱乐工具中的取暖计数器和废物箱、其他的应用中包括利用太阳能供给动力的加热板、电部件/小房间用的加热器、食物准备应用。
例如，要求从约110伏特到250伏特单相位的高压的加热器应用包括飞机机翼、螺旋桨、水平旋翼、飞机引擎罩、入口，家用物品，例如器具、室内加热器(墙壁和地板)、工作台面取暖器、木柴预热器/干燥机、人行道、车道、台阶、天线垫座、食物准备，以及商业/工业货物，例如液体圆筒加热器、烤炉、商店空间、机器加工、工具/冲模和类似物。要求约208～600伏特多相位的最高电压的加热器应用包括：商业/工业货物，例如液体圆筒(带条)加热器、烤炉、商店空间、机器加工、工具/冲模、反射器天线的发送器/接收器、电(信号)继电器/组合柜，用于防止零件结冰的大型商业与军用航空器加热器和类似物。
例1
通过少量的批处理来构制名片大小的新颖的加热器。
加热器将具有11.38mm宽的4条带，从24伏特产生2.88瓦的功率，并在室温下传送0.08瓦/厘米2。最大的空气温度将大约为120℃。所有必要的材料都被切割成合适的尺寸，四层热塑性薄膜——较佳的是厚75微米的聚醚酰亚胺(PEI)和20克/米2的玻璃纤维罩被切割成91mm×53mm。此外，顶部的玻璃纤维罩被切割成79mm×57mm。准备厚50微米、大小为3mm×57mm的两条软铜箔带，通过用手持滚筒进行烫平来除去任何尖锐的边缘。
从具有以下属性(5％覆有镍涂层的碳，6mm纤维，8克/米2，其表面电阻率为6.7欧姆/平方，例如热离子系统国际，Stratford，CT提供的“热离子”)的一卷传导性罩的末端切下宽53mm的一块，确保该切割尽可能与卷轴平行。一端被成方形地修剪，从该条切下长85mm的一块。
在大小是零件的4倍、平滑度是2微米的合适的金属支撑板例如，层压板上，一旦实现合并和冷却，就在拆卸所完成的零件的制造方法中添加隔离剂，例如干燥特氟隆润滑剂来处理光滑的表面。在应用隔离剂之后，对表面进行抛光，以除去任何多余的材料。将两个玻璃纤维罩中较大的玻璃纤维罩放在被处理过的表面上，留出充分的空隙给板的边缘。PEI薄膜之一按类似的方向被置于玻璃纤维罩的顶部。
通过将铜箔确定在长85mm的对立末端，来准备传导性织物材料，将铜覆盖到织物材料上。铜箔在末端被集中，从而使其可以均匀地延伸到宽度以外并接触传导性织物材料。这有助于维持铜的适当间隔并排除了在加热器层的装配制造方法中铜移动的可能性。在平板，例如塑料中的1mm的小孔上，在织物材料的四个角处大约离开每个角1mm，用一根小针刺穿铜箔和传导性织物材料。对每个角重复进行该动作。将织物材料翻过来，放在铜面朝下的干净的坚硬表面上。利用一根末端平坦的短杆来稍微压缩区域，从而完成刺穿处理。该压缩将在合并期间把铜附着于织物材料。
传导性纤维织物材料被放置成：将所附着的铜箔放到已被放在支撑板上的各层玻璃纤维罩和热塑性薄膜上。在铜带的尽端，最后的1～2mm逐渐地略微向上弯30～45度。这有助于对齐玻璃纤维的顶层。第二热塑性薄膜层被置于传导性织物材料上，后面是顶部玻璃纤维罩层。以前向上弯的各个铜尖端之间的面罩对齐居中。
几个150微米的薄垫片被放在层压材料的对侧或被较佳地放在层压材料周围。或者，可以制造采取框架形式的薄垫片，以包围层压材料。已经用隔离剂处理过的第二层状板被放置在层压材料和薄垫片上。堆栈被放入具有被预热到275℃的压板的水力压具。用900公制吨应用负载压缩堆栈3分钟。层状堆栈被冷却到200℃，同时维持该负载。一旦温度降低，就从压具除去负载和堆栈。各块板是分开的，移去被合并的部分，从而使其冷却到室温。被合并部分(加热器)的各条长边缘与铜成直角地被修剪为宽47mm，从而除去被刺穿的铜的各个部分。此外，修剪越过铜的末端，以实现47mm×89mm的零件尺寸，留出2mm的PEI在铜以外。
利用被设置为正确尺寸的冲模切割机或喷水切割机器来切割元件间隙，以创建元件带。每个间隙宽0.5mm，沿传导性织物材料的长度而下并通过在一个末端的铜箔，该末端因缺少零件的边缘而终止。机器为每个间隙只切割一个铜箔总线，当机器创建每条带时，使其切割的总线(左边或右边)交替。从47mm宽的层压材料切割3次，产生大约宽11.38mm的带。该图案创建了3×79mm或237mm的一条电路径。
利用超声波电线焊接设备将一根电线通过热塑性塑料连接到尺寸为3mm×11.38mm的两个铜箔总线中的每个铜箔总线。注意，这是电路径的起点和终点所在的两条末端带。将被合并和切割的加热器放在另一层PEI薄膜上并放到层状板上。再将另一层PEI薄膜置于零件上并用约1～5mm的高温硅橡胶片覆盖。将顶部层状板插入以260℃预热的压具达额外5分钟。将压具冷却到200℃并拆卸零件。各条边缘被修剪为89mm×51mm，留出2mm用于绝缘体，并且修饰或完成被合并的加热器。

Claims (17)

1.一种层压织物加热器，其特征在于，包括
一个被合并的导电织物层、两个汇流条和两个热塑性层，
其中每个汇流条接触传导性织物层和被合并的导电织物层的对立边缘，所述汇流条被夹在构成单一薄片的各热塑性层之间。
2.如权利要求1所述的层压织物加热器，其特征在于，
所述被合并的导电织物层包括覆有镍涂层的碳纤维。
3.如权利要求1所述的层压织物加热器，其特征在于，还包括
附着于汇流条的电导线。
4.如权利要求3所述的层压织物加热器，其特征在于，
所述汇流条用铜箔制成。
5.如权利要求1所述的层压织物加热器，其特征在于，还包括
在将加热器构制成单一薄片之前，将第一个玻璃罩放在第一热塑性层的外部表面上，并将第二个玻璃罩放在第二热塑性层的外部表面上。
6.如权利要求1所述的层压织物加热器，其特征在于，
所述热塑性层是从一组材料中选择的热塑性薄膜，该组包括聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜、砜、聚偏氟乙烯、乙酰丁基苯乙烯、氧化聚苯醚和聚酰胺。
7.如权利要求1所述的层压织物加热器，其特征在于，还包括
垂直于并通过锯齿形图案中的至少一个汇流条的切割，用于创建电路并将加热器的电阻提高到一个所需的值。
8.如权利要求3或7所述的层压织物加热器，其特征在于，还包括
热塑性塑料或硅橡胶的外层，用于增加加热器的非传导性强度。
9.如权利要求1所述的层压织物加热器，其特征在于，还具有
通过层压材料的穿孔。
10.一种制造如权利要求1所述的层压织物加热器的制造方法，其特征在于，包括
将第一热塑性层置于表面上，
将导电织物层置于第一热塑性层上，
将汇流条置于导电织物层的对立边缘处，以便这些汇流条与导电织物层相接触，
将第二热塑性层置于导电织物层和汇流条上，
在压力下以合适的温度对加热器进行加热，来合并传导性织物材料，以及，
将加热器转移到冷却室，以便维持最大程度的合并。
11.一种在滚筒层压装置中制造如权利要求1所述的加热器的制造方法，其特征在于，包括
将来自卷制供应品的导电织物层与两个金属箔汇流条结合起来，其中所述汇流条相互平行并被安放在滚压方向上的传导性织物材料的对立边缘处，并且与所述传导性织物材料接触，
通过在传导性织物材料中制造孔并在刺穿打铆机中制造汇流条，将汇流条固定到传导性织物材料，
提取构成夹层结构的两层热塑性薄膜之间的包含汇流条的传导性织物层，
通过按预定温度和厚度被预热的夹送滚筒馈送夹层结构，使热塑性层形成胶体，
合并传导性纤维层，以便构成单片加热器，以及，
在冷却室中冷却单片加热器。
12.如权利要求10或11所述的制造方法，其特征在于，还包括
在将夹层结构馈送通过夹送滚筒之前，在热塑性层上提供玻璃纤维加固层。
13.如权利要求10或11所述的制造方法，其特征在于，还包括
将电导线连接到汇流条。
14.如权利要求10或11所述的制造方法，其特征在于，还包括
垂直于并通过至少一个汇流条来切割加热器，以便建立功率输出可变的电路。
15.如权利要求10或11所述的制造方法，其特征在于，还包括
碾压加热器的对立表面上的至少一个热塑性层。
16.如权利要求10或11所述的制造方法，其特征在于，还包括
对层压材料进行穿孔，以便建立孔。
17.如权利要求16所述的制造方法，其特征在于，还包括
使热塑性塑料或硅橡胶的附加层附着于层压材料。
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