CN1910044B - 可感应加热的部件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有用复合材料涂布的挠性载体的加热带。该复合材料包含氟化聚合物或硅氧烷聚合物和可感应加热的颗粒。本发明还涉及具有涂布有复合材料的挠性载体的加热带。该复合材料包含聚合物材料和可感应加热的颗粒。本发明还涉及用于加热物品的系统。该系统包括加热带和场频信号发生器。加热带包括涂布有复合材料的挠性载体。该复合材料包含聚合物基质和可感应加热的颗粒。场频信号发生器产生围绕着加热带的场。可感应加热的颗粒在场存在下生热。

Description

可感应加热的部件
技术领域
本申请涉及可控温的感应加热部件、结合了该可感应加热的部件的系统，和加热物品的方法。
背景
带式系统使用在各种用于加热物品的工业加热方法中。这些工业加热应用通常在带式设备的一侧装有对流或辐射加热器，加热器加热传送带，进而加热放置在该传送带上的物品。此类方法有各种缺点。一般来说，此类带是不传热的或绝热的。这种绝热效应要求传导加热器以不利的高温运行，来实现处理物品所需的目标温度，结果导致能量浪费和生产成本提高。另外，过高的温度导致带的老化，其结果是设备使用寿命缩短。
这样，许多典型的加热方法都有过度耗能和带老化之类的不足。因此，需要改进的可加热部件、加热带和工业加热系统。
发明内容
本发明涉及具有用复合材料涂布的挠性载体的加热带。该复合材料包含聚合物材料和可感应加热的颗粒。
本发明还涉及具有复合材料的加热部件。该复合材料包含氟化聚合物和可感应加热的颗粒。
本发明还涉及具有复合材料的加热部件。该复合材料包含聚硅氧烷聚合物和可感应加热的颗粒。
本发明还涉及用于加热物品的系统。该系统包括加热带和场频信号发生器。加热带包括涂布有复合材料的挠性载体，该复合材料包含聚合物基质和可感应加热的颗粒。该场频信号发生器产生围绕着加热带的场，以使可感应加热的颗粒在场存在下生热。
本发明还涉及加热物品的方法。该方法包括将物品放置在靠近加热带的地方，在加热带周围产生场。该加热带包括涂布有复合材料的挠性载体。该复合材料包含聚合物基质和可感应加热的颗粒。该可感应加热的颗粒在场存在下生热，从而加热物品。
附图简要说明
图1描述了加热带的示例性实施方式。
图2A、2B、2C和图3描述了加热结构的示例性实施方式的截面。
图4描述了示例性加热系统。
图5说明了示例性地加热物品。
图6是说明加热物品的示例性方法的方块流程图。
详细说明
依据本发明的一个实施方式，加热部件包含复合材料。该复合材料一般包括聚合物基质和可感应加热的颗粒。该聚合物基质可由不同的聚合物形成，包括氟化聚合物，诸如PTFE和FEP。这些可感应加热的颗粒可以是感应体、铁磁性颗粒和其它在电磁场存在下能加热的颗粒。该复合材料可以涂布在载体上。
图1说明了加热部件的示例性实施方式。该加热部件100包括用复合材料104涂布的载体102。在电磁场存在下，复合材料104中的颗粒变热，结果热通过表面106进行传导。这样，表面106可用在各种不同的加热过程中，诸如烹饪和在工业上或商业上用的侧封。
载体102可以采取加强体的形式，诸如织造材料，包括编织品和网织品。例如，编织品可以是织造织物或是纤维股线的无序交织。在一个示例性实施方式中，编织物是玻璃布。在其它实施方式中，载体可以包括陶瓷、塑料或金属材料的网织品或复合材料的薄片等。对于需要加热部件弯曲或与不同轮廓匹配的应用来说，织物可以是挠性的。或者，载体102可以采取基片的形状，通常是具有足够的刚性以提供机械完整性和形状的结构支撑的薄片。在某些形式中，基片可以是总体平坦的，特别宜用于烹饪用品，以提供烹饪面。实施方式中可使用由以下材料形成的载体：高熔点热塑性材料，诸如热塑性聚酰亚胺、聚醚-醚酮、聚芳基酮、聚苯硫醚和聚醚酰亚胺；热固性塑料，特别是能耐高温的热固性树脂，诸如聚酰亚胺；经涂布或层压的纺织品，其基于上述热塑性材料或同样热稳定的树脂和热稳定的加强物，诸如玻璃纤维、石墨、聚芳酰胺和芳族聚酰胺；塑料涂布的金属箔；金属化或金属箔层压的塑料膜。此外，示例性的实施方式包括凯夫拉尔
Figure G2004800401514D00031
芳酰胺、和聚酯织造物。其它示例性载体可见于美国专利4,883,716、美国专利5,075,065和美国专利5,141,800，它们都通过参考而全文包括于此。
可以通过各种技术用复合材料涂布载体，诸如浸涂法和层压法。在浸涂的情况下，将载体材料浸渍在含有复合材料组分的溶液中。然后，将在溶液中浸渍过的载体干燥、固化、焙烧或处理，以产生复合涂层。在一个示例性设备中，将预先经过处理的载体带浸入并通过在位于浇注塔底的浸渍锅中的复合材料分散体，从而在载体带上形成分散体涂层。然后将经涂布的载体带通过计量区，在该区中计量杆除去经涂布的载体带上过量的分散体。在经过计量区后，经涂布的载体带进入干燥区，该干燥区的温度保持在足以除去分散体中载液的程度上，得到干燥的膜。然后使具有干燥膜的载体带通过培烧/熔化区，该区的温度足以固化或熔化分散体中的聚合物。最后，载体带通过风却室(coolingplenum)，从该室中出来以后，载体带可以直接进入下一个浸渍锅，开始形成另一层膜，或者进入剥离设备(stripping apparatus)中。示例性的浸渍-涂布法可见于美国专利4,883,716和美国专利5,075,065，其全文都通过引用而纳入本文。在另一个实施方式中，形成复合材料的薄片，然后层积在载体上。这些薄片可进一步进行处理，以粘合至载体材料。
复合材料一般包含聚合物材料和可感应加热的颗粒，复合材料形成基质材料。聚合物可具有碳链结构或硅链结构。碳链聚合物材料可以是以下所列各种聚合物材料中的任一种或它们的组合：聚(醚醚酮)(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚(醚酰亚胺)(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚(砜)(PSU)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酯、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚氨酯(PU)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、PP/MXD6TM、PP/乙烯乙烯醇(EVOH)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺(PAI)和它们的组合。此外，碳基聚合物包括氟化聚合物，诸如氟化乙烯丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯(TFE)、六氟丙烯(HFP)、全氟丙基或全氟甲基乙烯基醚、具有氯三氟乙烯(CTFE)的均聚物和共聚物、具有偏二氟乙烯(VF2)的均聚物或共聚物、具有氟乙烯(VF)的均聚物和共聚物、全氟烷氧基(PFA)和它们的组合。在一个示例性实施方式中，PTFE聚合物可包括聚合物改性剂，包括氟聚合物在内，热塑性和弹性的都可以，诸如具有四氟乙烯(TFE)、六氟丙烯(HFP)、五氟丙基或五氟甲基乙烯基醚的共聚物；具有氯三氟乙烯(CTFE)的均聚物和共聚物；具有偏二氟乙烯(VF2)的均聚物和共聚物、具有氟乙烯的均聚物和共聚物，以及它们的混合物。美国专利5,141,800中描述了示例性的聚合物混合物，该专利的全部内容纳入本文。在另一个示例性实施方式中，碳基聚合物材料可以是聚酰亚胺。
在另一个示例性实施方式中，聚合物可以是硅基聚合物材料，诸如硅氧烷聚合物。例如，聚合物可由液体硅橡胶(LSR)形成。示例性LSR配方可包含乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷聚合物。LSR配方可还包含催化剂、填料、交联剂、阻聚剂、颜料和其它添加剂。该硅氧烷可包含铂催化剂或有机过氧化物催化剂。硅氧烷聚合物的示例性实施方式包括Wacker Silicones产品。示例性硅氧烷聚合物可见于公开美国专利申请09/765,695，其全部内容纳入本文。
聚合物材料通常形成包围着可感应加热的颗粒的聚合物基质。这些颗粒可以约10体积％至50体积％的量包含在聚合物基质中，例如聚合物基质中所含有的颗粒的量在约25体积％至40体积％之间。
可感应加热的颗粒是能在电磁场存在下发热的颗粒。例如，含有感应线圈的场频信号发生器可用来产生能导致可感应加热的颗粒发热的交变或振荡电磁场。在某些示例性情况中，可感应加热的颗粒或感应体发热到居里(Curie)温度。颗粒可由各种不同材料制成为各种不同形状。各种形状的各种材料的每一种在具有各种不同特征的振荡电磁场的存在下可发热至不同的温度。例如，同一加热部件中含有的两种或多种不同颗粒物对于给定的电磁场频率和功率可以分别热到不同的温度。颗粒可以由各种不同的材料形成，诸如由铁磁材料形成。在一个示例性实施方式中，材料可以是六方铁盐体材料。在其它实施方式中，材料可以包括氟化锶、锆合金(zircalloy)，以及按化学计量具有与Ba1Fe16O26、Ba2Fe12O22和Ba3Fe24O41之一结合的两个二价阳离子的化合物。这些化合物的例子表示在下表1中。二价阳离子可以是镁、钴、锰、锌或它们的组合，等等。在示例性实施方式中，可感应加热的颗粒可以是由Powdertech Corp.的
Figure G2004800401514D00051
Cf-32或FP350。
表1
  Co<sub>2</sub>Ba<sub>1</sub>Fe<sub>16</sub>O<sub>26</sub>   Co<sub>2</sub>Ba<sub>2</sub>Fe<sub>12</sub>O<sub>22</sub>   Co<sub>2</sub>Ba<sub>3</sub>Fe<sub>24</sub>O<sub>41</sub>
  Co<sub>1</sub>Zn<sub>1</sub>Ba<sub>1</sub>Fe<sub>16</sub>O<sub>26</sub>   Co<sub>1</sub>Zn<sub>1</sub>Ba<sub>2</sub>Fe<sub>12</sub>O<sub>22</sub>   Co<sub>1</sub>Zn<sub>1</sub>Ba<sub>3</sub>Fe<sub>24</sub>O<sub>41</sub>
  Mg<sub>2</sub>Ba<sub>1</sub>Fe<sub>16</sub>O<sub>26</sub>   Mg<sub>2</sub>Ba<sub>2</sub>Fe<sub>12</sub>O<sub>22</sub>   Mg<sub>2</sub>Ba<sub>3</sub>Fe<sub>24</sub>O<sub>41</sub>
  Mg<sub>1</sub>Zn<sub>1</sub>Ba<sub>1</sub>Fe<sub>16</sub>O<sub>26</sub>   Mg<sub>1</sub>Zn<sub>1</sub>Ba<sub>2</sub>Fe<sub>12</sub>O<sub>22</sub>   Mg<sub>1</sub>Zn<sub>1</sub>Ba<sub>3</sub>Fe<sub>24</sub>O<sub>41</sub>
  Mn<sub>2</sub>Ba<sub>1</sub>Fe<sub>16</sub>O<sub>26</sub>   Mn<sub>2</sub>Ba<sub>2</sub>Fe<sub>12</sub>O<sub>22</sub>   Mn<sub>2</sub>Ba<sub>3</sub>Fe<sub>24</sub>O<sub>41</sub>
  Mn<sub>1</sub>Zn<sub>1</sub>Ba<sub>1</sub>Fe<sub>16</sub>O<sub>26</sub>   Mn<sub>1</sub>Zn<sub>1</sub>Ba<sub>2</sub>Fe<sub>12</sub>O<sub>22</sub>   Mn<sub>1</sub>Zn<sub>1</sub>Ba<sub>3</sub>Fe<sub>24</sub>O<sub>41</sub>
再参考图1，表面106可以用来加热各种物品。例如，加热部件100可用作烹饪带。食物物品如肉馅饼、完整的鸡胸肉或小块鸡胸肉、鸡块、烤制食品、熏肉、烤制快餐等可在表面106上进行烹饪。在另一个例子中，可通过来自侧封带形式的表面106的热量密封包裹。这类包裹可以被包在加热时会收缩和/或熔化以与包裹相匹配的热塑性材料中。在另一个例子中，表面106可用作可感应加热的不粘锅面、工业烤架或工业侧封设备等。
图2A是示例性加热部件的横截面。该加热部件200包括涂包于聚合物基质204中的载体202。聚合物基质中包含感应体或可感应加热的颗粒206。加热部件还包括附加层208，下面将进行详细说明。
如上所述，载体202可以采取各种形式，包括织物、网织物或薄片。载体可以是加强物，诸如织造薄片或基片如平薄片。在一个示例性实施方式中，载体202是由玻璃纤维、芳酰胺或聚酯形成的织造织物。或者，可以使用塑料、金属、陶瓷或其它材料的网织物。
可用具有碳链结构或硅链结构的各种聚合物形成聚合物基质204。碳链聚合物材料可以是以下所列各种聚合物材料中的任一种或它们的组合：聚(醚醚酮)(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚(醚酰亚胺)(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚(砜)(PSU)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酯、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚氨酯(PU)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、PP/MXD6TM、PP/乙烯乙烯醇(EVOH)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺(PAI)和它们的组合。此外，碳基聚合物包括氟化聚合物，诸如氟化乙烯丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯(TFE)、六氟丙烯(HFP)、全氟丙基或全氟甲基乙烯基醚、具有氯三氟乙烯(CTFE)的均聚物和共聚物、具有偏二氟乙烯(VF2)的均聚物或共聚物、具有氟乙烯(VF)的均聚物和共聚物、全氟烷氧基(PFA)和它们的组合。在一个示例性实施方式中，PTFE聚合物可包括聚合物改性剂，包括氟聚合物，热塑性和弹性的都可以，诸如具有四氟乙烯(TFE)、六氟丙烯(HFP)、五氟丙基或五氟甲基乙烯基醚的共聚物；具有氯三氟乙烯(CTFE)的均聚物和共聚物；具有偏二氟乙烯(VF2)的均聚物和共聚物、具有氟乙烯的均聚物和共聚物，以及它们的混合物。美国专利5,141,800中描述了示例性的聚合物混合物，该专利的全部内容纳入本文。在另一个示例性实施方式中，碳基聚合物材料可以是聚酰亚胺。聚合物也可以另选包含硅氧烷聚合物，诸如乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷。
感应体或可感应加热的颗粒206可以采取各种形式，诸如铁磁材料、六方铁氧体、锆合金等。在某些实施方式中，材料中可包括氟化锶、锆合金，以及按化学计量具有两个与Ba1Fe16O26、Ba2Fe12O22和Ba3Fe24O41之一结合的二价阳离子的化合物。二价阳离子可以是镁、钴、锰、锌或它们的组合等。聚合物基质中结合的这些颗粒的量在约10体积％至50体积％的范围内，诸如约20体积％至50体积％，或在约25体积％至40体积％的更窄范围内。另外，聚合物基质204中可包括具有不同组成和/或不同颗粒形状和大小的颗粒的各种组合。
附加层208可以采取各种形式，诸如聚合物涂层或绝缘涂层等。例如，在烹饪用品中，附加层208可以用来将食物与可感应加热的颗粒隔离。附加层208可由具有碳链结构或硅链结构的聚合物形成。碳链聚合物材料可以是以下所列不同聚合物材料中的任一种或它们的组合：聚(醚醚酮)(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚(醚酰亚胺)(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚(砜)(PSU)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酯、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚氨酯(PU)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、PP/MXD6TM、PP/乙烯乙烯醇(EVOH)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺(PAI)和它们的组合。此外，碳基聚合物包括氟化聚合物，诸如氟化乙烯丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯(TFE)、六氟丙烯(HFP)、全氟丙基或全氟甲基乙烯基醚、具有氯三氟乙烯(CTFE)的均聚物和共聚物、具有偏二氟乙烯(VF2)的均聚物或共聚物、具有氟乙烯(VF)的均聚物和共聚物、全氟烷氧基(PFA)和它们的组合。在一个示例性实施方式中，PTFE聚合物可包括聚合物改性剂，包括氟聚合物，热塑性和弹性的都可以，诸如具有四氟乙烯(TFE)、六氟丙烯(HFP)、五氟丙基或五氟甲基乙烯基醚的共聚物；具有氯三氟乙烯(CTFE)的均聚物和共聚物；具有偏二氟乙烯(VF2)的均聚物和共聚物、具有氟乙烯的均聚物和共聚物，以及它们的混合物。美国专利5,141,800中描述了示例性的聚合物混合物，该专利的全部内容纳入本文。在另一个示例性实施方式中，碳基聚合物材料可以是聚酰亚胺。聚合物也可以另选包含硅氧烷聚合物，诸如乙烯基封端的聚二甲基硅氧烷。
附加层208可在加热部件的一面或两面上形成。有效面上形成的层与无效面上形成的层在成分上可以不同。附加层也可以是有纹理结构的、有形状的、有槽的、形成固着楔的或有效地形成各种表面结构的。聚合物基质204也可以有形状。
可感应加热的颗粒206可在交变电磁场存在下热至居里温度。取决于各种不同的因素，比如颗粒类型、大小、形状和感应电磁场的特性，可感应加热的颗粒可以热到60℃至750℃之间，优选在60℃至325℃之间。
图2B描述了另一个实施方式，其中可感应加热的颗粒206处于载体或加强物202的一侧的聚合物基质204中，而另一侧中没有。该实施方式还描述了在层208主面的相对主面上形成的附加层210。该附加层210可由绝热材料形成，用来降低通过一个面的热流。热量主要流过相对的主面，有效加热表面，或从这个表面上流出。在此方式下，部件的热效率会得到提高。附加层可由玻璃纤维织物等绝热材料形成。
图2C描述了另一个示例性实施方式，其中可感应加热的颗粒位于加强物202的一侧。在某些实施方式中，加强物202可作为绝热体，用来减少通过相对层208的表面的热流。
在一个示例性实施方式中，聚合物基质204可包含PTFE，层208可包含聚硅氧烷。在另一个示例性实施方式中，聚合物基质204可包含聚硅氧烷，层208可包含PTFE。
图3说明了加热部件300的另一个实施方式。该加热部件300包括载体层302和聚合物基质层304。可感应加热颗粒306处于聚合物基质层304中。该加热部件300还可包括附加层308。
载体层302可以是如上述载体材料之类的材料的基片。聚合物基质材料可以被层合或涂布在薄片302上。在一个示例性实施方式中。聚合物基质材料包括氟化聚合物，诸如氟化乙烯丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)或全氟烷氧基(PFA)，以及它们的组合。聚合物基质可以是包含氟化聚合物的混合物。在另一个示例性实施方式中，聚合物基质材料可包含聚硅氧烷聚合物。依据上述的附加层，在聚合物基质层304上还可以涂布附加层308。在另一个实施方式中，可以在载体302相对于聚合物基质层304的另一面上涂布其它层(未示出)，该层可例如包含绝热材料。例如，该实施方式中的加热部件可以为一般的平薄片形式。此类薄片可用于市售烹饪用品，并且具有适合用于此类用品的刚度。
虽然如依据图1-3的上述描述，提供有加强层或载体层，但是在某些用品中，可以不用此类层。例如，对照图3，可以省去载体层302，这样聚合物基质基本上是自支撑和自立式的。除了参照图1-3所述的实施方式外，该材料可形成不同的物品，诸如管子、圆柱体和不同形状的容器。在另一个实施方式中，不同形状的这些物品中可以具有加强层或加强材料。
加热部件可用在加热带结构中，如图4所示。系统400包括带402和感应场频信号发生器406。带402包括涂布有复合材料的挠性载体。该复合材料一般包含聚合物基质和可感应加热的颗粒。在交变电磁场存在下，可感应加热的颗粒热到居里温度。可感应加热的颗粒的性质和感应电磁场的特征会影响居里温度。控制单元410可用来影响由场频信号发生器406所产生的场。
如具体的实施方式中所示的，带402形成闭环带。该闭环带卷绕在辊轮404上。通常，加热带是挠性的，可以随辊轮转动而前进，并且可以连续绕着辊轮转动。涂布后的挠性载体可组成带的一部分或基本上全部的带。带可包括其它部分，诸如接头或带扣结构408。带扣或接头408可以受也可以不受感应电磁场的影响。
场频信号发生器406可以采取各种形式，并且可以包括线圈。可以把场频信号发生器406构造成沿特定方向产生场。或者，可以把带环的一部分从电磁场屏蔽出来。与感应场频信号发生器406连接的控制器410可以改变感应电磁场的特性，使带402的可感应加热的颗粒达到所需的温度，并且相应地使带本身和/或带的有效面达到目标温度。
或者，场频信号发生器可以与复合材料片联合使用，该复合材料包含聚合物基质和可感应加热的颗粒。复合材料片可以包括或者不包括载体。
物品可以放置在加热部件上、放置在加热部件中、与加热部件接触，或者接近加热部件。图5示例性地描述了加热物品502的排布。例如，可以将物品502放置在加热元件504上。在其它实施方式中，可以将加热部件506、508和510单独或组合起来置于物品502周围。例如，物品502可以放置在带504上，而另一个加热带508可置于物品502上方。在另一个实施方式中，可以将带506和510置于物品502的侧方。
图6说明了加热物品的示例性方法。在步骤602中，将物品置于加热部件附近。加热部件可以例如是加热带。形成的加热带可具有挠性载体结构和聚合物基质，该聚合物基质包裹着可感应加热的颗粒。例如，可将物品放置在加热带上。物品可以是食品或包裹。在步骤604中，在加热带附近感应出一个电磁场。然后如步骤606所示，在电磁场存在下，可感应加热的颗粒发热，并由此加热物品。
实施例
实施例1
通过将500克Triton Systems，Inc.的S-35与25克Rohm & Haas的731、13克Cf-32和462克去离子水混合而制得S-35 SmartBond Additive 的水性浆料。然后将480克该浆料与780克Dyneon THV 340C混合，产生颜料/树脂比为38∶62的制剂。
该制剂用来涂布来自BGF Industries的织造玻璃纤维织物Style 1080。该织物的初始重量为1.4oz/yd2。将该织物浸渍在上述制剂中，通过在两根平滑的0.5”计量杆之间进行擦拭，来除去过量的涂料。然后在125℃将该织物干燥2分钟，然后在200℃焙烧30秒。该过程共重复三次，产生重为6oz/yd2的经涂布的织物。
然后将该层积织物放置在4MHz感应场中，以加热经涂布的织物。这可以展示感应场加热织物的能力。
实施例2：
BGF Industries 的 Style 7628型织造玻璃纤维底物用DuPontT-30B进行涂布，至重量大约为12oz/yd2。然后，使用与实施例1中所述相同的计量技术，将T-30B与THV340C之比为50∶50的1-oz/yd2衔接层(tie-layer)浸涂在PTFE涂层上。将该涂层在125℃干燥2分钟，然后在380℃焙烧1分钟。然后将实施例1的S-35/THV制剂涂布在该织物的一个面上。将织物放置在平坦的水平表面上，并用#20线绕(wire-wound)的0.5”Meyer棒施涂该涂料，涂布织物。然后将该涂料在125℃干燥2分钟，再在200℃焙烧1分钟。使用该方法施涂两层涂层，产生了大约3oz/yd2的涂层。然后该层合织物放置在4MHz感应场中，以加热经涂布的织物。这可以展示感应场加热织物的能力。
实施例3
使用实验室级带有辊型转子的双转子混合器(Prep Mixer，C.W.Brabender Instrument Corp.出品)来制备一种复合剂(compound)。Brabender混合器在600°F和200RPM的条件下运行。该复合剂由Daikin FEP NP20和37重量％的由Powdertech Corp.(Valpariso，IN)提供的FP350组成。
然后使用Carver压力机在600°F和1000PSI下运行，将该复合剂压塑成4”x4”x0.007”的厚膜。将该膜切成1”的方块。将膜放置在4MHz感应场中。该膜在场中变得非常热，表明感应电场可加热上述膜。
实施例4
以约0.02至0.03米/秒(4-6英尺/分钟)的速率牵引通过LSR制剂浴的方式对一卷96.5厘米(38英寸)宽、203克/平方米(6盎司/平方码)(″osy″)的玻璃纤维织物进行涂布，其中的织物工业序号7628，大部分胶料已通过焦糖化除去(210终饰(finish))，其中LSR制剂由各50重量份的Wacker SiliconesElastosil＜LR6289A和LR6289B、和约12重量份的三氧化二铁母料组成，该母料含有约35％的氧化铁和约65％的乙烯基封端的硅氧烷聚合物。
LSR制剂由50重量份的Dow Corning Corporation 9252-500P Part A和50重量份的9252-500P Part B组成。Part A含有钯催化剂，Part B含有交联剂和通过加热除去的固化抑制剂。该制剂还含有75重量份的制备用来作为感应生热感应体的金属氧化物混合物。金属氧化物混合物以产品编号FP350从Powdertech Corp.(Valpariso，IN)购得。制剂的粘度为50000厘泊(Brookfield RV粘度仪，6号心轴，转速为10rpm)。
LSR制剂的所有组分由它们的制造商验证符合旨在用于食品接触器具的橡胶物品的21C.F.R.§177.2600的要求。在饱和涂布的片(web)从浴中取出后，通过将该片牵引通过两个间隔约0.38毫米(0.015英寸)的圆柱形擦拭棒而除去过量的制剂。一根棒是平滑的；另一根棒上以25.4毫米(1英寸)的中心间距分布着沿圆周方向的3.17毫米(0.125英寸)宽、3.17毫米(0.125英寸)深的凹槽。当片在这两根棒之间拉动、过量的材料被除去时，通过平滑棒在一个面上产生平整表面，通过有凹槽的棒在相对面上产生被平行的纵向隔肋割裂的平整表面。然后将片牵引拉过一个约177℃(350°F)且供以空气的立式烘箱，以将LSR制剂充分加热以除去抑制剂，并使其固化。最终的材料重约16osy。平整区的厚度约为0.3毫米(0.012英寸)。含有隔肋的表面上的隔肋从截面看是双凸透镜状的：它们比平整表面高出约0.63毫米(0.025英寸)，底部约5毫米(0.2英寸)宽。
用于覆盖钢丝带并与食物接触的传送带覆盖层由按照如下所述生产的材料制成。垂直于最终材料的纵向方向进行切割，从片上割下长度与所需带的宽度相当的材料段。因为最终带约为279毫米(11英寸)宽、83.8厘米(33英寸)长，则从96.5厘米(38英寸)宽的片上割下的长度是279毫米(11英寸)。涂布时在片上纵向的平行的直隔肋，现在是垂直于要制备的带的纵向。同样，正弦式隔肋现在也沿着大体垂直于带纵向的线。然后将该工件切割成83.8厘米(33英寸)，并通过将合适的加强材料、接头和活板(flap)附着在窄端来完成带的制造。将该带放置在食物烹饪或烘烤设备中，在食物经该带传送时，该带位于感应场中。该感应场加热所述带，从而对与带接触的食物进行烹饪或烘烤。
实施例5
使用常用在PTFE处理工艺中以涂布玻璃纤维的立式涂布塔将0.005英寸厚的一条或一片DuPont聚酰亚胺膜(下文中也称为“载体”)的两个面上浸涂上0.001英寸厚的聚四氟乙烯树脂(PTFE)膜，如下所述：
将聚酰亚胺膜载体从进给辊上拉出，从直径为2英寸、浸渍PTFE水性分散体浴中的无载托辊或所谓的“浸渍棒”下通过，载体以大约垂直的方向进入浴中和从浴中取出。PTFE水性分散体是由Asahi Glass Fluoropolymers，USAInc.制造的AD1LN，通过加入0.5％的由DuPont(A.I.duPont deNemours and Company)制造的氟表面活性剂
Figure G2004800401514D00123
FSO进行过改性，以降低其表面张力，确保均匀润湿载体表面。用去离子水将混合物稀释到比重为1.38。将载体以16英尺/分钟(fpm)的速率牵引拉过浴锅和涂布塔。
从浴中取出的覆盖了过量PTFE分散体的载体通过一对线绕型计量杆，以除去过量的分散体，并使所需量的分散体留在载体表面上。计量杆的直径约为0.5英寸，缠绕着直径为0.025英寸的丝线。使计量杆旋转以提高涂布均匀性。计量杆的方向平行于网状物平面、垂直于网状物前进方向。它们相互间隔约2英寸，偏移膜路径的中心线0.3英寸，一根杆与每一个面接触，以使在它们之间通过的膜以之字形或所谓的“S”线形(warp)转向。
现在两个面上都涂布了水性PTFE分散体的液体膜的载体接着通过涂布塔中6英尺长的热空气干燥区，以除去分散体中的水。选择空气温度为250°F(120℃)，以在干燥区中20秒的停留时间彻底干燥该分散体，但是干燥速率不能快到引起会破坏干燥涂层完整型和均一性的缩孔、裂缝或其它缺陷。从干燥烘箱或干燥区中出来的载体两个面上都具有PTFE颗粒和表面活性剂的聚结膜。
载体最后通过6英尺长的焙烧/熔合区，该区域用工作于1200°F(649℃)的辅助辐射加热器运行在630°F(332℃)的空气温度，辐射加热器面对网状物的两个面，距离网状物路径6英寸。在该区域中，留在干燥膜中的表面活性剂被除去，PTFE颗粒随之熔合或烧结，以形成纯PTFE的连续膜。
经历了该过程的载体已经涂布了粘合在载体两个面上的0.0002至0.0003英寸厚的PTFE膜。使已经具有薄PTFE膜的载体回到上述过程中，施涂第二PTFE薄层，将粘合在各个面上的PTFE膜的总厚度提高到约0.0005英寸。再重复该工序两次，将粘合在各个面上的PTFE膜的厚度提高到约0.001英寸。
接着用硅胶和可熔融加工的全氟聚合物的混合物对粘合在载体上的PTFE膜的最外层面进行涂布，以将低能量、非活性的PTFE表面转化为可以实现胶粘粘合作用的表面。使用施涂上述PTFE层所用的方法来施涂可粘合层，但是在此情况下，涂料流体是17.5重量份的(pbw)的DuPont公司TE-9503-一种氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)的水性分散体、35.5pbw的W.R.Grace公司的LS 30硅胶分散体和4.6pbw的Sigma-Aldrich，Inc.的X-100非离子型表面活性剂的混合物，用去离子水将该混合物稀释到比重为1.13。余下的步骤与前述所述的完全相同，除了片的速率为12fpm，培烧/熔化区中的空气温度为615°F(324℃)。
在接下来的步骤中，用纺织品加强物嵌入在其中的液体硅橡胶(LSR)层对可粘合性的粘合在载体上的PTFE膜的最外层面进行涂布。该过程与已经描述的过程相似，采用相同的涂布塔和设备，但是片速率较慢，为5fpm，并且它结合了一个嵌入加强物的附加操作。一如既往，将载体牵引拉过一个待施涂流体的池，但是，在该步骤中，流体是100％固体的液体硅橡胶(LSR)制剂。
LSR制剂由50pbw的Dow Corning Corporation 9252-500P Part A和50pbw的9252-500P Part B组成。Part A含有铂催化剂，Part B含有交联剂和可以通过加热除去的固化抑制剂。该制剂还含有75pbw的制备用来作为感应加热感应体的金属氧化物混合物。金属氧化物以产品名FP350从PowdertechCorp.(Valpariso，IN)购得。该制剂的粘度为50000厘泊(Brookfield RV粘度计，6号心轴，转速为10rpm)。
从该池中取出的垂直取向、向上移动且涂布有过量的LSR制剂的片，在由两根水平相对的、直径为两英寸的精钢杆组成的计量棒之间通过，这两根杆以0.015英寸的间隔固定，形成一个固定的间隙。在计量棒之间通过后，载体各面上的LSR涂层的厚度为0.003英寸。
该载体紧接着遇到第二对水平相对的直径为2英寸的杆，这一对杆不是以固定的间距分开的，而是以每英寸长度大约0.2磅力(0.2lbf/in，0.35N/cm)的作用力相互挤压，但是这一对杆可以根据需要在水平方向自由地分开，以适应通过这一对杆的片总体厚度的变化。在载体进入这两根棒之间的间隙的进入点处，将纺织品加强物的条或片、可以“Supreme 3-18Gauge”从Superior Fabrics，Inc.(地址：Pompano Beach，FL，33069)购得的针脚式粘合的、非织造的重3.0盎司/平方码(osy)的聚酯织物在间隙中引入到载体两个面上，并且在这三个片通过该间隙时压成所谓的“未固化LSR”。
将业已具有PTFE膜层、未固化的LSR制剂和加强物等粘合在两个面上的载体片放入烘箱中。在该步骤中，烘箱不被分为干燥区和焙烧区，而是其12英尺长度都在350°F(177℃)下运行，没有辅助辐射体。在烘箱中，抑制剂发生分解和/或被驱除，解除对钯催化剂的限制，使LSR得以固化或交联。从烘箱中取出的片是载体的两个面上都粘合有一条最终产物。在该方法的最后一步中，将这两条最终产物从载体上剥离，每一条的长度都与载体长度相同。
最终产品是不对称的挠性复合结构，该复合结构手感柔软，具有非常优异的抗扯强度，约0.017英寸厚，重约7.7osy。该产品具有足够的物理完整性，以至于实际上即使将它破坏也无法将其组分分离。工作面上的PTFE涂层与硅橡胶成份紧密接触并强力粘合，后者又渗入到它所粘合的加强物的面中并无法与之分离。另一面的非工作面上未涂布或浸渍硅橡胶，基本上保持它原始的纺织品性质。将该膜放置在4MHz感应场中。在场中时，膜变得非常热，表明感应场可以加热该膜。
实施例6
通过施涂硅胶分散体(W.R.Grace公司的40)、PFA氟聚合物树脂溶液(Dupont公司的TE-9946)、表面活性剂、稳定剂和水，揩去过量的涂料，干燥，培烧，和熔合，而使可以商购的PTFE/玻璃织物(Saint-Gobain PerformancePlastics公司的Basic5)具有可粘合性，该织物含有2116玻璃织物作为加强物并由约50重量％的PTFE树脂和50重量％的玻璃组成。织物重约5.4盎司/平方码(osy)，约0.005英寸厚。
使用常规的PTFE塔涂布设备，将与用在前述实施例中完全相同的、含有约75重量％的可感应加热的感应体的LSR制剂的涂料施涂到ChemglasBasic5的可粘合面上。塔的运行要能够提供足以使橡胶固化的时间和温度。最终的结果是得到一种复合结构，该复合结构的一个面上具有平整光泽的硅橡胶涂层，在相对面上具有PTFE面。总重约为7.5osy。硅橡胶涂层约为0.002英寸厚，是强力粘合的。复合结构是平整的，可容易地进行操作而不会卷缩。将该膜放置在4MHz的感应场中。在场中时，膜变得非常热，表明感应场可以加热该膜。

Claims (49)

1.一种加热带，其包括涂布有复合材料的挠性载体，所述复合材料包含聚合物和可感应加热的颗粒，所述挠性载体包括编织品，所述编织品是织造织物或是纤维股线的无序交织，或所述编织品是纺织品，基于玻璃纤维、石墨或聚芳酰胺。
2.如权利要求1所述的加热带，其特征在于，所述聚合物形成可感应加热的颗粒分散在其中的基质相。
3.如权利要求1所述的加热带，其特征在于，可感应加热的颗粒包括六方铁氧体颗粒。
4.如权利要求1所述的加热带，其特征在于，所述可感应加热的颗粒选自SrF、锆合金、和按化学计量含有两个与Ba1Fe16O26、Ba2Fe12O22和Ba3Fe24O41之一结合的二价阳离子的化合物。
5.如权利要求4所述的加热带，其特征在于，所述二价阳离子选自Mg、Co、Mn和Zn。
6.如权利要求1所述的加热带，其特征在于，所述可感应加热的颗粒具有居里温度。
7.如权利要求6所述的加热带，其特征在于，所述可感应加热的颗粒的居里温度在60℃至325℃之间。
8.如权利要求1所述的加热带，其特征在于，所述可感应加热的颗粒在复合材料中占10体积％到50体积％。
9.如权利要求1所述的加热带，其特征在于，所述聚合物是碳基链结构或硅基链结构。
10.如权利要求1所述的加热带，其特征在于，所述聚合物是碳基链结构，选自聚(醚醚酮)(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚(醚酰亚胺)(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚(砜)(PSU)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酯、聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚氨酯(PU)、聚苯醚(PPO)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯/MXD6TM、PP/乙烯乙烯醇(EVOH)、聚乙烯(PE)、氟化乙烯丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、四氟乙烯(TFE)、六氟丙烯(HFP)、全氟丙基或全氟甲基乙烯基醚、具有氯三氟乙烯(CTFE)的均聚物和共聚物、具有偏二氟乙烯(VF2)的均聚物或共聚物、具有氟乙烯(VF)的均聚物和共聚物和它们的组合。
11.如权利要求1所述的加热带，其特征在于，所述聚合物包括聚酰亚胺。
12.如权利要求1所述的加热带，其特征在于，所述聚合物包括氟化聚合物。
13.如权利要求12所述的加热带，其特征在于，所述复合聚合物包含至少一种选自聚四氟乙烯(PTFE)和氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟烷氧基(PFA)和它们的组合的材料。
14.如权利要求1所述的加热带，其特征在于，所述聚合物包含聚硅氧烷。
15.如权利要求1所述的加热带，其特征在于，所述挠性载体包括织造织物。
16.如权利要求15所述的加热带，其特征在于，所述织物包括至少一种选自芳酰胺和聚酯的纤维材料。
17.如权利要求1所述的加热带，其特征在于，所述加热带是闭环带。
18.如权利要求1所述的加热带，其特征在于，所述加热带是烹饪带。
19.如权利要求1所述的加热带，其特征在于，所述加热带是工业密封带。
20.如权利要求19所述的加热带，其特征在于，所述工业密封带是侧封带。
21.如权利要求1所述的加热带，其特征在于，所述编织物包括聚合物纤维，所述聚合物纤维包括能耐高温的热固性树脂。
22.如权利要求21所述的加热带，其特征在于，所述耐高温的热固性树脂包括聚酰亚胺。
23.如权利要求1所述的加热带，其特征在于，所述加热带形成连续环带，形成内侧和外侧，其中复合材料涂布在挠性载体的第一侧，形成加热带的外侧。
24.一种加热部件，其包含：
涂布有复合材料的挠性载体，所述复合材料包含聚合物和可感应加热的颗粒，所述挠性载体包括编织品，所述编织品是织造织物或是纤维股线的无序交织。
25.一种用于对物品进行加热的系统，所述系统包括：
加热带，其包括涂敷有复合材料的挠性载体，所述复合材料包含聚合物基质和可感应加热的颗粒，所述挠性载体包括编织品，所述编织品是织造织物或是纤维股线的无序交织；和
用来在加热带周围产生场以加热可感应加热的颗粒的场频信号发生器。
26.如权利要求25所述的系统，其特征在于，所述物品是食物。
27.如权利要求25所述的系统，其特征在于，所述物品是包裹。
28.如权利要求25所述的系统，其特征在于，所述系统是工业侧封设备。
29.如权利要求25所述的系统，其特征在于，所述系统是工业烤架。
30.一种加热物品的方法，所述方法包括：
将物品放置在接近加热带处，所述加热带包括涂布有复合材料的挠性载体，所述复合材料包含聚合物基质和可感应加热的颗粒，所述挠性载体包括编织品，所述编织品是织造织物或是纤维股线的无序交织；和
在加热带周围产生场，在该场存在下，可感应加热的颗粒发热，从而加热物品。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述物品在加热带上。
32.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述物品是食物。
33.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述物品是包裹。
34.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述挠性载体包括玻璃纤维。
35.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述聚合物基质是氟化聚合物、聚硅氧烷或聚酰亚胺。
36.一种加热带，所述加热带形成连续环带，形成内侧和外侧，其包括：
在第一侧涂布有复合材料的挠性载体，所述复合材料包含聚合物和可感应加热的颗粒，所述复合材料形成加热带外侧，所述挠性载体包括编织品；
在挠性载体第二侧上的材料，所述材料形成加热带内侧，所述材料包含可感应加热颗粒或绝缘材料。
37.如权利要求36所述的加热带，其特征在于，所述材料是绝缘材料。
38.如权利要求36所述的加热带，其特征在于，所述编织品是织造织物。
39.如权利要求36所述的加热带，其特征在于，所述聚合物是聚硅氧烷。
40.如权如权利要求36所述的加热带，其特征在于，还包括覆盖复合材料的聚合物层。
41.一种加热带，所述加热带形成连续环带，形成内侧和外侧，其包括：
在第一侧涂布有复合材料的挠性载体，所述复合材料包含聚合物和可感应加热的颗粒，所述复合材料形成加热带外侧，所述挠性载体包括编织品；
在挠性载体第二侧上的涂布材料，所述材料形成加热带内侧，所述涂布材料不含可感应加热颗粒。
42.如权利要求41所述的加热带，其特征在于，还包括覆盖复合材料的聚合物层。
43.如权利要求42所述的加热带，其特征在于，所述聚合物层含有聚硅氧烷。
44.如权利要求41所述的加热带，其特征在于，还包含与涂布材料相邻的绝缘材料。
45.如权利要求41所述的加热带，其特征在于，所述聚合物包含聚硅氧烷。
46.如权利要求41所述的加热带，其特征在于，还包括挠性载体第二侧上的物质，所述物质形成加热带内侧。
47.如权利要求46所述的加热带，其特征在于，所述材料包含聚合物，不含可感应加热颗粒。
48.如权利要求46所述的加热带，其特征在于，所述材料涂布在挠性载体第二侧。
49.如权利要求46所述的加热带，其特征在于，所述载体包含绝缘材料。
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