CN203198236U - 一种多区红外加热元件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种可以进行加热功率梯度调整的多区红外加热元件，包括一块绝缘基板，基板上有多条相互平行且绝缘隔离的长条状电热导电膜，每条电热导电膜的两端涂覆有用于连接导线的金属层。通过细长的电热导电膜通电后发射红外线辐射，成为多区独立将电能转换成红外辐射能的加热元件，其发射的红外线形状与管式加热管相似，对于每一个条状电热导电膜都能单独施加不同的电压，达到不同的辐射能量的输出强度，从而在一个平面的范围内根据需要实现温度梯度的调节。

Description

一种多区红外加热元件

技术领域

本实用新型涉及用于塑料成型加工中挤出机使用的将电能转换为红外线辐射的电加热元件。

背景技术

在塑料挤出机中，现有的加热元件有两类，一类是管状加热元件，外部采用耐热金属，里面用电热丝加热，中间用石英砂等绝缘物体隔离；或者直接在石英管中穿电热丝来加热石英管，发出光和热，其中石英管加热元件为最常见。另一类是面状的陶瓷板加热元件，陶瓷板内部预埋电热丝或者涂覆电热膜，通电后加热丝或电热膜发热，使得陶瓷板发射红外线。这两类加热元件基本上都是采用电热丝作为发热元件。

管状的加热元件能够单独调节功率，但是发射的不止是红外线，还存在大量的近红外与可见光，塑料对可见光与近红外的吸收率很低，因此可见光与近红外的波长对于塑料的辐射加热作用较小，只能先加热空气，然后通过空气传导间接加热塑料。

面状加热元件因为整体发热，虽然发射的红外线能满足塑料加热的需求，但是无法进行加热功率的梯度调整。这些面状加热元件可以作为整体加热元件，需要进行梯度加热功率调节的场合不能适应。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可以进行加热功率梯度调整的多区红外加热元件。

本实用新型的多区红外加热元件，包括一块绝缘基板，基板上有多条相互平行且绝缘隔离的长条状电热导电膜，每条电热导电膜的两端涂覆有用于连接导线的金属层。

电热导电膜的长度和宽度之比为2—50︰1。

绝缘基板的线膨胀系数与电热导电膜的线膨胀系数应该尽量接近，绝缘基板优先采用微晶玻璃板。

电热导电膜可以采用涂覆烧结方式生成导电膜，例如采用溶胶-凝胶法生成的胶体涂覆后烧结成导电膜，或者采用CVD法直接在高温基板上喷涂调制好的导电膜混合溶液，在高温下反应烧结生成导电膜，但优选是采用CVD法生成电热导电膜。

导电膜的电阻值通过调整相应的混合液的组成来进行调整。导电膜采用铁、锌、钛、铝、锡、铜、银、锑等一种或者几种金属或者其氧化物，或者氮化物，以上一种或者几种金属或者金属氧化物或者氮化物的混合物。优选采用二氧化锡掺杂锑氧化物作为导电膜层，该导电膜的线膨胀系数与微晶玻璃板近似，能够防止线膨胀系数不同引起的热裂破坏。根据测试这样的导电膜层具有正温度系数，在通电以后具有一定的自我保护作用，防止过流烧毁。

金属层作为电热导电膜与外接导线的连结点。每条电热导电膜的两端的金属层优选铜或者银，或者相应的合金，可采用铜钎焊料烧结或者银胶烧结成型。

本实用新型可以通过细长的电热导电膜通电后发射红外线辐射，成为多区独立将电能转换成红外辐射能的加热元件，其发射的红外线形状与管式加热管相似，对于每一个条状电热导电膜都能单独施加不同的电压，达到不同的辐射能量的输出强度，从而在一个平面的范围内根据需要实现温度梯度的调节。

本实用新型能够适应管状与面状加热的要求，相当于在整个面上有多条单独的管状加热元件。实现了每条可以单独根据需要调整输入功率。当每条的输入功率一致时。就相当于面状加热元件，当每条输入功率不一致时，就相当于多个管状加热元件。

附图说明

图1是本实用新型一种实施方式示意图。

图2是端部放大图。

图3是图1实施方式通电后的光谱发射功率密度。

图4是PET塑料的吸收光谱。

图5是 PC塑料的吸收光谱。

具体实施方式

图1和图2示出本实用新型的一种实施方式，在绝缘基板1上涂覆有电热导电膜2，电热导电膜2由多条相互平行的隔离区间3将电热导电膜2隔离成长条状，每条电热导电膜2的两端涂覆有用于连接导线的金属层4，由金属层4引出连接导线5。每条电热导电膜2宽度15mm，长度500mm，隔离区间3宽度5mm，整个绝缘基板1共有15个条形电热导电膜2，可形成最多15个独立调温加热带。

绝缘基板1采用与电热导电膜2有相近的热膨胀系数的材料。根据目前市场上能选择的最合适的材料是微晶玻璃板，微晶玻璃板尺寸稳定性好，冷热变化大的场合使用都不会破裂，而且绝缘性能良好。

电热导电膜2采用CVD法在基板1上直接喷涂发生化学反应生成导电膜。导电膜的喷涂也可以多次重复进行，以达到需要的电阻值。

每一个细长电热导电膜2之间的绝缘是通过在喷涂前遮挡相应的区域来达到的。在喷涂前，先用一条耐高温的金属条或者非金属条，尺寸与绝缘间隔的尺寸一致，根据要求的间距排列并固定，然后将固定好分隔条的基板放到炉子中加热到需要的反应温度，在达到反应温度后，将调配好的液体喷到基板上，经过一段时间的保温、冷却取出。就可以进行测试。如果电阻值需要调整，可以重复喷涂直到满意为止。如果在测试时发现细长条导电层之间有短路情况，可以采用金刚锉或者油石等磨削工具去除绝缘间隔之间的导电层。然后在导电细长条的两端烧结一层铜、银或者其合金，作为接线端。通过以上几个步骤制作的多条平行的导电体作为红外线辐射的元件能适应不同的应用场合。

导电层也可采用凝胶烧结法得到。方法如下：先将需要分割的绝缘区间用相应宽度的胶带纸封盖。然后在基板的导电层位置涂上经过化学反应生成的纳米态的凝胶。将涂了凝胶的基板放到炉子中烧结，就得到导电层。因为胶带纸的存在，少量在胶带纸上的凝胶在烧结后不能很好的附着在绝缘区间，可以很方便的去除。烧结得到的导电层经过测试后如果阻值没有达到要求的值，可以重复进行涂覆与烧结，直到满意为止。然后在导电细长条的两端烧结一层铜、银或者其合金，作为接线端。

图3是本实用新型多区红外加热元件用经过调节输入电压通电后的光谱发射功率密度，图示显示，加热元件发射的波长几乎不含4um以下的辐射。最大发射功率位于5.5um – 15.5um波长区间。该波段刚好与PET塑料、PC塑料（图4、图5所示）的吸收光谱一致，因此可作为PET塑料、PC塑料等等的高效热源。

Claims (2)

1.一种多区红外加热元件，其特征在于，包括一绝缘基板，绝缘基板上有多条相互平行且绝缘隔离的条状电热导电膜，每一电热导电膜的两端各涂覆有用于连接导线的金属层。

2.根据权利要求1所述多区红外加热元件，其特征在于，所述电热导电膜的长度和宽度之比为2—50︰1。

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