CN211831206U - 一种柔性电热膜及加热垫和加热毯 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种柔性电热膜，所述电热膜包括两侧的绝缘保护层以及中间的发热层，两个所述绝缘保护层的材质不同，其中一个所述绝缘保护层采用弹性材料，另一个所述绝缘保护层采用非弹性材料。本实用新型还涉及一种含有上述柔性电热膜的发热垫及发热毯。与现有技术相比，本实用新型的柔性电热膜具有良好的柔韧性和抗拉伸功能，且能降低使用时的噪音。

Description

一种柔性电热膜及加热垫和加热毯

技术领域

本申请涉及电加热技术领域，具体涉及一种柔性电热膜。

背景技术

电热膜是一种将电能直接转化为热能的装置，主要用于家庭采暖、家禽孵化、食品制作、防雾除雾等领域。典型的电热膜是以高分子膜为基材(同时也作为绝缘保护层)，在基材上涂布或者印刷导电发热涂层，然后在发热涂层上布置电极层，再于其上热压复合一层含热熔胶的高分子膜作为绝缘保护层，形成夹心型多层复合结构。常见的高分子膜包括PET、PVC、PU、TPU等。

现有的电热膜中上下两层高分子膜一般采用相同材质，如常采用上下两层均为PET等非弹性材料(弹性模量>0.1GPa，如PE、PVC、PC、PI、PMMA等)的高分子膜作为保护层，或者上下两层均采用TPU等弹性材料(弹性模量≤0.1GPa，如 PU、橡胶、乳胶、硅胶等)的高分子膜作为保护层。前一类电热膜在用于地暖等具有硬质支撑需要承受纵向压力的场景下具有很好的适用性，而后一类电热膜产品则由于其较好的柔软性和贴合性适用于物体表面加热等一些不需受力的场景。

然而，在用于坐垫、靠背、地毯等一些特殊的场景下，电热膜会由于纵向压力，产生一定的形变，上述第一类电热膜由于质地较硬，一方面会对触感产生不良影响，另一方面会由于受力形变产生噪音，影响使用体验。上述第二类电热膜则会在受力的情况下同时产生形变和一定程度的拉伸，导电发热涂层会出现断裂现象，影响产品使用性能，存在安全隐患。

因此，本领域急需开发一种柔韧性好、抗拉伸功能强且噪音小的柔性电热膜。

实用新型内容

本申请的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种柔韧性好、抗拉伸功能强且噪音小的柔性电热膜。

为了实现本申请之目的，本申请提供以下技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种柔性电热膜，所述电热膜包括两侧的绝缘保护层以及中间的发热层，两个所述绝缘保护层的材质不同，其中一个所述绝缘保护层采用弹性材料，另一个所述绝缘保护层采用非弹性材料。本实用新型形成一种上下两层保护膜为不同材料的多层复合结构，且一种为弹性材料，一种为非弹性材料，在经过热压复合后，产品相比较两层非弹性保护膜柔韧性得到显著提高，相比较两层弹性保护膜抗拉伸功能得到显著提升；在大角度弯折和拉伸的情况下，不会出现折痕或涂层断裂等电热膜的不可逆损伤，有效提高了电热膜的使用安全性。

在第一方面的一个优选方案中，所述弹性材料的弹性模量＞0.1GPa，所述非弹性材料的弹性模量≤0.1GPa。

在第一方面的一个优选方案中，所述弹性材料包括TPU、PU、橡胶、乳胶或硅胶中的一种。

在第一方面的一个优选方案中，所述非弹性材料包括PET、PR、PVC、PC、 PI或PMMA中的一种。

在第一方面的一个优选方案中，由所述弹性材料制备所得的绝缘保护层的厚度为由所述非弹性材料制备所得的绝缘保护层的厚度的1.01～10倍。现有采用两层非弹性材料的电热膜，音量测试值大于65dB，远远高于实施例中的数值，已经会被人明显感知到并认为比较吵闹，极易对使用者造成不适。而在本申请中，其中一层为弹性材料，弹性材料能够吸收由于拉伸挤压等操作产生的能量，减弱甚至杜绝噪音的产生。理论上，弹性材料越厚，降噪效果更好，但提升效果不明显，且会大大降低抗拉伸功能，还会增大成本。

在第一方面的一个优选方案中，所述发热层包括发热涂层和电极层，其中，所述发热涂层的材料包括石墨、炭黑、石墨烯、碳纳米管或碳晶中的一种或多种，所述电极层为金属汇流条，所述金属汇流条为由铜或银制得的涂层或导电胶带。

在第二方面，本申请提供一种含有如上所述柔性电热膜的加热垫，所述加热垫依次包括柔性电热膜和海绵层，所述加热垫的外围通过封装套包裹。

在第三方面，本申请还提供一种含有如上所述柔性电热膜的加热毯，所述加热毯依次包括导热革层、柔性电热膜和保温层，其中，所述导热革层与由所述弹性材料制备所得的绝缘保护层连接，所述保温层与由所述非弹性材料制备所得的绝缘保护层连接。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

(1)在经过热压复合后，产品相比较两层非弹性保护膜柔韧性得到显著提高，相比较两层弹性保护膜抗拉伸功能得到显著提升；在大角度弯折和拉伸的情况下，不会出现折痕或涂层断裂等电热膜的不可逆损伤，有效提高了电热膜的使用安全性；

(2)产品还克服了在特定使用场景下的噪音问题，一般来说，非弹性材料的 PET等高分子膜在弯折、承压等情况下会由于能量的释放产生噪音，而本实用新型在存在非弹性材料保护层的情况下，克服了噪音的问题，这是由于非弹性保护层所积累的能量能够及时被另一层弹性材料保护层吸收所导致。

附图说明

图1为实施例1中柔性电热膜的结构示意图；

图2为实施例4中加热垫的结构示意图；

图3为实施例5中加热毯的结构示意图；

图4为对比例3中加热垫的结构示意图

其中，1为保护层A，2为发热涂层，3为电极层，4为保护层B，5为电热膜， 6为海绵，7为封装套，8为导热革，9为保温层，10为无纺布层。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

原料来源说明：

实施例中所述印刷发热涂层时所用油墨由宁波石墨烯创新中心有限公司提供。

实施例1

一种柔性电热膜，其结构如图1所示，依次包括保护层A1、发热涂层2、电极层3以及保护层B4，其中，保护层A1为125μm厚的TPU膜，发热涂层2为 10μm的碳材料涂层，电极层3为导电铜箔，保护层B4为含EVA热熔胶的厚度为120μm的PET膜。

柔性电热膜的制备过程：以上述TPU膜为基材，利用挤压涂布工艺将导电发热涂层油墨在膜上连续印刷，烘道烘干，卷绕成卷；利用复膜机在发热涂层上相应位置粘贴导电铜箔作为汇流条，同时热压复合PET保护层。

将所得电热膜按每分钟100次的频率进行反复弯折，测试得到的音量为54dB。

实施例2

一种柔性电热膜，依次包括保护层A1、发热涂层2、电极层3以及保护层B4，其中，保护层A1为含EVA热熔胶的厚度为25um的PE膜，发热涂层2为10μm 的碳材料涂层，电极层3为导电铜箔，保护层B4为100μm厚的橡胶膜。

柔性电热膜的制备过程：以上述PE膜为基材，利用挤压涂布工艺将导电发热涂层油墨在膜上连续印刷，烘道烘干，卷绕成卷；利用复膜机在发热涂层上相应位置粘贴导电铜箔作为汇流条，同时热压复合橡胶膜保护层。

将所得电热膜按每分钟100次的频率进行反复弯折，测试得到的音量为42dB。

实施例3

一种柔性电热膜，依次包括保护层A1、发热涂层2、电极层3以及保护层B4，其中，保护层A1为含EVA热熔胶的总厚度为20μm的PVC膜，发热涂层2为 10μm的碳材料涂层，电极层3为导电铜箔，保护层B4为200μm厚的乳胶膜。

柔性电热膜的制备过程：以上述PVC膜为基材，利用挤压涂布工艺将导电发热涂层油墨在膜上连续印刷，烘道烘干，卷绕成卷；利用复膜机在发热涂层上相应位置粘贴导电铜箔作为汇流条，同时热压复合乳胶膜保护层。

将所得电热膜按每分钟100次的频率进行反复弯折，测试得到的音量为36dB。

实施例4

一种加热垫，其结构如图2所示，该加热垫采用实施例1制备的电热膜5为加热元件，在保护层B4的一侧覆以海绵6，然后以封装套7封装，制备成电加热垫基本结构。

另外，本实施例所制加热垫还可在电热膜的保护层A一侧缝合绒布表面层，在海绵一侧缝合防滑层，制备成夹心结构的多层复合的成品电加热垫，图上未显示。

将该坐垫放于硬质座椅上，高度大约位于测试人员(体重约75kg)膝盖后测腿窝高度。测试人员使用瞬间放松腿部肌肉，自然落于坐垫的方式进行测试，反复 50次。感觉到坐感舒适，无明显的噪音。

实施例5

一种加热毯，其结构如图3所示，采用实施例2制备的电热膜5为加热元件，在电热膜5的保护层B4一侧覆以导热革8，在保护层A1一侧覆以保温层9，制备成电加热垫基本结构。

另外，本实施例还可在上述加热垫基本结构基础上，在保温绝缘外侧覆以防滑层，制备成多层复合结构的电加热毯成品，图中未显示。

将该加热毯铺于硬质木地板上，测试人员(体重约75kg)穿着硬底皮鞋，在加热毯上跳跃50次，每次跳跃高度约15cm。使用热成像仪进行观察，发现发热均匀，无异常。

对比例1

一种电热膜，其结构也如图1所示，其中，保护层A1为100μm厚的PET膜，发热涂层2为10μm的碳材料涂层，电极层3为导电铜箔，保护层B4为含EVA 热熔胶的厚度为150μm的PET膜。

柔性电热膜的制备过程：以上述PET膜为基材，利用挤压涂布工艺将导电发热涂层油墨在膜上连续印刷，烘道烘干，卷绕成卷；利用复膜机在发热涂层上相应位置粘贴导电铜箔作为汇流条，同时热压复合PET保护层。

将所得电热膜按每分钟100次的频率进行反复弯折，测试得到的音量为65dB。

对比例2

一种电热膜，其结构也如图1所示，保护层A1为100μm厚的TPU膜，发热涂层2为10μm的碳材料涂层，电极层3为导电铜箔，保护层B4为含EVA热熔胶的厚度为150μm的TPU膜。

柔性电热膜的制备过程：以上述TPU膜为基材，利用挤压涂布工艺将导电发热涂层油墨在膜上连续印刷，烘道烘干，卷绕成卷；利用复膜机在发热涂层上相应位置粘贴导电铜箔作为汇流条，同时热压复合TPU保护层。

将所得电热膜按每分钟100次的频率进行反复弯折，测试得到的音量为35dB。

对比例3

一种加热垫，其结构如图4所示，采用对比例1制备的电热膜5为加热元件，在电热膜5的一侧覆以无纺布10，在另一侧覆以海绵6，然后以封装套7封装，制备成电加热垫基本结构，接着分别在电热膜的弹性材料一侧缝合绒布表面层，在海绵一侧缝合防滑层，制备成夹心结构的多层复合的成品电加热垫。

将该坐垫放于硬质座椅上，高度大约位于测试人员(体重约75kg)膝盖后测腿窝高度。测试人员使用瞬间放松腿部肌肉，自然落于坐垫的方式进行测试，反复 50次。感觉到坐感较硬，有明显的塑料响声。

对比例4

采用对比例2制备的电热膜为加热元件，在电热膜的一侧覆以导热革，在另一侧覆以保温绝缘层，制备成电加热垫基本结构，在保温绝缘外侧覆以防滑层，制备成多层复合结构的电加热毯成品。

将该加热毯铺于硬质木地板上，测试人员(体重约75kg)穿着硬底皮鞋，在加热毯上跳跃50次，每次跳跃高度约15cm。使用热成像仪进行观察，发现经历过跳跃测试的地方发热出现不均匀的异常现象。

效果比较

实施例1～3中，使用TPU等弹性材料保护层和PET等非弹性材料保护层复合的方案，和对比例1、2使用单一品类的保护层方案相比，在经过热压复合后，产品在柔韧性和抗拉伸功能方面分别得到显著提升；在大角度弯折和拉伸的情况下，不会出现折痕及涂层断裂等电热膜的不可逆损伤，有效提高了电热膜的使用安全性。

在特定使用场景下，由非弹性材料产生的噪音问题得到了解决。一般来说，人耳对低于20分贝的声音，可认为是安静的；20-40分贝的声音，则相当于轻声交谈；40-60分贝是正常交谈的声音；超过60分贝的声音就会让人觉得吵闹。在实施例1～3中，测得的音量范围约为36-54dB，是属于正常交谈时的声音范围。部分结果甚至低于40dB，使用时感觉非常舒适。

而使用对比例1所制电热膜进行检测，音量测试值大于60dB，远远高于实施例中的数值，已经会被人明显感知到并认为比较吵闹，极易对使用者造成不适。

实施例4相对于对比例3制备的电加热垫，由于电热膜层自身较为柔软，不需要用无纺布层遮盖触感不良问题，一方面可以简化电加热垫的结构，简化生产工艺；另一方面可以减少用料，降低物料及生产成本；并且由于不存在无纺布层，具有表面升温速度更快等优势；此外，由于电热膜自身的特性，在电加热垫受力情况发生变动时能够有效降低噪音。

实施例5相对于对比例4制备的电加热垫子，在初始使用时无明显区别，但在反复使用后，对比例由于存在发热涂层受力拉伸逐渐断裂的情况，其发热性能逐渐变差，相应的使用寿命和安全性远远不如实施例。

上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。

Claims (5)

1.一种柔性电热膜，所述电热膜包括两侧的绝缘保护层以及中间的发热层，其特征在于，两个所述绝缘保护层的材质不同，其中一个所述绝缘保护层采用弹性材料，另一个所述绝缘保护层采用非弹性材料。

2.如权利要求1所述的柔性电热膜，其特征在于，所述弹性材料的弹性模量＞0.1GPa，所述非弹性材料的弹性模量≤0.1GPa。

3.如权利要求1所述的柔性电热膜，其特征在于，由所述弹性材料制备所得的绝缘保护层的厚度为由所述非弹性材料制备所得的绝缘保护层的厚度的1.01～10倍。

4.一种含有如权利要求1～3任一所述柔性电热膜的加热垫，其特征在于，所述加热垫依次包括柔性电热膜和海绵层，所述加热垫的外围通过封装套包裹。

5.一种含有如权利要求1～3任一所述柔性电热膜的加热毯，其特征在于，所述加热毯依次包括导热革层、柔性电热膜和保温层，其中，所述导热革层与由所述弹性材料制备所得的绝缘保护层连接，所述保温层与由所述非弹性材料制备所得的绝缘保护层连接。

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