ES2757326T3 - Elemento de película gruesa provisto de una capa de revestimiento que tiene una alta capacidad de conducción del calor - Google Patents
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Abstract
Elemento de pelicula gruesa que tiene una capa de revestimiento con alta conductividad termica, que comprende: un soporte; un revestimiento de pelicula gruesa depositado sobre el soporte; y una capa de revestimiento superpuesta sobre el recubrimiento, en donde el recubrimiento de pelicula gruesa es un material de calentamiento, y un modo de calentamiento es el calentamiento electrico, caracterizado por el hecho de que el soporte, el recubrimiento de pelicula gruesa y la capa de revestimiento se seleccionan de un material que cumple con cada una de las siguientes ecuaciones:**Fórmula** en donde 200<=a<=104, 10<=b<=1000, 104<=c<=5 × 105; T2 < TPunto de fusión mínimo de la capa de revestimiento.; T2 < TPunto de fusión mínimo del soporte; T0 <=30 ° C; en donde un valor de **Fórmula** representa una velocidad de transferencia de calor de la capa de revestimiento; un valor de **Fórmula** representa una velocidad de generacion de calor del recubrimiento de pelicula gruesa; un valor de **Fórmula** representa una velocidad de transferencia de calor del soporte; λ1 representa un coeficiente de conductividad termica de la capa de revestimiento a una temperatura de T1; λ2 representa un coeficiente de conductividad termica del recubrimiento de pelicula gruesa a una temperatura de T2; λ3 representa un coeficiente de conductividad termica del soporte a una temperatura de T3; A representa un area de contacto del recubrimiento de pelicula gruesa con la capa de revestimiento o el soporte; d1 representa un espesor de la capa de revestimiento; d2 representa un espesor del revestimiento de pelicula gruesa; d3 representa un espesor del soporte; T0 representa una temperatura inicial del elemento de calentamiento de pelicula gruesa; T1 representa una temperatura superficial de la capa de revestimiento; T2 representa una temperatura de calentamiento del recubrimiento de pelicula gruesa; T3 representa una temperatura superficial del soporte; d2<= 50μm; 10μm<=d1<=10 mm, d3>=10 μm; TPunto de fusión mínimo del soporte> 25 ° C; y λ1>=λ3, el coeficiente de conductividad termica λ3 del soporte es menor o igual a 3W/m.k, el coeficiente de conductividad termica λ1 de la capa de revestimiento es mayor o igual a 3W/m.k.
Description
DESCRIPCIÓN
Elemento de película gruesa provisto de una capa de revestimiento que tiene una alta capacidad de conducción del calor
Campo de la invención
[0001] La presente invención se refiere al campo de las películas gruesas, y más particularmente a un elemento de película gruesa que tiene una capa de revestimiento con una alta conductividad del calor.
Antecedentes de la invención
[0002] La tecnología de película gruesa se desarrolló en la década de 1960 y se usa ampliamente en muchas industrias después de varias décadas de desarrollo. Sin embargo, el desarrollo de la tecnología de calentamiento de película gruesa no es muy extenso. Los elementos de calentamiento de película gruesa se refieren a elementos de calentamiento que se fabrican transformando materiales exotérmicos sobre un sustrato en películas gruesas y proporcionándoles electricidad para generar calor. Los métodos de calentamiento convencionales incluyen calentamiento por tubos calentados por electricidad y calentamiento PTC. Ambos métodos adoptan calentamiento indirecto. Tanto el calentamiento por tubos calentados por electricidad como el calentamiento PTC conducen el calor de manera indirecta con baja eficiencia térmica, y son estructuralmente grandes y voluminosos. Además, en consideración a la protección del medio ambiente, los calentadores que usan estos dos tipos de métodos de calentamiento se manchan fácilmente después de calentarlos repetidamente y limpiarlos no es fácil. Además, los calentadores PTC contienen plomo y otras sustancias peligrosas y se oxidan fácilmente, lo que provoca una atenuación de la potencia y una vida útil corta.
[0003] La solicitud de patente china CN2011800393787 describe una combinación de un elemento de calentamiento eléctrico y un disipador de calor calentado por este. El elemento de calentamiento comprende un sustrato, una capa aislante ubicada en el sustrato y un conductor de película gruesa ubicado en la capa aislante; en el que el segundo lado del sustrato metálico está en contacto con el disipador de calor, que comprende una capa de material metálico en una superficie del mismo frente al calentador. El sustrato está soldado al disipador de calor, y la superficie del elemento de calentamiento sobre la cual se extiende el conductor de película gruesa es sustancialmente igual a la superficie del disipador de calor.045
[0004] Se podría ver por la tecnología anterior que la tecnología de película gruesa se está desarrollando gradualmente; sin embargo, los conductores de película gruesa del elemento de calentamiento de película gruesa mencionado anteriormente se combinan con el sustrato a través de la capa aislante, en lugar de recubrirse directamente sobre el sustrato. Tal elemento de calentamiento no podría transferir calor al sustrato directamente cuando la película gruesa recibe electricidad para generar calor, lo que afectaría a la velocidad de generación de calor. Además, la solución técnica anterior supera el problema de disipación de calor de la película gruesa mediante el uso de dispositivos externos, pero no proporciona soluciones en el diseño de elementos de película gruesa de materiales específicos para diversos productos para resolver el problema de disipación de calor causado por el exceso de temperatura de calentamiento de las películas gruesas. Existen pocos productos de calentamiento de película gruesa que puedan realizar un calentamiento directo, especialmente para situaciones en las que se requiere calentar solo un lado. La aplicación de un circuito de película gruesa para la capa de revestimiento de transferencia de calor de un solo lado en los productos para transferir calor solo en un lado para reducir la pérdida de calor ha ampliado enormemente el desarrollo de los productos de calentamiento. Los dispositivos de calentamiento existentes podrían satisfacer las demandas de calentamiento; sin embargo, rara vez se ve un dispositivo de calentamiento que realice una transferencia de calentamiento unilateral, o la transferencia de calor unilateral de dicho dispositivo es demasiado pobre, lo que dificulta la reducción de la pérdida de calor al mantener altas propiedades de conducción térmica unilateral.
La patente WO 2013/174872 A1 describe un dispositivo de PTF (película gruesa de polímero) con un sustrato, una capa de PTF funcional aplicada (impresa, por ejemplo, serigrafiada) sobre el sustrato y una cubierta protectora aplicada (por ejemplo, mediante laminación) sobre la capa de PTF. La cubierta protectora comprende una capa de adhesivo, cuyo espesor está comprendido en el intervalo del 10% al 100%, preferiblemente del 10% al 30%, del espesor de impresión de la capa de PTF. La cubierta protectora es una cinta adhesiva que comprende una capa de soporte recubierta con la capa de adhesivo.
WO 2007/009232 A1 describe un elemento de calentamiento de película gruesa a base de mica sin plomo. Una desventaja del elemento de calentamiento de película gruesa es que la transferencia de calor unilateral del dispositivo de película gruesa es demasiado pobre, lo que hace difícil reducir la pérdida de calor al mantener altas propiedades de conducción térmica unilateral.
Resumen de la invención
[0005] Para resolver estos problemas mencionados anteriormente, la presente invención proporciona un elemento de película gruesa que tiene una capa de revestimiento con alta conductividad térmica que tiene las ventajas de
tener un pequeño volumen, una alta eficiencia, ser respetuoso con el medio ambiente, tener un alto rendimiento de seguridad y una larga vida útil.
[0006] El concepto de película gruesa en la presente invención es un término comparativo respecto a las películas finas. La película gruesa es una capa de película con un espesor que varía de varias micras a decenas de micras formada por impresión y sinterización en un soporte; el material utilizado para fabricar la capa de película se conoce como material de película gruesa, y el revestimiento hecho de la película gruesa se llama revestimiento de película gruesa. El elemento de película gruesa tiene las ventajas de tener una alta densidad de potencia, una alta velocidad de calentamiento, una alta temperatura de trabajo, una alta velocidad de generación de calor, una alta resistencia mecánica, un pequeño volumen, una fácil instalación, un campo de temperatura de calentamiento uniforme, una larga vida útil, ahorro de energía y ser respetuoso con el medio ambiente, y tener un excelente rendimiento de seguridad.
[0007] El elemento de película gruesa que tiene una capa de revestimiento con una alta conductividad térmica de la presente invención comprende un soporte, un recubrimiento de película gruesa depositado sobre el soporte y una capa de revestimiento superpuesta sobre el recubrimiento. El recubrimiento de película gruesa es un material de calentamiento, y el modo de calentamiento es el calentamiento eléctrico. El soporte, el recubrimiento de película gruesa y la capa de revestimiento se seleccionan de un material que cumple con cada una de las siguientes ecua
el valor de A 2A — — representa la velocidad de calentamiento del recubrimiento
d2 de película gruesa; el valor de A * A representa la velocidad de transferencia de calor del soporte;
Ai representa el coeficiente de conductividad térmica de la capa de revestimiento a la temperatura de Ti; A2 representa el coeficiente de conductividad térmica del recubrimiento de película gruesa a la temperatura de T2;
A3 representa el coeficiente de conductividad térmica del soporte a la temperatura de T3;
A representa el área de contacto del recubrimiento de película gruesa con la capa de revestimiento o el soporte;
di representa el espesor de la capa de revestimiento;
d2 representa el espesor del recubrimiento de película gruesa;
d3 representa el espesor del soporte;
T0 representa la temperatura inicial del elemento de película gruesa;
Ti representa la temperatura de la superficie de la capa de revestimiento;
T2 representa la temperatura de calentamiento del recubrimiento de película gruesa;
T3 representa la temperatura de la superficie del soporte;
d2< 50 |_im;
y 10 |jm<di< 10 mm, d3^10 jm ;
T Punto de fusión mínimo del soporte> 25 ° C;
A1SA3;
la capa de revestimiento es una capa dieléctrica que cubre el recubrimiento de película gruesa mediante impresión o sinterización, y el área de la capa de revestimiento es mayor que la del recubrimiento de película gruesa. Además, el coeficiente de conductividad térmica A3 del soporte es menor o igual a 3 W/m.K, el coeficiente de conductividad térmica Ai de la capa de revestimiento es mayor o igual a 3 W/m.K.
[0008] El soporte es la capa dieléctrica que lleva el recubrimiento de película gruesa. El recubrimiento de película gruesa cubre el soporte mediante impresión o sinterización, y es el sustrato recubierto del elemento de película gruesa.
[0009] El coeficiente de conductividad térmica se refiere al calor transferido por un material de un metro de espesor que tiene una diferencia de temperatura entre dos superficies laterales de 1 grado (K, °C), a través de un área de un metro cuadrado (1 m2) dentro de un segundo (IS) bajo una condición de transferencia de calor estable. La unidad del coeficiente de conductividad térmica es vatios/metrogrado (W/(mK), y K puede reemplazarse por °C).
[0010] La capa de revestimiento, el recubrimiento de película gruesa y el soporte se pegan estrechamente entre sí en las partes de calentamiento eléctrico de los elementos de película gruesa, y ambos lados del recubrimiento de película gruesa se conectan a electrodos externos. Cuando se le da electricidad, el recubrimiento de película gruesa recibe calor y se calienta después de que la energía eléctrica se transforme en energía térmica. La velocidad de generación de calor del recubrimiento de película gruesa podría calcularse mediante A 2A —-— ( de d 2 acuerdo con el coeficiente de conductividad térmica, el área de contacto, la temperatura inicial, la temperatura de
calentamiento y el espesor del recubrimiento de película gruesa, en donde T2 representa la temperatura de calentamiento de la película gruesa.
[0011] La presente invención se caracteriza por el hecho de que el elemento de película gruesa tiene una capa de revestimiento con una alta conductividad térmica, y de que la velocidad de generación de calor de la capa de revestimiento, el soporte y el recubrimiento de película gruesa deben cumplir los siguientes requisitos:
(1) La velocidad de transferencia de calor del recubrimiento de película gruesa y la capa de revestimiento debe cumplir la siguiente fórmula: A 1A-% — ( = a x a 3A h ~ °, en donde 200<a<104; para aquellos elementosdi d+
de película gruesa que cumplen la ecuación anterior, la capacidad de transferencia de calor de su capa de revestimiento es superior a la del soporte, lo que significa que la capa de revestimiento es rápida, mientras que el soporte es lento al aumentar la temperatura o que la diferencia de temperatura entre la capa de revestimiento y el soporte es grande después del equilibrio de calor estable. Por lo tanto, los elementos de película gruesa generalmente muestran el efecto técnico del calentamiento de la capa de revestimiento. (2) La velocidad de generación de calor del recubrimiento de película gruesa y la velocidad de transferencia de calor de la capa de revestimiento deben cumplir la siguiente fórmula: A 2A T —T ° = b x A 1A T
dl
l—T°, en d2 donde 10 ^ b < 1000; si la velocidad de generación de calor del recubrimiento de película gruesa es mucho mayor que la de la capa de revestimiento, el calor acumulado continuamente del recubrimiento de película gruesa no podría eliminarse, de modo que la temperatura del recubrimiento de película gruesa seguiría aumentando y, cuando la temperatura es más alta que el punto de fusión mínimo de la capa de revestimiento, la capa de revestimiento comenzaría a derretirse o incluso arder, lo que destruiría la estructura de la capa de revestimiento o el soporte, destruyendo así los elementos de película gruesa.
(3) La velocidad de generación de calor del recubrimiento de película gruesa y la velocidad de transferencia de calor del soporte deben cumplir la siguiente fórmula: A 2A T —T ° = c x A 3A t ~t °, 104<c<105; dado que tantod2 d3
el coeficiente de conductividad térmica como la velocidad de transferencia de calor del soporte son pequeños, si la velocidad de generación de calor del revestimiento de película gruesa es mucho mayor que la del soporte, el calor acumulado continuamente del revestimiento de película gruesa no podría eliminarse, de modo que la temperatura del recubrimiento de película gruesa seguiría aumentando, y cuando la temperatura es más alta que el punto de fusión mínimo del soporte, el soporte comenzaría a fundirse o con deformación térmica, o incluso comenzaría a arder, lo que destruiría la estructura de el soporte, destruyendo así los elementos de película gruesa.
(4) La temperatura de calentamiento del recubrimiento de película gruesa no puede ser superior al punto de fusión mínimo de la capa de revestimiento o el soporte, y debe cumplir los requisitos. T 2 < Tpunto de fusión mínimo de la capa de revestimiento. y T 2 < T Punto de fusión mínimo del soporte- Se debe evitar una temperatura de calentamient° excesivamente alta que presente la destrucción de los elementos de película gruesa.
[0012] Cuando se cumplen los requisitos mencionados anteriormente, la velocidad de transferencia de calor de la capa de revestimiento y el soporte se determina por las propiedades del material y el elemento de película gruesa: La fórmula para calcular la velocidad de transferencia de calor de la capa de revestimiento es A 1A T d — l T l, en donde A1 representa el coeficiente de conductividad térmica de la capa de revestimiento, siendo la unidad W/m.k, y está determinada por las propiedades de los materiales para la preparación de la capa de revestimiento; d1 representa el espesor de la capa de revestimiento y está determinado por la técnica de preparación y los requisitos de los elementos de película gruesa; T1 representa la temperatura de la superficie de la capa de revestimiento y está determinada por las propiedades de los elementos de película gruesa.
[0013] La fórmula para calcular la velocidad de transferencia de calor del soporte es A 3A t —t t - , en donde A3 d3 representa el coeficiente de conductividad térmica del soporte, siendo la unidad W/m.k, y está determinada por las propiedades de los materiales para preparar el soporte; d3 representa el espesor del soporte y está determinado por la técnica de preparación y los requisitos de los elementos de película gruesa; T3 representa la temperatura de la superficie del soporte y está determinada por las propiedades de los elementos de película gruesa.
[0014] El coeficiente de conductividad térmica del soporte A3 es <3W/m.k, el coeficiente de conductividad térmica de la capa de revestimiento es A1>3W/m.k; en donde 200<a<104, 10<b<1000, 104<c<5 x 105.
[0015] Preferiblemente, el soporte y el recubrimiento de película gruesa están unidos por impresión o sinterización; el recubrimiento de película gruesa y la capa de revestimiento están unidos por impresión, sinterización o vacío.
[0016] Preferiblemente, la zona entre el soporte y la capa de revestimiento sin el recubrimiento de película gruesa está unida por impresión, recubrimiento, pulverización o sinterización, o por pegado.
[0017] Preferiblemente, el soporte incluye poliimidas, materiales aislantes orgánicos, materiales aislantes inorgánicos, cerámica, vitrocerámica, cuarzo, materiales de piedra, tejidos y fibra.
[0018] Preferiblemente, el recubrimiento de película gruesa es uno o más de plata, platino, paladio, óxido de paladio, oro y materiales de tierras raras.
[0019] Preferiblemente, la capa de revestimiento está hecha de uno o más de poliéster, poliimida o polieterimida (PEI), cerámica, gel de sílice, asbesto, micarex, tela y fibra.
[0020] Preferiblemente, el área del recubrimiento de película gruesa es menor o igual que el área de la capa de revestimiento o el soporte.
[0021] La presente invención también proporciona un uso de los elementos de película gruesa para recubrir productos con calentamiento de la capa de revestimiento.
[0022] Los efectos beneficiosos de la presente invención son los siguientes:
(1) La capa de revestimiento del elemento de película gruesa de la presente invención tiene una alta conductividad térmica, y es adecuada para recubrir productos con calentamiento de la capa de revestimiento para mejorar la eficiencia de transferencia de calor y reducir las pérdidas de calor cuando no se requiere calentamiento a doble cara. La capa de revestimiento de la presente invención es adecuada para elementos de película gruesa que tienen un soporte que podría recubrirse con una película gruesa pero que tiene un coeficiente de conductividad térmica pequeño. La capa de revestimiento de la presente invención tiene una alta conductividad térmica y podría lograr efectos de transferencia de calor de un solo lado.
(2) La estructura en tres capas del elemento de película gruesa de la presente invención podría unirse directamente mediante impresión o sinterización, y el recubrimiento de película gruesa calentaría la capa de revestimiento directamente sin la necesidad de ningún medio. Por lo tanto, el calor podría conducirse directamente a la capa de revestimiento, mejorando así la eficiencia de conducción del calor. Además, la capa de revestimiento de la presente invención se superpone sobre el recubrimiento de película gruesa, lo que evita fugas eléctricas del recubrimiento de película gruesa después de recibir electricidad y mejora el rendimiento de seguridad.
[0023] El elemento de película gruesa de la presente invención genera calor por el recubrimiento de película gruesa, cuyos rangos de espesor están al nivel de los micrómetros, y tiene una velocidad de generación de calor uniforme y una larga vida útil.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS FORMAS DE REALIZACIÓN PREFERIDAS
[0024] La presente invención se describirá ahora más específicamente con referencia a las siguientes formas de realización. Debe observarse que las siguientes descripciones de formas de realización preferidas de esta invención se presentan en el presente documento solo con fines ilustrativos y descriptivos. No se pretende que sean exhaustivas ni se limiten a la forma precisa descrita.
[0025] La presente invención describe un elemento de película gruesa que tiene una capa de revestimiento con alta conductividad térmica, según la reivindicación 1.
[0026] Las siguientes formas de realización incluyen 20 elementos de película gruesa preparados por los inventores, y los materiales para preparar la capa de revestimiento, el recubrimiento de película gruesa y el soporte de los 20 elementos de película gruesa listados cumplen las ecuaciones anteriores. El método de preparación detallado y la fórmula se proporcionan de la siguiente manera:
Formas de realización
[0027] Se selecciona pasta de plata con un coeficiente de conductividad térmica de A2 para preparar el recubrimiento de película gruesa, se seleccionan poliimidas con un coeficiente de conductividad térmica de A3 para preparar el soporte, y se seleccionan poliimidas con un coeficiente de conductividad térmica de A1 para preparar la capa de revestimiento. Las tres capas se unen por sinterización. El área del recubrimiento de película gruesa preparada es A2, el espesor es d2; el área de la capa de revestimiento es A1, el espesor es d1; el área del soporte es A3, el espesor es d3.
[0028] Se enciende una fuente de alimentación de CC externa para cargar el recubrimiento de película gruesa. La película gruesa comienza a calentarse; cuando el calentamiento se estabiliza, se mide la temperatura de la superficie de la capa de revestimiento y el soporte, y se mide la temperatura de calentamiento del recubrimiento de película gruesa bajo un estado de calentamiento estable. La velocidad de transferencia de calor de la capa de revestimiento y el soporte, y la velocidad de generación de calor del recubrimiento de película gruesa, se calculan de acuerdo con la siguiente fórmula: X í A T l ~ T° ,
d % , A 2A T ' T l , A 3A T+ ~ T° .
[0029] Las tablas 1 a 4 son los 20 elementos de película gruesa preparados por los inventores. Después de proporcionar electricidad para el calentamiento durante 2 minutos, los elementos de película gruesa se miden de acuerdo con los estándares nacionales para obtener los datos de rendimiento (coeficiente de conductividad térmica, temperatura de la superficie) como se muestra en las Tablas. El espesor, el área de contacto y la temperatura inicial se miden antes del calentamiento.
[0030] Los métodos para medir el coeficiente de conductividad térmica de la capa de revestimiento, el recubrimiento de película gruesa y el soporte son los siguientes:
(1) Se enciende la alimentación y se ajusta el voltaje de calentamiento a un valor especificado, se enciende el interruptor de alimentación del dispositivo con una potencia de 6 V y se precalienta durante 20 minutos; (2) Se realiza la calibración a cero para el galvanómetro de punto de luz;
(3) Se calibra el voltaje de funcionamiento estándar del potenciómetro UJ31 de acuerdo con la temperatura ambiente, se coloca el interruptor conmutador del potenciómetro en una posición estándar y se ajusta la corriente de funcionamiento del potenciómetro; Como el voltaje de las baterías estándar varía con la temperatura, la calibración de la temperatura ambiente se calcula mediante la siguiente fórmula:
Et=Eü-[39,94 (t-20 )+ 0 ,929 (t- 20)2];
donde E0=1,0186V.
(4) Se coloca una placa calefactora y pares termoeléctricos inferiores en la parte inferior de la muestra de prueba fina; se colocan los pares termoeléctricos superiores en la parte superior de la muestra de prueba fina. Cabe señalar que los pares termoeléctricos deben colocarse en la posición central de la muestra de prueba, y las partes frías de los pares termoeléctricos deben colocarse en una botella de hielo.
(5) Se coloca el interruptor conmutador del potenciómetro en la posición 1, se miden las temperaturas iniciales en la parte superior y la parte inferior de la muestra de prueba; se procede solo cuando la diferencia de temperatura entre la parte superior y la parte inferior es inferior a 0,004mV (0,1 °C).
(6) Se agregan previamente 0,08 mV al potencial termoeléctrico inicial de los pares termoeléctricos superiores, se enciende el interruptor de calentamiento para comenzar el calentamiento; mientras tanto, se controla la hora con un cronómetro; cuando el punto de luz de un galvanómetro de punto de luz vuelve a la posición cero, se apaga la fuente de calentamiento para obtener un exceso de temperatura y un tiempo de calentamiento de la parte superior.
(7) Se mide el potencial termoeléctrico de los pares termoeléctricos inferiores después de 4-5 minutos para obtener un exceso de temperatura y un tiempo de calentamiento de la parte inferior.
(8) Se coloca el interruptor conmutador del potenciómetro en la posición 2, se enciende el interruptor de calentamiento para medir la corriente de calentamiento.
(9) Se finaliza la prueba, se apaga la alimentación y se limpia el instrumento y el equipo.
[0031] La temperatura se mide usando un termómetro con termopar de la siguiente manera:
(1) Se conectan los cables de detección térmica a las superficies del recubrimiento de película gruesa, el soporte y la capa de revestimiento de los elementos de calentamiento y el aire exterior.
(2) Se proporciona electricidad al producto de calentamiento con potencia nominal y se mide la temperatura de todas las piezas.
(3) Se registra la temperatura T0, T1, T2, T3 en todas las partes de los productos en cada intervalo de tiempo mediante un ordenador conectado.
[0032] El espesor se mide usando un micrómetro y acumulando y promediando los valores.
[0033] El método para medir el punto de fusión es el siguiente:
[0034] Instrumento de detección: calorímetro diferencial de barrido, modelo DSC2920, fabricado por TA Instruments (EE. UU.). El instrumento está calificado (Nivel A) según lo verificado por el Reglamento de Verificación del Analizador Térmico 014-1996.
(1) Temperatura ambiente: 20-25 ° C; Humedad relativa: <80%;
(2) Material estándar para la calibración del instrumento: material estándar de análisis térmico - indio; punto de fusión estándar 429,7485 K (156,60).
(3) Procedimiento de medición: consultar "GB/T19466.3-2O04/IS0" para el procedimiento de detección.
[0035] Se repite la medición tres veces para garantizar el funcionamiento normal del instrumento antes de la prueba de la muestra: peso 1-2 ng de la muestra, con una precisión de 0,01 mg, se coloca la muestra en una placa de muestra de aluminio. Condiciones de prueba: se calienta la muestra a 200 °C a una velocidad de 10 °C/min, y se repite la medición diez veces. Modelo de medición: se recopila la información de los puntos de fusión mediante el
ordenador y el instrumento, se determina la temperatura extrapolada inicial del pico de fusión endotérmica mediante la recopilación automática de datos medidos y el análisis del programa de espectros para obtener directamente el modelo de medición. Los resultados de la medición se calculan según la fórmula de Bessel.
[0036] La Tabla 1 muestra los datos de rendimiento de las capas de recubrimiento de elementos de película gruesa en las formas de realización 1 a 20. Los detalles son los siguientes:
Tabla 1
[0037] La Tabla 2 muestra los datos de rendimiento de los recubrimientos de película gruesa de elementos de película gruesa en las formas de realización 1 a 20. Los detalles son los siguientes:
Tabla 2
[0038] La Tabla 3 muestra los datos de rendimiento de los soportes de los elementos de película gruesa en las formas de realización 1 a 20. Los detalles son los siguientes:
Tabla 3
[0039] La Tabla 4 muestra las velocidades de transferencia de calor calculadas de acuerdo con los datos de rendimiento enumerados en las Tablas 1, 2 y 3. Las velocidades de transferencia de calor de la capa de revestimiento, el recubrimiento de película gruesa y el soporte se calculan en proporción para obtener las condiciones limitantes del material de la presente invención, a saber, las siguientes ecuaciones: X Í A $ - $ = a * X * A $ - X , A - "- ~ $ (= b ^ X 1A $ - X 2A $ - $ - = c x X * A $ - $ -d 2 1 d , 2 d - * d+ donde 200<a<104, 0<b<1000, 104<c<105.
Los resultados enumerados en la Tabla 4 muestran que las películas gruesas preparadas según las formas de realización 1 a 20 cumplen todas las ecuaciones; y el soporte, es decir, la capa de revestimiento, tiene la función de generar calor y la diferencia de temperatura entre dos lados es superior a 40 °C, para lograr la función de generación de calor. Cuando está en uso, el producto podría reducir la pérdida de calor cuando la capa de revestimiento del elemento de película gruesa se calienta, y la temperatura podría aumentar a más de 100 °C después de suministrar electricidad durante dos minutos, lo que demuestra que el elemento de película gruesa de la presente invención tiene una alta eficiencia de generación de calor.
[0040] Las tablas 5 a 8 muestran los datos de rendimiento de los elementos de película gruesa en los ejemplos de contraste 1 a 10 de la presente invención. Todos los datos de rendimiento se miden como los que se muestran en las Tablas 1 a 4. Los detalles son los siguientes:
Tabla 5
Tabla 6
Tabla 7
[0041] El material y la estructura de los elementos de película gruesa en los ejemplos de contraste 1 a 10 enumerados en las tablas anteriores no cumplen el requisito de selección de material de la presente invención ni cumplen las ecuaciones de la presente invención. Después de la generación de electricidad y calor, la diferencia de temperatura entre los dos lados de los elementos de película gruesa de los ejemplos de contraste 1 a 10 no es significativamente diferente, y la diferencia de temperatura de calentamiento entre la capa de revestimiento y el soporte es menor de 15 °C. Los elementos de película gruesa preparados de acuerdo con tales selecciones de material no cumplen con el requisito de que el elemento de película gruesa tenga una capa de revestimiento con alta conductividad térmica de la presente invención o cumplen con el requisito del producto de la presente invención, lo que demuestra la velocidad de transferencia de calor y la correlación de la presente invención.
[0042] Cuando los elementos de película gruesa de las formas de realización 1 a 20 se aplican a ropa de invierno, el lado de la capa de revestimiento que transfiere calor se coloca adyacente a la dirección del cuerpo humano, y el soporte del elemento de película gruesa se coloca en dirección contraria al cuerpo humano. Cuando se le da electricidad para generar calor, solo la capa de revestimiento del elemento de película gruesa produce calor. El elemento de película gruesa que tiene una capa de revestimiento con alta conductividad térmica tiene los siguientes efectos ventajosos: (1) solo la capa de revestimiento transfiere calor, y el requisito para el rendimiento de conducción de calor del soporte no es estricto, lo que permite la selección de una amplia gama de materiales como el sustrato revestido de la película gruesa; (2) se requiere que la capa de revestimiento del elemento de película gruesa sea muy fina, lo que hace que el elemento de película gruesa sea mucho más pequeño, más bonito y más liviano y permite que el usuario se sienta más cómodo cuando la película gruesa se coloca en la ropa; (3) cuando el elemento de película gruesa se aplica en la ropa, solo se requiere que el lado que está hacia el cuerpo humano transfiera calor, y no hay necesidad de que el lado opuesto transfiera calor, lo que podría evitar el uso de materiales de aislamiento térmico en el lado opuesto y podría reducir la pérdida de calor. En contraste, el efecto de transferencia de calor entre los dos lados de los elementos de película gruesa en los ejemplos de contraste no es significativamente diferente; cuando se aplican en la ropa con una capa de revestimiento de transferencia de calor de un solo lado, los elementos de película gruesa causarían pérdida de calor y se requeriría el uso de materiales de aislamiento térmico en el lado opuesto, aumentando así el costo y el peso de la ropa y reduciendo la comodidad de la persona que la lleva.
[0043] De acuerdo con la divulgación y la enseñanza de la especificación mencionada anteriormente, los expertos en la técnica de la presente invención pueden hacer otros cambios y modificaciones a la forma de realización mencionada anteriormente, por lo tanto, el alcance de la presente invención no se limita a las formas de realización específicas divulgadas y descritas anteriormente, y todas esas modificaciones y cambios a la presente invención están dentro del alcance de la presente invención como se define en las reivindicaciones adjuntas. Además, aunque se usan algunas terminologías específicas en la especificación, se trata meramente de un ejemplo clarificador y no debe considerarse como limitante del alcance de la presente invención de ninguna manera.
Claims (14)
1. Elemento de película gruesa que tiene una capa de revestimiento con alta conductividad térmica, que comprende: un soporte; un revestimiento de película gruesa depositado sobre el soporte; y una capa de revestimiento superpuesta sobre el recubrimiento, en donde el recubrimiento de película gruesa es un material de calentamiento, y un modo de calentamiento es el calentamiento eléctrico, caracterizado por el hecho de que el soporte, el recubrimiento de película gruesa y la capa de revestimiento se seleccionan de un material que cumple con cada una de las siguientes ecuaciones:
en donde 200<a<104, 10<b<1000, 104<c<5 * 105;
T 2 < T Punto de fusión mínimo de la capa de revestimiento. ;
T 2 < T Punto de fusión mínimo del soporte;
To < 30 ° C;
en donde un valor de representa una velocidad de transferencia de calor de la capa de revestimiento;
un valor de representa una velocidad de generación de calor del recubrimiento de película gruesa;
Ai representa un coeficiente de conductividad térmica de la capa de revestimiento a una temperatura de Ti; A2 representa un coeficiente de conductividad térmica del recubrimiento de película gruesa a una temperatura de T2;
A3 representa un coeficiente de conductividad térmica del soporte a una temperatura de T3;
A representa un área de contacto del recubrimiento de película gruesa con la capa de revestimiento o el soporte;
di representa un espesor de la capa de revestimiento;
d2 representa un espesor del revestimiento de película gruesa;
d3 representa un espesor del soporte;
To representa una temperatura inicial del elemento de calentamiento de película gruesa;
Ti representa una temperatura superficial de la capa de revestimiento;
T2 representa una temperatura de calentamiento del recubrimiento de película gruesa;
T3 representa una temperatura superficial del soporte;
d2< 50|jm; 10pm<di< 10 mm, d3^10 jim;
T Punto de fusión mínimo del soporte> 25 ° C; y A1SA3,
el coeficiente de conductividad térmica A3 del soporte es menor o igual a 3W/m.k, el coeficiente de conductividad térmica Ai de la capa de revestimiento es mayor o igual a 3W/m.k.
2. Elemento de película gruesa según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la zona entre el soporte y la capa de revestimiento sin el recubrimiento de película gruesa está unida por impresión, recubrimiento, pulverización o sinterización o pegado.
3. Elemento de película gruesa según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el soporte y el recubrimiento de película gruesa están unidos por impresión o sinterización, y el recubrimiento de película gruesa y la capa de revestimiento están unidos por impresión, sinterización o vacío.
4. Elemento de película gruesa según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el soporte comprende poliimidas, materiales aislantes orgánicos, materiales aislantes inorgánicos, cerámica, vitrocerámica, cuarzo, materiales de piedra, telas y fibra.
5. Elemento de película gruesa según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el recubrimiento de película gruesa es uno o más de plata, platino, paladio, óxido de paladio, oro y materiales de tierras raras.
6. Elemento de película gruesa según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que la capa de revestimiento está hecha de uno o más de poliéster, poliimida o polieterimida (PEI), cerámica, gel de sílice, asbesto, micarex, tela y fibra.
7. Elemento de película gruesa según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que un área del recubrimiento de película gruesa es menor o igual que un área de la capa de revestimiento o un área del soporte.
8. Uso de un elemento de película gruesa según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 para revestir productos que tienen una capa de revestimiento de calentamiento de un solo lado.
9. Uso de un elemento de película gruesa según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que una zona entre el soporte y la capa de revestimiento sin el recubrimiento de película gruesa está unida por impresión, recubrimiento, pulverización o sinterización o pegado.
10. Uso de un elemento de película gruesa según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el soporte y el recubrimiento de película gruesa están unidos por impresión o sinterización, y el recubrimiento de película gruesa y la capa de revestimiento están unidos por impresión, sinterización o vacío.
11. Uso de un elemento de película gruesa según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el soporte comprende poliimidas, materiales aislantes orgánicos, materiales aislantes inorgánicos, cerámica, vitrocerámica, cuarzo, materiales de piedra, telas y fibra.
12. Uso de un elemento de película gruesa según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que el recubrimiento de película gruesa es uno o más de plata, platino, paladio, óxido de paladio, oro y materiales de tierras raras.
13. Uso de un elemento de película gruesa según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que la capa de revestimiento está hecha de uno o más de poliéster, poliimida o polieterimida (PEI), cerámica, gel de sílice, asbesto, micarex, tela y fibra.
14. Uso de un elemento de película gruesa según la reivindicación 8, caracterizado por el hecho de que un área del recubrimiento de película gruesa es menor o igual que un área de la capa de revestimiento o un área del soporte.
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