一種柔性碟形防水碳纖維加熱片及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種熱效率高，安全性好的柔性碟形防水碳纖維加熱片及其制備方法，包括：設于外層的碟形鋁塑復合膜下盒和鋁塑復合膜蓋，設于內層的發熱單元和電極耳，設于在外部的電極端子；發熱單元由碳纖維發熱絲、載體與載體蓋組成；碳纖維發熱絲安放在載體所設連續的凹槽中，碳纖維發熱絲伸出端、電極片與金屬壓片，通過激光焊焊接在一起，形成導電連接；由鋁塑復合膜下盒、發熱單元、電極耳和鋁塑復合膜蓋組裝成的加熱片，通過二次熱封工藝后，成為可耐80MPa水壓以上的水密結構。本發明具有質地輕薄、美觀、可彎折與經久耐用等優點，在配備電源與溫控電路后，特別適用于低溫環境下，需要加熱保溫的防寒服、醫療設備、汽車等產品使用。
【專利說明】一種柔性碟形防水碳纖維加熱片及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于電熱【技術領域】，具體涉及一種柔性碟形防水碳纖維加熱片及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 傳統加熱片，如：陶瓷加熱片、云母加熱片等，通常采用鎳鉻合金絲作為發熱源，在 彎角轉繞處，電阻大，發熱劇烈，易斷裂，使用壽命短。PTC加熱片雖然性能較好，但與傳統加 熱片一樣，依然存在熱轉換效率低、不能彎折的問題，帶來使用上的不方便。
[0003] 此外，有些產品需要在室外或經常性的拆洗使用，要求加熱片具有防水功能。有些 專利文件提出，將電源線與發熱體在內部連接，然后用熱法將外層保護膜熔合在一起，形成 密封結構，希望達到防水效果。由于電線是圓形的緣故，電源線截面的下半部與保護膜之間 仍然會空隙存有，即便用膠水將空隙填滿，由于加熱片在使用過程中，電源線下部會存在經 常性的搖動與扭轉，時間稍長，膠水就會剝離或脫落，仍然會滲水進內層；同時，水還會從電 源線頭滲進加熱片內部，起不到防水效果。
[0004] 碳纖維發熱絲作為一種新型電熱絲，具有質量輕、熱效高、耐彎折，其用途在不斷 被拓展。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種熱效率高，質地輕薄、可彎折、 經久耐用的柔性碟形防水碳纖維加 熱片。
[0006] 本發明通過以下技術方案實現：包括：設于外層的碟形鋁塑復合膜下盒和鋁塑復 合膜蓋、設于內層的發熱單元和電極耳、設于外部的兩個電極端子；所述碟形，其截面形狀 由一條大于半徑的優弧與一條直邊構成；所述發熱單元由碳纖維發熱絲、載體與載體蓋組 成。
[0007] 進一步，所述載體設有安放碳纖維發熱絲的連續凹槽及焊接避讓孔位。
[0008] 進一步，所述電極耳設為三層結構，上下層極耳膜片為高分子薄膜材料、中間層為 金屬電極片，通過熱封工藝制成；所述金屬電極片外形為一端大，一端小；大端部分用于與 碳纖維發熱絲連接用，小端部分為引出電極端子。
[0009] 進一步，所述發熱單元由碳纖維發熱絲、載體與載體蓋組成，經熱封工藝后，成為 柔性發熱體；包括如下制備步驟：
[0010] a)載體制備：通過吸塑工藝，制成安放碳纖維發熱絲的連續凹槽；通過沖裁工藝 制成焊接避讓孔；
[0011] b)靠模制備：通過機械加工制備可容納載體凹槽的靠模；
[0012] c)布放：將載體置于靠模上，將碳纖維發熱絲布放到載體所設的凹槽內；
[0013] d)熱封：將安放好碳纖維發熱絲的載體與載體蓋進行熱封；
[0014] e)沖裁：將熱封好的發熱單元2,用刀模沖裁成所需外形尺寸。
[0015] 再進一步，將碳纖維發熱絲的伸出端用金屬壓片壓實后，通過激光焊工藝，與金屬 電極片焊接在一起，形成接觸良好的導電連接。
[0016] 再一步，所述鋁塑復合膜盒設有容納發熱單元的圓形腔體與氣囊坑。
[0017] 更進一步，將鋁塑復合膜、電極耳與發熱單元組裝在一起后，通過二次熱封工藝 后，使發熱片成為水密結構。
[0018] 更進一步，用刀模沖裁出加熱片所需外形尺寸。
[0019] 本發明的優點是：
[0020] 1)熱效率高、安全性好、防水性能好，可承受80MPa以上的水壓不會進水。
[0021] 2)質地輕薄、美觀、可彎折與經久耐用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1為加熱片結構分解示意圖；
[0023] 圖2為載體結構示意圖；
[0024] 圖3為電極耳結構示意圖；
[0025] 圖4為發熱單元結構分解示意圖；
[0026] 圖5為鋁塑復合膜下盒結構示意圖；
[0027] 圖6為發熱單元與電極耳連接結構示意圖。
[0028] 圖7為熱封區域示意圖；
[0029] 圖8為加熱片外形結構示意圖。
[0030] 圖示：1-鋁塑復合膜下盒，2-發熱單元，3-鋁塑復合膜蓋，4-電極耳，5-碳纖維發 熱絲，6-載體，7-載體蓋，8-金屬壓片，9-金屬電極片，10-極耳膜片。
【具體實施方式】
[0031] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明：
[0032] 1 .如圖1所示，所述加熱片由設于外層的碟形鋁塑復合膜下盒1和鋁塑復合膜蓋 3,設于內層的發熱單元2和電極耳4,設于外部的電極端子9b組成；所述碟形，其截面形狀 由一條大于半徑的優弧3a與一條直邊3b構成。所述鋁塑復合膜為三層結構，外層為尼龍， 中間層為鋁箔，內層為改性聚丙烯，厚度在llOum?150um之間，本實施例，選用日本昭和公 司產品。
[0033] 2 ·如圖2所示，所述載體6設有容納碳纖維發熱絲的連續凹槽6a和焊接避讓孔 位6b ;通過吸塑工藝，制成安放碳纖維發熱絲的連續凹槽6a，通過沖裁工藝制成焊接避讓 孔6b ;所述載體6的材質為高分子聚丙烯塑料薄膜（PP)，厚度為0. 15mm?0. 2mm。所述凹 槽6a的深度和寬度要比纖維發熱絲5直徑大0· 15mm?0· 2mm。
[0034] 3 ·如圖3所示，電極耳4設為三層結構，上下層為極耳膜片10為高分子聚丙 烯塑膠薄膜材料，中間層為金屬電極片9,通過熱封工藝制成；所述極耳膜片10由厚度為 0. 25mm?0. 35mm聚丙烯塑膠片材制成；所述金屬電極片9外形為一端大9a，一端小9b ;大 端部分9a用于與碳纖維發熱絲5連接用，小端部分9b為引出電極端子；所述金屬電極片9 材質為鎳片，厚度為〇. 15mm?0. 2mm，抗彎折性能極好。
[0035] 4 ·如圖4所示，所述發熱單元2由碳纖維發熱絲5、載體6與載體蓋7組成，經熱 封工藝，成為柔性發熱體，包括如下制備步驟：：
[0036] a)載體6制備：通過吸塑工藝，制成容納碳纖維發熱絲5的連續凹槽6a，通過沖 裁工藝制成焊接避讓孔6b，設置避讓孔6b是為了方便焊接實施；
[0037] b)靠模制備：機械加工制備可容納載體6凹槽6a的靠模；
[0038] c)布放：將載體6置于靠模上，將碳纖維發熱絲5布放到載體6所設的凹槽6a內；
[0039] d)熱封：將布放好碳纖維發熱絲5的載體6與載體蓋7進行熱封；熱封工藝參數： 溫度140°C?170°C，壓強：0· 2MPa?0· 45MPa,時間：30秒?120秒；
[0040] e)沖裁：將熱封好的發熱單元2,用刀模沖裁成所需外形尺寸。
[0041] 5 .如圖5所示，所述鋁塑復合膜下盒1設有容納發熱單元的圓形腔體la和氣囊 坑lb，所述圓形腔體la和氣囊坑b均通過拉伸工藝制成；氣囊坑lb用于儲存實施平壓工 藝時，從加熱片本體內部所排出氣體；氣囊坑lb在第二次熱封后，被切除。設置氣囊坑lb 的目的，在于使加熱片熱封后表面平整，不鼓泡、不起皺。氣囊坑lb儲存的氣體在實施第二 次熱封時由抽真空工藝抽走。
[0042] 6 .如圖6所示，所述將碳纖維發熱絲5的伸出端用金屬壓片8壓實后，通過激光 焊工藝，與金屬電極片9焊接在一起，形成接觸良好的導電連接。焊接完成后，在焊接位上 需貼一小片PET膠紙，防止毛刺損傷外層。
[0043] 7 ·如圖7所示，由鋁塑復合膜下盒1、電極耳4、發熱單元2,鋁塑復合膜蓋3組裝 的加熱片，通過二次熱封工藝后，成為可耐80MPa水壓以上的水密結構；包括如下步驟：
[0044] a)第一次熱封，通過平壓工藝和熱封工藝，對區域a(圖中陰影部分）進行熱封，同 時，對氣囊部位b區域進行預封；
[0045] b)第二次熱封：經過抽真空處理后，在氣囊b與加熱片本體之間（沒有陰影的部 分）進行熱封；
[0046] c)工藝參數設置：抽真空參數：真空壓力-0· 08MPa?-0· IMPa熱封后；熱封工藝 參數：封邊的寬度e為12mm?15mm ;溫度190°C?220°C，壓力：0· 2MPa?0· 25MPa,時間： 3秒?5秒。
[0047] 8 .如圖8所示，加熱片熱封后，用刀模將加熱片周邊預留區域和氣囊b切去，沖裁 出所需外形尺寸。
[0048] 盡管上述實施例中對本發明已出示并進行了描述，但是本領域的技術人員應可以 理解，在不脫離本發明總體構思的前提下，對本發明做出的修改及改型，應屬本發明保護范 圍之內。
【權利要求】
1. 一種柔性碟形防水碳纖維加熱片及其制備方法，其特征在于，包括：設于外層的碟 形鋁塑復合膜下盒和鋁塑復合膜蓋，設于內層的發熱單元和電極耳，設于外部的電極端子； 所述碟形，其截面形狀由一條大于半徑的優弧與一條直邊構成；所述發熱單元由碳纖維發 熱絲、載體與載體蓋組成。
2. 根據權利要求1所述的一種柔性碟形防水碳纖維加熱片及其制備方法，其特征在 于：所述電極耳設為三層，上下層極耳膜片為高分子塑膠薄膜材料、中間層為金屬電極片組 成，通過熱封工藝制成。
3. 根據權利要求1所述的一種柔性碟形防水碳纖維加熱片及其制備方法，其特征在 于：所述載體設有安放碳纖維發熱絲的連續凹槽及焊接避讓孔位；所述碳纖維發熱絲、載 體與載體蓋經熱封工藝后，成為柔性發熱體。
4. 根據權利要求1所述的一種柔性碟形防水碳纖維加熱片及其制備方法，其特征在 于：所述碳纖維發熱絲的伸出端經金屬壓片壓實后，通過激光焊工藝，與金屬電極片焊接在 一起，形成接觸良好的導電連接。
5. 根據權利要求3所述的一種柔性碟形防水碳纖維加熱片及其制備方法，其特征在 于：包括如下步驟： a) 載體制備：通過吸塑工藝，使載體形成安放碳纖維發熱絲所設的連續凹槽，通過沖 裁工藝制成焊接避讓孔位； b) 靠模制備：通過機械加工制備可容納載體凹槽的靠模； c) 布放：將載體置于靠模上，將碳纖維發熱絲布放到載體所設的凹槽內； d) 熱封：將布放好碳纖維發熱絲的載體與載體蓋進行熱封，熱封工藝參數：溫度 140°C?170°C，壓強：0· 2MPa ?0· 45MPa,時間：30 秒?120 秒； e) 沖裁：將熱封好的發熱單元，用刀模沖裁成所需外形尺寸。
6. 根據權利要求1所述的一種柔性碟形防水碳纖維加熱片及其制備方法，其特征在 于：所述鋁塑復合膜下盒設有容納發熱單元的圓形腔體及氣囊坑，所述圓形腔體和氣囊坑 均通過拉伸工藝制成；所述氣囊坑用于儲存實施平壓工藝時，從加熱片本體內部所排出氣 體，在第二次熱封后，被切除。
7. 根據權利要求1所述的一種柔性碟形防水碳纖維加熱片及其制備方法，其特征在 于：由鋁塑復合膜下盒、發熱單元、電極耳與鋁塑復合膜蓋組裝的加熱片，通過二次熱封工 藝后，成為水密結構；包括如下步驟： a) 第一次熱封：通過平壓工藝和熱封工藝，對電極耳區域進行熱封，同時，對氣囊部位 區域進行預封； b) 第二次熱封：經過抽真空處理后，在氣囊與加熱片本體之間進行熱封； c) 工藝參數設置：抽真空參數：真空壓力-0. 08MPa?-0. IMPa熱封后；熱封工藝參數： 封邊的寬度為12mm?15mm ;溫度190°C?220°C，壓力：0· 2MPa?0· 25MPa,時間：3秒?5 秒； d) 加熱片熱封后，用刀模將加熱片周邊預留區域和氣囊b切去，沖裁出所需外形尺寸。
【文檔編號】H05B3/34GK104219800SQ201410502488
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月27日 優先權日:2014年9月27日
【發明者】戴國群 申請人:戴國群