CN102511066A - 正温度系数加热元件以及其制造 - Google Patents
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Abstract
提供一种制造半成品的PTC加热元件(10)的方法，该方法包括以下步骤：设置电绝缘支承箔(11)；设置导电箔(12)，从该导电箔待形成彼此分离的至少两个导电图案；以及在所述电绝缘支承箔和所述导电箔之间层压PTC复合物(13)，其中，所述PTC复合物具有粘结性以用于将层压件粘合在一起。优选地，所述电绝缘支承箔、所述导电箔和所述半成品的PTC加热元件设置在辊上。通过将所述半成品的PTC加热元件切割成适当的件、制成图案并且对所述导电图案进行蚀刻以及将导电端子附接到该导电图案来制造PTC加热元件。
Description
技术领域
本发明总体上涉及正温度系数(PTC)加热元件以及其制造。
背景技术
US 7,049,559公开了一种PTC加热元件，该PTC加热元件包括基板、电极、PTC电阻器和覆盖材料。所述基板由陶瓷、绝缘金属板或者聚酯薄膜制成。所述电极通过印制并干燥导电膏而形成在基板上。PTC电阻器通过印制并干燥PCT组合油墨而形成在电极的顶部上。所述基板、电极、PTC电阻器和覆盖材料借助聚乙烯热熔树脂而结合。
发明内容
上面公开的制造技术因为其复杂且昂贵而不太适于制造大批量产品。
而且，不同尺寸和结构的PTC加热元件必须被库存保存，这是昂贵的，或者根据要求而制造特制的PTC加热元件，这是耗时的。
还另外，现有技术的制造技术似乎不太灵活：较大面积的PTC加热元件和具有较厚PTC电阻器的PTC加热元件难以制造。
因此，本发明的目的是提供一种解决上述现有技术的缺点的制造PTC加热元件的方法。
本发明的具体目的是提供这样的方法，所述方法简单、廉价、灵活并且良好地适于制造大批量产品。
本发明的另一目的是提供这样的方法，所述方法准确、精确、可靠且耐用。
根据本发明，除其它目的以外这些目的通过所附的专利权利要求中所主张的方法来实现。
根据本发明的第一方面，提供了一种制造半成品的PTC加热元件的方法。根据该方法，设置电绝缘支承箔和导电箔，所述电绝缘支承箔优选地由诸如聚酯或聚酰亚胺的聚合物制成，并且所述导电箔优选地为诸如铜箔的金属箔。旨在在所述PTC加热元件的制造完成期间由所述导电箔形成彼此分离的至少两个导电图案。在所述支承箔和所述导电箔之间层压PTC复合物，该PTC复合物优选地包括电绝缘非晶态聚合物，在该电绝缘非晶态聚合物中分布有PTC类型的导电粒子，其中，所述PTC复合物有利地具有粘结性，用于将层压件粘合在一起。有利地，所述支承箔和所述导电箔设置在辊上，并且所述半成品的PTC加热元件在所述辊上被供应。
通过根据上述方法预制半成品的PTC加热元件而获得大量优点。该制造技术快速、简单且廉价。所述半成品非常灵活，因为它们能够被应用于各种PTC加热元件设计和应用。仅单个类型的预制PTC加热元件需要被库存保存。能够从预制PTC加热元件制造出大面积的PTC加热元件设计。所述PTC加热元件的最大宽度由所述支承箔的辊和所述导电箔的辊的宽度设定，该最大宽度可以是半米或更大，例如，一米或几米。所述PTC加热元件的最大长度仅由所述支承箔的辊和所述导电箔的辊的长度设定。
在本发明的一个实施方式中，通过在所述支承箔和所述导电箔之间供应所述PTC复合物的同时在所述辊之间供给该支承箔和该导电箔来执行所述层压。
因此，所述PTC复合物能够形成为具有选择厚度的均匀厚度层，所述选择厚度由供形成层压件的所述辊或圆筒之间的距离来控制。所述选择厚度在10微米至10000微米之间。
在本发明的另一实施方式中，所述PTC复合物包括能优选地响应于被照射而固化(被交联)的材料。
根据本发明的第二方面，提供了一种制造PTC加热元件的方法，该PTC加热元件来自于由根据本发明的第一方面的方法提供的半成品的PTC加热元件。将所述半成品的PTC加热元件切割成适当的尺寸，对每个切割后的半成品的PTC加热元件的所述导电箔制成图案并进行蚀刻，以形成彼此分离的导电图案，并且将导电端子附接到每个切割后的半成品的PTC加热元件的所述导电图案。最后，在所述导电图案的顶部上和每个切割后的半成品的PTC加热元件的所述PTC复合物的暴露部上形成保护层。
该制造PTC加热元件的方法快速、简单且廉价。定制的PTC加热元件可以根据需要被快速地制造。能够由单个层压辊的所述半成品的PTC加热元件制造不同尺寸和种类的PTC加热元件。
本发明的又一目的是提供一种容易用于用户定制设计的加热几何形状的预制PTC加热元件和PTC加热元件。
这些目的通过所附的专利权利要求中所主张的所述预制PTC加热元件和PTC加热元件来实现。
从下文给出的本发明的优选实施方式的以下详细说明以及附图1至4，将清楚本发明的更多特征和本发明的优点，这些实施方式仅是为了说明而给出，因此并不限制本发明。
附图说明
图1以立体图示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的制造期间的半成品的PTC加热元件。
图2以放大侧面剖视图示意性地示出了图1的半成品的PTC加热元件。
图3以立体图示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的制造期间的PTC加热元件。
图4以侧面剖视图示意性地示出了在制造过程完成之后的图3的PTC加热元件。
具体实施方式
图1示意性地示出了根据本发明的一个实施方式的制造期间的半成品的PTC加热元件10。电绝缘支承箔11和导电箔12优选地设置在辊11a和12a上。导电箔12以后将用于形成彼此分离的至少两个导电图案。
通常，支承箔11为聚合物箔，优选地为聚酯箔或聚酰亚胺箔，诸如在宽的温度范围内保持温定的kapton箔，而导电箔12是金属箔，优选地为铜箔。聚合物箔11是厚度大约为10至300微米的柔性箔，金属箔是厚度大约为5微米至100微米的薄箔。
设置具有粘结性的PTC复合物13。优选地，该PTC复合物包括其中分散有PTC类型的导电粒子的电绝缘非晶态聚合物，诸如基于硅氧烷弹性体(常常称为硅酮弹性体)的非晶态聚合物，该硅氧烷弹性体诸如为其中分散有PTC类型的碳黑，并且任选地为恒定温度系数(CTC)类型的碳黑的聚二甲基硅氧烷(PDMS)，如WO2008/048176中所描述的，该专利的内容通过引用并入本文。PCT复合物13可任选地包括诸如硅石的填料和诸如线性硅氧烷低聚物的偶联剂。在上述的WO2008/048176中能发现适当的PTC复合物组分的更多示例。
如图1示意性地示出的，通过在支承箔11的辊11a和导电箔12的辊12a退绕并且在支承箔11和导电箔12之间供应PTC复合物13的同时在辊14之间供给支承箔11和导电箔12，而将PTC复合物13层压在支承箔11和导电箔12之间。PTC复合物13的粘结性提供了用于将层压件粘合在一起的粘合力，结果，半成品的PTC加热元件被作为长的三层合一的层压件提供。三层层压件被称为ZPI(零电阻、正电阻、绝缘体)。
优选地，半成品的PTC加热元件10被供应到辊10a上。这样，能够容易地储存并运输很长的层压件。
图2以放大侧面剖视图示意性地示出了图1的半成品的PTC加热元件。在层压期间，通过控制辊14之间的距离d，PTC复合物13形成为具有选择厚度为t的均匀厚度层，这是因为根据d＝t+ti+tc，距离d与PTC复合物13的厚度t相关，其中，ti是绝缘支承箔11的厚度，tc是导电箔12的厚度。根据具体应用，厚度t在10微米至10000微米之间选择。
在层压之后，三层合一的层压件可以被进一步处理，例如热处理。
在一个实施方式中，PTC复合物13包括可优选地响应于被照射而固化(被交联)的材料。这样的PTC复合物的一个示例是包括PDMS(聚二甲基硅氧烷)、中型碳黑、快速压出碳黑、硅石和偶联剂的复合物。
PTC复合物13的固化将提供几乎完全交联且稳定的硅氧烷基质。
在辊上供应的预制半成品的PTC加热元件可上市销售。可以在稍后时刻、在另一场所和/或由另一方进一步制造PTC加热元件。本发明的半成品可用于供大量应用使用的各种PTC加热元件。
不久将参照图3和图4描述根据本发明的一个实施方式的用于从半成品的PTC加热元件10制造PTC加热元件的过程，图3和图4示意性地示出了制造期间的PTC加热元件和在制造过程完成之后的PTC加热元件。
针对具体应用，将半成品的PTC加热元件10切割成适当的尺寸。对于其中一个PTC加热元件，对每个切割后的半成品的PTC加热元件的导电箔12制成图案并且进行蚀刻，以形成彼此分离的至少两个适当的导电图案16，如图3中所看到的。对于其中一个PTC加热元件，导电端子17被附接并连接到每个切割后的半成品的PTC加热元件10的导电图案16，并且任选地，在导电图案16的顶部上和每个切割后的半成品的PTC加热元件10的PTC复合物13的暴露部上形成保护层18，如图4所看到的。
在使用期间，将电流布置成在导电图案16之间流动，并且在位于PTC加热元件的导电图案16下方的PTC复合物13中流动，在PTC加热元件中生成热。PTC复合物13在阈值温度以下导电，但在阈值温度以上该PTC复合物13中的电阻按指数规律增加，结果，PTC复合物13中的电流以及生热性迅速地减少。
应理解，图3中所示的导电图案16为了说明目的而被强烈地简化。根据具体应用，导电图案16可以具有不同的且复杂得多的结构。如果形成两个以上的导电图案，则至少一个导电端子被附接并连接到每个导电图案。
通过设置适当的导电图案16可以在PTC复合物13中实现可选的生热分布。局部生热取决于导电图案16之间的局部分隔距离。通过在导电图案16的不同部分处在该导电图案16之间形成不同的分隔距离，当PTC加热元件被通电时在PTC复合物13的不同部分处电阻不同，结果，电流尖峰将更小并且所使用的电流源上的负荷将更小。
而且，电击穿取决于导电图案16之间的分隔距离而不取决于PTC复合物的厚度。
Claims (15)
1.一种制造半成品的PTC加热元件(10)的方法，该方法包括以下步骤：
设置电绝缘支承箔(11)；
设置导电箔(12)，从该导电箔待形成彼此分离的至少两个导电图案；以及
在所述电绝缘支承箔和所述导电箔之间层压PTC复合物(13)，其中，所述PTC复合物具有粘结性以用于将层压件粘合在一起。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电绝缘支承箔是聚合物箔，优选地为聚酯箔或聚酰亚胺箔。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述导电箔是金属箔，优选地为铜箔。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述PTC复合物包括电绝缘非晶态聚合物，在该电绝缘非晶态聚合物中分散有PTC类型的导电粒子。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，通过在所述电绝缘支承箔和所述导电箔之间供应所述PTC复合物的同时在辊(14)之间供给该电绝缘支承箔和该导电箔来执行所述层压步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，通过控制所述辊之间的距离(d)而将所述PTC复合物形成为具有选择厚度(t)的均匀厚度层。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述选择厚度在10微米至10000微米之间。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，
所述电绝缘支承箔和所述导电箔设置在辊(11a，12a)上；并且
所述电绝缘支承箔的所述辊和所述导电箔的所述辊在所述层压步骤期间退绕。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，
所述PTC复合物包括能响应于被照射而固化的材料，并且
所述PTC复合物在所述层压步骤之后被固化，优选地响应于被照射而固化。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述半成品的PTC加热元件在辊(10a)上供应。
11.一种制造PTC加热元件的方法，该方法包括权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，
将所述半成品的PTC加热元件(10)切割成适当的尺寸；
对每个切割后的半成品的PTC加热元件的所述导电箔制作图案并进行蚀刻，以形成彼此分离的至少两个导电图案(16)；以及
将导电端子(17)附接到每个切割后的半成品的PTC加热元件的所述导电图案。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述导电图案的顶部上和每个切割后的半成品的PTC加热元件的所述PTC复合物的暴露部上形成保护层(18)。
13.一种半成品的PTC加热元件(10)，该半成品的PTC加热元件包括电绝缘支承箔(11)、导电箔(12)和夹设在所述电绝缘支承箔和所述导电箔之间的一层PTC复合物(13)的三层合一层压件，其中，所述PTC复合物具有粘结性以用于将所述层压件粘合在一起。
14.根据权利要求13所述的半成品的PTC加热元件，其中，所述半成品的PTC加热元件设置在辊(10a)上。
15.一种PTC加热元件，该PTC加热元件包括由电绝缘支承箔(11)、彼此分离的两个导电图案(16)以及一层PTC复合物(13)形成的层压件，所述PTC复合物夹设在所述电绝缘支承箔和所述导电图案之间，其中，所述PTC复合物具有粘结性以用于将所述层压件粘合在一起，并且所述导电图案由导电箔(12)形成图案并蚀刻而成，并且所述导电图案设置有导电端子(17)。
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