CN108601113A - 一种石墨电热膜及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种石墨电热膜及其制备方法和用途。一种石墨电热膜，包括第一绝缘基材，以及贴合在所述第一绝缘基材上的石墨膜，所述石墨膜的两个自由端分别连有接线端子。本发明的石墨电热膜以石墨膜为导电发热体，解决了传统电热膜电热转化率低的问题，还具有节能环保、抗腐蚀性能好、发热温度均匀和使用安全性高等优点，而且增加了远红外辐射功能，具有一定的保健功效。
Description
技术领域
本发明涉及电发热材料技术领域，尤其是涉及一种石墨电热膜及其制备方法和用途。
背景技术
电热膜是将金属箔制作成各种电阻线路，并将其夹在两层绝缘簿片之间形成的电热元件。PI(Polyimide)聚酰亚胺电热膜是以聚酰亚胺膜为外绝缘体，以金属箔、金属丝为内导电发热体，经高温高压热合而成。聚酰亚胺电热膜的绝缘层是聚酰亚胺膜，聚酰亚胺膜具有绝缘强度好、抗电强度优异、热传导效率高等特点；发热体采用特殊的金属箔或金属丝制成，其电阻具有超强的稳定性，这使得它能够广泛地适用于加热领域并能够获得相当高的温度控制精度。
电热膜供暖是世界上新兴的供暖方式之一，它是一种以电能为源，通过红外辐射进行传热的新型供暖方式；因其具有耐高压、耐潮湿、承受温度范围广、高韧度和低收缩率等优良性能，进而得到了越来越广泛的应用。
随着科技的日新月异，电热器的发热设备朝着节能、产品小型化、轻量化、薄型化的趋势发展，所需电热膜的发热性能也随之提高。然而，传统的聚酰亚胺电热膜及用其制造的供暖设备因材料和工艺的限制均存在电热转换率低、电能得不到充分的利用、功率损耗大、浪费能源的缺点。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种石墨电热膜，该石墨电热膜以石墨膜为导电发热体，解决了传统电热膜电热转化率低的问题，还具有节能环保、抗腐蚀性能好、发热温度均匀和使用安全性高等优点，而且增加了远红外辐射功能，具有一定的保健功效。
本发明的第二目的在于提供上述石墨电热膜的制备方法，该制备方法流程简单，均为组装操作，能够实现全自动化，提高生产效率。
为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：
一种石墨电热膜，包括第一绝缘基材，以及贴合在所述第一绝缘基材上的石墨膜，所述石墨膜的两个自由端分别连有接线端子。
现有技术中的电热膜主要以金属为发热丝，不仅电热转化率低，而且不安全，不易制成柔性材料。
为此，本发明将金属发热丝替换为石墨膜，利用石墨膜的优异导电导热特性解决了电热转化率低的问题；同时由于石墨膜本身为柔软性和可塑性极强的材料，通过粘结即可与其他材料紧密贴合，因此，适宜作为柔性导电元件的材料。
此外，由于石墨膜具有优异的远红外辐射功能，因此其制成的电热膜能有效激活身体细胞核酸蛋白质等生物分子等功能，有利于人体的健康。
本发明中的石墨膜可采用天然石墨膜或合成石墨膜。
此外，以上石墨电热膜还可以进一步改进，具体如下。
优选地，还包括第二绝缘基材，所述第二绝缘基材与第一绝缘基材配合将所述石墨膜封装在内部。
优选地，所述第二绝缘基材与第一绝缘基材由云母封装为一体，提高安全性。
优选地，所述第一绝缘基材为聚四氟乙烯膜、聚酰亚胺膜、醋酸布或无纺布。
优选地，所述第二绝缘基材为聚四氟乙烯膜、聚酰亚胺膜、醋酸布或无纺布。
优选地，所述第一绝缘基材与所述石墨膜之间通过粘合剂连接。
优选地，所述第二绝缘基材与所述石墨膜之间通过粘合剂连接。
优选地，所述石墨膜在所述第一绝缘基材上呈弓字形。
优选地，所述石墨膜在所述第一绝缘基材上呈螺旋状分布。
优选地，所述石墨膜在所述第一绝缘基材上呈回字形分布。
优选地，两个所述接线端子设置在所述石墨电热膜的同一侧。
优选地，所述石墨膜在所述第一绝缘基材上呈轴对称分布。
优选地，所述石墨膜在所述第一绝缘基材上呈双排弓形分布，并且两排弓形呈轴对称。
上文所述的石墨电热膜的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
在所述第一绝缘基材上粘贴所述石墨膜，然后在所述石墨膜的两个自由端分别设置就接线端子。
若设有第二绝缘基材，则用粘合剂将其贴合在石墨膜的上表面。
上文所述的石墨电热膜的用途非常广泛，主要用于制作电热器件，所述电热器件优选供暖设备、低温红外线发热服饰或低温理疗产品。
综上，与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：
(1)提高了电热转化率，达到节能环保、降低成本的效果；
(2)增加了远红外辐射功能，赋予电热膜一定的保健功效，这将扩大其应用领域；
(3)石墨膜采用对称的排布方式，保证电热膜加热的均匀性，安全性，以及单位面积的电热量，使产品实现微型化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的电热膜的剖视示意图；
图2为本发明实施例2提供的电热膜的剖视示意图；
图3为本发明实施例3提供的电热膜的剖视示意图；
图4为本发明实施例4提供的电热膜的剖视示意图；
附图标记：
1-绝缘层，2-石墨膜，3-接线端子。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明所提供的石墨电热膜相比传统的电热膜，具有更高的电热转化率、安全性以及远红外保健功效，因此用途更加广泛，不仅限于家电设备或数码产品，还可以用于服装等领域。
本发明所提供的石墨电热膜的核心结构如下：
包括第一绝缘基材，以及贴合在所述第一绝缘基材上的石墨膜，所述石墨膜的两个自由端分别连有接线端子。
以上电热膜利用石墨的诸多优良特性提升了自身性能，同时也可以从其他方面改进性能，具体如下。
本发明中的所述第一绝缘基材可选用任意材质，为聚四氟乙烯膜、聚酰亚胺膜、醋酸布或无纺布。
这些材料都具有良好的绝缘性，并且为柔性材料，通过粘合剂即可与石墨膜紧密贴合，降低了加工难度。
粘合剂的材料是任意的，例如热熔型粘合剂(热熔胶)、溶剂型粘合剂、乳液型粘合剂或无溶剂型液体粘合剂等，涂布的厚度根据石墨膜的厚度以及密度等参数而定。
本发明还可增设第二绝缘基材，所述第二绝缘基材与第一绝缘基材配合将所述石墨膜封装在内部。
此产品将石墨膜封装在两层材料之间，进一步提高了安全性，两层绝缘基材所用的材料可相同或不同。在不同应用场景，对电热膜的外观要求不同，因此，两个绝缘基材可采用不同的材料，不同的色泽等外观。
基于此，所述第二绝缘基材也可选用聚四氟乙烯膜、聚酰亚胺膜、醋酸布或无纺布。
电热膜中各层之间的连接方式优选粘结，避免印刷带来的不可控风险。
优选地，所述第二绝缘基材与第一绝缘基材由云母封装为一体，提高安全性。
优选地，所述第一绝缘基材与所述石墨膜之间通过粘合剂连接；
优选地，所述第二绝缘基材与所述石墨膜之间通过粘合剂连接。
如上文所述，粘合剂的材料是任意的，例如热熔型粘合剂(热熔胶)、溶剂型粘合剂、乳液型粘合剂或无溶剂型液体粘合剂等，涂布的厚度根据石墨膜的厚度以及密度等参数而定。
另外，电热膜单位面积的导热量(即电热膜的功率)以及导热均匀性也至关重要。
本发明可通过改进石墨膜的排布形状功率以及导热均匀性，具体如下。
例如，所述石墨膜在所述第一绝缘基材上呈弓字形。
或者，所述石墨膜在所述第一绝缘基材上呈螺旋状分布。
或者，所述石墨膜在所述第一绝缘基材上呈回字形分布。
采用以上形状分布石墨膜时，两个所述接线端子优选设置在所述石墨电热膜的同一侧，以便连接电源。
另外，通常在石墨膜的两个自由端打孔，连接接线端子。
以上分布方式建议等间距排布，例如使得石墨膜在所述第一绝缘基材上呈轴对称分布。
更进一步地，为了提高弓字形石墨膜的分布密度，可以设置双排弓形分布，即所述石墨膜在所述第一绝缘基材上呈双排弓形分布，并且两排弓形呈轴对称。
本发明可以根据所需的功率选择石墨膜的循环圈数(弓形循环或螺旋循环，或者回字形的圈数)。
本发明的电热膜的制作过程主要是层层粘合，通常由下至上地粘合顺序。
实施例1
如图1所示的电热膜，具体组成部分为：两个绝缘层1，两个绝缘层1之间为石墨膜2，形成夹心结构。
石墨膜2呈单排弓形排布，并且两个接线端子3设置在石墨电热膜的同一侧，即石墨膜2在弓形的外周围缠绕一圈，使两个接线端子3相邻，位于石墨电热膜的同一侧。
以上电热膜的制备工艺如下：
第一步，选材
选天然石墨膜，纯度99.9％～99.99％，厚度为12μm～100μm。
选复合材料聚四氟乙烯/聚酰亚胺膜/醋酸布/无纺布，厚度为17μm～100μm，作为绝缘层的材料。
选用粘合剂：热熔型粘合剂(热熔胶)、溶剂型粘合剂、乳液型粘合剂或无溶剂型液体粘合剂，涂布的厚度为20μm～25μm。
第二步，贴合
按照不同的需求模切/冲切石墨膜，利用模切设备和激光切割设备切出不同的尺寸。
在第一层上涂布粘合剂，把切割完成的石墨膜放在上表面进行粘合，粘合时要考虑石墨膜的排布形状，粘合完成后进行压合，压合时的温度80℃～100℃，使两者充分的粘合在一起。
粘合完成后，石墨膜的两个自由端进行开孔，把接线端子与石墨充分的连接在一起，形成正负极的线路图，端子处连接线接出。再用同样的方法粘合第二层绝缘层，以将石墨膜封装在内，最后用云母封装缝隙。
实施例2
如图2所示的电热膜，具体组成部分为：两个绝缘层1，两个绝缘层1之间为石墨膜2，形成夹心结构。
石墨膜2呈双排弓形排布，并且两个接线端子3设置在石墨电热膜的同一侧，即石墨膜2在弓形的外周围缠绕一圈，使两个接线端子3相邻，位于石墨电热膜的同一侧。
以上电热膜的制备工艺如下：
第一步，选材
选天然石墨膜，纯度99.9％～99.99％，厚度为12μm～100μm。
选复合材料聚四氟乙烯/聚酰亚胺膜/醋酸布/无纺布，厚度为17μm～100μm，作为绝缘层的材料。
选用粘合剂：热熔型粘合剂(热熔胶)、溶剂型粘合剂、乳液型粘合剂或无溶剂型液体粘合剂，涂布的厚度为20μm～25μm。
第二步，贴合
按照不同的需求模切/冲切石墨膜，利用模切设备和激光切割设备切出不同的尺寸。
在第一层上涂布粘合剂，把切割完成的石墨膜放在上表面进行粘合，粘合时要考虑石墨膜的排布形状，粘合完成后进行压合，压合时的温度80℃～100℃，使两者充分的粘合在一起。
粘合完成后，石墨膜的两个自由端进行开孔，把接线端子与石墨充分的连接在一起，形成正负极的线路图，端子处连接线接出。
实施例3
如图3所示的电热膜，具体组成部分为：两个绝缘层1，两个绝缘层1之间为石墨膜2，形成夹心结构。
石墨膜2呈回字形排布，设有两个接线端子3。
以上电热膜的制备工艺如下：
第一步，选材
选天然石墨膜，纯度99.9％～99.99％，厚度为12μm～100μm。
选复合材料聚四氟乙烯/聚酰亚胺膜/醋酸布/无纺布，厚度为17μm～100μm，作为绝缘层的材料。
选用粘合剂：热熔型粘合剂(热熔胶)、溶剂型粘合剂、乳液型粘合剂或无溶剂型液体粘合剂，涂布的厚度为20μm～25μm。
第二步，贴合
按照不同的需求模切/冲切石墨膜，利用模切设备和激光切割设备切出不同的尺寸。
在第一层上涂布粘合剂，把切割完成的石墨膜放在上表面进行粘合，粘合时要考虑石墨膜的排布形状，粘合完成后进行压合，压合时的温度80℃～100℃，使两者充分的粘合在一起。
粘合完成后，石墨膜的两个自由端进行开孔，把接线端子与石墨充分的连接在一起，形成正负极的线路图，端子处连接线接出。
实施例4
如图4所示的电热膜，具体组成部分为：两个绝缘层1，两个绝缘层1之间为石墨膜2，形成夹心结构。
石墨膜2呈螺旋形排布，设有两个接线端子3。并且两个接线端子3设置在石墨电热膜的同一侧，即石墨膜2在螺旋形的外周围缠绕一圈，使两个接线端子3相邻。
以上电热膜的制备工艺如下：
第一步，选材
选天然石墨膜，纯度99.9％～99.99％，厚度为12μm～100μm。
选复合材料聚四氟乙烯/聚酰亚胺膜/醋酸布/无纺布，厚度为17μm～100μm，作为绝缘层的材料。
选用粘合剂：热熔型粘合剂(热熔胶)、溶剂型粘合剂、乳液型粘合剂或无溶剂型液体粘合剂，涂布的厚度为20μm～25μm。
第二步，贴合
按照不同的需求模切/冲切石墨膜，利用模切设备和激光切割设备切出不同的尺寸。
在第一层上涂布粘合剂，把切割完成的石墨膜放在上表面进行粘合，粘合时要考虑石墨膜的排布形状，粘合完成后进行压合，压合时的温度80℃～100℃，使两者充分的粘合在一起。
粘合完成后，石墨膜的两个自由端进行开孔，把接线端子与石墨充分的连接在一起，形成正负极的线路图，端子处连接线接出。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种石墨电热膜，其特征在于，包括第一绝缘基材，以及贴合在所述第一绝缘基材上的石墨膜，所述石墨膜的两个自由端分别连有接线端子。
2.根据权利要求1所述的石墨电热膜，其特征在于，还包括第二绝缘基材，所述第二绝缘基材与第一绝缘基材配合将所述石墨膜封装在内部；
优选地，所述第一绝缘基材为聚四氟乙烯膜、聚酰亚胺膜、醋酸布或无纺布；
优选地，所述第二绝缘基材为聚四氟乙烯膜、聚酰亚胺膜、醋酸布或无纺布；
优选地，所述第一绝缘基材与所述石墨膜之间通过粘合剂连接；
优选地，所述第二绝缘基材与所述石墨膜之间通过粘合剂连接；
优选地，所述第二绝缘基材与第一绝缘基材由云母封装为一体。
3.根据权利要求1所述的石墨电热膜，其特征在于，所述石墨膜在所述第一绝缘基材上呈弓字形。
4.根据权利要求1所述的石墨电热膜，其特征在于，所述石墨膜在所述第一绝缘基材上呈螺旋状分布。
5.根据权利要求1所述的石墨电热膜，其特征在于，所述石墨膜在所述第一绝缘基材上呈回字形分布。
6.根据权利要求1-5任一项所述的石墨电热膜，其特征在于，两个所述接线端子设置在所述石墨电热膜的同一侧。
7.根据权利要求1所述的石墨电热膜，其特征在于，所述石墨膜在所述第一绝缘基材上呈轴对称分布。
8.根据权利要求1所述的石墨电热膜，其特征在于，所述石墨膜在所述第一绝缘基材上呈双排弓形分布，并且两排弓形呈轴对称。
9.权利要求1-8任一项所述的石墨电热膜的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：
在所述第一绝缘基材上粘贴所述石墨膜，然后在所述石墨膜的两个自由端分别设置就接线端子。
10.权利要求1-8任一项所述的石墨电热膜的用途，其特征在于，所述石墨电热膜用于制作电热器件，所述电热器件优选供暖设备、低温红外线发热服饰或低温理疗产品。
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