加热元件及其制造方法,具有所述元件的用具及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种可放置在金属衬底上的加热元件（６），其包含，从所述衬底开始，至少一层包含树脂和介电填充物的介电层、至少一层包含树脂和导电填充物的电阻层（３）、至少一层包含树脂和导电填充物的导电层（４）和至少一层包含树脂和介电填充物的最终保护层（５），其中各个介电层（２）、电阻层（３）、导电层（４）和最终保护层（５）包含相同类型的树脂。还公开了一种制造本发明专利技术的加热元件（６）的方法，一种具有所述加热元件（６）的用具及其制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于放置在金属衬底上的加热元件及其制造方法，所述金属衬底例如由铝或铝合金制成。本专利技术还涉及一种具有这种加热元件的用具以及制造该用具的方法。具体而言，可以期望将根据本专利技术的这种加热元件用于制造烹饪用具或厨房用具，铁质底板、火锅底座等。
技术介绍
一般而言，本专利技术的加热元件必须能够传递高输出，其中输出/表面积比率至少为1W/cm2并且可以高达大约40W/cm2的值。如果需要，这种类型的加热元件必须可以在整个表面均匀地分配热并且不管输出高低都能做到。在高输出领域中，已知的是所谓的“厚膜”加热元件，其具有非常高的均匀度和最佳表面积/输出比率。由搪瓷构成的这种加热元件是由经受大约850℃固化温度的搪瓷玻璃料得到的。考虑到这种生产局限，将它们放置在能够承受这种温度的金属衬底上，例如钢、不锈钢或甚至矾土类。然而，这种搪瓷不适合放置在铝衬底上。存在需要的固化温度低于上面指出的温度并因此可以放置在铝衬底上的搪瓷。为此，将融合剂例如铅加入上述搪瓷玻璃料中。然而，观察到以这种方式得到的加热元件的介电性能根本不令人满意，因为融合剂会使搪瓷导电。
技术实现思路
所以，本专利技术的目的是消除上述所有缺点，提出了一种用于放置在例如由铝或铝合金或甚至不锈钢制成的金属衬底上的加热元件，其可以传递高输出，具体而言，表面积/输出比率可以高达大约40W/cm2的值，同时保持良好的介电性能水平和/或能够在整个表面传递均匀热度。此外，所述加热元件必须具有简单的结构和非常高的均匀度。因此，本专利技术的目的是一种用于放置在优选由铝或铝合金制成的金属衬底上的加热元件。根据本专利技术，这种元件包含，从所述衬底开始，至少一层包含树脂和介电填充物的介电层、至少一层包含树脂和导电填充物的电阻层、至少一层导电层，其用于电连接所述电阻层并且包含树脂和导电填充物，和至少一层包含树脂和介电填充物的最终保护层，所述介电层、电阻层、导电层和最终保护层包含相同的树脂，所述树脂是有机树脂。因此，通过层合来制造根据本专利技术的加热元件，各个层的组成特别适合于所述层的期望功能。各个介电层、电阻层、导电层和最终保护层中有机树脂的用途是可以在各个所述层中得到非常高的均匀度，其中观察不到填充物的迁移现象，不管是介电填充物还是导电填充物。在所有介电层、电阻层、导电层和最终保护层中使用相同的树脂进一步使得可以得到所述层之间优异的粘着度和内聚度，并且防止一层相对于另一层的任何分层现象。树脂的选择通过加热元件的制造条件及其最终用途来确定。优选地，选择专有的有机树脂，其在加热元件的操作条件下可以耐高温，例如至少200-250℃。根据本专利技术的尤其优选的实施方案，存在于介电层、电阻层、导电层和最终保护层中的树脂包含至少一种选自下列的化合物聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚酰亚胺(PI)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、硅氧烷和环氧树脂。本专利技术的另一目的在于，提出一种制造金属衬底上的这种加热元件的方法，所述金属衬底尤其是由铝或铝合金制成，所述方法便于商业化生产并且可以大量和低成本地生产加热元件。根据本专利技术，所述方法包括下列步骤-在衬底上施加至少一层由树脂和介电填充物组成的介电层，-在先前的步骤中沉积的介电层上施加至少一层由树脂和导电填充物组成的电阻层，-在先前的步骤中沉积的电阻层上施加至少一层包含树脂和导电填充物的导电层，和随后-除了先前的步骤中沉积的导电层之外，在整个表面上施加至少一层由树脂和介电填充物组成的最终保护层，-固化所述介电层、电阻层、导电层和最终保护层，-各个所述介电层、电阻层、导电层和最终保护层包含相同的树脂，所述树脂是有机树脂。采用一种并相同的有机树脂可以使得只有一步固化步骤。在本专利技术的一个尤其有利的方案中，通过丝网印刷术进行各个介电层、电阻层、导电层和最终保护层的施加。通过丝网印刷施加可以使得以最经济的方式制造具有恒定和可控厚度的层。因此可以得到薄的加热元件，从而可以节约计划配备加热元件的结构中的空间。事实上，本专利技术还涉及一种用具，其具有根据本专利技术沉积在尤其由铝或铝合金制成的金属衬底上的加热元件。已经观察到，根据本专利技术的加热元件令人吃惊地具有一定的灵活度，使它可以在加热元件沉积的金属衬底受到压迫时保持运作。具体而言，本专利技术涉及包含根据本专利技术的加热元件的厨房用具或器具，并且在衬底的不包含所述加热元件的表面上包含搪瓷涂层或不粘涂层，尤其是基于氟碳树脂，例如基于PTFE的涂层。最后，本专利技术涉及一种制造这种用具的方法，尤其是厨房用具，包括第一步将搪瓷或不粘涂层，尤其是基于氟碳树脂，例如基于PTFE的涂层沉积在尤其由铝或铝合金制成的金属衬底的相对面之一上，和第二步在衬底的另一面上沉积根据本专利技术的方法制造的加热元件。因此，由于本专利技术，完全可以在衬底的面上制造加热元件，而不改变事先沉积在所述衬底的其它面上的搪瓷或不粘涂层。这在广泛使用电加热不粘表面的厨房用具领域展现了实际的优势。附图说明本专利技术的其它优点和特征将参考附图在下文中描述-图1显示了根据本专利技术沉积在衬底上的加热元件结构的横截面示意图，和-图2显示了图1的沉积在衬底上的加热元件，所述衬底自身被涂层覆盖，例如不粘涂层。图1和2共有的部件表示为相同的附图标记。具体实施例方式图1中，已经显示了由铝或铝合金制成的衬底1。同样可以期望衬底1由金属板构成，例如由钢或不锈钢制成，用铝涂布所述板。通常衬底1是盘形，但是当然也可以是任何其它形状。将衬底1的面1a用至少一层连续的介电层2涂布，其由树脂和介电填充物组成。将介电层2用由树脂和导电填充物组成的电阻层3涂布。电阻层3优选地是轨道形式，其尺寸例如长度和厚度可以相当明显地定制为所需电阻。形成电阻层3的轨道例如可以是螺旋形，其中图1和2中只显示了各个盘旋结构的横截面。将至少一层由树脂和导电填充物组成的导电层4沉积在电阻层3上。只覆盖电阻层3小部分的所述导电层4用来电连接电阻层3。将至少一层由树脂和介电填充物组成的最终保护层5沉积在除了导电层4之外的整个表面上。如图1所示，该最终保护层5因此覆盖了电阻层3以及介电层2的特定区域2a，当电阻层3是轨道形式时，所述区域2a位于电阻层3的左侧开口缺口3a的位置。所述加热元件6由组件组成，所述组件由介电层2、电阻层3、导电层4和最终保护层5构成。所述介电层2、电阻层3、导电层4和最终保护层5包含相同的有机树脂。所述树脂优选包含至少一种选自下列的化合物聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚酰亚胺(PI)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、硅氧烷和环氧树脂。各个介电层2的所述介电填充物可以包含至少一种选自下列的成分云母、矾土、硅石、粘土、石英、滑石、玻璃或氮化硼。所述介电填充物的颗粒尺寸是决定因素，尤其是在各个介电层2通过丝网印刷施加时，以不堵塞丝网的网孔为宜。在本专利技术的一个有利方案中，所述介电填充物的平均尺寸小于25μm，并且优选小于10μm。优选调节各个介电层2中包含的介电填充物的重量比例，以使得当在所述电阻层3和衬底1之间施加至少1250V的电位差至少1分钟时，在电阻层3和衬底1之间获得电绝缘。在本专利技术的一个有利方案中，各个介电层2包含30-70重量％的介电填充物，优选地为40-50重量％，和30-70重量％的纯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于沉积在金属衬底上的加热元件，其包含，从所述衬底（１）开始，至少一层包含树脂和介电填充物的介电层（２）、至少一层包含树脂和导电填充物的电阻层（３）、至少一层导电层（４），其用于电连接所述至少一层电阻层（３）并且包含树脂和导电填充物、和至少一层包含树脂和介电填充物的最终保护层（５），所述介电层（２）、电阻层（３）、导电层（４）和最终保护层（５）包含相同的树脂，所述树脂是有机树脂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡勒伯夫，拉埃蒂蒂亚皮盖，
申请(专利权)人：SEB公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]