由导电性装填树脂基材料制成的低成本加热装置制造方法及图纸

一加热装置由导电性装填树脂基材料形成。该材料包括微米导电性粉末、导电性纤维，或在基础树脂基质中的导电性粉末和导电性纤维的结合。导电性粉末、导电性纤维或导电性粉末和导电性纤维的结合相对于基础树脂基质的重量比例在约０．２０和０．４０间。该微米导电性粉末由非金属形成也可以金属电镀，或同类物质，或由金属形成，也可以金属电镀，或同类物质，或由非金属与镀金的结合或与金属粉末的结合形成。微米导电性纤维优选镀镍碳纤维、不锈钢纤维、铜纤维、银纤维或同类纤维。可使用如注入成型、压缩成型或挤出法成型方法形成该加热装置。该导电性装填树脂基材料可以是薄的可挠性编织织物的形式以能容易切割成希望的形状。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及加热装置，以及特别是涉及由导电性装填树脂基材料塑模成型的加热装置，该材料包括微米导电性粉末、微米导电性纤维、或上述两者的结合，当塑模成型时，上述材料在基础树脂内均匀混合。该制造过程得到导电性部分或可在EMF或电子光谱内使用的材料。本专利申请要求申请日为2003年4月10日的美国临时专利申请60/461,877和申请日为2003年6月16日的美国临时专利申请60/478,774的优先权。在此一并引用其全文作为参考。本专利申请是序列号为10/309,429，申请日为2002年12月4日的美国专利申请INT01-002CIP的部分继续申请，在此也一并引用其全文作为参考，上述序列号为10/309,429的美国专利申请也是序列号为10/075,778、申请日为2002年2月14日、案卷(docket)号为INT01-002的美国专利申请的部分继续申请，该序列号为10/075,778的美国专利申请要求了序列号为60/317,808，申请日为2001年9月7日，序列号为60/269,414，申请日为2001年2月16日，和序列号为60/317,808，申请日为2001年2月15日的美国临时专利申请的优先权。
技术介绍
从一般的厨房应用到高端的科学应用的温度控制装置，在应用中普遍使用电阻加热元件。大部分加热元件为高电阻金属电线，例如镍-铬(镍铬铁合金)或钨，设计成提供用于加热所需求的必要电阻。该加热元件的电阻由电线的电阻率、横截面积和长度决定。加热元件产生的热量由通过该加热元件的电流决定。一般而言，加热元件还包括作为电绝缘和热导体的外层材料。电阻加热元件产生的热量通过传导、对流和/或辐射传递到受热物体。传导热传递依赖于加热元件和受热物体之间的直接接触，例如，从电炉到金属锅的热传递基本上通过传导传递。对流热传递依赖于流体流动来传递热量，例如，在沸水锅中烹饪鸡蛋依赖于水流的对流将热量通过水从金属锅传递到鸡蛋。锅底部的水过热导致其密度降低，从而锅底的水上升，这些上升的水将热能传递给浮在水中的鸡蛋。相反地，在锅顶部的水较冷且密度较大，因此，锅顶部的水会沉入锅底。从而在这锅水中形成了水流的对流。辐射热传递依赖于电磁能(例如光)将热量从加热元件传递到物体。例如，在电烤炉中烘烤的面包部分通过从发光的加热元件辐射的热量被加热。辐射加热也是太阳能量到达地球的方式。在实际应用中，发现这三种热传递方式相互影响并经常同时发生。在各种加热系统中使用和应用的电阻加热元件优于例如基于燃烧的加热源。电加热元件不产生有害或令人窒息的烟雾。电加热元件通过电信号和进一步通过数字电路可以得到精确的控制。电加热元件能制成多种形状，其可以在最小的热量损失下对附近的物体产生非常集中的热量，其可以在不存在氧气的情况下产生热量，流体，即使是易燃的流体，也能通过合适地设计电阻加热元件来加热。然而，本领域中当前使用的电阻加热元件具有一些缺点。金属基的元件，特别是镍铬铁合金和钨，质地较脆，因此不适合需要用可挠性加热元件来加热的应用。另外，在许多产品应用中内在的较大的热循环和这些材料的脆度将导致热疲劳。其它的金属元件，例如铜基元件，带来了更大的可挠性。然而，如果该应用需要电阻元件改变或弯曲位置，则该电阻元件将会因金属疲劳而损坏。金属基电阻加热元件一般形成为金属电线，这些元件价格昂贵，需求非常高的温度处理，并且形状受限。另外当发生破损时，该破损一般由上面所描述的疲劳所致，那么整个元件不能使用并必须更换。下述是几个涉及导电性塑料的在先专利技术。授予McKaveney的美国专利4,197,218描述了导电性物品，该物品用包含分散有导电性的细碎粒状的铁合金、硅合金或混合物的非传导基质构成。授予Marks等的美国专利5,771,027描述了带有栅格的复合天线，该栅格包括导电体作为经纱织入的树脂增强织物，形成该天线的多层层合结构的一层。授予Solberg，Jr.等人的美国专利6,249,261描述了方位测定天线，该天线由导电聚合物复合材料构成，该聚合物复合材料取代传统的金属材料。授予Foulger的美国专利6,277,303描述了传导聚合物复合材料，该导电聚合物复合材料包括具有半晶质聚合物的次生相材料。该复合材料还包括分散在次生相材料中的导电性填充材料，该填充材料具有足够的量，该量等于或大于在次生相材料内产生持续的传导网络所需求的量。该复合材料也包括主相材料，该主相材料是聚合物，当该主相材料与次生相材料混合时将没有促进混相能力的静电相互作用。该主相材料具有分散在其中的次生相材料，该次生相材料的量等于或大于在主相材料中产生持续传导网络所需求的量。然后，该复合物形成具有差别共续相的半导性三元复合物。授予Starz等人的美国专利6,558,746详细描述了一种用于制造导电性涂层的涂层合成物，包括一种或多种导电性颜料和有机粘结剂。该涂层合成物可选择地包括添加剂和助剂。这样获得的涂层具有特别优异的粘结性，抗机械影响性和抗溶剂，并且显示出了合适的导电性(表面电阻率)值。授予Ushijima的美国专利6,602,446提供了一种由导电填充物制成的导电胶与加热元件结合，适于用电磁感应产生热量。该导电胶与树脂混合。另外，比利时科特赖克市的NvBekaertsa制造金属纱线，针织金属织物，切断的金属纤维和片，和烧结多孔媒介。这种市售纤维具有从1μm至20μm的直径，以及可以是被切断成短纤片断或连续的长丝。2003年1月25日在www.bekaert.com中发现的产品描述中所示的金属为不锈钢、耐热合金、镍和镍合金、钛、铝、和铜。在Sbenaty撰写的“我要我的比萨饼变热！”这篇文章(《科学、技术、工程和数学教育杂志》，2000年1月-4月，第1卷，第1期)中，其中一个所设计的应用描述了用于家庭供应食物例如比萨饼的加热元件，该加热元件利用了由连接在整体铜总线线路之间的可挠性的导电性聚合物材料组成的材料。在McCluskey等人撰写的“提供高导电性和可挠性的超微合成材料”这篇文章(《第三次关于电子制造技术中的粘接和涂层技术国际会议论文集》，1998年，282-286页)中，描述了一种由导电性银薄片超微粒子填充物制成的导电性聚合物的机械和电学性能。超微填充物的使用使得该材料在显著较低的微粒填充下获得与传统填充聚合物相同水平的导电性。该导电性聚合物兼具填充聚合物的高导电性和稳定性以及内在导电性聚合物的可挠性和低密度。该超微粒子金属填充物被测定具有在200nm和20μm之间的尺寸，以及当与非导电性聚合物基质混合时，具有10-1000hm-cm的电阻值。另外，McCluskey等人讨论了微粒尺寸为3μm-20μm的银相对于硅树脂重量比率为65-75％时，银填充硅树脂开始具有导电性。200nm的微粒的银相对于硅树脂重量比率为35-40％的情况下银填充硅树脂开始具有导电性。
技术实现思路
本专利技术主要目的在于提供有效的加热装置。本专利技术的目的还在于提供一种形成加热装置的方法。本专利技术的目的还在于提供一种由导电性装填树脂基材料塑模成型的加热装置。本专利技术的目的还在于提供由导电性装填树脂基材料塑模成型的加热装置，该加热装置的性能可以基于在树脂基材料中掺杂的导电性材料进行选择。本专利技术的目的还在于提供由导电性装填树脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加热装置，包括：加热元件，该元件包括在基础树脂基质中含有导电性材料的导电性装填树脂基材料；第一终端，该第一终端在所述加热元件的第一端连接；和第二终端，该第二终端在所述加热元件的第二端连接。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯艾森布雷，
申请(专利权)人：整体技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]