基于高温热塑性塑料的加热元件与基板熔融粘合的方法技术

描述了用于生产热塑性膜-基板电阻式厚膜加热元件的方法，其包括电绝缘的熔融粘合，任选地将高温热塑性膜填充至基板。该厚膜加热元件包括任意填充的高温热塑性膜-基板，其上至少沉积有电阻式厚膜，并能够以消费者和工业加热元件应用的各种功率密度运行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于膜的加热元件及其生产方法。更具体地，本专利技术涉及在热塑性膜上形成的并适于与各种基板熔融粘合的电阻式加热元件。
技术介绍
厚膜加热元件由于其能提供多功能设计、高功率密度、均匀加热以及快速加热和 冷却而被研究已久。这些类型的元件设计通过放置厚膜元件与受加热的组件接触或当需要它们直接辐射热量至周围时而对直接加热非常有效。通过导电轨(conductive track)或直接到达电阻厚膜将电压应用于电阻厚膜。这是所需的元件设计，因为其为轻型的，提供了快速的加热和冷却时间，提供了非常均匀的加热并在使元件操作更安全的低温下传递能量。标题为“厚膜高温热塑性绝缘加热元件”的第12/385，889号美国专利申请描述了适于具有低熔点和/或高热膨胀系数(CTE)的基板的厚膜高温热塑性绝缘电阻加热元件和使用复合涂层合成方法生产所述电阻加热元件的方法。用于生产所述加热元件的方法包括在所选择的基板上沉积包含在溶液中的电绝缘高温热塑性聚合物和填充物粉末的介电涂料配方并在低于600° C下处理以使热塑性粉末熔融流动并形成复合介电层涂覆的基板。为了满足温度下的电绝缘要求，表明多个介电涂层沉积和处理步骤。尽管上述方法提供了适于具有低熔融温度和高CTE的基板的厚膜加热器，但存在与所述方法相关的若干缺点。第一，沉积绝缘热塑性多层膜的方法是复杂且耗费时间的。第二，使用丝网印刷沉积厚膜加热器限制在诸如非均匀弯曲或凹陷表面的复杂形状上形成加热器。第三，溶液-沉积涂层的电绝缘值通常低于相同厚度的独立式膜，所述独立式膜通过另外的制造方法制备，诸如通过注射成型或一些其它挤压方法一起使热塑性聚合物和填充物材料熔融流动。最后，通过喷涂沉积绝缘热塑性层的方法导致明显的粗糙或散布的表面光洁度。因此，亟需包括更简单和更快速的制造步骤的生产加热元件的方法，其适用于弯曲的和凹陷的基板表面，每单位膜厚度优选具有更大的电绝缘强度并提供提高的表面光洁度。专利技术概述本专利技术的实施方案通过提供用于生产基于热塑性膜的电阻厚膜加热元件的方法解决了上述问题，其包括将预制的电绝缘，任选填充高温热塑性膜与基板熔融粘合。在粘合之前热塑性膜可具有位于热塑性膜上的电阻无铅厚膜，其具有电阻使得当将电压应用于电阻无铅厚膜时，其相应地加热。或者，可在粘合步骤后在热塑性膜上沉积和处理电阻无铅厚膜。加热元件优选能够以用于消费者和工业加热元件应用的各种功率密度运行。因此，在第一方面中，提供了用于在基板上生产加热元件的方法，其包括步骤提供包含高温熔融流动的热塑性聚合物的电绝缘膜；将所述电绝缘膜熔融粘合至所述基板的表面上；以及将电阻膜沉积到至少部分所述电绝缘膜上；其中所述基板的熔融温度大于使所述电绝缘膜熔融粘合时所使用的温度。使所述电绝缘膜熔融粘合的步骤包括如下步骤放置所述电绝缘膜与所述表面接触；以及加热所述电绝缘膜以使所述绝缘膜熔融，并优选还包括当使所述电阻膜熔融粘合时施加压力的步骤。使电绝缘膜熔融粘合的步骤可包括膜层压或卷对卷(roll to roll)层压。 在所述熔融粘合步骤过程中优选将所述电绝缘膜加热至约300摄氏度-450摄氏度的温度。在熔融粘合步骤之前可能产生表面的粗糙度。基板优选包含选自铝、铝合金、铜、铜合金以及铁素体和奥氏体等级的不锈钢的材料。使所述电阻膜沉积的步骤包括以下步骤沉积包含导电粉末的溶胶凝胶配方；以及在高温下烧制所述溶胶凝胶配方。优选将包含两个或多个导电轨的导电膜沉积到至少部分所述电阻膜上。或者，在沉积所述电阻膜之前将包含两个或多个导电轨的导电膜沉积到至少部分所述电绝缘膜上。将保护表面涂层沉积或者层压到在至少部分所述加热元件上。表面涂层优选地选自陶瓷、玻璃、高温聚合物、氟聚合物、聚四氟乙烯、硅氧烷、硅酮、聚酰亚胺和热塑性材料。可将热传感器粘附于所述电绝缘膜的第一部分，其中当进行沉积所述电阻膜的步骤时，将所述电阻膜沉积在所述电绝缘膜的第二部分上。或者，可将热传感器沉积到包含高温熔融流动的热塑性塑料的附加膜上，并将所述附加膜熔融粘合到所述加热元件的上表面上。所述热塑性塑料优选包括聚苯硫醚(PPS)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚芳基酰胺(PARA)、液晶聚合物(LCP)、聚砜(PS或PSU)、聚醚砜(PES)、聚苯砜(PPSU)、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)中的一种及其任意组合。绝缘膜还包括诸如陶瓷、矿物、玻璃、高温聚合物颗粒及其组合的填充物材料。可在所述熔融粘合步骤之前进行沉积所述电阻膜的步骤，并优选包括在熔融粘合步骤之前将所述电阻膜进行热处理，其中在小于所述电绝缘膜的熔融流动温度的温度下进行将所述电阻膜进行热处理的步骤。可在使所述电绝缘膜熔融粘合的步骤之前将粘合层(bond layer)沉积到所述基板上。粘合层优选包括熔融粘合的高温热塑性塑料和云母纸中的一种。可在沉积所述电阻膜的步骤之前将粘附层(adhesion layer)沉积到所述电绝缘膜上。粘附层优选包括熔融粘合的高温热塑性塑料和云母纸中的一种。电绝缘膜和电阻膜优选基本上不含铅。在另一方面中，提供了熔融-粘合的加热元件，其包括包含高温熔融流动的热塑性聚合物的电绝缘膜；以及沉积在至少部分绝缘膜上的电阻膜。电阻膜优选包含陶瓷基体和导电相，并更优选包含溶胶凝胶衍生的复合厚膜。加热元件还可包括包含两个或多个接触至少部分电阻膜的导电轨的导电膜，或包含两个或多个接触至少部分电绝缘膜并且还接触电阻膜的导电轨的导电膜。加热元件可还包括在至少部分加热元件上提供的表面涂层。表面涂层优选包括选自陶瓷、玻璃、高温聚合物、氟聚合物、PTFE、硅氧烷、硅酮、聚酰亚胺和热塑性塑料的材料。加热元件还可包括位于电绝缘膜的第一部分上的热传感器，其中在电绝缘膜的第二部分上提供电阻膜。热塑性塑料优选选自聚苯硫醚(PPS)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)、聚芳基酰胺(PARA)、液晶聚合物(LCP)、聚砜(PS或PSU)、聚醚砜(PES)、聚苯砜(PPSU)、聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)、聚醚酮酮(PEKK)及其任意组合。绝缘膜优选还包括诸如陶瓷、矿物、玻璃、高温聚合物颗粒及其组合的填充物材料。可在电绝缘膜和电阻膜之间提供粘附层，并可包括熔融粘合的高温热塑性塑料和 云母纸中的一种。通过参考下列详细描述和附图能实现对本专利技术功能和有利方面的进一步理解。附图简述结合随附的附图进行的下列其详细描述更充分地理解本专利技术，所述附图形成本申请的一部分，并且其中图I显示根据本专利技术制备的加热器元件和不同的可选涂层的俯视图。图2显示沿着图I的线I-I截取的加热器元件的横截面。图3显示沿着图I线H的包含至基板的粘合层的加热器元件和不同的可选涂层的横截面。图4显示沿着图I线H的包含至电阻电路的粘合层的加热器元件和不同的可选涂层的横截面。专利技术详述一般而言，本文描述的系统涉及可与基板熔融粘合的厚膜加热元件，以及生产和粘合所述厚膜加热元件的方法。根据需要，本文公开了本专利技术的实施方案。然而，所公开的实施方案仅为示例性的，并且应当理解可以多种形式和替代形式呈现本专利技术。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应理解为限制而仅作为权利要求的基础并作为教导本领域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.22 US 61/254,0581.在基板上生产加热元件的方法，其包括以下步骤 提供包含高温熔融流动的热塑性聚合物的电绝缘膜； 将所述电绝缘膜熔融粘合至所述基板的表面上；以及 将电阻膜沉积到至少部分所述电绝缘膜上； 其中所述基板的熔融温度大于使所述电绝缘膜熔融粘合时所使用的温度。2.如权利要求I所述的方法，其中使所述电绝缘膜熔融粘合的步骤包括如下步骤 放置所述电绝缘膜与所述表面接触；以及 加热所述电绝缘膜以使所述绝缘膜熔融。3.如权利要求I或2所述的方法，其还包括当使所述电阻膜熔融粘合时施加压力的步骤。4.如权利要求I或2所述的方法，其中所述使所述电绝缘膜熔融粘合的步骤包括层压过程，所述层压过程选自膜层压和卷对卷层压。5.如权利要求I至4中任一权利要求所述的方法，其中在所述熔融粘合步骤过程中将所述电绝缘膜加热至约300摄氏度-450摄氏度的温度。6.如权利要求I至5中任一权利要求所述的方法，其中所述基板包含选自铝、铝合金、铜、铜合金以及铁素体和奥氏体等级的不锈钢的材料。7.如权利要求I至6中任一权利要求所述的方法，其中所述使所述电阻膜沉积的步骤包括以下步骤 沉积包含导电粉末的溶胶凝胶配方；以及 在高温下烧制所述溶胶凝胶配方。8.如权利要求I至7中任一权利要求所述的方法，其还包括将包含两个或多个导电轨的导电膜沉积到至少部分所述电阻膜上的步骤。9.如权利要求I至7中任一权利要求所述的方法，其还包括在沉积所述电阻膜之前将包含两个或多个导电轨的导电膜沉积到至少部分所述电绝缘膜上的步骤。10.如权利要求I至9中任一权利要求所述的方法，其还包括将保护表面涂层沉积或者层压到至少部分所述加热元件上。11.如权利要求10所述的方法，其中所述表面涂层选自陶瓷、玻璃和高温聚合物。12.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：玛丽·安·鲁吉厄欧，列扎·索塔尼，杨迈之，多米尼克·塔拉拉，蒂莫西·拉塞尔·奥尔丁，约翰·斯托克顿，
申请(专利权)人：达泰克涂料股份公司，
类型：发明
国别省市：