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电热膜制造过程中应用的丝网印刷技术

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电热膜制造过程中应用的丝网印刷技术

发布日期:2017-07-15 作者:www.hengyuanchina.com 点击:

电热膜


电热膜的主要特点

       电热膜是一种通电后能发热的半透明聚酯薄膜,可导电的特制油墨、金属截流条经印刷,热压在两层绝缘聚酯膜间,与被加热物体有良好的热交换接触。它具有热效率高(电热膜采暖系统的热效率可达90% 以上,比电炉大约节能3~4倍),自身温度低(在煮液体的情况下,发热膜本身的温度仅高于液体几十度),热容量小,热源开启关断迅速,无明火,发热膜几乎不占空间,使器具异常轻巧,耐水、耐酸、耐碱和机械强度高等特点。电热膜自身有的是透明的,如附着在透明基体(如玻璃)上,就可将整个器具做成透明的用具。

      电热膜的种类多种多样,若按其组成形态划分,有电热陶瓷和导电性高分子复合物两大类。前者一般由金属或金属氧化物、低熔点玻璃等组成;后者由导电性金属、非金属或金属包覆的无机粒子及有机高分子等组成。如果按涂膜加工成型的温度差别和性质变化来划分,电热膜可分为常温干燥型(即非交联型)、常温交联型、中温固化型、高温烧结型(导电陶瓷)等四种类型。

       根据电热膜中导电填料和树脂连结料性质、形态、结构和组成不同,成膜后的特性也有较大的差异。一般导电填料的性质、形态、粒径及其在膜中的百分含量等因素,影响电热膜的成型性能和发热性能。而高分子连结料的种类和结构不同,对涂膜的干燥固化条件、成膜后的耐热性能以及它在基材上的附着力等有直接影响。有的涂膜可在常温下干燥,有的在常温下却交联固化,有的只能通过加热才能固化成膜,而且加热固化温度的高低与时间的长短也会因树脂性质和结构的不同而不同。

       电热膜是一种复合物,它是用导电填料、粘结料、添加剂及溶剂等组成的导电浆料,通过喷涂或丝网印刷方式,施工在基材上,再干燥固化而成。在不同条件下干燥固化的电热膜,其耐热性能也不一样。常温干燥的电热膜一般仅在稍高于人体温度以下使用,而常温固化下的电热膜耐热性能要好些,通常可在100℃以内长期使用。若需要在100℃以上使用的电热膜,其粘结料往往应选用热固性酚醛树脂、环氧树脂或有机硅树脂等。大多数电热膜通电加热时,温度上升,膜的电阻变化不大,加热时间延长,膜的发热温度会不断增加,若要使其温度恒定下来,需外加温度控制器,因而被称为非自控温度型电热膜。有的电热膜与非自控温度型相反,当电热膜接通电源后,开始阶段膜的电阻有些变化,温度上升过程中,涂膜温度一旦达到某一定值时,电阻陡然增至无穷大,这样,膜的表面温度就恒定在这一状态下。这种自身具有温度控制功能的电热膜称为自控温度型电热膜。电热膜耐热性能的好坏,不仅仅受涂膜本身的制约,而且与电热膜成型在什么样的基材上也有关。如果采用的基材2mm 厚的聚丙烯板,为了提高涂膜在基材上的附着力,必须对聚丙烯板表面进行预处理。方法是先喷砂粗化,后用等离子技术氧化处理。经预处理的基材,涂膜附着力虽然增加了,但因聚丙烯是一种热塑性塑料,本身的耐热性并不太好,当电热膜发热至110℃时,聚丙烯板受热发生形变,中心部位应力集中,首先出现凹陷现象。因电热膜的膨胀系数小,而基材的膨胀系数大,故整个发热材料的形变向有电热膜这一面弯曲凹陷,这种形变将损坏电热膜。因此,比较好的基材应该是膨胀系数小,刚性好的绝缘材料,如酚醛层压板、玻璃钢或无机材料等。若采用无机玻璃板作电热膜的基材,成膜后再在140℃下加热固化2h,冷却到常温并做升温发热试验,可以看到,即使膜的表面温度高达160℃,膜也不会受到丝毫的损害。

       电热膜是一种新型的发热材料,由于它具有制作方便、节电省能、耗材少、价格低廉、无污染等许多特点,在众多领域中得到广泛应用。例如,在工业、农业、医疗、电子与电器、建筑建材、日常生活等领域,电热膜已应用于各种输送管道与储罐、仪器设备、温室育苗、食品加工等所需要的加热、保温、化雪、防冻等方面。在飞机与高楼等玻璃窗的防露与除霜,与示温涂料匹配的显示装置、住房的取暖保温、日用保温杯、暖水壶的加热与保温等的应用上也非常广泛。例如,电热膜作为采暖方式,具有可控性强(可根据每个房间需求随意调控室温及系统的开启,满足了个性化需求),通过红外电磁波的红外线直接传热,没有空气循环,不会造成尘土飞扬,并且投资费用低等优点。如今已研制出智能电热膜,这种电热膜运用高新技术,在外加电场能的激发下,能产生对人体有益的特定波长红外线。电热膜的使用可有效地避免电磁场对人体的影响及对家用电器的干扰。近几年兴起的将电热膜用于电热器具,如电热杯、电火锅、电取暖器、电熨斗、热水器等,市场前景都非常好。

电热膜的网印制作

       电热膜的质量除了与膜的组成有关外,其膜的成型工艺也是一个重要的影响因素。较常用的工艺方法有喷涂法和丝网印刷法。喷涂法由于涂膜面积大,涂层厚度小,膜厚控制困难,同一涂膜各部分的厚度误差大,因此发热温度不容易达到均匀一致。而利用丝网印刷则涂膜厚度大,同一涂膜各部分厚度误差小,发热温度比较均匀,是目前较为理想的工艺方法。

       电热膜使用中,在膜上附上电极是不可缺少的。电极的加工可以采用钢箔粘贴上去,但一般都采用导电银浆丝网印刷生成。如果仅从引线的焊接角度看,贴铜箔法为好。但这种粘贴过程既复杂又麻烦,可靠性差。而在电热膜上用丝网印刷制成的电极其质量优良,尤其是近年来利用新开发的耐热性优良的银浆,用丝网印刷电极后再加热固化,引线的焊接已非常牢固。这种网印电极的质量高、作业性好、安全可靠,是比较常用的工艺方法。

        虽然丝网印刷的电热膜整体效果好,膜上各部分发热均匀。但就目前的导电浆而言,采用丝网印刷电热膜时,有些工序的作业还要十分注意,技术水平还有待加强。如对印后的洗网、溶剂的选择、浆料浓度的调节等都有特定严格的要求。

        另外,配制导电浆料时,究竟选用多少目数的导电填料粒子为好,到目前为止还没有一个统一的标准。对同一种填料来说,粒径越小,表面积越大,导电性能越好,印刷质量也更为理想。但是,粒径越小,耐热性越差,在加热条件下的热稳定性就会有问题。由这种填料制得的电热膜往往经不起长期发热升温的考验。所以这些都必须在应用实践中充分观察总结,以找到最佳的方案。导电填料在涂膜中的分散状态对电热膜发热特性的影响也不可忽视。分散状态好,膜的发热均匀,反之则不然。了防止填料在涂膜中的沉降,在导电浆料的制作过程中选用什么样的表面活性剂等尤为重要。特别是对密度大的金属填料来说,丝网印刷时涂膜的厚度越大,填料粒子在涂膜干燥固化过程中就越容易沉降,填料粒子沉降后,涂膜下层比上层的粒子堆积密度更大,所以厚度大的比厚度小的膜测出的体积电阻要低。如对涂层厚的电热膜做剖面图进行仔细观察,可以立即看到,该膜上下层中的粒子分布密度有较大的差异。就同一涂膜来说,各部分厚度是不均匀的,涂膜薄的地方电阻值高,厚的地方电阻值低。当对不均匀的涂层通电后,膜层薄的地方周边温度过高,电气回路很容易被烧坏。用丝网印刷的电热膜,可以认为是相当均匀的。如果电热膜表面发热温度为60℃,可测出该膜各部分的温度差在5~10℃之间,这在应用中属于允许范围,也说明电热膜的厚度是比较均匀的。为提高质量,使其更加稳定,在丝网印刷时对金属浆料的浓度、印刷时的墨量大小都要严格控制。山东恒远电热材料科技有限公司(简称“恒远科技”)成立于2010年,位于美丽的海滨城市——山东烟台龙口经济开发区,地理位置优越,交通便利。是一家引进韩国技术专业从事 电热膜系列产品研发、生产、销售及安装的高新技术从企业。

       对非自控温度型的电热膜来说,控温传感器安装在电热膜的什么部位也是十分重要的事情,如果安装的部位不恰当,就不可能准确反映电热膜的表面温度。为了使电热膜产生的热能均匀地扩散开来,选择导热性好的金属板作基材是有用的。为此,要给电热膜通电发热,就必须设置电极。这种电极选用什么材料,做成什么形状,线端如何连接,温度怎么控制都是一些技术性很强的工作,并且为了防止温度过度升高,开关的设置、保险部件的安装等都是关键。若想获得高温条件下使用的电热膜,而且在柔性材料上也能使用,就必须选择适宜的高分子融结料和耐热性好的基材,对填料粒径的大小也需做进一步的探讨研


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