專利名稱：表面發(fā)熱電熱地板結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電采暖技術方案，尤其是實現(xiàn)電-熱轉換最大化，獲得最佳節(jié)能效果的電采暖技術方案。
技術背景目前，在實用新型“自由組合、分室控制、地表墻表電熱采暖系統(tǒng)”中提出，根據(jù)電-熱轉換最直接、最迅速、熱得最快、也涼得最快的原理及特性，將電加熱放于電熱拼板的最表層，底層通過隔熱層降低反向熱損失，直接向室內空間釋放熱量，從而使“熱得最快” 原理得到充分運用。之中，將電加熱放于電熱拼板的最表層、底層設置隔熱層、電熱拼板的承重功能、絕緣與美化、耐磨性、拼合性等都需要通過制造設計來實現(xiàn)。
發(fā)明內容為了實現(xiàn)電熱拼板表面發(fā)熱最大化、反向阻熱最佳化、承重功能優(yōu)良、絕緣與美化優(yōu)質、耐磨性高強、拼合配置便利靈活的目標，本實用新型提供了一種表面發(fā)熱電熱地板結構。本實用新型解決技術問題所采用的技術方案是表面發(fā)熱電熱地板結構，其特征是由主框架、電加熱層、上部絕緣美化耐磨層、阻熱添充物、接線柱、熱控保護塊6部分組成，電加熱層置于主框架上，上部絕緣美化耐磨層置于電加熱層上面，主框架下部填充阻熱填充物，熱控保護塊設置在主框架上表面的下面， 接線柱鑲嵌在主框架上。主框架是一個薄壁的中空框架，主框架樣式，為下面開放、由四周和上面共5個面圍成的中空殼體，主框架四周為燕尾形契合齒槽，齒槽中部設有錯位凸線，空腔中設縱橫承重格子，承重格子的厚度與其它部分保持一致，承重格子下部留有孔洞，承重格子上部為拱形立橋，整個主框架下部留有兩縱兩橫四條走線槽，便于走電源線，走線槽的位置與上面電加熱層銀漿導電條的位置一致，并且與承重格子保持一致，橫向兩條走線槽還實現(xiàn)半塊錯位拼合時，前一個走線槽與后一個走線槽永遠對齊，主框架四周與上表面之間，設計成平面與齒槽的錯位，即，四面中，兩面露出齒槽，兩面齒槽被上面板掩蓋，契合后齒槽全部被掩蓋掉，掩蓋面與錯位凸線的共同作用，拼合后地面牢固穩(wěn)定，呈線條結合的美觀平面。電加熱層是直接在主框架上平面使用印刷工藝制作超薄銀漿導電條和炭漿炭纖維發(fā)熱條，2條銀漿導電條在主框架縱向印制，位置與主框架走線槽對應，這兩條銀漿導電條只負責本塊板送電，主流送電由底部電線完成，炭漿炭纖維發(fā)熱條在主框架橫向印刷制作，呈均勻分布，每條1W，共20條，合計20W。主框架材料為ABS塑料。上部絕緣美化耐磨層由依次上下布置的耐磨層、美化層、絕緣層板組成。絕緣層板為采用通用型單螺桿擠出機擠出成型，選用ABS塑料。絕緣層板與電加熱層和主框架之間用熱壓膠熱壓結合，耐磨層為三氧化二鋁熱壓[0012]接線柱與電加熱層的連接方式是在主框架上平面的短面接近邊緣位置、與底面走線槽對應處，設有一個10*10mm方形凹槽，中間是一個直徑6mm的圓孔，圓孔下方設有防水凸緣。電加熱層在主框架上平面印刷的銀漿導電條通過方形凹槽，銅質接線柱10*10mm方形平面上帽放入方形凹槽與銀漿導電條良好結合，上面填平凹槽，下部直徑6mm圓柱體穿過圓孔后用螺母緊固，當防水插口與之插合的時候，防水膠套與防水凸緣緊密結合，起到良好防水作用，絕緣層板與主框架熱壓膠合后，接線柱10*10mm方形平面上帽獲得完全封閉。熱控保護塊采用熱敏金屬片開關，在主框架上表面的下面設置一個安放槽加以放置，對萬一產(chǎn)生的過熱加以保護。主框架是一個壁厚1. 5mm(根據(jù)不同材質特性而調整)的中空框架。主框架樣式， 為下面開放、由四周和上面5面圍成的中空殼體。尺寸設計為670mm長、240mm寬、30mm厚。 主框架四周設計為燕尾形契合齒槽，實現(xiàn)拼板與拼板無限拼合下去。齒槽寬度設計為10mm， 長度設計為30mm，當燕尾齒槽寬端與窄端的縮尺為2mm時，寬端實際尺寸為32mm，窄端實際尺寸為^mm。齒槽之間留有合理公差，齒槽中部設有錯位凸線，契合后實現(xiàn)緊密結合。為獲得良好承重性，空腔中設縱橫承重格子，格子距離長30mm、寬14mm。承重格子的厚度與其它部分保持一致，即1.5mm。承重格子下部留有孔洞，承重格子上部為拱形立橋。整個主框架下部留有兩縱兩橫四條走線槽，便于走電源線。走線槽的位置與上面電加熱層銀漿導電條的位置一致，并且與承重格子保持一致。橫向兩條走線槽還實現(xiàn)半塊錯位拼合時，前一個走線槽與后一個走線槽永遠對齊。主框架四周與上表面之間，設計成平面與齒槽的錯位，即， 四面中，兩面露出齒槽，兩面齒槽被上面板掩蓋，契合后齒槽全部被掩蓋掉。這個平面的四周尺寸還要設計成加回齒槽公差，以便上表面緊緊的結合在一起。主框架上表面厚度設計為 Imm0上部絕緣美化耐磨層現(xiàn)設計為0.5mm(根據(jù)不同材質特性而調整)。絕緣層與電加熱層和主框架之間粘合為一體，粘合后，合計厚度為1.5mm。絕緣層表面，制作木紋、理石等
等美化層。美接線柱銅質接線柱上面是一個10*10mm方形平面，下部是一個直徑6mm的圓柱體。 接線柱鑲嵌在主框架上，上平面與主框架上面一平，并出現(xiàn)在銀漿涂條的位置，與銀漿涂條獲得良好導電結合。接線柱下端出現(xiàn)在走線槽與主框架短面出口處，并在主框架上留有一個防水插口與之插合的空間。接線柱設在銀漿導電條與背面走線槽對應且在主框架短面邊緣處，以便于插合和走線。熱控保護塊設置在主框架上表面的下面，控制溫度設定60度，超過60度斷電保護。本實用新型解決技術問題所采用的技術方案在材料選用方面，充分考慮了主框架和絕緣美化耐磨層，即電熱拼板殼體使用材料的選擇至關重要，多方論證后決定采用ABS 塑料。ABS塑料中文名稱丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，是世界上產(chǎn)量最大應用最廣的工程塑料，具有原料來源廣、價格較低、易加工、沖擊性能優(yōu)良等特點。ABS塑料又稱ABS樹脂，為不透明樹脂，無毒、無味、質輕、相對密度1. 04—1. 07。 具有極好的沖擊強度，室溫下懸梁沖擊強度可達400J/m左右，在-40攝氏度低溫下也大于 120J/m。具有較寬的拉伸強度范圍，為33-52MPa。具有優(yōu)良的抗蠕變性能，在承受7. 2MPa載荷經(jīng)兩年半時間，尺寸無明顯變化，有良好的尺寸穩(wěn)定性。具有較好的耐磨性。在寬廣的頻率范圍內具有良好的電絕緣性能，而且很少受溫度和濕度的影響。具有較好的耐化學藥品性能，幾乎不受稀酸、稀堿及鹽類的影響。具有良好的表面光澤度，容易涂裝和著色，經(jīng)過調色可配成任意顏色。ABS塑料的熱變形溫度在載荷為1. SMPa時約為93攝氏度，隨著加工過程中的退火，可增加6-10攝氏度，耐熱型ABS可達115攝氏度，制品的使用溫度在-40-100攝氏度。 ABS各等級的線膨脹系數(shù)從0. 000064/攝氏度-0. 00011/攝氏度，在熱塑性塑料中是較小的一種。在電熱拼板上使用ABS塑料熱穩(wěn)定性略顯偏低，且ABS塑料可燃、無自熄性。為此， 在ABS中添加玻璃纖維增強劑(通常玻璃纖維含量為10% -40% )或三氧化二鋁、磷酸三苯脂等阻燃添加劑。之后，ABS的拉伸強度、彎曲強度、彎曲彈性模量有較大幅度提高；熱變形溫度顯著提高，在1. SMI^a載荷下，提高13-14攝氏度；線膨脹系數(shù)顯著變小，尺寸穩(wěn)定性和精度有較大提高；實現(xiàn)良好的阻燃性，可達UL94V-0級。添加增強劑和阻燃劑后，ABS物性大致相同，但沖擊強度隨玻璃纖維的增多而降低，但在電熱拼板中完全可以忽略不計。主框架下部填充阻熱添充物的選擇，目前應用廣泛并且效果良好的阻熱材料有苯乙烯發(fā)泡和聚氨酯發(fā)泡，這里選用聚氨酯發(fā)泡，可以達到良好阻熱效果。并有效提高主框架的整體性和承重效果。本實用新型解決技術問題所采用的技術方案在工藝方面，主框架采用注塑機一次注射成型。絕緣美化耐磨層板采用擠出機擠出成型。在絕緣美化耐磨層板表面，使用彩印工藝制作木紋、理石等等美化層。耐磨層用三氧化二鋁熱壓膜熱壓工藝制作。電加熱層使用印刷工藝制作。絕緣美化耐磨層板與電加熱層和主框架之間用熱壓膠熱壓結合。接線柱與電加熱層的連接工藝，是將接線柱上帽熱壓在絕緣美化耐磨層板和主框架之間，下部柱體露在走線槽內。下部阻熱添充物填充工藝聚氨酯發(fā)泡冷壓灌注。本實用新型解決技術問題所采用的技術方案依據(jù)的科學原理是:A追求以最復雜的思考，獲取設計物的最簡化、制造工藝的最簡化，使用效果最大化。按照準確選擇用材是實現(xiàn)設計功能的根基這一原理，選擇添加玻璃纖維增強劑的ABS塑料作主材，其達到的無毒、無味、質輕、相對密度優(yōu)良、極好的沖擊強度、較寬的拉伸強度范圍、優(yōu)良的抗蠕變性、良好的尺寸穩(wěn)定性、較好的耐磨性、在寬廣的頻率范圍內良好的電絕緣性、很少受溫度和濕度的影響、較好的耐化學藥品性、良好的表面光澤度、容易涂裝和著色、熱變形溫度較高、線膨脹系數(shù)小，良好的阻燃性等等性能，使本設計各項最簡化、最佳化的指標得到滿意實現(xiàn)。B 按照反向阻熱越好正向熱利用率越高的原理，本實用新型中良好的承重性與向下良好的阻熱性是一對尖銳的矛盾，主框架的中空設計使矛盾得到完美解決。主框架的中格使承重能力大幅度提高，中格下方孔洞使中格著地點大量減少，從而熱傳導大量減少，而孔洞上方拱形立橋又使承重能力沒有減少，孔洞還實現(xiàn)節(jié)約材料，并且使阻熱材料得到更加廣泛的填充從而實現(xiàn)更加良好阻熱。ABS塑料使主框架壁厚達到很薄，在立面使用下熱傳導更是大幅度降低。C按照越貼近地板表面發(fā)熱熱利用率越高的原理，實現(xiàn)表面發(fā)熱是本實用新型的關鍵所在，若采用一般發(fā)熱材料，勢必導致表面封閉層很厚，應用炭纖維直接在主框架表面印刷制作發(fā)熱層，其厚度達到可以忽略不計，加之ABS塑料的良好特性，因而封閉保護層可以作到0. 5mm之薄，由于封閉保護層和主框架采用相同材料，熱壓粘合之后形成不可逆一體， 加之封閉保護層上與ABS塑料具有良好親和性的三氧化二鋁耐磨層，從而實現(xiàn)安全可靠的表面發(fā)熱。D低溫熱輻射具有節(jié)能、環(huán)保、安全、有利材料保持良好特性、適應人體生理特點等優(yōu)越性，本實用新型單塊板20W的設定確保在低溫下運行，又增設溫控保護塊確保了無論出現(xiàn)何種情況不超過60攝氏度。E本實用新型集阻熱、承重、發(fā)熱、美化于一體，必然有相應厚度，若采用普通地板的拼合方式已不適用，故使用較寬燕尾槽，拼合后勢必影響美觀， 為此運用了錯位原理，設計上面與燕尾槽之間的錯位，拼合后上面將燕尾槽遮蓋，從而實現(xiàn)美觀，加之中腰錯位線的作用，也實現(xiàn)了上下的良好定位。F根據(jù)ABS塑料制成合圍體后具有矯形畸變的特性，經(jīng)過實驗找到克服辦法，這就是當合圍體內的任何部位都確保厚度一致矯形畸變將被克服，本設計根據(jù)這一原理，保持了所有壁厚一致。本實用新型的有益效果是:A集地面保溫、采暖、地板裝修三項工程于一體，大幅度降低三項工程的成本造價。B將地面保溫、采暖、地板裝修三項工程合并為工廠化制造， 現(xiàn)場簡單到只有拼合作業(yè)，C日常運行維護成本極低，運行穩(wěn)定性極高，損耗及故障概率極小，維護更新性極強(只需拆分更換即可)。D實現(xiàn)了電熱轉換最大化，一個只有0.5mm的厚度、具有良好絕緣性、極好的耐沖擊強度、較好的熱傳導性能的封閉層，切實實現(xiàn)了表面發(fā)熱，從而達到當前電-熱轉換效率的制高點。E在達到良好承重效果前提下，實現(xiàn)反向阻熱效果的最大化。F實現(xiàn)了簡捷、便利、良好的拼合以及拼合后地面的美觀。開創(chuàng)了地面美化新領域。

圖1是表面發(fā)熱電熱地板結構的俯視三維立體圖，其中A是上面，也是絕緣、美化、 耐磨層，B是中腰錯位凸線，C是契合齒槽。圖2是主框架底面朝上的三維立體圖，其中A是縱向走線槽，B是縱橫交叉的中格， C是接線柱。圖3是單獨展示中格的實樣，也是底面朝上，其中A是中格孔洞，B是中格的十字接地點，C是中格孔洞的上立橋。圖4是表面發(fā)熱電熱地板結構的仰視三維立體圖，是底面向上，其中A是橫向走線槽，B和C展示了上面與契合齒槽的錯位情況，其中A展示了一面露出契合齒槽，一面遮蓋契合齒槽情況，B展示了另一個一面露出契合齒槽，一面遮蓋契合齒槽情況。圖5是主框架及電加熱層的俯視三維立體圖，這是沒有絕緣、美化、耐磨層的狀態(tài)，展示了電加熱層直接印刷在主框架上表面的情況，其中兩條縱向長條是銀漿導電條，20 條橫向短條是碳纖維發(fā)熱條。圖6是絕緣美化耐磨層板示意圖，其大小與主框架上遮擋兩面契合齒槽后的錯位面相同，厚度0. 5mm。圖7是4塊表面發(fā)熱電熱地板結構拼合起來的俯視三維立體圖，從中可以看到表面發(fā)熱電熱地板結構無限拼合后，契合齒槽被遮擋，接縫整齊的美觀情況。圖8是底朝上的4塊表面發(fā)熱電熱地板結構拼合起來的俯視三維立體圖，從中可以看到表面發(fā)熱電熱地板結構拼合后底面的契合情況，以及縱橫走線槽完全對齊的情況。圖9是底朝上的4塊表面發(fā)熱電熱地板結構拼合起來的三維立體圖，著重從一個合適的角度體現(xiàn)橫向走線槽準確對齊的情況。
具體實施方式
主框架采用螺桿式注塑機注射成型，注射成型條件為螺桿轉速20-50r/min ；噴嘴溫度180-190攝氏度；料桶溫度后部170-190攝氏度、中部200-220攝氏度、前部190-200 攝氏度；模具溫度50-70攝氏度；注射壓力60-100MPa;保壓壓力30_60MPa ；保壓時間 15-30s ；冷卻時間10-30s ；總周期30-70S。材料采用方面提到ABS塑料添加增強劑和阻燃劑，其制備方法，是將粉狀ABS樹脂和添加劑充分混合后，加入雙螺桿擠出機中經(jīng)擠出造粒制得。絕緣美化耐磨層板，采用長徑比18-20，壓縮比2. 5-3. 0的通用型單螺桿擠出機擠出成型。電加熱層制作，直接在主框架上平面使用印刷工藝制作超薄銀漿導電條和炭漿炭纖維發(fā)熱條，2條銀漿導電條在主框架縱向印制，位置與主框架走線槽對應，炭漿炭纖維發(fā)熱條在主框架橫向印制，呈均勻分布。縱向兩條銀漿導電條只負責本塊板送電，主流送電由底部走線完成。ABS塑料具有良好涂裝著色性，因而直接在絕緣層板表面，使用塑料彩印機印刷制作木紋、理石等等美化層。絕緣層板與電加熱層和主框架之間用熱壓膠熱壓結合，使之成為不可逆一體。在熱壓的同時，絕緣層上敷三氧化二鋁熱壓膜，同期制作形成三氧化二鋁耐磨層。下部阻熱添充物填充工藝，由于主框架向下是開放的，灌制時加一個擋板，灌制好后將擋板撤掉。為了美觀，在擋板上加一層塑膜，撤掉擋板時，將塑膜留在電熱拼板的底面。 為了實現(xiàn)充盈灌注，在承重格子的立板面，都設有孔洞。而走線槽處設一個井字阻擋條，灌注后撤掉井字阻擋條，實現(xiàn)不被灌注，留下走線空間。灌注聚氨脂泡沫應高出主框架一定盈度，以獲得接觸地面的良好穩(wěn)定性。接線柱與電加熱層的連接，是在主框架上平面的短面接近邊緣位置、與底面走線槽對應處，設有一個10*10mm方形凹槽，中間是一個直徑6mm的圓孔，圓孔下方設有防水凸緣。電加熱層在主框架上平面印刷的銀漿導電條通過方形凹槽，銅質接線柱10*10mm方形平面放入方形凹槽與銀漿導電條良好結合，上面填平凹槽，下部直徑6mm圓柱體穿過圓孔后用螺母緊固。當防水插口與之插合的時候，防水膠套與防水凸緣緊密結合，起到良好防水作用。絕緣層板與主框架熱壓膠合后，接線柱10*10mm方形平面上帽獲得完全封閉。熱控保護塊采用熱敏金屬片開關，在主框架上表面的下面設置一個安放槽加以放置，對萬一產(chǎn)生的過熱加以保護。最為重要的是熱控保護塊與電源的安全連接，為此設計了過渡性防水插頭，插接在接線柱和防水插口之間，其內部斷開接出2根線連接在熱控保護塊上，過渡性防水插頭與熱控保護塊是工廠化良好封閉連線。
權利要求1.表面發(fā)熱電熱地板結構，其特征是由主框架、電加熱層、上部絕緣美化耐磨層、阻熱添充物、接線柱、熱控保護塊6部分組成，電加熱層置于主框架上，上部絕緣美化耐磨層置于電加熱層上面，主框架下部填充阻熱填充物，熱控保護塊設置在主框架上表面的下面， 接線柱鑲嵌在主框架上。
2.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)熱電熱地板結構，其特征是主框架是一個薄壁的中空框架，主框架樣式，為下面開放、由四周和上面共5個面圍成的中空殼體，主框架四周為燕尾形契合齒槽，齒槽中部設有錯位凸線，空腔中設縱橫承重格子，承重格子的厚度與其它部分保持一致，承重格子下部留有孔洞，承重格子上部為拱形立橋，整個主框架下部留有兩縱兩橫四條走線槽，便于走電源線，走線槽的位置與上面電加熱層銀漿導電條的位置一致， 并且與承重格子保持一致，橫向兩條走線槽還實現(xiàn)半塊錯位拼合時，前一個走線槽與后一個走線槽永遠對齊，主框架四周與上表面之間，設計成平面與齒槽的錯位，即，四面中，兩面露出齒槽，兩面齒槽被上面板掩蓋，契合后齒槽全部被掩蓋掉，掩蓋面與錯位凸線的共同作用，拼合后地面牢固穩(wěn)定，呈線條結合的美觀平面。
3.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)熱電熱地板結構，其特征是電加熱層是直接在主框架上平面使用印刷工藝制作超薄銀漿導電條和炭漿炭纖維發(fā)熱條，2條銀漿導電條在主框架縱向印制，位置與主框架走線槽對應，這兩條銀漿導電條只負責本塊板送電，主流送電由底部電線完成，炭漿炭纖維發(fā)熱條在主框架橫向印刷制作，呈均勻分布，每條1W，共20條， 合計20W。
4.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)熱電熱地板結構，其特征是主框架材料為ABS塑料。
5.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)熱電熱地板結構，其特征是上部絕緣美化耐磨層由依次上下布置的耐磨層、美化層、絕緣層板組成。
6.根據(jù)權利要求5所述的表面發(fā)熱電熱地板結構，其特征是絕緣層板為采用通用型單螺桿擠出機擠出成型，選用ABS塑料。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的表面發(fā)熱電熱地板結構，其特征是絕緣層板與電加熱層和主框架之間用熱壓膠熱壓結合，耐磨層為三氧化二鋁熱壓膜。
8.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)熱電熱地板結構，其特征是接線柱與電加熱層的連接方式是在主框架上平面的短面接近邊緣位置、與底面走線槽對應處，設有一個10*10mm 方形凹槽，中間是一個直徑6mm的圓孔，圓孔下方設有防水凸緣。電加熱層在主框架上平面印刷的銀漿導電條通過方形凹槽，銅質接線柱10*10mm方形平面上帽放入方形凹槽與銀漿導電條良好結合，上面填平凹槽，下部直徑6mm圓柱體穿過圓孔后用螺母緊固，當防水插口與之插合的時候，防水膠套與防水凸緣緊密結合，起到良好防水作用，絕緣層板與主框架熱壓膠合后，接線柱10*10mm方形平面上帽獲得完全封閉。
9.根據(jù)權利要求1所述的表面發(fā)熱電熱地板結構，其特征是熱控保護塊采用熱敏金屬片開關，在主框架上表面的下面設置一個安放槽加以放置，對萬一產(chǎn)生的過熱加以保護。
專利摘要表面發(fā)熱電熱地板結構，其特征是由主框架、電加熱層、上部絕緣美化耐磨層、阻熱添充物、接線柱、熱控保護塊6部分組成，電加熱層置于主框架上，上部絕緣美化耐磨層置于電加熱層上面，主框架下部填充阻熱填充物，熱控保護塊設置在主框架上表面的下面，接線柱鑲嵌在主框架上。本實用新型的有益效果是集地面保溫、采暖、地板裝修三項工程于一體；日常運行維護成本極低；實現(xiàn)了電熱轉換最大化。
文檔編號E04F15/18GK202338098SQ201120574909
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月17日 優(yōu)先權日2011年12月17日
發(fā)明者吉亮 申請人:吉亮