專利名稱：用于制造柔性加熱器的方法
用于制造柔性加熱器的方法本申請涉及一種用于制造柔性加熱器的方法。本申請還涉及這種加熱器在尿素箱中、更具體地在用于該尿素箱的基板中/上的使用。針對車輛和載重汽車排放的法規(guī)尤其要求減小氮氧化物NOx向大氣中的排放。實(shí)現(xiàn)此目的的一種已知途徑是采用SCR (選擇性催化還原)法，該方法通過將還原劑(通常是氨)注入排氣管路而實(shí)現(xiàn)還原氮氧化物。該氨可由氨前驅(qū)體溶液的熱分解而獲得，其中該溶液的濃度可以是共晶濃度。這種氨前驅(qū)體通常是尿素溶液。就SCR法而言，以優(yōu)化效率在燃燒期間在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)所產(chǎn)生的高水平NOx在離開發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)在催化劑中被處理。該處理要求以精確濃度使用非常高質(zhì)量的還原劑。因此對該溶液進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量再將其注入排氣流中，該溶液在將氮氧化物(NOx)轉(zhuǎn)變成氮?dú)?N2)和水(H2O)之前在排氣流中被水解。為了達(dá)到此目的，必須給車輛裝備容納添加物(通常為尿素)溶液的箱、以及用于對期望量的添加物進(jìn)行計(jì)量并將其注入排氣管路的裝置。由于通常用于此目的的尿素水溶液(共晶的32.5重量％尿素溶液)在_11°C下發(fā)生凍結(jié)，因而必須提供加熱裝置，使得如果在嚴(yán)寒狀態(tài)下起動(dòng)，能夠使該溶液液化以便能夠?qū)⒃撊芤鹤⑷肱艢夤苈贰Ｒ员旧暾埲嗣x的專利申請WO 2008/138960描述了一種具有一體化加熱元件的尿素箱和基板。該一體化加熱元件包括至少一個(gè)柔性加熱部件。優(yōu)選地，該柔性部件是柔性加熱器，也就是說該柔性部件包括插在兩個(gè)柔性膜之間或者附著到柔性膜的至少一個(gè)電阻軌道(resistive track)。通常,它被插在兩個(gè)電絕緣片之間,這兩個(gè)電絕緣片可以基于硅酮或者另一種耐尿素腐蝕的塑料材料(例如含氟聚合物)。市售的這種加熱器通常屬于兩種不同類型:要么其電阻軌道是金屬線、要么它是通過對金屬箔進(jìn)行化學(xué)蝕刻所獲得的金屬托架(陣列)。在任何情況下，所述電阻軌道都是用于電性連接到外部電源，這通常是利用必須焊接到所述電阻軌道上的電線而完成。US 5，444，228描述了這種柔性加熱器，其中電阻軌道固定在PVC、聚酯、聚酰亞胺、硅酮等材料的兩個(gè)片之間，并且其中連接條特別是通過電線的焊接而連接到電源。然而，此文件更多是針對家用電器，如電熨斗。因此，此文件并未解決電線連接的腐蝕防護(hù)問題，但這一問題確實(shí)存在于尿素與用于電阻軌道和焊接的常規(guī)導(dǎo)電金屬的情形。數(shù)家公司提供用于銷售的柔性加熱器，這些柔性加熱器總體上講是耐腐蝕的，包括它們的引線連接部。然而，除了保護(hù)材料可以是硫化的硅酮橡膠外，有關(guān)于引線連接部(lead wire connection)是如何實(shí)現(xiàn)腐蝕防護(hù)的信息卻很少:例如參見可從互聯(lián)網(wǎng)上獲得的有關(guān)TEMPCO公司的硅酮橡膠柔性加熱器的商業(yè)信息。此外，值得指出的是通常硅酮柔性加熱器不使用于潮濕環(huán)境。US 5，215，801涉及通過用粘稠的硅酮組合物實(shí)施包覆而保護(hù)電子器件(更具體地:電路板)，將該硅酮組合物澆涂于連接部上(即僅僅將該組合物放在連接部上并利用重力使其鋪展)，其后使該組合物在高溫下固化而變硬。

這種解決方案的弊端是浪費(fèi)許多絕緣材料(因?yàn)榻^緣材料不被限制在給定區(qū)域)以及固化時(shí)間較長，這使得這種方法對于較廉價(jià)材料(例如柔性加熱器)而言從經(jīng)濟(jì)上考慮不可行。本發(fā)明特別是旨在通過提供一種適合于保護(hù)工業(yè)規(guī)模柔性加熱器的電連接部的方法而解決此問題，該方法是快速的且消耗較少的材料。因此，本申請涉及一種用于制造柔性加熱器的方法，該柔性加熱器包括封閉在電絕緣塑料材料的兩個(gè)片中的電阻軌道，所述軌道包括電線所連接的電連接部，該方法包括以下步驟:-將電阻軌道封閉在電絕緣塑料材料的兩個(gè)片中；-將電線連接到電阻軌道的電連接部；-將開放的模具放置在連接區(qū)的周圍；-將液體鑄塑調(diào)配物注入所述模具；-使所述組合物固化；-拆除模具。修飾語“柔性”實(shí)際上應(yīng)被理解成表示“容易變形”，該變形通常是以可逆的方式進(jìn)行。通常，這對應(yīng)于低于4000Ν.πι的抗彎剛度(其被定義為等于(Eh3)/(12 (1-V2)，其中E是依照ASTM D790-03標(biāo)準(zhǔn)所測量的柔性加熱器的楊氏模量，h是該加熱器的厚度，v是該加熱器組成材料的泊松比)；優(yōu)選地，在本發(fā)明的上下文中，柔性部件的剛度為小于或等于1000N.m、或者小于或等于100N.m、或者甚至小于或等于ION.m、最特別優(yōu)選小于或等于IN.m0根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語“柔性加熱器”意圖是指包括放置在電絕緣塑料材料的兩個(gè)片或膜(也就是說，兩個(gè)大致平的載體，其材料和厚度使得其為柔性)之間的一個(gè)或多個(gè)電阻軌道的加熱器。這些片是大致相似的或者甚至是相同的，并且它們優(yōu)選地是由塑料制成(盡管任何其它絕緣材料也可能是合適的)，特別是由彈性體制成。在上面定義的抗彎剛度計(jì)算中，優(yōu)選地將泊松比取為這些片或膜的組成材料的泊松比。本發(fā)明的片可由任何合適的電絕緣塑料材料制成，如硅酮樹脂、聚烯烴(聚乙烯或聚丙烯)、熱塑性彈性體(或者說TPE)、聚酯、聚酰亞胺(例如KAPTON 樹脂)等。鑒于聚酯和聚酰亞胺對尿素的耐性較低(尤其在高溫下)的事實(shí)，這些片優(yōu)選地基于硅酮、聚烯烴或TPE。優(yōu)選地，這些片基于硅酮組合物，即由通式為RnSiXmOy (其中R是非反應(yīng)性取代基，通常是Me或Ph，并且X是如H、0H、C1或OR的官能團(tuán))的支化籠狀低聚硅氧烷所構(gòu)成的一種類型的硅酮材料。使這些基團(tuán)進(jìn)一步縮合以獲得高度交聯(lián)的不溶性聚硅氧烷網(wǎng)絡(luò)。通常是通過對各種硅酮前驅(qū)體進(jìn)行水解縮合而制備硅酮樹脂?？梢允褂美眠^氧化物或催化劑(例如鉬)而固化的、具有或不具有乙烯基位點(diǎn)的甲基硅酮、苯基甲基硅酮、或者氟化硅酮?？梢蕴砑犹畛鋭?、保護(hù)劑和著色劑以及任何其它成分(例如硅烷醇或縛酸劑)?？蓮腇enner Precision公司購得娃酮片。電阻軌 道可以基于金屬、碳等，或者甚至基于這些導(dǎo)電材料的組合。這些電阻軌道通常是金屬的(最特別優(yōu)選地是由耐尿素的金屬例如不銹鋼制成)。如果存在數(shù)個(gè)這種軌道，則優(yōu)選地以并聯(lián)的方式連接這些軌道，使得如果這些軌道中的一個(gè)軌道受損，不會(huì)妨礙其它軌道的工作。這里各電阻軌道包括電連接部(即較大表面積的部分)，從而允許將電線焊接到電連接部上。術(shù)語“線(wire)”應(yīng)被廣義地理解成表示通常具有細(xì)長的形狀允許連接到電(能量)源的任何線、棒或其它導(dǎo)電裝置。該柔性加熱器可包括數(shù)個(gè)疊置層的電阻(電阻軌道)。該柔性加熱器也可包括在至少一側(cè)上的玻璃纖維涂層，用以提升其機(jī)械強(qiáng)度。在本發(fā)明的上下文中，夾在兩個(gè)硅酮樹脂片(其中一個(gè)片最后用玻璃纖維網(wǎng)絡(luò)加以覆蓋)之間的不銹鋼電阻軌道給出了良好的結(jié)果。優(yōu)選地，本發(fā)明的柔性加熱器包括至少兩個(gè)電阻軌道，這兩個(gè)電阻軌道相互交錯(cuò)(即相互交織)以便節(jié)省空間和材料。在本發(fā)明的范圍之外，這一實(shí)施例也是有利的?？衫萌魏我阎夹g(shù)制造該柔性加熱器。一種給出良好結(jié)果的方法是將至少一個(gè)金屬軌道夾在兩個(gè)未固化的硅酮片之間，再對這兩個(gè)硅酮片進(jìn)行共硫化。優(yōu)選地，這兩個(gè)硅酮片中的一個(gè)片具有孔，這些孔對應(yīng)于電阻軌道的電連接部所在的位置。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中(該實(shí)施例在本發(fā)明的范圍之外也是有利的)，各電連接部(焊接區(qū))和這些孔的相應(yīng)尺寸和形狀設(shè)計(jì)成使得，即使在層壓期間發(fā)生了一些位移，在孔的整個(gè)表面上仍然有足夠的焊接材料供利用。優(yōu)選地以某種其它方式來促進(jìn)塑料片與電阻軌道之間的粘附，例如通過調(diào)整所述片的組成(使得它們包含粘附促進(jìn)劑)以及/或者通過將膠粘劑涂布在軌道上。一種得出良好結(jié)果的方法(也獨(dú)立于本發(fā)明)是:在金屬軌道中設(shè)置穿孔(與電連接部所需的穿孔分開)，使得一旦將這些片與在這些片之間的軌道進(jìn)行層壓，就可實(shí)現(xiàn)機(jī)械錨固。在本實(shí)施例中，用電絕緣塑料材料填充這些穿孔，以便使電絕緣塑料材料的兩個(gè)片相互連接。優(yōu)選地，這些孔是微穿孔，其直徑優(yōu)選地小于Imm但至少等于用于蝕刻金屬箔的酸的表面張力。這種(微)穿孔優(yōu)選地存在 于特別是焊接區(qū)，在該焊接區(qū)軌道比其它部位更寬/具有更大的表面積。根據(jù)本發(fā)明，將電線連接到電阻軌道的暴露的(不被片覆蓋，而是與其中的孔/開口相對應(yīng))電連接部?？梢岳寐葆敾蚱渌哂袑?dǎo)電性的機(jī)械固定裝置、或者利用軟釬焊(soldering)或硬釬焊(brazing)來實(shí)現(xiàn)此連接。利用軟釬焊本發(fā)明得出了良好的結(jié)果。根據(jù)本發(fā)明，利用液體鑄塑(熱固性樹脂)組合物來保護(hù)該加熱器的電連接部?？梢杂糜诒景l(fā)明的合成樹脂包括:聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、和硅酮樹脂。優(yōu)選地，它是硅酮樹脂，更優(yōu)選地，它是基于至少兩種組分的硅酮組合物，這些組分在即將使用前，優(yōu)選在將該組合物注入模具期間，加以混合。為了促進(jìn)/引起熱固化，優(yōu)選地使用催化劑(例如鉬催化劑)。得出良好結(jié)果的硅酮組合物是由ACC Silicones公司以商品名QSil218銷售的組合物。如有需要，也可以利用光網(wǎng)化(photo-reticulation)來輔助化學(xué)網(wǎng)化。一旦將電線連接到電阻軌道，則將開放的模具放在連接區(qū)的周圍。優(yōu)選地，以如下的方式來實(shí)現(xiàn)這一操作:在連接部周圍限定密封的空間/空腔(實(shí)際上在密封部上面…)以便能夠?qū)⒁后w鑄塑組合物限制在此處直到該組合物發(fā)生固化(硬化)。當(dāng)然，該模具是“開放的”，這表示該模具包括用于注入液體組合物的開口，所述開口位于一個(gè)位置和/或可閉合使得可以實(shí)現(xiàn)所需密封性。為了注入液體鑄塑組合物，可能需要特定的裝置(泵)，例如基于循環(huán)活塞原理(endless piston principle)的泵。可以將該泵的工作原理與循環(huán)活塞(蝸桿)進(jìn)行比較，循環(huán)活塞(蝸桿)將制品從吸入端輸送至排放端從而在此過程中形成壓差。通常，在加熱區(qū)(烘箱)中進(jìn)行鑄塑組合物的固化，以便加速固化。根據(jù)所選擇的產(chǎn)品，可以在室溫下進(jìn)行硫化(固化)。然而，為了加速所述固化，固化溫度優(yōu)選為至少50°C、更優(yōu)選為至少80°C、通常不超過150°C、優(yōu)選不超過120°C，從而防止加熱器的退化。大約100°C的溫度得出良好的結(jié)果。在高溫下的固化時(shí)間優(yōu)選為最多數(shù)分鐘、優(yōu)選為最多I分鐘。就上述QSil218硅酮組合物而言，在100°C下的固化時(shí)間為大約I分鐘。就大規(guī)模/工業(yè)生產(chǎn)而言，可以當(dāng)加熱器在載架上時(shí)執(zhí)行注入液體鑄塑組合物以及使其固化的步驟，優(yōu)選地調(diào)整固化的速度從而具有所要求的在烘箱中的固化時(shí)間。本發(fā)明還涉及如上所述柔性加熱器在尿素箱中，更具體地在尿素箱的基板中或基板上的使用。為此目的，本發(fā)明涉及一種將柔性加熱器連接到SCR模塊(更具體地連接到SCR模塊的尿素箱的基板)的方法；根據(jù)該方法，在將柔性加熱器固定在尿素箱中或尿素箱上之前或之后，將已連接到加熱器的電阻軌道且如上所述那樣做了腐蝕防護(hù)的電線連接到車輛的電源。 術(shù)語“尿素”應(yīng)被理解成表示任何含有尿素的溶液，通常是水溶液。利用共晶的水/尿素溶液本發(fā)明得出良好結(jié)果，該共晶溶液具有標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì):例如根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DIN 70070,
在AdBlue 溶液(尿素的商品溶液)的情況下，尿素含量是在31.8%和33.2%(重量)(即32.5+/-0.7重量％)之間，因此氨的可用量在18.0%和18.8%之間。本發(fā)明也可應(yīng)用于尿素/甲酸銨混合物，該混合物也采用水溶液的形式，以商標(biāo)名Denoxium 銷售并且其中一種組合物(Denoxium-30)含有與Adblue 溶液相等量的氨。后者的優(yōu)點(diǎn)是只在_30°C以下的
溫度發(fā)生凍結(jié)(相對于前者的_11°C)，但缺點(diǎn)是與可能釋放出甲酸有關(guān)的腐蝕問題。在共晶的水/尿素溶液的情形下，本發(fā)明特別有利。根據(jù)本發(fā)明的尿素箱可由任何材料制成，優(yōu)選在化學(xué)上耐尿素的材料。一般來說，該材料是金屬或塑料。聚烯烴特別是聚乙烯(更具體地HDPE或者說高密度聚乙烯)成為優(yōu)選材料?？衫每招捏w領(lǐng)域所知的任何轉(zhuǎn)化工藝制造該尿素箱。一種優(yōu)選的處理方法，特別是當(dāng)尿素箱是由塑料(尤其是HDPE)制成時(shí)，是擠出-吹塑成型法。在此情況下通過擠出獲得型坯(由一個(gè)或多個(gè)部件構(gòu)成)，然后利用吹塑成型法在模具中成型。該箱的使用單個(gè)型坯的一件式成型得出良好結(jié)果。有利地為此尿素箱裝備基板或安裝板(亦即大致具有板形狀的支撐物)，尿素貯存系統(tǒng)和/或注入系統(tǒng)的至少一個(gè)有源附件附接在該基板或安裝板上。此基板通常具有自我閉合、具有任意形狀的周邊。通常，其周邊具有圓形形狀。以一個(gè)特別優(yōu)選的方式，該基板是潛入式的安裝板，即它密封位于箱下壁中的開口。詞語“下壁”實(shí)際上應(yīng)被理解成表示箱的下半部(無論該箱是否整體成型、或者由兩個(gè)型坯片或剪切塊所制成)。優(yōu)選地使該基板位于尿素箱下部三分之一中，更優(yōu)選地位于下部四分之一中、或者甚至正好位于尿素箱的底部。該基板可以部分地在下部側(cè)壁上，在此情況下一旦安裝在車輛中就使該基板略微傾斜。該基板的位置和/或方向尤其取決于該箱在車輛中的位置，并且取決于在它周圍被占據(jù)的空間(考慮待并入其中的部件)。
因此，該基板包含至少一個(gè)在貯存和/或注入期間為有源(active)的部件。這應(yīng)被理解成表示該部件附接到該基板或者被制成該基板的一部分。該部件可并入箱的內(nèi)部、或者在箱的外部，如果有必要的話有一個(gè)連接件(輸送管)穿過該部件。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明此變型的基板包含若干個(gè)有源貯存和/或計(jì)量部件，更具體優(yōu)選地，該基板包含與在添加物箱中發(fā)現(xiàn)、從該箱中流出或流入該箱的液體添加物接觸的所有有源部件。優(yōu)選地，該部件選自下列元件:泵、液位計(jì)、溫度傳感器、品質(zhì)傳感器、壓力傳感器和壓力調(diào)節(jié)器。這些柔性加熱器的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是:由于具有柔性因而可以將它們?nèi)菀椎夭迦肴我庑螤畹目涨?該空腔可以在箱和/或其基板的內(nèi)部空間的內(nèi)部或外部)同時(shí)與壁大致地吻合，甚至在沿循彎曲的路徑時(shí)。此外，這些柔性加熱器可具有任意形狀，有可能甚至是復(fù)雜形狀，以便可利用單個(gè)加熱器(根據(jù)一種“圖案”而設(shè)計(jì))來加熱該箱的各種部件，甚至是相互遠(yuǎn)離的部件。值得指出 的是，在本申請中的措辭不明確的情況下，我們利用此句話來確定:在目前請求保護(hù)的本發(fā)明范圍之外也有利的上述各方面本身構(gòu)成了發(fā)明，并且可能以后會(huì)獨(dú)立地請求保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種用于制造柔性加熱器的方法，所述柔性加熱器包括封閉在兩個(gè)電絕緣塑料材料片中的電阻軌道，所述軌道包括與電線連接的電連接部，所述方法包括以下步驟: 將所述電阻軌道封閉在所述兩個(gè)電絕緣塑料材料片中； 將所述電線連接到所述電阻軌道的電連接部； 將開放的模具放置在連接區(qū)的周圍； 將液體鑄塑調(diào)配物注入所述模具； 使所述組合物固化； 拆除所述模具。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述電絕緣塑料材料片基于硅酮組合物。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述柔性加熱器包括夾在兩個(gè)硅酮樹脂片之間的不銹鋼電阻軌道。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述柔性加熱器包括至少兩個(gè)相互交錯(cuò)(即相互交織)的電阻軌道。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，給所述金屬軌道設(shè)置穿孔，用電絕緣塑料材料填充這些穿孔以便使所述兩個(gè)電絕緣塑料材料片相互連接。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中， 所述穿孔的直徑小于Imm但至少等于用于蝕刻金屬箔的酸的表面張力。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其中，所述焊接區(qū)包括(微)穿孔。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述液體鑄塑調(diào)配物是液體硅酮組合物。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述液體硅酮組合物基于至少兩種組分。
10.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，利用優(yōu)選地基于循環(huán)活塞原理的泵將所述液體鑄塑調(diào)配物注入所述模具中。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，當(dāng)所述加熱器在載架上時(shí)執(zhí)行注入所述液體鑄塑調(diào)配物的步驟以及使所述液體鑄塑調(diào)配物固化的步驟，調(diào)整它的速度以便具有所要求的固化時(shí)間。
12.一種用于將利用如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法所獲得的柔性加熱器連接在車輛SCR模塊的尿素箱中或上的方法，根據(jù)所述方法，在將所述柔性加熱器固定在所述箱中或上之前或之后，將所述電線連接到所述車輛的電源。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，將所述加熱器固定在所述尿素箱的基板中或上。
全文摘要
一種用于制造柔性加熱器的方法，所述柔性加熱器包括封閉在兩個(gè)電絕緣塑料材料片中的電阻軌道，所述軌道包括與電線連接的電連接部；該方法包括以下步驟-將電阻軌道封閉在兩個(gè)電絕緣塑料材料的片中；-將電線連接到電阻軌道的電連接部；-將開放的模具放置在連接區(qū)的周圍；-將液體鑄塑調(diào)配物注入所述模具；-使所述組合物固化；-拆除模具。
文檔編號(hào)H01R43/00GK103250464SQ201180057224
公開日2013年8月14日 申請日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者崔在植, 讓-米歇爾·葛哈尼, 皮埃爾-弗朗索瓦·達(dá)鶴迪 申請人:英瑞杰汽車系統(tǒng)研究公司