專利名稱：以板型石墨為主的電傳導(dǎo)性涂料所涂布的板型發(fā)熱體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于建筑材料科學(xué)領(lǐng)域，特別涉及到關(guān)于板型發(fā)熱體的一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即一種以板型石墨為主的電傳導(dǎo)性涂料所涂布的板型發(fā)熱體。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代化建設(shè)的需要，越來(lái)越多的新型建筑材料不斷涌現(xiàn)到建材市場(chǎng)。從發(fā)熱、供暖的角度而言，以前的供暖能源經(jīng)歷了從煤炭到石油再到煤氣的轉(zhuǎn)換過(guò)程，由于人們對(duì)環(huán)境的重視度增加，逐漸需用電能來(lái)代替其他供暖能源。根據(jù)市場(chǎng)的需求，利用電為能源發(fā)熱體的各種器材有電熱毯、電熱膜、電暖器、各種供暖用的埋在混凝土中的電纜線等等。但是，各有各的長(zhǎng)處，各有各的弊病，例如漏電、溫度偏差、壽命短、放射有害電磁波、不節(jié)能、施工復(fù)雜等。因此，在選用時(shí)，就受到了各方面的限制。市場(chǎng)的需求形勢(shì)促使了本公司開發(fā)研制新的供暖性建材產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題，是針對(duì)已有技術(shù)中電發(fā)熱體出現(xiàn)的問(wèn)題，如電熱膜方式和埋入導(dǎo)熱線的方式中出現(xiàn)的熱分布不均勻、不安全、放射的電磁波對(duì)人體有害、壽命短、施工不便等諸多缺陷，為了克服這些缺陷而重新設(shè)計(jì)一種板型發(fā)熱體結(jié)構(gòu)，它是以健康為主的電傳導(dǎo)發(fā)熱產(chǎn)品。本實(shí)用新型的目的，是提供一種以板型石墨為主的電傳導(dǎo)性涂料所涂布的板型發(fā)熱體。就是使用厚度非常薄的板形狀的含有石墨的涂料發(fā)熱體，涂在木基板的某一面上形成一種膜，其電傳導(dǎo)性涂料內(nèi)部按一定的距離設(shè)置作為電流均勻的金屬帶，使整體發(fā)熱板的溫度偏差減到最小值，因此這是以電為能源利用電流均勻帶和石墨等涂料結(jié)合的板型發(fā)熱體。電傳導(dǎo)性涂料基板般采用木材板，它耐沖擊、易安裝、用途廣。
本實(shí)用新型的目的，是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，一種以板型石墨為主的電傳導(dǎo)性涂料所涂布的板型發(fā)熱體，包含發(fā)熱體基板，及與基板面一側(cè)相鄰的復(fù)合防水絕緣層面，其特征在于，在該防水絕緣層面的兩側(cè)位置處，分別埋入兩個(gè)電極，在所述兩個(gè)電極之間的區(qū)域等間隔地設(shè)有金屬的電流均勻化帶，在所述復(fù)合防水絕緣層上涂敷一層含有石墨粒子的電傳導(dǎo)涂料層，該涂料層完全覆蓋電極及電流均勻化帶，與其相連的上表面為防水材料層，它覆蓋整個(gè)涂料層，其上再由導(dǎo)熱材料覆蓋，再其上連有絕緣材料層，與該絕緣材料層相連的是用作有害波處理的金屬材料層，最外層是作為整體發(fā)熱板表面裝飾層的防水、耐磨的材料覆蓋層。
所述電傳導(dǎo)性涂料由聚乙烯、環(huán)氧樹脂、聚酰胺以及硅等合成樹脂中加入了(thinner)等稀釋劑混合成的溶液中再加入石墨微粉沫均勻的混合而成的非常薄的完全不能直立的板狀形發(fā)熱導(dǎo)體，其厚度只有0.2-0.5mm。
以上板狀石墨微小粒子，不同于其他粘度低的合成樹脂，以前的結(jié)構(gòu)混合的效果分布散亂，現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)很規(guī)則且均勻。它們之間接觸并不是舊式的碳素粒子，而是維持石墨粒子間面接觸狀態(tài)，所以即使少量的石墨微粉沫也能確保有效的電傳導(dǎo)效果。
但是，以上板狀石墨粒子均勻的分配在板的整個(gè)面上是很難的。因?yàn)榘迕嫔习l(fā)熱體的電流根據(jù)石墨的分散混合程度，電阻在變化。所以如何均勻的混合石墨及其重要，否則會(huì)造成發(fā)熱板面出現(xiàn)溫度偏差。要防止溫度偏差在板的兩端位置上設(shè)置的電極間和電傳導(dǎo)性涂料內(nèi)部埋入了電流均勻化帶---金屬材料。它根據(jù)板面積的大小，再考慮電流的方向，至少埋入一個(gè)以上。這是電傳導(dǎo)性涂料涂在木板上發(fā)熱的一個(gè)不同的技術(shù)特征。
電流從電極的一方流向另一方，設(shè)置的電流均勻帶的方向同電極的方向一致，這種均勻化帶的方向與電流方向垂直，與兩端的電極相平行，其功能消除電傳導(dǎo)微小電流之差，起到維護(hù)電流的均勻值。以上進(jìn)一步說(shuō)明某一個(gè)位置點(diǎn)的電流它從一側(cè)到另一側(cè)的過(guò)程中所發(fā)生的電流量的偏差降到最低點(diǎn)。
另外，已設(shè)置好的電流均勻化帶的基板上，涂完電傳導(dǎo)性涂料后需要充分的震動(dòng)使石墨粒子和電傳導(dǎo)涂料之間的混合更加均勻并達(dá)到溫度的穩(wěn)定狀態(tài)。
本實(shí)用新型的有益效果是，該板型發(fā)熱體，使用了石墨粒子和電流均勻化帶，結(jié)合均勻的電傳導(dǎo)涂料實(shí)踐了板上發(fā)熱體溫度的均勻性，達(dá)到了發(fā)熱板面的溫度偏差為極少的目的。由于板上發(fā)熱體基板采用了木板材料，是發(fā)熱體自身重量減少，不但安裝和施工簡(jiǎn)便，而且其抗沖擊能力也超強(qiáng)，可適用于建筑物的地板供暖，也適用于學(xué)校，食堂，教會(huì)等。


圖1是本實(shí)用新型所述板型發(fā)熱體結(jié)構(gòu)斜剖示意圖；圖2是上述板型發(fā)熱體結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖3a是電傳導(dǎo)涂料中所采用石墨粒子微粉末狀態(tài)連接結(jié)構(gòu)；圖3b是電傳導(dǎo)涂料中所采用石墨粒子間面接觸狀態(tài)連接結(jié)構(gòu)；圖4是兩電極間電流均勻化示意圖；圖5是所述板型發(fā)熱體上電極間電阻和面積固有電阻示意圖；具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1、圖2表示本實(shí)用新型的板型發(fā)熱體結(jié)構(gòu)的一部分，通過(guò)斜視圖1和斷面圖2看出。如圖所示本實(shí)用新型的板型發(fā)熱體由木板、合成板、中密度壓縮板等木質(zhì)板(11)的一表面上復(fù)合了防水絕緣層(12)，整個(gè)絕緣層兩端埋入電極(13A)(13B)在兩個(gè)電極之間考慮了木材基板的大小，設(shè)置金屬電流均勻化帶(14)其方向和兩個(gè)電極所平行，在埋入好電極和電流均勻化帶的絕緣層(12)上涂上由石墨粒子組成的電傳導(dǎo)涂料形成一種膜(15)其厚度為0.2-0.5mm，在已形成的電傳導(dǎo)涂料膜面上覆蓋一層防水絕緣材料(16)，其上用導(dǎo)熱材料(17)覆蓋絕緣層(16)作為熱平展層，其上再用絕緣材料(18)覆蓋(17)作為絕緣層，其上再用金屬材料(19)覆蓋(18)作為有害波處理層，其上選擇防水又耐磨的裝飾板(20)覆蓋(19)作為整個(gè)發(fā)熱板結(jié)構(gòu)的表面層。
參照?qǐng)D3a所示，為使用舊形石墨粒子(31)的微粉沫，粒子之間接觸形式，為點(diǎn)接觸，因此點(diǎn)傳導(dǎo)效率將大為降低，從而需要大量的粉沫，參照?qǐng)D3b使用的石墨粒子為(32)連接形態(tài)時(shí)，粒子之間的接觸是面接觸，提高了電傳導(dǎo)效率。
參照?qǐng)D4，當(dāng)兩端電極(13A)(13B)的電源接頭與經(jīng)過(guò)基板(11)和絕緣層(12)的電源直接連接(圖上沒(méi)有顯示)，而沒(méi)有與電源直接相連的電流均勻化帶(14)的作用在圖4中可見。
從電極一端(13A)流出的A值電流，傳達(dá)到電傳導(dǎo)性涂料膜時(shí)，可能因?yàn)榛旌显谕苛现惺勰姆植嘉⑿〔町?，造成電流A值開始變化，導(dǎo)致出現(xiàn)溫度偏差。但是這種發(fā)生變化的電流當(dāng)接觸到金屬材料電導(dǎo)體—電流均勻帶(14)時(shí)，將會(huì)恢復(fù)到原來(lái)的電流A值，起到了電流的均勻性，保持了發(fā)熱溫度的平穩(wěn)性。
以上板型的電傳導(dǎo)涂料是由合成樹脂溶劑及石墨粒子構(gòu)成，但它完成此項(xiàng)要經(jīng)過(guò)烘干和溶劑的蒸發(fā)過(guò)程，最終形成合成樹脂和石墨粒子的混合體——電傳導(dǎo)涂料膜。它的厚度大約為0.2-0.5mm。
所述板型電傳導(dǎo)發(fā)熱膜的非電阻值應(yīng)該滿足ρ＝R·A/L＝R·W·t/L＝10～50Ωcm…………(公式1)在這里ρ板上發(fā)熱體的非電阻(Ωcm)R電阻(Ω)A板上發(fā)發(fā)熱的面積(cm2)W板上發(fā)熱體的寬度(cm)L板上發(fā)熱體的長(zhǎng)度(cm)t板上發(fā)熱體的厚度(cm)以上的非電阻(ρ)使電傳導(dǎo)涂料膜更加有效的起到發(fā)熱所用的實(shí)驗(yàn)值。但電傳導(dǎo)性涂料膜的寬度(w)和長(zhǎng)度(L)一致厚度為0.2mm以下時(shí)，為了取得以上電傳導(dǎo)涂料膜必要的所定非電阻，需要增加涂料中混合的石墨量。但是，如果電傳導(dǎo)涂料內(nèi)部石墨的含量達(dá)到40wt％時(shí)，增加電傳導(dǎo)涂料的粘度，則不能制造出均勻的電傳導(dǎo)涂料。如果電傳導(dǎo)涂料膜的厚度超過(guò)0.5mm根據(jù)所涂的涂料量增加需要的烘干時(shí)間也長(zhǎng)，容易造成板的變形，再?gòu)牟牧狭康慕嵌瓤紤]也不經(jīng)濟(jì)。
同時(shí)要考慮到發(fā)熱溫度也可能超過(guò)所需要的溫度，因此，最好在板上發(fā)熱體內(nèi)部安裝過(guò)熱保護(hù)器。
以上所說(shuō)的電流均勻化帶的材料選擇銅或者鋁，其厚度0.1-0.5mm，寬度5-20m/m的范圍。
本發(fā)明的制造工藝中，已設(shè)置好電流均勻帶的木基板上，涂上電傳導(dǎo)性涂料后需要震動(dòng)基板的過(guò)程，這震動(dòng)目的就是為了讓石墨粒子在木基板上均勻的分布在電傳導(dǎo)涂料中。
參照?qǐng)D5，表示電極間電阻和面積固有電阻示意圖，電極間電阻R和面積固有電阻β的關(guān)系符合下述公式。
R′＝β·b/a或者β＝R′·a/b (公式2)在這里R′電極間電阻(Ω)β面積固有的電阻(Ωcm2)a電極的長(zhǎng)度(cm)b電極間的距離(cm)由以上實(shí)施例說(shuō)明，本實(shí)用新型解決了根據(jù)不同的大小面積，利用電流均勻帶使板面上的溫度調(diào)整均勻，其發(fā)熱體基板選用的木板材料使發(fā)熱體的重量明顯降低，運(yùn)輸、安裝方便又有很好的沖擊吸收性?？梢杂迷诮ㄖ∨途植咳∨?、臨時(shí)取暖的施工中。
本實(shí)用新型用的板型發(fā)熱體特點(diǎn)是，不但消除了對(duì)人體有害的電磁波，而且發(fā)熱過(guò)程中放射很高的遠(yuǎn)紅外線，有益于健康，因此，可以廣泛地被用于保健醫(yī)療行業(yè)。
權(quán)利要求1.一種以板型石墨為主的電傳導(dǎo)性涂料所涂布的板型發(fā)熱體，包含發(fā)熱體基板(11)，及與基板面一側(cè)相鄰的復(fù)合防水絕緣層面(12)，其特征在于，在該防水絕緣層面的兩側(cè)位置處，分別埋入兩個(gè)電極(13a)，(13b)，在所述兩個(gè)電極之間的區(qū)域等間隔地設(shè)有金屬的電流均勻化帶(14)，在所述復(fù)合防水絕緣層(12)上涂敷一層含有石墨粒子的電傳導(dǎo)涂料層(15)，該涂料層(15)完全覆蓋電極(13a)，(13b)及(14)，與其相連的上表面為防水材料層(16)，它覆蓋整個(gè)涂料層(15)，其上再由導(dǎo)熱材料(17)覆蓋，再其上連有絕緣材料層(18)，與該絕緣材料層相連的是用作有害波處理的金屬材料層(19)，最外層是作為整體發(fā)熱板表面裝飾層的防水、耐磨的材料覆蓋層(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以板型石墨為主的電傳導(dǎo)性涂料所涂布的板型發(fā)熱體，其特征在于，所述電流均勻化帶使用的材料為銅或鋁，其厚度0.1-0.5mm寬度為5-20mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以板型石墨為主的電傳導(dǎo)性涂料所涂布的板型發(fā)熱體，其特征在于，所述電傳導(dǎo)涂料是由聚乙烯、環(huán)氧樹脂、聚酰胺以及硅組成的合成樹脂和石墨微小粉沫的混合體，厚度為0.2-0.5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以板型石墨為主的電傳導(dǎo)性涂料所涂布的板型發(fā)熱體，其特征在于，所述防水絕緣材料(16)及絕緣材料(18)，其厚度范圍為0.3-0.8mm，面積大小同基板(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以板型石墨為主的電傳導(dǎo)性涂料所涂布的板型發(fā)熱體，其特征在于，所述的導(dǎo)熱材料(17)及金屬材料(19)，選用為銅、鋁材料，其厚度范圍為0.3-0.5mm，面積大小同基板(11)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以板型石墨為主的電傳導(dǎo)性涂料所涂布的板型發(fā)熱體，其特征在于，所述的復(fù)合裝飾覆蓋層(20)，其厚度范圍為3-5mm，面積大小同基板(11)。
專利摘要以板型石墨為主的電傳導(dǎo)性涂料所涂布的板型發(fā)熱體，屬于建筑材料科學(xué)領(lǐng)域，包含發(fā)熱體基板，及相鄰的復(fù)合防水絕緣層，在防水絕緣層面兩側(cè)分別埋入兩個(gè)電極，在電極間區(qū)域等設(shè)有金屬電流均勻化帶，在復(fù)合防水絕緣層上涂有石墨粒子的電傳導(dǎo)涂料層，與其相連的上表面為防水材料層，其上再由導(dǎo)熱材料覆蓋，再其上連有絕緣材料層、金屬材料層，最外是表面裝飾材料覆蓋層。該板型發(fā)熱體實(shí)現(xiàn)了溫度的均勻性，不但安裝和施工簡(jiǎn)便，而且其抗沖擊能力也超強(qiáng)，可適用于學(xué)校，食堂，教會(huì)等建筑物的地板供暖。
文檔編號(hào)H05B3/10GK2862563SQ20052011440
公開日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2005年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者金東基 申請(qǐng)人:北京愛(ài)康電暖建材有限公司