[其他]自动限温加热带生产方法及其产品

说明书

本发明涉及电热器件的制造工艺及其电加热器件

传统电热器的电热元件是用金属电阻材料作为发热体，其电阻率随温度变化较小，在额定电压下，电热功率基本是恒定的。只有通过外加电子控制设备，才能实现功率的自动调节，但技术比较复杂，造价较高，不便维护。1961年F.KOhler用低压聚乙烯（HDPE）充填炭黑（CB）制得的复合材料，发现其电阻率具有正温度系数（Positive    Temperature    Coefficient），简称PTC材料。该材料的电阻率不仅随温度升高而增大，而且在特定温区急剧跃增，以至能阻断电流，具有热敏电开关特性。使其电阻率发生跃增的温度，定义为PTC材料的开关温度（Ts）。不同的PTC材料，其开关温度（Ts）不同，它主要取决于原料组成及制造工艺。美国较早的使用PTC材料作发热体制成自限加热器的原型（USP    3，243，753）。用PTC材料制作的自限加热器，通电工作时，不仅可以加热，而且能够自动限定最高加热温度，该温度定义为加热器的自限温度（Tr）。自限温度（Tr）的高低，取决于PTC材料的开关温度（Ts），它能使加热器的最高加热温度稳定地工作在Ts附近。自限温度Tr是自限温加热器的一项主要指标，它决定了加热器的适应范围。1974年美国已经研制出适合工业使用的自限加热器（即Self-Regu-lating    Heater）。在USP    3，914，363专利文献中，所公开的自限导电挤出物的制造方法，使做成的加热器必须在120-150℃温度下退火15小时以上，因而要求加热器的外套材料（高聚物）的熔点必须比内部PTC材料的高几十度，以保证在退火温度下PTC电热元件不软化变形。目前，国外（如美国）已商品化生产出Tr为65℃，110℃，120℃及150℃不同种类的自限加热器。1980年以来国内开始涉入上述领域，研制出Tr等于65℃的自限加热带。由于所述加热器（带）具有自动限温，补偿加热的特殊性能，现已被广泛应用于防冻，防凝结，气液输运管线，石油开采等许多需要加热保温的工程上，获得了公认的优异效果。在民用方面，自限加热器也得到越来越广泛的开发应用，引起国内外科技和企业界的重视，人们从多方面探索PTC材料的发热效率（JP昭57-12061），导电性能（JP昭57-21441，JP昭56-8443）以及加热器的工作寿命（JP昭55-98801）等。但是，现有技术和商品中尚缺Tr＝80℃的自限加热器，更没有披露该种加热器的生产工艺。

针对上述情况，本发明的任务是提出一种自动限温加热器的生产方法，并使用了开关温度（Ts）为85℃的PTC材料作为发热体，制造出能将最高加热温度自动限定在80±5℃温区的自限加热带，以满足民用及各种保温工程对该温区加热器的要求。

本发明的要点是：在两根具有一定间距的平行金属线芯之间，连续均匀地敷设PTC材料层，形成电热元件PTC芯带。再在该芯带外面包复一层（或多层）高分子材料（或金属编织网）作为加热带外套，最后将加热带整体进行辐照交联，使芯材的PTC特性具有记忆功能，即制成自限加热器成品。所说的金属线芯可选用多股绞合导线作为加热带的两个电极。PTC芯带和高分子外套使用同类热塑性聚合物（PE）作基材。本发明经拉制PTC芯带、包复外套及辐照交联三步工序完成。其生产步骤为：

A.拉制芯带：首先予热单螺杆挤塑机，并保持该挤塑机的机头温度210-250℃，机身温度150-180℃，机尾温度80-110℃。再将开关温度（Ts）为85±5℃的PTC材料的粒料从机尾装入。用两根等间距导电线芯平行地穿过机头挤塑模具，同时牵引该线芯匀速运动，其线速度稳定在30-50m/min，随着线芯地位移，挤塑机连续地将粘流态PTC材料由机头模具挤出，并均匀地敷设在该两根线芯上，形成PTC材料层、且两侧有两根平行电极（即线芯）的带型电热元件，再将所拉制的热态电热元件经水槽冷却，即成PTC芯带。

B.包复外套：高分子外套材料，可选用高压聚乙烯（LDPE）类电缆护套材料。用上述同型挤塑机，保持该挤塑机的机头温度210-230℃，机身温度150-170℃，机尾温度90-100℃，将上述拉制的PTC芯带涂布适量滑石粉，穿过机头外套模具，该模具的出口形状与芯带模具（截面）一致，尺寸稍大，穿过外套模具的PTC芯带，其牵引线速度同PTC芯带的拉制速度。随着芯带地拉出，挤塑机中的粘流态护套料经外套模具连续均匀地挤包在PTC芯带上，形成的热态外套，再经过一对圆柱型滚轮滚压成型，使其紧贴于PTC芯带表面，随即进入水槽冷却，得到基本型加热带。