[发明专利]一种粘合型电发热体及其制造方法

说明书

本发明涉及电发热体技术，以及电热膜、电热块及绝缘层的制造方法的改进。

目前在电热器具中，采用电热膜、电热块作为电发热体，因其热效率远高于金属电热丝而获得广泛应用，现有的电热膜技术，一是二氧化锡类电热膜，采用热喷涂方法制造，工艺要求及制造成本较高，且大多数只应用于低温小功率范围;二是北京太阳能研究所公开的烧结型电热膜技术（CN87103537A），提出一种由底材、单层或多层绝缘底层，单层或多层电热膜和导电电极组成，其电热膜是由多种氧化物组成的低熔点玻璃（中间体）作载体，超细石墨粉为主的导电粒子作导电材料，必须经高温烧结才能成膜并与绝缘底材或绝缘底层固结，其烧结温度一般需520℃左右（该公开材料称该电热膜的烧结温度为350℃～650℃，实际上低于500℃是难以烧结成膜的），而根据文献和试验证实，石墨在450℃左右将开始氧化反应，因而这种电热膜在成膜前将造成石墨剧烈氧化，不但烧结工艺复杂，而且烧结工艺条件对电热膜阻值影响甚大，不易制造出质量稳定的产品，这种电热膜的缺点还在于不耐高温，只能在短时间内承受300～350℃，长期工作温度要求不超过180℃，承受功率密度也不高。此外，该电热膜只能在烧结后才能上电极，在制造过程中对半成品不能进行阻值测量，也难以控制产品质量的稳定，由于该电热膜与电极粘结剂是不同材料，因而常会在电极与电热膜二者的接触边界发生“跳火”现象而破坏电热膜，该电热膜还由于容易发生功率衰退现象而影响产品的耐久性。该公开文献提供的绝缘底层制造技术，也是由多种氧化物组成的中间体作载体加绝缘填料在高温下烧结而成，一般烧结温度也需520℃以上，生产实际证明，烧结温度超过500℃，不但增加了工艺的难度，而且对某些产品的开发（如糖瓷制品）将会受到一定的限制。

该技术还由于配制电热膜材料和绝缘层材料使用了挥发性的稀释剂（大量为醇类），在烧结时，醇类挥发排放将对大气环境造成污染，而且导致电热膜结构较疏松。影响电热膜质量。

本发明为克服上述电发热体产品的弊端而提出一种粘合型绝缘层及粘合型电热膜或电热块构成的新型电发热体及其制造方法，该电发热体可以在较低温度下固化而成，从而大大提高产品的质量稳定性，并简化了制造工艺，节约能耗。

本发明的目的通过下述技术措施达到：电发热体包括底材、一层或多层绝缘层、一层或多层电热膜或电热块、导电电极，其绝缘层是底材表面的绝 缘底层或（和）多层电热膜或电热块的层间绝缘层或（和）电热膜或电热块表面绝缘密封层，所说的绝缘层由碱金属硅酸盐类无机粘合剂载体或（和）磷酸盐类无机粘合剂载体与绝缘粒子复合组成的绝缘复合体材料经固化构成。所说的电热膜或电热块则由导电复合体材料经固化构成，该导电复合体材料由碱金属硅酸盐类无机粘合剂载体或（和）磷酸盐类无机粘合剂载体与导电粒子复合组成，其中可添加适量固化剂或（和）填料。所说的构成绝缘层的绝缘复合体材料以及构成电热膜或电热块的导电复合体材料的固化条件为：固化温度范围50℃-450℃，固化时间范围30分钟至10小时。为提高效率和节能，最适宜的固化条件为：因化温度范围100℃-300℃，固化时间范围30分钟-120分钟。用本发明的技术方案可形成各种电发热体的设计，层次排列可有下列形式：a、绝缘底材（如陶瓷、玻璃等绝缘底材）加电热膜或电热块加表面绝缘密封层（如图1）;b、底材加绝缘底层加电热膜或电热块加表面绝缘密封层（如图2），也可不设表面绝缘密封层（如图3、图4），电热膜或电热块根据需要可设一层或多层，电热膜或电热块的层间可设有绝缘层。电热膜或电热块对绝缘底材或绝缘层的附着主要依靠导电复合体材料中无机粘合剂的粘合力，同样，绝缘层对底材或电热膜或电热块的附着，主要也是依靠绝缘复合体材料中无机粘合剂的粘合力，因而本发明所采用的绝缘层以及电热膜或电热块均属于粘合型。

本发明的导电电极可用导电复合体材料作为粘结剂直接粘结在电热膜或电热块上，由于该粘结剂与电热膜或电热块是同一种材料，有利于使导电电极和电热膜或电热块形成一体化。

本发明所说的碱金属硅酸盐类粘合剂载体，可用中性水玻璃、钠水玻璃、钾水玻璃、铷水玻璃、锂水玻璃的单组分或多组分复合物所说的磷酸盐类粘合剂载体可为酸式磷酸盐、偏磷酸盐、焦磷酸盐或直接由磷酸与金属氧化物、卤化物、氢氧化物、碱性盐类、硅酸盐、硼酸盐的反应物，可以采用上述材料的单组分或多组分的复合物。