自调控加热器的制作方法

本发明涉及一种平板自调控加热器和制备这种结构的工艺。特别是，本发明涉及使用共层压来制备平板自调控加热器，或者，优选使用共挤出来制备平板自调控加热器，从而能够连续制备这些平板自调控加热器，因而价格低廉。

背景技术：

1、平行电阻自调控加热电缆是已知的。这种电缆通常包括沿电缆纵向延伸的两根导体。通常情况下，导体被嵌入到电阻式的聚合物加热元件中，该元件沿着导体的长度被连续挤出。因此，该电缆具有平行电阻的形式，通过两根导体将功率施加到跨两根导体平行连接的加热元件。加热元件通常有具有正电阻温度系数。因此，随着加热元件的温度升高，导体之间电连接的材料的电阻也会增加，从而降低了功率输出。这种功率输出随温度变化的加热电缆被称为自调控或自限制。

2、因此，为了避免过热和对物体的潜在破坏，其为自限制的，且不需要调控的电子设备。

3、自调控通过使电流通过具有正温度系数(ptc)特性的半导电性介质，利用从电能到热能的转换，使物体温度高于其周围环境的温度，直到达到稳态(自调控)。具有ptc的材料具有随温度上升的电阻，是自调控功能背后的机制。这些ptc电缆通常用于地板加热或环绕于管道上，例如用于防冻的目的。然而，电缆不能提供大量的热表面积，因此需要大量的电缆来提供例如地板加热。

4、因此，本发明人试图提供与电缆相对的平板加热器。这种平板的截面可以是矩形或方形，而不是电缆。

5、然而，文献中也有对平板加热器的披露。在wo2014/188190中，描述了一种电加热器，其包括导体和设置在导体之间的加热元件，其中加热元件包括分布在第一电绝缘材料中的导电材料。该绝缘材料将导体与导电材料分开。然而，这种复杂的设置是不需要的。

6、us6512203描述了一种用于电加热玻璃基材的装置，其中导体粘附在所述表面，且电阻膜粘附在所述表面。

7、us7250586描述了一种用于汽车座椅或类似物品的表面加热系统，包括支架和包含导电塑料的加热层，其特征在于，加热层由柔性膜形成，且支架是柔性的。

8、us4247756描述了一种加热地板垫，其中两个导电内层夹着导体。这些导体被粘附在内层上。

9、us7053344描述了一种用于织物的柔性加热器。该结构不是一个可以通过共挤出制备的结构。

10、ep0731623描述了一种ptc电缆，其中存在pvc和导电填料。该电缆被微晶硅产品所包围以提高性能。

11、us5451747描述了一种由绝缘材料包围的ptc材料的加热垫。该垫包含两个导体，由中密度、高柔性的ptc材料包围。

12、wo2008/133562描述了一种在ptc发热材料内有两个电极的加热装置，其中ptc材料包含电极互连部分，相对于发热材料其他部分，电极互连部分的ptc材料电阻率低。在‘562中的电极之间的距离是380mm。如此大的间隙导致了装置的加热问题，即加热过程慢。此外，为了确保设备有足够的热量，需要高电压，例如来干线电源的电压。因此，‘562中的装置适合于有限数量的应用，例如地板下的加热，但由于需要高电压，这样的产品存在固有的安全风险，即意外地钻入该产品可能导致严重的触电。

13、本发明人认识到，可以制备简单、灵活和廉价的加热器，其中导体和其嵌入的聚合物组合物被共层压或共挤出来形成目标材料。在后一种实施方式中，这意味着可以制备出具有多个平行、等距导体的连续片材。此外，可以制备出具有厚度、定制的导体间隔和不同填料水平的平板，以实现对产生的热量进行定制。特别是，导体紧密地保持在一起，例如相隔2至15cm。由此产生的装置加热非常迅速，且产品中可以使用较低的电压，从而避免了触电的危险。然后，该装置可用于更广泛的应用，如在加热型衣物或汽车座椅中，因为电池电源或低风险电压足以加热材料。

技术实现思路

1、从一个方面来看，本发明提供了平板电加热器，优选可通过共挤出获得，包括：

2、多个细长导体，其均匀地间隔并基本相互平行，其中细长导体之间的距离为20-150mm，

3、所述导体嵌入并接触于具有正温度系数的半导电性组合物，所述半导电性组合物包括聚乙烯、聚丙烯或其混合物和导电填料，

4、其中，所述导体优选与所述半导电性组合物的纵向平行。

5、从另一个方面看，本发明提供了一种多层平板电加热器，优选通过共挤出获得，按顺序包括，

6、第一层，包括具有正温度系数的半导电性组合物，所述半导电性组合物包括聚乙烯、聚丙烯或其混合物和导电填料；

7、导体层，包括多个细长导体，其均匀地间隔并基本相互平行，其中细长导体之间的距离为20-150mm；

8、第二层，包括具有正温度系数的半导电性组合物，所述半导电性组合物包括聚乙烯、聚丙烯或其混合物和导电填料，从而使所述导体层被夹在并接触于所述第一层和第二层之间；

9、其中，所述导体优选与所述半导电性组合物的纵向平行。

10、从另一个方面看，本发明提供了一种多层平板电加热器，优选通过共挤出获得，按顺序包括，

11、第一层，包括具有正温度系数的半导电性组合物，所述半导电性组合物包括聚乙烯、聚丙烯或其混合物和导电填料；

12、导体层，包括多个细长导体，其均匀地间隔并基本相互平行，其中细长导体之间的距离为20至150mm；

13、第二层，包括具有正温度系数的半导电新组合物，所述半导电性组合物包括聚乙烯、聚丙烯或其混合物和导电填料，从而使所述导体层被夹在并接触于所述第一层和第二层之间；

14、其中，所述导体优选与所述半导电性组合物的纵向平行；以及

15、其中，所述加热器的任何层之间没有粘合剂。

16、从另一个方面看，本发明提供了一种多层平板电加热器的制备工艺，包括以下步骤(a)

17、-提供并在挤出机中熔融混合第一半导电性组合物，所述第一半导电性组合物包括聚乙烯、聚丙烯或其混合物和导电填料，

18、-提供并在挤出机中熔融混合第二半导电性组合物，所述第二半导电性组合物包括聚乙烯、聚丙烯或其混合物和导电填料组成，

19、(b)通过共挤出在多个均匀间隔的细长导体上施加

20、-从步骤(a)中得到的所述第一半导电性组合物的熔融混合物，

21、-从步骤(a)中得到的所述第二半导电性组合物的熔融混合物，

22、来形成具有三层的多层平板加热器，核心层包括多个平行的、均匀间隔的细长导体，这些细长导体嵌入并接触于第一和第二半导电性组合物层，其中细长导体之间的距离为20-150mm；

23、其中，所述细长导体与半导电性层的纵向平行。

24、从另一个方面看，本发明提供了一种多层平板电加热器的制备工艺，包括以下步骤(a)

25、-提供并在挤出机中熔融混合第一半导电性组合物，所述第一半导电性组合物包括聚乙烯、聚丙烯或其混合物和导电填料，并挤出所述第一半导电性组合物以形成第一层，

26、-提供并在挤出机中熔融混合第二半导电性组合物，所述第二半导电性组合物包括聚乙烯、聚丙烯或其混合物和导电填料，并挤出所述第二半导电性组合物以形成第二层，

27、(b)将所述第一层和第二层与多个均匀间隔的细长导体共层压，其中细长导体之间的距离为20-150mm，以形成具有三层的多层平板加热器，核心层包括多个均匀间隔的细长导体，所述细长导体被夹在并接触于第一和第二半导电性组合物层之间；

28、其中，所述细长导体优选与半导电性层的纵向平行。