CN100518443C - 面状发热体的制造方法以及用其制造的面状发热体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供廉价、而且其绝缘基板上印刷后均匀，完成后导热性也没有问题的面状发热体的制造方法以及用其制造的面状发热体。该面状发热体的制造方法，是将叠合在绝缘基板上的铝箔按照规定的图形腐蚀，印刷碳膏后，并联电流输入端子而制造面状发热体，其特征是将叠合铝箔的绝缘基板分阶段地回火处理后再进行腐蚀。

Description

面状发热体的制造方法以及用其制造的面状发热体
技术领域
本发明涉及面状发热体的制造方法以及用其制造的面状发热体，其特征是将叠合在绝缘基板上的铝箔按照规定的图形腐蚀，印刷碳膏后，并联电流输入端子等面状发热体的制造方法以及用其制造的面状发热体，更详细地说是对在电极层的绝缘基板上蒸镀的铝箔分阶段地回火(tempering)，防止热变形，用电热性碳、石墨、树脂、溶剂及固化剂混合后制造的碳膏形成电阻体。
背景技术
所说的面状发热体是指在面状的绝缘辐射体的内部安装电阻发热体，利用以发热体的传导热加热辐射体产生远红外线辐射这一加热方式工作的发热体，作为电阻发热体，可举出金属薄板、金属氧化物处理的表面、陶瓷板型、碳黑、碳纤维型等。
以往，在面状发热体中，没有PTC电阻体的面状发热体是以通过直流电流发热的，这样不仅电阻体的电阻低，电流高，不容易控制发热体的温度，而且以无电极向发热体施加直接电流，存在电导率不均匀的缺点。另外，由电极及电阻体构成的面状发热体，几乎都是将银之类的金属粉末掺合在树脂中将其印刷后作为电极，将碳类掺合在树脂中将其印刷后作为电阻体，在电极上施加电流使得电阻体发热。银本身作为导体其导电性是优良的，但用于面状发热体时，由于是以粉末状态下将银掺合在树脂中的银膏，所以导电性差，且有制造工序复杂，成本高的缺点。
本发明者为了解决这些问题，申请并得到注册了由如下工序组成的面状发热体的制造方法的发明，即，包括在绝缘基板叠合的铝箔上按照规定的图形印刷抗蚀剂的工序；喷射腐蚀剂腐蚀上述抗蚀剂印刷部分以外的铝箔的工序；用碱性水溶液洗涤抗蚀剂及腐蚀剂的工序；使用碳膏以规定的形状进行印刷的工序；将电流输入端子以并联方式连接在上述铝箔的电极层上的工序(参照专利文献1)。
可是，在上述的方法中，作为绝缘基板主要使用的PET薄膜在制造过程中，存在以下问题，即，引起热变形，发生不能进行均匀印刷的问题，或在完成后，也可能引起热传导的问题，在制造电阻体使用的碳膏时，由于电热性碳、树脂、溶剂、固化剂等的组成比率也会引起发热特性等物性变差的问题。
<专利文献1>为韩国专利第411401号
发明内容
因此，本发明的目的在于提供比以往的技术价廉，在印刷绝缘基板后均匀，完成后在热传导上也没有问题的面状发热体及其制造方法。
本发明者在具有均匀的传导性、优良的发热效果的面状发热体的制造中，对于消除由于热变形，在制造过程中的印刷不均匀或完成后的导热性问题，或者，为了将作为电阻体的碳膏的发热特性等的物性进行最适宜化进行研究的结果，发现通过分阶段地回火叠合在绝缘基板上的铝箔可防止热变形，在碳膏制造时，使用以物性最佳化的组成比率混合各成分制造的电阻体的碳膏，而制造出的面状发热体，其导热性均匀，有优良的发热效果，从而完成本发明。
即，本发明在于提供面状发热体的制造方法，是将叠合在绝缘基板上的铝箔按照规定的图形腐蚀，印刷碳膏后，并联电流输入端子的面状发热体的制造方法，其特征是将叠合在绝缘基板的铝箔阶段地回火(tempering)后进行腐蚀。
另外，本发明在于提供面状发热体的制造方法，将叠合在绝缘基板上的铝箔按照规定的图形腐蚀，印刷碳膏后，并联电流输入端子的面状发热体的制造方法中，其特征是该碳膏是低电阻碳膏和高电阻碳膏的混合物。
进而，本发明在于提供由上述记载的任何一种方法制造的面状发热体。
发明的效果
按照本发明的面状发热体的制造方法，可得到传导性均匀，发热效果优良，防止绝缘基板热变形，制造工序容易，可保持导热性均匀的面状发热体。
另外，本发明面状发热体，由于使用电热性碳、石墨、树脂、溶剂、固化剂以物性最佳化的组成比率配制的碳膏作为电阻体，所以传导性优良，几乎没有温度的偏差。
进而，本发明面状发热体为了得到所希望的电阻值，通过混合上述成分的低电阻碳膏和高电阻碳膏形成电阻体，可自由地选择多样的发热特性。
附图说明
图1是本发明的面状发热体的平面图(粘结剂层及离型纸没有示出)。
图2是本发明的面状发热体的断面图。
图3是没有进行分阶段的回火处理时，蒸镀了铝箔的绝缘基板在干燥前的照片。
图4是蒸镀铝箔的发生收缩的绝缘基板干燥后的照片。
图5表示本发明的面状发热体的电流输入端子的组装结构的透视图。
附图标号说明：
1 面状发热体
2 绝缘基板
3 铝箔
4 碳膏
5 电流输入端子
6 粘结剂层
7 离型纸
具体实施方式
以下，参照附图详细地说明本发明。
图1是本发明的面状发热体的平面图，图2是本发明的面状发热体的断面图。因此，本发明的面状发热体1包括绝缘基板2、铝箔3、碳膏4及电流端子(5、5’)。
本发明的面状发热体1作为电极层使用叠合在绝缘基板2上的铝箔3，但作为绝缘基板2应该是与用于电阻体的碳膏4的树脂具有相溶性的，从该观点看，特别希望是PET板等。
在本发明中，将在绝缘基板2上蒸镀的铝箔3经过回火的工序，这是由于担心在发热体的制造中，绝缘基板2在印刷及干燥过程中发生热变形，不能均匀进行印刷或在导热性上发生问题，从而改善这些工序。这样的回火，从所需要的时间、能量使用量及防止热变形的观点看，优选分阶段地进行。即，该回火工艺，优选在0℃～40℃进行1.5小时～2.5小时、在40℃～70℃进行1.5小时～2.5小时、在70℃～100℃进行2.5小时～3.5小时及在100℃～130℃进行14小时～18小时、特别优选是在0℃～40℃进行2小时、在40℃～70℃进行2小时、在70℃～100℃进行3小时及在100℃～130℃进行16小时。在经过上述回火过程的绝缘基板2上蒸镀的铝箔3，在后述的印刷及干燥工序中，也不发生热变形，所以可均匀地进行印刷，另外，也可得到面状发热体1的均匀导热性。
为了在回火后，容易地进行印刷及腐蚀，优选的是经过洗涤及干燥过程。洗涤，优选使用pH10～12的洗涤液以3.3m/min～3.4m/min的洗涤速度进行。洗涤后在50℃～65℃进行干燥。
在洗涤及干燥后的绝缘基板2叠合的铝箔3上，用抗蚀剂以一定的图形印刷后，进行干燥。对于抗蚀剂没有特别限制，可使用市售的加热抗蚀剂或者UV抗蚀剂。干燥以热干燥或者UV干燥进行，但特别优选的是UV干燥，希望是在85℃～89℃下干燥10秒～20秒。
而后，经过腐蚀，除去未用抗蚀剂保护的剩余部分铝箔，此时，使用氯化铁(Fe2Cl3)等酸进行，即使用这样的酸类来腐蚀抗蚀剂保护部分以外的铝箔3。接着，使用氢氧化钠(NaOH)等碱水溶液除去抗蚀剂。经过该过程，在绝缘基板2上仅残留由铝箔3构成的电极图形。
本发明其特征是作为电阻体使用碳膏4，但碳膏4是将电热性碳、石墨、树脂、溶剂及固化剂混合而制造的。
作为用于碳膏4的碳，只要是具有电热性的就没有特别限制，优选的是将电热性优良的市售的电热性碳和石墨混合使用。
作为用于碳膏4的树脂，只要是热变形少，与碳容易配合的，同时具有粘结性，水难溶性的就没有特别限制。例如，可举出聚酯、聚丙烯酸酯、聚酰亚胺等。其中，最优选的是聚酯。如上述，作为用于碳膏4的树脂，由于优选的是聚酯树脂，所以作为绝缘基板2，优选的是具有与其适宜的相溶性的PET板等。
作为溶剂，可使用丁基溶纤剂醋酸酯或丁基卡必醇醋酸酯，优选的是丁基卡必醇醋酸酯。固化剂，只要是通常的就没有特别限制，优选的是多异氰酸酯等。本发明的面状发热体1由于作为电阻体的碳膏4，以物性最适宜化的比率混合上述成分，所以具有发热效果优良，几乎没有温度偏差等优良物性。
另外，碳膏4，可将低电阻碳膏和高电阻碳膏混合得到所希望的电阻值，可自由自在地选择多样的发热特性。
低电阻碳膏是将电热性碳15～25重量份、石墨5～15重量份、树脂15～25重量份及溶剂40～50重量份混合形成。高电阻碳膏是将电热性碳10～15重量份、石墨5～10重量份、树脂25～30重量份、固化剂2～5重量份及溶剂40～50重量份混合形成。
按照上述组成比率混合的高电阻碳膏，优选进行一次辊压后在100℃～150℃下熟化40小时～48小时，接着进行二次辊压后在100℃～120℃下熟化12小时～24小时后使用。
作为电阻体使用单一的碳膏在理论上是可能的，但实际上，为了得到规定的电阻值，最好的是将低电阻碳膏和高电阻碳膏混合使用，其量可根据所希望的电阻值适宜选择使用，但优选的是将低电阻碳膏5～20重量份和高电阻碳膏80～95重量份混合后使用。
将具有规定的电阻值的混合了的碳膏4印刷在已印刷了电极图形的铝箔3上进行干燥。干燥是在110℃～130℃的温度下进行3分钟～10分钟。
然后，并联电流输入端子(5、5’)，可用硅物质涂覆其上部。参照图5，电流输入端子(5、5’)是与配置在面状发热体1的下部的端子基部5b结合的，其构成是，设置在该端子基部5b的上部的柱5c，在面状发热体1上，从下部贯通与该柱5c对应的端子孔5a到上部突出出来后，嵌入电流输入端子5后用冲压装置冲压该柱5c的上部时，在电流输入端子5和端子基部5b间夹住面状发热体1。
此时，如图所示，若在上述端子基部5b的上面形成凹凸部5d，可防止在端子基部5b和面状发热体1下段间发生的滑动(skid)现象，减少安装电流输入端子5失败率，所以可减少不合格率。
这样制造的面状发热体1可直接使用，但为了流通或购买者使用上的方便，可在碳膏4的上部涂覆粘结剂或以两面粘结胶带形成粘结剂层6后，附着离型纸7。
本发明制造的面状发热体1由于可通过分阶段地回火处理蒸镀在绝缘基板2上的铝箔3防止热变形，均匀地进行印刷，所以也可得到均匀的导热性。而且，将电热性碳、石墨、树脂、固化剂、溶剂等以碳膏4的物性最适宜化地混合，使作为电阻体的碳膏4的发热特性的物性最适宜化的同时，可以低成本、容易地制造发热效果优良的面状发热体1。进而，为了得到所希望的电阻值，具有可将低电阻碳膏和高电阻碳膏混合使用使发热特性多样变化的优点。
实施例
以下，用实施例具体地说明本发明，但本发明不受这些限制。
实施例1
将市售叠合了铝箔的PET板(组成比PET∶铝＝125∶9，厚度9.0μm)分阶段地在0℃～40℃下回火处理2小时、在40℃～70℃下回火处理2小时、在70℃～100℃下回火处理3小时、在100℃～130℃下回火处理16小时后，用pH10的洗涤液洗涤后，在45℃～65℃的温度下干燥。使用抗蚀剂(韩国太阳油墨社、AS-500)以规定的图形印刷后，在85℃的温度下UV干燥12秒。然后，用5％盐酸水溶液腐蚀未用抗蚀剂保护的部分铝箔，将其用水洗涤后，用2％氢氧化钠水溶液处理。
配制作为电阻体的碳膏的低电阻碳膏和高电阻碳膏。低电阻碳膏是将电热性碳(日本东海碳社、SEAST 3H)20重量份、石墨(日本石墨工业株式会社制)10重量份、丁基卡必醇乙酸酯45重量份及共聚物树脂(SK化学株式会社、SKYBON ES-300)25重量份混合形成。另外，高电阻碳膏是将电热性碳(日本东海碳社、SEAST3H)15重量份、石墨(日本石墨工业株式会社制)25重量份、丁基卡必醇乙酸酯50重量份、固化剂(AEKYUNG化学株式会社、BURNOCK DN-980S)5重量份及共聚物树脂(SK化学株式会社、SKYBON ES-300)25重量份混合后，进行一次辊压，在120℃下熟化40小时，再次进行二次辊压在100℃下熟化24小时形成。将这样形成的低电阻碳膏约40g和高电阻碳膏约400g混合，制造具有电阻值8～10Ω的碳膏，在印刷了上述电极图形的铝箔上涂覆5～7μm的厚度后，在120℃～125℃的温度下干燥3～5分钟。
在其上以两面胶带形成粘结剂层，粘结离型纸后，并联电流输入端子，在其表面涂覆硅物质制造出面状发热体。
由于这样制造了的面状发热体的导热性均匀，发热效果也优良，可以极高效率在短时间除去霜纹、冰、雾，所以特别适用于汽车侧视镜等。
试验例1
本发明的面状发热体，其特征是将蒸镀了铝箔的PET薄膜等的绝缘基板分阶段地回火处理，防止热变形，均匀地进行印刷，得到均匀的导热性。为了明确本发明的效果，对于叠合铝箔的与上述实施例相同条件的绝缘基板、但没有进行分阶段回火处理的样品，测定其干燥后的收缩程度，与进行了所述回火处理的本发明样品作对比。即，将蒸镀铝箔的未回火处理的绝缘基板29个样品，与上述实施例的5个样品，同样地印刷抗蚀剂，UV干燥后，比较干燥前后的长度，测定蒸镀铝箔的绝缘基板的收缩程度，其结果表示在下表1中。另外，干燥前后的现有技术蒸镀了铝箔的绝缘基板的照片示于图3及图4中。
表1
蒸镀了铝箔的绝缘基板在干燥前后的收缩程度(单位：mm)
Figure C20051009793400141
如表1前5行所示，本发明经过分阶段回火处理的蒸镀铝箔的绝缘基板，即使经过干燥过程也不引起收缩；而未分阶段回火处理的蒸镀铝箔的绝缘基板，如表1后29行、图3及图4所示，在干燥过程中引起收缩，所以发生变形，而后，作为电阻体的碳膏不仅难以进行印刷，而且产生导热性不均匀的问题，不能够充分发挥面状发热体的功能。因此，在本发明中由于解决了上述的问题，通过上述的分阶段的回火处理，防止了热变形可以均匀地进行印刷，而且也可以得到均匀的导热性。
产业上的可利用性
按照本发明，提供了面状发热体的制造方法以及用其制造的面状发热体，其是对叠合在绝缘基板上的铝箔进行分阶段的回火处理，可以防止热变形，所以热传导性均匀，发热效果优良，使得制造工序容易，而且可以均匀地保持导热性。
另外，按照本发明，提供了面状发热体的制造方法以及用其制造的面状发热体，其是以电阻体最佳化的组成比率含有电热性碳、石墨、树脂、溶剂、固化剂等的碳膏作为电阻体使用，可以得到优良的发热效果，几乎没有温度偏差。
进而，按照本发明，提供了面状发热体的制造方法以及用其制造的面状发热体，为了得到所规定的电阻值，通过将高电阻的碳膏和低电阻的碳膏混合使用，可以自由自在地选择各种各样的发热体。
进而，提供面状发热体，通过在端子的基部形成的沟部，可以除去与发热体的滑动(skid)现象，这样可以减少在组装电流输入端子时发生的不良率。

Claims (10)

1、一种面状发热体的制造方法，是将叠合在绝缘基板上的铝箔按照规定的图形腐蚀，印刷碳膏后，并联电流输入端子制造面状发热体，其特征在于，将叠合了铝箔的绝缘基板分阶段地回火处理后再进行腐蚀工艺，其中，所述回火处理是分阶段地在0℃～40℃进行1.5小时～2.5小时、在40℃～70℃进行1.5小时～2.5小时、在70℃～100℃进行2.5小时～3.5小时及在100℃～130℃进行14小时～18小时。
2、如权利要求1所述的面状发热体的制造方法，其特征是使用pH10～pH12的洗涤液洗涤回火处理的铝箔后，在50℃～65℃进行干燥。
3、一种面状发热体的制造方法，是将绝缘基板上叠合的铝箔按照规定的图形腐蚀，印刷碳膏后，并联电流输入端子制造面状发热体，其特征在于，将叠合了铝箔的绝缘基板分阶段地回火处理后再进行腐蚀工艺，且该碳膏是低电阻碳膏和高电阻碳膏的混合物。
4、如权利要求3所述的面状发热体的制造方法，其特征是所述碳膏是低电阻碳膏5～20重量份和高电阻碳膏80～95重量份混合后使用。
5、如权利要求3所述的面状发热体的制造方法，其特征是所述低电阻碳膏是将电热性碳15～25重量份、石墨5～15重量份、树脂15～25重量份及溶剂40～50重量份混合后制造的。
6、如权利要求3所述的面状发热体的制造方法，其特征是所述高电阻碳膏是将电热性碳10～15重量份、石墨5～10重量份、树脂25～30重量份、固化剂2～5重量份及溶剂40～50重量份混合后制造的。
7、如权利要求5或6所述的面状发热体的制造方法，其特征是所述树脂选自聚酯、聚丙烯酸酯、聚酰亚胺。
8、如权利要求6所述的面状发热体的制造方法，其特征是将混合形成的上述高电阻碳膏进行一次辊压后，在100℃～150℃下熟化40小时～48小时，接着再次进行二次辊压后在100℃～120℃下熟化12小时～24小时。
9、一种面状发热体，其特征在于，所述面状发热体是使用权利要求1～8中任1项所述的方法制造的。
10、如权利要求9所述的面状发热体，其特征是在上述发热体的上部设置电流输入端子，其下部设置与该电流输入端子固定的端子基部，该端子基部的上面形成凹凸部。
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