模切贴合法制备水性石墨烯电热膜的加工工艺的制作方法

1.本发明涉及一种石墨烯电热膜的加工工艺，尤其涉及一种模切贴合法制备水性石墨烯电热膜的加工工艺，属于水性石墨烯电热膜加工工艺技术领域。


背景技术：

2.目前电发热膜大多是普通油性电热膜，该类电热膜是以高分子材料基体和炭质填料复合制成电热浆料，再通过丝网印刷、凹版印刷等工艺，将上述电热浆料采用间歇式涂布方式满版涂布于载体上，以满足电热膜功率要求和发热要求。石墨烯由于具有良好的导电、导热、强度、韧性等特性，目前已被应用于电发热膜中，尤其以油性石墨烯电热膜为主，而采用水性石墨烯浆料的电热膜较少。
3.上述使用的凹版印刷技术制版费昂贵，印刷费亦昂贵，制版工序较为复杂，同时由于凹版印刷的工艺特性无法印制厚度较大的膜，所以目前油性石墨烯电热膜较常使用的成膜工艺为丝网印刷。使用丝网印刷方式进行电路板、厚膜集成电路、电阻等的印制时，精确的墨层厚度是提供可靠的电性参数的保证。虽然丝网印刷对于墨层厚度的影响因素较多，包括静态因素如丝网延伸、丝网回弹、图像和网框尺寸、丝网厚度等，动态因素如刮刀硬度、刮印速度、刮印角、油墨粘度及温湿度等，但目前油性石墨烯电热膜仍较常使用上述如丝网印刷的间歇式涂布方式，这是因为满版涂布的电热膜其功率密度较大，温度较高，如若减少功率密度则其温度无法达到使用要求；同时采用丝网涂布方式制备的电热膜性能较为稳定，功率密度和电热膜发热温度较为符合我国有关建筑规程的要求，舒适性好。
4.但同时满版涂布的电热膜由于涂布面积较大，其与第二绝缘保护层之间粘结性能容易较差，无法完全达到防水、防漏电、抗击穿的要求；此外当使用水性石墨烯浆料时，由于水性石墨烯浆料的特性，如干燥速度问题等，以及石墨烯自身所具有的二维平面结构的特性，导致水性石墨烯浆料在丝网印刷过程中会产生堵塞网孔的现象，无法完全适用于丝网印刷等常用的间歇式涂布工艺，从而达到精细的生产精度。
5.因此需要提供一种适用于水性石墨烯浆料在连续不间断进行满版涂覆的情况下能够达到间歇式满版涂布效果，同时能够满足电热膜高精度、发热高均匀性、发热功率可调性、与保护层粘合性高并满足我国有关建筑规程要求的功率密度、发热温度的水性石墨烯电热膜的加工工艺。


技术实现要素：

6.为解决上述技术问题，本发明提供了一种模切贴合法制备水性石墨烯电热膜的加工工艺，其通过连续不间断的满版涂布后经模切贴合达到间歇式涂布效果，能够得到性能优异的水性石墨烯电热膜。
7.本发明的技术方案是：
8.本发明公开了一种模切贴合法制备水性石墨烯电热膜的加工工艺，该加工工艺包括下述制备步骤：
9.s1、在大幅的载体层正面上采用不间断连续满版涂布的方式涂覆水性石墨烯发热浆料，并将涂覆好的浆料采用低温烘干方式进行烘干后，形成水性石墨烯发热浆料层；在上述载体层背面涂覆一层双面粘合胶层；将上述涂覆好的载体层通过模切装置裁切成若干条水性石墨烯发热条；
10.s2：选用宽幅长于水性石墨烯发热条长度的透明耐热塑料片材为下层绝缘保护层，将步骤s1中所得若干条水性石墨烯发热条以双面粘合胶层按照水性石墨烯发热条长度沿下层绝缘保护层宽幅方向间隔居中贴合于下层绝缘保护层上，形成水性石墨烯发热体层；
11.s3：在s2步骤所形成结构中的所有水性石墨烯发热条的两端头处分别各贴覆一导电带层使所有水性石墨烯发热条并联；
12.s4：选用与下层绝缘保护层等宽幅的透明耐热塑料片材为上层绝缘保护层，在该上层绝缘保护层的一面上涂覆一层热熔绝缘粘合胶层；
13.s5：将s4步骤中涂覆好的上层绝缘保护层以热熔绝缘粘合胶层朝向s3步骤所形成结构中的水性石墨烯发热体层进行热压贴合，形成水性石墨烯电热膜。
14.其进一步的技术方案是：
15.s1步骤中的不间断连续满版涂布方式为刮刀式连续满版涂布方式和狭缝式连续满版涂布方式中的一种；且s1步骤中低温烘干方式为在70-90℃下采用阶梯式烘箱烘干。
16.其进一步的技术方案是：
17.s1步骤中所述载体层为透明pet膜层，且该载体层的厚度为80-120微米；所述水性石墨烯发热浆料层的厚度为25-35微米。
18.其进一步的技术方案是：
19.所述上层绝缘保护层为pet膜层，且该上层绝缘保护层的厚度为75-80微米；所述下层绝缘保护层为pet膜层和pi膜层中的一种，且该下层绝缘保护层的厚度为90-100微米。
20.其进一步的技术方案是：
21.所述双面粘合胶层为常规双面绝缘粘合胶层，且该双面粘合胶层的厚度为30-50微米；所述热熔绝缘粘合胶层中的热熔绝缘粘合胶为乙烯-醋酸乙烯共聚物，且该热熔绝缘粘合胶层的厚度为30-80微米。
22.其进一步的技术方案是：
23.s2步骤中相邻两水性石墨烯发热条之间形成空白间距，所述水性石墨烯发热条与该空白间距的宽度比为1:(0.2-1.0)。
24.其进一步的技术方案是：
25.s3步骤中所述导电带层包括高导电导热胶带和导电金属带，且该s3步骤包括下述步骤：
26.s3a、在s2步骤所形成结构中的所有水性石墨烯发热条的两端头处分别各贴覆一高导电导热胶带，该两高导电导热胶带均有一部分覆盖于所有水性石墨烯发热条上；
27.s3b、在上述高导电导热胶带的上表面上贴覆等宽度的所述导电金属带，并该导电金属带在长度方向上的端部长于所述高导电导热胶带。
28.其进一步的技术方案是：
29.所述导电金属带为导电铜箔带。
30.其进一步的技术方案是：
31.s5步骤中热压贴合的温度为110-130℃。
32.本发明还公开了一种采用上述加工工艺制备所得的水性石墨烯电热膜。
33.本发明的有益技术效果是：
34.1、该加工工艺通过连续满版涂覆-模切贴合-覆导电带层-热熔胶贴合的工艺，保证了涂布的精度和均匀度，从而保证了发热的均匀性，避免了传统丝印或其他方式造成的发热不均匀；
35.2、该加工工艺避免了水性石墨烯发热浆料无法完全适用于丝网印刷等常用的间歇式涂布，采用刮刀式、狭缝式连续涂布的方法，制得连续不间断的满版涂布后再通过模切贴合的方式进行组装，吸取了间歇式涂布的优点并达到了间歇式涂布的效果；
36.3、该加工工艺所采用的模切贴合方式能够实现发热功率的自由调整，调整工艺简单且操作方便，其功率可在160～240w范围内自由调整；
37.4、该加工工艺中采用高导电导热胶带以代替传统的导热银浆来减少铜条和发热层之间的接触电阻，具有价格便宜，复合工艺简单、导电率高、耐老化性能优异的特点；
38.5、制备所得的水性石墨烯电热膜具有较高的生产精度、较高的发热均匀性，还能通过模切和贴合来能够实现功率的自由调整，同时也满足了我国有关建筑规程要求的功率密度和发热温度。
附图说明
39.图1是本发明中水性石墨烯电热膜的正面俯视结构示意图；
40.图2是图1中a-a段的纵向剖面结构示意图；
41.图3是图1中b-b段的纵向剖面结构示意图；
42.其中：
43.100-上层绝缘保护层；
44.200-导电带层；201-高导电导热胶带；202-导电金属层；
45.300-水性石墨烯发热体层；301-水性石墨烯发热条；301a-载体层；301b-水性石墨烯发热浆料层；302-空白间距；
46.400-下层绝缘保护层；
47.500-双面粘合胶层；
48.600-热熔绝缘粘合胶层。
具体实施方式
49.为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
50.下述具体实施例详细介绍了一种本技术所述模切贴合法制备水性石墨烯电热膜的加工工艺。该加工工艺主要包括下述制备步骤：
51.s1、在大幅的载体层301a正面上采用不间断连续满版涂布的方式(刮刀式连续满版涂布方式和狭缝式连续满版涂布方式中的一种，优选刮刀式连续满版涂布方式)涂覆水
性石墨烯发热浆料，并将涂覆好的浆料采用低温烘干方式(70-90℃下采用阶梯式烘箱烘干)进行烘干后，形成水性石墨烯发热浆料层301b；在上述载体层背面涂覆一层双面粘合胶层500；将上述涂覆好的载体层通过模切装置裁切成若干条水性石墨烯发热条301；
52.s2：选用宽幅长于水性石墨烯发热条长度的透明耐热塑料片材为下层绝缘保护层400，将步骤s1中所得若干条水性石墨烯发热条以双面粘合胶层按照水性石墨烯发热条长度沿下层绝缘保护层宽幅方向间隔居中贴合于空白的下层绝缘保护层上，形成水性石墨烯发热体层300；其中相邻两水性石墨烯发热条之间形成空白间距302，则水性石墨烯发热条与该空白间距的宽度比为1:(0.2-1.0)；
53.s3：在s2步骤所形成结构中的所有水性石墨烯发热条的两端头处分别各贴覆一导电带层200使所有水性石墨烯发热条并联；上述的导电带层200包括高导电导热胶带201和导电金属带202，其中导电金属带优选导电铜箔带，且该s3步骤更具体的包括下述步骤：
54.s3a、在s2步骤所形成结构中的所有水性石墨烯发热条的两端头处分别各贴覆一高导电导热胶带，该两高导电导热胶带均有一部分覆盖于所有水性石墨烯发热条上；
55.s3b、在上述高导电导热胶带的上表面上贴覆等宽度的所述导电金属带，并该导电金属带在长度方向上的端部长于所述高导电导热胶带；
56.s4：选用与下层绝缘保护层等宽幅的透明耐热塑料片材为上层绝缘保护层100，在该上层绝缘保护层的一面上涂覆一层热熔绝缘粘合胶层600；
57.s5：将s4步骤中涂覆好的上层绝缘保护层以热熔绝缘粘合胶层朝向s3步骤所形成结构中的水性石墨烯发热体层进行热压贴合，该热压贴合的温度为110-130℃，形成水性石墨烯电热膜。
58.上述加工工艺中，上层绝缘保护层100为pet膜层，本具体实施例中优选透明pet膜层，且该上层绝缘保护层的厚度为75-80微米，本具体实施例中优选75微米。下层绝缘保护层400为pet膜层和pi膜层中的一种，优选为透明pet膜层，且该下层绝缘保护层的厚度为90-100微米，优选为100微米。
59.上述加工工艺中，双面粘合胶层为常规双面绝缘粘合胶层，且该双面粘合胶层的厚度为30-50微米；热熔绝缘粘合胶层中所使用的热熔绝缘粘合胶为乙烯-醋酸乙烯共聚物，其能够在110-130℃热压下与其他部分热压贴合，且该热熔绝缘粘合胶层的厚度为30-80微米，优选75微米。上述加工工艺中上层绝缘保护层100和热熔绝缘粘合胶层的总厚度最优不超过150微米。
60.上述加工工艺中，载体层301a用于承载水性石墨烯发热浆料，其为透明pet膜层，且该载体层的厚度为80-120微米，优选100微米。水性石墨烯发热浆料层301b是由纳米石墨烯、润湿分散剂、消泡剂、增稠剂、防沉剂、水性树脂和水等共混制备形成的水性石墨烯发热浆料经涂覆于载体层上并低温烘干后所形成，且该水性石墨烯发热浆料层的厚度为25-35微米，优选30微米。
61.上述加工工艺中，若干条水性石墨烯发热条的长度可设置为等长度，也可以设置为呈阶梯状递增或递减状，本具体实施例中优选为所有水性石墨烯发热条等长度设置。在设置水性石墨烯发热条数量方面，可根据发热膜的发热功率进行设置。在排布方式方面，该若干条水性石墨烯发热条间隔排布，其中水性石墨烯发热条与该空白间距的宽度比为1:(0.2-1)，本具体实施例中优选为1:1。每条水性石墨烯发热条301的宽度设置为1-3cm，也可
以根据发热膜所需的发热功率进行设置，本技术中可以设置为1cm、2cm或3cm，本具体实施例中设置为2cm宽度。
62.上述加工工艺中，高导电导热胶带201可采用目前市面在售高导电导热胶带，其型号等选择均为本领域技术人员所熟知的技术方案，本技术中不再赘述。导电金属带202优选导电铜箔带，其在长度方向上的端部长于高导电导热胶带，是为了便于其与外部的其他电器元件进行电连接。
63.在本具体实施例中，上述加工工艺中，上层绝缘保护层100和下层绝缘保护层400的宽幅均为31.5cm，且长度不限，可选用卷材，根据实际情况确定长度。所裁剪成的水性石墨烯发热条301的尺寸为27cm长
×
2cm宽，且在排布水性石墨烯发热条时，相邻两条水性石墨烯发热条之间为2cm，即水性石墨烯发热条与空白间距之间的宽度比为1:1，此外所有水性石墨烯发热条的两头端部均与下层绝缘保护层的左右两侧边缘留白1.75cm。上述两高导电导热胶带相对的两内侧之间间距设置为25cm，这样两条高导电导热胶带均各有一部分覆盖于所有水性石墨烯发热条上，从而使该所有水性石墨烯发热条之间实现并联。
64.下述具体实施例还记载了一种采用上述加工工艺制备所得的水性石墨烯电热膜，其具体结构参见附图1至附图3中所示。该水性石墨烯电热膜包括上层绝缘保护层100、导电带层200、水性石墨烯发热体层300和下层绝缘保护层400，其中导电带层200和水性石墨烯发热体层300设置于下层绝缘保护层400和上层绝缘保护层100之间，且其中下层绝缘保护层400、水性石墨烯发热体层300和上层绝缘保护层100自下向上依次层叠设置。
65.上层绝缘保护层100上朝向水性石墨烯发热体层300的一侧涂覆有热熔绝缘粘合胶层600。
66.水性石墨烯发热体层300包括若干条间隔并行设置于下层绝缘保护层和上层绝缘保护层之间的水性石墨烯发热条301，相邻两条水性石墨烯发热条301之间形成有空白间距302，且水性石墨烯发热条与该空白间距的宽度比为1:(0.2-1)。每条水性石墨烯发热条301均包括自下向上依次层叠设置的一载体层301a和一涂覆于该载体层上的水性石墨烯发热浆料层301b。每条水性石墨烯发热条301中的载体层301a朝向下层绝缘保护层400的一侧上涂覆设有双面粘合胶层500。
67.导电带层200设置于上述若干条水性石墨烯发热条的两侧端头处使所有的若干条水性石墨烯发热条并联，即设置两条导电带层，其中一条导电带层设置于所有水性石墨烯发热条的一端处并使该条导电带层能够覆盖所有水性石墨烯发热条的一端；其中另一条导电带层设置于所有水性石墨烯发热条的另一端处并使该条导电带层能够覆盖所有水性石墨烯发热条的另一端，这样能够使所有的若干条水性石墨烯发热条呈并联状态。每条导电带层200均包括一位于下层的高导电导热胶带201和一贴覆于该高导电导热胶带上侧面的导电金属带202，导电金属带为导电铜箔带，该导电铜箔带贴覆于高导电导热胶带上，且该导电铜箔带的宽度与高导电导热胶带的宽度一致，其长度长于高导电导热胶带，便于其与外部的其他电器元件进行电连接。
68.上述水性石墨烯电热膜中，上层绝缘保护层100和下层绝缘保护层400的宽幅均为31.5cm，且长度不限，可选用卷材，根据实际情况确定长度。所裁剪成的水性石墨烯发热条301的尺寸为27cm长
×
2cm宽，且在排布水性石墨烯发热条时，相邻两条水性石墨烯发热条之间为2cm，此外所有水性石墨烯发热条的两头端部均与下层绝缘保护层的左右两侧边缘
留白1.75cm。上述两高导电导热胶带相对的两内侧之间间距设置为25cm，这样两条高导电导热胶带均各有一部分覆盖于所有水性石墨烯发热条上，从而使该所有水性石墨烯发热条之间实现并联。最终所形成的水性石墨烯电热膜，可以根据客户需要的发热功率等参数自由裁剪长度。
69.本技术所述加工工艺通过连续满版涂覆-模切贴合-覆导电带层-热熔胶贴合的工艺，保证了涂布的精度和均匀度，从而保证了发热的均匀性，避免了传统丝印或其他方式造成的发热不均匀；其还避免了水性石墨烯发热浆料无法完全适用于丝网印刷等常用的间歇式涂布，采用刮刀式、狭缝式连续涂布的方法，制得连续不间断的满版涂布后再通过模切贴合的方式进行组装，吸取了间歇式涂布的优点并达到了间歇式涂布的效果；其所采用的模切贴合方式能够实现发热功率的自由调整，调整工艺简单且操作方便，其功率可在160～240w范围内自由调整；所采用高导电导热胶带以代替传统的导热银浆来减少铜条和发热层之间的接触电阻，具有价格便宜，复合工艺简单、导电率高、耐老化性能优异的特点。制备所得的水性石墨烯电热膜具有较高的生产精度、较高的发热均匀性，还能通过模切和贴合来能够实现功率的自由调整，同时也满足了我国有关建筑规程要求的功率密度和发热温度。
70.以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。