一种具有高防护结构的防水发热模块及其制备方法与流程

1.本发明属于电热模块技术领域，具体是指一种具有高防护结构的防水发热模块及其制备方法。


背景技术：

2.随着人们生活水平的提高，对于采暖供热的需求越来越高，近年来兴起的石墨烯电热产品开始迅速的引领市场潮流。而随之而来的便于安装的电热模块产品也开始在市场逐渐流行，但是现有的模块产品不具备防护结构以及防水性能，这不仅限制了模块的市场应用，还使得模块在运输、安装过程中存在一定的破损风险。


技术实现要素：

3.为了解决上述难题，本发明提供了一种具有高防护结构的防水发热模块及其制备方法，具有高防护结构且防水性能可以达到ipx7的高防水性能电热模块，使得电热模块产品可以更加安全和方便的使用。
4.为了实现上述功能，本发明采取的技术方案如下：一种具有高防护结构的防水发热模块，包括发热层、保温层、胶黏剂和金属框体，所述发热层通过胶黏剂设于金属框体上，所述保温层设于金属框体内，所述发热层设于保温层之间；所述发热层采用电热膜为发热层，所述电热膜包括第一绝缘层、第一胶粘层、泄漏电流回收层、第二绝缘层、第二胶粘层、载流装置、加热层和第三绝缘层，所述第一绝缘层、第一胶粘层、泄漏电流回收层、第二绝缘层、第二胶粘层、载流装置、加热层和第三绝缘层依次设置。
5.进一步地，所述胶黏剂为eva热熔胶、pu热熔胶、pe热熔胶、聚氨酯胶黏剂、丙烯酸胶黏剂、聚酰胺胶黏剂、环氧树脂胶黏剂、聚烯烃胶黏剂中的一种或几种；所述第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层的材料为聚酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、尼龙薄膜、聚酰胺薄膜中的一种；所述第一胶粘层和第二胶粘层的材料为eva热熔胶、pu热熔胶、pe热熔胶、聚氨酯胶黏剂、丙烯酸胶黏剂、聚酰胺胶黏剂、环氧树脂胶黏剂、聚烯烃胶黏剂中的一种。
6.进一步地，所述泄漏电流回收层采用金属箔材、导电油墨、导电塑料材料作为泄漏电流回收层；所述载流装置采用铜片、铝片或导电油墨、导电银浆作为载流装置，泄漏电流回收层的导电层和载流装置的零线n电路连通；所述加热层为发热碳浆印刷的加热层，通过载流装置通电后产生热量；所述保温层采用聚氨酯设置，具有保温效果的聚乙烯、pvc、聚苯等发泡技术也可以作为保温层。
7.进一步地，所述金属框体使用压花的金属薄板设置，所述金属框体采用钢板或铝板设置，所述金属框体上设有内翻金属板边、冲裁对接缝和保温材料注料孔，所述内翻金属板边设于金属框体周边，所述冲裁对接缝设于内翻金属板边连接处，所述保温材料注料孔设于金属框体上，所述保温层通过保温材料注料孔设于金属框体内。
8.本发明还包括一种具有高防护结构的防水发热模块的制备方法，包括如下步骤：
9.1)将钢板或铝板裁剪成为方形板体，冲裁去掉方形板体边角，形成缺角的规则图形；
10.2)由于金属板已经冲裁了折弯的形状，使用折弯机将金属板经过多次折弯加工，四边分别进行两次角度为90
°
的宽度为10
‑
20mm的折弯加工，形成层高度为10
‑
20mm的四边内翻10
‑
20mm的厢体结构；
11.根据冲裁的边角，第一次折弯的内翻边，宽度为10
‑
20mm，折弯后空腔高度为10
‑
20mm，预留的保温材料注料孔，尺寸为5
‑
10mm，形成金属框体；
12.3)使用聚氨酯发泡机将聚氨酯混合料从保温材料注料孔中注入聚氨酯发泡料，形成具有一定厚度的保温层；
13.4)将发热层上的电热膜连接电路，同时将预留出公头和母头；将已经加工好的电热膜通过胶黏剂粘结于金属框体的内面；
14.5)在金属框体外设置保护层材料，保护层材料使用金属板材、纸、薄膜类保护材料，使用双面胶或者胶黏剂将保护层材料粘结于金属框体的板边。
15.进一步地，所述步骤4)和所述步骤5)中的胶黏剂采用双组份环氧树脂胶黏剂，所述双组份环氧树脂胶黏剂内设有a组份和b组份，所述a组份和b组份按照6:1的比例进行混合；所述a组份包括e51环氧树脂43份、二甲苯10 份、正丁醇6份、分散剂0.6份、流平剂0.4份、dop1.5份、滑石粉20.4份、石英粉14.5份和消泡剂4.6份；所述b组份包括d230型号固化剂86份、二甲苯9份、正丁醇4份和促进剂1份。
16.进一步地，所述a组份的制作方法，包括如下步骤：首先将重量为43kg 的e51环氧树脂添加10kg二甲苯使用搅拌机进行搅拌，搅拌15分钟后，添加 6kg的正丁醇然后搅拌15分钟，按顺序先后添加0.6kg的分散剂，0.4kg的消泡剂，搅拌20分钟，再添加1.5kg的dop搅拌15分钟，然后添加20.4kg的滑石粉搅拌20分钟，添加14.5kg的是石英粉搅拌30分钟；搅拌后静置4小时以上，完成a组份胶黏剂的制备。
17.进一步地，所述b组份的制作方法，包括如下步骤：取21.5kg的巴斯夫 d230型号固化剂添加2.25kg的二甲苯搅拌15分钟，加入1kg的正丁醇，搅拌15分钟，再加入0.25公斤的促进剂搅拌20分钟，制备成固化剂b。
18.将制备好的环氧树脂a和固化剂b按照6:1的比例进行混合，并使用搅拌机搅拌10分钟，将其使用滚刷、刮板等涂抹在金属板材的背面，然后将电热膜和金属框体进行粘贴。
19.电热膜和金属框体之间使用的胶黏剂，要确保可以满足电热膜和金属框体之间的剥离力大于100n，同时在电热膜通电加热到90℃的情况下电热膜和金属框体不脱落，金属框体产生热胀冷缩的情况下，电热膜可以正常保证安全使用。所以本发明所提出方案，在使用胶黏剂和电热膜进行粘贴的过程中，胶黏剂中应该添加滑石粉、钙粉、石英砂、双飞粉等骨料，从而保证电热膜和金属框体的粘贴的牢固性和抗热胀冷缩的拉伸性能。经过大量实践发现，使用一般胶黏剂不添加骨料的情况下，电热膜和金属框体的粘结会随着电热膜的通电加热或金属框体产生热胀冷缩的情况下，从而造成金属框体和电热膜的脱层、分离、拉伸等现象。本发明提出的在胶黏剂中添加一定骨料进行粘结的方法，确保了电热膜和金属框体的有效和稳固的粘结。
20.进一步地，所述步骤3)中聚氨酯发泡料采用黑白料混合型聚氨酯发泡料，黑白料混合型聚氨酯发泡料包括聚氨酯白料和黑料，所述聚氨酯白料和聚氨酯黑料的混合比例为
1.05:1，所述聚氨酯白料成分按质量比包括聚醚多元醇85份、聚酯多元醇15份、泡沫稳定剂2份、催化剂3份、去离子水3份、发泡剂30 份和阻燃剂12份；所述聚氨酯黑料为异氰酸酯；
21.该产品的厚度仅为15mm，所以在聚氨酯混合料的白料中应该添加一定比例的聚酯多元醇来增强发泡保温材料的硬度，如果不添加一定比例的聚酯多元醇，则发泡较软，不能形成对金属外壳的有效支撑。经过实际测算，使用上述聚氨酯白料和聚氨酯黑料配比做出来的具有高防护功能的电热模块可以满足400kg 的层压要求，在发泡过程中，应严格控制聚氨酯白料和黑料的混合比例，其混合度要求达到96％以上，如果在发泡过程中混合度达不到96％以上，那么在后期产品进行通电加热的过程中，会产生二次混合反应，使得整个电热模块产生变形，甚至对其最初形成的密封闭合结构形成破坏，要控制聚氨酯白料温度在 25
‑
30℃的温度区间，聚氨酯黑料在22
‑
26℃的温度区间，同时加热模块要放入温度为50
‑
55℃的温热模具内，确保聚氨酯发泡设备的转速和流量保持一致，确保其混合比例达到预定的1.05:1的比例，而混合度要达到96％以上，在发泡后对产品进行测试，在确保白料温度、黑料温度以及模具温度的前提下，其发泡混合度达到98％以上，产品在后期未出现二次混合、空鼓等不良品。
22.充分利用聚氨酯自身具有的粘结性能将产品整体形成密封的具有高防护结构和防水性能的整体发热模块。且其中的泄漏电流回收装置可以有效的回收电热层对金属板材所产生的泄漏电流。使得产品可以安全方便的在潮湿环境中使用。
23.本发明采取上述结构取得有益效果如下：本发明提供的一种具有高防护结构的防水发热模块操作简单，机构紧凑，设计合理，使用了具有高防护性能的金属外壳，解决了模块的防护结构问题，在运输和安装过程中不易破损；通电加热体上设置了泄漏电流回收电路装置，多层复合密封结构，防水性能达到ipx7 的级别，解决了模块的防水性能问题，使得模块可以浸水工作；整体充填密封保温材料，保证了产品整体的密封和防水性能，解决了模块的潮湿环境泄漏电流过大的问题；产品整体具有高防火、高防水性能，可以满足长时间泡水工作，轻松应对水泥、瓷砖等潮湿使用环境。
附图说明
24.图1为本发明一种具有高防护结构的防水发热模块的结构示意图；
25.图2为本发明一种具有高防护结构的防水发热模块的爆炸图。
26.其中，1、金属框体，2、胶黏剂，3、第一绝缘层，4、第一胶粘层，5、泄漏电流回收层，6、第二绝缘层，7、第二胶粘层，8、载流装置，9、加热层， 10、第三绝缘层，11、保温层，12、发热层，13、内翻金属板边，14、冲裁对接缝，15、保温材料注料孔。
具体实施方式
27.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、
以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。以下结合附图，对本发明做进一步详细说明。
29.如图1
‑
2所示，本发明一种具有高防护结构的防水发热模块，包括发热层 12、保温层11、胶黏剂2和金属框体1，所述发热层12通过胶黏剂2设于金属框体1上，所述保温层11设于金属框体1内，所述发热层12设于保温层11之间；所述发热层12采用电热膜为发热层12，所述电热膜包括第一绝缘层3、第一胶粘层4、泄漏电流回收层5、第二绝缘层6、第二胶粘层7、载流装置8、加热层9和第三绝缘层10，所述第一绝缘层3、第一胶粘层4、泄漏电流回收层5、第二绝缘层6、第二胶粘层7、载流装置8、加热层9和第三绝缘层10依次设置。
30.所述胶黏剂2为eva热熔胶、pu热熔胶、pe热熔胶、聚氨酯胶黏剂、丙烯酸胶黏剂、聚酰胺胶黏剂、环氧树脂胶黏剂、聚烯烃胶黏剂中的一种或几种；所述第一绝缘层3、第二绝缘层6和第三绝缘层10的材料为聚酯薄膜、聚乙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、尼龙薄膜、聚酰胺薄膜中的一种；所述第一胶粘层4和第二胶粘层7的材料为eva热熔胶、pu热熔胶、pe热熔胶、聚氨酯胶黏剂、丙烯酸胶黏剂、聚酰胺胶黏剂、环氧树脂胶黏剂、聚烯烃胶黏剂中的一种。
31.所述泄漏电流回收层5采用金属箔材、导电油墨、导电塑料材料作为泄漏电流回收层5；所述载流装置8采用铜片、铝片或导电油墨、导电银浆作为载流装置8，泄漏电流回收层5的导电层和载流装置8的零线n电路连通；所述加热层9为发热碳浆印刷的加热层9，通过载流装置8通电后产生热量；所述保温层11采用聚氨酯设置。
32.所述金属框体1使用压花的金属薄板设置，所述金属框体1采用钢板或铝板设置，所述金属框体1上设有内翻金属板边13、冲裁对接缝14和保温材料注料孔15，所述内翻金属板边13设于金属框体1周边，所述冲裁对接缝14设于内翻金属板边13连接处，所述保温材料注料孔15设于金属框体1上，所述保温层11通过保温材料注料孔15设于金属框体1内。
33.本发明还包括一种具有高防护结构的防水发热模块的制备方法，包括如下步骤：
34.1)将钢板或铝板裁剪成为方形板体，冲裁去掉方形板体边角，形成缺角的规则图形；
35.2)由于金属板已经冲裁了折弯的形状，使用折弯机将金属板经过多次折弯加工，四边分别进行两次角度为90
°
的宽度为10
‑
20mm的折弯加工，形成层高度为10
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20mm的四边内翻10
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20mm的厢体结构；根据冲裁的边角，第一次折弯的内翻边，宽度为10
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20mm，折弯后空腔高度为10
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20mm，预留的保温材料注料孔15，尺寸为5
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10mm，形成金属框体1；
36.3)使用聚氨酯发泡机将聚氨酯混合料从保温材料注料孔15中注入聚氨酯发泡料，形成具有一定厚度的保温层11；
37.4)将发热层12上的电热膜连接电路，同时将预留出公头和母头；将已经加工好的电热膜通过胶黏剂2粘结于金属框体1的内面；
38.5)在金属框体1外设置保护层材料，保护层材料使用金属板材、纸、薄膜类保护材料，使用双面胶或者胶黏剂2将保护层材料粘结于金属框体1的板边。
39.所述步骤4)和所述步骤5)中的胶黏剂2采用双组份环氧树脂胶黏剂2，所述双组份环氧树脂胶黏剂2内设有a组份和b组份，所述a组份和b组份按照6:1的比例进行混合；所述a组份包括e51环氧树脂43份、二甲苯10份、正丁醇6份、分散剂0.6份、流平剂0.4份、dop1.5
份、滑石粉20.4份、石英粉14.5份和消泡剂4.6份；所述b组份包括d230型号固化剂86份、二甲苯9 份、正丁醇4份和促进剂1份。
40.所述a组份的制作方法，包括如下步骤：首先将重量为43kg的e51环氧树脂添加10kg二甲苯使用搅拌机进行搅拌，搅拌15分钟后，添加6kg的正丁醇然后搅拌15分钟，按顺序先后添加0.6kg的分散剂，0.4kg的消泡剂，搅拌 20分钟，再添加1.5kg的dop搅拌15分钟，然后添加20.4kg的滑石粉搅拌 20分钟，添加14.5kg的是石英粉搅拌30分钟；搅拌后静置4小时以上，完成 a组份胶黏剂2的制备。
41.所述b组份的制作方法，包括如下步骤：取21.5kg的巴斯夫d230型号固化剂添加2.25kg的二甲苯搅拌15分钟，加入1kg的正丁醇，搅拌15分钟，再加入0.25公斤的促进剂搅拌20分钟，制备成固化剂b。
42.将制备好的环氧树脂a和固化剂b按照6:1的比例进行混合，并使用搅拌机搅拌10分钟，将其使用滚刷、刮板等涂抹在金属板材的背面，然后将电热膜和金属框体1进行粘贴。
43.电热膜和金属框体1之间使用的胶黏剂2，要确保可以满足电热膜和金属框体1之间的剥离力大于100n，同时在电热膜通电加热到90℃的情况下电热膜和金属框体1不脱落，金属框体1产生热胀冷缩的情况下，电热膜可以正常保证安全使用。所以本发明所提出方案，在使用胶黏剂2和电热膜进行粘贴的过程中，胶黏剂2中应该添加滑石粉、钙粉、石英砂、双飞粉等骨料，从而保证电热膜和金属框体1的粘贴的牢固性和抗热胀冷缩的拉伸性能。经过大量实践发现，使用一般胶黏剂2不添加骨料的情况下，电热膜和金属框体1的粘结会随着电热膜的通电加热或金属框体1产生热胀冷缩的情况下，从而造成金属框体1 和电热膜的脱层、分离、拉伸等现象。本发明提出的在胶黏剂2中添加一定骨料进行粘结的方法，确保了电热膜和金属框体1的有效和稳固的粘结。
44.所述步骤3)中聚氨酯发泡料采用黑白料混合型聚氨酯发泡料，黑白料混合型聚氨酯发泡料包括聚氨酯白料和黑料，所述聚氨酯白料和聚氨酯黑料的混合比例为1.05:1，所述聚氨酯白料成分按质量比包括聚醚多元醇85份、聚酯多元醇15份、泡沫稳定剂2份、催化剂3份、去离子水3份、发泡剂30份和阻燃剂12份；所述聚氨酯黑料为异氰酸酯；
45.该产品的厚度仅为15mm，所以在聚氨酯混合料的白料中应该添加一定比例的聚酯多元醇来增强发泡保温材料的硬度，如果不添加一定比例的聚酯多元醇，则发泡较软，不能形成对金属外壳的有效支撑。经过实际测算，使用上述聚氨酯白料和聚氨酯黑料配比做出来的具有高防护功能的电热模块可以满足400kg 的层压要求，在发泡过程中，应严格控制聚氨酯白料和黑料的混合比例，其混合度要求达到96％以上，如果在发泡过程中混合度达不到96％以上，那么在后期产品进行通电加热的过程中，会产生二次混合反应，使得整个电热模块产生变形，甚至对其最初形成的密封闭合结构形成破坏，要控制聚氨酯白料温度在 25
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30℃的温度区间，聚氨酯黑料在22
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26℃的温度区间，同时加热模块要放入温度为50
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55℃的温热模具内，确保聚氨酯发泡设备的转速和流量保持一致，确保其混合比例达到预定的1.05:1的比例，而混合度要达到96％以上，在发泡后对产品进行测试，在确保白料温度、黑料温度以及模具温度的前提下，其发泡混合度达到98％以上，产品在后期未出现二次混合、空鼓等不良品。
46.充分利用聚氨酯自身具有的粘结性能将产品整体形成密封的具有高防护结构和防水性能的整体发热模块。且其中的泄漏电流回收装置可以有效的回收电热层对金属板材
所产生的泄漏电流。使得产品可以安全方便的在潮湿环境中使用。
47.以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。