一种低压电热饰面板及其制备方法与流程

1.本发明属于板材技术领域，具体涉及一种低压电热饰面板及其制备方法。


背景技术：

2.为满足家居市场对功能化、智能化、个性化和绿色环保的要求，在人造板及饰面人造板上赋予声、光、电、磁、热等功能一直以来是行业的研究热点和关注点。
3.赋予木质复合材料均匀、高效的电热功能，可应用于室内采暖，如墙暖、地暖、自发热小家具及移动式采暖器，还可用于红外杀菌、除湿干燥、防霉、加热保温等，而且采用电取暖，清洁卫生，舒适，节能，易安装维护，潜热性能好，还具有远红外保健功能，因此，木质电热复合材料作为采暖和木材加工行业的新型材料和制品，具有广阔的产业化和市场前景。
4.目前市场上的发热板存在以下缺陷：
5.一是常规的发热板夹合的导电膜是在导电浆料中加入大量的碳纳米管或石墨烯，提高电导率以降低电阻，从而提高发热效率，但添加碳纳米管、石墨烯这些材料需要通过额外的化学处理工艺，不仅会导致制备成本相对较高，还会产生较多的环境污染问题；
6.二是现有技术中发热板夹合的导电膜普遍使用的连接料为不可降解的丙烯酸树脂及聚氨酯树脂等，环保性能较差；
7.三是采用碳纤维发热纸、碳晶低压电热膜和碳纤维线缆制作的发热板主要采用220v电压进行通电发热，存在潜在的漏电安全风险，影响推广使用，而且由碳纤维制成的发热板是线性发热，容易造成局部温度过高，发热区域温差大；
8.四是现有的低压发热饰面板使用时需要另外布线，升温较慢，发热不均匀，电热稳定性较差，绝缘防水性一般，电阻率高，功率密度小，不利于低电压工作，长期使用容易破坏板材内部结构，存在安全隐患。


技术实现要素：

9.针对相关技术中的问题，本发明提出一种低压电热饰面板及其制备方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题，为在发热板上实现导电、加热、除湿等功能提供新的解决方案，为智能产品应用提供供电平台，简化布线系统，工艺简单合理，有效提高施工效率，降低成本。
10.本发明的技术方案是这样实现的：
11.一种低压电热饰面板，包括有面板、底板、隔热层和低压电热膜，所述低压电热膜铺设有导体，所述低压电热膜和导体的外表面涂覆有绝缘防水胶层，提高绝缘防水性能，所述低压电热膜和导体设置于所述面板和底板之间，所述隔热层设置于低压电热膜和底板之间，实现单向发热，使产品更安全可靠，使用寿命更长，所述面板和底板的外表面设置有耐热饰面层，所述耐热饰面层设有所述低压电热膜和导体的位置标识，所述面板、底板、隔热层和低压电热膜通过耐高温胶黏剂胶合形成整体结构。
12.所述低压电热膜包含40～70重量份的纳米纤维素、5～25重量份的碳纳米管、5～
甲醛树脂的质量比为1：9，含有3～4％的复合添加剂，所述复合添加剂由水性聚氨酯、甲基丙烯酸和硅酸盐混合而成，能够有效提高树脂的官能度，改善树脂固化物的交联密度，提高树脂耐热性，使树脂固化后再受热也不会造成质量问题。
24.优选地，所述装饰纸的浸胶量120～180％，挥发份5～8％，预固化度40～60％，甲醛释放量≤0.3mg/l，保证压贴适用性、产品质量和环保性能。
25.优选地，所述隔热层为耐高温隔热材料，所述耐高温隔热材料为有机耐高温隔热涂料或隔热膜，通过涂饰或胶黏的方式与所述底板结合，所述隔热层厚度不大于0.5mm，实现单向发热，使产品更安全可靠，使用范围更广。
26.优选地，所述绝缘防水胶层主要成份为苯丙改性聚醋酸乙烯双组份胶和异氰酸酯，两者的质量比为100:5～10，既能绝缘防水，又能保证低压电热膜与面板、底板之间的胶合强度。
27.优选地，所述底板和面板为刨花板、中密度纤维板、定向刨花板和胶合板等人造板中的任意一种或组合，所述人造板为均质结构，使用异氰酸酯系胶粘剂制成，结构稳定，防水耐热，受热也不会破坏内部结构，厚度为1～25mm，甲醛释放量≤0.03mg/m3。
28.优选地，所述低压电热膜和导体的接触面宽度不少于5mm。
29.优选地，所述导体的材质为铜、铁、铝等金属中的任意一种，厚度为0.1～1mm，宽度为5～20mm，保证导体的导电性和连接的便捷性。
30.优选地，所述低压电热膜的厚度为0.05～2mm，宽度为30～200mm。
31.所述低压电热饰面板的制备方法，包括如下步骤：
32.(1)将纳米纤维素倒入水中混合，制成纳米纤维素混悬液，保证其接下来能够充分地交缠碳纳米管、石墨烯和导电纳米金属；
33.(2)将碳纳米管、石墨烯和导电纳米金属倒入所述纳米纤维素混悬液中混合；
34.(3)将步骤(2)制得的混合液摊平干燥，即得低压导热导电膜。
35.优选地，在所述步骤(1)中，纳米纤维素的加入量占水质量的0.2～5％，通过高速分散机高速搅拌混合，转速1500～2500r/min，时长15～40min。所述纳米纤维素的加入量若超过5％则会导致粘度过高，低于0.2％则分散水中的所述纳米纤维素密度过低，这两种情况均不利于所述纳米纤维素交缠稳固所述碳纳米管、石墨烯、导电纳米金属。
36.(4)选材及设计，根据实际使用需要选用合适材料并进行设计，确定低压电热膜和导体的规格尺寸，铺设位置、方向、数量和间距等；
37.(5)底板涂饰耐高温隔热涂料或铺设隔热膜形成隔热层，然后在隔热层上涂敷绝缘防水胶，施胶量为150～200g/m2；
38.(6)将所述低压电热膜和导体铺设固定在所述底板上，用u型钉将所述低压电热膜和导体固定在所述底板的涂胶面上，具体地，先铺设低压电热膜，然后在低压电热膜两边铺设导体，两者接触面宽度不少于5mm，通过u型钉将导体和低压电热膜固定在板面上，每两条导体一张低压电热膜为一组，组间间距为200～1000mm，两条导体任意一条为正极，另一条为负极，简化导电连接方式；
39.(7)面板涂敷绝缘防水胶，施胶量为150～200g/m2；
40.(8)组坯冷压复合，所述面板的涂胶面盖在所述低压电热膜和导体上组坯复合，进入冷压机定型，冷压工艺参数：压力13～20mpa、时间2～8h，保证胶水完全固化不分层；
41.(9)通过热压、涂饰或复合等方式在底板和面板的外表面形成耐热饰面层，优先采用浸渍氨基树脂的装饰纸热压，将装饰纸铺在步骤(8)制得的复合板的表面，进入热压机压贴修边，热压工艺参数：压力8～20mpa、温度120～210℃、时间16～350s，压贴完成后在板面用不粘胶或有色胶带标识低压电热膜和导体所在位置，即得低压电热饰面板。在实际生产中，可根据压贴效果适当调整，保证产品装饰效果。
42.优选地，在所述步骤(2)中，所述碳纳米管、石墨烯和导电纳米金属在所述步骤(1)保持搅拌情况下加入，转速1500～2500r/min，时长10～30min，使其分散均匀。
43.优选地，对所述步骤(2)制得的混合液进行超声处理，功率500～1500w，时长5～20min，消除气泡，使各个组分分布均匀。
44.优选地，在步骤(3)中，将步骤(2)制得的混合液进行真空抽滤处理，压力0.05～0.2mpa，时间3～8h，制得位于滤膜上的低压电热膜，再将其放于无水乙醇中浸泡3～8min，然后用机械剥离的方式将所述低压电热膜与滤膜分离干燥即可。
45.优选地，采用阻燃剂溶液对步骤(3)制得的所述低压电热膜进行浸渍干燥处理。
46.优选地，所述阻燃剂溶液中阻燃剂质量占比10～25％，浸渍处理时间20～60s，干燥处理的温度为65℃～80℃，干燥处理的时间为1.5h～2.5h。
47.本发明的有益效果：
48.(1)本发明的低压电热膜是将特定规格的碳纳米管、石墨烯、纳米纤维素、纳米铜粉末和水以特定比例组合，经高速搅拌分散、超声处理、真空抽滤处理和浸渍干燥处理等步骤制成，产品加热升温快，发热均匀，储能节能，电热稳定性好，不会破坏板材内部结构；
49.(2)本发明的低压电热膜经过阻燃浸渍处理，同时用绝缘防水胶层覆盖，所用胶黏剂为耐高温胶黏剂，并设有隔热层，单向发热，实现低压电热饰面板发热稳定的效果且安全可靠；
50.(3)本发明的低压电热饰面板无有机溶剂添加，装饰纸、胶水和人造板都是环保等级高的材料，环保健康；
51.(4)本发明的低压电热饰面板无需外部布线，接电即用，实现无线化加热升温，简化布线系统，既能发热又能为智能家居的应用提供供电平台，施工维护方便快捷，提高施工效率，降低成本，有效地促进智能家居的发展；
52.(5)本发明的低压电热饰面板可以安全稳定地通过36v以下，6a的电流，通电12～36v时，0.5～1.5h，发热温度达到40℃，各测试点温差不超过1℃；
53.(6)本发明的生产工艺简单合理，成本低，制得的产品装饰效果好，性能符合国家标准要求，同时具备导电发热和远红外保健功能。
附图说明
54.图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
55.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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作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。
56.在本发明的描述中，需要理解的是，18厘为本行业的术语，即18毫米，而“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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。
57.实施例1
58.18厘低压电热饰面刨花板的制作方法如下：
59.a.低压电热膜的制备:
60.a1.把2g长度为3μm，直径为10nm纳米纤维素和1000g水倒入高速分散机以1600r/min高速搅拌分散30min，得到纳米纤维素悬浊液；
61.a2.在搅拌的条件下，继续往纳米纤维素悬浊液中加入1.25g直径为50nm，长度为8μm，电导率260s/cm，堆积密度为2.2g/cm3的碳纳米管，1.25g厚度为4nm，中位粒径为3μm，层数为6层的石墨烯和1g粒径为200nm纳米铜粉末，高速搅拌20min使其分散均匀，得到混合液a；
62.a3.将混合液a进行超声处理，得到混合液b，超声处理的功率为700w，时间为15min；
63.a4.对混合液b进行真空抽滤处理，制得位于滤膜上的纳米碳材料低压电热膜，真空抽滤处理压力为0.08mpa，时间为6h；
64.a5.将位于滤膜上的纳米碳材料低压电热膜放在无水乙醇中浸泡5min，然后用机械剥离的方式将纳米碳材料低压电热膜与滤膜分离；
65.a6.采用氮磷复合阻燃剂溶液对制得的纳米碳材料低压电热膜进行浸渍干燥处理，阻燃剂溶液中阻燃剂质量占比25％，浸渍处理时间30s，干燥处理的温度为75℃，干燥处理的时间为2h；制得厚度为0.05～2mm，宽度为30～200mm的低压电热膜。
66.b.选材及设计，耐热饰面层由浸渍环保型改性三聚氰胺树脂的装饰纸热压而成，环保型改性三聚氰胺树脂中脲醛树脂与胺醛树脂的质量比为1：9，复合添加剂的加入量为3％，装饰纸的浸胶量150％，挥发份6％，预估化度50％，甲醛释放量0.1mg/l；底板和面板为厚度9mm的用异氰酸酯系胶粘剂制成的防潮均质刨花板，甲醛释放量0.014mg/m3，导体为厚度0.3mm，宽度15mm的铜条，低压电热膜厚度为0.15mm，宽度为100mm；低压电热膜和导体纵向或横向铺设在底板和面板的中间。
67.c.底板涂饰0.3mm厚的耐高温隔热涂料形成隔热层，然后在隔热层上涂敷绝缘防水胶，胶水主要成份为苯丙改性聚醋酸乙烯双组份胶和异氰酸酯，两者的质量比为100:5，施胶量为160g/m2。
68.d.在底板涂胶面上铺设低压电热膜，然后在低压电热膜两边铺设导体，两者接触面宽度为6mm，通过u型钉将导体和低压电热膜固定在板面上，每两条导体一张低压电热膜为一组，组间间距为600mm，两条导体任意一条为正极，另一条为负极；
69.e.面板涂敷绝缘防水胶，胶水和施胶量跟步骤c一致。
70.f.组坯冷压复合，面板涂胶面盖在低压电热膜和导体上组坯复合，进冷压机定型后得18厘低压电热刨花板，冷压压力15mpa、时间4h。
71.g铺设装饰纸热压成型，将装饰纸铺在低压电热刨花板表面，进热压机压贴修边后在板面用不粘胶或有色胶带标识低压电热膜和导体所在位置，即得18厘低压电热饰面刨花板，压力15mpa、温度200℃、时间23s。
72.本实施例制得的18厘低压电热饰面刨花板包括有面板7、底板2、隔热层3和所述低压电热膜6，所述低压电热膜6铺设有导体5，所述低压电热膜6和导体5的外表面涂覆有绝缘防水胶层4，所述低压电热膜6和导体5设置于所述面板7和底板2之间，所述隔热层3设置于低压电热膜6和底板2之间，所述面板7和底板2的外表面设置有耐热饰面层1。
73.实施例2
74.18厘低压电热饰面胶合板的制作方法如下：
75.a.低压电热膜的制备:
76.a1.把26g长度为3μm，直径为10nm纳米纤维素和1000g水倒入高速分散机以1600r/min高速搅拌分散30min，得到纳米纤维素悬浊液；
77.a2.在搅拌的条件下，继续往纳米纤维素悬浊液中加入7.05g直径为50nm，长度为8μm，电导率260s/cm，堆积密度为2.2g/cm3的碳纳米管，7.05g厚度为4nm，中位粒径为3μm，层数为6层的石墨烯和6.25g粒径为200nm纳米铜粉末，高速搅拌20min使其分散均匀，得到混合液a；
78.a3.将混合液a进行超声处理，得到混合液b，超声处理的功率为700w，时间为15min；
79.a4.对混合液b进行真空抽滤处理，制得位于滤膜上的纳米碳材料低压电热膜，真空抽滤处理压力为0.08mpa，时间为6h；
80.a5.将位于滤膜上的纳米碳材料低压电热膜放在无水乙醇中浸泡5min，然后用机械剥离的方式将纳米碳材料低压电热膜与滤膜分离；
81.a6.采用氮磷复合阻燃剂溶液对制得的纳米碳材料低压电热膜进行浸渍干燥处理，阻燃剂溶液中阻燃剂质量占比20％，浸渍处理时间30s，干燥处理的温度为75℃，干燥处理的时间为2h；制得厚度为0.05～2mm，宽度为30～200mm的低压电热膜。
82.b.选材及设计，耐热饰面层由浸渍环保型改性三聚氰胺树脂的装饰纸热压而成，环保型改性三聚氰胺树脂中脲醛树脂与胺醛树脂的质量比为1：9，复合添加剂的加入量为4％，装饰纸的浸胶量150％，挥发份6％，预估化度50％，甲醛释放量0.1mg/l；底板和面板为厚度9mm的用异氰酸酯系胶粘剂制成的均质胶合板，甲醛释放量0.016mg/m3，导体为厚度0.5mm，宽度10mm的铜条，低压电热膜厚度为0.15mm，宽度为100mm；低压电热膜和导体纵向或横向铺设在底板和面板的中间。
83.c.底板涂饰0.2mm厚的耐高温隔热涂料形成隔热层，然后在隔热层上涂敷绝缘防水胶，胶水主要成份为苯丙改性聚醋酸乙烯双组份胶和异氰酸酯，两者的质量比为100:5，施胶量为160g/m2。
84.d.在底板涂胶面上铺设低压电热膜，然后在低压电热膜两边铺设导体，两者接触面宽度为5mm，通过u型钉将导体和低压电热膜固定在板面上，每两条导体一张低压电热膜为一组，组间间距为500mm，两条导体任意一条为正极，另一条为负极。
85.e.面板涂敷绝缘防水胶，胶水和施胶量跟步骤c一致。
86.f.组坯冷压复合，面板涂胶面盖在低压电热膜和导体上组坯复合，进冷压机定型
后得18厘低压电热胶合板，冷压压力18mpa、时间6h。
87.g铺设装饰纸热压成型，将装饰纸铺在低压电热胶合板表面，进热压机压贴修边后在板面用不粘胶或有色胶带标识低压电热膜和导体所在位置，即得18厘低压电热饰面胶合板，压力10mpa、温度130℃、时间300s。
88.本实施例制得的18厘低压电热饰面胶合板包括有面板7、底板2、隔热层3和所述低压电热膜6，所述低压电热膜6铺设有导体5，所述低压电热膜6和导体5的外表面涂覆有绝缘防水胶层4，所述低压电热膜6和导体5设置于所述面板7和底板2之间，所述隔热层3设置于低压电热膜6和底板2之间，所述面板7和底板2的外表面设置有耐热饰面层1。
89.实施例3
90.18厘低压电热饰面纤维板的制作方法如下：
91.a.低压电热膜的制备:
92.a1.把50g长度为3μm，直径为10nm纳米纤维素和1000g水倒入高速分散机以1600r/min高速搅拌分散30min，得到纳米纤维素悬浊液；
93.a2.在搅拌的条件下，继续往纳米纤维素悬浊液中加入3.55g直径为50nm，长度为8μm，电导率260s/cm，堆积密度为2.2g/cm3的碳纳米管，3.55g厚度为4nm，中位粒径为3μm，层数为6层的石墨烯和3.55g粒径为200nm纳米铜粉末，高速搅拌20min使其分散均匀，得到混合液a；
94.a3.将混合液a进行超声处理，得到混合液b，超声处理的功率为700w，时间为15min；
95.a4.对混合液b进行真空抽滤处理，制得位于滤膜上的纳米碳材料低压电热膜，真空抽滤处理压力为0.08mpa，时间为6h；
96.a5.将位于滤膜上的纳米碳材料低压电热膜放在无水乙醇中浸泡5min，然后用机械剥离的方式将纳米碳材料低压电热膜与滤膜分离；
97.a6.采用氮磷复合阻燃剂溶液对制得的纳米碳材料低压电热膜进行浸渍干燥处理，阻燃剂溶液中阻燃剂质量占比20％，浸渍处理时间30s，干燥处理的温度为75℃，干燥处理的时间为2h；制得厚度为0.05～2mm，宽度为30～200mm的低压电热膜。
98.b.选材及设计，耐热饰面层由浸渍环保型改性三聚氰胺树脂的装饰纸热压而成，环保型改性三聚氰胺树脂中脲醛树脂与胺醛树脂的质量比为1：9，复合添加剂的加入量为4％，装饰纸的浸胶量150％，挥发份6％，预估化度50％，甲醛释放量0.1mg/l；底板和面板为厚度9mm的用异氰酸酯系胶粘剂制成的防潮均质纤维板，甲醛释放量0.016mg/m3，导体为厚度0.3mm，宽度15mm的铜条，低压电热膜厚度为0.15mm，宽度为100mm；低压电热膜和导体纵向或横向铺设在底板和面板的中间。
99.c.底板铺设0.2mm厚的耐高温隔热膜形成隔热层，然后在隔热层上涂敷绝缘防水胶，胶水主要成份为苯丙改性聚醋酸乙烯双组份胶和异氰酸酯，两者的质量比为100:5，施胶量为160g/m2。
100.d.在底板涂胶面上铺设低压电热膜，然后在低压电热膜两边铺设导体，两者接触面宽度为5mm，通过u型钉将导体和低压电热膜固定在板面上，每两条导体一张低压电热膜为一组，组间间距为500mm，两条导体任意一条为正极，另一条为负极。
101.e.面板涂敷绝缘防水胶，胶水和施胶量跟步骤c一致。
102.f.组坯冷压复合，面板涂胶面盖在低压电热膜和导体上组坯复合，进冷压机定型后得18厘低压电热纤维板，冷压压力15mpa、时间4h。
103.g铺设装饰纸热压成型，将装饰纸铺在低压电热纤维板表面，进热压机压贴修边后在板面用不粘胶或有色胶带标识低压电热膜和导体所在位置，即得18厘低压电热饰面纤维板，压力15mpa、温度205℃、时间20s。
104.本实施例制得的18厘低压电热饰面纤维板包括有面板7、底板2、隔热层3和所述低压电热膜6，所述低压电热膜6铺设有导体5，所述低压电热膜6和导体5的外表面涂覆有绝缘防水胶层4，所述低压电热膜6和导体5设置于所述面板7和底板2之间，所述隔热层3设置于低压电热膜6和底板2之间，所述面板7和底板2的外表面设置有耐热饰面层1。
105.表1实施例与普通饰面人造板检测结果对比
[0106][0107]
由表1可以看出，本发明制作的低压电热饰面板的的外观质量和理化性能与普通饰面人造板基本一致，都符合国家标准要求，甲醛释放量更低更环保，说明嵌入导体和低压电热膜后对饰面人造板的外观和性能影响很小，却使饰面人造板具有通电发热的功能，可以安全稳定地通过36v以下，6a的电流，通电12～36v时，0.5～1.5h发热温度达到40℃，各测试点温差不超过1℃，升温快，发热均匀，电热稳定性好，扩大了饰面人造板的使用范围，可以为智能家居的应用提供平台，简化布线系统，促进智能家居的发展。
[0108]
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。