加热底板的制作方法

发明背景

1.技术领域

本公开涉及加热面板，且更具体来说，涉及例如飞机中的加热底板。

2.相关技术的描述

正热系数(ptc)材料的电阻随着温度升高而增加。由于ptc材料的固有温度限制，ptc材料可用于加热面板，例如，用于加热飞机地板。传统上，通过以所需加热元件图案将基于ptc的油墨丝网印刷为构成面板的一系列层中的层来制造用于飞机底板的碳基ptc加热器。丝网印刷需要制备丝网并且丝网印刷过程需要过量油墨，即丝网印刷过程中的油墨数量必须多于实际进入底板中的最终数量。必须将用于所述过程中的剩余油墨处理掉。

飞机底板遭受实质上尖锐和钝的坠落物体的各种冲击。作为底板的安装和维护的一部分，底板还必须耐刀具切割。底板能够承受冲击和刀具切割对于促进底板的稳固性非常重要。用于复合板中的传统表面层材料通常不能够承受重复的或高的负载冲击以及刀具切割。

传统技术被认为满足其预期目的。然而，总是存在对改进加热面板以及改进用于制造所述加热面板的过程的需求。本公开提供这种需求的解决方案。

技术实现要素：

一种加热器面板包括芯和加热器/介电层，所述加热器/介电层包括在一对介电层之间的正热系数(ptc)加热器层。包括结构饰面，其中所述加热器/介电层直接结合在所述芯与所述结构饰面之间。

所述芯可以包括蜂窝结构和/或泡沫材料中的至少一种。所述结构饰面可以是第一结构饰面，并且第二结构饰面可以与所述加热器/介电层相对地结合至所述芯。所述第一结构饰面和所述第二结构饰面可以各自包括用树脂浸渍的碳纤维，其中所述树脂包括热塑性材料和/或热固性材料中的至少一种。

冲击层可以与所述加热器/介电层相对地结合至所述结构饰面，例如，上文所描述的所述第一结构饰面。所述冲击层可以包括单片金属、单片聚合物、树脂浸渍的金属，和/或树脂浸渍的聚合物织物中的至少一种。

可以通过将加热元件图案直接写入到结合至所述芯的介电层上来形成所述加热器层。所述芯、加热器/介电层和结构饰面在平面外可以具有轮廓。

一种制造加热器面板的方法包括将正热系数(ptc)加热器层直接写入到第一介电层上。所述方法包括将第二介电层结合至所述ptc加热器层和所述第一介电层，以制造加热器/介电层。所述方法包括将第一介电层结合至芯，以及将结构饰面结合至所述加热器/介电层，使得所述加热器/介电层直接结合在所述芯与所述结构饰面之间。

所述结构饰面可以是第一结构饰面，并且所述方法可以包括将第二结构饰面与所述加热器/介电层相对地结合至所述芯。所述方法可以包括将冲击层与所述加热器/介电层相对地结合至所述结构饰面。将所述ptc加热器层直接写入到所述第一介电层上可以包括将加热元件图案直接写入到所述第一介电层上，其中所述第一介电层已结合至所述芯。直接写入所述ptc加热器层可以包括沿着三维轮廓直接写入加热元件图案。所述方法可以包括将封闭层直接写入到所述加热器/介电层，以将所述结构饰面结合至所述加热器/介电层。

从以下结合附图进行的对优选实施方案的详细描述中，本领域技术人员将更容易明白本公开的系统和方法的这些和其它特征。

附图说明

为了使本公开所属领域的技术人员将容易理解如何制造和使用本公开的装置和方法而无需过多经验，下文将参考某些图式在本文中详细描述本公开的优选实施方案，其中：

图1是根据本公开构造的加热器面板的示例性实施方案的示意性截面图，其示出芯与第一结构饰面之间的加热器/介电层；

图2是图1的加热器面板的一部分的示意性平面图，其示出加热器/介电层的加热器元件图案；

图3是图2的加热器/介电层的示意性截面图，其示出介电层；以及

图4是图1的加热器面板的示意性透视图，其示意性地示出将加热器元件图案直接写入到轮廓化表面上。

具体实施方式

现在将参考附图，其中相似参考编号表示本公开的类似结构特征或方面。出于解释和说明的目的且非限制性地，根据本公开的加热器面板的示例性实施方案的局部视图在图1中示出并且总体用参考符号100表示。在图2至图4中提供根据本公开的加热器面板的其它实施方案或其方面，如将描述。本文所描述的系统和方法可以用于提供加热器面板，例如，用于飞机地板和其它表面，包括轮廓化表面。

加热器面板100包括芯102和加热器/介电层104。芯102包括蜂窝结构和/或泡沫材料中的至少一种。如图3中所示，加热器/介电层104是包括在一对介电层108之间的正热系数(ptc)加热器层106的组件。包括第一结构饰面110，其中加热器/介电层104直接结合在芯102与第一结构饰面110之间。第二结构饰面112与加热器/介电层104相对地结合至芯102。第一结构饰面110和第二结构饰面112各自包括用树脂浸渍的碳纤维，其中所述树脂包括热塑性材料(例如，peek、pc、pps和pei)和/或热固性材料(例如，环氧树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂(bmi)和苯并恶嗪)中的至少一种。

冲击层114与加热器/介电层104相对地结合至第一结构饰面110。冲击层114包括例如铝或钛的单片金属、单片聚合物、树脂浸渍的金属，和/或树脂浸渍的聚合物织物中的至少一种。合适的单片聚合物材料包括热塑性塑料，例如聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚碳酸酯、聚苯硫醚、聚醚酰亚胺、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯(丙烯酸)、聚氯乙烯、聚氨酯、聚酰胺酰亚胺，以及热固性材料，例如环氧树脂、酚醛树脂、bmi、苯并恶嗪和聚氨酯。前述聚合物可以混合并且可以具有增强材料，例如芳香族聚酰胺(例如，可购自美国特拉华州威明顿市的杜邦公司的凯芙拉纤维和芳纶纤维)、玻璃纤维、玄武岩、碳纤维、碳纳米管、纳米钢、钢丝和钛丝。假定温度相容性，可以将前述聚合物中的任一种浸渍到增强材料中。

制造例如加热器面板100的加热器面板的方法包括将例如ptc层106的ptc加热器层直接写入到例如图3中的最下方介电层108的第一介电层上，所述最下方介电层可以是例如，可购自美国特拉华州威明顿市的杜邦公司的聚酰亚胺材料片。ptc加热器层可以用粘合剂封闭，并且例如图3中的最上方介电层的第二介电层可以用粘合剂结合至ptc加热器层和第一介电层，以制造例如加热器介电层104的加热器/介电层。所述方法包括将第一介电层结合至例如芯102的芯。所述方法包括将例如结构饰面110的第一结构饰面结合至加热器/介电层，使得加热器/介电层直接结合在芯与第一结构饰面之间。

所述方法包括将例如第二结构饰面112的第二结构饰面与加热器/介电层相对地结合至芯。所述方法包括将例如冲击层114的冲击层与加热器/介电层相对地结合至第一结构饰面。

参考图2，将ptc加热器层106直接写入到第一介电层108上包括将加热元件图案直接写入到例如图3的最下方介电层108的第一介电层上，其中第一介电层已结合至芯102，例如使用薄膜粘合剂或预浸渍玻璃纤维层结合。图2示出ptc加热器层106的示例性加热元件图案，其具有用于使电流从一个汇流条116流动至另一汇流条118的多个冗余电通路。还可以将汇流条116和118直接写入到第一介电层108和/或ptc加热器层106上。

如图3中所示，通过加热器元件图案，在加热器/介电层104中存在介电层108彼此直接接触的位置，以及ptc加热器层106的实际加热器元件夹在介电层108之间的其它位置。本领域技术人员将容易了解，图2中所示的加热器元件图案仅是示例性的，并且在不脱离本公开的范围的情况下可以使用任何其它合适的图案。

如图4中所示，将ptc加热器层106直接写入到芯102上可以包括沿着三维轮廓将加热元件图案直接写入到准备好的介电层108上(结合在芯102上)，例如，其中芯102是具有轮廓的而不是平面的。图4示意性地示出在将ptc加热器层106的加热器元件图案直接写入到轮廓化芯102上的过程中的直接写入装置120。合适的直接写入装置的实例是可购自美国佛罗里达州奥兰多市的nscrypt公司的nscrypt打印机，所述nscrypt打印机利用用于墨滴至墨滴直接写入的smartpump™泵。可以使用任何其它合适的泵类型，例如，气动泵或挤压式泵，例如nscryptnfd™装置。还预期，可以在不脱离本公开的范围的情况下使用任何其它合适的轮廓，包括复曲率或平面几何形状。所述方法包括将在图3中标记的封闭层122直接写入到加热器/介电层104，以将第一结构饰面110结合至所述加热器/介电层。例如冲击层114和第二结构饰面112的其它层可以根据需要使用薄膜粘合剂等结合至加热器面板100的相应表面。

直接写入过程利用所述过程中进入实际加热器面板100的几乎所有ptc油墨材料，从而减少或消除传统丝网印刷过程的油墨浪费，在所述传统丝网印刷过程中，用于所述过程中的大量油墨实际上不会最终进入面板中。直接写入过程还可以消除为每个独特加热器图案生产和维护丝网的需求。本文所公开的加热器面板可以用于平面应用，例如，用于飞机的加热底板，或轮廓化面板应用，例如，飞机墙壁或任何其它合适的几何形状。本领域技术人员将容易了解，除了或代替封闭层122和薄膜粘合剂，加热器面板100的区段还可以进行层压或结合，并且可以层压、结合在加热器面板100的面板结构上或与所述面板结构共固化。

如上所述并且在附图中示出的本公开的方法和系统提供相对于传统加热器面板具有优越特性的加热器，所述优越特性包括减少使用ptc油墨、能够制造具有轮廓的加热器面板、耐刀具切割性和耐冲击性得到改进、重量更轻、寿命更长以及稳固性得到改进。尽管已参考优选实施方案示出和描述本公开的设备和方法，但是本领域技术人员将容易了解，在不脱离本公开的范围的情况下可以对其进行改变和/或修改。