专利名称：面板状发热体及其制造方法
技术领域：
本发明涉及有丰富稳定性的面板状发热体，以及其制造方法。
但是上述面板状发热体缺乏稳定性，因重复通电加热而出现抵抗值渐渐增加的问题。
并且，本发明还提供面板状发热体的制造方法，其是通过加热把含有锌和锡的化合物溶液进行氧化，然后在高温反应室内对设置的基材进行喷涂，使含有氧化锡和氧化锌的沉积物在基材表面上形成薄膜。该高温反应室的温度被调节在200～700℃。
图2在实施例2中升温测试的时间一温度曲线图。
图3在实施例3中升温测试的时间一温度曲线图。
图4在实施例4中升温测试的时间一温度曲线图。
具体实施例方式
的描述本发明的面板状发热体是在基材上形成含有氧化锌和氧化锡的薄膜。
作为上述氧化锡，包含SnO，Sn3O4，SnO2之中的任何一种。作为上述氧化锌包含了ZnO和ZnO2。
氧化锌和氧化锡的比率是根据所定的面板状发热体的性质而可被设定成各种比率的，通常是1∶99～99∶1的重量比，因这种广范围的设定比率而得到丰富稳定性的面板状发热体。
除了上述氧化锌和氧化锡以外、Sb2O3(氧化锑)，Bi2O3(氧化铋)，PbO(氧化铅)，GaO(氧化镓)，In2O(氧化铟)，ITO等其他金属氧化物也可以少量含有。作为上述金属氧化物、各种原子价的氧化物也能被使用。
再有在本发明的薄膜里也可以含有Zn，Sn，Sb，Bi，Pb，Ga，In等金属单体。
一般情况下、高原子价氧化物是给以高抵抗值、低原子价氧化物以及金属单体是给以低抵抗值。
在本发明中作为基材被使用的材料、一般是云母，陶瓷，玻璃，或者是陶瓷器或者是塑料。作为陶瓷材Al2O3，ZrO2，氧化钛，碳化硅，氮化硅等被例示、作为塑料有蜜胺树脂、尿素树脂、(苯)酚树脂、环氧树脂、氨基甲酸乙脂(尿烷树脂)等热固性树脂、以及有机硅树脂、氟乙烯树脂、高熔点聚酯树脂、高熔点酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚、聚芳酯、聚醚醚酮、聚酰胺酰亚胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚氨基双马来酰亚胺、甲基戊烯聚合物、双马来酰亚胺一三嗪系热固性芳香族聚酰亚胺等工程性塑料的耐热性热塑性树脂等被例示、但对于适用温度低的情况、聚乙烯树脂、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、低熔点聚酯、低熔点聚酰胺等一般的热塑性树脂也可以被使用。
本发明的面板状发热体的制造方法如下、其一是锡和锌、可能的话和上述的其他金属及氯化物、硫化物、氢氧化物、氧化氢氧化物、碳酸氢氧化物、碳酸盐、重碳酸盐(碳酸氢盐)、草酸盐、醇盐等通过加热给予金属氧化、然后以金属化合物的形态在水中或者有机溶剂中熔解、再把溶解的溶液对上述设置的基材进行涂布烧成的方法。
其二是在高温反应室内把上述溶液对设置的基材进行喷涂的方法。作为上述有机溶剂、比如甲醇、乙醇、异丁醇、正丁醇、乙二醇、丙二醇、甘油等醇类、二乙醚、甲基二乙醚等醚类、醋酸甲酯、醋酸乙醋、醋酸正丁酯等醋酸酯(乙酸酯)类、苯、甲苯、二甲苯等芳香类族类、丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮等酮类、吡啶、苯胺等被使用。上述溶剂最好是二种种类以上或者是和水混合使用。
特别是醇类、醚类、酮类等含氧溶剂、对于上述金属化合物中的金属氯化物显示出良好的溶剂性。
为了使生成低原子价氧化物或者金属单体而降低薄膜的抵抗可以对上述金属氯化物添加氟化铵、氢氟酸等氟化物、也可以添加苹果酸、柠檬酸、酒石酸等羟基酸。
还可以对上述溶液添加以下的增粘剂，比如聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚丙烯酸钠，聚丙烯酸钙，聚丙烯酸铵，聚甲基丙烯酸钠，聚丙烯酸酰胺，聚乙烯醇等水溶性树脂，聚甲基丙烯酸甲酯，聚苯乙烯，聚醋酸乙烯酯等热塑性树脂.也可以添加作为增粘剂的合成橡胶，比如丙烯酸橡胶，丁基橡胶，丁二烯橡胶，聚异戊二烯橡胶，氯丁橡胶，聚异丁烯橡胶，聚丁烯橡胶，异丁烯一异戊二烯橡胶，丙烯酸酯一丁二烯橡胶，苯乙烯一丁二烯橡胶(SBR)，丙烯腈一丁二烯橡胶，吡啶一丁二烯橡胶，苯乙烯一异戊二烯橡胶，丙烯腈一氯丁二烯橡胶，苯乙烯一氯丁二烯橡胶等。根据添加增粘剂能增加该溶液的涂布量，也能增大薄膜的厚度。
对于把上述溶液对上述基材表面的涂布，一般可以使用以下的涂布方法喷涂，辊涂，刮涂，帘式淋涂，浸涂，丝网印花法等涂布方法。涂布后最好把上述涂布薄膜在常温中干燥或者加热干燥后进行烧成。烧成温度通常是200～700℃，但最好是在250～650℃的温度下进行。
在上述烧成中，上述溶液中含有的金属化合物被氧化，形成含有氧化锌和氧化锡的薄膜。再有在高温反应室内把上述溶液对设置的基材进行喷涂的方法，其室内温度通常是200～700℃，但最好是调节在250～650℃，再精确一点的话，尽可能调节在300～600℃，这种情况下，在该室内喷涂的溶液中所含的金属化合物，已变成金属氧化物并且在基材表面上沉积。用此方法形成的薄膜显示出较高的热转换率。
像这样在基材上被形成的薄膜通常给加以直流或者交流3～380V的广范围的电压，就可以迅速升温，最高温度可达至900℃左右，而且对于长时间的连续或者断续的通电其抵抗值几乎没有变化，非常稳定，还有其消耗电力比以前的减少许多。
为了调节上述薄膜的抵抗值，在锡以及锌的金属化合物里添加铟，锑的金属化合物或者是上述氟化物，羟基酸等。铟化合物的情况是，和锡化合物一起烧成的时候，ITO被生成，薄膜的抵抗就变高，再有锑化合物，特别是氟化物可以降低锡的抵抗并给以薄膜低抵抗。
把上述溶液在60mm～130mm的碳化硅(SiC)基板上进行喷涂涂布，经过80℃，30分钟的加热干燥，然后再经过420℃，30分钟的烧成，由氧化锌和氧化锡变成的薄膜就在该基材表面上形成。
再在像这样被制成的面板状发热体的两端进行涂银处理，从这上面被覆盖的铜箔就形成电极。
再在温度27℃，湿度80％RH的条件下，对上述面板状发热体的电极给加以直流13.5V，600mA的通电，测定出其薄膜的抵抗值是22.5欧姆。再在同一体条件下进行升温测试，所得结果，见
图1。
根据图1所示，通电约10分钟后，面板状发热体的表面温度上升至77℃，以后就达至平衡，15分钟后停止通电。重复进行100次上述升温测试，每次的测试结果如图1所示的时间一温度曲线图，几乎无任何变化，100次重复测试后的薄膜的抵抗值(22.5欧姆)也没有见到上升的现象。
在温度35℃的条件下，把50g/l的盐水溶液对上述面板状发热体进行24小时的喷雾，然后测定其抵抗值，其抵抗值(22.5欧姆)无任何变化。
以上的测试确认了此面板状发热休的高热转换率(93％)和较高的节电作用。
再使用实施例1的同样方法在面板状发热体的两端形成电极。
再在温度29℃，湿度90％RH的条件下，对上述面板状发热体的电极给加以直流12V，400mA的通电，测定出其薄膜的抵抗值是30欧姆。再在同一体条件下进行升温测试，所得结果，见图2。
根据图2所示，通电约15分钟后，面板状发热体的表面温度上升至85℃，以后就达至平衡，20分钟后停止通电。
重复进行100次上述升温测试，每次的测试结果如图2所示的时间-温度曲线图，几乎无任何变化，100次重复测试后的薄膜的抵抗值(30欧姆)也没有见到上升的现象。
再使用实施例1的同样方法对上述面板状发热体进行盐水溶液喷雾试验，然后测定其抵抗值，其抵抗值(30欧姆)无任何变化。
以上的测试确认了此面板状发热体的高热转换率(93％)和较高的节电作用。
再使用实施例1的同样方法在面板状发热体的两端形成电极。
再在温度27℃，湿度80％rh的条件下，对上述面板状发热体的电极给加以直流13.5伏，600毫安的通电，测定出其薄膜的抵抗值是20.4欧姆。再在同一体条件下进行升温测试，所得结果，见图3。
根据图3所示，通电约10分钟后，面板状发热体的表面温度上升至60℃，以后就达至平衡。14分钟后停止通电。
重复进行100次上述升温测试，每次的测试结果如图3所示的时间一温度曲线图，几乎无任何变化，100次重复测试后的薄膜的抵抗值(20.4欧姆)也没有见到上升的现象。以上的测试确认了此面板状发热体的高热转换率(89％)和较高的节电作用。
在加热到400℃的高温反应室内里设置60mm～130mm的结晶状陶瓷基板。把实施例1的溶液对该基板进行喷涂，由氧化锌和氧化锡的沉积物变成的薄膜就在该基板材表面上形成。
再使用实施例1的同样方法在面板状发热休的两端形成电极。
再在温度27℃，湿度80％RH的条件下，对上述面板状发热体的电极给加以直流13.5V，600mA的通电，测定出其薄膜的抵抗值是23.4欧姆。再在同一体条件下进行升温测试，所得结果，见图4。
根据图4所示，通电约10分钟后，面板状发热体的表面温度上升至80℃，以后就达至平衡。15分钟后停止通电。
重复进行100次上述升温测试，每次的测试结果如图3所示的时间一温度曲线图，几乎无任何变化，100次重复测试后的薄膜的抵抗值(23.4欧姆)也没有见到上升的现象。
以上的测试确认了此面板状发热体的高热转换率(94.7％)和较高的节电作用。
本发明是提供一种便宜的面板状发热体，而且其用电量比从来的的烧结体薄膜节电35％以上，升温速度也加快，对于长时间的通电或者重复通电其抵抗值几乎无变化，稳定性较强，并且还具有良好的耐水性，耐酸性等耐化学性的特点，也具有良好的耐久性。
本发明的面板状发热体适用于家庭用热水器，调理器，餐巾纸或食物的保温器，以及烤箱，电熨斗等各种加热制品。
权利要求
1.一种面板状发热体，其特征在于，在基材上形成含有氧化锌和氧化锡的薄膜。
2.如权利要求1所述的面板状发热体，其特征在于，所述的基材是由云母，陶瓷，玻璃，或者是陶瓷器所形成。
3.如权利要求1所述的面板状发热体，其特征在于，所述的基材是由塑料所形成。
4.如权利要求1，2，3所述的面板状发热体的制造方法，其特征在于，通过加热把含有锌和锡的化合物的溶液进行氧化，然后在高温反应室内对设置的基材进行喷涂，使含有氧化锡和氧化锌的沉积物在基材表面上形成薄膜。
5.如权利要求4所述的面板状发热体的制造方法，其特征在于，所述的该高温反应室的温度被调节在200～700℃。
全文摘要
本发明是提供一种具有耐久性，并且具有较高节电效果的面板状发热体，其是通过加热把含有锌和锡的化合物的溶液进行氧化，然后在高温反应室内对设置的基材进行喷涂，使含有氧化锡和氧化锌的沉积物在基材表面形成薄膜。该薄膜具有良好的耐水性，耐酸性等化学性特性，并且升温速度快速。
文档编号H05B3/26GK1394104SQ0212277
公开日2003年1月29日 申请日期2002年6月11日 优先权日2001年6月11日
发明者田中瑞穗 申请人:香港青柳有限公司