一种热成像图案化电热器件及电热产品的制作方法

本发明涉及电加热元件技术领域，具体涉及一种热成像图案化电热器件及电热产品。

背景技术：

传统的供暖方式包括燃烧燃料和用电热元件产热。前者虽然热能转化率高，但对环境污染较为严重。后者利用电热元件制成各种供暖设备，利用空气对流和热辐射的方式向一定的空间传递热量，设备方便安装，便于家庭使用。常用的电加热产品，如电热毯、电吹风、电热地暖、电热膜等已进入人们的日常生活。目前，绝大多数的电热产品仅仅注重其加热功能，并在电热产品外侧进行包装并印刷图案进行美化。但是，现有技术中并没有注意到，通过控制电热产品所产生的热辐射的量以及范围，可以使得电热产品在热成像领域形成独特的热成像图案。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单的热成像图案化电热器件。

本申请之目的还在于提供一种含有上述电热器件的电热产品。

为了实现本发明之目的，本申请提供以下技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种热成像图案化电热器件，该电热器件包括发热层和保护层，其特征在于，所述发热层为热成像图案化发热层；

和/或，所述保护层为热成像图案化保护层。

在第一方面的一种具体实施方式中，所述热成像图案化发热层为热成像图案化电热层，且所述保护层为热成像图案化保护层或均匀保护层。

在第一方面的一种具体实施方式中，所述发热层为均匀发热的发热层，且所述保护层为热成像图案化保护层。

在第一方面的一种具体实施方式中，所述发热层通过涂布、印刷、电镀、金属刻蚀和蒸镀中的一种或多种方式的组合制备得到。

在第一方面的一种具体实施方式中，所述保护层包括绝缘层、保温层和散热层中的一种或多种组合。

在第一方面的一种具体实施方式中，所述热成像图案化保护层包括热成像图案化保温层和热成像图案化散热层中的至少一种，其中所述热成像图案化散热层中设有至少两个具有不同散热能力的散热区域；所述热成像图案化保温层中设有至少两个具有不同保温能力的保温区域。

在第一方面的一种具体实施方式中，所述发热层的材质包括金属材料或无机非金属材料中的一种，所述无机非金属材料包括碳素材料、红外陶瓷和托玛琳材料中的一种或多种，优选的，所述发热层的材质为碳素材料。

在第一方面的一种具体实施方式中，所述金属材料包括由铜、铝、铁和镍中的一种或多种制得的粉料、浆料或电镀原料；

和/或，所述碳素材料包括由石墨、导电炭黑、碳晶、纳米碳管、碳纤维、石墨烯和富勒烯中的一种或多种制得的粉料或浆料；

所述红外陶瓷和所述托玛琳材料为粉料或浆料。

在第一方面的一种具体实施方式中，所述发热层的类型包含全覆盖型、条纹型和镂空型中的一种或多种的组合；且所述全覆盖型的发热层厚度不完全相同，条纹型的发热层和镂空型的发热层中不同部位的发热线条的厚度不全相同和/或宽度不全相同。

在第二方面中，本申请提供一种电热产品，所述电热产品设有如上所述的热成像图案化电热器件。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的电热器件能产生热成像图案，且产品结构简单，适用于批量化生产，成本低。

(2)本发明的电热器件能够在已有设备上生产，降低二次设备的资金投入。

(3)本发明电热器件的热成像效果能通过多种途径达成，具有非常大的设计空间。

(4)对于曲线、圆形、异形、球面等原先难以均匀发热的发热器件，可通过本发明的方案，制得可均匀发热的器件。

附图说明

图1为实施例1中热成像图案化发热层的表面结构示意图；

图2为实施例1中电热器件的剖面结构示意图；

图3为实施例1中电热器件的热成像测试结果示意图；

图4为实施例2中热成像图案化发热层的表面结构示意图；

图5为实施例2中电热器件的热成像测试结果示意图；

图6为实施例3中热成像图案化发热层的表面结构示意图；

图7为实施例3中电热器件的剖面结构示意图；

图8为实施例3中电热器件的热成像测试结果示意图；

图9为实施例4中热成像图案化发热层的表面结构示意图；

图10为实施例4中电热器件的热成像测试结果示意图；

图11为实施例5中热成像图案化发热层的表面结构示意图；

图12为实施例5中电热器件的热成像测试结果示意图；

图13为实施例6及实施例8中热成像图案化保护层的表面结构示意图；

图14为实施例6中电热器件的剖面结构示意图；

图15为实施例6中电热器件的热成像测试结果示意图；

图16为实施例7及实施例8中热成像图案化保护层的表面结构示意图；

图17为实施例7中电热器件的剖面结构示意图；

图18为实施例7中电热器件的热成像测试结果示意图；

图19为实施例8中热成像图案化发热层的表面结构示意图；

图20为实施例8中电热器件的剖面结构示意图；

图21为实施例8中电热器件的热成像测试结果示意图。

在附图中，1为pet膜，2为镂空区域，3为热成像图案化电热层，4为普通部分，5为发热图案部分，6为第三绝缘层，7为散热涂层，8为散热层，9为第一绝缘层，10为发热层，11为第二绝缘层，12为普通保温层，13为普通保温板，14为保温膜，15为保温层，16为普通散热层。

具体实施方式

除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中列举的所有的从最低值到最高值之间的数值，是指当最低值和最高值之间相差两个单位以上时，最低值与最高值之间以一个单位为增量得到的所有数值。

以下将结合附图描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。在不偏离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对本发明的实施方式进行修改和替换，所得实施方式也在本发明的保护范围之内。

传统的电热器件通过包装及印刷图案进行美化，但无法实现热成像。本申请之目的在于提供一种热成像图案化电热器件，该电热器件包括发热层和保护层，所述发热层为热成像图案化发热层；和/或，所述保护层为热成像图案化保护层。其中，保护层位于发热层的两侧或单侧，保护层的主要功能是对发热层进行保护或使得发热层产生的热量具有热成像图案化功能。优选为位于发热层的两侧。

在一种具体实施方式中，所述热成像图案化发热层为通电自行发热形成热成像图案的发热层，即热成像图案化电热层，且所述保护层为均匀保护层。

在一种具体实施方式中，所述热成像图案化发热层为热成像图案化电热层，且所述保护层为热成像图案化保护层，同时使用热成像图案电热层和热成像图案化保护层会得到更好的热成像效果。

在一种具体实施方式中，热成像图案化发热层包含全覆盖型、条纹型和镂空型中的一种或多种组合。其中，全覆盖型的热成像图案化发热层的厚度不完全相同；条纹型或镂空型的热成像图案化发热层中不同部位的发热线条的厚度不全相同和/或宽度不全相同。由于三种不同类型的热成像图案化发热层在热成像图案的设计上会有不同的效果，使用单一的类型在设计上相对简单，但对于复杂的需求，也可使用多种类型图像的结合。

在一种具体实施方式中，所述自行发热形成热成像图案的发热层通过涂布、印刷、电镀、金属刻蚀和蒸镀中的一种或多种方式的组合制备得到。得到的发热层为涂层或镀层，两者属于面状发热，且加工工艺简单，可使用现有设备实现效果设计，降低二次设备的资金投入。

在一种具体实施方式中，所述自行发热形成热成像图案的加工工艺优选为涂布或印刷，这两种方式的生产成本更低，效果更好。

在一种具体实施方式中，所述均匀保护层包括均匀绝缘层、均匀保温层和均匀散热层中的一种或多种组合。散热层的主要功能是将发热层产生的热量散发出去；绝缘层的主要功能为隔绝发热层所通的电流；保温层的主要功能是防止发热层产生的热量散发出去。

在一种具体实施方式中，所述均匀散热层为市场上可购得的一般的散热层材料，具体为散热涂层、散热膜、散热片和散热板中的一种或多种。其特点为所在区域具有近似相同的散热能力，具体为具有相同的比表面积或具有相同的热辐射系数，使其综合散热能力相同。

在一种具体实施方式中，所述均匀保温层为市场上可购得的一般的保温层材料，具体为保温涂层、保温膜、保温片和保温板中的一种或多种。其特点为所在区域具有近似相同的导热能力，具体为具有相同厚度或具有相同的导热系数，使其综合导热能力相同。

在一种具体实施方式中，所述发热层为均匀发热的发热层，且所述保护层为热成像图案化保护层。

在一种具体实施方式中，所述热成像图案化保护层包括热成像图案化保温层和热成像图案化散热层中的至少一种。

在一种具体实施方式中，所述热成像图案化散热层中设有至少两个具有不同散热能力的散热区域。具体来说，不同散热能力的散热区域为具有不同比表面积和具有不同热辐射系数材料中的至少一种所构成的综合散热能力不同的区域。

在一种具体实施方式中，所述热成像图案化保温层中设有至少两个具有不同保温能力的保温区域。具体来说，不同保温能力的保温区域为具有不同厚度和具有不同导热系数材料中的至少一种所构成的综合导热能力不同的区域。

在一种具体实施方式中，所述保护层还包括绝缘层。

在一种具体实施方式中，上述散热层、绝缘层和保温层为不同层和/或同一层中的一种或多种组合。因为有些具有特殊材料或特殊构造的材料本身可同时具备散热和绝缘的效果或者保温和绝缘的效果。因此，所述的散热层、绝缘层和保温层可以是各自独立的构成，也可以是多层合一的构成。考虑到加工的便利性，优选为多层合一的构成。

在一种具体实施方式中，所述发热层的材质包括金属材料或无机非金属材料中的一种，所述无机非金属材料包括碳素材料、红外陶瓷和托玛琳材料中的一种或多种，优选的，所述发热层的材质为碳素材料。

在一种具体实施方式中，所述金属材料包括由铜、铝、铁和镍中的一种或多种制得的粉料、浆料或电镀原料。

在一种具体实施方式中，所述碳素材料包括由石墨、导电炭黑、碳晶、纳米碳管、碳纤维、石墨烯和富勒烯中的一种或多种制得的粉料或浆料。由于热成像主要由红外辐射产生，因此结合导电能力和红外辐射能力，碳素材料是发热层材质的优选方案。

在一种具体实施方式中，所述红外陶瓷和所述托玛琳材料为粉料或浆料。

在一种具体实施方式中，本发明的电热器件，可以是市场上可见的任意形式，优选为电热涂层、电热布、电热纸、电热膜、电热板和电热块中的一种或多种的组合。考虑到使用的便利性，优选为电热布、电热纸、电热膜和电热板中的一种或多种的组合。

在一种具体实施方式中，所述上述热成像图案化电热器件可应用在电热产品上，且该类电热产品可应用在生活用品、艺术品、健康理疗、工程建筑、军事训练等方面。

实施例

下面将结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种热成像图案化电热器件，以pet膜作为保护层，碳晶作为发热层材质，具体制备步骤如下：

(1)以pet膜1为基材，使用贴纸将pet膜1上需镂空的区域覆盖住，镂空的区域分别为一个正方形、一个圆形和一个三角形；

(2)采用涂布的方式在上述覆盖有贴纸的pet膜1上将碳晶导电油墨涂布于基材表面；

(3)待碳晶导电油墨干燥后，取下贴纸，即在pet膜1的表面形成了具有镂空区域2的热成像图案化电热层3，如图1所示，其剖视图如图2所示。

在该实施例中，pet膜购于仪化东丽聚酯薄膜有限公司，厚度为150um。碳晶导电油墨购于深圳市联昌达实业有限公司，热成像图案化电热层的厚度为10um。

将上述制备的得到的电热器件通电后进行热成像测试，其结果如图3所示。从中我们可以发现，本实施例的电热器件具有热成像图案化功能。

实施例2

一种热成像图案化电热器件，以pet膜作为保护层，石墨烯作为发热层材质，具体制备步骤如下：

使用pet膜作为基材，使用石墨烯导电油墨，采用凹版印刷的方式印刷满版图案，其中，凹版纹路为方孔，深度50微米，普通部分4密度为50目，发热图案部分5密度为100目。制得发热图案部分5比普通部分4印刷更薄的热成像图案化电热层，如图4所示，其剖视图与实施例1类似。

在该实施例中，pet膜购于仪化东丽聚酯薄膜有限公司，，其厚度为150um。石墨烯导电油墨购于深圳市联昌达实业有限公司，热成像图案化电热层的厚度为5um。

将上述制备的得到的电热器件通电后进行热成像测试，其结果如图5所示。从中我们可以发现，本实施例的电热器件具有热成像图案化功能。

实施例3

一种热成像图案化电热器件，以pet膜作为保护层，导电炭黑和碳纳米管复合材料作为发热层材质，具体制备步骤如下：

使用pet膜1作为基材，使用导电炭黑和碳纳米管复合导电油墨，采用凹版印刷的方式印刷条纹状图案，其中，凹版纹路为方孔，深度50微米，普通部分4密度为50目，发热图案部分5密度为80目，制得发热图案部分5比普通部分4印刷更薄的热成像图案化电热层3，如图6所示。然后在热成像图案化电热层3的表面覆盖一层pet膜1作为保护膜，形成夹心结构，如图7所示。

在该实施例中，pet膜购于仪化东丽聚酯薄膜有限公司，其厚度为150um。导电炭黑购于卡博特公司，碳纳米管购于镇江天奈公司，导电炭黑和碳纳米管的质量比为1：1，热成像图案化电热层的厚度为5um。

将上述制备的得到的电热器件通电后进行热成像测试，其结果如图8所示。从中我们可以发现，本实施例的电热器件具有热成像图案化功能。

实施例4

一种热成像图案化电热器件，以环氧树脂板作为保护层，石墨烯材料作为发热层材质，具体制备步骤如下：

使用环氧树脂板为基材，使用石墨烯导电油墨，采用圆网印刷的方式印刷拉伸样条状条纹图案，其中，网孔密度为200目。制得发热图案部分5比普通部分4印刷更窄的热成像图案化电热层，如图9所示。

在该实施例中，环氧树脂板购于建材市场，其厚度为3mm。石墨烯购于宁波墨西科技有限公司，热成像图案化电热层的厚度为5um。

将上述制备的得到的电热器件通电后进行热成像测试，其结果如图10所示。从中我们可以发现，本实施例的电热器件具有热成像图案化功能。

实施例5

一种热成像图案化电热器件，以布作为保护层，石墨烯材料作为发热层材质，具体制备步骤如下：

使用布作为基材，使用石墨烯导电油墨，采用圆网印刷的方式印刷斜十字网纹状图案，其中，网孔密度为200目，普通部分4发热线条宽度为5mm，发热图案部分5线条宽度为2mm。制得发热图案部分5比普通部分4印刷更窄的热成像图案化电热层，结构如图11所示。

在该实施例中，布的材质为无纺布，购于建材市场，其厚度为2mm。石墨烯购于宁波墨西科技有限公司，热成像图案化电热层的厚度为5um。

将上述制备的得到的电热器件通电后进行热成像测试，其结果如图12所示。从中我们可以发现，本实施例的电热器件具有热成像图案化功能。

实施例6

一种热成像图案化电热器件，具体制备步骤如下：

(1)在第一绝缘层9上印刷一层散热涂层7，散热涂层7的涂布形状为一个正方形、一个圆形和一个三角形，形成散热层8，如图13所示；

(2)在散热层8上依次覆盖均匀的发热层10、第二绝缘层11和普通保温层12，其剖视图如图14所示。

在该实施例中，散热涂层的材质为石墨烯散热涂料，购于宁波墨西科技有限公司，散热涂层的厚度为3um，第一绝缘层的材质为pet膜，购于仪化东丽聚酯薄膜有限公司，第一绝缘层的厚度为150um，第二绝缘层的材质为pet膜，购于仪化东丽聚酯薄膜有限公司，第二绝缘层的厚度为150um，发热层的材质为石墨烯，购于宁波墨西科技有限公司，发热层的厚度为10um，普通保温层的材质为环氧板，购于建材市场，普通保温层的厚度为10mm。

将上述制备的得到的电热器件通电后进行热成像测试，其结果如图15所示。从中我们可以发现，本实施例的电热器件具有热成像图案化功能。

实施例7

一种热成像图案化电热器件，具体制备步骤如下：

(1)在普通保温板13上粘附若干导热系数不同的保温膜14，保温膜14的形状为一个正方形、一个圆形和一个三角形，形成保温层15，如图16所示；

(2)在保温层15上依次覆盖第二绝缘层11、均匀的发热层10、第三绝缘层6、和均匀的普通散热层16，如图17所示。

在该实施例中，保温膜的材质为pet预涂膜，购于温州康发包装材料有限公司，保温膜的厚度为50um，第一绝缘层的材质为pet膜，购于仪化东丽聚酯薄膜有限公司，第一绝缘层的厚度为100um，第二绝缘层的材质为pet膜，购于仪化东丽聚酯薄膜有限公司，第二绝缘层的厚度为100um，发热层的材质为石墨烯，购于宁波墨西科技有限公司，发热层的厚度为10um，保温层的材质为环氧板，购于建材市场，普通散热层的厚度为3mm。

将上述制备的得到的电热器件通电后进行热成像测试，其结果如图18所示。从中我们可以发现，本实施例的电热器件具有热成像图案化功能。

实施例8

一种热成像图案化电热器件，具体制备步骤如下：

(1)取一普通保温板13，并在该普通保温板13粘附若干导热系数不同的保温膜14，形成保温层15，如图16所示；

(2)在第一绝缘层上印刷一层散热涂层7，形成散热层8，其中，散热层8中散热涂层7所在区域与保温层15中保温膜14所在区域相对应，如图13所示；

(3)在保温层15表面印刷网格状的热成像图案化电热层3，其中，印刷用的油墨为石墨烯，在保温层15中普通保温板13对应区域，热成像图案化电热层3的目数为40目，厚度为5um，在保温层15中保温膜14对应区域的厚度为50um，热成像图案化电热层3的结构如图19所示。

(4)将散热层8固定在热成像图案化电热层3的另一侧，使散热涂层7与保温膜14所在区域重合，形成如图20所示的电热器件。

在该实施例中，普通保温板的材质为环氧板，购于建材市场，其厚度为3mm。保温膜的材质为pet预涂膜，购于温州康发包装材料有限公司，保温膜的厚度为50um。散热涂层的材质为石墨烯，购于宁波墨西科技有限公司，散热涂料的厚度为3um，石墨烯购于宁波墨西科技有限公司。

将上述制备的得到的电热器件通电后进行热成像测试，其结果如图21所示。从中我们可以发现，本实施例的电热器件具有热成像图案化功能。

上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。