专利名称：以板型石墨为主的电传导性涂料所涂布的板型发热体的制作方法
技术领域：
本实用新型属于建筑材料科学领域，特别涉及到关于板型发热体的一种结构设计，即一种以板型石墨为主的电传导性涂料所涂布的板型发热体。
背景技术：
随着现代化建设的需要，越来越多的新型建筑材料不断涌现到建材市场。从发热、供暖的角度而言，以前的供暖能源经历了从煤炭到石油再到煤气的转换过程，由于人们对环境的重视度增加，逐渐需用电能来代替其他供暖能源。根据市场的需求，利用电为能源发热体的各种器材有电热毯、电热膜、电暖器、各种供暖用的埋在混凝土中的电缆线等等。但是，各有各的长处，各有各的弊病，例如漏电、温度偏差、寿命短、放射有害电磁波、不节能、施工复杂等。因此，在选用时，就受到了各方面的限制。市场的需求形势促使了本公司开发研制新的供暖性建材产品。
发明内容
本实用新型需要解决的技术问题，是针对已有技术中电发热体出现的问题，如电热膜方式和埋入导热线的方式中出现的热分布不均匀、不安全、放射的电磁波对人体有害、寿命短、施工不便等诸多缺陷，为了克服这些缺陷而重新设计一种板型发热体结构，它是以健康为主的电传导发热产品。本实用新型的目的，是提供一种以板型石墨为主的电传导性涂料所涂布的板型发热体。就是使用厚度非常薄的板形状的含有石墨的涂料发热体，涂在木基板的某一面上形成一种膜，其电传导性涂料内部按一定的距离设置作为电流均匀的金属带，使整体发热板的温度偏差减到最小值，因此这是以电为能源利用电流均匀带和石墨等涂料结合的板型发热体。电传导性涂料基板般采用木材板，它耐冲击、易安装、用途广。
本实用新型的目的，是采用以下技术方案来实现的，一种以板型石墨为主的电传导性涂料所涂布的板型发热体，包含发热体基板，及与基板面一侧相邻的复合防水绝缘层面，其特征在于，在该防水绝缘层面的两侧位置处，分别埋入两个电极，在所述两个电极之间的区域等间隔地设有金属的电流均匀化带，在所述复合防水绝缘层上涂敷一层含有石墨粒子的电传导涂料层，该涂料层完全覆盖电极及电流均匀化带，与其相连的上表面为防水材料层，它覆盖整个涂料层，其上再由导热材料覆盖，再其上连有绝缘材料层，与该绝缘材料层相连的是用作有害波处理的金属材料层，最外层是作为整体发热板表面装饰层的防水、耐磨的材料覆盖层。
所述电传导性涂料由聚乙烯、环氧树脂、聚酰胺以及硅等合成树脂中加入了(thinner)等稀释剂混合成的溶液中再加入石墨微粉沫均匀的混合而成的非常薄的完全不能直立的板状形发热导体，其厚度只有0.2-0.5mm。
以上板状石墨微小粒子，不同于其他粘度低的合成树脂，以前的结构混合的效果分布散乱，现在的结构很规则且均匀。它们之间接触并不是旧式的碳素粒子，而是维持石墨粒子间面接触状态，所以即使少量的石墨微粉沫也能确保有效的电传导效果。
但是，以上板状石墨粒子均匀的分配在板的整个面上是很难的。因为板面上发热体的电流根据石墨的分散混合程度，电阻在变化。所以如何均匀的混合石墨及其重要，否则会造成发热板面出现温度偏差。要防止温度偏差在板的两端位置上设置的电极间和电传导性涂料内部埋入了电流均匀化带---金属材料。它根据板面积的大小，再考虑电流的方向，至少埋入一个以上。这是电传导性涂料涂在木板上发热的一个不同的技术特征。
电流从电极的一方流向另一方，设置的电流均匀带的方向同电极的方向一致，这种均匀化带的方向与电流方向垂直，与两端的电极相平行，其功能消除电传导微小电流之差，起到维护电流的均匀值。以上进一步说明某一个位置点的电流它从一侧到另一侧的过程中所发生的电流量的偏差降到最低点。
另外，已设置好的电流均匀化带的基板上，涂完电传导性涂料后需要充分的震动使石墨粒子和电传导涂料之间的混合更加均匀并达到温度的稳定状态。
本实用新型的有益效果是，该板型发热体，使用了石墨粒子和电流均匀化带，结合均匀的电传导涂料实践了板上发热体温度的均匀性，达到了发热板面的温度偏差为极少的目的。由于板上发热体基板采用了木板材料，是发热体自身重量减少，不但安装和施工简便，而且其抗冲击能力也超强，可适用于建筑物的地板供暖，也适用于学校，食堂，教会等。
图1是本实用新型所述板型发热体结构斜剖示意图；图2是上述板型发热体结构剖面示意图；图3a是电传导涂料中所采用石墨粒子微粉末状态连接结构；图3b是电传导涂料中所采用石墨粒子间面接触状态连接结构；图4是两电极间电流均匀化示意图；图5是所述板型发热体上电极间电阻和面积固有电阻示意图；具体实施方式
参照图1、图2表示本实用新型的板型发热体结构的一部分，通过斜视图1和断面图2看出。如图所示本实用新型的板型发热体由木板、合成板、中密度压缩板等木质板(11)的一表面上复合了防水绝缘层(12)，整个绝缘层两端埋入电极(13A)(13B)在两个电极之间考虑了木材基板的大小，设置金属电流均匀化带(14)其方向和两个电极所平行，在埋入好电极和电流均匀化带的绝缘层(12)上涂上由石墨粒子组成的电传导涂料形成一种膜(15)其厚度为0.2-0.5mm，在已形成的电传导涂料膜面上覆盖一层防水绝缘材料(16)，其上用导热材料(17)覆盖绝缘层(16)作为热平展层，其上再用绝缘材料(18)覆盖(17)作为绝缘层，其上再用金属材料(19)覆盖(18)作为有害波处理层，其上选择防水又耐磨的装饰板(20)覆盖(19)作为整个发热板结构的表面层。
参照图3a所示，为使用旧形石墨粒子(31)的微粉沫，粒子之间接触形式，为点接触，因此点传导效率将大为降低，从而需要大量的粉沫，参照图3b使用的石墨粒子为(32)连接形态时，粒子之间的接触是面接触，提高了电传导效率。
参照图4，当两端电极(13A)(13B)的电源接头与经过基板(11)和绝缘层(12)的电源直接连接(图上没有显示)，而没有与电源直接相连的电流均匀化带(14)的作用在图4中可见。
从电极一端(13A)流出的A值电流，传达到电传导性涂料膜时，可能因为混合在涂料中石墨粉沫的分布微小差异，造成电流A值开始变化，导致出现温度偏差。但是这种发生变化的电流当接触到金属材料电导体—电流均匀带(14)时，将会恢复到原来的电流A值，起到了电流的均匀性，保持了发热温度的平稳性。
以上板型的电传导涂料是由合成树脂溶剂及石墨粒子构成，但它完成此项要经过烘干和溶剂的蒸发过程，最终形成合成树脂和石墨粒子的混合体——电传导涂料膜。它的厚度大约为0.2-0.5mm。
所述板型电传导发热膜的非电阻值应该满足ρ＝R·A/L＝R·W·t/L＝10～50Ωcm…………(公式1)在这里ρ板上发热体的非电阻(Ωcm)R电阻(Ω)A板上发发热的面积(cm2)W板上发热体的宽度(cm)L板上发热体的长度(cm)t板上发热体的厚度(cm)以上的非电阻(ρ)使电传导涂料膜更加有效的起到发热所用的实验值。但电传导性涂料膜的宽度(w)和长度(L)一致厚度为0.2mm以下时，为了取得以上电传导涂料膜必要的所定非电阻，需要增加涂料中混合的石墨量。但是，如果电传导涂料内部石墨的含量达到40wt％时，增加电传导涂料的粘度，则不能制造出均匀的电传导涂料。如果电传导涂料膜的厚度超过0.5mm根据所涂的涂料量增加需要的烘干时间也长，容易造成板的变形，再从材料量的角度考虑也不经济。
同时要考虑到发热温度也可能超过所需要的温度，因此，最好在板上发热体内部安装过热保护器。
以上所说的电流均匀化带的材料选择铜或者铝，其厚度0.1-0.5mm，宽度5-20m/m的范围。
本发明的制造工艺中，已设置好电流均匀带的木基板上，涂上电传导性涂料后需要震动基板的过程，这震动目的就是为了让石墨粒子在木基板上均匀的分布在电传导涂料中。
参照图5，表示电极间电阻和面积固有电阻示意图，电极间电阻R和面积固有电阻β的关系符合下述公式。
R′＝β·b/a或者β＝R′·a/b (公式2)在这里R′电极间电阻(Ω)β面积固有的电阻(Ωcm2)a电极的长度(cm)b电极间的距离(cm)由以上实施例说明，本实用新型解决了根据不同的大小面积，利用电流均匀带使板面上的温度调整均匀，其发热体基板选用的木板材料使发热体的重量明显降低，运输、安装方便又有很好的冲击吸收性。可以用在建筑取暖和局部取暖、临时取暖的施工中。
本实用新型用的板型发热体特点是，不但消除了对人体有害的电磁波，而且发热过程中放射很高的远红外线，有益于健康，因此，可以广泛地被用于保健医疗行业。
权利要求1.一种以板型石墨为主的电传导性涂料所涂布的板型发热体，包含发热体基板(11)，及与基板面一侧相邻的复合防水绝缘层面(12)，其特征在于，在该防水绝缘层面的两侧位置处，分别埋入两个电极(13a)，(13b)，在所述两个电极之间的区域等间隔地设有金属的电流均匀化带(14)，在所述复合防水绝缘层(12)上涂敷一层含有石墨粒子的电传导涂料层(15)，该涂料层(15)完全覆盖电极(13a)，(13b)及(14)，与其相连的上表面为防水材料层(16)，它覆盖整个涂料层(15)，其上再由导热材料(17)覆盖，再其上连有绝缘材料层(18)，与该绝缘材料层相连的是用作有害波处理的金属材料层(19)，最外层是作为整体发热板表面装饰层的防水、耐磨的材料覆盖层(20)。
2.根据权利要求1所述的以板型石墨为主的电传导性涂料所涂布的板型发热体，其特征在于，所述电流均匀化带使用的材料为铜或铝，其厚度0.1-0.5mm宽度为5-20mm。
3.根据权利要求1所述的以板型石墨为主的电传导性涂料所涂布的板型发热体，其特征在于，所述电传导涂料是由聚乙烯、环氧树脂、聚酰胺以及硅组成的合成树脂和石墨微小粉沫的混合体，厚度为0.2-0.5mm。
4.根据权利要求1所述的以板型石墨为主的电传导性涂料所涂布的板型发热体，其特征在于，所述防水绝缘材料(16)及绝缘材料(18)，其厚度范围为0.3-0.8mm，面积大小同基板(11)。
5.根据权利要求1所述的以板型石墨为主的电传导性涂料所涂布的板型发热体，其特征在于，所述的导热材料(17)及金属材料(19)，选用为铜、铝材料，其厚度范围为0.3-0.5mm，面积大小同基板(11)。
6.根据权利要求1所述的以板型石墨为主的电传导性涂料所涂布的板型发热体，其特征在于，所述的复合装饰覆盖层(20)，其厚度范围为3-5mm，面积大小同基板(11)。
专利摘要以板型石墨为主的电传导性涂料所涂布的板型发热体，属于建筑材料科学领域，包含发热体基板，及相邻的复合防水绝缘层，在防水绝缘层面两侧分别埋入两个电极，在电极间区域等设有金属电流均匀化带，在复合防水绝缘层上涂有石墨粒子的电传导涂料层，与其相连的上表面为防水材料层，其上再由导热材料覆盖，再其上连有绝缘材料层、金属材料层，最外是表面装饰材料覆盖层。该板型发热体实现了温度的均匀性，不但安装和施工简便，而且其抗冲击能力也超强，可适用于学校，食堂，教会等建筑物的地板供暖。
文档编号H05B3/10GK2862563SQ20052011440
公开日2007年1月24日 申请日期2005年7月27日 优先权日2005年7月27日
发明者金东基 申请人:北京爱康电暖建材有限公司