專利名稱：面板狀發熱體及其制造方法
技術領域：
本發明涉及有豐富穩定性的面板狀發熱體，以及其制造方法。
但是上述面板狀發熱體缺乏穩定性，因重復通電加熱而出現抵抗值漸漸增加的問題。
并且，本發明還提供面板狀發熱體的制造方法，其是通過加熱把含有鋅和錫的化合物溶液進行氧化，然后在高溫反應室內對設置的基材進行噴涂，使含有氧化錫和氧化鋅的沉積物在基材表面上形成薄膜。該高溫反應室的溫度被調節在200～700℃。
圖2在實施例2中升溫測試的時間一溫度曲線圖。
圖3在實施例3中升溫測試的時間一溫度曲線圖。
圖4在實施例4中升溫測試的時間一溫度曲線圖。
具體實施例方式
的描述本發明的面板狀發熱體是在基材上形成含有氧化鋅和氧化錫的薄膜。
作為上述氧化錫，包含SnO，Sn3O4，SnO2之中的任何一種。作為上述氧化鋅包含了ZnO和ZnO2。
氧化鋅和氧化錫的比率是根據所定的面板狀發熱體的性質而可被設定成各種比率的，通常是1∶99～99∶1的重量比，因這種廣范圍的設定比率而得到豐富穩定性的面板狀發熱體。
除了上述氧化鋅和氧化錫以外、Sb2O3(氧化銻)，Bi2O3(氧化鉍)，PbO(氧化鉛)，GaO(氧化鎵)，In2O(氧化銦)，ITO等其他金屬氧化物也可以少量含有。作為上述金屬氧化物、各種原子價的氧化物也能被使用。
再有在本發明的薄膜里也可以含有Zn，Sn，Sb，Bi，Pb，Ga，In等金屬單體。
一般情況下、高原子價氧化物是給以高抵抗值、低原子價氧化物以及金屬單體是給以低抵抗值。
在本發明中作為基材被使用的材料、一般是云母，陶瓷，玻璃，或者是陶瓷器或者是塑料。作為陶瓷材Al2O3，ZrO2，氧化鈦，碳化硅，氮化硅等被例示、作為塑料有蜜胺樹脂、尿素樹脂、(苯)酚樹脂、環氧樹脂、氨基甲酸乙脂(尿烷樹脂)等熱固性樹脂、以及有機硅樹脂、氟乙烯樹脂、高熔點聚酯樹脂、高熔點酰胺、聚縮醛、聚碳酸酯、聚醚砜、聚苯醚、聚苯硫醚、聚芳酯、聚醚醚酮、聚酰胺酰亞胺、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚氨基雙馬來酰亞胺、甲基戊烯聚合物、雙馬來酰亞胺一三嗪系熱固性芳香族聚酰亞胺等工程性塑料的耐熱性熱塑性樹脂等被例示、但對于適用溫度低的情況、聚乙烯樹脂、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、低熔點聚酯、低熔點聚酰胺等一般的熱塑性樹脂也可以被使用。
本發明的面板狀發熱體的制造方法如下、其一是錫和鋅、可能的話和上述的其他金屬及氯化物、硫化物、氫氧化物、氧化氫氧化物、碳酸氫氧化物、碳酸鹽、重碳酸鹽(碳酸氫鹽)、草酸鹽、醇鹽等通過加熱給予金屬氧化、然后以金屬化合物的形態在水中或者有機溶劑中熔解、再把溶解的溶液對上述設置的基材進行涂布燒成的方法。
其二是在高溫反應室內把上述溶液對設置的基材進行噴涂的方法。作為上述有機溶劑、比如甲醇、乙醇、異丁醇、正丁醇、乙二醇、丙二醇、甘油等醇類、二乙醚、甲基二乙醚等醚類、醋酸甲酯、醋酸乙醋、醋酸正丁酯等醋酸酯(乙酸酯)類、苯、甲苯、二甲苯等芳香類族類、丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等酮類、吡啶、苯胺等被使用。上述溶劑最好是二種種類以上或者是和水混合使用。
特別是醇類、醚類、酮類等含氧溶劑、對于上述金屬化合物中的金屬氯化物顯示出良好的溶劑性。
為了使生成低原子價氧化物或者金屬單體而降低薄膜的抵抗可以對上述金屬氯化物添加氟化銨、氫氟酸等氟化物、也可以添加蘋果酸、檸檬酸、酒石酸等羥基酸。
還可以對上述溶液添加以下的增粘劑，比如聚丙烯酸，聚甲基丙烯酸，聚丙烯酸鈉，聚丙烯酸鈣，聚丙烯酸銨，聚甲基丙烯酸鈉，聚丙烯酸酰胺，聚乙烯醇等水溶性樹脂，聚甲基丙烯酸甲酯，聚苯乙烯，聚醋酸乙烯酯等熱塑性樹脂.也可以添加作為增粘劑的合成橡膠，比如丙烯酸橡膠，丁基橡膠，丁二烯橡膠，聚異戊二烯橡膠，氯丁橡膠，聚異丁烯橡膠，聚丁烯橡膠，異丁烯一異戊二烯橡膠，丙烯酸酯一丁二烯橡膠，苯乙烯一丁二烯橡膠(SBR)，丙烯腈一丁二烯橡膠，吡啶一丁二烯橡膠，苯乙烯一異戊二烯橡膠，丙烯腈一氯丁二烯橡膠，苯乙烯一氯丁二烯橡膠等。根據添加增粘劑能增加該溶液的涂布量，也能增大薄膜的厚度。
對于把上述溶液對上述基材表面的涂布，一般可以使用以下的涂布方法噴涂，輥涂，刮涂，簾式淋涂，浸涂，絲網印花法等涂布方法。涂布后最好把上述涂布薄膜在常溫中干燥或者加熱干燥后進行燒成。燒成溫度通常是200～700℃，但最好是在250～650℃的溫度下進行。
在上述燒成中，上述溶液中含有的金屬化合物被氧化，形成含有氧化鋅和氧化錫的薄膜。再有在高溫反應室內把上述溶液對設置的基材進行噴涂的方法，其室內溫度通常是200～700℃，但最好是調節在250～650℃，再精確一點的話，盡可能調節在300～600℃，這種情況下，在該室內噴涂的溶液中所含的金屬化合物，已變成金屬氧化物并且在基材表面上沉積。用此方法形成的薄膜顯示出較高的熱轉換率。
像這樣在基材上被形成的薄膜通常給加以直流或者交流3～380V的廣范圍的電壓，就可以迅速升溫，最高溫度可達至900℃左右，而且對于長時間的連續或者斷續的通電其抵抗值幾乎沒有變化，非常穩定，還有其消耗電力比以前的減少許多。
為了調節上述薄膜的抵抗值，在錫以及鋅的金屬化合物里添加銦，銻的金屬化合物或者是上述氟化物，羥基酸等。銦化合物的情況是，和錫化合物一起燒成的時候，ITO被生成，薄膜的抵抗就變高，再有銻化合物，特別是氟化物可以降低錫的抵抗并給以薄膜低抵抗。
把上述溶液在60mm～130mm的碳化硅(SiC)基板上進行噴涂涂布，經過80℃，30分鐘的加熱干燥，然后再經過420℃，30分鐘的燒成，由氧化鋅和氧化錫變成的薄膜就在該基材表面上形成。
再在像這樣被制成的面板狀發熱體的兩端進行涂銀處理，從這上面被覆蓋的銅箔就形成電極。
再在溫度27℃，濕度80％RH的條件下，對上述面板狀發熱體的電極給加以直流13.5V，600mA的通電，測定出其薄膜的抵抗值是22.5歐姆。再在同一體條件下進行升溫測試，所得結果，見
圖1。
根據圖1所示，通電約10分鐘后，面板狀發熱體的表面溫度上升至77℃，以后就達至平衡，15分鐘后停止通電。重復進行100次上述升溫測試，每次的測試結果如圖1所示的時間一溫度曲線圖，幾乎無任何變化，100次重復測試后的薄膜的抵抗值(22.5歐姆)也沒有見到上升的現象。
在溫度35℃的條件下，把50g/l的鹽水溶液對上述面板狀發熱體進行24小時的噴霧，然后測定其抵抗值，其抵抗值(22.5歐姆)無任何變化。
以上的測試確認了此面板狀發熱休的高熱轉換率(93％)和較高的節電作用。
再使用實施例1的同樣方法在面板狀發熱體的兩端形成電極。
再在溫度29℃，濕度90％RH的條件下，對上述面板狀發熱體的電極給加以直流12V，400mA的通電，測定出其薄膜的抵抗值是30歐姆。再在同一體條件下進行升溫測試，所得結果，見圖2。
根據圖2所示，通電約15分鐘后，面板狀發熱體的表面溫度上升至85℃，以后就達至平衡，20分鐘后停止通電。
重復進行100次上述升溫測試，每次的測試結果如圖2所示的時間-溫度曲線圖，幾乎無任何變化，100次重復測試后的薄膜的抵抗值(30歐姆)也沒有見到上升的現象。
再使用實施例1的同樣方法對上述面板狀發熱體進行鹽水溶液噴霧試驗，然后測定其抵抗值，其抵抗值(30歐姆)無任何變化。
以上的測試確認了此面板狀發熱體的高熱轉換率(93％)和較高的節電作用。
再使用實施例1的同樣方法在面板狀發熱體的兩端形成電極。
再在溫度27℃，濕度80％rh的條件下，對上述面板狀發熱體的電極給加以直流13.5伏，600毫安的通電，測定出其薄膜的抵抗值是20.4歐姆。再在同一體條件下進行升溫測試，所得結果，見圖3。
根據圖3所示，通電約10分鐘后，面板狀發熱體的表面溫度上升至60℃，以后就達至平衡。14分鐘后停止通電。
重復進行100次上述升溫測試，每次的測試結果如圖3所示的時間一溫度曲線圖，幾乎無任何變化，100次重復測試后的薄膜的抵抗值(20.4歐姆)也沒有見到上升的現象。以上的測試確認了此面板狀發熱體的高熱轉換率(89％)和較高的節電作用。
在加熱到400℃的高溫反應室內里設置60mm～130mm的結晶狀陶瓷基板。把實施例1的溶液對該基板進行噴涂，由氧化鋅和氧化錫的沉積物變成的薄膜就在該基板材表面上形成。
再使用實施例1的同樣方法在面板狀發熱休的兩端形成電極。
再在溫度27℃，濕度80％RH的條件下，對上述面板狀發熱體的電極給加以直流13.5V，600mA的通電，測定出其薄膜的抵抗值是23.4歐姆。再在同一體條件下進行升溫測試，所得結果，見圖4。
根據圖4所示，通電約10分鐘后，面板狀發熱體的表面溫度上升至80℃，以后就達至平衡。15分鐘后停止通電。
重復進行100次上述升溫測試，每次的測試結果如圖3所示的時間一溫度曲線圖，幾乎無任何變化，100次重復測試后的薄膜的抵抗值(23.4歐姆)也沒有見到上升的現象。
以上的測試確認了此面板狀發熱體的高熱轉換率(94.7％)和較高的節電作用。
本發明是提供一種便宜的面板狀發熱體，而且其用電量比從來的的燒結體薄膜節電35％以上，升溫速度也加快，對于長時間的通電或者重復通電其抵抗值幾乎無變化，穩定性較強，并且還具有良好的耐水性，耐酸性等耐化學性的特點，也具有良好的耐久性。
本發明的面板狀發熱體適用于家庭用熱水器，調理器，餐巾紙或食物的保溫器，以及烤箱，電熨斗等各種加熱制品。
權利要求
1.一種面板狀發熱體，其特征在于，在基材上形成含有氧化鋅和氧化錫的薄膜。
2.如權利要求1所述的面板狀發熱體，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.如權利要求1所述的面板狀發熱體，其特征在于，所述的基材是由塑料所形成。
4.如權利要求1，2，3所述的面板狀發熱體的制造方法，其特征在于，通過加熱把含有鋅和錫的化合物的溶液進行氧化，然后在高溫反應室內對設置的基材進行噴涂，使含有氧化錫和氧化鋅的沉積物在基材表面上形成薄膜。
5.如權利要求4所述的面板狀發熱體的制造方法，其特征在于，所述的該高溫反應室的溫度被調節在200～700℃。
全文摘要
本發明是提供一種具有耐久性，并且具有較高節電效果的面板狀發熱體，其是通過加熱把含有鋅和錫的化合物的溶液進行氧化，然后在高溫反應室內對設置的基材進行噴涂，使含有氧化錫和氧化鋅的沉積物在基材表面形成薄膜。該薄膜具有良好的耐水性，耐酸性等化學性特性，并且升溫速度快速。
文檔編號H05B3/26GK1394104SQ0212277
公開日2003年1月29日 申請日期2002年6月11日 優先權日2001年6月11日
發明者田中瑞穗 申請人:香港青柳有限公司