專利名稱：正溫度系數(shù)加熱器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種正溫度系數(shù)加熱器。更具體地說，本發(fā)明涉及一種自調節(jié)加熱器，使用正溫度系數(shù)電阻材料，尤其適合用于加熱車輛后視鏡的外側。進一步具體地說，本發(fā)明涉及一種正溫度系數(shù)加熱器，其中，用抗蝕劑在具有鋁薄膜的絕緣體保護特定圖案形狀，用腐蝕劑腐蝕未由上述抗蝕劑保護的部分，然后去除抗蝕劑和腐蝕劑，并用碳膏印刷特定形狀，使具有鋁薄膜的絕緣體作為平行電極而被連接；本發(fā)明還涉及該正溫度系數(shù)加熱器的制造方法。
迄今為此，作為使用上述技術的正溫度系數(shù)加熱器，通常有美國專利3,887,788、3,790,748、3,781,526、3,757,087、5,446,576、4,410,790、4,942,286、5,015,824、4,017,715、4,304,987、4,330,703、2,559,077、2,978,665、3,243,753、3,351,882、3,412,358、4,034,207、4,777,351、4,761,541、4,857,711、4,628,187、5,440,425、5,155,334、3,900,654及3,848,144。
另外，作為與此相似的日本專利(未審查)公報和實用新型(未審查)公報，有日本專利(未審查)公報2-162143、8-64352、6-176857、7-99083、3-261090、55-95203號和實用新型(未審查)公報61-84063、59-40417、3-67904號等。
然而，在上述技術中，以不具有PTC電阻的技術為通直流電產(chǎn)生熱量的技術，幾乎這些專利的專利權都已終止，而且由于該電阻的阻值小、電流大，存在發(fā)熱元件溫度難以控制的缺點。
另外，直接在發(fā)熱元件中通電流而不使用分離的電極具有導電率不均勻的缺點。
在用電極和電阻構成的每個發(fā)熱元件中，電極幾乎都是通過印刷銀等金屬粉和樹脂的混合物而形成，該電阻通過印刷碳和樹脂的混合物而形成，并經(jīng)在該電極中通電流而在電阻中產(chǎn)生熱量。
這樣的板狀發(fā)熱元件可被分類成這樣兩類一類的發(fā)熱元件將電極形成為梳狀圖案，或將電阻形成條狀，以獲得均勻的傳熱；另一類為片狀發(fā)熱元件，其中，用銀膏在絕緣基底印刷具有特定帶狀空間的圖案，用印刷裝置在其表面涂敷碳膏，使得保留為印刷銀膏時的空間部分和該銀膏的上部由碳膏覆蓋，以改善傳熱和熱效率。
然而，在上述發(fā)明等中，銀作為導體具有良好的導電率，但因為使用通過混合銀粉和樹脂形成的膏，所以導電性變?nèi)?，生產(chǎn)步驟變得復雜，并因此需要大的費用。因此，希望開發(fā)出不同于傳統(tǒng)技術的新的正溫度系數(shù)加熱器。
鑒于上述情況，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，上述問題可通過制造這樣一種正溫度系數(shù)加熱器來加以解決，該正溫度系數(shù)加熱器這樣制造，即，用抗蝕劑在具有鋁薄膜的絕緣體最好是在PET片上蒸敷鋁而形成的膜，保護特定圖案形狀，用腐蝕劑腐蝕未由上述抗蝕劑保護的部分，然后去除抗蝕劑和腐蝕劑，并用碳膏在上述腐蝕的部分印刷，以使具有該鋁薄膜的絕緣體作為平行電極，使該碳膏層作為電阻，從而完成本發(fā)明。
本發(fā)明的這些和其它特征、情況及優(yōu)點可通過參照以下說明、后附的權利要求書、及附圖而得到更好的理解。


圖1A和圖1B示出本發(fā)明的正溫度系數(shù)加熱器的平面視圖，其中每1個正溫度系數(shù)加熱器通過腐蝕具有聚乙烯層壓鋁薄膜的絕緣體然后用碳膏在其表面印刷特定形狀而形成。
圖2A和圖2B示出圖1A和圖1B的背面。
圖3為本發(fā)明正溫度系數(shù)加熱器的斷面圖。
圖4A示出試驗例2中的試片1在-30℃下的電流變化和躍遷及表面溫度。
圖4B示出試片1在-40℃下的電流變化和躍遷及表面溫度。
圖4C由照片示出試片1在-30℃開始通電流后每過2分鐘提高表面溫度除去板狀凍冰的狀態(tài)變化和轉變。
圖5A示出試驗例2中的試片2在-30℃下的電流變化和躍遷及表面溫度。
圖5B示出試片2在室溫下的電流變化和躍遷及表面溫度。
圖5C由照片示出試片2在-30℃開始通電流后每過2分鐘提高表面溫度除去板狀凍冰的狀態(tài)變化和轉變。
圖6A示出試驗例2中的試片3在-30℃下的電流變化和躍遷及表面溫度。
圖6B示出試片3在室溫下的電流變化和躍遷及表面溫度。
圖6C由照片示出試片3在-30℃開始通電流后每過2分鐘提高表面溫度除去板狀凍冰的狀態(tài)變化和轉變。
下面根據(jù)附圖詳細說明本發(fā)明。
圖1A或圖1B為本發(fā)明的正溫度系數(shù)加熱器的平面圖。
如圖1A或圖1B所示，本發(fā)明的正溫度系數(shù)加熱器1由絕熱基底2、形成于其上的帶狀鋁薄膜圖案3、碳膏4、及電流端子5、5′構成。
下面詳細說明本發(fā)明的正溫度系數(shù)加熱器1和其生產(chǎn)方法。
首先，絕緣體具有鋁薄膜，該鋁薄膜與PET形成疊層，即，絕緣體具有鋁薄膜，該鋁薄膜通過在PET真空蒸敷鋁而形成，該絕緣體被切割成一定尺寸，或在生產(chǎn)之后進行切割。
用抗蝕劑在具有鋁薄膜的絕緣體印刷特定圖案，之后，通過加熱或紫外線烘干該印刷圖案，該抗蝕劑例如為熱抗蝕劑或紫外線抗蝕劑，例如韓國的Daiyo Ink Co.的X-77、X-65、AS-500等。
因此，當從噴嘴在具有鋁薄膜的絕緣體噴淋鹽酸時，除由抗蝕劑保護的部份以外的鋁被腐蝕和去掉。用水沖洗該絕緣體。然后，為了去掉抗蝕劑，用堿液、例如1-3％氫氧化鈉水溶液中和該抗蝕劑，在用水沖洗并干燥后，如圖2A或圖2B所示，僅電極(鋁)圖案保留下來。
然后，在上述圖案印刷PTC碳膏并加以干燥，制成正溫度系數(shù)加熱器。這樣制成的正溫度系數(shù)加熱器具有圖3A或圖3B所示的形式及圖3所示斷面。
然而，本發(fā)明的正溫度系數(shù)加熱器的圖案形式可為了其生產(chǎn)而進行變化，不限于圖1-圖3所示圖案。
上面簡單說明了碳膏，但只要該碳具有導熱性，則對用于本發(fā)明碳膏的碳沒有特別的限制。也就是說，因為非晶碳的導熱性能差，所以最好使用具有良好導熱性能的可在市場上買到的碳。這些碳的導熱率至少為37.7×10-3deg.cm.sec.，為可在市場上買到的碳。
這些碳分別具有不同的導熱性能，為了控制導熱率，可適當確定其使用量，但該使用量最好為樹脂重量的10-50％。
如樹脂具有小的熱變形性，可容易地與碳混合，具有粘結性能，不易溶于水，則對用于碳膏的樹脂沒有特別的限制。例如，有聚酯、聚丙烯酸脂、聚酰胺等，在這些樹脂中，最好使用聚酯樹脂。
本發(fā)明的正溫度系數(shù)加熱器具有鋁薄膜電極、電源端子、及電阻。該鋁薄膜電極這樣形成，即在具有鋁薄膜的絕緣片的鋁薄膜形成一對相向的帶狀主電極，用抗蝕劑進行保護以便相互嵌入地從這些電極凸起形成平行連續(xù)圖案的電極，用腐蝕劑腐蝕未保護的部分，然后去除抗蝕劑和腐蝕劑；該電源端子形成到相鄰并相向的上述電極的端部；該電阻通過在該鋁薄膜的電極印刷碳膏而形成。
這樣制成的正溫度系數(shù)加熱器的結構可以如一般場合那樣使用，但考慮到銷售和用戶的使用，也可在將粘結劑涂到正溫度系數(shù)加熱器的上部以形成粘結劑層6后，用已知的方法貼上分離紙7。
另外，可穿過該絕緣層在反面將端子5和5′安裝到鋁電極3的規(guī)定部分。在這一場合，如圖1A或圖1B所示，鋁電極3的該部分由碳膏4相互分開，通過將該電流輸入端子5和5′安裝到相互分開的鋁電極3，使電流以平行狀態(tài)連通。
此外，當正溫度系數(shù)加熱器大時，可按最大距離將兩對電流輸入端子分別安裝到電極。
下面通過多個例子更為詳細地說明本發(fā)明，這些例子不限制本發(fā)明的范圍。
實施例1在市場上可買到的PET薄膜蒸敷鋁形成片材(鋁層厚度3.0nm，該片材的厚度150μm)，在該片材用韓國Daiyo Ink Co.的稱為X-77(商業(yè)名稱)的抗蝕劑印刷圖2所示那樣的圖案，然后，加熱到60℃加以干燥20分鐘。
因此，當噴淋5％鹽酸的水溶液時，除由上述抗蝕劑保護的部分以外，其余鋁層被腐蝕去掉。用水清洗該片材并進一步用2％氫氧化鈉水溶液清洗。
通過以1.4∶1的比例在乙酸丁基溶纖劑(butyl cellosolve acetate)溶解聚酯作為溶劑，以6∶5(重量比)將其與碳混合制成碳膏，該膏通過印刷以10nm的厚度涂到由上述方法獲得的鋁片材。通過如上述那樣印刷，形成圖1所示帶狀碳膏層4和鋁電極3。
此外，在涂敷上述碳膏層4之后，在其上形成雙重涂敷帶或粘結層。在該場合，從工業(yè)生產(chǎn)和減少成本的觀點出發(fā)，最好涂敷熱熔型乙二醇二乙酸酯(ethylene vinyl acetate)。
然后，粘結分離紙并連接電流端子，使它們?nèi)鐖D1所示那樣與鋁電極位置相連，從而制成本發(fā)明的正溫度系數(shù)加熱器。
由于用這樣制成的正溫度系數(shù)加熱器可在短時間內(nèi)非常有效地除去凍冰、冰、霧等，所以該發(fā)熱元件對汽車側鏡和浴室中的鏡子等很有用。
試驗例1使用實施例1中制成的正溫度系數(shù)加熱器對下列項目進行測試，并示出結果。電特性
(1)相關電壓DC 13.5V(2)使用電壓DC 10-15V(3)最大電流AT，-40℃，DC 13.5V初始電流＜3.5AMP.
10分鐘后＜2.2AMP..
(4)絕緣電阻＞10M(500 V MEGA)(5)超電壓即使當24小時施加DC 15V時，該元件也既不破損也不被燒毀。本發(fā)明正溫度系數(shù)加熱器的除冰特性在用氨水擦拭鏡子表面以去除油等后，進一步用蒸餾水擦拭并加以干燥。將該鏡在-18℃放置2小時。然后，在-40℃放置1小時，在25℃的大氣溫度、65±10％下，于表面均勻地形成0.5mm的冰，在進一步于-40℃放置4小時后，分別在下面各溫度放置30分鐘，然后施加DC13.5V。其結果如下。
在-5℃通電流3.5分鐘時，80％的冰去除掉。
在-25℃通電流6分鐘時，80％的冰去除掉。
在-25℃通電流10分鐘時，95％的冰去除掉。
在-40℃通電流12分鐘時，80％的冰去除掉。鏡面溫度控制試驗當在-30℃施加電壓DC13.5V時，10分鐘后，鏡面溫度為10℃或更高。
當在25℃施加電壓DC13.5V時，10分鐘后，鏡面溫度為55℃±10℃。
當在45℃施加電壓DC13.5V時，10分鐘后，鏡面溫度為70℃或更低。當將實施例1制成的本發(fā)明正溫度系數(shù)加熱器貼到玻璃進行溫度暴露試驗時，在-30℃到20℃及115℃都沒有什么問題，即使通電流1小時玻璃也沒有問題。通過用DC 15V通電10分鐘然后斷電，在大氣中對上述同樣的材料進行200個循環(huán)的試驗，對于每1個循環(huán)，將其浸入到5％NaCl溶液中5分鐘。進而用5％NaCl2溶液進行相同的試驗。結果，本發(fā)明的正溫度系數(shù)加熱器沒有出現(xiàn)問題。使用本發(fā)明的正溫度系數(shù)加熱器，測試了表面溫升、低溫操作電流、及正常溫度操作電流并將結果示于表1-表3中(在該表中，LH表示左側的側鏡，RH表示右側的側鏡，J-95表示一小型車，它是從韓國三家汽車制造商中選出的一家公司的產(chǎn)品，H-車表示一中型車，它是從韓國三家汽車制造商中選出的一家公司的產(chǎn)品，G-車表示一中型車，它是從韓國三家汽車制造商中選出的的產(chǎn)品。)表1表面溫升(在26℃)(單位C 12.8V)
表2低溫操作電流(-30℃)(單位A)
表3常溫操作電流 (26℃)(單位A)
試驗例2在下列條件下測試成批連接到鋁的大型正溫度系數(shù)加熱器(沒有使用分離電阻發(fā)熱元件)(歐洲N公司的產(chǎn)品，以下稱為試片1′)、根據(jù)美國專利4,857,711經(jīng)由銀粉膏形成電極和用碳粉膏形成電阻而制成的正溫度系數(shù)加熱器(以下稱為試片2′)、及本發(fā)明的正溫度系數(shù)加熱器(以下稱為試片3′)，結果示于圖4-圖6。
首先，在-30℃冷卻試片1，在其中通24V的電流，每過2分鐘測量初始電流[A]的變化及溫度的變化和躍遷，結果示于圖4A。如圖所示，初始電流[A]為2.25A，但在經(jīng)過11分鐘時，電流變?yōu)?.94A，再經(jīng)過20分鐘后，電流幾乎不變。這表明，電阻基本不改變，并且，由于電流連續(xù)地恒定通過，所以正溫度系數(shù)加熱器的溫度控制非常困難。
另外，在確定溫度變化時可知，經(jīng)過11分鐘，從初始溫度-28℃升至12.9℃，并且在經(jīng)過20分鐘后，溫度升至20℃。這表明，該正溫度系數(shù)加熱器的溫度控制如上述那樣不能滿足要求。
另外，在40℃將試片1保持30分鐘，在常溫通24V的電壓，并測量初始電流[A]在每兩分鐘的變化及溫度的變化和躍遷，結果示于圖4B。與圖4A基本相同，初始電流[A]為1.68A，但在經(jīng)過11分鐘時，電流變?yōu)?.60A，再經(jīng)過20分鐘后，電流幾乎不變。這表明，電阻基本不改變，并且，由于電流連續(xù)地恒定通過，所以正溫度系數(shù)加熱器的溫度控制非常困難。
圖4C示出狀態(tài)的照片，其中，在-30℃向試片1灑水以在鏡面形成冰，在保持30分鐘后，以24V的電壓開始通電流，并每過2分鐘提高表面溫度以除去板狀冰。
首先，在-30℃冷卻試片2并保持30分鐘，在其中通電壓為24V的電流，每過2分鐘測量初始電流[A]的變化及溫度的變化和躍遷，結果示于圖5A。如圖所示，初始電流[A]為4.83A，但在經(jīng)過20分鐘時，電流變?yōu)?.87A。這表明，當比較初始電流與20分鐘后的電流時，20分鐘后的電流比試片1的值低得多，電阻值增加，電流減小，溫度易于控制。另外，根據(jù)溫度在20分鐘后從-27℃上升到31.9℃這一點可看出，效果很好。
圖5B示出試片2在常溫下的測試結果。在該場合，初始電流為3.2A，在通電流20分鐘后，電流降低到1.70A，電阻值增大。因此，當溫度升高時，電阻值的變化增大，電流變小，這將阻止溫度快速上升。
圖5C示出狀態(tài)的照片，其中，在-30℃向試片2灑水以在鏡面形成冰，在保持30分鐘后，以24V的電壓開始通電流，并每過2分鐘提高表面溫度以除去板狀冰。該照片表明其結果與圖4C相比要好得多。
首先，在-30℃冷卻試片3并保持30分鐘，在其中通24V的電流，每過2分鐘測量初始電流[A]的變化及溫度的變化和躍遷，結果示于圖6A。如圖所示，初始電流[A]為5.45A，但在經(jīng)過20分鐘時，電流變?yōu)?.76A。與試片1和試片2相比，當比較初始電流與20分鐘后的電流時，在20分鐘后溫度升高，此時電阻值的變化變大，電流減小，這將阻止溫度快速上升，使溫度易于控制。另外，根據(jù)溫度在20分鐘后從-27℃上升到34.8℃這一點可看出，效果很好。
圖6B示出試片3在常溫下的測試結果。在該場合，初始電流為3.30A，在開始通電后20分鐘，電流降低到1.59A，電阻值增大。因此，在本發(fā)明的正溫度系數(shù)加熱器中，當溫度升高時，電阻值變得很大，通過減小電流，可使溫度控制比試片1和試片2更易于進行，試片1和試片2為采用傳統(tǒng)技術的加熱元件。
圖6C示出狀態(tài)的照片，其中，在-30℃向試片3灑水以在鏡面形成冰，在保持30分鐘后，以24V的電壓開始通電流，并每過2分鐘提高表面溫度以除去板狀冰。該照片表明其結果與圖4C和圖5C相比要好得多。
如上述實施例和試驗例所示，在本發(fā)明的正溫度系數(shù)加熱器中，與傳統(tǒng)技術的正溫度系數(shù)加熱器相比，導熱率均勻而且發(fā)熱效果很好，正溫度系數(shù)加熱器可以低成本容易地制造。
在本發(fā)明的正溫度系數(shù)加熱器中，與傳統(tǒng)技術中使用銀粉的場合相比，幾乎沒有溫度偏差，生產(chǎn)成本大幅度減少，生產(chǎn)步驟簡化，因此，通過將該正溫度系數(shù)加熱器貼到汽車側鏡的內(nèi)側，可獲得去除凍冰、霧、冰等的良好效果。
權利要求
1.一種正溫度系數(shù)加熱器，具有鋁薄膜電極、電源端子、及電阻；該鋁薄膜電極這樣形成，即在具有鋁薄膜的絕緣片的鋁薄膜形成一對相向的帶狀主電極，用抗蝕劑進行保護以便相互嵌入地從這些電極凸起形成平行連續(xù)圖案的電極，用腐蝕劑腐蝕未保護的部分，然后去除抗蝕劑和腐蝕劑；該電源端子鄰接著上述電極的端部相向地形成；該電阻通過在該鋁薄膜的電極印刷碳膏而形成。
2.如權利要求1所述的正溫度系數(shù)加熱器，其中在具有鋁薄膜的絕緣體的電極層和碳膏層下形成粘結劑層和分離紙層。
3.一種正溫度系數(shù)加熱器的制造方法，包括這樣的步驟用抗蝕劑在具有鋁膜的絕緣體表面保護特定的圖案形狀，用腐蝕劑腐蝕未由抗蝕劑保護的部分，然后去除抗蝕劑和腐蝕劑，通過用碳膏以特定形狀進行印刷而平行地將電極端子連接到該鋁電極層。
全文摘要
一種正溫度系數(shù)加熱器,這樣進行制造,即,用抗蝕劑在具有鋁薄膜的絕緣體保護特定圖案形狀,用腐蝕劑腐蝕未由上述抗蝕劑保護的部分,然后去除抗蝕劑和腐蝕劑,并用碳膏印刷特定形狀而平行地將電極端子連接到該鋁電極層。在本發(fā)明的正溫度系數(shù)加熱器中,與使用傳統(tǒng)銀膏的場合相比,幾乎沒有溫度偏差,生產(chǎn)成本大幅度減少,生產(chǎn)步驟簡化,因此,當將該正溫度系數(shù)加熱器貼到汽車側鏡的內(nèi)側時,可獲得去除霧、冰等的良好效果。
文檔編號H05B3/26GK1250347SQ99120578
公開日2000年4月12日 申請日期1999年9月29日 優(yōu)先權日1998年10月1日
發(fā)明者金慶泰 申請人:株式會社大一P.F.T.