專利名稱：一種加熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種加熱系統(tǒng)，至少包括陶瓷基體和電阻層。
陶瓷基體上設(shè)置了電阻層的厚膜加熱元件已為人熟悉。所述厚膜加熱元件例如可用于家用開水壺。制造該元件通過噴涂玻璃料溶液到鋼基體上，然后在大約900℃的溫度下涂以瓷釉。然后導(dǎo)電跡線通過絲網(wǎng)印刷銀/鈀和玻璃顆粒的混合物形成。再次進(jìn)行涂瓷釉步驟以便將兩個(gè)材料燒結(jié)到一起時(shí)跡線和涂瓷釉基體之間可實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)倪B接。
國際申請WO96/17496涉及到一種制造陶瓷厚膜電阻加熱元件的方法。所形成的層包括瓷釉。發(fā)熱層通常是銀/玻璃混合物，或銀/鈀/玻璃混合物，這些混合物燒結(jié)到涂瓷釉基體上。
使用銀/鈀跡線的重要缺點(diǎn)是所述材料的高價(jià)格，并且價(jià)格也變動(dòng)很大。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種平板式加熱系統(tǒng)，其包括能夠以低成本制作的陶瓷基體和電阻層，并可以提供與已知加熱系統(tǒng)相比類似的或更好的效果。
為此目的，本發(fā)明提供了一種根據(jù)前言所述的加熱系統(tǒng)。其特征在于，電阻層包括填充了導(dǎo)電材料的熱穩(wěn)定樹脂。
使用熱穩(wěn)定樹脂和導(dǎo)電材料混合物是為了形成發(fā)熱跡線電阻層，具有良好性能的電阻層可以低價(jià)格進(jìn)行制造。
熱穩(wěn)定樹脂最好包括一種或多種從由聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚苯醚砜、芬芳聚酰胺和硅樹脂組成的一組材料中選出的材料。
在優(yōu)選實(shí)施例中，熱穩(wěn)定樹脂包括聚酰亞胺。
導(dǎo)電材料最好包括一種或多種從由碳、石墨、銀、鎳和鍍銀鎳組成的一組材料中選出的材料。
在優(yōu)選實(shí)施例中，導(dǎo)電材料包括碳。
尤其是，陶瓷基體包括玻璃基體。
通過在玻璃上施加電阻層或加熱跡線，得到了簡單的加熱系統(tǒng)。所述系統(tǒng)的重要的優(yōu)點(diǎn)是低能量密度和較低溫度，這可防止咖啡過熱。
在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，陶瓷基體還包括設(shè)置了瓷釉層的鋼基體。
加熱系統(tǒng)的示例有用于家用開水壺的加熱元件。
電阻層最好粘結(jié)到陶瓷基體上，粘結(jié)促進(jìn)劑置于基體和電阻層之間。
所述粘結(jié)促進(jìn)劑用于幫助聚酰亞胺粘結(jié)到陶瓷基體上。
粘結(jié)促進(jìn)劑最好包括氨基硅烷和γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
瓷釉和玻璃這樣的材料的表面性質(zhì)主要取決于這些材料中的硅石的質(zhì)量。為了提高所述表面的粘結(jié)水平，氨基硅烷用作基體和電阻層之間的中間層，所述氨基硅烷用作促進(jìn)化學(xué)鍵形成的介質(zhì)。
本發(fā)明還涉及包括至少一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的加熱系統(tǒng)的電器裝置。
盡管根據(jù)本發(fā)明的加熱系統(tǒng)可以用于不同類型的家用電器裝置，其特別適用于水壺、咖啡機(jī)、和泡茶機(jī)。加熱件的形式可以是平板式加熱元件或管式加熱元件。
本發(fā)明還設(shè)涉及一種制造本發(fā)明的加熱系統(tǒng)的方法，，所述方法至少包括步驟提供陶瓷基體；施加電阻層到所述基體；該方法的特征在于，電阻層包括充填了導(dǎo)電材料的熱穩(wěn)定樹脂。
為了促進(jìn)聚酰亞胺層和陶瓷基體之間的粘結(jié)，在施加電阻層步驟之前，將粘結(jié)促進(jìn)劑施加到陶瓷基體上。所述粘結(jié)促進(jìn)劑最好包括氨基硅烷。最好是γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
通過參考下面的實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。水壺的加熱系統(tǒng)的制備水壺的加熱系統(tǒng)通過下列程序進(jìn)行制備。首先在鋼基體上設(shè)置瓷釉絕緣層。瓷釉層含有較多的硅石。將聚酰亞胺粘結(jié)到覆蓋了羥基的硅石表面時(shí)粘結(jié)強(qiáng)度不夠，聚酰亞胺的粘結(jié)程度需要提高。這通過用粘結(jié)促進(jìn)劑來改善硅石表面就可以實(shí)現(xiàn)，特別是使用氨基硅烷。
為了施加這種粘結(jié)促進(jìn)劑，瓷釉層的硅石表面首先進(jìn)行清洗。根據(jù)本示例，所述清洗程序包括步驟用95％異丙醇(IPA)清洗硅石表面，所用異丙醇是Merck-2Propanol pro analyze；C3H8O；M＝60.1g/mol.；b.p.82.4℃；然后在85℃進(jìn)行空氣干燥10分鐘。
接下來，粘結(jié)促進(jìn)劑γ-氨丙基三甲氧基硅烷(APS)旋涂到用IPA清潔的硅石層。為了這個(gè)目的，使用2％γ-氨丙基三甲氧基硅烷的水溶液。在室溫下干燥后，非常薄的γ-氨丙基三甲氧基硅烷層覆蓋到瓷釉的表面。
在硅膠表面γ-氨丙基三甲氧基硅烷液體與Si-OH基團(tuán)反應(yīng)形成氨丙基衍生物。產(chǎn)生的表面非常‘粘’，可促進(jìn)聚酰亞胺薄膜粘結(jié)到硅膠表面。這種材料只需施加很少的單層就可以得到改進(jìn)的粘結(jié)性。
在施加粘結(jié)促進(jìn)劑后，聚酰胺酸/碳(PAA/C)的糊狀物利用絲網(wǎng)印刷技術(shù)進(jìn)行施加。由于碳具有較低的導(dǎo)電性(0.1-0.01歐姆·cm)，需要施加短而寬的跡線。這使得跡線的設(shè)計(jì)非常容易。在80℃溫度下干燥10分鐘后，另一種聚酰胺酸/銀(PAA/Ag)接觸層進(jìn)行絲網(wǎng)印刷。這些層再次在80℃溫度下干燥10分鐘，其后是最終固化步驟，需要在375℃進(jìn)行固化30分鐘。在所述最終步驟，聚酰胺酸(PAA)轉(zhuǎn)化成為聚酰亞胺。
在上面的示例中，對制造水壺加熱系統(tǒng)的方法加以了說明。然而，根據(jù)本發(fā)明的加熱系統(tǒng)可以類似地應(yīng)用到其他類型的加熱元件中，比如管狀加熱器。還有，加熱系統(tǒng)可以置于咖啡機(jī)的玻璃罐上，聚酰亞胺/碳加熱跡線直接接觸所述玻璃罐。
權(quán)利要求
1.一種加熱系統(tǒng)，至少包括基體和電阻層，其特征在于，所述電阻層包括充填了導(dǎo)電材料的熱穩(wěn)定樹脂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述熱穩(wěn)定樹脂包括一種或多種從由聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚苯醚砜、芬芳聚酰胺和硅樹脂組成的一組材料中選出的材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述熱穩(wěn)定樹脂包括聚酰亞胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述導(dǎo)電材料包括一種或多種從由碳、石墨、銀、鎳和鍍銀鎳組成的一組材料中選出的材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述陶瓷基體還包括玻璃基體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述陶瓷基體還包括設(shè)置了瓷釉層的鋼基體。
7.根據(jù)前面權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述電阻層粘結(jié)到所述基體，所述粘結(jié)促進(jìn)劑設(shè)置在所述基體和所述電阻層之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述粘結(jié)促進(jìn)劑包括氨基硅烷。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的加熱系統(tǒng)，其特征在于，所述粘結(jié)促進(jìn)劑包括γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
10.一種電器裝置至少包括權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述的加熱系統(tǒng)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電器裝置，其特征在于，所述裝置包括咖啡機(jī)或開水壺。
12.一種制造權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)所述加熱系統(tǒng)的方法，至少包括步驟提供陶瓷基體；施加電阻層到所述基體；其特征在于，所述電阻層包括充填了導(dǎo)電材料的聚酰亞胺，所述導(dǎo)電材料至少包括碳。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在施加電阻層步驟之前，將粘結(jié)促進(jìn)劑施加到所述陶瓷基體上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述粘結(jié)促進(jìn)劑包括氨基硅烷。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述粘結(jié)促進(jìn)劑包括γ-氨丙基三甲氧基硅烷。
全文摘要
公開了一種加熱系統(tǒng)，至少包括基體和電阻層。電阻層包括充填了導(dǎo)電材料的熱穩(wěn)定樹脂，另外還公開了一種制造這種加熱系統(tǒng)的方法，至少包括步驟提供陶瓷基體，和施加電阻層到所述基體。所述方法中的電阻層包括充填了導(dǎo)電材料的熱穩(wěn)定樹脂。在施加電阻層步驟之前，將粘結(jié)促進(jìn)劑施加到陶瓷基體上。
文檔編號H05B3/74GK1461579SQ02801249
公開日2003年12月10日 申請日期2002年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月17日
發(fā)明者R·H·范德沃德 申請人:皇家菲利浦電子有限公司