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电热膜介绍

2018/09/06201 作者:佚名
导读:电热膜供暖技术自50年代以来已经在欧洲、北美、加拿大等广泛使用。最早引进的是美国和韩国某油墨电热膜,在北京、天津、河北、辽宁、黑龙江等地运用在顶棚供暖工程。虽然因围护结构差(非节能墙体)、铺设功率小(经验不足)等原因造成应用失败,但对国内建

电热膜供暖技术自50年代以来已经在欧洲、北美、加拿大等广泛使用。最早引进的是美国和韩国某油墨电热膜,在北京、天津、河北、辽宁、黑龙江等地运用在顶棚供暖工程。虽然因围护结构差(非节能墙体)、铺设功率小(经验不足)等原因造成应用失败,但对国内建筑采暖领域认识电热膜采暖起到了积极的引导作用。

一、电热膜分类

据不完全统计,目前市面上叫做电热膜的产品有十几种,加上具有电热膜结构以其他名字命名的类似产品,电热膜产品类别共计在20种以上。按电热膜发热体材料分类,把电热膜分为“印刷油墨型、碳纤维型、金属丝(片)型、导电高分子材料型”等四种类型(以下简称四分法)。《低温辐射电热膜》标准征求意见稿中把电热膜分为金属基和非金属基两类(以下简称两分法),而非金属基电热膜再细分为碳纤维、碳基油墨和高分子三种类型。电热膜两分法和四分法没有本质的区别,只是两分法把非金属基电热膜作为Ⅰ级,除金属基以外的其他三种类型电热膜作为它的次级即Ⅱ级,这尽管从逻辑关系上讲没有错误,但是两分法强调了金属材料,弱化了其他材料的地位,而包括电热材料在内的新材料的技术进步速度是很快的,如此,未来的非金属基电热膜的次级类型将会不断增加,而金属基电热膜在相当长的时期内再再行分类的可能性不大,这样会形成两大类电热膜家族成员的严重不均衡,即:非金属基电热膜有了庞大的家族且甚至已经到了第Ⅲ级、第Ⅳ级,而金属基电热膜仍然还是只有一个成员。况且两分法是参照国家标准《红外辐射加热器实验方法》(GB/T7287-2008)中按辐射基体分类红外辐射加热器的分类用于电热膜,而红外辐射加热器类型划分本身也值得商榷,列举如:非金属基红外加热器类型中“半导体类加热器”明显包括“陶瓷类、搪瓷类、高硅类、锆英砂类加热器”等,而被列入非金属基类的“聚酯薄膜加热器”当然也可能是封装的金属基发热材料即“金属基加热器”。除上述两分法和四分法外,大部分电热膜生产厂家从不同角度给自己的产品命名,有的以电热膜外覆绝缘材料定义电热膜,如:聚亚酰胺电热膜,硅(橡)胶电热膜,云母电热膜,PET电热膜;有的是以电热膜功率密度大小定义,如低温、中温、高温电热膜;有的从强调辐射热概念定义电热膜,如:辐射电热膜,远红外电热膜;有的强调发热体颗粒大小,如:叫纳米电热膜、碳纳米电热膜;也有如“生态电热膜”、“电热地膜”则分别从电热膜的环保特性和地暖应用方式上定义电热膜。而最近两年在上海、四川、重庆、武汉等地普遍叫的比较响的“硅晶、碳晶电热膜”以及最近出现的“高(超)碳晶电热膜”等等,据笔者考察以及与相关厂家沟通后,可以断定这类电热膜是碳纤维电热膜,如果细分类型也应该在定语后面最后加上“碳纤维电热膜”。碳晶的叫法是不科学的。笔者以为,以发热材料为主体分类和命名电热膜是较为科学的,因为发热材料决定了电热膜的特性,以发热材料定义电热膜无论对于具有一定理工科知识和其他非专业的人士,都可以较为容易的从根上认识和了解不同类型电热膜的基本特性,也避免了厂家通过模糊概念达到一己目的企图。当然如同电热膜的定义一样,待《低温辐射电热膜》标准获批后,生产厂家自然要遵循标准上的电热膜分类命名自己的产品,届时电热膜分类的混乱现象也将会得到一定程度的遏制。以下分别就两分法和四分法中共同出现的“金属基、碳基印刷油墨、碳纤维、高分子”等四种类型的电热膜发热材料、生产加工工艺和相应电热膜的基本性能特点作一介绍。

1、碳基印刷油墨型电热膜

发热材料为石墨、金属粉末、金属氧化物。碳基印刷油墨电热膜的生产工艺是将上述发热材料与其他填料一起制成油墨状浆料,以丝网印刷工艺定量印刷在预先粘结有金属载流条(作为电极)的聚酯薄膜上,再上覆聚酯薄膜形成绝缘结构,故又称印刷油墨电热膜。该类电热膜的功率控制主要是通过浆料成分、油墨条厚度和间距等实现。碳基印刷油墨电热膜的技术核心是浆料的生产加工技术。其特点是生产工艺简单,原材料成本相对较低,国产化程度大。目前国内已有多家碳基油墨浆料生产企业,十几家碳基印刷油墨电热膜生产厂家,生产加工技术已经赶上并超过了国外同行。国外品牌以美国、韩国为主,但大都不具备地暖施工技术指导能力,甚至有些企业连什么叫泄漏电流、电热膜泄漏电流产生的机理也不清楚就敢在国内用于电地暖。

(油墨电热膜via网络)

2、金属基电热膜

发热材料为纯金属或金属合金材料。金属基电热膜的生产工艺是将发热体金属或金属合金材料首先制成金属箔,在聚酯薄膜上粘接制作成电阻回路,其上再覆一层聚酯薄膜形成绝缘结构。常用的金属电热材料有铜、镍、铜镍、铁铬铝等。不同的金属和金属合金材料具有不同的电阻率即导电特性,据此可以根据不同的工作电压、单位面积功率要求选择不同的金属发热材料和设计成不同的电阻线路。而金属材料的不同也将直接影响发热体的性能(如抗氧化能力)以及成本造价。

(金属电热膜)

二、金属电热膜与油墨电热膜的对比

1.发热体老化对比

金属只有氧化问题,没有老化问题。ILO艺卢电热膜的金属发热体复合在阻燃膜中间,呈真空状态,在运行过程中金属发热体不会氧化。ILO艺卢电热膜选用耐老化50年的阻燃PET薄膜,阻燃氧指数>34%。因此,正常运行亦可达50年。

油墨电热膜发热体是在高分子油墨中加入碳基导电成分,在长时间发热中碳基颗粒容易发生聚集、分解、龟裂,发热体易老化,电阻不稳定或不能恢复,影响使用寿命和使用安全。

(鉴别电热膜使用寿命及老化方法:将电热膜放入两层保温层中加热,测量老化速度及耐温。连续加热几个小时后,停止加热,测量电热膜电阻值,电阻值迅速增大,不可恢复,即为电热膜老化。注:ILO艺卢金属电热膜多次进行老化试验,均恢复电阻原值。)

2.自限温性特性(PTC特性)对比

金属本身就有自限温特性,即当温度升高电阻增大,本身功率下降,温度上升受限。ILO艺卢牌电热膜在金属原有特性上又加入正温度系数高的金属离子,大大提高自限温特性。这个特性还体现在常温下金属电热膜升温比油墨导热体电热膜快,达到正常温度后,功率下降。

油墨导热体本身无自限温特性(发热体电阻增大后必须能恢复原值),如果加入化学合成高分子自限温材料,短时间可以达到较好效果,但运行时间长后,油墨老化,自限温特性下降,造成产品性能不稳定。

3.抗电磁特性对比

金属电热膜采用了双线并绕的布线方式,使相邻的两根线通过反向电流,互相抵消两线间电磁辐射,大大降低或消除了电磁辐射强度。

油墨电热膜导线为并行方式,线与线电流方向相同,电磁辐射较大。

4.载流条与发热体电接触性能对比

ILO艺卢金属电热膜导电发热体与载流条为同种金属,接触电阻小,电器性能好,无发热,电火花现象,长时间运行无质量问题。

油墨电热膜使用高分子油墨中加入碳基导电成分制成发热体,与金属载流条接触时电阻特别大,造成电器连接性能不好,接触点发热,长时间运行出现电火花现象,造成安全隐患。

5.生产工艺对比

金属电热膜利用等电位原理构成矩阵网状布线方式,生产工艺和技术水平先进,可按客户需求的技术指标生产制造,引起各界广泛关注。

油墨电热膜是传统的浆料加工技术,生产工艺简单,目前仅限于建筑采暖领域使用。

6.产品更新换代对比

金属电热膜产品的更新换代在随着科技进步的快速节奏日新月异,新产品、新工艺层出不穷,无论经销者、使用者都会在日常生活中受益。

ILO艺卢金属电热膜为法国全进口,能为商业、工业、机构和科学行业的任何应用提供最广泛的辐射加热解决方案,产品在汽车、铁路、医疗、建筑等行业中得到了广泛的认可。发展至今,已为全球多家知名企业提供服务,例如:庞巴迪、阿尔斯通、博乐、大西洋、阿尔及尔、卡莱尔、PILOTE等。

油墨电热膜生产工艺或产品为“舶来品”,受发热材料的制约,发热量会逐年衰减。

7.环保特性对比

金属电热膜发热体为金属,无不良气体放出。

油墨电热膜为高分子材料,生产工艺配有化学溶剂,加热时有一定不良气体放出。

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