專利名稱：自限溫加熱帶及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電熱器件技術(shù)領(lǐng)域，更具體地屬于自限溫加熱帶及其制造方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)電熱器的電熱原件是用金屬電阻材料作為發(fā)熱體，其電阻率隨溫度變化較小，在額定電壓下，電熱功率基本是恒定的，只有通過外加電子控制設(shè)備，才能實現(xiàn)功率的自動調(diào)節(jié)，但技術(shù)比較復(fù)雜，造價較高，不便維護，1961年F.kohler用低壓聚乙烯(HDPE)填充炭黑(CB)制得復(fù)合材料，發(fā)現(xiàn)其電阻率具有正溫度系數(shù)(Positve Temperature Coefficint)，簡稱PTC材料。該材料的電阻率不僅隨溫度的升高而增大，而且在特定溫度區(qū)急劇躍增，以至能阻斷電流，具有熱敏開關(guān)特性。使其電阻率躍增的溫度定義為PTC材料的開關(guān)溫度(Ts)，用PTC材料制作的自限溫加熱器，通電加熱時，不僅可以加熱，而且能夠自動限定最高溫度，該溫度定義為加熱器的自限溫度(Tr)。隨后，相繼有報道稱，美國、日本等國，用輻射交聯(lián)的方法生產(chǎn)了多類自限溫加熱器。1980年以來，國內(nèi)開始涉足上述領(lǐng)域，在申請?zhí)枮?7102924專利文獻中，公開了一種自限溫加熱帶的制造方法，該方法包括拉制PTC芯帶、包覆外套及輻射交聯(lián)三部工序完成，其產(chǎn)品自限溫度為80±5℃，交聯(lián)度為45-65％，連續(xù)工作壽命大于3萬小時，間歇工作壽命大于2千次。同時國內(nèi)也先后用輻射交聯(lián)法研制出了Tr為65℃、85℃的自限溫加熱帶。由于該加熱帶具有自動限溫、補償加熱的特殊性能，被廣泛應(yīng)用于防凍、保溫、伴熱保溫等工程上，在民用、農(nóng)用等方面，也得到越來越廣泛的開發(fā)應(yīng)用。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，該種加熱帶的制造過程需采用輻射交聯(lián)法，其設(shè)備條件較高，設(shè)備投資較大，一般廠家渴望而不可及，使其生產(chǎn)條件和成本都居高不下。本發(fā)明試圖尋求一種在普通生產(chǎn)條件下就能夠生產(chǎn)出性能相同或更好的自限溫加熱帶的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種自限溫加熱帶的制造方法，以化學(xué)交聯(lián)法替換輻射交聯(lián)法。
本發(fā)明的另一目的是提供自限溫度Tr為65±5℃、85±5℃、105±5℃的自限溫加熱帶。
本發(fā)明是按以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種自限溫加熱帶，該加熱帶的加熱元件是用兩根具有一定間距的平行金屬線芯作電極，在其上連續(xù)敷設(shè)經(jīng)混煉的復(fù)合PTC材料層作為發(fā)熱體，形成電熱元件PTC帶芯，然后，經(jīng)整體化學(xué)交聯(lián)，再包覆一層高分子絕緣護套制備而成；具體工藝步驟如下(1)、混煉PTC材料將煉膠機升溫至85-90℃，并恒溫30-45分鐘，將各種原材料按以下重量比聚乙烯100份、氟橡膠40-45份、炭黑55-65份、交聯(lián)劑8-12份、抗氧劑0.5-1份，放入煉膠機中混煉，混煉時間為30分鐘，溫度控制在前15分鐘為85-90℃，后15分鐘為90-98℃，將混煉后的PTC材料破碎，攪拌均勻，然后包裝待用；(2)、拉制帶芯預(yù)熱單螺桿擠出機，保持機頭溫度128-135℃，機身溫度125-130℃，機尾溫度80-105℃，模具溫度130-135℃，將包裝待用的PTC材料從機尾的料斗裝入，用兩根等間距導(dǎo)電線芯作為電極，平行穿過機頭的擠出機模具，同時牽引該線芯勻速運動，其線速度穩(wěn)定在2-2.6米/分，隨著線芯的位移，擠出機連續(xù)地將粘流態(tài)PTC材料由機頭模具擠出，并均勻地敷設(shè)在兩根導(dǎo)電線芯上，形成具有PTC材料層，且兩側(cè)有兩根平行電極的帶型電熱元件；(3)、化學(xué)交聯(lián)將上述的帶型電熱原件，既PTC帶芯在牽引機的作用下，連續(xù)通過常壓下的熱空氣箱體，其熱空氣加熱源為電熱、油熱等，熱空氣溫度控制在165-185℃，進行化學(xué)交聯(lián)，交聯(lián)時間控制在25-35分鐘，經(jīng)過化學(xué)交聯(lián)的帶芯，冷卻后即成為自限溫加熱帶的半成品，其交聯(lián)度在75-95％范圍內(nèi)；(4)、包覆絕緣護套外套材料選用高分子聚烯烴類或氟塑料類電纜護套材料，用上述同型擠出機，保持該擠出機的機頭溫度205-225℃，機身溫度200-220℃，機尾溫度170-200℃，模具溫度210-230℃，將上述交聯(lián)后的PTC帶芯穿過機頭外套模具，該模具的出口形狀與帶芯模具截面一致，尺寸稍大，穿過外套模具PTC帶芯，其牽引速度控制在2.6-3.0米/分，隨著帶芯的拉出，擠出機中的粘流態(tài)護套料經(jīng)外套模具連續(xù)均勻地擠包在PTC帶芯上，形成熱態(tài)外套，在牽引機的作用下，使之進入水槽冷卻，即得到自限溫加熱帶成品；上述步驟中所述的交聯(lián)劑選用DCP，抗氧劑選自1010或300#。
上述步驟制造的自限溫加熱帶，是由兩側(cè)有兩根電極的PTC帶芯和外套構(gòu)成，該加熱帶的自限溫度分別為65±5℃、85±5℃、105±5℃，加熱帶自重53-65克/米，適用常規(guī)交、直流電源，工作電壓為220V、110V、36V，其輸出功率可隨溫度自動調(diào)節(jié)，該加熱帶連續(xù)工作壽命大于4萬小時，間歇工作壽命大于3千次，可廣泛用于工業(yè)、民用、國防等部門的防凍、伴熱保溫工程，根據(jù)需要，還可做成其它形狀的加熱保溫器件，以適應(yīng)各種特殊用途。
本發(fā)明具有以下積極效果1、本發(fā)明公開的自限溫加熱帶的制造方法，由于采用化學(xué)交聯(lián)法，不需特殊設(shè)備，生產(chǎn)條件較低，可大幅度降低生產(chǎn)成本。
2、本發(fā)明提供的自限溫加熱帶，其交聯(lián)度較高，其使用壽命比現(xiàn)有技術(shù)制造的加熱帶提高30％以上。


下面以

進一步對本發(fā)明技術(shù)方案加以說明圖1為自限溫加熱帶的基本結(jié)構(gòu)，包括電極(1)、PTC帶芯(2)、絕緣外套(3)；圖2為PTC帶芯截面圖，包括電極(1)、PTC材料層(2)；圖3為自限溫加熱帶電熱功率P(w/m)隨溫度T(℃)變化的關(guān)系。
具體實施例方式實施例11、將煉膠機升溫85-90℃，并恒溫30-45分鐘，將各種原材料按以下重量比聚乙烯100份、氟橡膠40-45份、炭黑55-65份、交聯(lián)劑8-12份、抗氧劑0.5-1份，放入煉膠機中混煉，混煉時間為30分鐘，溫度控制在前15分鐘為85-90℃，后15分鐘為90-98℃，將混煉后的PTC材料破碎，攪拌均勻，然后包裝待用；2、預(yù)熱單螺桿擠出機，保持機頭溫度130℃，機身溫度126℃，機尾溫度102℃，模具溫度132℃；將包裝待用的PTC材料從機尾的料斗裝入，用兩根等間距7股鍍錫圓銅線的正規(guī)絞合線線芯，每股圓銅線φ＝0.49毫米，平行穿過機頭的擠出模具；然后牽引該線芯做勻速運動，其線速度穩(wěn)定在2-2.6米/分，隨著線芯的位移，擠出機連續(xù)地將粘流態(tài)PTC材料由機頭模具擠出，并均勻地敷設(shè)在兩根線芯上，形成具有PTC材料層和兩側(cè)有兩根平行電極(即線芯)的帶型電熱元件；3、將上述的帶型電熱原件，既PTC帶芯在牽引機的作用下，連續(xù)通過常壓下的熱空氣箱體，熱空氣溫度控制在175-180℃，進行化學(xué)交聯(lián)，交聯(lián)時間控制在30分鐘，交聯(lián)的帶芯冷卻后即成為自限溫加熱帶的半成品，其交聯(lián)度在80％以上；4、外套材料選用(PE-HG)高密聚乙烯光纖護套料，用上述同型擠出機，保持該擠出機的機頭溫度225℃，機身溫度210℃，機尾溫度200℃，模具溫度215℃，將上述交聯(lián)后的PTC帶芯穿過機頭外套模具，該模具的出口形狀與帶芯模具截面一致，尺寸稍大，穿過外套模具PTC帶芯，其牽引速度控制在2.6-3.0米/分，隨著帶芯的拉出，擠出機中的粘流態(tài)護套料經(jīng)外套模具連續(xù)均勻地擠包在PTC帶芯上，形成熱態(tài)外套，在牽引機的作用下，使之進入水槽冷卻，即得到自限溫加熱帶成品，其自限溫度為85±5℃。
用同樣的方法還能夠制造出自限溫度為65±5℃、105±5℃、的自限溫加熱帶。
權(quán)利要求
1.一種自限溫加熱帶的制造方法，其特征在于該方法是用化學(xué)交聯(lián)法，對電加熱帶的帶芯在常壓、熱空氣條件下進行整體化學(xué)交聯(lián)的，其具體包括混煉PTC材料、拉制帶芯、化學(xué)交聯(lián)、包覆絕緣護套工藝過程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自限溫加熱帶的制造方法，其中所述的混煉PTC材料過程是將煉膠機升溫至85-90℃，并恒溫30-45分鐘；將各種原材料按以下重量比聚乙烯100份、氟橡膠40-45份、炭黑55-65份、交聯(lián)劑8-12份、抗氧劑0.5-1份，放入煉膠機中混煉，混煉時間為30分鐘，溫度控制在前15分鐘為85-90℃，后15分鐘為90-98℃；將混煉后的PTC材料破碎，攪拌均勻，然后包裝待用。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自限溫加熱帶的制造方法，其中所述的拉制帶芯過程是預(yù)熱單螺桿擠出機，保持機頭溫度128-135℃，機身溫度125-130℃，機尾溫度80-105℃，模具溫度130-135℃；將包裝待用的PTC材料從機尾的料斗裝入，用兩根等間距導(dǎo)電線芯作為電極，平行穿過機頭的擠出模具，同時牽引該線芯勻速運動，其線速度穩(wěn)定在2-2.6米/分，隨著線芯的位移，擠出機連續(xù)地將粘流態(tài)PTC材料由機頭模具擠出，并均勻地敷設(shè)在兩根線芯上，形成具有PTC材料層和兩側(cè)有兩根平行電極的PTC帶芯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自限溫加熱帶的制造方法，其中所述的化學(xué)交聯(lián)過程是將上述的PTC帶芯在牽引機的作用下，連續(xù)通過常壓下的熱空氣箱體，其熱空氣溫度控制在165-185℃，進行化學(xué)交聯(lián)，交聯(lián)時間控制在25-35分鐘，經(jīng)過化學(xué)交聯(lián)的帶芯，冷卻后即成為自限溫加熱帶的半成品，其交聯(lián)度在75-95％范圍內(nèi)；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自限溫加熱帶的制造方法，其中所述的包覆絕緣護套過程是絕緣護套材料用聚烯烴類或氟塑料類電纜護套材料，用上述同型擠出機，保持該擠出機的機頭溫度205-225℃，機身溫度200-220℃，機尾溫度170-200℃，模具溫度210-230℃，將上述交聯(lián)后的PTC帶芯穿過機頭外套模具，該模具的出口形狀與帶芯模具截面一致，尺寸稍大，穿過外套模具PTC帶芯，其牽引速度控制在2.6-3.0米/分，隨著帶芯的拉出，擠出機中的粘流態(tài)護套料經(jīng)外套模具連續(xù)均勻地擠包在PTC帶芯上，形成熱態(tài)外套，在牽引機的作用下，使之進入水槽冷卻，即得到自限溫加熱帶成品。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種自限溫加熱帶的制造方法，其中所述的交聯(lián)劑是DCP。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種自限溫加熱帶的制造方法，其中所述的抗氧劑是1010或300。
8.用權(quán)利要求1所述的一種自限溫加熱帶的制造方法制造的自限溫加熱帶，該自限溫加熱帶自限溫度分別為65±5℃、85±5℃、105±5℃，帶芯的交聯(lián)度為75-95％。
全文摘要
本發(fā)明屬于電熱器件技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種自限溫加熱帶的制造方法，該加熱帶的加熱元件是用兩根具有一定間距的平行金屬線芯作電極，在其上連續(xù)敷設(shè)經(jīng)混煉的復(fù)合PTC材料層作為發(fā)熱體，形成電熱元件PTC帶芯，然后，經(jīng)整體化學(xué)交聯(lián)，再包覆一層高分子絕緣護套制備而成，其自限溫度分別為65±5℃、85±5℃、105±5℃，帶芯的交聯(lián)度為75－95％，可廣泛應(yīng)用于防凍、保溫、伴熱保溫等工程上。
文檔編號H05B3/34GK1553746SQ0312705
公開日2004年12月8日 申請日期2003年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月30日
發(fā)明者潘永忠, 魏曉春 申請人:四平市科學(xué)技術(shù)研究院