Анализ технологии нагревательных элементов PI и силиконовых нагревательных элементов

Основными нагревательными элементами современного промышленного и потребительского секторов являются гибкие электрические нагревательные пленки, которые обычно состоят из изолирующей пленки, металлического нагревательного элемента, термистора, а также положительных и отрицательных выводов. Композитная структура создается путем использования листа сплава в качестве нагревательного сердечника, внешнего изолятора из полиимидной пленки (ПИ-пленки) или силикона и внутреннего проводника из металлической фольги/проволоки посредством процесса сварки при высокой -температуре и-тепловом давлении-. Компания Hongli Electric Heating стремится быть в авангарде отрасли, и в ее продукции из пленки для электрического нагрева в основном используются ПИ-пленка и силикон в качестве основных изоляционных материалов. Было показано, что этот подход предлагает отличительные технологические преимущества в различных сценариях применения.

I. Технические характеристики нагревательных элементов PI

(I) Производственный процесс и структурное проектирование
Технология прецизионного травления используется в нагревательных элементах PI для создания индивидуальных нагревательных контуров из металлических подложек, таких как нержавеющая сталь, медь или железо-хром-алюминиевые сплавы. Двусторонний-изоляционный покрывающий слой представляет собой полиимидную пленку высокой-чистоты. Интегрированная структура контролируемой толщины достигается посредством процесса отверждения при высокой-горячей-прессовке (200-350 градусов, 5–15 МПа). Общая толщина готового продукта составляет от 0,13 до 0,21 мм, при этом стандартная толщина ПИ-пленки составляет 0,05 мм и 0,08 мм. В результате создаются ультратонкие и высокоинтегрированные конструкции.

Основные показатели эффективности (II)

Материал PI обладает исключительными диэлектрическими свойствами: диэлектрическая проницаемость всего 2,5 и диэлектрическая прочность 100-300 кВ/мм, демонстрируя превосходную электрическую изоляцию и термостойкость. Он отвечает требованиям надежной работы в условиях высоких и низких температур, сохраняя стабильные диэлектрические свойства в диапазоне экстремальных температур от -269 до 400 градусов.

Механические свойства: Материал обладает исключительными механическими свойствами. В незаполненном состоянии предел прочности на разрыв превышает или равен 100 МПа, при этом пиромеллитовые пленки PI достигают 250 МПа, а пленки бифенила Upilex превышают 530 МПа. Стойкость конструкции гарантируется сохранением модуля упругости на уровне 3-4 ГПа в сложных условиях эксплуатации.

Химическая и радиационная стабильность: материал PI обладает высокой химической инертностью, что гарантирует его стабильность в присутствии большинства органических растворителей и разбавленных кислотных сред. Некоторые модели подходят для применения в радиационных условиях благодаря их способности сохранять до 90% прочности пленки даже после облучения быстрыми электронами мощностью 5×10⁹рад.

(III) Структурные характеристики продукта
Структура нагревательной пленки PI представляет собой сэндвич-подобную структуру. Самый внешний слой представляет собой желтый гибкий изолирующий слой с ПИ, обеспечивающий механическую защиту и электрическую изоляцию. Средний слой представляет собой прецизионную -протравленную металлическую термостойкую проволоку, которая обеспечивает эффективный нагрев. Нижняя ПИ-пленка дополнительно улучшает изоляционные характеристики, обеспечивая безопасность во время использования.

(IV) Технологические преимущества и области применения
Нагревательные элементы PI широко используются в сценариях высокоточного контроля температуры благодаря их высокой теплопроводности (коэффициент теплопроводности > 2 Вт/(м·К)), гибкости и сверх-тонкости. Они используются в промышленном секторе для защиты от замерзания-предварительного нагрева электронных компонентов в экстремально холодных условиях, обеспечения защиты от запуска при низких-температурах-литиевых аккумуляторных батарей в новых энергетических транспортных средствах, обеспечения функций быстрого нагрева в портативных устройствах в индустрии бытовой электроники и обеспечения точного поддержания температуры тела в медицинском оборудовании.

II. Технические свойства силиконовых нагревательных поверхностей

(I) Выбор материала и расчет конструкции
Изолирующая подложка силиконовой нагревательной поверхности представляет собой-спрессованную при высокой температуре силиконовую ткань из стекловолокна. Нагревательный слой может быть создан с помощью намотки резистивной проволоки или травления металла. Обмотка резистивной проволокой обходится дешевле; однако для него характерна недостаточная гладкость поверхности и неравномерная плотность нагрева (шероховатость Ra 3.2 - 6.3 мкм). Напротив, при травлении металла используется прецизионная фотолитография для создания однородной конструкции линии нагрева с шириной линии 0.1 - 0.3 мм, тем самым улучшая однородность температуры примерно на ±2 градуса. Однако этот процесс приводит к увеличению производственных затрат на 30-50%.

Основные показатели эффективности (II)
Физические и механические свойства: Силиконовый материал способен плотно прилегать к сложным изогнутым поверхностям и обеспечивать эффективную передачу тепла благодаря своей высокой механической прочности и гибкости. Он имеет твердость по Шору 40-60 А и предел прочности на разрыв не менее 5 МПа.

Тепловые характеристики: Толщина продукта регулируется от 0,5 до 3 мм. Он способен удовлетворить требования быстрого нагрева благодаря высокой скорости срабатывания, низкой теплоемкости и плотности мощности нагрева поверхности до 4 Вт/см².

Экологическая адаптируемость: силиконовый материал обладает исключительной устойчивостью к атмосферным воздействиям, обеспечивая стабильную работу в диапазоне температур от -60 до 200 градусов. Он способен выдерживать УФ-старение более 1000 часов и обладает превосходной гидрофобностью и химической стойкостью, что позволяет использовать его в течение длительного периода в агрессивных газовых средах и средах с высокой влажностью.

(III) Сценарии применения продукта: Силиконовые нагревательные элементы имеют решающее значение в промышленном секторе из-за их исключительной прочности, коррозионной стойкости и устойчивости к высоким температурам. Они используются в базовых станциях наружной связи для предотвращения конденсации, в химическом оборудовании для поддержания температуры реакции, для защиты от замерзания нефтепроводов и для зимней разморозки солнечного оборудования. Равномерный нагрев по всей поверхности достигается за счет индивидуального дизайна.

Разнообразная система применения электротермических пленочных изделий состоит из нагревательных элементов PI и силиконовых нагревательных элементов, которые обладают отличными свойствами материала и технологическими преимуществами. Пользователи имеют возможность выбрать подходящее решение для электрического обогрева, учитывая конкретный диапазон рабочих температур, условия окружающей среды, механические требования и бюджет затрат. Для получения дополнительной информации относительно выбора продукта или требований к настройке обратитесь к нашей технической команде за экспертной помощью.