TW200843544A - Heat element - Google Patents

Description

200843544 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係一種具有導電體之加熱元件及一種具有此種 加熱元件之可加熱的薄板。 【先前技術】 一般的加熱元件是利用使電流通過導電體的方式產生 熱。這個過程是經由發生在電阻上的電壓降將電能轉換成 熱能。這種加熱元件的應用範圍非常廣泛。將這種加熱元 件應用在可加熱的薄板中時，是將很細的金屬線拉到薄板 內作爲將薄板加熱用的導電體。除了製造成本相當高外， 這種加熱元件的缺點還包括會妨礙視線及對薄板的加熱不 均勻。 此處所稱的薄板包括礦物玻璃及塑膠玻璃製的薄板。 這種具有加熱元件的薄板尤其適於應用在汽車及飛機上。 其他的應用範圍還包括安全帽（例如摩托車安全帽）的可加 熱的面罩部分，以及在南北極地區使用之測量儀器的反射 鏡或顯示器。 另外一種已知的加熱元件是所謂的導電薄膜。不過因 受限於電流通過量及透明性不足，使這種導電薄膜的應用 範圍受到很大的限制。提高電流通過量經常會造成導電薄 膜內部受損，因而影響其加熱功能。另外一個缺點是構成 這種導電薄膜的導電聚合物的長期穩定性不佳。 【發明內容】 本發明的目的是提出一種能夠對一個面進行均勻加熱 200843544 的加熱元件，而且這種加熱元件 以及製造成本低的優點。 採用具有申請專利範圍第1 達到本發明之目的。本發明之申 目的內容爲本發明的各種有利的 方式。 根據本發明，一種有利的方 或帶狀的構造物（以下一律稱爲q ^ 件。平面狀構造物是由至少3層 構成，也就是載體層、導電層、 透明的，因此所構成的加熱元件 薄板結合在一起。 由於構成加熱元件的每一個 因此可以使每一個層個別符合不 用很容易及低成本的方式使加熱 I 合的要求。載體層的任務是作爲 載體層要能夠使整個平面狀構造 被應用。導電層的任務是執行加 夠讓足夠的電流量通過，而且要 他的層。黏著層的任務是讓平面 不同的底層上。黏著層要能夠視 足特定的要求，例如很高的黏著 候性。層狀構造的另外一個優點 還具有耐用、容易安裝、 項之特徵的加熱元件即可 請專利範圍的附屬申請項 實施方式及進一步的改良 式是以一種透明的平面狀 F面狀構造物）作爲加熱元 各有不同功能的構造層所 以及黏著層。這些層都是 也是透明的，而且可以和 層各自具有不同的功能， 同的要求。也就是說可以 元件能夠符合不同應用場 另外兩個層的載體。因此 物具有足夠的彈性及易於 熱功能。因此導電層要能 能夠確實阻止電流通過其 狀構造物能夠黏著在各種 不同的底層及應用場合滿 力、耐高溫性、以及耐氣 是導電層位於載體層及黏 200843544 著層之間。採用這種構造方式的好處是可以防止導電層受 到不良環境因素的影響，例如防止被刮傷或受到氣候影響。 本發明所稱的透明性是指至少能夠讓50%的入射光通 過。例如可以按照DIN 5036第3部分或ASTM D 1 003 -00 規定的方式測量透明性。根據本發明的一種有利的實施方 式，加熱元件至少能夠讓70%的光線通過。 根據本發明的一種有利的實施方式，導電層能夠使平 面狀構造物被均勻加熱。也就是說除了邊緣區域（例如接觸 r、 區）外，在平面狀構造物上各區域之間的溫差不應超過平面 狀構造物所達到的最高溫度的20%。 另外一種可行的實施方式是使平面狀構造物上的特定 區域具有較高的加熱效率，也就是根據加熱效率使加熱元 件的結構具有不同的溫度梯度。例如可以提高導電層的某 個區域的厚度來達到這個目的。這種實施方式的優點是可 以抵消薄板中通常會出會的溫度梯度，例如抵消因空氣擾 I 動使薄板的某些區域較快冷卻造成的溫度梯度。不過由於 這種效應會受速度的影響，因此當速度不同於設計速度 時，相應之區域的加熱效率可能會提高。 導電層的加熱功能應使加熱元件在空氣中的加熱速率 至少達到1°C /min，或最好達到至少3°C /min。在前面提及 的條件下，加熱效率至少要能夠將溫度提高3 °C，或最好 是至少提高5 °C。 根據申請專利範圍第2項的內容，導電層的構造應使 -7- 200843544 通過加熱元件的電流較佳是至少有90%、更佳是至少95%、 或最好是至少9 8 %會通過導電層。例如可以利用在導電層 中設置適當厚度及/或適當濃度的碳奈米管 (Carbon-Nanotubes)的方式來達到這個目的。這種改良方式 的優點是可以避免因其他層的導電性造成故障。 根據申請專利範圍第3項的內容’導電層含有碳奈米 管（CNT)。碳奈米管的導電性非常好，而且其纖維狀的結構 很容易構成可導電的網路，因此只需添加極少量的碳奈米 管就足以使導電層具有產生熱所需的導電性。同時能夠以 很簡單的方式使導電層具有足夠的透明性。爲了達到足夠 的導電性，添加到導電層中的碳奈米管的添加量至少要達 到0.01%(重量百分比）。 此外，在加熱元件的某些特定的應用場合中，可能會 要求加熱元件的不同區域具有不同的加熱效率’例如加熱 元件的邊緣區域比中間區域具有更大的加熱效率’或是加 ^ 熱元件的中間區域比邊緣區域具有更大的加熱效率。例如 可以使導電層的不同區域具有不同的厚度或是含有不同濃 度的碳奈米管，以實現這種在加熱元件內有不同加熱效率 的構造。 根據另外一種有利的實施方式，導電層主要是由碳奈 米管所構成，而且不含其他的添加物（例如黏合劑）。在這 種情況下，導電層主要是靠凡得瓦爾力與載體層連結在一 起，並受到位於其上方的黏著層的支撐。 200843544 根據申請專利範圍第5項的改良方式，碳奈米管（CNT) 是埋在一種透明基材中。因此碳奈米管（CNT)可以被長期固 定在導電層中，並且可以免於受到外界環境的影響，因而 可以提高其長期穩定性。此外基材的透明性提高亦有助於 提高加熱元件的總透明性。 最好是以聚合黏合劑作爲基材，這種黏合劑是以溶解 或分散在一種或多種有機溶劑或水中的方式進入導電層 中。例如可以將含有這種黏合劑的溶液或分散液塗在載體 材料上，然後將溶劑或分散劑蒸發，而使黏合劑進入導電 層中。這種製作方式的優點是從溶液或分散液比較容易形 成很薄且透明的塗層，也就是不會像100%的系統（也就是 不含溶劑或分散劑的系統，例如受光照會硬化的漆）比較難 形成很薄且透明的塗層。另外一個優點是，市面上已經可 以買到現成的溶解在有機溶劑或水中的碳奈米管分散液 (例如 Eikos， Boston 生產的 Invisicon™、 Zy vex, Richardson(Texas USA)及 FutureCarbon GmbH，Bayreuth 生 產的NanoSolv®)，而且這些分散液都很容易被分散在這種 黏合劑系統中。 根據申請專利範圍第7項的內容，製作基材用的單體 所形成的聚合物在室溫或較高的溫度下需能夠作爲黏合物 使用，而且所形成的聚合物最好是具有Donatas Satas (van Nostrand, New York 1 9 89)在” H a n db ο o k o f Pr e s s u r e Sensitive Adhesive Technology”中定義的黏合特性。由於 200843544 這一類材料的玻璃轉換溫度通常低於室溫，以及因爲交聯 密度低而伴隨的低彈性模數，因此碳奈米管（CNT)具有較大 的可移動性，這有助於網路的形成。因此可以減少碳奈米 管（CNT)的使用量，進而達到提高透明性及降低成本的目 的。 爲了達到對黏合物而言最佳的以微差動掃描熱量測定 法（D i f f e r e n t i a 1 S c a η n i n g C a 1 〇 r i m e t r y)測得的聚合物玻璃轉 換溫度Teg 25 °C，應按照前述的要求選擇單體，而且最好 是按照 Fox 方程式（G1)(參見 T.G. Fox，Bull. Am. Phys· Soc. 1 ( 1 95 6) 1 23 )決定單體混合物成份的數量關係’以獲得所希 望的玻璃轉換溫度（Το)。 1 T Wn (G1) 'G n G,n 其中η代表所使用之單體的序數，W η代表單體單元η 所佔的比例（重量百分比），Τα代表從單體η獲得之單聚物 的玻璃轉換溫度（單位：Κ)。 經由自由基聚合可以形成的丙稀酸酯黏合物非常適合 作爲黏合劑成分，而且這種丙稀酸酯黏合物至少有一部分 是的主要成分爲具有通式（1)之丙稀單體：

-10 - 200843544 其中Ri代表Η或一個CH3基，r2代表η或飽和、未分 枝或分枝、被置換或未被置換的G烷基至C3。烷基中的一個 烷基。這至少一種丙稀單體佔黏合物的成分比例應至少達 到5 0 %。丙稀酸酯黏合物的優點是透明性高及良好的耐熱 性及抗老化性。 根據一種有利的實施方式，加熱元件至少具有兩個能 夠讓電流通過並進入導電層的平面狀區域。這些平面狀區 域位於黏著層上，其中在這些平面狀區域內不是沒有設置 f、 黏著層就是有設置另外一個具有導電能力的層，也就是另 外一個導電層。這另外一個導電層並非一定必須是透明 的，因爲其任務僅是形成導電層的導電接觸，因此最好是 僅設置在加熱元件的邊緣區域。這另外一個導電層的導電 性至少是導電層的1 0倍。這樣做的好處是能夠使導電層比 經由加熱元件的正面更容易與位於加熱元件之外的電源連 接。 (; 根據另外一種有利的實施方式，另外在導電層的上方 及下方分別設置一個具有導電能力的透明層，使導電層能 夠與電源連接，而且這兩個層的導電性至少是導電層的10 倍。這兩個層可以是由蒸鍍層、濺鍍層、金屬微粒層、或 是金屬氧化物層所構成，例如氧化銦錫（ITO)，也可以是由 具有導電性的本質聚合物所構成，例如由 H.C.Stairck (Leverkusen)生產的Baytron。在第2圖中有繪出這種貫施 方式的構造。 -11 - 200843544 碳奈米管是一種由碳構造的極微小的管狀構造物（分 子奈米管）。碳奈米管的管壁和富勒稀（Fullerene)或石墨表 面一樣完全是由碳構成’其中碳原子構成一種具有6個邊 的蜂巢狀結構，並佔有3個化學元素或化學原子團（由s p2 雜化決定）。碳奈米管的直徑在〇.4nm至lOOnm之間。單一 碳奈米管的長度在0.5 // m至數mm之間，碳奈米管束的長 度最長可達20cm。 碳奈米管可區分爲單壁管或多壁管，也可以區分爲開 r & 放管或封閉管（有一個蓋子，而且這個蓋子具有富勒稀結構 的一個截面），也可以區分爲空的管子或塡滿的管子。 碳奈米管內部的導電性會因爲結構細節的不同而改變 (相當於金屬或半導體的導電性）。有些碳奈米管在低溫下 甚至有超導現象。 “Science” 期刊的一篇名爲”€&]：1)〇11化11〇1：1^68-the Route Toward Apllications” （碳奈米管邁向應用之路） I 的文章（作者：Ray H. Baughmann，Anvar A. Zhkhidov，Walt A. de Heer, S c i e nc e 2 9 7， 7 8 7 (2 0 0 2))，以及一篇名 爲” Transparent, Conductive Carbon Nano tube Films” （透 明且可導電的碳奈米管薄膜）的文章（作者：Z. Wu，Z. Chen， X· D u, J. M. Logan, J. Sippel, M. Nikolou, K. Kamaras, J.R. Reynolds，D. B. Tanner, A.F. Hebard, A.G. Rinzler, Science 305，1273(2004))，都有提及碳奈米管。但是這兩篇文章都 沒有探討本專利所要解決的問題，也就是如何使交通工具 -12- 200843544 (例如汽車、火車頭、飛機）的玻璃不受氣候影響始終保持 透明。 碳奈米管也可以是由2至30個石墨層所構成’其中由 2個層構成的碳奈米管通常被稱爲雙壁碳奈米管 (DWNTs)。單壁碳奈米管（SWNTs)及多壁碳奈米管（MWNTs) 的壁可以具有”正常結構”、扶手椅結構、鋸齒形結構、 或是空間螺旋結構，這些結構的區別在於扭轉的程度不 同。碳奈米管的直徑可以是在小於Inm到l〇〇nm之間’長 f ^ 度最長則可以達到 lmm( “ Polymers and carbon nanotubes - dimensionality, interactions and nanotechnology(聚合物及碳奈米管一尺寸，相互影響及奈 米技術），I. Szleifer，R. Yerushalmi-Rozen，Polymer 46 (2005)， 7803” ）。 對本發明的加熱元件而言，一種有利的方式是使用平 均長度大於l〇//m的碳奈米管，原因是若使用長度較長的 ， 碳奈米管，則只需較少數量的碳奈米管即可獲得足夠的導 電性，因而可以提高加熱元件的透明性。 對本發明的加熱元件而言，一種有利的方式是使用平 均外徑小於4 0 n m的碳奈米管。碳奈米管的可移動性會隨著 外徑的變小而變大，因此外徑較小的碳奈米管較容易形成 網路，因此只需較少數量的碳奈米管即可獲得足夠的導電 性。減少所使用之碳奈米管的數量有助於提筒加熱兀件的 透明性。此外，隨著外徑的變小，碳奈米管造成的光散射 > 13- 200843544 也會降低，這也有助於提高加熱元件的透明性。 根據本發明的一種有利的實施方式’碳奈米管的長度 與外徑的平均比値至少達到2 5 0，因爲長度及外徑之比例關 係符合這個要求的碳奈米管可以使加熱元件同時具有很高 的透明性及足夠的導電性。 對某些實施方式而言，一種有利的作法是以化學方法 對碳奈米管的表面進行功能性或其他的改良。化學改良可 以使碳奈米管更容易分開，因此有助於碳奈米管與聚合物 X 基材的混合及/或分散。在某些實施方式中，經過化學改良 的碳奈米管也可以與聚合物基材產生空間的交互作用，在 其他的實施方式中，化學交互作用也包括將碳奈米管或碳 奈米管衍生物以共價方式聯結在聚合物基材上，因此而產 生的交聯對提高層的力學穩定性有很大的助益。例如 FutureCarbon、Bayreuth ' Zyvex ' Richardson(Texas, USA) 生產的NanoSolve®即爲經過改良的碳奈米管。 ( 本發明之加熱元件的一種有利的實施方式的特徵是碳 奈米管的正面層只有一個碳層，因此是一種只有一個壁的 碳奈米管，也稱爲單壁碳奈米管。由於單壁碳奈米管的光 散射小於多壁碳奈米管，因此能夠達到較好的透明性。 本發明之加熱元件的另外一種有利的實施方式的特徵 是碳奈米管的正面層具有多個碳層，因此是一種具有多個 壁的碳奈米管，也稱爲雙壁或多壁碳奈米管。多壁碳奈米 管的製造成本低於單壁奈米管。 -14- 200843544 另外一種有利的方式是使導電層內的碳奈米管對準一 個擇優方向，而且這個擇優方向最好是接觸電極之位置規 定的電流通過方向。經由對準擇優方向可以形成在電流通 過方向上延伸的碳奈米管網路，這種網路只需比在各向同 性的網路中更低的碳奈米管濃度即可達到足夠的導電性。 由了碳奈米管的濃度較低，因此可以提高加熱元件的透明 性及降低成本。 例如可以在從液相形成之導電層被塗上去時經由流變 效應（在流體中剪切或膨脹）達到使碳奈米管對準擇優方向 的目的。另外一種使碳奈米管對準擇優方向的方法是對被 塗上去時仍具有流動性的塗層加上一個電壓或外電磁場。 另外一種可能性是可以對準微晶界限，例如在最好是在低 於結晶溫度下被變形的部分結晶聚合物上；或是在多相基 材系統的相界上，例如具有圓柱形結構或層狀結構之嵌段 共聚物。另外一種可能性是使碳奈米管對準在載體層或黏 [) 著層中的結構，例如在液晶聚合物（LCP)中的情況。 雖然碳奈米管也是一種具有導電性的塡充材料，但是 在導電層中添加其他具有導電性的成分仍是一件有利的 事，因爲這樣做有助於降低成本或提高導電性及/或透明 性。適當的添加物爲奈米級的金屬氧化物，尤其是氧化銦 鋅或其他的摻雜氧化鋅。另外一種可能的方式是添加具有 導電性的本質聚合物（“Synthesis and Characterization of Conducting Polythiophene/Carbon Nanotubes” M. S. Lee e t -15- 200843544 al·，J. Pol. Sci. A，44 (2006) 5283)。 本發明之加熱元件的另外一種有利的實施方式的特徵 是黏著層是一個自合黏著層（壓合膠黏劑）。自合黏合物在 室溫下能夠產生永久黏性，具有夠低的黏滞性及黏性，因 此只需輕微施壓即可黏合在黏合基底的表面上。由於在使 用時不需加熱或輸入其他任何形式的能量，而且在使用後 通常也不會發生任何化學反應，因此這種壓敏膠黏劑比熱 熔膠黏劑及液態膠黏劑更容易使用。 r· 本發明所稱之以丙稀酸酯爲主要成分的黏合物除了含 有若干選擇性的成分外，主要成分爲一種基本黏合物，而 且迨種基本黏合物的黏性全部或至少有很大一部分是來自 於一種基本晶格具有丙稀酸酯類單體的聚合物。 最好是以至少有部分成分是以至少一種丙稀酸酯類單 體爲主要成分之丙稀酸酯黏合物作爲自合黏著層。丙稀酸 酯黏合物的優點是具有很好的特明性及良好的耐熱性及抗 i 老化性。 丙稀酸酯類單體包括所有具有源自未被置換或被置換 之丙稀酸或甲基丙稀酸之結構的化合物，或是具有源自這 些化合物的酯的結構的化合物，這些化合物可以用通式 CHfC^RiMCOOR2)表示，其中R1代表一個氫原子或甲基，R2 代表一個氫原子或飽和、未分枝或分枝、被置換或未被置 換的Ci烷基至C3。烷基中的一個烷基。在以丙稀酸酯爲主要 成分之黏合物之基本黏合物的聚合物中，丙稀酸酯類單體 -16· 200843544 所佔的成分比例最好達到50%或更高。 原則上所有以上描述的化合物均可 體，至於應具體選用何種化合物及其數 的應用場合而定。 可以經由自由基聚合形成的以丙稀 聚合物最適合作爲基本聚合物。 本發明之加熱元件的另外一種有利 是自合黏合物是一種苯乙稀嵌段共聚物 優點是這種苯乙稀嵌段共聚物不但很容 底上，而且具有很好的透明性，同時對 具有很好的抗老化性。 除了基底黏合物外，自合黏合物當 的添加物，例如不會發生光散射因而可 米級添加物、可以改善黏著性的流變添 脂、彈性體、抗氧劑（抗氧化劑）、防光 吸收劑、以及其他的輔助成分及添加物 潤濕劑（例如Tenside或催化劑）。 本發明之加熱元件的另外一種有利 是自合黏合物的透明性大於70%、80%、ΐ 例如厚度爲30 /z m之導電層即可實現此 之導電層的優點是可以使整個加熱元 性。除了爲自合黏合物選擇適當的聚合 主要成分外，少量的凝膠成分（=將光線 作爲丙稀酸酯類單 量關係則應視實際 酸酯爲主要成分的 的實施方式的特徵 。這種實施方式的 易黏著在非極性基 氫化聚合物類型也 然也可以含有其他 以保持透明性的奈 加物、軟化劑、樹 致老化劑、紫外線 ，例如流動劑及/或 的實施方式的特徵 奘最好是大於90%。 一要求。高透明性 件具有很高的透明 物及添加物外作爲 散射的部分高交聯 -17- 200843544 區域）及使用一種能夠將被塗上去的自合黏合物遮蓋住的 很光滑的襯墊材料亦有助於提高自合黏合物的透明性。使 用很光滑的襯墊材料可以使自合黏合物具有非常光滑的表 面，以減少對光線的散射及反射。以DIN EN ISO 4287規 定的方式測量，這個光滑表面的粗糙度Rz應小於0.5 // m， 或最好是小於〇. 3 # m。 本發明的加熱元件最適於應用在以礦物玻璃或塑膠玻 璃（例如一種有介電性質的有機玻璃）構成之可加熱的薄 r % 板，而且這種薄板最好是作爲汽車的外後視鏡，或是被應 用在飛機上。此外，這種可加熱的玻璃薄板的應用範圍還 包括安全帽的面罩及眼鏡玻璃，例如滑雪護目鏡。在這些 及其他許多應用範圍中最好是對加熱元件的透明性給予一 定的限制，因爲在這些情況中加熱元件同時也作爲遮光裝 置使用。 因此根據本發明之加熱元件的另外一種有利的實施方 〔 式，加熱元件的透明性最高不超過80%。例如可以將載體 材料及/或黏著層染色以達到這個目的，例最好的方式是經 由選擇適當種類的碳奈米管，以便使導電層具有所需要的 透明性及足夠的加熱功能。這樣做的好處是不需要對載體 材料或黏著層採取任何調整透明性的措施。 第1圖顯示本發明之平面狀加熱元件的示意圖。平面 狀加熱元件具有一個載體層（1)、一個導電層（2)、以及一個 黏著層（3)。導電層（2)被設置在載體層（1)及黏著層（3)之 -18- 200843544 間，以盡可能使導電層（2)不會受到氣候影響。 此外，第1圖還顯示導電層（2)的電觸點（4)。在電觸點 (4) 及加熱元件邊緣的兩個平面區域上是沒有黏著層（3) 的。導電層（2)在這兩個平面區域被另外一種導電性更強的 導電部（4)覆蓋住。電流可以經由這另外一種導電層進入導 電層（2)。 第2圖顯示本發明的另外一種平面狀加熱元件的示意 圖。這種加熱元件具有一個載體層（1)、一個導電層（2)、以 r 及一個黏著層（3)。導電層（2)被設置在載體層（1)及黏著層（3) 之間。 此外，第2圖還顯示導電層（2)的電觸點。另外有兩個 透明的層（5)分別設置在導電層（2)的上方及上方，這兩個層 (5) 也具有導電性，而且其導電性至少是導電層的10倍。電 流可以經由這另外一種具有導電性的層（5)進入導電層（2)。 第3圖顯示的加熱元件的構造和第2圖相同，其中在 I 配置於黏著層（3)之具有較高導電性的層（5)及導電層（2)之 間有設置另外一個層（6)，這個層（6)的任務是保護具有較高 導電性的層（5)，以免層（5)斷裂，以確保層（5)能夠長期保持 電觸點。 第4圖顯示一種本發明的可加熱的薄板（7)，該薄板（7) 具有一個如第1圖顯示的加熱元件。 以下將配合實施例對本發明之加熱元件的構造做進一 步的說明。 -19- 200843544 【實施方式】 實施例1 : 以 Yerushalmi-Rozen et al. (R. Shvartzman-Cohen, Y. Le vikalisman, E . N a t i v - R o t h, R. Yerushalmi-Rozen,

Langmuir 20(2004)，6085-6088)提出的方法製作碳奈米管的 一種含水分散液，這種方法是以三嵌段共聚物 (PE〇-b-PP〇-b_PE〇）作爲穩定劑。中間嵌段與碳奈米管的親 合力大於兩端嵌段與碳奈米管的親合力，這是因爲穩定劑 具有較大的流體動力半徑，因而使碳奈米管之間發生空間 的交互作用。穩定劑的流體動力半徑大於凡得瓦力的有效 作用範圍。 所使用的碳奈米管爲：ATI-MWNT-001(多壁碳奈米 管，長成時未捆紮在一起，95%，3至5層，平均直徑35 nm’ 平均長度 100# m，生產商·· Fa. Ahwahnee，San Jose，USA)。 所使用的穩定劑爲：PE〇-b-PP〇-b-PE〇嵌段共聚物’ 克分子量 Μη爲 14600 g/Mol(PEG = 80% (G/G)，Aldrich 編號 542342)。將穩定劑溶解在去礦物質水中成爲濃度1%(重量 百分比）的溶液。 接著在這個溶液中製作出1%(重量百分比）的碳奈米管 分散液，此步驟以一個超音波槽作爲分散輔助器。以超音 波作用4個小時後，約7 0 %的碳奈米管被分散（目視估計）’ 所形成的分散劑在接受進一步的處理之前可保持數日的穩 定。將未被分散的碳奈米管過濾掉。 -20- 200843544 將分散液置於厚度爲23 // m的PET膜上使其乾燥，乾 燥後的層厚約爲0.1 // m。 接著將一層厚度約20// m的丙稀酸酯黏合物（BASF生 產的acResin 258，以劑量爲36 m J/c m2之C超首波交聯）層 壓在導電層上，並在導電層的邊緣部分空出一個未被丙稀 酸酯黏合物覆蓋住的帶狀區域。接著將銀導電漆塗在這個 帶狀區域上。第1圖顯示這種加熱元件的示意圖。帶狀區 域之間的間距爲5 c m，加熱元件的長度爲1 〇 c m。 電壓爲12.8V時，加熱元件的加熱速率約爲10°C/min， 並從室溫加熱到3 9 °C的平衡溫度（在黏著層測得的溫度）。 按照DIN 503 6-3規定的方法對加熱元件進行透明性測 量得知透明性r爲63%。 實施例2 : 將含有0.05 % (重量百分比，以黏合劑成分爲準）之單壁 碳奈米管的含水黏合劑分散液（生產商：Fa. Eikos，Franklin, < MA, USA)置於厚度爲23 // m的PET膜上使其乾燥，乾燥後 的層厚約爲0.5/zm。 接著將一層厚度約20 // m的丙稀酸酯黏合物（BASF生 產的acResin 25 8，以劑量爲36 mJ/cm2之C超音波交聯）層 壓在導電層上，並在導電層的邊緣部分空出一個未被丙稀 酸酯黏合物覆蓋住的帶狀區域。接著將銀導電漆塗在這個 帶狀區域上。第1圖顯示這種加熱元件的示意圖。帶狀區 域之間的間距爲5cm，加熱元件的長度爲i〇cm。 -21- 200843544 電壓爲12.8V時，加熱元件的加熱速率約爲6°c /min ’ 並從室溫加熱到2 8 °C的平衡溫度（在黏著層測得的溫度）° 按照DIN 5 03 6-3規定的方法對加熱元件進行透明性測 量得知透明性τ爲72% ° 實施例3 : 在丙稀酸酯黏合物（acResin 252’生產商：Fa. BASF， Ludwigshafen)的含量爲20%(重重百分比）的甲本溶液中比 入含有1% (重量百分比）之單壁碳奈米管（生產商：Fa.zYvex) 之溶解在甲苯中的分散液，二者的比例爲5 ·· 1，因此碳奈米 管佔丙稀酸酯黏合物的〇.〇1 % (重量百分比）。 將分散液置於厚度爲23 // m的PET膜上使其乾燥，乾 燥後的層厚約爲2 // m。接著利用中壓汞弧射束器以劑量爲 36 mJ/cm2之C超音波使這個層交聯。 接著將一層厚度約20 μ m的丙稀酸酯黏合物（BASF生 產的acResin 25 8，以劑量爲36 mJ/cm2之C超音波交聯）層 壓在導電層上，並在導電層的邊緣部分空出一個未被丙稀 酸酯黏合物覆蓋住的帶狀區域。接著將銀導電漆塗在這個 帶狀區域上。第1圖顯示這種加熱元件的示意圖。帶狀區 域之間的間距爲5 c m，加熱元件的長度爲1 0 c m。 電壓爲12.8V時，加熱元件的加熱速率約爲15°C/min， 並從室溫加熱到45 °C的平衡溫度（在黏著層測得的溫度）。 按照DIN 503 6-3規定的方法對加熱元件進行透明性測 量得知透明性τ爲59%。 -22- 200843544 【圖式簡單說明】 第1圖顯示本發明之平面狀加熱元件的示意圖。 第2圖顯示本發明的另外一種平面狀加熱元件的示意 圖。 第3圖顯示的加熱元件的構造和第2圖相同。 第4圖顯示一種本發明的可加熱的薄板。 【主要元件符號說明】 1 載體層 2 導電層 3 黏著層 4 電觸點 5 層 6 層 7 可加熱的薄板 -23-

Claims (1)

1. 200843544 十、申請專利範圍： 1. 一種具有導電體的加熱元件，其中電流主 體，並經由發生在電阻上的電壓降將電流 這種加熱元件的特徵爲：加熱元件是由平 造物所構成，而且至少具有一個載體層及 同時導電體構成一個導電層，而且這個導 體層及黏著層之間，此外載體層、導電層 都是透明的。 ^ 2.如申請專利範圍第1項的加熱元件’其特 的構造使通過加熱元件的電流至少有90%、 是至少9 8 %會通過導電層。 3 ·如前述申請專利範圍中任一項的加熱元件 導電層含有碳奈米管（Carbon-Nanotubes)。 4 ·如前述申請專利範圍中任一項的加熱元件 加熱元件具有加熱效率不同的區域，也就 同區域含有不同濃度及/或不同厚度之碳奈 5. 如申請專利範圍第3項或第4項的加熱元f 將碳奈米管埋在一種透明基材中。 6. 如申請專利範圍第5項的加熱元件，其特 材含有一種聚合黏合劑，而且這種聚合黏 溶解或分散在一種或多種有機溶劑或水中 電層中。 7. 如申請專利範圍第6項的加熱元件，其特 材用的單體所形成的聚合物在室溫或較高 要是通過導謹 轉換成熱能’ 面狀或帶狀_ 一個黏著層’ 電層是位於載 、以及黏箸朦 徵爲：導謹膚 9 5 %、或最奸 ，其特徵爲： ，其特徵爲： 是導電層的不 米管。 中’其特徵爲： 徵爲：透明基 合劑最好是以 的方式進入導 徵爲.製作其 的溫度下需能 -24- 200843544 夠作爲黏合物使用。 8. 如申請專利範圍第5項至第7項中任一項的加熱元件， 其特徵爲：基材是一種丙稀酸酯黏合物。 9. 如前述申請專利範圍中任一項的加熱元件，其特徵爲： 具有兩個能夠讓電流通過並進入導電層的平面狀區域， 同時在這些平面狀區域內並未在導電層上設置黏著層及/ 或有設置另外一個具有導電能力的層，而且這另外一個 具有導電能力層的導電性至少是導電層的1 0倍。 P 10.如前述申請專利範圍中任一項的加熱元件，其特徵爲： 在導電層的上方及下方分別設置一個具有導電能力的透 明層，而且這兩個層的導電性至少是導電層的1 〇倍。 1 1 .如前述申請專利範圍中任一項的加熱元件’其特徵爲： 碳奈米管的平均長度至少爲l〇//m。 12.如前述申請專利範圍中任一項的加熱元件’其特徵爲： 碳奈米管的平均外徑小於40nm。 1 3.如前述申請專利範圍中任一項的加熱元件’其特徵爲： ^ 碳奈米管的長度與外徑的平均比値至少達到250 ° 1 4.如前述申請專利範圍中任一項的加熱元件，其特徵爲： 碳奈米管的表面經過化學改良。 1 5.如前述申請專利範圍中任一項的加熱元件’其特徵爲： 碳奈米管是一種單壁碳奈米管。 1 6 .如申請專利範圍第1項至第1 4項中任一項的加熱元 件，其特徵爲：碳奈米管是一種多壁碳奈米管。 1 7.如前述申請專利範圍中任一項的加熱元件’其特徵爲： -25- 200843544 在導電層內的碳奈米管的至少有一部分或最好是大部分 都對準一個擇優方向。 1 8 ·如前述申請專利範圍中任一項的加熱元件，其特徵爲： 除了碳奈米管之外，導電層還含有其他具有導電性的成 分，而且這種成分最好是具有導電性的本質聚合物。 1 9 ·如前述申請專利範圍中任一項的加熱元件，其特徵爲： 黏著層是一個自合黏著層。 20 ·如申請專利範圍第1 9項的加熱元件，其特徵爲：自合 黏合物是一種丙稀酸酯黏合物° 21.如申請專利範圍第19項的加熱元件，其特徵爲：自合 黏合物是一種苯乙稀嵌段共聚物。 22 ·如申請專利範圍第1 9項至第2 1項中任一項的加熱元 件，其特徵爲：自合黏合物的透明性大於70%、80%、 或最好是大於90%。 2 3 ·如前述申請專利範圍中任一項的加熱元件，其特徵爲： 導電層的透明性最高不超過80%。 I / 24·—種可應用於汽車或飛機之具有一個加熱元件的可加 熱的薄板，其特徵爲··該加熱元件爲申請專利範圍第1 項至第23項中任一項的加熱元件。 25 ·如申請專利範圍第24項的可加熱的薄板，其特徵爲： 薄板是由礦物玻璃或塑膠玻璃所構成，尤其是由一種有 介電性質的有機玻璃所構成。 -26-