醫療儀器產品中采用柔性聚酰亞胺加熱器來精確測試組織和血液樣本。航空航天應用控制電信空間電子設備的溫度,而軍用計算機在零下環境中快速運行,飛機設計有加熱器,可以為選擇的機翼位置除冰。該列表僅受工程想象力的限制。這些薄的聚酰亞胺薄膜基材與銅、銅合金和其他電阻金屬結合在一起。在許多方面,柔性加熱器提供的實用程序聽起來與它的柔性電路表親驚人地相似。柔性聚酰亞胺加熱器的一些優點包括:
PI電熱片-耐高溫300-350度,長期高溫干燒。
- 極薄且可彎曲的材料符合多個平面
- 減輕重量和體積
- 裝配過程是萬無一失的,具有精確尺寸的加熱器形狀
- 零件通過可重復的過程復制,并由制造商預先測試提供
- 添加的組件(溫度傳感器)在窄范圍內監控和控制溫度
- 在柔性加熱器行業,一直在推動實現越來越高的性能溫度。許多供應商提供采用聚酰亞胺和/或硅橡膠材料的柔性加熱器,以提供柔性和可彎曲的加熱器。這些加熱器的標準溫度能力是在大約 150°C 下連續可靠地運行。圣柏林 最近開發并推出了一種新的復合結構,大大超過了這個溫度。還證明了明顯超過該海拔的極端溫度。新材料和工藝技術的發展使這一飛躍成為可能。測試數據有顯示在 300°C 下高度可靠的加熱器性能可以在連續運行環境中實現。以下是一些 圣柏林 測試結果。
方法
一個 2” x 5” 基于聚酰亞胺的測試加熱器用 0.002” 厚的粘合劑粘合到一塊經過浮石擦洗和 RO 水清洗的 30 mil 鋁板上。將加熱器置于電源下并進行調整以產生 300°C 的特定測試溫度,該溫度使用紅外攝像機進行監控。定期監測加熱器以確保溫度保持并評估加熱器的完整性。
一個 2” x 5” 基于聚酰亞胺的測試加熱器用 0.002” 厚的粘合劑粘合到一塊經過浮石擦洗和 RO 水清洗的 30 mil 鋁板上。將加熱器置于電源下并進行調整以產生 300°C 的特定測試溫度,該溫度使用紅外攝像機進行監控。定期監測加熱器以確保溫度保持并評估加熱器的完整性。
通過用電源為加熱器供電并監控加熱器,將測試加熱器暴露于 300°C 的 500 小時熱烘烤
Fluke Ti200 紅外熱成像系統的溫度。通過調整裝置的發射率設置以匹配加熱器的發射率 (0.89) 來校準 IR 攝像機。加熱器發射率用 AZTek 2000A 發射器測定。使用第二個熱成像單元(Amprobe IR-720)驗證熱讀數。在測試期間定期檢查加熱器溫度,并根據需要調整電源以保持測試溫度。在測試開始和結束時拍攝了加熱器的視覺照片。還拍攝了測試結束時加熱器的紅外圖像。測試結果如下所示。
暴露于高溫后,觀察到加熱器電路明顯變暗,但沒有明顯的起泡、炭化或功能喪失。焊接的引線沒有封裝在耐熱化合物中,因此引線被嚴重氧化,并且電線上的絕緣層被燒回到距離加熱器表面 0.5 英寸處。然而,在測試循環過程中并沒有失去連續性。
紅外測量的前后表面溫度增量在 12°C – 18°C 范圍內。背面(板)上的熱電偶讀數為 288°C。
雖然應用細節總是會產生獨特的性能要求,但測試已經能夠證明能夠實現 300C 的擴展工作溫度。隨著應用需求不斷將靈活的加熱器溫度推向新的性能極限,正在進行額外的測試以進一步量化能力、限制和未來方向。
聚酰亞胺柔性加熱膜(PI電熱膜)在航空航天、醫療、食品服務、軍事和其他行業中非常需要,以便在其應用中的特定區域提供受控的熱量。這種加熱器類型可用于飛機內部的儀表板,以提供濕度控制特性并防止系統因高海拔地區的極冷溫度而發生故障。它們還可以在醫療診斷設備、分析測試設備、光電元件和許多其他應用中找到。
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聚酰亞胺柔性加熱膜的一個主要優點是它的極薄外形可以提供均勻的熱量分布,即使它在系統內的其他組件周圍彎曲和彎曲時也是如此。其卓越的拉伸強度和尺寸穩定性為空間有限的不規則形狀表面提供適當的熱量。這些柔性加熱器可以使用壓敏粘合劑 (PSA)、機械夾緊、收縮帶、自熔膠帶或液體環氧樹脂粘合劑連接到應用中。
柔性加熱片的溫度和功率限制
聚酰亞胺柔性加熱膜具有它為應用提供的特定溫度和功率范圍。在獲得加熱器的定制設計時,客戶將希望全面檢查應用程序以確定其最小和最大允許值。有了這些信息,客戶可以決定是否適合使用柔性加熱器,或者他們是否必須選擇不同的材料來提供所需的材料。
對于柔性加熱片,使用兩層薄聚酰亞胺,其中夾有不銹鋼、304、Inconel 600 或 CUNI44 箔加熱元件。FEP 粘合劑用于將各層粘合在一起。
該材料的瓦特密度和溫度范圍為:
·瓦特密度:高達 50 W/in2 (7.75 W/cm2)
·溫度范圍:-328°F 至 392°F
·電阻容差:±10%或±0.5Ω(以較大者為準)
請記住,溫度范圍不僅由設定的瓦特密度范圍定義。各個層和每層可以達到的實際溫度也會影響柔性加熱膜的熱限制。
柔性加熱膜測試比較
功率和溫度限制問題
在設計將推動其溫度極限的聚酰亞胺柔性加熱片時,應用程序本身可能會根據幾個因素允許這種設置。柔性加熱器的環境溫度和啟動溫度可能允許它在材料限制的最高端運行,因為環境溫度將不斷從元件中帶走熱量,而不是讓熱量在聚酰亞胺中積聚層。