医疗仪器产品中采用柔性聚酰亚胺加热器来精确测试组织和血液样本。航空航天应用控制电信空间电子设备的温度,而军用计算机在零下环境中快速运行,飞机设计有加热器,可以为选择的机翼位置除冰。该列表仅受工程想象力的限制。这些薄的聚酰亚胺薄膜基材与铜、铜合金和其他电阻金属结合在一起。在许多方面,柔性加热器提供的实用程序听起来与它的柔性电路表亲惊人地相似。柔性聚酰亚胺加热器的一些优点包括:
PI电热片-耐高温300-350度,长期高温干烧。
- 极薄且可弯曲的材料符合多个平面
- 减轻重量和体积
- 装配过程是万无一失的,具有精确尺寸的加热器形状
- 零件通过可重复的过程复制,并由制造商预先测试提供
- 添加的组件(温度传感器)在窄范围内监控和控制温度
- 在柔性加热器行业,一直在推动实现越来越高的性能温度。许多供应商提供采用聚酰亚胺和/或硅橡胶材料的柔性加热器,以提供柔性和可弯曲的加热器。这些加热器的标准温度能力是在大约 150°C 下连续可靠地运行。圣柏林 最近开发并推出了一种新的复合结构,大大超过了这个温度。还证明了明显超过该海拔的极端温度。新材料和工艺技术的发展使这一飞跃成为可能。测试数据有显示在 300°C 下高度可靠的加热器性能可以在连续运行环境中实现。以下是一些 圣柏林 测试结果。
方法
一个 2” x 5” 基于聚酰亚胺的测试加热器用 0.002” 厚的粘合剂粘合到一块经过浮石擦洗和 RO 水清洗的 30 mil 铝板上。将加热器置于电源下并进行调整以产生 300°C 的特定测试温度,该温度使用红外摄像机进行监控。定期监测加热器以确保温度保持并评估加热器的完整性。
一个 2” x 5” 基于聚酰亚胺的测试加热器用 0.002” 厚的粘合剂粘合到一块经过浮石擦洗和 RO 水清洗的 30 mil 铝板上。将加热器置于电源下并进行调整以产生 300°C 的特定测试温度,该温度使用红外摄像机进行监控。定期监测加热器以确保温度保持并评估加热器的完整性。
通过用电源为加热器供电并监控加热器,将测试加热器暴露于 300°C 的 500 小时热烘烤
Fluke Ti200 红外热成像系统的温度。通过调整装置的发射率设置以匹配加热器的发射率 (0.89) 来校准 IR 摄像机。加热器发射率用 AZTek 2000A 发射器测定。使用第二个热成像单元(Amprobe IR-720)验证热读数。在测试期间定期检查加热器温度,并根据需要调整电源以保持测试温度。在测试开始和结束时拍摄了加热器的视觉照片。还拍摄了测试结束时加热器的红外图像。测试结果如下所示。
暴露于高温后,观察到加热器电路明显变暗,但没有明显的起泡、炭化或功能丧失。焊接的引线没有封装在耐热化合物中,因此引线被严重氧化,并且电线上的绝缘层被烧回到距离加热器表面 0.5 英寸处。然而,在测试循环过程中并没有失去连续性。
红外测量的前后表面温度增量在 12°C – 18°C 范围内。背面(板)上的热电偶读数为 288°C。
虽然应用细节总是会产生独特的性能要求,但测试已经能够证明能够实现 300C 的扩展工作温度。随着应用需求不断将灵活的加热器温度推向新的性能极限,正在进行额外的测试以进一步量化能力、限制和未来方向。
聚酰亚胺柔性加热膜(PI电热膜)在航空航天、医疗、食品服务、军事和其他行业中非常需要,以便在其应用中的特定区域提供受控的热量。这种加热器类型可用于飞机内部的仪表板,以提供湿度控制特性并防止系统因高海拔地区的极冷温度而发生故障。它们还可以在医疗诊断设备、分析测试设备、光电元件和许多其他应用中找到。
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聚酰亚胺柔性加热膜的一个主要优点是它的极薄外形可以提供均匀的热量分布,即使它在系统内的其他组件周围弯曲和弯曲时也是如此。其卓越的拉伸强度和尺寸稳定性为空间有限的不规则形状表面提供适当的热量。这些柔性加热器可以使用压敏粘合剂 (PSA)、机械夹紧、收缩带、自熔胶带或液体环氧树脂粘合剂连接到应用中。
柔性加热片的温度和功率限制
聚酰亚胺柔性加热膜具有它为应用提供的特定温度和功率范围。在获得加热器的定制设计时,客户将希望全面检查应用程序以确定其最小和最大允许值。有了这些信息,客户可以决定是否适合使用柔性加热器,或者他们是否必须选择不同的材料来提供所需的材料。
对于柔性加热片,使用两层薄聚酰亚胺,其中夹有不锈钢、304、Inconel 600 或 CUNI44 箔加热元件。FEP 粘合剂用于将各层粘合在一起。
该材料的瓦特密度和温度范围为:
·瓦特密度:高达 50 W/in2 (7.75 W/cm2)
·温度范围:-328°F 至 392°F
·电阻容差:±10%或±0.5Ω(以较大者为准)
请记住,温度范围不仅由设定的瓦特密度范围定义。各个层和每层可以达到的实际温度也会影响柔性加热膜的热限制。
柔性加热膜测试比较
功率和温度限制问题
在设计将推动其温度极限的聚酰亚胺柔性加热片时,应用程序本身可能会根据几个因素允许这种设置。柔性加热器的环境温度和启动温度可能允许它在材料限制的最高端运行,因为环境温度将不断从元件中带走热量,而不是让热量在聚酰亚胺中积聚层。