專利名稱：一種電熱遠紅外保健材料、其制備方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電熱遠紅外保健材料、其制備方法及其應用，屬于功能性電熱材料技術領域。
背景技術：
目前，遠紅外發(fā)熱(電熱)材料有多種方法獲得，產品形式也有許多，如遠紅外涂層發(fā)熱管(塊)、遠紅外陶瓷發(fā)熱管、遠紅外電熱膜等。其應用主要 在加熱、取暖、干燥，固化等方面。遠紅外發(fā)熱(電熱)材料的一種產品形式是電熱膜(或電熱板)，是將特定的導電碳墨采用絲網(wǎng)印刷工藝把設計的電路印刷涂敷在高分子薄膜(多為PET膜)或樹脂版(酚醛或環(huán)氧絕緣樹脂板)上，經一系列工序制得。這樣的電熱膜或電熱板(都屬面狀發(fā)熱體)通電時(可以按設計的電壓供電)具有遠紅外線輻射、發(fā)熱作用，除了作為采暖、保溫產品的發(fā)熱元件，近年來它的另一種應用就是在以這種發(fā)熱體作為遠紅外輻射源的遠紅外保健、理療、治療產品領域，如綁縛在人體相應位置的遠紅外理療儀、治療儀(電熱膜應用范疇)、頻譜保健治療屋(電熱板應用范疇)和用它主要作為遠紅外發(fā)熱源的休閑健康用品產業(yè)，如干式桑拿房、能量屋、光波SPA室及類似產品上(電熱板的應用范疇)。向導電碳墨中融入納米材料以形成新的功能是目前行業(yè)內的研究方向，但現(xiàn)有的一些文獻所公開的添加了納米材料的遠紅外發(fā)熱產品，大多數(shù)只停留在理論及探索階段，而且所公開的功能較單一，效果并不如人意。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種具備多重保健、理療、治療效果的電熱遠紅外保健材料、其制備方法及其應用。本發(fā)明的技術方案如下
本發(fā)明提供一種電熱遠紅外保健材料，包括基體及其發(fā)熱涂層，所述發(fā)熱涂層的組分按重量份比為導電碳墨100份；白炭黑0. 3^0. 5份；納米活性硅酸鈣0. n. 0份；納米沉淀硫酸鋇0. 8^1. 5份；納米電氣石粉I. 5^3. 0份。本發(fā)明提供上述電熱遠紅外保健材料的制備方法，將發(fā)熱涂層涂覆于基體上，所述發(fā)熱涂層的制備方法為將權利要求I所述組分白炭黑、納米活性硅酸鈣、納米沉淀硫酸鋇、納米電氣石粉加入到導電碳墨中，手工攪拌混合，再置于油墨攪拌機中混合30分鐘，然后在三輥研磨機上研磨兩遍，最后在2(T25°C條件下存放不少于24小時。其進一步的技術方案為所述白炭黑為氣相白炭黑或沉淀白炭黑。所述白炭黑的平均粒徑為7 SOnm ;所述納米活性硅酸鈣的平均粒徑為2(T50nm ;所述納米沉淀硫酸鋇的平均粒徑為2(Tl00nm ;所述納米電氣石粉的平均粒徑為2(T50nm。制備的所述電熱遠紅外保健材料的發(fā)熱涂層的工藝性能指標達到細度< 5微米；粘度25001000厘泊；固含量60% ±5%。以及，其進一步的技術方案為以所述發(fā)熱涂層為主要原料，用絲網(wǎng)印刷方式將所述發(fā)熱涂層印刷涂敷在柔性或剛性基體材料上，然后置于電熱恒溫烘箱內，以80°C 20分鐘加120°C 30分鐘加150°C 30分鐘的條件進行烘干固化，制作電極并封裝處理，制得成品。在所述制作電極并封裝處理的工藝步驟之后，在發(fā)熱涂層表面包覆納米負離子布或納米電氣石布，制得成品。本發(fā)明提供上述方法制得的電熱遠紅外保健材料的應用，應用于以下領域一、醫(yī)療器械用品產業(yè)用于制造遠紅外治療儀、頻譜保健治療屋；二、健康保健用品產業(yè)用于制造干式桑拿房、光波SPA室、足浴桶、能量屋；三、野外作業(yè)、戶外運動用品產業(yè)用于制造蓬、棚、倉、包、袋、箱；四、農、林、牧領域用于制造農作物果樹苗木育種生長的保溫大棚；經濟作物蔬菜、水果鮮花的保溫儲存、保鮮空間場所。本發(fā)明的有益技術效果是 一、添加氣相白炭黑或沉淀白炭黑、納米活性娃酸I丐、納米沉淀硫酸鋇后的導電碳墨制成的電熱材料的遠紅外輻射波長有向近紅外波長前移的跡象(波長2. 5 3. Oiim處紅外圖譜有提示)。此波長的存在和輻射，能使遠紅外線對人體表皮的穿透程度有所提高，還有助于人體的ATP (三磷酸腺苷)的生成，有利于人體細胞的代謝活動，恢復病態(tài)的心肌組織。二、添加的納米電氣石粉，帶有恒久的熱電性，在受熱等情形下，產生微電流，用它改良得到的導電碳墨制成的電熱材料在與人體體表直接接觸時，能與人體傳遞生物微電流(0. 06mA)，刺激肌肉和神經，改善局部血液循環(huán)，同樣有助于肌肉細胞的代謝活動。三、改良型導電碳墨制成的電熱材料用于干式桑拿房、能量屋、保暖棚(倉)產品作為輻射發(fā)熱源時，在加熱、保溫的同時，能釋放大量負離子，改善這一類產品相對封閉的空間內的空氣質量狀況，讓使用者不再有憋悶的感覺，而是神清氣爽，呼吸輕松自如。四、加入的氣相白炭黑或沉淀白炭黑、納米活性娃酸I丐、納米沉淀硫酸鋇、納米電氣石粉都具有發(fā)射遠紅外線特性，以納米材料改良的導電碳墨比未加納米材料的導電碳墨的遠紅外線發(fā)射能力更高，這意味著達到同樣的照射效果，由改良型導電碳墨制成的電熱材料會更節(jié)電或更節(jié)省時間。
五、加入本發(fā)明所涉的納米材料改良的導電碳墨制成的電熱材料，因電氣石粉結構晶體固有微電流的存在，能夠有效降低電磁輻射的影響；因電氣石粉還可以永久產生、釋放負離子，既能殺菌滅毒、消除空氣中的雜味，又增加了空氣中的富氧成分，從而在多個方面改善了使用者所在的環(huán)境小氣候。


圖I是本發(fā)明電熱遠紅外保健材料的發(fā)熱涂層的加工工藝流程圖。圖2是市售導電碳墨制成的發(fā)熱材料與采用本發(fā)明方法制成的電熱遠紅外保健材料的遠紅外圖譜。
具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做進一步說明。一、概述
如圖I所示，本發(fā)明電熱遠紅外保健材料的制備方法如下
選用市售的導電碳墨，由它制成的電熱材料通電時會發(fā)熱并輻射4. 5 15i!m的遠紅外線。組合采用納米材料對導電碳墨進行改良，添加氣相白炭黑(沉淀白炭黑)、納米活性硅酸鈣、納米沉淀硫酸鋇、納米電氣石粉，作為導電碳墨的遠紅外增強材料；并作為導電碳墨粘度、強度、流平性、塑形性的調節(jié)材料；且使制得的電熱遠紅外保健材料能夠在通電發(fā)熱、輻射的同時，具備有助于保健、理療、治療效果的特定功能。首先將氣相白炭黑(沉淀白炭黑)、納米活性娃酸I丐、納米沉淀硫酸鋇、納米電氣石粉組合按比例加入到選用的導電碳墨中，手工攪拌初步預混合，再置于市售的油墨攪拌機中充分混合30分鐘，然后在三輥研磨機上研磨兩遍，最后將此碳墨置于容器內于2(T25°C條件下靜置24小時以上，制成發(fā)熱涂層，進行發(fā)熱涂層產品的工藝性能指標測試。上述氣相白炭黑(沉淀白炭黑)、納米活性娃酸I丐、納米沉淀硫酸鋇、納米電氣石粉的加入量分別為導電碳墨的0. 3^0. 5%、0. 4^1. 0%、0. 8^1. 5%、1. 5^3. 0% (重量分數(shù))。所用納米材料均為市售，其中氣相白炭黑(沉淀白炭黑) 的平均粒徑為7 80nm ;納米活性娃酸I丐的平均粒徑為2(T50nm ;納米沉淀硫酸鋇的平均粒徑為2(Tl00nm ;納米電氣石粉的平均粒徑為2(T50nm。改良后的導電碳墨(發(fā)熱涂層)工藝性能指標達到細度< 5微米；粘度250(T3000厘泊；固含量60%±5%。配置好的添加了納米材料的導電碳墨，應在2(T25°C條件下存放不少于24小時才
能用于生產。用上述方法制備的發(fā)熱涂層經一系列工序制作成具有多重功能的電熱遠紅外保健材料。用絲網(wǎng)印刷方式將上述發(fā)熱涂層印刷涂敷在柔性(薄膜、織物等)或剛性(樹脂板等)基體材料上，置于電熱恒溫烘箱內，以80°C 20分鐘、120°C 30分鐘、150°C 30分鐘的條件進行烘干固化，制作電極并封裝處理制成成品。為強化功能性，在制作電極并封裝處理后的產品外表碳墨層表面包覆納米負離子布或納米電氣石布，保障在通電發(fā)熱、輻射遠紅外線的同時，能充分釋放負離子，傳遞生物電。根據(jù)基體材料的不同，電熱遠紅外保健材料的呈現(xiàn)方式可以是電熱膜、電熱布和電熱板等面狀發(fā)熱體，可用于電暖(保溫)產品、保健理療或遠紅外治療產品的發(fā)熱源、遠紅外線輻射源、負離子釋放源、與人體生物電流相匹配的微電流的提供者。具體應用方面；
(I)、醫(yī)療器械用品產業(yè)。I.系列綁縛式遠紅外治療儀產品。與人體關節(jié)、穴位、表皮、肌肉直接接觸的(電熱膜、電熱布)綁縛式遠紅外線治療儀產品，采用本方法制得的電熱遠紅外保健器件產品不僅具有普通的同類產品所有的遠紅外發(fā)熱、輻射產生的溫熱、滲透、活化、加快血液循環(huán)等作用，還因為添加于導電碳墨中的納米電氣石粉及發(fā)熱體外表碳墨層面包敷的納米負離子織物或納米電氣石織物攜帶的微電流作用于患部肌肉和神經，能改善局部血液循環(huán)，緩解疼痛，促進肌肉細胞的新陳代謝加快炎癥的治愈。II.頻譜保健治療屋產品。(2)、健康保健用品產業(yè)。干式桑拿房、光波SPA室、足浴桶等休閑保健產品。(3)、野外作業(yè)、戶外運動用品產業(yè)。各種蓬(棚)、倉、包、袋、箱等保暖產品。(4)、農、林、牧領域。
農作物果樹苗木育種生長的保溫大棚；經濟作物如蔬菜、水果鮮花的保溫儲存、保鮮等空間場所等。上述第(2)、(3)、(4)項產業(yè)應用中提到的各種產品及(I) II所述產品采用本方法制得的功能性電熱材料(電熱膜、電熱布、電熱板)，除具備一般同類產品具有的遠紅外發(fā)熱、輻射能力起到采暖、保溫的效果和能量療法的治療作用外，還因為添加于導電碳墨中的納米電氣石粉和包敷在發(fā)熱體外表的納米負離子織物或納米電氣石織物在受熱時能恒久釋放負離子，使這些各種形式的產品使用者處于產品的相對密閉的小空間內時有大量豐富的源源不斷的負離子產生與存在，有助于其中的使用者呼吸順暢，吸入充足的氧氣，使人精神振作、反應靈敏。醫(yī)學證明，長期處在負離子豐富的環(huán)境中，有利于促進人體新陳代謝，改善心肺功能，增強抗病能力，提高睡眠質量；負離子還具備明顯的鎮(zhèn)痛作用，能緩解人的緊張情緒；大量負離子的存在，對消除密閉空間內的雜味、凈化空氣有明顯的效果；對其中的水果、鮮花有延長保鮮期的效果。二、具體實施例 I)制作發(fā)熱涂層。實施例I :氣相白炭黑，粒徑7 80nm ;納米活性娃酸I丐,粒徑2(T50nm ;納米沉淀硫酸鋇,粒徑2(Tl00nm ;納米電氣石粉，粒徑2(T50nm。添加量分別為導電碳墨重量的0. 3%、
0.7%、I. 5%、3. 0%。將上述稱量好的納米材料分別添加到EA-ST208B型油墨攪拌機配備的5L塑膠罐中(容器內事先已置入稱量的市售導電碳墨IOOOgX先用手工進行攪拌使之初步混合，再將該塑膠罐置于油墨攪拌機的固定座上，以IOOrpm的轉速攪拌30分鐘，進行充分混合，取出的混合碳墨再經三輥研磨機研磨兩遍后置入專門容器于22°C放置48小時后備用。實施例2 :氣相白炭黑,粒徑7 80nm ;納米活性娃酸|丐，粒徑2(T50nm ;納米沉淀硫酸鋇,粒徑2(Tl00nm ;納米電氣石粉，粒徑2(T50nm。添加量分別為導電碳墨重量的0. 4%、
1.0%、0. 8%、I. 5%。將上述稱量好的納米材料分別添加到EA-ST208B型油墨攪拌機配備的5L塑膠罐中(容器內事先已置入稱量的市售導電碳墨1500g)。先用手工進行攪拌使之初步混合，再將該塑膠罐置于油墨攪拌機的固定座上，以IOOrpm的轉速攪拌30分鐘，進行充分混合，取出的混合碳墨再經三輥研磨機研磨兩遍后置入專門容器于20°C放置36小時后備用。實施例3 :沉淀白炭黑,粒徑7 80nm ;納米活性娃酸I丐,粒徑2(T50nm ;納米沉淀硫酸鋇,粒徑2(Tl00nm ;納米電氣石粉，粒徑2(T50nm。添加量分別為導電碳墨重量的0. 5%、
0.4%、I. 2%、2. 5%。將上述稱量好的納米材料分別添加到EA-ST208B型油墨攪拌機配備的5L塑膠罐中(容器內事先已置入稱量的市售導電碳墨2000g)。先用手工進行攪拌使之初步混合，再將該塑膠罐置于油墨攪拌機的固定座上，以IOOrpm的轉速攪拌30分鐘，進行充分混合，取出的混合碳墨再經三輥研磨機研磨兩遍后置入專門容器于25°C放置28小時后備用。上述實施例f 3制備的發(fā)熱涂層的工藝性指標均需滿足制訂的要求。本發(fā)明所采用的導電碳墨和納米材料(氣相白炭黑、沉淀白炭黑、納米活性硅酸鈣、納米沉淀硫酸鋇、納米電氣石粉)均為市售商品，主要供應廠家有
導電碳墨生產商泰興浩海電子材料有限公司、深圳富佳樂電子材料有限公司；
納米材料供應商山東宏祥鋅業(yè)有限公司(納米白炭黑)；廣州諾克斯化工原料公司(納米活性硅酸鈣)；寧波云升新材料公司(納米沉淀硫酸鋇)；石家莊點石恒誠納米材料有限公司(納米電氣石粉)；實施本發(fā)明所采用的設備均為通用設備(由市場購得)。2)制作電熱遠紅外保健材料。將實施例I制備的發(fā)熱涂層和市售的導電碳墨分別用絲網(wǎng)印刷的方法印制在符合測試使用要求的高分子薄膜(PET或PI膜)基體上，印刷碳墨后的薄膜置于電熱恒溫烘箱內，以80°C 20分鐘，然后120°C 30分鐘，然后150°C 30分鐘的條件進行烘干固化。經裁切、測試，遴選出的導電膜再制作電極并做專門封裝處理制成電熱遠紅外保健材料成品，進行相關項目測試得到兩組遠紅外圖譜見圖2。圖2中，試樣I為本發(fā)明添加了氣相白炭黑、納米活性硅酸鈣、納米沉淀硫酸鋇和納米電氣石粉的導電碳墨制成的發(fā)熱材料的遠紅外圖譜；試樣2為未添加本發(fā)明所公開的納米材料的市售的導電碳墨制成的發(fā)熱材料的遠紅外圖譜。從圖2可知，本發(fā)明的電熱遠紅外保健材料(試樣1)，其遠紅外輻射波長在 2. 5 25 iim，峰值范圍在7. 5 10 y m(人體輻射的波長是9. 2 y m，被涵蓋在內)，較普通碳墨制品制成的發(fā)熱材料(試樣2)的遠紅外輻射波長(4. 5 25i!m)有向近紅外波長前移的跡象，有助于遠紅外線對皮膚的穿透深入，有利于增強人體組織細胞的活性，有助于增強遠紅外線治療效果。電熱輻射轉換效率68% (國家標準這一項目的達標指標為50%)。遠紅外線法向全發(fā)射率87% (國家標準這一項目的達標指標為83%)。電熱轉換效率達99%。將上述步驟所制得的電熱遠紅外保健材料，在外表面包覆納米負離子布或納米電氣石布，做成加強型電熱遠紅外保健材料。本發(fā)明制成的產品是高效節(jié)能的，符合當今社會倡導的低碳經濟，低碳生活的大趨勢；本發(fā)明制作的產品，在保持遠紅外線輻射、發(fā)熱的同時，能夠發(fā)揮添加的納米材料所賦予的功能特性攜帶微電流、釋放負離子、消除電磁波、凈化空氣(去除雜味、殺菌消毒)，起到了改進、增加或優(yōu)化制成品的特定功效的作用。本發(fā)明的產品可廣泛用于工業(yè)、農業(yè)、民用、醫(yī)療等許多領域。三、應用例
I、將發(fā)熱涂層用絲網(wǎng)印刷方法印刷在滿足相應要求的高分子薄膜或織物材料上，經一系列工序制成電熱遠紅外保健材料，在發(fā)熱涂層外表面包覆納米負離子布或納米電氣石布，做成加強型電熱遠紅外保健材料用作綁縛式腰帶、護肘、護膝、護頸、護肩等遠紅外治療儀產品的發(fā)熱芯片，這樣制造的遠紅外治療儀因通電使用時發(fā)熱體能輻射出與人體生命波長接近的遠紅外線作用于患處，引起溫熱效應。發(fā)熱體中電氣石粉攜帶并釋放的生物電(0. 06mA,與人體生物電流值0. 06mA吻合)可以刺激患處肌肉和神經，多重作用的結果是使人體血液循環(huán)加快(包括局部血液循環(huán)的改善)，物質代謝(包括肌肉細胞的新陳代謝)旺盛，增強了細胞吞噬功能，緩解疼痛，消除腫脹，最終使炎癥消失。2、將發(fā)熱涂層用絲網(wǎng)印刷在特定高分子膜上，按相應程序要求制成發(fā)熱膜，再背襯樹脂板或鋁合金板，也可直接將發(fā)熱涂層絲網(wǎng)印刷在樹脂板上，經一定工序制成剛性板狀發(fā)熱體，在發(fā)熱涂層外表面包覆納米負離子布或納米電氣石布，做成加強型電熱遠紅外保健材料作為干式桑拿房或能量屋產品的遠紅外輻射、發(fā)熱源用。在這一類用作保健或治療效果的倉、房、空間內，人們在接受遠紅外線(人命光波)的照射、吸收補充能量的同時，能夠明顯感受到來自發(fā)熱體釋放的大量負離子的提神醒腦，呼吸順暢，輕松愉悅感，一掃其他同類產品使用中的憋悶感，這一點對使用這類產品的老年人尤其是體弱患者尤為有利。3、將發(fā)熱涂層絲網(wǎng)印刷在特定高分子膜或織物材料上，并經烘干固化，覆以背襯材料制成的柔性或半柔性電熱遠紅外保健材料，再在其發(fā)熱涂層外表面包覆納米負離子布或納米電氣石布，做成加強型電熱遠紅外保健材料作為大型蓬、倉的發(fā)熱源和負離子釋放源，可以在發(fā)揮采暖、保暖作用的同時還能去除雜味，讓居中的人和物有一個良好的空氣環(huán)境，還能起到延長種子、花、果的保鮮期限的作用。以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例。可以理解，本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和構思的前提下直接導出或聯(lián)想到的其他改進和變化，均應認為包含在本發(fā)明的保護范圍之內。權利要求
1.一種電熱遠紅外保健材料，包括基體及其發(fā)熱涂層，其特征在于，所述發(fā)熱涂層的組分按重量份比為 導電碳墨100份； 白炭黑0.3、. 5份； 納米活性硅酸鈣 0. ri. 0份； 納米沉淀硫酸鋇 0. 8^1. 5份； 納米電氣石粉1.5 3.0份。
2.權利要求I所述電熱遠紅外保健材料的制備方法，將發(fā)熱涂層涂覆于基體上，其特征在于，所述發(fā)熱涂層的制備方法為 將權利要求I所述組分白炭黑、納米活性硅酸鈣、納米沉淀硫酸鋇、納米電氣石粉加入到導電碳墨中，手工攪拌混合，再置于油墨攪拌機中混合30分鐘，然后在三輥研磨機上研磨兩遍，最后在2(T25°C條件下存放不少于24小時。
3.根據(jù)權利要求2所述電熱遠紅外保健材料的制備方法，其特征在于所述白炭黑為氣相白炭黑或沉淀白炭黑。
4.根據(jù)權利要求2所述電熱遠紅外保健材料的制備方法，其特征在于所述白炭黑的平均粒徑為7 SOnm ;所述納米活性硅酸鈣的平均粒徑為2(T50nm ;所述納米沉淀硫酸鋇的平均粒徑為2(Tl00nm ;所述納米電氣石粉的平均粒徑為2(T50nm。
5.根據(jù)權利要求2所述電熱遠紅外保健材料的制備方法，其特征在于制備的所述電熱遠紅外保健材料的發(fā)熱涂層的工藝性能指標達到細度< 5微米；粘度25001000厘泊；固含量60%±5%。
6.根據(jù)權利要求2所述電熱遠紅外保健材料的制備方法，其特征在于以所述發(fā)熱涂層為主要原料，用絲網(wǎng)印刷方式將所述發(fā)熱涂層印刷涂敷在柔性或剛性基體材料上，然后置于電熱恒溫烘箱內，以80°C 20分鐘加120°C 30分鐘加150°C 30分鐘的條件進行烘干固化，制作電極并封裝處理，制得成品。
7.根據(jù)權利要求6所述電熱遠紅外保健材料的制備方法，其特征在于在所述制作電極并封裝處理的工藝步驟之后，在發(fā)熱涂層表面包覆納米負離子布或納米電氣石布，制得成品。
8.權利要求6或7所述方法制得的電熱遠紅外保健材料的應用，其特征在于應用于以下領域 一、醫(yī)療器械用品產業(yè)用于制造遠紅外治療儀、頻譜保健治療屋； 二、健康保健用品產業(yè)用于制造干式桑拿房、光波SPA室、足浴桶、能量屋； 三、野外作業(yè)、戶外運動用品產業(yè)用于制造蓬、棚、倉、包、袋、箱； 四、農、林、牧領域用于制造農作物果樹苗木育種生長的保溫大棚；經濟作物蔬菜、水果鮮花的保溫儲存、保鮮空間場所。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電熱遠紅外保健材料、其制備方法及其應用。將白炭黑、納米活性硅酸鈣、納米沉淀硫酸鋇、納米電氣石粉按比例加入導電碳墨中，手工攪拌混合，再置于油墨攪拌機中混合30分鐘，然后在三輥研磨機上研磨兩遍，最后在20~25℃條件下存放不少于24小時制成發(fā)熱涂層。用絲網(wǎng)印刷方式將所述發(fā)熱涂層印刷涂敷在柔性或剛性基體材料上，置于電熱恒溫烘箱內，以80℃20分鐘加120℃30分鐘加150℃30分鐘的條件進行烘干固化，制作電極并封裝處理，在外表發(fā)熱涂層表面包覆納米負離子布或納米電氣石布，制成電熱遠紅外保健材料。本發(fā)明可廣泛用于工業(yè)、農業(yè)、民用、醫(yī)療等領域。
文檔編號C09D1/00GK102702805SQ20121016099
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月23日 優(yōu)先權日2012年5月23日
發(fā)明者張躍進 申請人:張躍進, 無錫美樂奧瑞科技有限公司