本發(fā)明涉及一種面狀發(fā)熱布料及其制造方法，更詳細(xì)地涉及價格低廉，制造容易，并且性能有所提高，能夠防止顆粒的脫落，而且能夠以低功耗釋放高熱量的面狀發(fā)熱布料及其制造方法。

背景技術(shù)：

通常，面狀發(fā)熱布料(發(fā)熱織物)由金屬絲或者碳纖維等織造而成，或者，將棉面料浸漬至由炭黑或普通活性炭等制備出的溶液里，但金屬絲或碳纖維的單價很高，制造非常困難，并需要高價的設(shè)備。

并且，在將棉面料通過炭黑、活性炭等浸漬而制成發(fā)熱織物的情況下，因炭黑、活性炭顆粒的形狀為球形，因此，為獲得低電阻而需大量地投入，由此，導(dǎo)致性能低下與因形狀變化而產(chǎn)生的電阻變化會敏感地反應(yīng)，并且，涂敷后顆粒向外部脫落。此外，因過量投入而導(dǎo)致追加投入分散劑，使得濃度提高。

通常，為防止絕緣及顆粒的脫落而添加粘合劑等，由此而無法避免地導(dǎo)致電阻及粘度的上升，若粘度上升，則無法快速地涂敷，并難以深入滲透至面料內(nèi)部。

有關(guān)面狀發(fā)熱布料的現(xiàn)有技術(shù)參照“面狀發(fā)熱布料的制造方法及由此產(chǎn)生的面狀發(fā)熱體(專利第621418號)”。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

所要解決的技術(shù)問題

用于解決上述技術(shù)問題的本發(fā)明的目的在于，提供一種面狀發(fā)熱布料及其制造方法，價格低廉，容易制造，易于維持低電阻與低粘度，并且，性能有所提高，不僅能夠防止顆粒的脫落，還能夠以低功耗釋放高熱量。

解決技術(shù)問題的方法

用于實現(xiàn)上述目的的本發(fā)明的面狀發(fā)熱布料，其特征在于，包括：布料，浸漬于分散有碳納米管的溶液；及電極，沿著所述布料而形成。

在此，混合至上述溶液的溶劑為在水、乙醇、甲醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亞砜、N-甲基吡咯烷酮、六甲基磷酰胺、乙酸、丙酮中選擇的任一種。

優(yōu)選地，所述溶液中添加由十二烷基硫酸鈉(SDS)、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、聚乙二醇辛基苯基醚(Triton X-100)、阿拉伯樹膠(Arabic gum)中選擇的至少一種材料而構(gòu)成的分散劑。

優(yōu)選地，所述溶液中添加有包括由表面活性劑、白礬與氫氧化鈉構(gòu)成的滲透劑的輔助劑。

優(yōu)選地，在通過70～90重量％的溶劑、0.5～20重量％的分散劑、0.5～20重量％的輔助劑及0.5～20重量％的碳納米管進(jìn)行浸漬的布料上形成電極。

另外，本發(fā)明的面狀發(fā)熱布料的制造方法，其特征在于，包括以下步驟；制備用于分散碳納米管的溶液；沿著布料形成電極；及將布料浸漬于所述溶液。

在此，制備所述溶液的步驟，包括：以微米級進(jìn)行細(xì)化與均質(zhì)化的第一次研磨分散步驟；及以納米級進(jìn)行超細(xì)化及進(jìn)一步均質(zhì)化的工具頭方式的第二次超聲波分散步驟。

優(yōu)選地，還包括在進(jìn)行所述第一次研磨分散的步驟之前，以浸濕的方式進(jìn)行超聲波分散的步驟。

優(yōu)選地，在進(jìn)行所述分散時，將溶液的溫度維持在20～30℃并進(jìn)行冷卻。

優(yōu)選地，對于形成所述電極的步驟，在銅電極上襯上布料，并以之字形進(jìn)行縫合。

優(yōu)選地，還包括在進(jìn)行所述浸漬步驟之后，在粘合劑涂敷、層壓涂敷、熱轉(zhuǎn)印涂敷中選擇的任一種方式進(jìn)行絕緣涂敷的步驟。

有益效果

本發(fā)明的面狀發(fā)熱布料及其制造方法，能夠發(fā)揮以下有益效果。

第一，作為利用碳納米材料的面狀發(fā)熱布料，熱傳遞與電流傳遞迅速且均勻，損失極少，并能夠以低功耗釋放高熱量。

第二，通過實現(xiàn)實質(zhì)性的面狀發(fā)熱，而少有熱損失，從而能夠?qū)崿F(xiàn)與目標(biāo)溫度相似的發(fā)熱溫度。

第三，因所采用的電極為縫合于上、下布料之間的銅電極，而使產(chǎn)品具有高的耐用性與柔韌性。

第四，因采用碳納米材料，而能夠更寬地發(fā)射遠(yuǎn)紅外線，并極少地產(chǎn)生電磁波。

第五，作為運用碳納米材料的浸漬工藝，制造單價低，且易于進(jìn)行大量生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為顯示本發(fā)明的面狀發(fā)熱布料的立體圖；

圖2為顯示本發(fā)明的面狀發(fā)熱布料的局部放大立體圖；

圖3為顯示本發(fā)明的面狀發(fā)熱布料的制造方法的流程圖。

具體的優(yōu)選實施方式

下面，參照能夠具體實現(xiàn)本發(fā)明目的的優(yōu)選實施例的附圖，作詳細(xì)說明。在說明本實施例的過程中，相同的構(gòu)成使用相同的符號，并省略對其進(jìn)行的附加說明。

圖1為顯示本發(fā)明的面狀發(fā)熱布料的立體圖，圖2為顯示本發(fā)明的面狀發(fā)熱布料的局部放大立體圖。

本發(fā)明的面狀發(fā)熱布料，如圖1及圖2所示，包括作為基材而使用的布料100及電極200。

概括地，本發(fā)明選擇工藝簡單的浸漬方法，采用碳納米管(單壁碳納米管(SWNT)、多壁碳納米管(MWNT)、雙壁碳納米管(DWNT)等)，添加分散劑、輔助劑對面狀發(fā)熱布料進(jìn)行涂敷，并在布料的兩端或之間形成電極，而使其能夠在全面積上發(fā)熱。

具體地，布料(面料)100浸漬于能夠分散作為導(dǎo)電材料的碳納米管(SWNT、MWNT、DWNT等)的溶液。

所述布料100能夠采用任何種類，優(yōu)選地，使用30支數(shù)以下的面料，且厚度在1mm以內(nèi)的布料100，尤其優(yōu)選使用10支數(shù)且厚度為0.2mm的布料。

在通過掃描電子顯微鏡(SEM)等放大觀察所述碳納米管時，因其具有類似線的形狀，而能夠確保面狀發(fā)熱布料的柔韌性，并且，因在相互交織的結(jié)構(gòu)下進(jìn)行浸漬與涂敷，而少有顆粒的脫落。

所述碳納米管，相比使用SWNT，優(yōu)選地，使用易于高濃度分散與操作，并因能夠進(jìn)行大量生產(chǎn)而單價極低的MWNT。

在此，混合至上述溶液的溶劑為在水、乙醇、甲醇、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亞砜、N-甲基吡咯烷酮、六甲基磷酰胺、乙酸、丙酮中選擇的任一種。

并且，上述溶液中添加有在SDS、SDBS、PVP、Triton X-100、Arabic gum中選擇至少一種的材料(一種材料或多種材料的混合)而構(gòu)成的分散劑，尤其，PVP優(yōu)秀的粘合力能夠用于粘膠劑的制造，從而在對布料(面料)100進(jìn)行浸漬之后而進(jìn)行涂敷時，能夠?qū)⑻技{米管牢固地固定于布料100。

并且，上述溶液中添加有包括由表面活性劑、白礬與氫氧化鈉構(gòu)成的滲透劑的輔助劑。

因?qū)⑻技{米管分散于水等溶劑而導(dǎo)致其不易由布料100所吸收，此時，將類似表面活性劑及滲透劑的輔助劑作為輔助劑使用。

因所述表面活性劑容易產(chǎn)生泡沫，能夠少量地添加泡沫消除劑。

所述滲透劑能夠使用易于獲得的白礬、氫氧化鈉等，但能夠使用任何有助于吸收的材料。

優(yōu)選地，作為本發(fā)明的面狀發(fā)熱布料的一實施例，在以70～90重量％的溶劑、0.5～20重量％的分散劑、0.5～20重量％的輔助劑及0.5～20重量％的碳納米管的比例混合而成的溶液中浸漬的布料上形成電極200。

為使所述布料100能夠在全面積上發(fā)熱，將銅質(zhì)的電極200，沿著布料100形成于布料100的兩端乃至布料之間。

圖3為顯示本發(fā)明的面狀發(fā)熱布料的制造方法的流程圖。

另外，本發(fā)明的面狀發(fā)熱布料的制造方法，包括如下步驟；制備用于分散碳納米管的溶液(S100)；沿著布料形成電極(S200)；及將布料浸漬于所述溶液(S300)。

在此，制備所述溶液的步驟(S100)，與現(xiàn)有的在超聲波分散、研磨分散中只選擇一種進(jìn)行材料的細(xì)化及均質(zhì)化，分散有所不同，包括：第一次研磨(mill)分散步驟(S110)及第二次超聲波分散步驟(S120)。

所述第一次研磨(mill)分散步驟(S110)，以微米級進(jìn)行細(xì)化及均質(zhì)化，之后的第二次超聲波分散步驟(S120)，通過工具頭(tip)的方式，以納米級進(jìn)行超細(xì)化及進(jìn)一步均質(zhì)化，能夠縮短時間并提高效率。

所述第二次超聲波分散步驟(S120)，相比靜態(tài)的分散，溶液的流動能夠使溶液的分散更加均勻，尤其，在使用連續(xù)式超聲波分散的情況下，效果更佳。

此時，在進(jìn)行所述第一次研磨分散的步驟(S110)之前，還包括，以浸濕(bath)的方式進(jìn)行超聲波分散的步驟(S50)。

在進(jìn)行第一次研磨分散的步驟(S110)之前，增加以浸濕(bath)的方式進(jìn)行超聲波分散的步驟(S50)，能夠縮短分散時間，并使分散劑及輔助劑滲透至碳納米管之間，從而，易于進(jìn)行隨后的分散。

在進(jìn)行所述的多次分散時進(jìn)行冷卻時，能夠?qū)⑷芤旱臏囟染S持在4～50℃之間，若溫度過低，會引發(fā)因分散劑及輔助劑凝固而導(dǎo)致的分散效果下降，若溫度過高，會引發(fā)因溶劑蒸發(fā)而導(dǎo)致的表面形成膜或碳納米管結(jié)塊。

由此，更優(yōu)選地，在進(jìn)行所述的多次分散時，將溶液的溫度維持在20～30℃并進(jìn)行冷卻。

將布料浸漬至所述溶液的步驟(S300)，能夠根據(jù)布料100面料的特性而選擇10秒～10分鐘之間的浸漬時間，浸漬后的干燥及硬化溫度能夠在50～200℃中進(jìn)行選擇，并根據(jù)需要，首先進(jìn)行自然干燥或低溫干燥(25～80℃)之后，再進(jìn)行第二次干燥/硬化。

對于沿著布料100形成電極的步驟(S200)，是使用電阻低的材料而布料100上形成電極，并且，電極是通過織造或縫紉金屬絲而形成，也能夠通過印刷導(dǎo)電性膠，以及導(dǎo)電性薄層或膠帶等形成電極。

特別地，能夠通過使用銅電極200而降低單價，并且，為提高銅電極200的耐用性，以將銅電極200附著于未進(jìn)行涂敷的面料上，并用面料包裹的方式使用。

在此，配置銅電極200后，利用縫紉設(shè)備以之字形進(jìn)行縫合，從而，使銅電極200能夠附著，但為了更加強(qiáng)化耐用性并消除線發(fā)熱，在銅電極200之上襯上布料100后以之字形進(jìn)行縫合，能夠?qū)崿F(xiàn)均勻發(fā)熱。

在以之字形進(jìn)行縫合時，所縫合的間距能夠根據(jù)情況而在0.5～50mm內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，優(yōu)選地，形成為0.8～1.2mm。

并且，之字型的間距，同樣根據(jù)情況而在0.5～50mm內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，優(yōu)選地，形成為8～12mm。

尤其，在將銅電極200附著于布料100兩端的情況下，在兩端附著銅電極200之后，按照銅電極200的寬度而折疊布料100并形成襯，并以銅電極200的中央為基準(zhǔn)進(jìn)行縫合，能夠提高效果。

此時，銅電極200的寬度，能夠根據(jù)情況而在1～30mm范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且，為10mm時效率最高。

并且，在進(jìn)行所述的浸漬步驟(S300)之后，優(yōu)選地，還包括，進(jìn)行絕緣涂敷的步驟(S400)。

在對作為基材的布料100進(jìn)行浸漬(涂敷)之后而進(jìn)行絕緣涂敷時，優(yōu)選地，選擇粘合劑涂敷、層壓涂敷、熱轉(zhuǎn)印涂敷中的任一種方式。

因在進(jìn)行粘合劑涂敷時，會導(dǎo)致電阻變化或無法實現(xiàn)徹底絕緣，而尤其使用層壓及熱轉(zhuǎn)印的方式，其中，層壓膜能夠確保透明性，并且，能夠薄薄地進(jìn)行涂敷，而且，具有基于基膜(base film)而產(chǎn)生觸感及柔韌性變化的優(yōu)點，但相應(yīng)地，存在提高厚度的需要，或者，抵抗強(qiáng)沖擊的能力差。

熱轉(zhuǎn)印方式能夠提高厚度，但無法無限制地提高，并且，難以確保透明性且造價高。當(dāng)單獨使用面狀發(fā)熱布料模組時，能夠使用因具有厚度而起到保護(hù)作用的熱轉(zhuǎn)印方式，當(dāng)增加墊子等吸收沖擊的層時，則以層壓的方式進(jìn)行絕緣涂敷。

而且，即使在一般情況下使用，若具備保護(hù)層，層壓的方式在單價及外觀上也優(yōu)于熱轉(zhuǎn)印的方式。

層壓中所使用的膜的材質(zhì)，能夠使用聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚胺乙烯(PVC)、丙烯酸、氨基甲酸乙酯、聚四氟乙烯等任何材質(zhì)，尤其，柔性氨基甲酸乙酯的觸感柔和且褶皺少，而且，在彎曲及移動時不會沙沙作響，具有優(yōu)秀的產(chǎn)品性能。

當(dāng)按照合適的尺寸對基材進(jìn)行裁切時，根據(jù)需要而插入于導(dǎo)電性浸漬(涂敷)前，或者導(dǎo)電性浸漬(涂敷)后，以及絕緣涂敷后等適合的工藝中，優(yōu)選地，在導(dǎo)電性浸漬(涂敷)前進(jìn)行裁切。

本發(fā)明的面狀發(fā)熱布料的驅(qū)動方式能夠適用交流(AC)/直流(DC)中的任一種，但因電磁波等問題，優(yōu)選地，使用DC。

通過如上所述的方法制造的本發(fā)明，因使用碳材料而發(fā)射遠(yuǎn)紅外線，彌補(bǔ)了現(xiàn)有的由碳纖維織造的發(fā)熱體雖能發(fā)射遠(yuǎn)紅外線，但因僅有一部分碳纖維得到使用而使得遠(yuǎn)紅外線的發(fā)射量極少的缺點。

本發(fā)明的面狀發(fā)熱布料為面狀，在其全面積上涂敷碳材料，尤其是涂敷有碳納米管，因此，遠(yuǎn)紅外線的發(fā)射量大，并能夠發(fā)射至較遠(yuǎn)的距離，即使在發(fā)熱體上覆蓋被子也能產(chǎn)生很好的效果。

遠(yuǎn)紅外線的效果之一，是通過因體溫上升而形成的低功耗，獲得高的體感溫度的效果，在實際使用于墊子等產(chǎn)品時，相比具有熱線、熱水器的水暖墊等產(chǎn)品，能夠以低功耗獲得高的熱效率。

并且，當(dāng)發(fā)熱源由點或線構(gòu)成時，為提高整體溫度，發(fā)熱源所具備的溫度需要顯著地高于目標(biāo)溫度，因此，存在局部燒傷的危險，但本發(fā)明的面狀發(fā)熱體，因在全面積上均勻地形成目標(biāo)溫度，因此具有發(fā)熱量多，并且，發(fā)熱源的溫度不高于目標(biāo)溫度的優(yōu)點(無燒傷危險)。

本發(fā)明的未說明的符號為之字形縫線(L)。

綜上，說明了本發(fā)明的優(yōu)選的實施例，除上述說明的實施例之外，在未脫離本發(fā)明的要旨或范圍的情況下，能夠?qū)⑵渚唧w化為其它形態(tài)的事實，是為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所自明的。

因此，上述的實施例應(yīng)視為示例性的而非限定性的，由此，本發(fā)明并非限定于上述說明，并且，在權(quán)利要求的范疇及其同等范圍內(nèi)，能夠?qū)Ρ景l(fā)明進(jìn)行變更。

工業(yè)實用性

如上所述的本發(fā)明的面狀發(fā)熱布料及其制造方法，具有以下工業(yè)實用性：作為利用碳納米材料的面狀發(fā)熱布料，熱傳遞與電流傳遞迅速且均勻，損失極少，并能夠以低功耗釋放高熱量；第二，通過實現(xiàn)實質(zhì)性的面狀發(fā)熱，而少有熱損失，從而能夠?qū)崿F(xiàn)與目標(biāo)溫度相似的發(fā)熱溫度；因所采用的電極為縫合于上、下布料之間的銅電極，而使產(chǎn)品具有高的耐用性與柔韌性；因采用碳納米材料，而能夠更寬地發(fā)射遠(yuǎn)紅外線，并極少地產(chǎn)生電磁波；作為運用碳納米材料的浸漬工藝，制造單價低，且易于進(jìn)行大量生產(chǎn)。