專利名稱：碳纖維加熱片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及片狀加熱器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳纖維加熱片及其制備方法。
背景技術(shù)：
由于片狀加熱器可在不污染空氣并且不制造噪音的條件下控制其溫度，因此，片狀加熱器廣泛應(yīng)用于加熱席、加熱墊、加熱被、加熱毯以及住宅和公寓的加熱系統(tǒng)；也廣泛應(yīng)用于商業(yè)、工業(yè)、公共、軍用、農(nóng)用設(shè)施的加熱系統(tǒng)，如道路及停車場的防凍和融雪系統(tǒng)、休閑和防冷的能加熱的產(chǎn)品、鏡子和窗玻璃的防霧系統(tǒng)以及健康輔助系統(tǒng)等。傳統(tǒng)的片狀加熱器通常采用鎳鉻合金絲作為加熱源，然而，由于全部電流是由單一的連續(xù)絲負(fù)載，整個(gè)鎳鉻合金絲的任意一處斷開均會(huì)使得整個(gè)片狀加熱器無法操作；此外，由于鎳鉻合金具有低的遠(yuǎn)紅外輻射發(fā)射率，并具有低的電能轉(zhuǎn)化為輻射能的轉(zhuǎn)化效率，因而不適用于遠(yuǎn)紅外輻射的加熱和保健應(yīng)用。碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，在通電狀態(tài)下碳纖維分子活動(dòng)震蕩做布朗運(yùn)動(dòng)取得熱量，分子間的撞擊和摩擦產(chǎn)生熱量，穿透介質(zhì)。整個(gè)發(fā)熱過程無聲、無光、無污染。大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，碳纖維材料電熱轉(zhuǎn)化率高達(dá)98%，比傳統(tǒng)金屬發(fā)熱體高出近30%，節(jié)能優(yōu)勢明顯。因此，以碳纖維作為加熱源的片狀加熱器得到了迅速的發(fā)展。通過對現(xiàn)有文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)授權(quán)公告號為CN 1247047C的發(fā)明專利公開了一種包埋碳纖維的加熱紙及其片狀加熱器，該加熱紙是使導(dǎo)熱陶瓷纖維、陶瓷粉末或者它們的混合物作為導(dǎo)熱介質(zhì)與碳纖維一起分散，以實(shí)現(xiàn)溫度均勻，然而其存在制備工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高等問題；授權(quán)公告號為CN 202334939U的實(shí)用新型專利公開了一種用于醫(yī)療設(shè)施的低電壓加熱裝置，其中采用的碳纖維加熱片由活性碳素纖維發(fā)熱體構(gòu)成，是由碳素纖維和100%棉纖維紡織而成，具有高強(qiáng)度、耐高溫、抗疲勞、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等性能，然而其同樣存在制備工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本聞等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種碳纖維加熱片及其制備方法。本發(fā)明的方法制備工藝簡單、生產(chǎn)成本低廉，本發(fā)明的碳纖維層采用特定排列及組裝方式的網(wǎng)狀碳纖維絲結(jié)構(gòu)，具備結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強(qiáng)、加熱溫區(qū)差異小、發(fā)熱面積大等優(yōu)點(diǎn)，適用于遠(yuǎn)紅外輻射的加熱和保健領(lǐng)域的應(yīng)用。發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明涉及一種碳纖維加熱片，所述碳纖維加熱片包括電極引線以及自下而上設(shè)置的下絕緣包覆層、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳纖維層、電極載流條和上絕緣包覆層；所述電極載流條設(shè)置在所述碳纖維層的兩端，所述電極載流條通過電極引線與外接電源電連接。優(yōu)選的，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳纖維層是由若干碳纖維的菱形格子連接而成，所述菱形格子的對角線長度小于等于2cm，相鄰菱形格子的頂角相互搭接。整個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳纖維層是由碳纖維絲編織而成的。
優(yōu)選的，所述上、下絕緣包覆層均為棉布單面涂覆熱熔膠而形成的；所述電極載流條為黃銅網(wǎng)雙面涂覆熱熔膠而形成的。本發(fā)明還涉及一種前述的碳纖維加熱片的制備方法，包括如下步驟A、上、下絕緣包覆層的制備純棉布平整，單面涂覆網(wǎng)狀熱熔膠，加熱使粘合；B、電極載流條的制備黃銅網(wǎng)退火處理后雙面涂覆熱熔膠，粘合處理，順紋切成7 8mm的條帶狀；C、布碳纖維絲取上、下磨具，所述下磨具上設(shè)有若干交錯(cuò)分布的鐵釘，所述任一鐵釘可與相鄰的三個(gè)鐵釘構(gòu)成菱形，所述菱形的對角線長度小于等于2cm ;所述上磨具上設(shè)有與所述鐵釘相適配的若干通孔；將所述下絕緣包覆層膠面向上，平鋪于所述下磨具上，壓合上所述上磨具，使得所述下磨具上的鐵釘穿過下絕緣包覆層，揭開所述上磨具，將碳纖維絲沿所述鐵釘纏繞成由若干菱形格子連接構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；D、壓合處理取兩條所述電極載流條，分別壓覆在所述纏繞成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳纖維絲的兩端，然后平鋪上所述上絕緣包覆層，所述上絕緣包覆層膠面向下，壓合上所述上磨亙.
N 9E、焊接處理揭開所述上、下磨具，即得所述碳纖維加熱片的初加工產(chǎn)品，焊接固定所述初加工產(chǎn)品上所述鐵釘對應(yīng)的碳纖維絲搭接點(diǎn)，電熨斗燙平，然后在所述初加工產(chǎn)品上所述電極載流條對應(yīng)的兩端焊接電極引線，即得所述碳纖維加熱片。優(yōu)選地，步驟A中，所述粘合具體為在網(wǎng)狀熱熔膠上覆上隔離紙后用電熨斗或是自動(dòng)粘合機(jī)加熱，使網(wǎng)狀熱熔膠與純棉布粘合，所述粘合溫度為180 250°C。優(yōu)選地，步驟B中，所述黃銅網(wǎng)為60目純黃銅網(wǎng)。優(yōu)選地，步驟B中，所述退火處理為酒精退火，具體為采用乙醇燈烘烤除去所述黃銅網(wǎng)生產(chǎn)時(shí)的潤滑油并使其軟化。優(yōu)選地，步驟B中，所述粘合處理具體為在所述網(wǎng)狀熱熔膠上覆上隔離紙后在自動(dòng)粘合機(jī)上完成粘合，所述粘合溫度為180 250°C。優(yōu)選地，步驟D中，所述纏繞成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)碳纖維絲的兩端均纏繞了兩段碳纖維絲以增加導(dǎo)電接觸點(diǎn)。優(yōu)選地，步驟E中，所述焊接電極引流線具體為在所述初加工產(chǎn)品上所述電極載流條對應(yīng)的兩端打入鉚釘，通過粘合機(jī)粘合所述初加工產(chǎn)品后在所述鉚釘上焊接電極引線，對焊接接點(diǎn)進(jìn)行密封處理，即可。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果1、本發(fā)明的方法制備工藝簡單、需要的設(shè)備簡單、生產(chǎn)成本低廉；制得的碳纖維加熱片在低壓6 24V下使用，安全性能高；2、本發(fā)明采用的碳纖維絲作為發(fā)熱源，發(fā)熱時(shí)產(chǎn)生對人體健康極為有益的遠(yuǎn)紅外線熱輻射，通電后，碳纖維發(fā)熱源將99. 9%的電能轉(zhuǎn)換成對人體極為有益的波長為5 20微米的遠(yuǎn)紅外線熱輻射，電磁波為O ;并且，在相同的電流負(fù)荷面積下，碳纖維的強(qiáng)度比金屬絲高6 10倍，在使用過程中不易折斷；3、本發(fā)明采用特定排列及組裝方式的網(wǎng)狀碳纖維絲結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單且安全可靠，具體表現(xiàn)在即便有I根碳纖維絲折斷也不會(huì)影響整體通電發(fā)熱，且折斷了的部位，一頭表面溫度在50°C不起弧，同時(shí)，菱形的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也使得加熱溫區(qū)差異減小。


通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯圖1為碳纖維加熱片的碳纖維層的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為碳纖維加熱片的電極載流條的結(jié)構(gòu)及位置示意圖；其中，I為下絕緣包覆層，2為碳纖維加強(qiáng)段，3為碳纖維層，4為電極載流條，5為電極載流條加固端頭。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1本實(shí)施例采用的設(shè)備及工具具體如下自制電烙鐵采用15W+1A{1N4007}二極管改變電烙鐵溫度，使其溫度控制在180 250°C ;端子專用鉚壓機(jī)543-1型；電熨斗；磨具，分為上磨具和下磨具，所述下磨具上設(shè)有排列成菱形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的若干鐵釘，所述上磨具上設(shè)有與所述鐵釘相適配的若干通孔；自動(dòng)粘合機(jī)。本實(shí)施例采用的原材料具體如下純棉麻襯(要求純棉，粘合溫度180°以上，雙點(diǎn)麻襯)；純黃銅銅網(wǎng)(60目純黃銅網(wǎng)，不能有銹斑，平整)；網(wǎng)狀熱熔膠HlOOlW30g/m或Y1201W35g/m ;碳纖維絲(lk，日本東麗型號(T-300));純棉布。如圖1、2所示，本實(shí)施例的碳纖維加熱片包括電極引線以及自下而上設(shè)置的下絕緣包覆層1、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳纖維層3、電極載流條4和上絕緣包覆層；所述電極載流條4設(shè)置在所述碳纖維層的兩端，所述電極載流條4通過電極引線與外接電源電連接。所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳纖維層3是由碳纖維絲編織而成的；所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳纖維層3是由若干碳纖維的菱形格子連接而成，所述菱形格子的對角線長度小于等于2cm，相鄰菱形格子的頂角相互搭接。所述上、下絕緣包覆層均為純棉布(不能用化纖)單面涂覆熱熔膠而形成的；所述電極載流條4為黃銅網(wǎng)雙面涂覆熱熔膠而形成的。本實(shí)施例的碳纖維加熱片的制備工藝具體如下A、上、下絕緣包覆層的制備單面棉布平整，上面加網(wǎng)狀熱熔膠，膠上面加隔離紙用電熨斗加熱使膠與棉布粘合，所述粘合溫度為180 250°C;(注此工藝也可在自動(dòng)粘合機(jī)上完成)B、電極載流條的制備退火處理黃銅網(wǎng)，雙面附膠(隔離紙+網(wǎng)狀熱熔膠+銅網(wǎng)+網(wǎng)狀熱熔膠+隔離紙)后在自動(dòng)粘合機(jī)上完成，順紋切成7 8_的條帶狀；粘合機(jī)的粘合溫度為180 250°C ；C、布碳纖維絲工藝取上、下磨具，所述下磨具上設(shè)有若干交錯(cuò)分布的鐵釘，所述任一鐵釘與相鄰的三個(gè)鐵釘構(gòu)成菱形，所述菱形的對角線長度小于等于2cm ;所述上磨具上設(shè)有與所述鐵釘相適配的若干通孔；將所述下絕緣包覆層膠面向上，平鋪于下磨具上，壓合上所述上磨具，使得所述下磨具上的鐵釘穿過下絕緣包覆層，把下絕緣包覆層固定在上磨具上，揭開所述上磨具，將碳纖維絲沿所述鐵釘纏繞成由若干菱形格子連接構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并且，布碳纖維絲線起始先在線端打一個(gè)扣，套在左下角第一個(gè)鐵釘上自下而上往返一次以增加導(dǎo)電接觸點(diǎn)，即在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳纖維絲的兩端(也是電極的兩端)均纏繞了兩段碳纖維絲(即圖1所示的碳纖維加強(qiáng)段2)，該纏繞采用矩陣式纏繞，且松緊一致；D、壓合處理取兩條所述電極載流條，分別壓覆在所述纏繞成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳纖維絲的兩端(即電極兩端)，然后平鋪上所述上絕緣包覆層，所述上絕緣包覆層膠面向下，壓合上所述上磨具，壓緊；為了使得電極載流條在兩端頭處的咬合緊密，可將電極載流條的兩端頭打折，形成兩層，點(diǎn)焊加固處理，即圖2所示的電極載流條加固端頭5 ；E、焊接處理揭開所述上、下磨具，即得所述碳纖維加熱片的初加工產(chǎn)品，焊接(采用自制的電烙鐵)固定所述初加工產(chǎn)品上所述鐵釘對應(yīng)的碳纖維絲搭接點(diǎn)，然后用電熨斗燙平，最后在所述初加工產(chǎn)品上所述電極載流條對應(yīng)的兩端焊接電極引線，即得所述碳纖維加熱片；采用電熨斗燙是在初加工產(chǎn)品的表面覆蓋上純棉麻襯后進(jìn)行熨燙的；考慮到電極引線和電極載流條的焊接牢度，可在所述初加工產(chǎn)品上所述電極載流條對應(yīng)的兩端打入鉚釘，檢測電阻值，檢測合格后采用粘合機(jī)使所述初加工產(chǎn)品粘貼緊密，在所述鉚釘上焊接電極引線，并對焊接接點(diǎn)進(jìn)行密封處理；上述步驟中，對黃銅網(wǎng)的退火處理為酒精退火，具體為采用乙醇燈烘烤除去所述黃銅網(wǎng)生產(chǎn)時(shí)的潤滑油并使其軟化，從而有利于粘合，使得產(chǎn)品的導(dǎo)電性能穩(wěn)定。以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種碳纖維加熱片，其特征在于，所述碳纖維加熱片包括電極引線以及自下而上設(shè)置的下絕緣包覆層、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳纖維層、電極載流條和上絕緣包覆層；所述電極載流條設(shè)置在所述碳纖維層的兩端，所述電極載流條通過電極引線與外接電源電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維加熱片，其特征在于，所述網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳纖維層是由若干碳纖維的菱形格子連接而成，所述菱形格子對角線的長度為2cm以內(nèi)，相鄰菱形格子的頂角相互搭接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維加熱片，其特征在于，所述上、下絕緣包覆層均為棉布單面涂覆熱熔膠而形成的；所述電極載流條為黃銅網(wǎng)雙面涂覆熱熔膠而形成的。
4.一種如權(quán)利要求1所述的碳纖維加熱片的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: A、上、下絕緣包覆層的制備:純棉布平整，單面涂覆網(wǎng)狀熱熔膠，加熱使粘合； B、電極載流條的制備:黃銅網(wǎng)退火處理后雙面涂覆熱熔膠，粘合處理，順紋切成7 8mm的條帶狀； C、布碳纖維絲:取上、下磨具，所述下磨具上設(shè)有若干交錯(cuò)分布的鐵釘，所述任一鐵釘可與相鄰的三個(gè)鐵釘構(gòu)成菱形，所述菱形對角線的長度在2cm以內(nèi)；所述上磨具上設(shè)有與所述鐵釘相適配的若干通孔；將所述下絕緣包覆層膠面向上，平鋪于所述下磨具上，壓合上所述上磨具，使得所述下磨具上的鐵釘穿過下絕緣包覆層，揭開所述上磨具，將碳纖維絲沿所述鐵釘纏繞成由若干菱形格子連接構(gòu)成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)； D、壓合處理:取兩條所述電極載流條，分別壓覆在所述纏繞成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳纖維絲的兩端，然后平鋪上所述上絕緣包覆層，所述上絕緣包覆層膠面向下，壓合上所述上磨具； E、焊接處理:揭開所述上、下磨具，即得所述碳纖維加熱片的初加工產(chǎn)品，焊接固定所述初加工產(chǎn)品上所述鐵釘對應(yīng)的碳纖維絲搭接點(diǎn)，電熨斗燙平，然后在所述初加工產(chǎn)品上所述電極載流條對應(yīng) 的兩端焊接電極引線，即得所述碳纖維加熱片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳纖維加熱片的制備方法，其特征在于，步驟A中，所述粘合具體為:在網(wǎng)狀熱熔膠上覆上隔離紙后用電熨斗或是自動(dòng)粘合機(jī)加熱，使網(wǎng)狀熱熔膠與純棉布粘合，所述粘合溫度為180 250°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳纖維加熱片的制備方法，其特征在于，步驟B中，所述黃銅網(wǎng)為60目純黃銅網(wǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳纖維加熱片的制備方法，其特征在于，步驟B中，所述退火處理為酒精退火，具體為采用乙醇燈烘烤除去所述黃銅網(wǎng)生產(chǎn)時(shí)的潤滑油并使其軟化。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳纖維加熱片的制備方法，其特征在于，步驟B中，所述粘合處理具體為:在所述網(wǎng)狀熱熔膠上覆上隔離紙后在自動(dòng)粘合機(jī)上完成粘合，所述粘合溫度為 180 250°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳纖維加熱片的制備方法，其特征在于，步驟D中，所述纏繞成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)碳纖維絲的兩端均纏繞了兩段碳纖維絲以增加導(dǎo)電接觸點(diǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳纖維加熱片的制備方法，其特征在于，步驟E中，所述焊接電極引流線具體為:在所述初加工產(chǎn)品上所述電極載流條對應(yīng)的兩端打入鉚釘，通過粘合機(jī)粘合所述初加工產(chǎn)品后在所述鉚釘上焊接電極引線，對焊接接點(diǎn)進(jìn)行密封處理，即可。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳纖維加熱片及其制備方法。所述碳纖維加熱片包括電極引線以及自下而上設(shè)置的下絕緣包覆層、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳纖維層、電極載流條和上絕緣包覆層；所述電極載流條設(shè)置在所述碳纖維層的兩端，所述電極載流條通過電極引線與外接電源電連接。其制備方法為在下絕緣包覆層上布碳纖維絲形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的碳纖維層，在碳纖維層的兩端壓合電極載流條并鋪覆上絕緣層，粘合處理后，在電極載流條對應(yīng)的兩端焊接電極引線，即可。本發(fā)明的制備工藝簡單、生產(chǎn)成本低，采用特定排列的若干菱形格子構(gòu)成的網(wǎng)狀碳纖維絲結(jié)構(gòu)，具備結(jié)構(gòu)簡單、可靠性強(qiáng)、加熱溫區(qū)差異小、發(fā)熱面積大等優(yōu)點(diǎn)，適用于遠(yuǎn)紅外輻射的加熱和保健領(lǐng)域的應(yīng)用。
文檔編號H05B3/34GK103079297SQ20121057291
公開日2013年5月1日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者許連德 申請人:上海朝日低碳新能源有限公司