CN101396179B - 一种碳素发热围巾及其制备方法 - Google Patents

一种碳素发热围巾及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种碳素发热围巾及其制备方法，其特征在于：碳素发热围巾包括有围巾底布、碳素发热片、搭扣、连接导线、智能聚合物锂电池组；碳素发热片是由碳素导电织物通过环保型的聚氨酯或醋酸乙烯酯薄膜进行压延复合而成，并由纳米竹碳针织面料进行缝制包装；碳素发热片通过连接导线与智能聚合物锂电池组及薄膜调节开关串接在一起，形成回路；将搭扣分别缝制在围巾底布的中间位置和碳素发热片纳米竹碳面料的一面，以便粘合。本发明发热升温快，无味无污染、保暖时间长，是理想的供热保暖围巾。

Description

一种碳素发热围巾及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种围巾及其制备方法，特别是一种碳素发热围巾及其制备方法。
背景技术
寒冷的冬季人们常用围巾来挡风避寒，或用围巾裹住头部和颈部避免冷风低温的侵袭，虽能用此方法进行保暖，但对长期在外的边防战士、交警及地质、石油工作人员来讲，就远远不能满足其需求，保暖效果不能持久。
为克服上述问题，本发明采用碳素发热材料制成围巾，具有发热升温快、保暖性好，有较好的远红外保健功能，使用方便。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种碳素发热围巾及其制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方法来实现的：
1.碳素导电纱线的制作
本发明采用碳素机敏材料用于纱线或混纺纱线的浸轧涂层整理，(具体可见本申请人申请的中国发明专利“一种碳素机敏材料及其制备方法和应用”其专利申请号20061002389.7)经过浸轧涂层整理后的纱线或混纺纱线带有碳素导电粒子，形成一种半导体，当给其施加一定电压后，该碳素导电纱线或混纺纱线消耗电能会迅速发热升温，本发明采用这一原理制成碳素发热围巾中的发热元件。
2.碳素导电织物的形成
采用机织的方法，织造成含有导电丝和碳素导电纱线或混纺纱线的织物。织物中的经纱为导电丝和未经浸轧涂层的纱线或混纺纱线，导电丝为铜、或镀银、镀锡的铜导电丝，要求有一定的抗拉强度，未经浸轧涂层的纱线或混纺纱线为全棉、蔴及与化纤混纺纱线，要求无杂质、无受潮变质。他们的排列方式为均匀间隔分布。
织物中的纬纱为碳素导电纱线或混纺纱线和未经浸轧涂层的纱线及混纺纱线。他们的排列方式为均匀间隔分布。碳素导电纱线原料采用棉、蔴或混纺纱线及股线要求有一定的强度不上浆、无杂质。未经涂层的纱线及混纺纱线为棉蔴及与化纤混纺纱线，要求无杂质，无受潮变质。
3.碳素导电织物的复合
经上述织造好的碳素导电织物，采用聚氨酯(PU)或醋酸乙烯酯(EVA)薄膜通过一定的温度进行压延复合，薄膜PU和EVA薄膜属环保材料，复合的目的是更好的保护碳素导电织物具有很好的尺寸稳定性、增加强力，防止受潮及绝缘安全性。
4.碳素发热片的制作
将复合好的碳素导电织物，根据用途裁剪成所需要的规格，采用纳米竹碳针织面料对发热片进行包装缝制。纳米竹碳针织面料一面是含有纳米竹碳纤维的材料，另一面为吸湿排汗涤纶。
5.围巾发热***的形成
围巾发热***由碳素发热片、连接导线、智能聚合物锂电池组(智能聚合物锂电池从深圳市明昊星电池科技有限公司购入)组成，智能聚合物锂电池组装有薄膜调节开关，薄膜开关分为四档，电流输出方式为脉冲式，开机为第一档，电池输出功率为100％，第二档为70％，第三档为40％，第四档为输出关闭，电流输出方式为脉冲式。碳素发热片中的经向导电丝采用并联方式，然后与智能聚合物锂电池组的正负极连接，启动薄膜调节开关，即通电并逐渐发热升温，另外配置充电器，当锂电池电能耗尽时，可进行充电并反复使用。
6.碳素发热围巾制作
碳素发热围巾由围巾底布、碳素发热片、搭扣、连接导线、智能聚合物锂电池组组成。围巾底布为针织羊绒、羊毛、棉及其混纺或起绒织物，搭扣市场上也称魔术扣，将其按照碳素发热片的规格大小缝制在围巾的中间位置。碳素发热片是由碳素导电织物通过环保型的聚氨酯或醋酸乙烯酯薄膜进行压延复合而成，并由纳米竹碳针织面料进行缝制包装，在纳米竹碳面料的一面缝上搭扣，该搭扣应与围巾上的搭扣对应一致，将碳素发热片与围巾底布粘合。电池组可放置在上衣口袋，连接导线根据电池所放位置取舍期长短。该围巾舒适保暖，洗涤时，发热片可取下，洗涤方便。
本发明所公开的一种碳素发热软垫其优点在于：
1.发热升温快，无味无污染、保暖时间长，是理想的供热保暖围巾。
2.远红外发射率＞90％，可促进人体血液循环，对颈部有明显的保健作用。
3.采用纳米竹碳针织面料具有抗菌除臭、吸附异味、吸湿排汗的功能。
4.围巾通过合理设计，使用舒适、拆卸和洗涤方便。
5.采用智能聚合物锂电池，能耗低、使用安全可靠。
6.可用于服装服饰产品的开发，可制成发热垫、靠垫、床垫、鞋垫、帽子、护肩、护膝、手套、护耳套等产品。
附图说明
图1为碳素导电织物示意图。
图2为围巾发热***示意图。
图3为本发明的结构示意图。
图4围巾底布、搭扣示意图。
具体实施方式
1.碳素导电纱线的制作
将粘度100～500mpa.s和含固量5～70％的碳素机敏材料置于不锈钢容器中，充分搅拌均匀，采用浸轧法工艺，将无杂质、无受潮变质、不上浆的纱线或股线、混纺纱线浸入不锈钢容器中，浸透，然后通过轧辊轧液(轧液率70％)，进行烘干，烘干温度110～130C℃，时间90s，再进行焙烘，温度140～180℃ ，时间60～90s。纱线或股线、混纺纱线可以是全棉、蔴、或蔴棉及棉涤混纺纱线，纱支规格7～21s。
2.碳素导电织物的制作
如图1所示，采用机织的方法，织造成含有导电丝1和碳素导电纱线3或混纺纱线的织物，即为碳素导电织物。织物中的经纱2为导电丝1和未经浸轧涂层的纱线或混纺纱线。导电丝1为铜或镀银、镀锡的铜导电丝，其直径为0.05～0.15mm，抗拉强度为200～500N/mm2。未经浸轧涂层的纱线或混纺纱线为全棉、蔴或与化纤混纺纱线，要求无杂质，不受潮变质。纱支规格为7～21s，经纱2的排列的方法是在10cm内导电丝1应均匀分布为5～20根，未经浸轧涂层的纱线或混纺纱线在10公分内的排列均匀分布为80～160根。
纬纱4为碳素导电纱线3和未经浸轧涂层的纱线。纬纱4中碳素导电纱线3或混纺纱线应均匀分布，10cm内为16～48根，其他未经浸轧涂层的纱线或混纺纱线均匀分布，10cm内为30～96根，要求无杂质，不受潮变质，纱支规格7～21s，织造时，经纱2中的导电丝1应与其它经纱2张力保持一致，布面平整，织物单位面积重量为100～500g/m2。
3.碳素导电织物的复合
将织造好的碳素导电织物先进行检验，熨平，采用聚氨酯(PU)或醋酸乙烯酯(EVA)薄膜对碳素导电织物进行压延复合，薄膜厚度为0.2～1.2mm，复合时的温度为140～160℃。复合后的碳素导电织物形成一个整体，比较柔软，具有很好的尺寸稳定性和强度及防潮绝缘安全性。
4.碳素发热片的制作
将复合好的碳素导电织物根据不同的用途裁剪成所需要的规格，碳素发热软垫的发热片规格是50～60×100～120cm，或根据实际需要确定其长和宽。采用纳米竹碳针织面料一面为纳米竹碳纤维，另一面为吸湿排汗涤纶纤维，纱支规格32s～40s，纳米竹碳纤维与吸湿排汗涤纶纤维的比例是30～50∶50～70，纳米竹碳针织面料的单位面积为100～160g/m2。
5.围巾发热***的制作
如图2所示，围巾发热***由碳素发热片10、连接导线5、智能聚合物锂电池组6(智能聚合物锂电池从深圳市明昊星电池科技有限公司购入)组成。智能聚合物锂电池组6设有四档薄膜调节开关7，第一档为开机，LED(发光二极管)显示为红色、电池输出功率为100％，第二档LED为橙色，电池输出功率为70％，第三档LED为绿色，电池输出功率为40％，第四档为关闭电源。碳素发热片10中的经向导电丝1采用并联的方式，然后与智能聚合物锂电池组6的正负极连接，启动薄膜调节开关7，即通电并逐渐发热升温。由于电池电流采用脉冲式输出方式，所以具有智能化及显著的节能节电效果。智能聚合物锂电池组6的电压7.4v，充电电压8.4v，过充保护电压8.6v，过放保护电压6.0v。容量2200mAh～4400mAh。充电电流1.0～1.2A，发热片工作电流＞300mA，输出功率3～10w。可连续使用6～15小时，发热温度最高达65℃～70℃。电池组6体积分为两种，2200mAh的电池体积7.1×5.4×2.2cm，4400mAh的电池体积是7.1×8.3×2.2cm，重量为115g～180g，携带方便。
6.碳素发热围巾制作
根据图2、3、4所示，碳素发热围巾主要由围巾底布11、碳素发热片10、搭扣12、连接导线5、智能聚合物锂电池组6组成。围巾底布11为羊绒、羊毛、棉及其混纺或起绒织物，搭扣12缝制在围巾底布11中间位置，其尺寸为8～10×40～45公分。碳素发热片10由碳素导电织物16通过环保型的聚氨酯(PU)或醋酸乙烯酯(EVA)薄膜15进行压延复合而成，并由纳米竹碳针织面料14缝制包装，其规格为8～10×40×45cm，纳米竹碳面料14的一面应缝制和围巾上同样规格的搭扣13，将碳素发热片10与围巾底布11粘合。智能聚合物锂电池组6可放置在上衣口袋中，连接导线5的长短可根据需要而定。本发明使用时感觉舒适、保暖，若需洗涤时整个发热片取下，非常方便。

Claims (3)

1.一种碳素发热围巾，其特征在于：碳素发热围巾包括有围巾底布、碳素发热片、搭扣、连接导线、智能聚合物锂电池组；碳素发热片是由碳素导电织物通过环保型的聚氨酯或醋酸乙烯酯薄膜进行压延复合而成，并由纳米竹碳针织面料进行缝制包装；碳素发热片通过连接导线与智能聚合物锂电池组的正负极连接，形成回路；将搭扣分别缝制在围巾底布的中间位置和碳素发热片纳米竹碳针织面料的一面，以便粘合；
所述碳素导电织物采用机织的方法，织造成含有导电丝和碳素导电纱线的织物，织物中的经纱为导电丝和未经浸轧涂层的纱线或混纺纱线，导电丝为铜、或镀银、镀锡的铜导电丝，要求有一定的抗拉强度，未经浸轧涂层的纱线或混纺纱线为全棉、蔴及与化纤混纺纱线，要求无杂质、无受潮变质，他们的排列方式为均匀间隔分布；织物中的纬纱为碳素导电纱线和未经浸轧涂层的纱线及混纺纱线；他们的排列方式为均匀间隔分布；碳素导电纱线原料采用棉、蔴或混纺纱线及股线要求有一定的强度、不上浆、无杂质；未经涂层的纱线及混纺纱线为棉蔴及与化纤混纺纱线，要求无杂质，无受潮变质。
2.根据权利要求1所述的一种碳素发热围巾，其特征在于：所述智能聚合物锂电池组可放置在上衣口袋，连接导线根据电池组所放位置取舍其长短。
3.一种碳素发热围巾的制备方法：
a.碳素导电纱线的制作
将粘度100～500mpa.s和含固量5～70％的碳素机敏材料置于不锈钢容器中，充分搅拌均匀，采用浸轧法工艺，将无杂质、无受潮变质、不上浆的纱线或股线、混纺纱线浸入不锈钢容器中，浸透，然后通过轧辊轧液，轧液率为70％，进行烘干，烘干温度110～130℃，时间90s，再进行焙烘，温度140～180℃，时间60～90s；纱线或股线、混纺纱线是全棉、蔴、或蔴棉及棉涤混纺纱线，纱支规格7～21s；
b.碳素导电织物
采用机织的方法，织造成含有导电丝和碳素导电纱线的碳素导电织物；织物中的经纱为导电丝和未经浸轧涂层的纱线或混纺纱线；导电丝为铜或镀银、镀锡的铜导电丝，其直径为0.05～0.15mm，抗拉强度为200～500N/mm2；未经浸轧涂层的纱线或混纺纱线为全棉、蔴及与化纤混纺纱线，要求无杂质，不受潮变质；纱支规格为7～21s，经纱的排列的方法是在10cm内导电丝应均匀分布为5～20根，未经浸轧涂层的纱线或混纺纱线在10公分内的排列均匀分布为80～160根；
纬纱为碳素导电纱线和未经浸轧涂层的纱线；纬纱中碳素导电纱线应均匀分布，10cm内为16～48根，其他未经浸轧涂层的纱线均匀分布，10cm内为30～96根，要求无杂质，不受潮变质，纱支规格7～21s，织造时，经纱中的导电丝应与其它经纱张力保持一致，布面平整，织物单位面积重量为100～500g/m2；
c.碳素导电织物的复合
将织造好的碳素导电织物烫平，采用聚氨酯或醋酸乙烯酯薄膜对碳素导电织物进行压延复合，薄膜厚度为0.2～1.2mm，复合时的温度为140～160℃；
d.碳素发热片的制作
将复合好的碳素导电织物根据不同的用途裁剪成所需要的规格；采用纳米竹碳针织面料进行包装，纳米竹碳针织面料一面为纳米竹碳纤维，另一面为吸湿排汗涤纶纤维，纱支规格32s～40s，纳米竹碳纤维与吸湿排汗涤纶纤维的比例是30～50∶50～70，纳米竹碳针织面料的单位面积重量为100～160g/m2；
e.围巾发热***
围巾发热***由碳素发热片、连接导线、智能聚合物锂电池组组成，智能聚合物锂电池组装有薄膜调节开关，可以通过该开关调解电源输出功率的大小，电流输出方式为脉冲式；碳素发热片中的经向导电丝采用并联方式，然后与智能聚合物锂电池组的正负极连接，启动薄膜调节开关，即通电并逐渐发热升温；另外配置充电器，当锂电池电能耗尽时，可进行充电并反复使用；
f.碳素发热围巾的制作
碳素发热围巾主要由围巾底布、碳素发热片、搭扣、连接导线、智能聚合物锂电池组组成；围巾底布为羊绒、羊毛、棉及其混纺或起绒织物，搭扣缝制在围巾底布中间位置，碳素发热片由碳素导电织物通过环保型的聚氨酯(PU)或醋酸乙烯酯(EVA)薄膜进行压延复合而成，并由纳米竹碳针织面料进行缝制包装，纳米竹碳针织面料的一面应缝制和围巾上同样规格的搭扣，将碳素发热片与围巾底布粘合；智能聚合物锂电池组可放置在上衣口袋中，连接导线的长短可根据需要而定。
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