CN101396176B - 一种碳素发热服装及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种服装及其制备方法，特别是一种以碳素导电纱线作为发热元件的碳素发热服装及其制备方法。在所述碳素发热服装后片的外侧设置一口袋，其位置置于人体腰脊椎附近；口袋中放置经纳米竹碳针织面料缝制包装后的碳素发热片、连接导线、智能聚合物锂电池组；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相连接；碳素发热片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。本发明发热升温快，无味无污染、效果好，是理想的供热保暖服装。

Description

一种碳素发热服装及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种服装及其制备方法，特别是一种碳素发热服装及其制备方法。

背景技术

为了冬季服装保暖，人们穿上厚厚的棉衣、毛衣或毛料进行保暖，由于科技的进步，采用远红外保暖内衣，但直观的保暖效果不明显。有的在服装的夹层中放置塑料薄膜，但不透气，不利于人体健康，保暖效果不理想。在中国专利申请号CN022711724，公开了一种可发热服装。该发热服装采用两层以上布料，在两层布料中间固定电热元件，电热元件指发热电线或发热网，连接导线、电池、温感探头、控制器，打开电源开关通过电能转变为热能可给人体加温。该发热服装存在穿着臃肿，舒适性及保暖效果不佳等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种碳素发热服装及其制备方法。

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服装中的发热元件。

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。碳素导电纱线要求有一定的强度和良好的导电性，未经涂层的纱线及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.碳素发热服装发热系统的形成

碳素发热服装发热系统由碳素发热片、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.碳素发热服装制作

在碳素发热服装的后衣片的外侧设置一口袋，其位置处于人体腰脊椎附近，该口袋由两片纺织物组成，三面缝制，一面留有开口，开口上设置一开合装置，以便碳素发热片的放入和取出；组成该口袋的两片纺织物中靠近人体的一片即为碳素发热衣服后片的一部分，该部分采用经编网眼布，以利于发热片对人体的供热传导，另一片放置隔热防护材料，可选用铝、锡箔薄型材料，防止热量散失；口袋中放置经纳米竹碳针织面料缝制包装后的碳素发热片、连接导线、智能聚合物锂电池组，连接导线的长短可根据个人需要取舍；该设计根据人体生理学原理，因为在前衣片贴近人体胸部选择发热源，易造成对心、肺部分的负担压力，所以在后衣片上使用发热片较为合理，一旦一处发热可促进全身温暖，同时可节约一部分能源，延长供电和使用时间。

本发明所公开的一种碳素发热服装其优点在于：

1.发热升温快，无味无污染、效果好，是理想的供热保暖服装。

2.远红外发射率＞90％，对促进人体血液循环有明显的保健作用。

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服装通过合理设计，供热合理、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.可用于各类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、围巾等产品。

附图说明

图1为碳素导电织物的示意图。

图2为服装发热系统的示意图。

图3为本发明的结构示意图。

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110～130℃，时间90s，再进行焙烘，温度140～180℃ ，时间60～90s。纱线或股线、混纺纱线可以是全棉、蔴、或麻蔴棉及棉涤混纺纱线，纱支规格7～21s。

2.碳素导电织物

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，碳素发热腰带的发热片规格是5×10cm。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.碳素发热服装发热系统的形成

如图2所示，服装发热系统由碳素发热片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6上装有薄膜调节开关7，根据人体所需温度调节电池开关档次，薄膜调节开关7设有四个档位，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.碳素发热服装的制作

如图2、3所示，在碳素发热服装的后衣片的外侧设置一口袋，其位置处于人体腰脊椎附近，该口袋由两片纺织物组成，三面缝制，一面留有开口，开口上设置一拉链，以便发热片放入和取出，发热片规格为10～15×20～25cm；组成该口袋的两片纺织物中靠近人体的一片15即为碳素发热衣服后片的一部分，该部分采用经编网眼布，以利于发热片对人体的供热传导，另一片11放置隔热防护材料，可选用铝、锡箔薄型材料，防止热量散失；口袋中放置碳素发热片10、连接导线5、智能聚合物锂电池组6；碳素发热片10由碳素导电织物14通过环保型的聚氨酯(PU)或醋酸乙烯酯(EVA)薄膜13进行压延复合而成，并由纳米竹碳针织面料12缝制包装；连接导线5的长短可根据个人需要取舍；该设计根据人体生理学原理，因为在前衣片贴近人体胸部选择发热源，易造成对心、肺部分的负担压力，所以在后衣片上使用发热片较为合理，一旦一处发热可促进全身温暖，同时可节约一部分能源，延长供电和使用时间。

当然，所述口袋开口处除可以设置拉链外，还可以设置搭扣、纽扣等开合装置，只要可以使开口处呈现打开和关闭两种状态的设计方案均落在本发明构思内。

Claims (5)

1.一种碳素发热服装，包括前、后衣片其特征在于：在所述碳素发热服装后片的外侧设置一口袋，其位置置于人体腰脊椎附近；口袋中放置经纳米竹碳针织面料缝制包装后的碳素发热片、连接导线、智能聚合物锂电池组；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相连接；碳素发热片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，

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；碳素导电纱线要求有一定的强度和良好的导电性，未经涂层的纱线及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服装，其特征在于：所述口袋由两片纺织物缝制而成，留有一开口，开口上设置一开合装置。

3.根据权利要求2所述的一种碳素发热服装，其特征在于：所述两片纺织物中靠近人体的一片即为碳素发热衣服后片的一部分，该部分采用经编网眼布。

4.根据权利要求2所述的一种碳素发热服装，其特征在于：所述两片纺织物中的外侧片放置隔热防护材料。

5.一种碳素发热服装的制备方法：

a.碳素导电纱线的制作

采用碳素机敏材料用于纱线或混纺纱线的浸轧涂层整理，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；

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；碳素导电纱线要求有一定的强度和良好的导电性，未经涂层的纱线及混纺纱线要求无杂质，无受潮变质；

c.碳素导电织物的复合

经上述织造好的碳素导电织物，采用聚氨酯或醋酸乙烯酯薄膜通过一定的温度进行压延复合，聚氨酯薄膜和醋酸乙烯酯薄膜属环保材料，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；

d.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；

e.服装发热系统的制作

服装发热系统由碳素发热片、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，薄膜开关分为四档，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.碳素发热服装的制作

在碳素发热服装的后衣片的外侧设置一口袋，其位置处于人体腰脊椎附近，该口袋由两片纺织物组成，三面缝制，一面留有开口，开口上设置一开合装置；组成该口袋的两片纺织物中靠近人体的一片即为碳素发热衣服后片的一部分，该部分采用经编网眼布，另一片放置隔热防护材料；口袋中放置经纳米竹碳针织面料缝制包装后的碳素发热片、连接导线、智能聚合物锂电池组。 

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