CN101400193A

CN101400193A - 一种多用途的碳素发热软垫及其制备方法

Info

Publication number: CN101400193A
Application number: CN 200710046672
Authority: CN
Inventors: 潘跃进; 吴东来
Original assignee: SHANGHAI JIERUN SILK TEXTILES INDUSTRY Co Ltd; Shanghai Zhongda Science & Technology Development Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI JIERUN SILK TEXTILES INDUSTRY Co Ltd; Shanghai Zhongda Science & Technology Development Co Ltd
Priority date: 2007-09-29
Filing date: 2007-09-29
Publication date: 2009-04-01
Anticipated expiration: 2027-09-29
Also published as: CN101400193B

Abstract

本发明涉及一种多用途的碳素软垫及其制备方法，该软垫分为内垫和外层包装，内垫包括有碳素发热片、连接导线、智能聚合物锂电池组；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，并采用纳米竹碳针织面料进行缝制包装；碳素发热片中的经向导电丝采用并联的方式连接，然后与智能聚合物锂电池组的正负极连接；碳素发热软垫的外层包装为纺织物制成，成袋状。本发明发热升温快，无味无污染，是理想的供热保暖软垫，可用于腿部、肩部、胃部、腰部、腹部等，用途广泛。

Description

一种多用途的碳素发热软垫及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种软垫及其制备方法，特别是一种多用途的碳素发热软垫及其制备方法。

背景技术

常用的垫类产品有坐垫、靠垫、沙发垫、有方垫、圆垫、长方垫等多种形状，大多采用纺织材料制成，没有发热功能。也有采用发热导电丝制成的各种垫类产品，但发热效果不均匀，而且采用220V电压供电，存在着安全性问题。

为克服以上问题，本发明采用自行研发的碳素纱线制成导电织物，采用薄型的环保材料对其进行复合包装，并采用低压聚合物锂电池供电，电热转换快，发热均匀，材料柔软，安全性好。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多用途的碳素发热软垫及其制备方法。

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软垫中的发热元件。

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.碳素发热软垫发热系统

碳素发热软垫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。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.软垫制作

软垫分为内垫和外层包装，内垫包括碳素发热片、连接导线、智能聚合物电池组，外层包装为纺织面料制成；碳素发热片由碳素导电织物采用环保型的聚氨酯或醋酸乙烯酯薄膜进行压延复合而成，并采用纳米竹碳针织面料进行缝制包装。外层包装形成一个袋状，三面缝制，一面留有开口，开口设置一开合装置，通过开口将内垫放入该包装中，制成碳素发热软垫。

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，是理想的供热保暖软垫，可用于腿部、肩部、胃部、腰部、腹部等，用途广泛。

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.软垫通过合理设计，使用舒适、拆卸和洗涤方便。

5.采用低压智能聚合物锂电池，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为碳素导电织物示意图。

图2为软垫发热系统示意图。

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.软垫发热系统的制作

如图2所示，软垫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。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。根据人体所需温度调节电池开关档次，智能聚合物锂电池组6上的薄膜调节开关7分为四档，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。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。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.软垫的制作

如图2、3所示，软垫分为内垫和外层包装，内垫包括碳素发热片8、连接导线5、智能聚合物电池组6。碳素发热片8由碳素导电织物12通过环保型的聚氨酯(PU)或醋酸乙烯酯薄膜(EVA)11进行压延复合而成，并采用纳米竹碳针织面料10进行缝制包装；外层包装为纺织面料外层包装9。将缝制包装好的碳素发热片8、智能聚合物电池组6、连接导线5放入纺织面料外层包装9中，制成碳素发热软垫。纺织面料外层包装9可以设计成袋状，三面缝制，一面装上拉链，纺织面料可以选用毛、毛混纺及毛巾类手感柔软舒适材料。发热软垫的尺寸50～60×100～120cm，或根据实际需要确定其尺寸。

当然，纺织面料外层包装9的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

1.一种多用途的碳素发热软垫，包括内垫和外层包装，其特征在于：碳素发热软垫的内垫包括碳素发热片、连接导线、智能聚合物锂电池组；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，并采用纳米竹碳针织面料进行缝制包装；碳素发热片中的经向导电丝采用并联的方式连接，然后与智能聚合物锂电池组的正负极连接；碳素发热软垫的外层包装为纺织物制成，成袋状。

2.根据权利要求1所述的一种多用途的碳素发热软垫，其特征在于：所述外层包装，三面缝制，一面装有开合装置。

3.一种多用途的碳素发热软垫的制备方法：

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或混纺纱线的织物，即为碳素导电织物；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、蔴或与化纤混纺纱线，纱支规格为7～21s，经纱的排列的方法是在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；

纬纱为碳素导电纱线和未经浸轧涂层的纱线，纬纱4中碳素导电纱线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；

c.碳素导电织物的复合

将织造好的碳素导电织物熨平，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℃；

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，碳素发热软垫的发热片规格是50～60×100～120cm，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；

e.软垫发热系统

软垫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，薄膜开关根据输出功率不同分为四档，可根据档位的变化控制温度，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.软垫制作

软垫分为内垫和外层包装，内垫包括碳素发热片、连接导线、智能聚合物电池组，外层包装为纺织面料制成；碳素发热片由碳素导电织物采用环保型的聚氨酯或醋酸乙烯酯薄膜进行压延复合而成，并采用纳米竹碳针织面料进行缝制包装；外层包装形成一个袋状，三面缝制，一面留有开口，开口设置一开合装置，通过开口将内垫放入该包装中，制成碳素发热软垫。