CN103179704A - 复合纤维电热捻线及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种复合纤维电热捻线，其特征在于：该电热捻线由直径为8-20um的超细多股复合金纤维纺捻后构成。该复合纤维电热捻线结实且柔韧，不仅保障了用电安全，这些性能对于我们生产的电热毯和电热服装尤其重要，因为这些产品常常需要折叠，穿脱和清洗。而在相同的情况下，传统的金属丝加热器则极易折断和短路。总之，纤细的复合纤维电热捻线可以置于距离被加热表面极近的地方，从而提高了加热速度，降低了能耗。
Description
技术领域
本发明属于电加热领域，尤其涉及一种复合纤维电热捻线及其制备方法。
背景技术
目前的电加热形式主要分为金属电加热和碳纤维加热，但这两种形式存在以下弊端：金属电加热产品最大的缺点是机械强度低。如果金属心线折断 ，轻者，产品报废；重者，产生电弧，导致加热器着火和触电。
碳纤维加热产品比较柔软，富有弹性，在机械变形时不会折断。但是碳纤维加热线很难与金属导线连接。因为，碳与金属之间既没有化学亲合势，也没有物理亲合势，只能机械连接。而电流通过这种连接点可以导致碳的燃烧，导致连接点的损坏，并产生火花或电弧。
而以往所出现的复合纤维电热捻线米电阻虽然能做到300Ω/m，但超过100Ω/m后线太细，强度和柔韧不够，严重影响产品的应用范围和产品合格率及使用寿命。
发明内容
发明目的：本发明提供一种复合纤维电热捻线及其制备方法，其目的解决金属电加热产品机械强度低的问题和碳纤维加热产品与金属导线连接难的问题以及以往的复合纤维电热捻线强度和柔韧不够的问题。
技术方案：本发明是通过以下技术方案来实现的：
复合纤维电热捻线，其特征在于：该电热捻线由直径为8-20um的超细多股复合金纤维纺捻后构成。
所述多股复合金纤维为20-20000股。
在复合金纤维外围涂制有纳米金属薄膜，纳米金属薄膜与复合金纤维形成一体。
纳米金属薄膜的厚度为2-3微米。
在纳米金属薄膜外围包裹有尼龙绝缘层、铁氟龙绝缘层、PFA绝缘层或棉纱绝缘层。
在纳米金属薄膜外围包裹有尼龙绝缘层、铁氟龙绝缘层、PFA绝缘层或棉纱绝缘层外围涂敷有导电胶，导电胶的厚度为3～5ｕm。
该复合纤维电热捻线的捻度为20-350t；拉力为：单根拉力>100牛顿。
复合金纤维由以下质量分的组分制备而成：C：1～3；Si：1～2；Mn：3～4；Ni：10～14；Cr：16～18；Mo：4～5；W：2～3；P：1～2；Ti：3～5；Nb：0.5～1；Al： 2～5。
制备上述复合纤维电热捻线的方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：
（一）、按质量分去以下组分：C：1～3；Si：1～2；Mn：3～4；Ni：10～14；Cr：16～18；Mo：4～5；W：2～3；P：1～2；Ti：3～5；Nb：0.5～1；Al： 2～5进行复合配料，搅拌均匀之后利用传统炼钢法炼制；
（二）、将炼制后的产物进行拉丝处理，之后将拉丝后的产物依次进行包套和一次复合，然后再进行电子束焊接，形成直径是16-40um的初级复合金纤维；
（三）、电子束焊接之后进行挤压，挤压之后进行拉拔，然后热处理，再拉拔，使初级复合金纤维的直径到13-30um；
（四）、对（三）步骤中的产物进行二次复合，然后再依次进行电子束焊接、挤压和拉拔，使复合金纤维的直径到10-25um；
（五）、对“（四）”步骤中的产物进行热处理，热处理之后进行拉拔，再化学分离之后形成直径为8-20um的超细纤维束；
（六）、将纤维束制成纤维纱再捻线处理即可。
优点及效果：本发明提供一种复合纤维电热捻线及其制备方法，该电热捻线由直径为8-20um的超细多股复合金纤维纺捻后构成。而该复合纤维电热捻线是混合聚合物，没有上述缺点。该复合纤维电热捻线的基本部分是聚合线，其熔化温度是160-170℃，它具有很大的弹性和承受多次机械变形的能力。机械性实验表明，复合纤维电热捻线可180℃弯曲10万次以上。
该复合纤维电热捻线表面涂有纳米金属薄膜，其总体厚度为2-3微米，实际上它与复合纤维电热捻线是统一的整体，既有金属的导电性，又具备柔韧性和抗断性能。 这样，发热器与金属导线之间的接触就可以保证“金属对接金属”，不会产生接触电阻。
该复合纤维电热捻线制成的产品不仅柔软，轻便，柔韧，而且对人体绝对安全。被称为“发热纤维”的导线，是专门用于加热的。该纤维柔软，柔韧，可代替金属丝发挥释热功能。
本发明为了扩大复合纤维电热捻线的使用范围，保证产品电热产品合格率和使用寿命，研制了高电阻率复合纤维电热捻线。
本发明高电阻率复合纤维电热捻线重点是调整配方和改变生产工艺，经过反复试验。电阻率做到了500Ω/m，电阻率300Ω/m以下做到了与普通棉线一样结实和粗细，强度和柔韧性能都可与棉线相比。有效地拓宽复合纤维电热捻线的使用范围，提高复合纤维电热捻线电热产品合格率，延长复合纤维电热捻线电热产品的使用寿命。
附图说明：
图1表示本发明的结构示意图；
图2为本发明的界面剖视结构图；
图3为本发明的制备方法的流程框图。
具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的说明：
如图1所示，本发明提供一种复合纤维电热捻线，该电热捻线由直径为8-20um的超细多股复合金纤维纺捻后构成。超细复合金纤维表面不绝缘，用于低电压（36V以下）加热使用，可直接刺绣、绳绣、衍缝、织布、打缆，而且还可作为手针及缝纫线使用，可长时间工作在50-120℃。
所述多股复合金纤维为20-20000股，具体股数的选择根据具体需要的加热程度来定。
如图2所示，在复合金纤维1外围涂制有纳米金属薄膜2，纳米金属薄膜的厚度为2-3微米时，效果最佳，实际上纳米金属薄膜与复合纤维电热捻线是统一的整体，既有金属的导电性，又具备柔韧性和抗断性能， 这样，发热器与金属导线之间的接触就可以保证“金属对接金属”，不会产生接触电阻。
在纳米金属薄膜外围包裹有尼龙绝缘层，裸线包覆尼龙绝缘层以后，耐高压可达3750V、耐中温可达200℃，可以直接使用380V/220V/110V交流电源，放在水、油里面可正常使用。可180℃折叠10万次，而且可直接任意绳绣和盘绣。是工业产品中常用的新型发热材料。
在纳米金属薄膜外围包裹有铁氟龙绝缘层，裸线包覆铁氟龙绝缘层后，耐高压可达5000V、耐高温可达500℃，可以直接使用380V/220V/110V交流电源，放在水、油里面可正常使用，可180℃折叠10万次，而且可直接任意绳绣和盘绣。是工业产品中首选的新型发热材料。
在纳米金属薄膜外围包裹有PFA绝缘层，裸线包覆PFA绝缘层后，耐高压可达5000V、耐高温可达300℃，可以直接使用380V/220V/110V交流电源，放在水、油里面可正常使用，可180℃折叠160万次，而且柔韧，可直接任意绳绣和盘绣。是是新一代汽车加热垫的首选材料。
在纳米金属薄膜外围包裹有棉纱绝缘层，裸线包覆普通多色纱线，棉纱绝缘层解决了线间不绝缘、外观不能变颜色、不能重叠使用和抑制火花四大难题，包纱后的加热线柔韧性能不变，拉力提高一倍，任意弯曲折叠20万次韧性和强度不变。仍可缝纫、打缆，刺绣、绳绣、盘绣、衍缝、和织布，是新一代电热产品首选发热材料。
尼龙绝缘层、铁氟龙绝缘层、PFA绝缘层和棉纱绝缘层统称为绝缘层3，在纳米金属薄膜外围包裹有尼龙绝缘层、铁氟龙绝缘层、PFA绝缘层或棉纱绝缘层外围涂敷有导电胶，导电胶的厚度为3～5ｕm，该导电胶有效地解决了柔顺的问题，达到了可缝纫、打缆，刺绣、绳绣、盘绣、衍缝、和织布，而且耐盐碱，无锈蚀，可正常洗涤的目的。
表1为国内外四种常用电热材料性能对照表，如下：
表2为复合纤维系列电热线与碳纤维电热线性能对照表，如下：
复合金纤维由以下质量分的组分制备而成：C：1～3；Si：1～2；Mn：3～4；Ni：10～14；Cr：16～18；Mo：4～5；W：2～3；P：1～2。
如图3所示为复合纤维电热捻线的制备方法，该方法的具体步骤如下：
实施例1：
（一）、按以下质量分取C：1份；Si：1份；Mn：4份；Ni：10份；Cr：18份；Mo：5份；W：2份；P：1份；Ti：3份；Nb：1份；Al：2份进行复合配料，搅拌均匀之后利用炼钢法炼制；
（二）、将炼制后的产物进行拉丝处理，之后将拉丝后的产物依次进行包套和一次复合，然后再进行电子束焊接；形成直径是16um的初级复合金纤维；
（三）、电子束焊接之后进行挤压，挤压之后进行拉拔，然后热处理，再拉拔，使初级复合金纤维的直径是13um；
（四）、对（三）步骤中的产物进行二次复合，然后再依次进行电子束焊接、挤压和拉拔，使初级复合金纤维的直径是10um；
（五）、对“（四）”步骤中的产物进行热处理，热处理之后进行拉拔，再化学分离之后形成直径为8um的超细纤维束；
（六）、将纤维束制成纤维纱再捻线处理即可。
实施例2：
（一）、按以下质量分取C：3份；Si：2份；Mn：3份；Ni：14份；Cr：16份；Mo：4份；W：3份；P：2份；Ti：5份；Nb：0.5份；Al：5份进行复合配料，搅拌均匀之后利用炼钢法炼制；
（二）、将炼制后的产物进行拉丝处理，之后将拉丝后的产物依次进行包套和一次复合，然后再进行电子束焊接；形成直径是40um的初级复合金纤维；
（三）、电子束焊接之后进行挤压，挤压之后进行拉拔，然后热处理，再拉拔，使初级复合金纤维的直径是30um；
（四）、对（三）步骤中的产物进行二次复合，然后再依次进行电子束焊接、挤压和拉拔，使初级复合金纤维的直径是25um；
（五）、对“（四）”步骤中的产物进行热处理，热处理之后进行拉拔，再化学分离之后形成直径为20um的超细纤维束；
（六）、将纤维束制成纤维纱再捻线处理即可。
实施例3：
（一）、按以下质量分取C：2份；Si：1.5份；Mn：3.5份；Ni：12份；Cr：17份；Mo：4份；W：3份；P：2份；Ti：4份；Nb：0.8份；Al：3份进行复合配料，搅拌均匀之后利用炼钢法炼制；
（二）、将炼制后的产物进行拉丝处理，之后将拉丝后的产物依次进行包套和一次复合，然后再进行电子束焊接；形成直径是30um的初级复合金纤维；
（三）、电子束焊接之后进行挤压，挤压之后进行拉拔，然后热处理，再拉拔，使初级复合金纤维的直径是26um；
（四）、对（三）步骤中的产物进行二次复合，然后再依次进行电子束焊接、挤压和拉拔，使初级复合金纤维的直径是20um；
（五）、对“（四）”步骤中的产物进行热处理，热处理之后进行拉拔，再化学分离之后形成直径为15um的超细纤维束；
（六）、将纤维束制成纤维纱再捻线处理即可。
实施例4：
（一）、按以下质量分取C：3份；Si：2份；Mn：3份；Ni：11份；Cr：18份；Mo：4.5份；W：2.5份；P：1.5份；Ti：5份；Nb：0.5份；Al：3份进行复合配料，搅拌均匀之后利用炼钢法炼制；
（二）、将炼制后的产物进行拉丝处理，之后将拉丝后的产物依次进行包套和一次复合，然后再进行电子束焊接；形成直径是18um的初级复合金纤维；
（三）、电子束焊接之后进行挤压，挤压之后进行拉拔，然后热处理，再拉拔，使初级复合金纤维的直径是15um；
（四）、对（三）步骤中的产物进行二次复合，然后再依次进行电子束焊接、挤压和拉拔，使初级复合金纤维的直径是12um；
（五）、对“（四）”步骤中的产物进行热处理，热处理之后进行拉拔，再化学分离之后形成直径为10um的超细纤维束；
（六）、将纤维束制成纤维纱再捻线处理即可。
所制备出来的复合纤维电热捻线的主要技术指标如下：
A、电阻范围：从0.1-500Ω/米范围内任意选择；
B、捻度：20-350t；
C、拉力：单根拉力>100牛顿；
D、纫性：室温下1800任意弯曲折叠10万次、强度和性能均不变；
E、加热电压：捻线1-36V，包覆1-420V；
F、产品耐温：捻线150℃，包覆200-500℃；
G、产品击穿电压：包覆5000V；
H、耐腐蚀：复合纤维电热捻线不怕潮湿，耐盐碱，2008年5月经上海市计量测试技术研究院检测，用5%盐水浸泡复合纤维电热捻线72小时性能不变；
I、远红外线：复合纤维电热捻线2001年5月经中国科学院上海物理所测试，具有独特的远红外线性能，其辐射波长为1-15um，与人体远红外线辐射波长2.5-15um基本吻合；中心波长远红外线发射率高达90%；经常穿用复合纤维电热捻线加热产品，可起到激活人体细胞、扩展血管、改善人体微循环，加速消除疲劳，起到强身健体、防病健身作用；
J、制造方法：可直接刺绣、绳绣、盘绣、衍缝、打缆、织布，还可作为手针及缝纫线使用；
K、使用寿命：
复合纤维电热捻线耐老化，抗拉折，使用寿命大于20年。
该复合纤维电热捻线结实且柔韧，不仅保障了用电安全，这些性能对于我们生产的电热毯和电热服装尤其重要，因为这些产品常常需要折叠，穿脱和清洗。而在相同的情况下，传统的金属丝加热器则极易折断和短路。 总之，纤细的复合纤维电热捻线可以置于距离被加热表面极近的地方，从而提高了加热速度，降低了能耗。
Claims (9)
1.复合纤维电热捻线，其特征在于：该电热捻线由直径为8-20um的超细多股复合金纤维纺捻后构成。
2.根据权利要求1所述的复合纤维电热捻线，其特征在于：所述多股复合金纤维为20-20000股。
3.根据权利要求1或2所述的复合纤维电热捻线，其特征在于：在复合金纤维外围涂制有纳米金属薄膜，纳米金属薄膜与复合金纤维形成一体。
4.根据权利要求3所述的复合纤维电热捻线，其特征在于：纳米金属薄膜的厚度为2-3微米。
5.根据权利要求3所述的复合纤维电热捻线，其特征在于：在纳米金属薄膜外围包裹有尼龙绝缘层、铁氟龙绝缘层、PFA绝缘层或棉纱绝缘层。
6.根据权利要求5所述的复合纤维电热捻线，其特征在于：在纳米金属薄膜外围包裹有尼龙绝缘层、铁氟龙绝缘层、PFA绝缘层或棉纱绝缘层外围涂敷有导电胶，导电胶的厚度为3～5ｕm。
7.根据权利要求1所述的复合纤维电热捻线，其特征在于：该复合纤维电热捻线的捻度为20-350t；拉力为：单根拉力>100牛顿。
8.根据权利要求1所述的复合纤维电热捻线，其特征在于：复合金纤维由以下质量分的组分制备而成：C：1～3；Si：1～2；Mn：3～4；Ni：10～14；Cr：16～18；Mo：4～5；W：2～3；P：1～2；Ti：3～5；Nb：0.5～1；Al： 2～5。
9.制备权利要求1所述的复合纤维电热捻线的方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：
（一）、按质量分去以下组分：C：1～3；Si：1～2；Mn：3～4；Ni：10～14；Cr：16～18；Mo：4～5；W：2～3；P：1～2；Ti：3～5；Nb：0.5～1；Al： 2～5进行复合配料，搅拌均匀之后利用传统炼钢法炼制；
（二）、将炼制后的产物进行拉丝处理，之后将拉丝后的产物依次进行包套和一次复合，然后再进行电子束焊接，形成直径是16-40um的初级复合金纤维；
（三）、电子束焊接之后进行挤压，挤压之后进行拉拔，然后热处理，再拉拔，使初级复合金纤维的直径到13-30um；
（四）、对（三）步骤中的产物进行二次复合，然后再依次进行电子束焊接、挤压和拉拔，使复合金纤维的直径到10-25um；
（五）、对“（四）”步骤中的产物进行热处理，热处理之后进行拉拔，再化学分离之后形成直径为8-20um的超细纤维束；
（六）、将纤维束制成纤维纱再捻线处理即可。
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| US4737618A (en) * | 1984-12-26 | 1988-04-12 | Aerospatiale Societe Nationale Industrielle | Heating element for a defrosting device for a wing structure, such a device and a process for obtaining same |
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-
2012
- 2012-08-24 CN CN201210303617.1A patent/CN103179704B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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