CN104930581B - 碳纤维加热布 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维加热布，其技术方案要点是一种碳纤维加热布，包括加热层，所述隔离层两侧设置有耐温胶连层，所述加热层包括交互交叉编织的碳纤维带，所述加热层的两侧分别设置有平行排布的导电带，所述导电带与碳纤维带相互交织，一所述导电带的底端电连接有电源，另一所述导电带的顶端连接有地线。本发明通过交叉编织的碳纤维带，使整个碳纤维加热布都导电，加热后的碳纤维加热布是整体加热的，同时设置在加热层两侧的导电带，即使导电带断裂，由于碳纤维本身具有导电的作用，所以断裂的导电带能够依靠导电带周围的碳纤维带起到电连通的作用，防止断裂后的导电带无法连通的问题。

Description

碳纤维加热布

技术领域

本发明涉及一种供热设备领域，更具体地说，它涉及一种碳纤维加热布。

背景技术

碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维周向方向堆砌而成，其强度高于钢铁，而且具备纺织纤维的柔软可加工性。碳纤维具有许多优良性能，例如：碳纤维的周向强度和模量高、密度低，非氧环境下耐超高温，耐疲劳性好。

现有技术中，申请号为“201420149054.X”的发明专利公开了一种碳纤维地暖片，其包括上隔离层、发热层、下隔离层和反射层，然后通过横向均匀分布的碳纤维丝和纵向设置的两段钢带组呈并联电路，然后两段钢带分别通电和接地，然后实现了碳纤维地暖片的加热效果，但是该种地暖片存在以下问题：

1、该种碳纤维地暖片的发热温度过低，无法满足工业加热的需要；

2、由于钢带的较硬，当钢带受到弯曲应力时，容易发生断裂，当通电的钢带发生断裂时，钢带后未通电的一侧无法发热，发热效果太差；

3、同时碳纤维地暖片都是大规模生产的，当需要使用时，所需规格的碳纤维地暖片从大型的碳纤维地暖片上割取，但是碳纤维地暖片是由多根碳纤维丝编织而成的，而且碳纤维丝之间并没有使用胶水牢固，所以在切割时，很容易导致在切割位置的碳纤维丝散开，产生毛边，影响后续加工；

4、对比文件的隔离层的材料采用PET材料，PET材料的耐热温度只有170度-220度之间，如果碳纤维的温度上升至600度时，整个隔离层非但起不到隔离的效果，还会自燃，造成危险事故。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种加热效果好的碳纤维加热布。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种碳纤维加热布，包括加热层，所述加热层两侧设置有耐温胶连层，所述加热层包括交互交叉编织的碳纤维带，所述加热层的两侧分别设置有平行排布的导电带，所述导电带与碳纤维带相互交织，一所述导电带的底端电连接有电源，另一所述导电带的顶端连接有地线。

作为优选，所述碳纤维带包括1000根碳纤维丝。

作为优选，所述耐温胶连层由玻璃纤维硅橡胶乳液涂覆而成。

作为优选，所述耐温胶连层的厚度为20~30μm。

作为优选，所述电源的电压为24V或12V。

作为优选，所述碳纤维带包括第一碳纤维带、第二碳纤维带、第三碳纤维带和第四碳纤维带，每一所述第一碳纤维带与每一第二碳纤维带呈垂直沉浮交织，每一所述第一碳纤维带与每一所述第二碳纤维带之间形成若干个间隔设置的通孔，所述第三碳纤维带从左上至右下依次起伏穿过通孔，每一所述第一碳纤维带、每一所述第二碳纤维带和每一所述第三碳纤维带之间形成空穴，所述第四碳纤维带从左下至右上依次起伏穿过空穴。

作为优选，所述耐温胶连层的表面形成均匀分布的凸块与凹槽，所述凸块与凹槽间隔设置。

通过采用上述技术方案， 本发明通过交叉编织的碳纤维带，使整个碳纤维加热布都导电，加热后的碳纤维加热布是整体加热的，同时设置在加热层两侧的导电带，即使导电带断裂，由于碳纤维本身具有导电的作用，所以断裂的导电带能够依靠导电带周围的碳纤维带起到电连通的作用，防止断裂后的导电带无法连通的问题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图一；

图2为本发明的剖面示意图；

图3为本发明的状态图一；

图4为本发明的状态图二；

图5为本发明的状态图三。

图中：1、加热层；2、耐温胶连层；21、凸块；22、凹槽；31、第一碳纤维带；32、第二碳纤维带；33、第三碳纤维带；34、第四碳纤维带；4、导电带；5、电源；6地线；7、通孔；8、空穴；

具体实施方式

参照图1至图5对本发明的实施例做进一步说明。

如图1和图2所示，一种碳纤维加热布，包括加热层1，加热层1两侧设置有耐温胶连层2，加热层1包括交互交叉编织的碳纤维带，加热层1的两侧分别设置有平行排布的导电带4，导电带4与碳纤维带相互交织，一导电带4的底端电连接有电源5，另一导电带4的顶端通过地线6接地，如果电源5和地线6都接在底端，电流将会走最短路径流出，即从碳纤维加热布的一侧的底端移动至另一侧的底端，其中导热的面积几乎没有，无法正常使用，通过在导电带4的底端电连接有电源5，另一导电带4的顶端通过地线6接地，其相对距离最大，故整张碳纤维加热布导电发热；导电带4采用铜丝，铜丝的导电性能好，同时铜丝的熔化温度为800-1800度左右，可以有效的防止加热过程中，导电带4软化的情况；本发明通过将碳纤维带编织成碳纤维布，然后在碳纤维布的对角方向通电，由于碳纤维属于一种高导电性材料，其电阻值很小，碳纤维制成碳纤维带并且通电时，其能在单位时间内释放出大量热量，同时当碳纤维编织成碳纤维布，即加热层1时，其加热热量能达到600度左右，同时碳纤维布是整体发热的，其发热较为均匀，适用于工业加热，同时碳纤维属于一种高导电性材料，其发热效率较高，比一般的电热丝加热方式省电；现有技术通过在布料中平行设置有碳纤维丝，然后通过钢带将平行设置的碳纤维丝并联，从而达到了通过后加热的效果，但是实际使用过程中，布料在弯曲并且回复的过程中，很容易导致的钢带的损坏，由于钢带起到并联的作用，当钢带损坏后，从损坏位置后的并联的碳纤维丝起不到加热效果，即整张碳纤维加热布就损坏了，本发明通过将碳纤维编织成整体，并且将导电带4编织在两侧，即使导电带4断裂，碳纤维丝也能起到导电的作用，断裂的导电带4附近的碳纤维丝能将电流传递到断裂的导电带4的另一边，即将导电带4连通起来，此时碳纤维加热布依然是整张进行加热的；同时碳纤维丝的结构强度高，加热层1不会因为碳纤维丝的拉伸而损坏，在长时间使用后，碳纤维加热布不会损坏。

同时，本发明中的碳纤维带包括1000根碳纤维丝，使用1000根碳纤维丝制成的碳纤维带较细，编织出的碳纤维加热布较薄，适用于一些工业上狭小的位置加热，当碳纤维丝的数量大于1000根时，发热温度低于600度，当碳纤维丝的数量小于1000根时，碳纤维加热布的厚度较薄，在翻折时容易损坏；碳纤维带的导电率与碳纤维丝的数量有关，当制成一根碳纤维带的碳纤维丝的数量越多时，根据电阻公式：R=ρl/s，其截面面积越大，即电阻率越高，即加热效果下降，但是结构强度增加，所以也可以根据所需要的发热量调整碳纤维带中碳纤维丝的数量，比如2000根、3000根等等，从而达到最好的加热效果。

本发明中的耐温胶连层2由玻璃纤维硅橡胶乳液涂覆而成，一般的PET薄膜作为隔离膜时，其不能经受超过100度的温度，而本发明中的碳纤维加热布的加热温度达到了600度，所以只能采用耐热材料制成耐温层，但是碳纤维加热布在生产后是需要经过分切成小块成品的，但是一般的耐温层结构强度较高，很难切开，同时一般耐温材料与碳纤维层的粘连性能较差，当耐温层切开后，碳纤维带上的碳纤维丝直接分叉，导致成品的碳纤维加热布产生毛边，很容易导致编织在碳纤维加热丝上的导电带4直接脱落，影响质量；同时玻璃纤维硅橡胶乳液采用申请号为CN200410014147.2的涂覆玻璃纤维布用水性硅橡胶乳液，其在干燥后与碳纤维带的附着力强、强度高、耐磨性好、同时橡胶材料具有较好的导热性能，同时硅橡胶质地较软方便切割；同时玻璃纤维硅橡胶乳液也可以采用类似于CN201310053988.3发明专利公布的保温材料，其只需要具有易切割、防磨性高、耐温和附着力强的性能即可；耐温胶连层2的厚度为20~30μm，当耐温胶连层2的厚度大于30μm时，其导热性能下降，同时需要涂覆大面积的碳纤维加热布时，其生产成本大大上升，当耐温胶连层2的厚度小于20μm时，耐温胶连层2容易被烧穿，影响碳纤维加热布时的质量。

本发明中，电源5的电压采用24V或12V，由于碳纤维带的电阻率较低，采用24V和12V的电压即可达到600度的合适温度，同时人体的安全电压为36V，使用这种电压的电源5较为安全，没有触电风险。

如图3、图4和图5所示，碳纤维带包括第一碳纤维带31、第二碳纤维带32、第三碳纤维带33和第四碳纤维带34；图3中，每一第一碳纤维带31与每一第二碳纤维带32呈垂直沉浮交织，即成水平竖直的编织，每一第一碳纤维带31与每一第二碳纤维带32之间形成若干个间隔设置的通孔7，如图4所示，第三碳纤维带33从左上至右下依次起伏穿过通孔7，每一第一碳纤维带31、每一第二碳纤维带32和每一所述第三碳纤维带33之间形成空穴8，如图5所示，第四碳纤维带34从左下至右上依次起伏穿过空穴8；一般的加热布的编织结构如图3所示，但是其中存在大量空隙，通过使用第三碳纤维带33和第四碳纤维带34可以填补住空隙和空穴8，提高碳纤维加热布的连接强度，同时增加碳纤维丝，使加热效果更强。

如图2所示，编织后的加热层1由于上述的方式编织，加热层1的表面产生起伏，当水性硅橡胶乳液涂覆在编织后的加热层1上后，耐温胶连层2的表面形成均匀分布的凸块21与凹槽22，由于通孔7和空穴8的间隔设置，其产生的凸块21与凹槽22也是间隔设置的，当碳纤维加热布覆盖在待加热物体上后，凹槽22和凸块21能发生变形，使碳纤维加热布更好的贴合带加热物体表面的凸起和凹陷，增强加热效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种碳纤维加热布，包括加热层，其特征在于:所述加热层两侧设置有耐温胶连层，所述加热层包括交互交叉编织的碳纤维带，所述加热层的两侧分别设置有平行排布的导电带，所述导电带与碳纤维带相互交织，一所述导电带的底端电连接有电源，另一所述导电带的顶端连接有地线，所述碳纤维带包括1000根碳纤维丝，所述耐温胶连层由玻璃纤维硅橡胶乳液涂覆而成，所述耐温胶连层的厚度为20~30μm,所述碳纤维带包括第一碳纤维带、第二碳纤维带、第三碳纤维带和第四碳纤维带，每一所述第一碳纤维带与每一第二碳纤维带呈垂直沉浮交织，每一所述第一碳纤维带与每一所述第二碳纤维带之间形成若干个间隔设置的通孔，所述第三碳纤维带从左上至右下依次起伏穿过通孔，每一所述第一碳纤维带、每一所述第二碳纤维带和每一所述第三碳纤维带之间形成空穴，所述第四碳纤维带从左下至右上依次起伏穿过空穴,所述耐温胶连层的表面形成均匀分布的凸块与凹槽，所述凸块与凹槽间隔设置。

2.根据权利要求1所述的碳纤维加热布，其特征在于：所述电源的电压为24V或12V。