CN107889294A - 一种保暖产品加热元件及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种保暖产品加热元件的制备方法，该方法是由纳米不锈钢细丝配合热粘合密封胶材，并结合细单尼化纤布料和保温材料制备加热元件的方法，工艺步骤简单、合理，操作方便，易于实现工业自动化生产，效率高，经济效益明显。利用该方法制备的保暖产品加热元件具有结构全密封，纤薄、柔软、轻盈且能水洗；较好的柔软抗弯折和抗疲劳性能，更加持久耐用；导热直接、均匀，安全性好，适用范围广等优点。加热后通过保温层阻隔热向外侧传递，可以向内部传递更多的热量，提高热能利用的有效性。在低温环境下可提供额外热能，确保体温的同时可以增加严寒环境下舒适性，在衣裤、被褥、履鞋、手套和袜穿带等保暖产品中具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于保暖产品领域，更具体地，涉及一种保暖产品加热元件及其制备方法与应用。
背景技术
传统的保暖产品通常采用梭织布或针织布作为面层和里层，采用真丝棉、太空棉和棉花作为中间的芯层。但由于芯层的涤棉为全化纤材料，透气和透湿性差，填充体积臃肿且不美观，保暖性能并不是很好；而棉花类的芯层易结棉和变形，成型厚重且洗涤不便捷，而且这些传统的保暖产品作用方式仅为被动保温，不能主动加热，致暖效果不太理想。随着大容量电池的技术不断提高，及相关电子技术的迅速发展，用单个或多个大容量可充电电池作为移动电源，使得节能、安全、环保的移动电热保暖产品得以成为可能。通过充电电池使衣服发热，是目前国内外保健取暖的新一代的产品。但这些产品中的加热元件，存在有不少缺点和不足。现有的加热元件通常采用低成本的碳纤维作为加热部件，由于碳纤维物理特性，导致长时间使用时，其循环冷缩热涨严重，从而影响碳纤维的耐久度，亦影响其电阻值发生改变，导致功率和耗电率不稳定。另外，现有技术中加热元件的覆盖面积小，直接影响感温，而且不具有全密封的结构，笨重且不能水洗。鉴于此，研发一种结构合理，抗弯防皱效果好，使用方便可靠，适用性良好的保暖产品加热元件技术具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目在于克服现有技的缺点，提供一种保暖产品加热元件的制备方法；利用本方法制备的保暖产品加热元件具有全密封结构，纤薄、柔软、轻盈，耐久牢固可水洗，导热直接、均匀，安全性好，适用范围广等优点。
本发明的另一目的在于提供一种利用上述方法制备的保暖产品加热元件。
本发明的再一目的在于提供利用上述方法制备的保暖产品的加热元件的应用。
本发明上述目的通过以下技术方案予以实现：
一种保暖产品加热元件的制备方法，包括如下步骤：
S1.首先采用全自动花样机将纳米不锈钢细丝车缝于织物上，得到含有纳米不锈钢细丝的织物；
S2.在细单尼化纤布料的一个表面涂上聚氨酯涂层；
S3.将热熔粘接合剂涂在S1步骤所得含有纳米不锈钢细丝的织物上，再铺上S2步骤所得涂有聚氨酯的细单尼化纤布料，将聚氨酯涂层面与热熔粘接合剂层面接触，盖上腊纸，放在铺有腊纸的热压机上进行热压，使热熔粘接合剂层与含有纳米不锈钢细丝的织物完全结合，除去蜡纸，制得细单尼化纤布料/聚氨酯层/热熔粘接合剂层/含有纳米不锈钢细丝的织物的复合层；
S4.用导电端子将纳米不锈钢细丝和导电电线接驳，用热缩胶管穿在导电端子上，再用热风枪将热缩胶收紧，得到热缩胶管包裹的导电端子；
S5.在压胶条机上用压胶条将热缩胶管包裹的导电端子固定在细单尼化纤布料/聚氨酯层/热熔粘接合剂层/含有纳米不锈钢细丝的织物的复合层上，使导电端子与纳米不锈钢细丝相连接，即得到保暖产品加热元件。
优选地，步骤S1中所述纳米不锈钢细丝的长度为63.6～83.82cm，纳米不锈钢细丝的直径μm/股数/每股根数为：12～14/2～4/75～275；所述织物为无纺布材质。
优选地，步骤S2中所述细单尼化纤布料为5～50单尼的化纤布料。
优选地，步骤S3中所述热熔粘接合剂为共聚酰胺热熔胶膜，所述腊纸为耐耐200～350℃的腊面涂层纸。
优选地，所述热压的次数为连续压1～3次，每次压15～70秒，热压机温度设置在170～260℃。
优选地，步骤S4中所述导电端子的外表面套设有防水热缩胶管，所述热缩胶管为交联聚烯烃防水热缩端子管。
优选地，所述导电电线为铜丝电线，所述纳米不锈钢细丝和铜丝电线用铜带接驳。
优选地，步骤S4中所述热风枪的参数为功率2000W，温度60-650℃。
优选地，步骤S5中所述压胶条机的操作参数为：温度为530℃，速度为4.8m/min，压力为0.4Mpa，热风阻为0.06mpa。
一种利用上述方法制备的保暖产品加热元件，其应用方式是所述保暖产品加热元件与其载体，以及连接加热元件的移动电源共同组成一个加热系统；本加热系统可应用于衣裤、被褥、履鞋、手套和袜等保暖产品中。
本发明的作用原理是：采用全自动花样机，通过编写电脑程序，按所需将不同长度的纳米不锈钢细丝车缝于无纺布织物上，因无纺布细薄渗透性高，有利于使热熔粘接合剂后续工序完美贴合，得到混有纳米不锈钢细丝的织物；本发明所述细单尼化纤布料是对50单尼以下化纤布料的统称，其超细纤维特性使布料丝薄柔软舒适。腊纸为带腊质涂层耐高温纸张，作用是防止制作过程中溢出的热熔粘接合剂沾在成品上；用铜带机将导电端子接驳，铜带机为电子工业惯用而效果显著的端子接驳机器，采用高导电铜质材料，比旧式锡焊更牢固可靠和环保。用热缩胶管穿在导电端子上，再用热风枪将热缩胶收紧，得到热缩胶管包裹的导电端子；通常用于服装工业的热熔胶膜熔点在80～250℃范围，按照配合使用的其他材料选择所需要的相应热熔胶膜才能达到理想效果。聚氨酯涂层的作用一方面是使热熔粘接合剂贴合以达到完全密封效果，另一方面聚氨酯涂在化纤布料上，也起到防水的效果。保温棉层主要是由人造纤维制备在40～100g的保温棉，其作用是阻碍保存加热层释放的热能；纱网织物保护层的作用为保护保温棉被外物破损。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明提供一种由纳米不锈钢细丝配合热粘合密封胶材，并结合细单尼化纤布料和保温材料制备加热元件的方法，工艺步骤简单、合理，操作方便，易于实现工业自动化生产，效率高，经济效益明显。
2.本发明采用纳米不锈钢细丝制备的保暖产品加热元件与传统的由碳纤维制备的加热元件相比，抗疲劳性能更好，更加持久耐用；该加热元件具有较为合理的密封结构和较好的柔软抗弯折性能，纳米不锈钢细丝外包裹的材料不仅保证了较好的绝缘性，而且纤薄柔软且能水洗，折叠或弯曲都不会受损。
3.本发明保暖产品加热元件在结构上具有良好的透气性，在服装衣物等保暖产品上使用，便于保暖产品内水份的挥发，不会造成局部闷焗的感觉；不但能主动加热增温，充分营造人体温暖舒适、透气吸湿的感受，而且有良好的热疗保健增温效果。
4.本发明保暖产品加热元件使用低电压的可充电电源，轻便持久可循环使用，可确保使用过程中的稳定性和安全性。
5.本发明利用传导和辐射传热的原理，加热后通过保温层阻隔热向外侧传递，同时可以向内部传递更多的热量，提高热能利用的有效性，可以节省电池的用电量，延长电池的使用时间。
6.本发明保暖产品加热元件可以根据设计要求，较为随意地应用于服装衣物等保暖产品上的所需部位，加工完成后与保暖产品较好地结合成一体，不会对保暖产品的形状、质感及使用方式产生影响，适用性较好。在低温环境下可提供额外热能，确保体温的同时可以增加严寒环境下舒适性，具有全密封防水、纤薄柔软和导热感温性强等优点。
附图说明
图1为本发明加热元件复合层的示意图。
图2为本发明加热元件复合层的纵剖面示意图。
图3为本发明复合层中4的纳米不锈钢细丝与导电端子接驳铜丝电线的示意图。
图4为本发明加热元件在保暖衣中的应用示意图。
图5为本发明加热元件保暖原理示意图。
图标说明：1为细单尼化纤织物，2为聚氨酯涂层，3为热熔粘接合剂层，4为含有纳米不锈钢细丝的织物层，5为保温层，6为纱网织物保护层，7为纳米不锈钢细丝，8为导电端子，9为热缩胶管，10为铜丝电线，11为热压胶条，12为加热元件，13为加热元件以车缝方式固定于里布上的车缝线，14为加热元件外接导线，15为外置电源。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1加热元件的构造
图1为加热元件复合层的示意图。其中，1为细单尼化纤织物，2为聚氨酯涂层，3为热熔粘接合剂层，4为含有纳米不锈钢细丝的织物层，5为保温层，6为纱网织物保护层。图2为本发明加热元件复合层的纵剖面示意图。1为细单尼化纤织物，2为聚氨酯涂层，3为热熔粘接合剂层，4为含有纳米不锈钢细丝的织物层，5为保温层，6为纱网织物保护层，7为纳米不锈钢细丝。加热元件是由外层细单尼化纤织物1和聚氨酯涂层2在布料生产上胶工序完成，用热熔粘接合剂3，将纳米不锈钢细丝7以电脑自动化花样机车缝到无纺布织物上，形成含有纳米不锈钢细丝的织物层4，再将细单尼化纤织物1、聚氨酯涂层2、热熔粘接合剂层3、含有纳米不锈钢细丝的织物层4用热压机器进行贴合处理，再以打边缝纫机再覆盖加上保温层5和纱网织物保护层6，制得细单尼化纤布料/聚氨酯层/热熔粘接合剂层/含有纳米不锈钢细丝的织物的复合层，可以使用各种细单尼化纤织物作最外层，提供持久而舒适的温感，优质织物材料有利于对密封加热元件的传递热能。
图3为本发明加热元件复合层中4的纳米不锈钢细丝与导电端子接驳铜丝电线的示意图。其中，7为纳米不锈钢细丝，8为导电端子，9为热缩胶管，10为铜丝电线，11为热压胶条。纳米不锈钢细丝7通过导电端子8与铜丝电线10连接，在导电端子8的外面包裹热缩胶管9，再用热压胶条11将热缩胶管包裹的导电端子固定在细单尼化纤布料/热熔粘接合剂层/含有纳米不锈钢细丝的织物的复合层，铜丝电线10与加热元件外接导线14连接。
实施例2加热元件的制备
S1.首先采用全自动花样机将长度为74cm，直径μm/股数/每股根数为：12/2/275的纳米不锈钢细丝绣于无纺布上，得到含有纳米不锈钢细丝的无纺布；
S2.在40单尼化纤布料的一个表面涂上聚氨酯涂层；
S3.将共聚酰胺热熔剂涂在S1步骤所得含有纳米不锈钢细丝的无纺布上，再铺上S2步骤所得涂有聚氨酯的40单尼化纤布料，将聚氨酯涂层面与共聚酰胺热熔胶膜层面接触，盖上腊纸，放在铺有腊纸的热压机上进行热压，使共聚酰胺热熔胶膜层与含有纳米不锈钢细丝的无纺布完全结合，除去蜡纸，制得40单尼化纤布料/聚氨酯层/共聚酰胺热熔胶膜/含有纳米不锈钢细丝的无纺布的复合层；
S4.用铜带机将导电端子铜带将纳米不锈钢细丝和导电电线接驳，用热缩胶管穿在导电端子上，再用热风枪将热缩胶收紧，得到热缩胶管包裹的导电端子；
S5.在压胶条机上用压胶条将热缩胶管包裹的导电端子固定在细单尼化纤布料/聚氨酯层/共聚酰胺热熔胶膜/含有纳米不锈钢细丝的无纺布的复合层上，压胶条机操作数据：温度530℃，速度为4.8m/min压力0.4Mpa热风阻为0.06mpa，即得到保暖产品的加热元件。
实施例3加热元件在保暖衣上的应用
将实施例2制备的加热元件应用到保暖衣服上，如图4所示。其中，12为加热元件，13为将加热元件以车缝方式固定于里布上的车缝线，14为加热元件外接导线，15为外置电源。该保暖衣包括衣料层和电热元件12。将加热元件12以车缝的方式固定在里布上，在电热元件12上设有外接导线10接驳外置低电压电源15加热，将低压电能转变为热能，改变了传统的隔热保温的方式；在低温环境下可提供额外热能，确保体温的同时可以增加严寒环境下舒适性，具有全密封防水、纤薄柔软和导热感温性强等优点。
图5为加热元件保暖原理示意图。其中，a为含聚氨酯涂层的细单尼化纤织物，b为热熔粘接合剂层，c为含纳米不锈钢细丝的无纺布织物，由于含聚氨酯涂层细单尼化纤织物的聚氨酯涂层靠近热熔粘接合剂层，聚氨酯涂层一方面使热熔粘接合剂贴合以达到完全密封效果，另一方面聚氨酯涂在化纤布料上，也起到防水的效果，使其表面具有防水功能，如图5中d所示；同时在含纳米不锈钢细丝的无纺布织物一侧有保温层，加热后通过保温层阻隔热向外侧传递，可以向内部传递更多的热量，提高热能利用的有效性，有助于减少热量的流失，如图5中e所示。将密封加热元件使用在各种织物材料载体上，可以提供持久而舒适的温感，优质织物材料有利于对密封的加热元件的传递热能。本发明所制备的加热元件已达至安全、舒适、耐久、省电和高功效的显著效果。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种保暖产品加热元件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.首先采用全自动花样机将纳米不锈钢细丝车缝于织物上，得到含有纳米不锈钢细丝的织物；
S2.在细单尼化纤布料的一个表面涂上聚氨酯涂层；
S3.将热熔粘接合剂涂在S1步骤所得含有纳米不锈钢细丝的织物上，再铺上S2步骤所得涂有聚氨酯的细单尼化纤布料，将其聚氨酯涂层面与热熔粘接合剂层面接触，盖上腊纸，放在铺有腊纸的热压机上进行热压，使热熔粘接合剂层与含有纳米不锈钢细丝的织物完全结合，除去蜡纸，制得细单尼化纤布料/聚氨酯层/热熔粘接合剂层/含有纳米不锈钢细丝的织物的复合层；
S4.用导电端子将纳米不锈钢细丝和导电电线接驳，用热缩胶管穿在导电端子上，再用热风枪将热缩胶收紧，得到热缩胶管包裹的导电端子；
S5.在压胶条机上用压胶条将热缩胶管包裹的导电端子固定在细单尼化纤布料/聚氨酯层/热熔粘接合剂层/含有纳米不锈钢细丝的织物的复合层上，使导电端子与纳米不锈钢细丝相连接，即得到保暖产品的加热元件。
2.根据权利要求1所述保暖产品加热元件的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述纳米不锈钢细丝的长度为63.6～83.82cm，纳米不锈钢细丝的直径μm/股数/每股根数为：12～14/2～4/75～275；所述织物为无纺布材质。
3.根据权利要求1所述保暖产品加热元件的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述细单尼化纤布料为5～50单尼的化纤布料。
4.根据权利要求1所述保暖产品加热元件的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述热熔粘接合剂为共聚酰胺热熔胶膜，所述腊纸为耐200～350℃的腊面涂层纸；所述热压的次数为连续压1～3次，每次压15～70秒，热压机温度设置在170～260℃。
5.根据权利要求1所述保暖产品加热元件的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述导电端子的外表面套设有防水热缩胶管，所述热缩胶管为交联聚烯烃防水热缩端子管。
6.根据权利要求1所述保暖产品加热元件的制备方法，其特征在于，所述导电电线为铜丝电线，所述纳米不锈钢细丝和铜丝电线用铜带接驳。
7.根据权利要求1所述保暖产品加热元件的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述热风枪的参数为功率2000W，温度60-650℃。
8.根据权利要求1所述保暖产品加热元件的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述压胶条机的操作参数为：温度为530℃，速度为4.8m/min，压力为0.4Mpa，热风阻为0.06mpa。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述方法制备的保暖产品加热元件。
10.权利要求9所述保暖产品加热元件与其载体，以及连接发热元件的移动电源共同组成一个加热系统，在衣裤、被褥、履鞋、手套和袜穿带保暖产品中的应用。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180406 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |