CN108024393A - 用于地板或瓷砖的发热体及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于地板或瓷砖的发热体及制备方法，本发热体采用平衡胶纸层、定向结构刨花板、碳纤维芯片纸层、木纹纸层和耐磨层依次层叠，其中碳纤维芯片纸层中的碳纤维直径为300 nm并采用短纤维和长纤维复配而成，铝箔电极和铜电极设于碳纤维芯片纸层和定向结构刨花板两端并且互连。本方法采用长短纤维木浆和碳纤维丝充分混合后制成碳纤维芯片纸张；纸张与定向结构刨花板通过平衡热压方式固化结合，然后分别覆上平衡胶纸及木纹纸层和耐磨胶纸层，设置铝箔电极和铜电极，得到发热体。本发热体及制备方法克服了传统发热地板或瓷砖的缺陷，其发热均匀，无局部过热，且与地板或瓷砖本体结合可靠，保证了铺设后的地面质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于地板或瓷砖的发热体及制备方法。
背景技术
随着科学技术的发展及人们生活水平的提高，发热地板或发热瓷砖得到广泛应用，其通过在地板或瓷砖背面设置发热体，发热体通电后能够源源不断地产生热量并向室内空间释放，达到供暖的目的。目前，传统的发热体大多为碳纤维发热材料，其采用碳纤维丝编织成发热线，通过绕线的方式固定在地板或瓷砖背面，或者是制作成碳纤维发热膜。通常该发热体没有对碳纤维的长短分布进行设计，导致发热不均匀，易产生局部过热的问题，影响地板或瓷砖的物理性能，且地板存在碳化的风险。此外，碳纤维发热膜的外层塑料与地板木基材或瓷砖本体结合不稳固，易发生分层等质量问题，严重影响铺设后的地面质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于地板或瓷砖的发热体及制备方法，本发热体及制备方法克服了传统发热地板或瓷砖的缺陷，其发热均匀，无局部过热，且与地板或瓷砖本体结合可靠，保证了铺设后的地面质量。
为解决上述技术问题，本发明用于地板或瓷砖的发热体包括平衡胶纸层、定向结构刨花板、碳纤维芯片纸层、木纹纸层、耐磨胶纸层、铜电极和铝箔电极，所述平衡胶纸层、定向结构刨花板、碳纤维芯片纸层、木纹纸层和耐磨胶纸层依次层叠设置，所述碳纤维芯片纸层中的碳纤维直径为300 nm并且采用短纤维和长纤维复配而成，所述铝箔电极分别设于所述碳纤维芯片纸层两端，所述铜电极设于所述定向结构刨花板两端并且与所述铝箔电极连接。
进一步，所述碳纤维芯片纸层中的短纤维长度为25～35nm、长纤维长度为2～4cm。
进一步，所述耐磨胶纸层是三氧化二铝耐磨胶纸。
进一步，所述铜电极为黄铜电极，所述铝箔电极为纯铝电极，其厚度为0.05mm、宽度为3cm、阻抗≤0.05Ω/m2。
进一步，所述定向结构刨花板两侧分别设有阴阳锁扣，相邻定向结构刨花板之间通过阴阳锁扣连接。
进一步，所述碳纤维芯片纸层中的短纤维长度为30nm、长纤维长度为3cm。
一种上述发热体的制备方法包括如下步骤：
步骤一、将29.7～32wt％的长纤维木浆、15.4～18.3 wt％的短纤维木浆、1.5～3.2wt％的碳纤维丝、45.7～51.3wt%的清水、1wt%的湿润分散剂放入到密封搅拌桶中；
步骤二、以1800转/分钟以上转速搅拌45分钟以上至均匀，再将搅拌均匀的混合物采用造纸机械设备制成0.5mm厚度的带电阻的碳纤维芯片纸张；
步骤三、将成型的碳纤维芯片纸张裁切成需要的规格大小，并且在纸张两端贴上铝箔电极，成为碳纤维芯片纸层；
步骤四、碳纤维芯片纸层和定向结构刨花板通过平衡热压方式固化结合，并在定向结构刨花板两端钻孔后嵌入铜电极，铜电极连接铝箔电极；
步骤五、定向结构刨花板背面覆上平衡胶纸，放入热压机里进行热压，使碳纤维芯片纸层的碳纤维轧入定向结构刨花板，使两者相融为一体；
步骤六、碳纤维芯片纸层表面依次铺覆木纹纸层和耐磨胶纸层，放入热压机压合成一体，得到所述的发热体。
进一步，所述长纤维木浆为29.7wt％、短纤维木浆为17.3wt％、碳纤维丝为2.5wt%、清水为49.5wt%，所述湿润分散剂为YE-60石蜡分散剂。
进一步，所述铝箔电极采用导电胶与碳纤维芯片纸张的两端粘合。
进一步，所述定向结构刨花板与平衡胶纸热压的工艺参数为压力大于20兆帕、温度高于180摄氏度、压合时间15分钟以上。
由于本发明用于地板或瓷砖的发热体及制备方法采用了上述技术方案，即本发热体采用平衡胶纸层、定向结构刨花板、碳纤维芯片纸层、木纹纸层和耐磨胶纸层依次层叠，其中碳纤维芯片纸层中的碳纤维直径为300 nm并且采用短纤维和长纤维复配而成，铝箔电极设于碳纤维芯片纸层两端，铜电极设于定向结构刨花板两端并且与铝箔电极连接。本方法采用长短纤维木浆和碳纤维丝充分混合后制成碳纤维芯片纸张；碳纤维芯片纸张与定向结构刨花板通过平衡热压方式固化结合，然后分别覆上平衡胶纸及木纹纸层和耐磨胶纸层，设置铝箔电极和铜电极，得到发热体。本发热体及制备方法克服了传统发热地板或瓷砖的缺陷，其发热均匀，无局部过热，且与地板或瓷砖本体结合可靠，保证了铺设后的地面质量。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明用于地板或瓷砖的发热体的结构示意图。
具体实施方式
实施例如图1所示，本发明用于地板或瓷砖的发热体包括平衡胶纸层1、定向结构刨花板2、碳纤维芯片纸层3、木纹纸层4、耐磨胶纸层5、铜电极7和铝箔电极6，所述平衡胶纸层1、定向结构刨花板2、碳纤维芯片纸层3、木纹纸层4和耐磨胶纸层5依次层叠设置，所述碳纤维芯片纸层3中的碳纤维直径为300 nm并且采用短纤维和长纤维复配而成，所述铝箔电极6分别设于所述碳纤维芯片纸层3两端，所述铜电极7设于所述定向结构刨花板2两端并且与所述铝箔电极6连接。
优选的，所述碳纤维芯片纸层3中的短纤维长度为25～35nm、长纤维长度为2～4cm。
优选的，所述耐磨胶纸层5是三氧化二铝耐磨胶纸。
优选的，所述铜电极7为黄铜电极，所述铝箔电极6为纯铝电极，其厚度为0.05mm、宽度为3cm、阻抗≤0.05Ω/m2。
优选的，所述定向结构刨花板2两侧分别设有阴阳锁扣21，相邻定向结构刨花板2之间通过阴阳锁扣21连接。
优选的，所述碳纤维芯片纸层3中的短纤维长度为30nm、长纤维长度为3cm。
一种上述发热体的制备方法包括如下步骤：
步骤一、将29.7～32wt％的长纤维木浆、15.4～18.3 wt％的短纤维木浆、1.5～3.2wt％的碳纤维丝、45.7～51.3wt%的清水、1wt%的湿润分散剂放入到密封搅拌桶中；
步骤二、以1800转/分钟以上转速搅拌45分钟以上至均匀，再将搅拌均匀的混合物采用造纸机械设备制成0.5mm厚度的带电阻的碳纤维芯片纸张；
步骤三、将成型的碳纤维芯片纸张裁切成需要的规格大小，并且在纸张两端贴上铝箔电极，成为碳纤维芯片纸层；常用的纸张规格600×600mm、600×900mm、600×1200mm、1200×2400mm等多种；
步骤四、碳纤维芯片纸层和定向结构刨花板通过平衡热压方式固化结合，并在定向结构刨花板两端钻孔后嵌入铜电极，铜电极连接铝箔电极；由于碳纤维芯片纸层和定向结构刨花板同为木质材料，其本质相同，所以热压固化后不会产生排斥，提高了稳定性；
步骤五、定向结构刨花板背面覆上平衡胶纸，放入热压机里进行热压，使碳纤维芯片纸层的碳纤维轧入定向结构刨花板，使两者相融为一体；
步骤六、碳纤维芯片纸层表面依次铺覆木纹纸层和耐磨胶纸层，放入热压机压合成一体，得到所述的发热体。其中木纹纸层和耐磨胶纸层起到保护碳纤维芯片纸层的作用。
优选的，所述长纤维木浆为29.7wt％、短纤维木浆为17.3wt％、碳纤维丝为2.5wt%、清水为49.5wt%，所述湿润分散剂为YE-60石蜡分散剂。
优选的，所述铝箔电极采用导电胶与碳纤维芯片纸张的两端粘合。
优选的，所述定向结构刨花板与平衡胶纸热压的工艺参数为压力大于20兆帕、温度高于180摄氏度、压合时间15分钟以上。
本发热体中的定向结构刨花板俗称"欧松板"，是以小径材的木材作为原料，在高温高压干燥和脱油之后形成的一种具有定向结构的板材。定向结构指的是表层刨片呈纵向排列，芯层刨片呈横向排列，木纹结构在经过重组之后，使加工更加便利，防水防潮的性能增强，具有很大的强度和硬度，稳定性好，不易发生变形和开裂，并且防火，耐高温，无甲醛释放，结实耐用。定向结构刨花板之间采用类似于木地板的阴阳锁扣连接，确保整体稳固程度，在其上层通过木纹纸层和耐磨胶纸层可以铺设各类瓷砖或木地板等装饰性材料，达到功能与美观的完美结合。
本方法将绝缘体的定向结构刨花板通过碳纤维芯片纸层使面层变成可以通电、发热的导体，同时兼具有可靠的安全性。碳纤维芯片纸层分散均匀形成网状电路面板，相比传统的碳纤维丝、碳纤维薄膜具有发热面更大，升温更快，温度更为恒定，能耗更低，热效率更高（环境温度在5℃时， 5分钟可以升温10℃以上），发热均匀度更好，使用寿命长等特点。通过设置固定功率（功率密度标准为90mw/cm2）确保发热温度不超过40℃，不会对定向结构刨花板基材本身的性能造成影响，更没有局部过热的问题产生，同时定向结构刨花板本身的保温性很好，抗变形性能强，甲醛释放远低于标准，使用寿命可达10万小时以上，碳纤维芯片纸层产生的能量直接通过远红外线辐射到外界，实现了如电灯般的即开即用，有效杜绝了能源的浪费。在使用 220V民用电压给本发热体两端的铜电极通电之后，置于室温环境5℃条件下，在20分钟内地板或瓷砖表面即可达到40℃，且同一表面的温差在3℃以内，并释放出有益人体健康的远红外线，波长范围集中在8-15μm，与太阳光的远红外线有益波长范围一致。
另外，定向结构刨花板与碳纤维芯片纸层的纤维构造接近，通过热压的方式可以使两者有机结合在一起，日常加热使用时不会产生复合层开裂等问题；碳纤维芯片纸层中的碳纤维细度足够，达到300纳米级别，且采用短纤维和长纤维复配构成，其分散均匀、结构稳定、使用耐久。本发热体应用前景广泛，可用于室内的地面采暖、墙面采暖、储藏保温、健康理疗等多个领域。
Claims (10)
1.一种用于地板或瓷砖的发热体，其特征在于：本发热体包括平衡胶纸层、定向结构刨花板、碳纤维芯片纸层、木纹纸层、耐磨胶纸层、铜电极和铝箔电极，所述平衡胶纸层、定向结构刨花板、碳纤维芯片纸层、木纹纸层和耐磨胶纸层依次层叠设置，所述碳纤维芯片纸层中的碳纤维直径为300 nm并且采用短纤维和长纤维复配而成，所述铝箔电极分别设于所述碳纤维芯片纸层两端，所述铜电极设于所述定向结构刨花板两端并且与所述铝箔电极连接。
2.根据权利要求1所述的用于地板或瓷砖的发热体，其特征在于：所述碳纤维芯片纸层中的短纤维长度为25～35nm、长纤维长度为2～4cm。
3.根据权利要求1或2所述的用于地板或瓷砖的发热体，其特征在于：所述耐磨胶纸层是三氧化二铝耐磨胶纸。
4.根据权利要求3所述的用于地板或瓷砖的发热体，其特征在于：所述铜电极为黄铜电极，所述铝箔电极为纯铝电极，其厚度为0.05mm、宽度为3cm、阻抗≤0.05Ω/m2。
5.根据权利要求4所述的用于地板或瓷砖的发热体，其特征在于：所述定向结构刨花板两侧分别设有阴阳锁扣，相邻定向结构刨花板之间通过阴阳锁扣连接。
6.根据权利要求2所述的用于地板或瓷砖的发热体，其特征在于：所述碳纤维芯片纸层中的短纤维长度为30nm、长纤维长度为3cm。
7.一种权利要求1至6任一项所述发热体的制备方法，其特征在于：本方法包括如下步骤：
步骤一、将29.7～32wt％的长纤维木浆、15.4～18.3 wt％的短纤维木浆、1.5～3.2wt％的碳纤维丝、45.7～51.3wt%的清水、1wt%的湿润分散剂放入到密封搅拌桶中；
步骤二、以1800转/分钟以上转速搅拌45分钟以上至均匀，再将搅拌均匀的混合物采用造纸机械设备制成0.5mm厚度的带电阻的碳纤维芯片纸张；
步骤三、将成型的碳纤维芯片纸张裁切成需要的规格大小，并且在纸张两端贴上铝箔电极，成为碳纤维芯片纸层；
步骤四、碳纤维芯片纸层和定向结构刨花板通过平衡热压方式固化结合，并在定向结构刨花板两端钻孔后嵌入铜电极，铜电极连接铝箔电极；
步骤五、定向结构刨花板背面覆上平衡胶纸，放入热压机里进行热压，使碳纤维芯片纸层的碳纤维轧入定向结构刨花板，使两者相融为一体；
步骤六、碳纤维芯片纸层表面依次铺覆木纹纸层和耐磨胶纸层，放入热压机压合成一体，得到所述的发热体。
8.根据权利要求7所述的发热体的制备方法，其特征在于：所述长纤维木浆为29.7wt％、短纤维木浆为17.3wt％、碳纤维丝为2.5wt%、清水为49.5wt%，所述湿润分散剂为YE-60石蜡分散剂。
9.根据权利要求7或8所述的发热体的制备方法，其特征在于：所述铝箔电极采用导电胶与碳纤维芯片纸张的两端粘合。
10.根据权利要求9所述的发热体的制备方法，其特征在于：所述定向结构刨花板与平衡胶纸热压的工艺参数为压力大于20兆帕、温度高于180摄氏度、压合时间15分钟以上。
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