CN109309972A - 一种柔性防水电热膜及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性防水电热膜及其制备方法，所述柔性防水电热膜包括：核心发热层，包括第一表面、第二表面，用于电发热；设置在第一表面的第一绝缘层；设置在第二表面的第二绝缘层；设置在第一绝缘层表面的第一防水布层；设置在第二绝缘层表面的第二防水布层；所述核心发热层包括导电薄膜和设置于导电薄膜上的电路线，所述电路线接通电源后，可与导电薄膜形成导电通路，导电薄膜将电能转化为热能释放热量。

Description

一种柔性防水电热膜及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种柔性防水电热膜及其制备方法。

背景技术

随着人们对衣着追求的要求越来越高，对于保温面料的要求也越来越高，但是，在严寒的冬季，光靠面料的保暖功能还不够。现有技术中虽然有带加热功能的纺织品，但这些纺织品的防水性能差，加热部件厚重一些，柔性差，不能像衣物一样柔软。并且，这些带加热纺织品防水性差，漏水后容易导致加热丝短路，甚至具有引发火灾或烧伤的安全隐患。具体的，有关电加热的防织品中的电热膜多使用PET、PI等基材封装，这样的电热膜可以防水但柔性很差；也有使用无纺布或防水布等布料作为基材，柔性较好，但防水性能不够。用于穿戴产品的电热膜要求有很好的柔性和防水性能，这样无需拆卸穿戴产品内的电热膜就可以直接水洗。目前的技术还未能满足人们对穿戴的需求，即，保证加热保暖的功能又不失轻柔舒适和安全的电热膜。

发明内容

本发明克服了上述缺陷，提供了一种安全且可水洗的柔性防水电热膜；

本发明的另一目的是提供上述柔性防水电热膜的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种柔性防水电热膜，包括：

核心发热层，包括第一表面、第二表面，用于电发热；

设置在第一表面的第一绝缘层；

设置在第二表面的第二绝缘层；

设置在第一绝缘层表面的第一防水布层；

设置在第二绝缘层表面的第二防水布层；

所述核心发热层包括导电薄膜和设置于导电薄膜上的电路线，所述电路线接通电源后，可与导电薄膜形成导电通路，导电薄膜将电能转化为热能释放热量。

作为本发明的一个优选方面，所述核心发热层被第一绝缘层和第二绝缘层密封其中。电极通过引线端子与电源连接。

作为本发明的一个优选方面，所述柔性防水发热膜的厚度为25-1000μm；优选地，柔性为以2mm的曲率半径为弯折所述电热膜1000次，电热膜电阻增大不超过1％。

作为本发明的一个优选方面，所述核心发热层的厚度为5-200μm，优选50μm。

作为本发明的一个优选方面，所述第一绝缘层的厚度为5-200μm，优选50μm。

作为本发明的一个优选方面，所述第二绝缘层的厚度为5-200μm，优选50μm。

作为本发明的一个优选方面，所述第一防水布层的厚度为5-500μm，优选50μm。

作为本发明的一个优选方面，所述第二防水布层的厚度为5-500μm，优选175μm。

作为本发明的一个优选方面，所述电路线包括第一粗线路和第二粗线路，所述第一粗线路引出若干第一细线路，所述第二粗线路引出若干第二细线路，所述第一细线路和所述第二细线路相向延伸形成叉指结构，所述第一细线路与第二粗线路之间以及第二细线路与第一粗线路之间不相连，外界电源正、负极分别与第一粗线路和第二粗线路连接。

进一步地，所述第一细线路与第二细线路的宽度相等。

进一步地，相邻的第一细线路与第二细线路之间的间隔相等，且是细线路宽度的2.5-5倍，优选4倍。

作为本发明的一个优选方面，所述导电薄膜为石墨烯薄膜、石墨烯浆料膜、碳浆膜、银纳米线薄膜、导电高分子膜等柔性导电材料，优选石墨烯浆料膜；

作为本发明的一个优选方面，所述绝缘层采用亚克力双面胶、硅胶双面胶、EVA热熔胶、TPU热熔胶、PES热熔胶、PO热熔胶、PA热熔胶等，优选TPU热熔胶或PES热熔胶。综合考虑热熔胶的柔性和熔化温度，TPU热熔胶和PES最适于本发明柔性防水电热膜。

作为本发明的一个优选方面，所述电路线采用铜箔、银浆、铜浆等材料中的一种或多种组合，优选银浆。

上述柔性防水电热膜的一种制备方法，所述导电膜为自支撑导电膜，包括：

在导电膜上制作电路线；

将第一绝缘层的一面与第一防水布层贴合，另一面与带有电路线的导电膜不带电极的一侧贴合；

将第二绝缘层的一面与第二防水布层贴合，并切出电极避让孔；和

再将第二绝缘层的另一面与导电膜带有电极的一侧贴合。

优选地，所述电极避让孔可以通过激光切割或冲切方法实现。

上述柔性防水电热膜的另一种制备方法，所述导电膜为非自支撑导电膜，包括：

在涂有离型剂的离型膜上印刷电路线浆料并固化，形成电路线；

在电路线表面印刷或涂布导电膜浆料并固化，形成导电膜；

将第一绝缘层的一面与第一防水布层贴合，另一面与固化好的导电膜贴合，再将离型膜剥离，使电路线裸露；

将第二绝缘层的一面与第二防水布层贴合，并切好电极避让孔；和

将第二绝缘层的另一面覆盖在裸露的电路线上。

优选地，所述电极避让孔可以通过激光切割或冲切方法实现。

与传统的电热膜相比，本发明提出的柔性防水电热膜采用防水布等材料作为封装层，使用柔性发热体和电极材料，克服了现有电热膜防水与柔性不能兼得的困难。使用本发明的可穿戴产品不仅具有良好的柔性，使用户有良好的穿戴体验，而且在清洗穿戴产品时无需将本发明的电热膜拆卸，从而更加方便。具体效果如下：

本发明采用的核心发热层中的导电膜非常柔软，不同于现有的石墨烯发热膜、发热片、传感器中所用的石墨与石墨烯的复合浆料固化后的导电膜，制备工艺巧妙的让这种柔性发挥出来，可以与柔性的绝缘层相结合，最终得到的电热膜柔性达到穿戴舒适的要求，以及高防水的安全要求。经折弯测试结果是：以曲率半径为2mm弯折本发明电热膜1000次，电热膜电阻增大不超过1％。经水洗测试结果是：将本发明电热膜用洗衣机水洗1h,电阻增大不超过0.5％。80℃连续工作寿命>20000h。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明柔性防水电热膜的结构示意图；

图2是本发明柔性防水电热膜的核心发热层的一种结构示意图；

图3是本发明柔性防水电热膜的核心发热层的一种结构示意图；

图4是本发明柔性防水电热膜的核心发热层的一种结构示意图；

1-核心发热层、101-第一表面，102-第二表面，11-导电薄膜，12-电路线，121-第一粗线路，122-第二粗线路，123-第一细线路，124-第二细线路，201-第一绝缘层，202-第二绝缘层，301-第一防水布层，302-第二纺水布层。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“宽度”、“厚度”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的一个实施例，提供了一种柔性防水电热膜，如图1所示，包括：

核心发热层1，包括第一表面101、第二表面102，用于电发热；

设置在第一表面的第一绝缘层201；

设置在第二表面的第二绝缘层202；

设置在第一绝缘层表面的第一防水布层301；

设置在第二绝缘层表面的第二防水布层302；

如图2、3、4所示，所述核心发热层1包括导电薄膜11和设置于导电薄膜上的电路线12，所述电路线接通电源后，可与导电薄膜形成导电通路，导电薄膜将电能转化为热能释放热量。所述核心发热层1被第一绝缘层201和第二绝缘层202密封其中，电极通过引线端子与电源连接。所述电路线包括第一粗线路121和第二粗线路122，所述第一粗线路121引出若干第一细线路123，所述第二粗线路122引出若干第二细线路124，所述第一细线路123和所述第二细线路124相向延伸形成叉指结构，所述第一细线路123与第二粗线路122之间以及第二细线路124与第一粗线路121之间不相连，外界电源正、负极分别与第一粗线路121和第二粗线路122连接。柔性防水电热膜可以是多种形状，以满足在不同衣物的不同部位的应用。例如，图4中的哑铃状，可以用于后肩部，两片宽片置于肩头位置；图3的半月状，可以用于小腹位置，更有利于女性保健。

作为本实施例的一种优选实施方式，所述第一细线路与第二细线路的宽度相等。相邻的第一细线路与第二细线路之间的间隔相等，且是细线路宽度的2.5-5倍，例如：若第一细线路和第二细线路的宽度均为0.8mm，则相邻的第一细线中与第二细线路之间的间隔为2-4mm，如2mm、2.4mm、2.8mm、3.2mm、3.6mm、4mm，等；优选4倍。

作为本实施例的一种优选实施方式，所述柔性防水发热膜的厚度为25-1000μm，以曲率半径2mm弯折1000次电阻变化不超过1％。其中，所述核心发热层的厚度为5-200μm，例如：5-180μm、8-150μm、10-120μm、15-100μm、20-80μm、40-60μm、12-30μm、5-10μm、25-60μm、30-70μm，等；优选50μm。所述第一绝缘层的厚度为5-200μm，例如：5-180μm、8-150μm、10-120μm、15-100μm、20-80μm、40-60μm、12-30μm、5-10μm、25-60μm、30-70μm，等；优选50μm。所述第二绝缘层的厚度为5-200μm，例如：5-180μm、8-150μm、10-120μm、15-100μm、20-80μm、40-60μm、12-30μm、5-10μm、25-60μm、30-70μm，等；优选50μm。所述第一防水布层的厚度为5-500μm，例如：5-180μm、8-150μm、10-120μm、15-100μm、20-80μm、40-60μm、12-30μm、5-10μm、25-60μm、30-70μm，等；优选50μm。所述第二防水布层的厚度为5-500μm，例如：50-400μm、80-350μm、100-200μm、30-90μm、120-380μm、40-260μm、200-300μm、85-110μm、125-200μm、150-200μm，等；优选175μm。

作为本实施例的一种优选实施方式，所述导电薄膜为石墨烯薄膜、石墨烯浆料膜、碳浆膜、银纳米线薄膜、导电高分子膜等柔性导电材料，优选石墨烯浆料膜；

作为本实施例的一种优选实施方式，所述绝缘层采用亚克力双面胶、硅胶双面胶、EVA热熔胶、TPU热熔胶、PES热熔胶、PO热熔胶、PA热熔胶等，优选TPU热熔胶或PES热熔胶。综合考虑热熔胶的柔性和熔化温度，TPU热熔胶和PES最适于本发明柔性防水电热膜，不仅有效的保证绝缘的目的，其柔性可以使其保护的核心发热层在长期反复水洗之后无损伤。

作为本实施例的一种优选实施方式，所述电路线采用铜箔、银浆、铜浆等材料中的一种或多种组合，优选银浆。

以下从制备方法的层面进一步解读本发明柔性防水电热膜，以下的具体实施例中，导电薄膜用石墨烯薄膜来说明，实际中，还可用ITO薄膜。无论选择石墨烯薄膜还是ITO薄膜，本发明柔性防水电热膜都可以用以下实施例的方法制备。当然，导电薄膜还有一些其它柔性导电材料，如薄膜石墨烯浆料膜、碳浆膜、银纳米线薄膜、导电高分子膜等。方法等同。

实施例1：

石墨烯发热膜电极结构和外形俯视图如图1所示，电极为分支电极间距相等的叉指电极，材料为银浆；石墨烯发热膜截面图如图2所示，防水布、热熔胶和石墨烯层的厚度分别为160μm，50μm，50μm；石墨烯层方块电阻为130Ω/□。以曲率半径2mm弯折石墨烯发热膜1000次电阻增大1％，将石墨烯发热膜放入洗衣机水洗1h，电阻增大0.5％。

实施例2：

石墨烯发热膜电极结构和外形俯视图如图3所示，电极为分支电极间距相等的叉指电极，材料为铜浆；石墨烯发热膜截面图如图2所示，防水布、热熔胶和石墨烯层的厚度分别为150μm，40μm，40μm；石墨烯层方块电阻为150Ω/□。以曲率半径2mm弯折石墨烯发热膜1000次电阻增大0.5％，将石墨烯发热膜放入洗衣机水洗1h，电阻增大0.3％。

实施例3：

石墨烯发热膜电极结构和外形俯视图如图4所示，电极为分支电极间距相等的叉指电极，材料为银浆；石墨烯发热膜截面图如图2所示，防水布、热熔胶和石墨烯层的厚度分别为130μm，40μm，40μm；石墨烯层方块电阻为150Ω/□。以曲率半径2mm弯折石墨烯发热膜1000次电阻增大0.5％，将石墨烯发热膜放入洗衣机水洗1h，电阻增大0.2％。

最后还应指出，任何单位和个人使用或实施本发明的技术方案都是对本发明的侵犯，任何单位和个人未经过本申请人的允许，都不能单独实施本专利。而任何单位和个人受到本发明的启发或经过简单调整而实施，也应认为是本专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种柔性防水电热膜，其特征在于：包括：

核心发热层，包括第一表面、第二表面，用于电发热；

设置在第一表面的第一绝缘层；

设置在第二表面的第二绝缘层；

设置在第一绝缘层表面的第一防水布层；

设置在第二绝缘层表面的第二防水布层；

所述核心发热层包括导电薄膜和设置于导电薄膜上的电路线，所述电路线接通电源后，可与导电薄膜形成导电通路，导电薄膜将电能转化为热能释放热量。

2.根据权利要求1所述的柔性防水电热膜，其特征在于：所述核心发热层被第一绝缘层和第二绝缘层密封其中。

3.根据权利要求1所述的柔性防水电热膜，其特征在于：所述柔性防水发热膜的厚度为25-1000μm；优选地，柔性特点为：以2mm的曲率半径为弯折所述电热膜1000次，电热膜电阻增大不超过1％。

4.根据权利要求1所述的柔性防水电热膜，其特征在于：

所述核心发热层的厚度为5-200μm；

和/或，所述第一绝缘层的厚度为5-200μm；

和/或，所述第二绝缘层的厚度为5-200μm；

和/或，所述第一防水布层的厚度为5-500μm；

和/或，所述第二防水布层的厚度为5-500μm。

5.根据权利要求1所述的柔性防水电热膜，其特征在于：

所述核心发热层的厚度为50μm；

和/或，所述第一绝缘层的厚度为50μm；

和/或，所述第二绝缘层的厚度为50μm；

和/或，所述第一防水布层的厚度为175μm；

和/或，所述第二防水布层的厚度为175μm。

6.根据权利要求1所述的柔性防水电热膜，其特征在于：所述电路线包括第一粗线路和第二粗线路，所述第一粗线路引出若干第一细线路，所述第二粗线路引出若干第二细线路，所述第一细线路和所述第二细线路相向延伸形成叉指结构，所述第一细线路与第二粗线路之间以及第二细线路与第一粗线路之间不相连，外界电源正、负极分别与第一粗线路和第二粗线路连接。

7.根据权利要求6所述的柔性防水电热膜，其特征在于：所述第一细线路与第二细线路的宽度相等；和/或，相邻的第一细线路与第二细线路之间的间隔相等，且是细线路宽度的2.5-5倍，优选4倍。

8.根据权利要求1所述的柔性防水电热膜，其特征在于：所述导电薄膜为石墨烯薄膜、石墨烯浆料膜、碳浆膜、银纳米线薄膜、导电高分子膜等柔性导电材料，优选石墨烯浆料膜；

和/或，所述绝缘层采用亚克力双面胶、硅胶双面胶、EVA热熔胶、TPU热熔胶、PES热熔胶、PO热熔胶或PA热熔胶等，优选TPU热熔胶或PES热熔胶；

和/或，所述电路线采用铜箔、银浆、铜浆等材料中的一种或多种组合，优选银浆。

9.根据权利要求1所述的柔性防水电热膜的制备方法，其特征在于：所述导电膜为自支撑导电膜，包括：

在导电膜上制作电路线；

将第一绝缘层的一面与第一防水布层贴合，另一面与带有电路线的导电膜不带电极的一侧贴合；

将第二绝缘层的一面与第二防水布层贴合，并切出电极避让孔；和

再将第二绝缘层的另一面与导电膜带有电极的一侧贴合；

优选地，所述电极避让孔可以通过激光切割或冲切方法实现。

10.根据权利要求1所述的柔性防水电热膜的制备方法，其特征在于：所述导电膜为非自支撑导电膜，包括：

在涂有离型剂的离型膜上印刷电路线浆料并固化，形成电路线；

在电路线表面印刷或涂布导电膜浆料并固化，形成导电膜；

将第一绝缘层的一面与第一防水布层贴合，另一面与固化好的导电膜贴合，再将离型膜剥离，使电路线裸露；

将第二绝缘层的一面与第二防水布层贴合，并切好电极避让孔；和

将第二绝缘层的另一面覆盖在裸露的电路线上；

优选地，所述电极避让孔可以通过激光切割或冲切方法实现。