CN110267370A - 一种保健保暖用柔性电热复合织物及其制备方法与应用 - Google Patents
一种保健保暖用柔性电热复合织物及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110267370A CN110267370A CN201910547830.9A CN201910547830A CN110267370A CN 110267370 A CN110267370 A CN 110267370A CN 201910547830 A CN201910547830 A CN 201910547830A CN 110267370 A CN110267370 A CN 110267370A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- insulating protective
- protective layer
- electric heating
- heater circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004744 fabric Substances 0.000 title claims abstract description 92
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 title claims abstract description 90
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims abstract description 63
- 230000036541 health Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 23
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 249
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 97
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims abstract description 18
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 15
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 31
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 24
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 22
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 10
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 claims description 10
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 7
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims description 4
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 210000003127 knee Anatomy 0.000 abstract description 2
- 230000001012 protector Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 description 39
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 39
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 10
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 9
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 8
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 8
- 229920004934 Dacron® Polymers 0.000 description 5
- 229920004933 Terylene® Polymers 0.000 description 5
- 239000002305 electric material Substances 0.000 description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 2
- 244000137852 Petrea volubilis Species 0.000 description 1
- 206010003246 arthritis Diseases 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 208000021760 high fever Diseases 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 206010025482 malaise Diseases 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920001983 poloxamer Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/0019—Circuit arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/34—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
- H05B3/342—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs heaters used in textiles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
Abstract
本发明提供了一种保健保暖用电热复合织物，包括基底层(2)、绝缘防护层(3)、电热层(4)，所述电热层(4)封装在上下两层绝缘防护层(3)之间，电热层(4)与绝缘防护层(3)封装在上下两层基底层(2)之间，其特征在于，所述电热层(4)为导电油墨固化后形成的电热电路，电热电路附着在绝缘防护层(3)上，电热电路通过铜箔电极(5)或导电电路(9)与电源连接。本发明选用了丝网印刷的方式，对电热层的导电涂层进行了设计，使得在供电的情况下，电流有稳定的线路可以流通，提升了发热的稳定性，节省了油墨。本发明可以广泛的应用于电热护膝、电热护腰、电热护颈、电热手套等保健保暖用品上。
Description
技术领域
本发明属于电热材料技术领域，具体涉及到一种保健保暖用柔性电热复合织物及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高，人们生活在一个相对安逸的环境中，却缺乏了自身身体锻炼，忽略了自身的身体素质。现在的人群大多以不正确的姿势劳作、休息，形成不良习惯，如长久坐立，长期低头玩手机等，这些行为导致人们出现身体上的不适症状；另外对于老年人来说，也容易出现关节炎、风湿等症状，所以保健保暖产品逐渐出现在人们的生活中，例如护膝、护腰、护颈等产品。因此，电热织物具有很好的发展前景。
电热复合织物是通过自身的电阻将电能转化为热能的一种织物，目前大多数的电热元件是利用金属材料，半导体材料，导电纤维，高分子导电材料等制成的。但是金属丝和导电纤维等制备的发热织物一般耐弯折性较差，柔软度不佳，舒适度受到了影响，所以高分子导电材料的应用成为电热材料的热点。碳基类导电材料一般以炭黑、石墨烯、碳纳米管等为主要填料，其他高分子助剂作为支撑制备而成的导电油墨，具有良好的导电性且价格低廉；金属类导电油墨，是以银、铜等为主要导体的导电油墨，由于其电阻小，导电性能好，被广泛用于电子元件上。
电热织物的电热性能是由于自身的电阻在施加电压的情况下的产生焦耳热，因此，电热性能的优劣与自身的电阻以及施加的电压有很大的关系。根据焦耳定于Q＝(U2/R)*t，可以看出电压越大，电阻越小，产生的热量越多，功率越大。当然，作为保健保暖用的电热织物，考虑到使用的安全性，我们希望使用电压越低越好。低电压，低电阻，大面积高热量是我们的目标。
中国专利CN 101431837 A公布了一项远红外柔性电热材料，该电热材料是基材及涂覆在基材上的碳浆烘干而成的形成了电热膜，两边装了两条导流条，进行封装。这种电热材料采用涂布的方式，碳浆附着在整个基材上。然而这种采用涂布的形式，没有稳定的电路，必然会影响导电电流的稳定性；并且浆料使用量大，复合层数多，导致柔软度欠佳，工艺比较复杂；另外，附加的导流条与导电热膜不属于同种工艺的组合，增加了接触的不稳定性，容易出现电路的故障；使用的电压较大，耗能较多。
另一项中国专利CN 108521683 A公布了一种纳米纤维素氧化石墨烯电热材料，它是利用喷墨打印或喷涂的方式将石墨烯混合体涂布在基材上的绝缘层上，形成发热层，再进行第二次绝缘，最后用砂纸手工或机械打磨除去多余的发热层。这种方法制备工艺繁琐，绝缘层与电热层都采用了喷涂的方法，很难保证涂层的均匀性；另外需要手工打磨去除多余的发热层，费时费力；并且最外层为绝缘涂层，柔软舒适性极差，没有温和柔软的手感，阻碍了这种电热材料的在服用领域的发展。
发明内容
本发明的目的在于解决上述背景技术的不足之处，提供一种安全性能佳，能耗低，电热效率高，发热稳定，一次成型而无需后处理的柔软舒适的保健保暖用柔性电热复合织物及其制备方法与应用。
为了达到上述目的，本发明提供了一种柔性电热复合织物，包括电热层、基底层、绝缘防护层，所述基底层包括上层基底层与下层基底层，所述绝缘防护层包括上层绝缘防护层与下层绝缘防护层，所述电热层封装在上层绝缘防护层与下层绝缘防护层之间，电热层与绝缘防护层封装在上层基底层与下层基底层之间，其特征在于，所述电热层为导电油墨固化后形成的电热电路，电热电路附着在绝缘防护层上，电热电路的端口通过铜箔电极或导电电路与电源连接。
优选地，所述电热电路通过铜箔电极与电源连接时，铜箔电极位于上层基底层与上层绝缘防护层上，与电热电路的端口导电性连接，通过电源线与电源连接；所述电热电路通过导电电路与电源连接时，导电电路附着在绝缘防护层之间，与电热电路的端口导电性连接，通过导电电路与电源连接。
更优选地，所述电源线上设置有开关，末端为USB端口，通过USB口与电源连接。
更优选地，所述电热电路通过导电电路与电源连接时，电源为微型可充电纽扣电池或者为热电材料制备的微型电源，热电材料制备的微型电源可以根据温度差自动储存电能；导电电路上设置有PVC薄膜按键开关，是一种自带印刷线路的开关。
优选地，所述电热电路采用丝网印刷的方式将导电油墨印刷在绝缘防护层上；导电油墨为导电碳浆和/或导电银浆，根据柔性电热复合织物所需要的总电阻选择性使用。
优选地，所述电热电路为串联电路或并联电路，整个发热区域上线路的宽度和间距应保持一致，宽度和间距为2～20mm，在电路的弯折处应为平滑的S型弧线。
更优选地，所述的宽度和间距均为5mm。
优选地，所述的导电电路采用丝网印刷的方式印刷在绝缘防护层上，通过导电油墨固化直接与电热电路的端口导电性连接，导电油墨为导电银浆。
更优选地，所述导电电路中导电银浆的方阻值不大于10mΩ/sq/mil。
优选地，所述基底层为机织物、针织物和非织造布中的任意一种，可以根据需要选择不同的织物。
更优选地，所述基底层为涤纶针织布。
优选地，所述绝缘防护层为防水绝缘的热塑性聚氨酯(TPU)膜，具有绝缘防水、抗磨耐腐、高张力、强韧以及耐老化的特性，可以对电热层起到很好的防护作用，且不会影响电热复合织物的柔软度。
本发明还提供了一种柔性电热复合织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据所需要的发热的面积设计电热电路，电热电路的宽度和间距应保持一致，电路弯折处应是平滑的S型弧线，制作丝印网版；
(2)根据所需要的电阻值及所需要达到的温度范围，选择导电油墨的规格和种类；
(3)选取织物，并裁剪成两块大于设计导电电路尺寸的织物，作为基底层，将其中一层作为上层基底层，另一层作为下层基底层；选用防水绝缘的TPU膜,裁剪成两块大于导电电路的尺寸，作为绝缘防护层，其中一层作为上层绝缘防护层，另一层作为绝缘防护层；
(4)将下层绝缘防护层覆盖在下层织物的上方，下层绝缘防护层上方再放置一层离型纸，放置在温度为195℃的热压机上进行30s的热压，使得下层绝缘防护层复合在下层基底层上，恢复到常温时，将离型纸剥离；
(5)将下层绝缘防护层放在印刷台上，在下层绝缘防护层上放置制作好的丝印网版，丝印网版上方放置导电油墨，在丝网印刷机上进行丝网印刷，导电油墨透过丝印网版的空隙漏印在下层绝缘防护层上，按照设计好的电热电路形成电热层涂层；
(6)将印刷好的电热层涂层放置在120℃的烘箱中干燥30min，得到固化后的电热层；
(7)将上层绝缘防护层和上层基底层裁剪出可以使电极伸出的孔洞，使电热层的两个端口从该孔洞中露出；或者，裁剪出可以安装开关与电源的位置；
(8)将上层绝缘防护层和上层基底层依次放置在电热层的上方，再一次放置在热压机上，温度为195℃，时间为30s，进行第二次热压复合，使得上层基底层、上层绝缘防护层、电热层、下层绝缘防护层、下层基底层同时复合，得到柔性电热复合织物。
优选地，所述步骤(8)得到的柔性电热复合织物上的电热层的两个端口上安装铜箔电极，再将铜箔电极连接电源线；或者，在柔性电热复合织物热压前，在下层绝缘防护层上涂刷与该两个端口连通的导电电路，然后进行热压并在导电电路的另一端连接电源，电池(10)为纽扣可充电电池或热电材料制备的微型电源，所述热电材料制备的微型电源可以根据温度差自动储存电能。
本发明还提供了上述柔性电热复合织物在保健保暖用品中的应用。
本发明的原理在于：
对电热层1的电热电路进行线路设计，电热电路是根据所需要的发热面积以及发热温度经过设计而形成的一定尺寸，一定形状的平滑导电通路，具有具体的发热电阻。电路的发热总电阻可以根据电路的尺寸，长度、宽度及连接方式进行适当的调节，从而有效的控制发热层工作电压，提高功率，降低能耗，改善电热复合织物的安全性。根据具体的需要将设计好的电路在丝印网版上进行精密的制板，采用丝网印刷的方式将线路精密的印刷在绝缘防护层3上。
在线路的设计上主要可以有串联电路(图5)和并联电路(图7)两种，可以看到两种电路的发热面积是一样的，均在115×115mm2的面积上发热，线路的宽度和间距均为5mm，保证了发热的均匀性；设计电路附着在绝缘防护层上，虽然没有涂布，但是不会影响整个面积上的发热效果，节约了油墨的使用量，并且电流有均一稳定的通道通过，保证了电流的稳定性，改善了电热复合织物的发热效果。
利用万用表对电热复合织物的电阻值进行测量，并根据设定好的输入电压，给电热复合织物施加电压，对电热复合织物进行性能测试，对其发热效果进行测定。如果在设定的电压下没有达到很理想的发热效果，可以对导电线路重新进行设计，改变电路的宽度、长度等参数，也可以改变线路的类型或者更换油墨。
在采用同种油墨，同样印刷面积的情况下，与串联电路(图5)相比，并联电路(图7)可以显著降低电热电路的总电阻，为开发低能耗，低电压、高功率电热复合织物提供了新的思路和想法。
本发明有益效果在于：
(1)本发明采用了导电银浆作为电热层涂层材料，电热转化效率高，另外也开创了同一个电路采用不同种油墨的套印方法，电阻较大的碳浆油墨也可以作为电热涂层，而电阻很小的导电银浆充当导流涂层；电源线也可以用导电性好的涂层电路来代替，整体上取代了金属线路的存在。
(2)本发明选用了丝网印刷的方式，对电热层的电热电路进行了设计，可以设计成任意的导通电路，使得在供电的情况下，电流有稳定的线路可以流通，提升了发热的稳定性，节省了油墨。
(3)本发明法制备方法不需要对已经固化的电路进行打磨与处理，一次成型，固化后即为所需要的发热层，方便简单。
(4)本发明的发热层设计性强，不需要改变油墨的规格就可以调整整个发热层的电阻及尺寸。可以保证在低压下，根据不同的产品、不同的发热面积选择并设计合适的电路，降低能耗，提高发热效率。
(5)本发明采用性能优良的热塑性聚氨酯薄膜作为绝缘防护层，具有绝缘防水，抗磨耐腐，高强耐老化的功能，最重要的是制作的电热织物柔软度极佳，与普通纺织品无异。最外层采用柔性针织织物，可以赋予复合织物优异的柔软度、舒适度及美观性。
(6)本发明使用的电压在2-9范围内，因此，供电部分可选择性强，可以使用充电宝供电也可以使用微型可充电纽扣电池、热电材料制备的微型电源等，轻便美观。
(7)本发明的制备方法简单方便、耗时短、适用性强，可以广泛的应用于电热护膝、电热护腰、电热护颈、电热手套等保健保暖用品上。
附图说明
图1为本发明柔性电热复合织物的结构示意图；其中1为电热层，2为基底层，3为绝缘防护层，4为电热层端口；
图2为本发明柔性电热复合织物的截面图；其中1为电热层，21为上层基底层，31为上层绝缘防护层，32为下层绝缘防护层，22为下层基底层；
图3为本发明的电源线连接示意图；其中，5为铜箔电极，6为电源线，7为开关，8为USB口；
图4为本发明的导电电路连接示意图；其中9为导电电路，10为微型可充电纽扣电池或者热电材料电源，11为PVC薄膜按键开关；
图5为本发明所述实例1的电热电路设计图；
图6为本发明所述实例1的柔性电热复合织物的升降温曲线；
图7为本发明所述实例2的电热电路设计图；
图8为本发明所述实例2的柔性电热复合织物的升降温曲线；
图9为本发明所述实例3的电热电路设计图；
图10为本发明所述实例3的柔性电热复合织物的升降温曲线；
图11为本发明所述实例4的电发热手套的电热电路设计图；
图12为本发明所述实例4的电发热手套的升降温曲线。
图13为本发明所述实例4的电发热手套的外观图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明各实施例所用材料：涤纶的针织布(克重：260g/m2)及机织布(克重为：90g/m2)，热塑性聚氨酯(TPU)膜(厚度：0.1mm)，电热电路导电碳浆、电热电路导电银浆(方阻为25mΩ/sq/mil)，导电电路导电银浆(方阻为10mΩ/sq/mil)。
电热性能的测试方法：用直流电源提供电压、万用表测量电阻，红外测温仪测量温度，秒表记录时间。在电热织物连接电源通电后，每隔20秒记录一次织物表面的温度，500秒升温，500秒降温，根据数据绘制升降温曲线，反映电压对温度的影响。
实施例1
如图1～2，图4所示，本实施例提供了一种柔性电热复合织物，包括电热层1、基底层2、绝缘防护层3，所述基底层2包括上层基底层21与下层基底层22，所述绝缘防护层3包括上层绝缘防护层31与下层绝缘防护层32，所述电热层1封装在上层绝缘防护层31与下层绝缘防护层32之间，电热层1与绝缘防护层3封装在上层基底层21与下层基底层22之间，所述电热层1为导电油墨固化后形成的电热电路，电热电路附着在绝缘防护层3上，电热电路的端口4通过导电电路9与微型可充电纽扣电池10连接；
其中，所述导电电路9附着在绝缘防护层3上，与电热电路的端口4导电性连接，导电电路9上设置有PVC薄膜按键开关11，是一种自带印刷线路的开关。
上述柔性电热复合织物的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照所需要的发热面积，将电热电路设计成如图5所示的线路，并制作成丝网印刷网版，其中，A为115mm，B为115mm，线路的宽度和间距均为5mm，保证发热的均匀性；同时设计导电电路代替电源线，导电电路是宽度为2mm的等宽条状涂层；
(2)根据设计好的电路图尺寸，将涤纶针织布与热塑性聚氨酯(TPU)膜裁剪成可以容纳130×140mm2电热层1及导电电路9的形状各两块；
(3)将完整的一块涤纶针织布放在底层，一块完整的TPU膜放在上层，再放置一层离型纸在最上层，同时放在195℃的热压机上，热压时间30s，待复合物恢复到室温后，将离型纸剥离，形成TPU膜与针织物的复合物；
(4)在TPU膜的一侧上方放置制作好的丝网印刷网版，网版上放少量的导电银浆，导电银浆的方阻为25mΩ/sq/mil,在丝网印刷机上进行丝网印刷操作，刮刀的气压值应在4bar左右，将导电油墨以线路的形式涂覆在TPU薄膜一侧，随后将其放置在鼓风干燥箱内进行干燥，温度为120℃，时间为30min，得到电热层1；
(5)在电热电路通电的位置进行导电电路9的印刷，其印刷工艺与方法与电热电路相同，采用的导电油墨为方阻为10mΩ/sq/mil的导电银浆，在150℃条件下固化30min，通过导电油墨固化直接与电热电路的端口导电性连接；
(6)在电热层的上方放置TPU膜和涤纶针织物各一块，同时预留出安装开关和电源的位置，再一次放置在195℃的热压机上，热压30s，得到了柔性电热复合织物；
(8)对制备完成的电热复合织物进行电热性能测试；织物发热层的总电阻为4Ω，将其静放在一块涤纶布上，测得的其升降温曲线，如图6所示：柔性电热织物在5V的电压下就可以达到46度的高温，电热转化率高，使用电压安全；
(7)将PVC薄膜按键开关粘接在相应的位置，并安装好纽扣可充电电池。
实施例2
如图1～2，图4所示，本实施例提供了一种柔性电热复合织物，包括电热层1、基底层2、绝缘防护层3，所述基底层2包括上层基底层21与下层基底层22，所述绝缘防护层3包括上层绝缘防护层31与下层绝缘防护层32，所述电热层1封装在上层绝缘防护层31与下层绝缘防护层32之间，电热层1与绝缘防护层3封装在上层基底层21与下层基底层22之间，所述电热层1为导电油墨固化后形成的电热电路，电热电路附着在绝缘防护层3上，电热电路的端口4通过导电电路9与热电材料电源10连接；
其中，所述导电电路9附着在绝缘防护层3上，与电热电路的端口4导电性连接；导电电路9上设置有PVC薄膜按键开关11，是一种自带印刷线路的开关。
上述柔性电热复合织物的制备方法，具体步骤如下：
(1)按照所需要的发热面积，将电热电路设计成如图7所示的并联线路，这样可以显著降低整个电热层的电阻；按照电路制作成成丝网印刷网版，其中，A为115mm，B为115mm，线路的宽度和间距均为5mm，保证发热的均匀性；
(2)根据设计好的电路图尺寸，将涤纶针织布裁剪成130×260mm2的长方形两块，热塑性聚氨酯(TPU)膜裁剪成两块，并在涤纶织物和其中一块TPU膜上的对应位置裁剪出圆形孔洞，以便PVC薄膜开关11的安装；
(3)将涤纶针织布放在底层，一块完整的TPU膜放在下层涤纶针织布上，再放置一层离型纸在TPU薄膜上层，同时放在195℃的热压机上，热压时间30s，待复合物恢复到室温后，将离型纸剥离，形成TPU膜与针织物的复合物；
(4)在TPU膜的一侧上方放置制作好的丝网印刷网版，网版上放少量的导电银浆，导电银浆的方阻为25mΩ/sq/mil,进行丝网印刷操作，将导电油墨以线路的形式涂覆在TPU薄膜上，随后将其放置在鼓风干燥箱内进行干燥，温度为120℃，时间为30min，得到电热层1；
(5)在电热电路通电的位置进行导电电路9的印刷，其印刷工艺与方法与电热电路相同，采用的导电油墨为方阻为10mΩ/sq/mil的导电银浆，在150℃条件下固化30分钟，得到导电电路9；
(6)在电热层1的上方放置带有孔洞的TPU膜，并将另一块针织物放到TPU膜上方，再一次放置在195℃的热压机上，热压30s，得到了柔性电热复合织物；
(7)恢复到室温后，对无电路涂层的部分进行剪除，并将PVC薄膜开关安装在预留的位置上；
(8)对制备完成的电热复合织物进行电热性能测试；织物发热层的总电阻为1.8Ω，将其静放在一块涤纶布上，测得的其升降温曲线，如图8所示。电热织物在4V的电压下可以达到67℃的高温，即使在2V的电压下也能达到38度的高温，因此，这种并联电路的电热织物可以在极低电压下使用；
(9)将热电材料电源安装在导电电路的尾端。
实施例3
如图1～3所示，本实施例提供了一种柔性电热复合织物，包括电热层1、基底层2、绝缘防护层3，所述基底层2包括上层基底层21与下层基底层22，所述绝缘防护层3包括上层绝缘防护层31与下层绝缘防护层32，所述电热层1封装在上层绝缘防护层31与下层绝缘防护层32之间，电热层1与绝缘防护层3封装在上层基底层21与下层基底层22之间，所述电热层1为导电油墨固化后形成的电热电路，电热电路附着在绝缘防护层3上，电热电路的端口4通过铜箔电极5与电源连接，铜箔电极5位于上层基底层21与上层绝缘防护层31上，与电热电路的端口4导电性连接，通过电源线6与电源连接；
其中，所述电源线6上设置有开关7，末端为USB端口8，通过USB口8与电源连接。
上述柔性电热复合织物的制备方法，具体步骤如下：
(1)将电路设计成如图9所示的线路，当并联的条数越多，面积也越大，电阻会越小，因此适用于大面积的电热产品制作；按图9制作成丝网印刷网版两块，导电银浆线路网版一块，记为1号网版，B为230mm，线路宽度为5mm，间距为100mm；导电碳浆的电路网版一块，记为2号网版，A为110mm，线路的宽度为20mm，间距为5mm；
(2)根据设计好的电路图尺寸，将涤纶机织布与热塑性聚氨酯(TPU)膜裁剪成130×250mm2的长方形各两块。并在其中一块机织布及TPU膜上裁剪出圆形孔洞，以便电极的安装；
(3)将完整的一块涤纶机织布放在底层，一块完整的TPU膜放在上层，再放置一层离型纸在最上层，同时放在195℃的热压机上，热压时间30s，待复合物恢复到室温后，将离型纸剥离，形成TPU膜与针织物的复合物；
(4)在TPU膜的一侧上方放置2号网版，网版上放少量的导电碳浆，导电碳浆的方阻为240mΩ/sq/mil,导电碳浆按照设计的尺寸附着在TPU薄膜上，放置在鼓风干燥箱内进行干燥，温度为120℃，时间为30分钟，一次印刷完成；随后将1号网版放置在已将干燥的涂层上，进行第二次套印印刷，利用导电银浆进行涂覆，导电碳浆的方阻为10mΩ/sq/mil，随后进行固化，固化温度为150℃，时间为30min，得到电热层1；
(5)在电热层的上方放置带有孔洞的TPU膜和涤纶针织物各一块，再一次放置在195℃的热压机上，热压30秒，得到了柔性电热复合织物；
(6)恢复到室温后，将两块铜箔电极安装在预留的位置上；
(7)对制备完成的电热复合织物进行电热性能测试；织物发热层的总电阻为2欧姆，将其静放在一块涤纶布上，测得的其电热性能，如图10所示。即使在10以下的电压范围内，仍然可以在230×110mm2的大面积上快速升温，平衡温度达到45℃以上，因此，这种并联电路不仅可以降低使用电压，还可以扩大发热面积，对于大面积发热产品适用，如电热服装、电热座垫等；
(8)铜箔电极与电源线6及开关7连接，USB端口8可供电源的接入。
实施例4
如图1～2，图4所示，本实施例提供了一种柔性电热复合织物，包括电热层1、基底层2、绝缘防护层3，所述基底层2包括上层基底层21与下层基底层22，所述绝缘防护层3包括上层绝缘防护层31与下层绝缘防护层32，所述电热层1封装在上层绝缘防护层31与下层绝缘防护层32之间，电热层1与绝缘防护层3封装在上层基底层21与下层基底层22之间，所述电热层1为导电油墨固化后形成的电热电路，电热电路附着在绝缘防护层3上，电热电路的端口4通过铜箔电极5与电源连接，铜箔电极5位于上层基底层21与上层绝缘防护层31上，与电热电路的端口4导电性连接，通过电源线6与电源连接；
其中，所述电源线6上设置有开关7，末端为USB端口8，通过USB口8与电源连接。
本实施例提供了一种电发热手套织物的制备方法，具体步骤如下：
(1)当应用在具体的实物上时，可以根据具体的形状设计电路图，图11是设计的一款电发热手套的电路图，按照具体的尺寸设计并制作成丝网印刷网版，其中，A为210mm，B为175mm，线路的宽度和间距均为5mm，线路的宽度和间距均为5mm，保证发热的均匀性；
(2)根据设计好的电路图尺寸，将涤纶机织布与热塑性聚氨酯(TPU)膜裁剪成260×200mm2的长方形各两块，并在其中一块机织布及TPU膜上裁剪出圆形孔洞，以便电极的安装；
(3)将一块完整的涤纶机织布放在底层，一块完整的TPU膜放在上层，再放置一层离型纸在最上层，同时放在195℃的热压机上，热压时间30s，待复合物恢复到室温后，将离型纸剥离，形成TPU膜与机织物的复合物；
(4)在TPU膜的一侧上方放置制作好的丝网印刷网版，网版上放少量的导电银浆，导电银浆的方阻为25mΩ/sq/mil,进行丝网印刷操作，将导电银浆以线路的形式涂覆在TPU薄膜一侧，随后将其放置在鼓风干燥箱内进行干燥，温度为120℃，时间为30分钟，得到电热层；
(5)在电热层的上方放置带有孔洞的TPU膜和涤纶机织物各一块，再一次放置在195℃的热压机上，热压30s，得到了柔性电热复合织物；
(6)恢复到室温后，将电热织物的边缘进行修剪，将多余的部分剪除；并将两块铜箔电极安装在预留的位置上；
(7)对制备完成的电热复合织物进行电热性能测试；织物发热层的总电阻为4.4Ω，将其静放在一块涤纶布上，测得的其升降温曲线，如图11所示。在5V的电压下温度可以达到33℃，在8V的电压下达到了47℃，基本满足了冬季手掌与手心所需要的温度。
手套的电热电路仍然采用的是并联电路，手心发热电路与手背发热电路采用完全相同的电热电路，保证了手心和手背发热的均一性。手套的外观结构图如图13所示，其中电热电路从中间分开弯折，一部分在手心区域，另一部分在手背区域。
Claims (10)
1.一种柔性电热复合织物，包括电热层(1)、基底层(2)、绝缘防护层(3)，所述基底层(2)包括上层基底层(21)与下层基底层(22)，所述绝缘防护层(3)包括上层绝缘防护层(31)与下层绝缘防护层(32)，所述电热层(1)封装在上层绝缘防护层(31)与下层绝缘防护层(32)之间，电热层(1)与绝缘防护层(3)封装在上层基底层(21)与下层基底层(22)之间，其特征在于，所述电热层(1)为导电油墨固化后形成的电热电路，电热电路附着在绝缘防护层(3)上，电热电路的端口(4)通过铜箔电极(5)或导电电路(9)与电源连接。
2.如权利要求1所述柔性电热复合织物，其特征在于，所述电热电路通过铜箔电极(5)与电源连接时，铜箔电极(5)位于上层基底层(21)与上层绝缘防护层(31)上，与电热电路的端口(4)导电性连接，通过电源线(6)与电源连接；所述电热电路通过导电电路(9)与电源连接时，导电电路(9)附着在绝缘防护层(3)上，通过导电油墨的固化与电热电路的端口(4)导电性连接，通过导电电路(9)与电源连接。
3.如权利要求2所述柔性电热复合织物，其特征在于，所述电源线(6)上设置有开关(7)，末端为USB端口(8)，通过USB口(8)与电源连接；所述电热电路通过导电电路(9)与电源连接时，电源为微型可充电纽扣电池或者热电材料制备的微型电源；导电电路(9)上设置有PVC薄膜按键开关(11)。
4.如权利要求1所述柔性电热复合织物，其特征在于，所述电热电路与导电电路采用丝网印刷的方式将导电油墨印刷在绝缘防护层(3)上，导电油墨为导电碳浆和/或导电银浆。
5.如权利要求1所述柔性电热复合织物，其特征在于，所述的导电电路(9)采用丝网印刷的方式印刷在绝缘防护层(3)上，通过导电油墨固化直接与电热电路导电性连接，导电油墨为导电银浆。
6.如权利要求1所述柔性电热复合织物，其特征在于，所述电热电路为串联电路或并联电路，整个发热区域上线路的宽度和间距应保持一致，宽度和间距为2～20mm，在电路的弯折处应为平滑的S型弧线。
7.如权利要求1所述柔性电热复合织物，其特征在于，所述基底层(2)为机织物、针织物和非织造布中的任意一种；所述绝缘防护层(3)为防水绝缘的TPU 膜。
8.权利要求1～7任一项所述柔性电热复合织物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)根据所需要的发热的面积设计电热电路，电热电路的宽度和间距应保持一致，电路弯折处应是平滑的S型弧线，制作丝印网版；
(2)根据所需要的电阻值及所需要达到的温度范围，选择导电油墨的规格和种类；
(3)选取织物，并裁剪成两块大于设计导电电路尺寸的织物，作为基底层(2)，将其中一层作为上层基底层(21)，另一层作为下层基底层(22)；选用防水绝缘的TPU膜，裁剪成两块大于导电电路的尺寸，作为绝缘防护层(3)，其中一层作为上层绝缘防护层(31)，另一层作为绝缘防护层(32)；
(4)将下层绝缘防护层(32)覆盖在下层基底层(22)的上方，下层绝缘防护层(32)上方再放置一层离型纸，放置在温度为195℃的热压机上进行30s的热压，使得下层绝缘防护层(32)复合在下层基底层(22)上，恢复到常温时，将离型纸剥离；
(5)将下层绝缘防护层(32)放在印刷台上，在下层绝缘防护层(32)上放置制作好的丝印网版，丝印网版上方放置导电油墨，在丝网印刷机上进行丝网印刷，导电油墨透过丝印网版的空隙漏印在下层绝缘防护层(32)上，按照设计好的电热电路形成电热层(4)涂层；
(6)将印刷好的电热层(4)涂层放置在120℃的烘箱中干燥30min，得到固化后的电热层(4)；
(7)将上层绝缘防护层(31)和上层基底层(21)裁剪出可以使电极伸出的孔洞，使电热层(4)的两个端口从该孔洞中露出；或者，裁剪出可以安装开关与电源的位置；
(8)将处理好的上层绝缘防护层(31)和上层基底层(21)依次放置在发热层(4)的上方，再一次放置在热压机上，温度为195℃，时间为30s，进行第二次热压复合，使得上层基底层(21)、上层绝缘防护层(31)、电热层(4)、下层绝缘防护层(32)、下层基底层(22)同时复合，得到柔性电热复合织物。
9.如权利要求8所述柔性电热复合织物的制备方法，其特征在于，所述步骤(8) 得到的柔性电热复合织物上的电热层的两个端口(4)上粘接铜箔电极(5)，再将铜箔电极(5)连接电源线(6)；或者，在柔性电热复合织物热压前，在下层绝缘防护层(32)上印刷与该两个端口连通的导电电路(9)，然后进行热压，在导电电路的另外一端连接电源(10)，电池(10)为纽扣可充电电池或热电材料制备的微型电源。
10.权利要求1～7任一项所述柔性电热复合织物在保健保暖用品中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910547830.9A CN110267370A (zh) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | 一种保健保暖用柔性电热复合织物及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910547830.9A CN110267370A (zh) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | 一种保健保暖用柔性电热复合织物及其制备方法与应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110267370A true CN110267370A (zh) | 2019-09-20 |
Family
ID=67920737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910547830.9A Pending CN110267370A (zh) | 2019-06-24 | 2019-06-24 | 一种保健保暖用柔性电热复合织物及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110267370A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110944417A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-03-31 | 广州琛鑫电子材料有限公司 | 一种柔性的低电压发热部件制备方法 |
| CN111556598A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-08-18 | 佛山(华南)新材料研究院 | 一种柔性低压红外电热膜及其制备方法 |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100872167B1 (ko) * | 2007-08-28 | 2008-12-09 | (주)알지비테크놀러지 | 평면형 2중 적층구조를 가진 고분자 유기발광 필름 |
| CN203151766U (zh) * | 2013-01-24 | 2013-08-21 | 洛阳市云际电子科技有限公司 | 一种用银浆、碳浆印刷的恒温发热柔性透明薄膜 |
| CN103895376A (zh) * | 2014-03-21 | 2014-07-02 | 华南理工大学 | 一种利用丝网印刷技术制备微流控介电泳芯片的方法 |
| CN104244474A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-12-24 | 王宇 | 一种发热碳浆及基于其的远红外电热膜 |
| EP2863719A2 (en) * | 2013-10-15 | 2015-04-22 | Goodrich Corporation | Heating elements for aircraft heated floor panels |
| CN204810567U (zh) * | 2015-04-23 | 2015-11-25 | 陈芳 | 一种纤维布复合电热膜 |
| CN204993908U (zh) * | 2015-09-28 | 2016-01-20 | 常州二维碳素科技股份有限公司 | 一种改进型石墨烯加热膜 |
| CN208424816U (zh) * | 2018-08-01 | 2019-01-22 | 无锡智诺天电子科技有限公司 | 一种可水洗柔性石墨烯低压电热膜 |
| CN109309972A (zh) * | 2017-07-28 | 2019-02-05 | 杭州好德利智能科技有限公司 | 一种柔性防水电热膜及其制备方法 |
| CN109435394A (zh) * | 2017-08-31 | 2019-03-08 | 宝泰隆新材料股份有限公司北京分公司 | 一种具有温度实时监测功能的柔性石墨烯加热面料 |
-
2019
- 2019-06-24 CN CN201910547830.9A patent/CN110267370A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100872167B1 (ko) * | 2007-08-28 | 2008-12-09 | (주)알지비테크놀러지 | 평면형 2중 적층구조를 가진 고분자 유기발광 필름 |
| CN203151766U (zh) * | 2013-01-24 | 2013-08-21 | 洛阳市云际电子科技有限公司 | 一种用银浆、碳浆印刷的恒温发热柔性透明薄膜 |
| EP2863719A2 (en) * | 2013-10-15 | 2015-04-22 | Goodrich Corporation | Heating elements for aircraft heated floor panels |
| CN103895376A (zh) * | 2014-03-21 | 2014-07-02 | 华南理工大学 | 一种利用丝网印刷技术制备微流控介电泳芯片的方法 |
| CN104244474A (zh) * | 2014-09-15 | 2014-12-24 | 王宇 | 一种发热碳浆及基于其的远红外电热膜 |
| CN204810567U (zh) * | 2015-04-23 | 2015-11-25 | 陈芳 | 一种纤维布复合电热膜 |
| CN204993908U (zh) * | 2015-09-28 | 2016-01-20 | 常州二维碳素科技股份有限公司 | 一种改进型石墨烯加热膜 |
| CN109309972A (zh) * | 2017-07-28 | 2019-02-05 | 杭州好德利智能科技有限公司 | 一种柔性防水电热膜及其制备方法 |
| CN109435394A (zh) * | 2017-08-31 | 2019-03-08 | 宝泰隆新材料股份有限公司北京分公司 | 一种具有温度实时监测功能的柔性石墨烯加热面料 |
| CN208424816U (zh) * | 2018-08-01 | 2019-01-22 | 无锡智诺天电子科技有限公司 | 一种可水洗柔性石墨烯低压电热膜 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110944417A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-03-31 | 广州琛鑫电子材料有限公司 | 一种柔性的低电压发热部件制备方法 |
| CN111556598A (zh) * | 2020-05-27 | 2020-08-18 | 佛山(华南)新材料研究院 | 一种柔性低压红外电热膜及其制备方法 |
| CN111556598B (zh) * | 2020-05-27 | 2022-05-27 | 佛山(华南)新材料研究院 | 一种柔性低压红外电热膜及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN208355060U (zh) | 一种柔性可折叠发热坐垫 | |
| US9161393B2 (en) | Heated textiles and methods of making the same | |
| US8008606B2 (en) | Composite heating element with an integrated switch | |
| CN200950668Y (zh) | 柔软、透气的面状发热复合电热布 | |
| JP2022088449A (ja) | 加熱可能な衣服、そのような衣服用の布、および製作の方法 | |
| EP1905579B1 (en) | Textile laminate structures including conductive elements and method for making such structures | |
| US20080083720A1 (en) | Method of heating an article | |
| US6078025A (en) | Article of clothing | |
| CN204157683U (zh) | 一种电热衣/裤及其配饰 | |
| KR200435572Y1 (ko) | 발열장갑 | |
| HRP20150958T1 (hr) | Elektroniäśki tekstilni sklop | |
| CN110267370A (zh) | 一种保健保暖用柔性电热复合织物及其制备方法与应用 | |
| CN109309972A (zh) | 一种柔性防水电热膜及其制备方法 | |
| KR200439942Y1 (ko) | 온열조끼용 면상발열체 및 그것을 구비한 온열조끼 | |
| US10899097B2 (en) | Method for manufacturing a heating element by 3D printing | |
| KR200283267Y1 (ko) | 카본 필름으로 구성되는 면상 발열체 | |
| CN113892709B (zh) | 无感贴合式服饰用加热模组及其制作方法 | |
| CN208435180U (zh) | 一种柔性可折叠发热餐垫 | |
| KR20100088044A (ko) | 배터리를 전원으로 한 3지(三指)온열장갑 | |
| CN2416128Y (zh) | 电热面结构的熨衣板 | |
| CN110996409B (zh) | 均热防烫伤石墨烯发热片及其制备方法 | |
| KR20100007868U (ko) | 배터리를 전원으로 한 3지(三指)온열장갑 | |
| CN208285571U (zh) | 电热膜 | |
| CN208002130U (zh) | 一种可自动加热的羽绒服 | |
| CN109104777A (zh) | 用于加热可穿戴物和其他制品的改进型可印刷加热器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190920 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |