CN113086077B - 一种车把加热装置及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及摩托车和电动车车把技术领域，具体为一种车把加热装置及其制作方法，包括支撑部与加热部，所述支撑部安装于车把上，所述加热部至少包括挡风壳与设于挡风壳上的石墨烯发热膜，所述石墨烯发热膜由柔性聚酰亚胺含铜材料、石墨烯导电发热油墨和PET防水保护膜依次层叠而成，其中柔性聚酰亚胺含铜材料与挡风壳相接所述支撑部与加热部能折叠与展开，所述支撑部与加热部展开时石墨烯发热膜与车把之间的距离为10‑20cm。本技术方案在冬天骑行时可展开在手部前方形成特殊的半包围曲面式结构，既防水又可聚集热量，在距离10‑20cm的位置能达到40‑50℃的发热效果，既能保证使用者手有足够的活动空间，又能达到理想的温度效果。

Description

一种车把加热装置及其制作方法
技术领域
本发明涉及摩托车和电动车车把技术领域，具体为一种车把加热装置及其制作方法。
背景技术
在冬天的户外骑行摩托车和电动车时，由于雨雪天气的影响会使车把冰冷，常见的解决方法为在车把上套一双厚手套，但并不具备自发热功能，中国发明专利CN1117675C提供了一种内嵌式发热把手，但不具备遮挡雨雪的功能，因此需要一种既能遮挡雨雪又能发热，且使用方便的车把加热装置。然而，现有的发热油墨要么传热距离短，要么发热温度低，无法同时满足既能让手有足够的活动空间，又能达到理想的加热温度，因此还需要设计合适的发热油墨。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种车把加热装置，包括支撑部与加热部，所述支撑部安装于车把上，所述加热部至少包括挡风壳与设于挡风壳上的石墨烯发热膜，所述石墨烯发热膜由柔性聚酰亚胺含铜材料、石墨烯导电发热油墨和PET防水保护膜依次层叠而成，其中柔性聚酰亚胺含铜材料与挡风壳相接；所述石墨烯导电发热油墨由4～15％水性丙烯酸树脂、4～12％石墨烯粉体、5～15％分散剂、0.5～1％消泡剂、35～50％去离子水、5～10％慢干剂和8～15％附着力促进剂组成；所述支撑部与加热部能折叠与展开，所述支撑部与加热部展开时石墨烯发热膜与车把之间的距离为10-20cm。
而且，所述支撑部与加热部展开时，车把外表面温度为40-50℃。
而且，所述挡风壳由ABS塑料制成。
而且，所述石墨烯导电发热油墨通过凹版印刷的方式印制于聚酰亚胺含铜材料表面。
而且，所述加热部连接着车的电瓶。
而且，所述车把加热装置还包括温度调节开关。
而且，所述石墨烯发热膜设于挡风壳的下表面，所述挡风壳呈曲面型。
而且，所述的车把加热装置制作方法为：
S1、根据挡风壳尺寸制作相应大小的含铜聚酰亚胺含铜材料，厚度为0.05-0.15mm；
S2、在含铜聚酰亚胺含铜材料蚀刻出线路；
S3、在线路上印刷石墨烯导电发热油墨，并烘干；
S4、烘干并固化后，压粘PET防水保护膜；
S5、装接电源线及温度调节开关，做好绝缘防水；
S6、进行运行测试，石墨烯发热膜表面温度为55-60℃即为合格；
S7、将合格的石墨烯发热膜安装在挡风壳，并将支撑部与加热部组装为车把加热装置；
S8、将车把加热装置安装于车把上。
本技术方案的有益效果在于：1、本发明所使用的石墨烯导电发热油墨，由于其独特的组分和配比，能将热量传递至距离发热膜10-20cm的位置，且在距离10-20cm的位置仍能达到40-50℃的理想温度，既能保证使用者手有足够的活动空间，又能达到理想的温度效果；2、本发明不使用时支撑部与加热部能折叠收起节省空间，展开使用时既能遮挡雨雪又能发热；3、石墨烯发热油墨采用凹版印刷的方式印制在聚酰亚胺含铜材料上，可大规模化生产且能轻易安装于曲面式的结构中，在曲面结构中实现集中供热，可防止在冬季低温风雪天气中的热量散失；4、对石墨烯发热膜采用挡风壳保护和覆膜保护的双重保护方式，塑料的挡风壳可采用ABS塑料来制作，ABS三元共聚物原料来源广泛，价格便宜，兼有三种组元的共同性能，A(丙烯腈)单体使其耐化学腐蚀、耐热，并有一定的表面硬度，B(丁二烯)单体使其具有高弹性和韧性，S(苯乙烯)单体使其具有热塑性加工特性；覆膜保护是在石墨烯发热膜上方压粘PET绝缘防水保护膜，采用经玻璃纤维增强改性的PET，其热变形温度可达到225℃；耐老化性，脆化温度为-70℃，在-30℃时仍具有一定韧性；PET不易燃烧，水蒸气渗透率低；5、聚酰亚胺材料为的耐高温达400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃，且具有高绝缘性能。将聚酰亚胺材料与铜材料复合，借助于铜高达400W/(m.K)的热导率可迅速将石墨烯发热油墨的热量转递并辐射出去；6、车把加热装置在装置输入电压仅24V的安全电压、零下二十摄氏度低温条件下实验，可在一分钟内升温至40℃，最高温度达60℃。发热装置与手背距离10-20cm，体感温度可达40-55摄氏度。
附图说明
图1为实施例结构示意图；
图2为实施例石墨烯发热膜结构示意图；
图3为实施例电路示意图；
图4为实验中纸箱倒扣在本发明提供的发热油墨上的红外热成像图；
图5为实验中测得发热油墨在不同电压条件下的温度与时间关系曲线；
附图标记说明：1支撑部、2加热部、3挡风壳、4石墨烯发热膜、5柔性聚酰亚胺含铜材料、6石墨烯导电发热油墨、7PET防水保护膜。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细具体说明，本发明的内容不局限于以下实施例。
一种车把加热装置，套装于或固定安装于摩托车和电动车车把上，结构如图1所示包括能折叠与展开的支撑部1与加热部2，所述支撑部安装于车把上，所述连接着车的电瓶的加热部至少包括挡风壳与设于挡风壳3上的石墨烯发热膜4，所述石墨烯发热膜结构如图2所示由柔性聚酰亚胺含铜材料5、石墨烯导电发热油墨6和PET防水保护膜7依次层叠而成，其中柔性聚酰亚胺含铜材料与挡风壳相接。
所述柔性聚酰亚胺含铜材料即聚酰亚胺基/铜薄膜复合材料。
石墨烯导电发热油墨的成分及工作参数如下表：
Figure BDA0003042557710000031
Figure BDA0003042557710000032
本油墨能将热量传递至距离发热膜10-20cm的位置，且在距离10-20cm的位置仍能达到40-50℃的理想温度，既能保证使用者手有足够的活动空间，又能达到理想的温度效果。如图4所示，将一高度20cm的纸箱倒扣在发热油墨涂层上进行实验，得到如图5所示在不同电压条件下的温度与时间关系曲线，可以看出在提供15V电压时，一分钟后纸箱上层温度达到45℃左右，提供25V电压时，一分钟后纸箱上层温度达到60℃左右。由于纸箱接近封闭状态，在实际应用到车把上时，即使室外环境温度低或室外空气流动会稍微降低热量传递，车把外表面温度仍能达到40-50℃，手握在车把上时，手相比车把距离加热部更近，实际体感温度能达到40-55℃的理想温度。
电瓶车的电瓶一般至少能提供12V至24V的电压，在装置输入电压仅24V的安全电压、零下二十摄氏度低温条件下实验，可在一分钟内升温至40℃，最高温度达60℃。单手发热面积为350.2cm2，功率消耗60W，电流2.5A，安全节能，几乎不影响电动车的续航能力。
而且，所述挡风壳由ABS塑料制成，ABS塑料的原料来源广泛，价格便宜，兼有三种组元的共同性能，A(丙烯腈)单体使其耐化学腐蚀、耐热，并有一定的表面硬度，B(丁二烯)单体使其具有高弹性和韧性，S(苯乙烯)单体使其具有热塑性加工特性；覆膜保护是在石墨烯发热膜上方压粘PET绝缘防水保护膜，采用经玻璃纤维增强改性的PET，其热变形温度可达到225℃；耐老化性，脆化温度为-70℃，在-30℃时仍具有一定韧性；PET不易燃烧，水蒸气渗透率低。
而且，所述石墨烯导电发热油墨通过凹版印刷的方式印制于厚度为0.05-0.15mm的聚酰亚胺含铜材料表面，可大规模化生产且能轻易安装于曲面式的结构中，在曲面结构中实现集中供热，可防止在冬季低温风雪天气中的热量散失。
聚酰亚胺材料为主链上含有酰亚胺环(-CO-N-CO-)的一类聚合物，具有2×10-5～3×10-5℃的热膨胀系数，其耐高温达400℃以上，长期使用温度范围-200～300℃，高绝缘性能，103赫兹下介电常数4.0，介电损耗仅0.004～0.007，属F至H级绝缘。将聚酰亚胺材料与铜材料复合，借助于铜高达400W/(m.K)的热导率可迅速将石墨烯发热油墨的热量转递并辐射出去。
而且，所述车把加热装置还包括兼具开关功能与调温度档位的温度调节开关。
而且，所述石墨烯发热膜设于挡风壳的下表面，所述挡风壳呈曲面型。支撑部与加热部的连接方式可采用铰接，利用铰链结构及聚酰亚胺含铜材料的柔性特点，在冬天骑行时可展开在手部前方形成特殊的半包围曲面式结构，既防水又可聚集热量，对手部进行保暖，防止因为手部冻僵而引发的交通事故，在其他不需要加热的季节可折叠收起。
车把加热装置的制作方法为：
S1、根据挡风壳尺寸制作相应大小的含铜聚酰亚胺含铜材料，厚度为0.05-0.15mm；
S2、在含铜聚酰亚胺含铜材料蚀刻出线路，如图3提供了一种电路图；
S3、在线路上印刷石墨烯导电发热油墨，并烘干；
S4、烘干并固化后，压粘PET防水保护膜；
S5、装接电源线及温度调节开关，做好绝缘防水；
S6、进行运行测试，石墨烯发热膜表面温度为55-60℃即为合格；
S7、将合格的石墨烯发热膜安装在挡风壳，并将支撑部与加热部组装为车把加热装置；
S8、将车把加热装置安装于车把上。

Claims (6)

1.一种车把加热装置，包括支撑部与加热部，其特征在于：所述支撑部安装于车把上，所述加热部至少包括挡风壳与设于挡风壳上的石墨烯发热膜，所述石墨烯发热膜由柔性聚酰亚胺含铜材料、石墨烯导电发热油墨和PET防水保护膜依次层叠而成，其中柔性聚酰亚胺含铜材料与挡风壳相接；所述石墨烯导电发热油墨由4～15％水性丙烯酸树脂、4～12％石墨烯粉体、5～15％分散剂、0.5～1％消泡剂、35～50％去离子水、5～10％慢干剂和8～15％附着力促进剂组成；所述石墨烯导电发热油墨的方阻为8.7Ω/25μm，丝网印刷参数为200目丝网版、印刷一次，干燥后墨层厚度为15～18μm，发热模块尺寸为15cm×20cm，工作电压为12v时饱和温度为58℃；所述石墨烯导电发热油墨通过凹版印刷的方式印制于厚度为0.05-0.15mm的聚酰亚胺含铜材料表面；所述支撑部与加热部能折叠与展开，所述支撑部与加热部展开时石墨烯发热膜与车把之间的距离为10-20cm；所述支撑部与加热部展开时，车把外表面温度为40-50℃。
2.根据权利要求1所述的车把加热装置，其特征在于：所述挡风壳由ABS塑料制成。
3.根据权利要求1所述的车把加热装置，其特征在于：所述加热部连接着车的电瓶。
4.根据权利要求1所述的车把加热装置，其特征在于：所述车把加热装置还包括温度调节开关。
5.根据权利要求1所述的车把加热装置，其特征在于：所述石墨烯发热膜设于挡风壳的下表面，所述挡风壳呈曲面型。
6.根据权利要求1所述的车把加热装置，其特征在于制作方法为：
S1、根据挡风壳尺寸制作相应大小的含铜聚酰亚胺含铜材料，厚度为0.05-0.15mm；
S2、在含铜聚酰亚胺含铜材料蚀刻出线路；
S3、在线路上印刷石墨烯导电发热油墨，并烘干；
S4、烘干并固化后，压粘PET防水保护膜；
S5、装接电源线及温度调节开关，做好绝缘防水；
S6、进行运行测试，石墨烯发热膜表面温度为55-60℃即为合格；
S7、将合格的石墨烯发热膜安装在挡风壳，并将支撑部与加热部组装为车把加热装置；
S8、将车把加热装置安装于车把上。
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