专利名称：碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法以及相关的碳-碳组合物发热丝的制作方法
技术领域：
本发明涉及发热丝技术领域，特别涉及碳-碳组合物发热丝技术领域，具体是指一种碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法以及相关的碳-碳组合物发热丝。
背景技术：
有关碳纤维丝技术在很多技术资料中已经广泛公开，因此在本发明中不再赘述，而关于碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物的技术也已得到广泛普及。可是，之前大部分技术只限于耐热结构、隔热材料等方面技术，而且利用碳纤维丝制造发热体的制造方法工艺复杂，自动化程度很低，使用主轴等消耗性辅助材料而生产成本高，另外碳纤维丝存在绒毛导致发热体表面不均等问题。因此，需要提供一种碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法，以实现工艺简单化和自动化，以此实现大批量生产，可重复利用主轴材料而降低生产成本，改善发热体表面质量。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法以及相关的碳-碳组合物发热丝，该碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法设计巧妙，工艺简洁合理，实现工艺简单化和自动化，以此实现大批量生产,可重复利用主轴材料而降低生产成本,改善发热体表面质量,适于大规模推广应用。为了实现上述目的，在本发明的第一方面，提供了一种碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法，其特点是，包括以下步骤(I)在所述碳纤维丝的单面或相对的双面设置粘合剂层，在所述粘合剂层上设 置有机合成膜层，得到碳纤维丝中间体，其中所述有机合成膜层和所述粘合剂层的熔点在350°C以下；(2)将所述碳纤维丝中间体通过所述粘合剂层粘接在耐热主轴上；(3)然后在氧化炉中进行热处理；(4)接着在非氧化炉中进行热处理；(5)最后从所述耐热主轴分离得到碳-碳组合物发热丝。较佳地，所述碳纤维丝是单股数或多股数编织的碳纤维丝。较佳地，所述碳纤维丝选自聚丙烯睛系碳纤维丝、浙青系碳纤维丝、植物性人造碳纤维丝或粘胶液碳纤维丝。较佳地，所述有机合成膜层是热塑性材质膜层或天然乳胶层。较佳地，所述碳纤维丝中间体以任意形状排列在所述耐热主轴上。较佳地，在所述步骤(2)中，还包括步骤所述碳纤维丝中间体的两端通过另外的碳纤维丝中间体固定在所述耐热主轴上。更佳地，所述的另外的碳纤维丝中间体是单股数编织的碳纤维丝中间体。较佳地，在所述步骤(3)中，所述热处理是将温度升高至350°C以下将所述有机合成膜和所述粘合剂熔化从而使得熔化的有机合成膜渗透进入所述碳纤维丝的空隙。较佳地，在所述步骤(4)中，所述热处理是在钝化氛围或真空状态下将温度升高至2000°C进行处理。在本发明的第二方面，提供了一种碳-碳组合物发热丝，其特点是，采用上述的碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法制造而成。本发明的有益效果具体在于本发明的碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法包括(I)在所述碳纤维丝的单面或相对的双面设置粘合剂层，在所述粘合剂层上设置有机合成膜层，得到碳纤维丝中间体，其中所述有机合成膜层和所述粘合剂层的熔点在350°C以下；(2)将所述碳纤维丝中间体通过所述粘合剂层粘接在耐热主轴上；(3)然后在氧化炉中进行热处理；(4)接着在非氧化炉中进行热处理；(5)最后从所述耐热主轴分离得到碳-碳组合物发热丝。设计巧妙，工艺简洁合理，实现工艺简单化和自动化，以此实现大批量生产，可重复利用主轴材料而降低生产成本，改善发热体表面质量，适于大规模推广应用。
图I是本发明的一具体实施例的碳纤维丝中间体的结构示意图。图2是图I所示的碳纤维丝中间体通过粘合剂层粘接在耐热主轴上的结构示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。请参见图I-图2所示，本发明的碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法包括以下步骤(I)在所述碳纤维丝I的单面或相对的双面设置粘合剂层2，在所述粘合剂层2上设置有机合成膜层3，得到碳纤维丝中间体10 (请参见图I和图2所示)，其中所述有机合成膜层和所述粘合剂层的熔点在350°C以下；(2)将所述碳纤维丝中间体10通过所述粘合剂层2粘接在耐热主轴4上(请参见图2所示)；(3)然后在氧化炉中进行热处理；(4)接着在非氧化炉中进行热处理；(5)最后从所述耐热主轴4分离得到碳-碳组合物发热丝。上述碳纤维丝I是指从PAN (聚丙烯睛)系碳纤维丝、浙青系碳纤维丝、植物性人造碳纤维丝以及粘胶液碳纤维丝中选择任意一个使用，无论单股数或多股数碳纤维丝都可以采用并制造出本发明的碳-碳组合物发热丝。有机合成膜3的主要成分是大量含有碳，在350度以下温度环境中易热分解便于熔融(热分解的程度是从固体变成液体状)，所以最好采用热塑性材质(例如邻苯基苯酚，O-phenylphenol,英文缩写OPP,其是一种重要的精细有机化工产品)。但是本发明中不限定合成材料，也可以采用天然乳胶。粘合剂2是指具有粘合作用的物质，例如万能胶，百得胶。请参见图I所示，在有机合成膜3的外侧还可以通过另外的粘合剂层2粘接异形层5，异形层5是为了方便在耐热主轴上成形，例如玻璃胶。耐热主轴4是指在非氧化氛围下耐热度为2000度以上，使用表面光滑、加工方便的石墨棒。在耐热主轴4上以任意形状排列碳纤维丝中间体10时,粘合剂层2必须附着在耐热主轴4上(请参见图2所示)。碳纤维丝I上涂有粘合剂层2，所以在耐热主轴4上能任意形状(例如螺旋形)成形来方便进行自动化生产。耐热主轴4上任意形状的碳纤维丝中间体10的两端可以用另外的碳纤维丝中间 体10例如单股数的碳纤维丝中间体绑住后固定。碳纤维丝中间体10和耐热主轴4 (下称结合物)是大量一次性放入氧化炉进行热处理。以下为氧化工艺这时氧化炉的温度不能超过350度(碳纤维丝I的氧化点)，同时要达到有机合成膜层3不蒸发的情况下粘合剂层2完全熔融的温度。完全熔化有机合成膜层3后，渗透入多孔性的碳纤维丝I空隙。此时降低炉温时，熔融中吸收的有机合成膜渗透入碳纤维丝I空隙而进行凝固，即使没有耐热主轴，仍然保持形状和硬度。结束上述热处理过程后，将结合物放入非氧化炉上再次进行热处理。非氧化过程是指钝化氛围或真空状态，但本发明是在钝化氛围炉中进行热处理。钝化炉中使用的气体(以下简称为惰性气体)是可在氮、氩、氢中任意选择。但是，考虑到再次加热是温度达到2000度，在高温下，最好选择与碳纤维丝I不易发生反应的氩最为合适。非氧化氛围炉中同时产生碳化和还原过程，逐步提高炉温时，上述氧化工艺中熔融、凝固的有机合成膜被碳化，形成碳-碳组合物，对组合物形成不发生影响的其他成分也被热分解，和气体一起蒸发到炉外，从而形成具有高温安全性能的高纯度碳-碳组合物发热丝。实例II.碳纤维丝I米用三菱商事株式会社的碳纤维丝3k线性密度为2300hm/meter的电阻特性宽5_的5股连续编织。2.编织的碳纤维丝I的两面上，分别粘接粘合剂层2 (用3M中国有限公司50微米OPP的胶带)和有机合成膜层3 (0ΡΡ (济南新昌塑业包装材料有限公司))，其中一层有机合成膜层3的外侧面上再通过粘合剂层2粘接异形层5，得到碳纤维丝中间体10。3.碳纤维丝中间体10布置在直径为5mm，长度为30公分的石墨棒上，粘合剂层2附着在石墨棒上，以螺旋形缠40圈。4.以上附着在石墨棒上的碳纤维丝中间体10两端用3圈其它的碳纤维丝中间体10绑紧。5.把以上1000个结合物投入氧化炉，限制外部空气流入后，在常温中把炉温以每分钟I度的速度提高到250度，在250度温度环境中维持30分后，停止加热，实施自然冷却。6.在氧化炉上拿出冷却的结合物，放入氩气炉上以每分钟O. 5度的速度把温度提高到2000度，在2000度温度环境中维持2小时后停止加热，进行自然冷却。7.从氧化炉拿出冷却了的结合物，从石墨棒上分离出碳-碳组合物发热丝。
因此，本发明是关于单股数或多股数的碳纤维丝I来制作碳-碳组合物发热丝的技术发明，具体地说，是在单股或多股的碳纤维丝I两面设置粘合剂层2，再在粘合剂层2上设置有机合成膜层3，把上述覆膜的碳纤维丝即碳纤维丝中间体10在耐热主轴4上用任意形状进行排列，两端部位用单股数的碳纤维丝中间体10固定，阶段性经过氧化、碳化、还原过程，从耐热主轴4分离保持形状的碳-碳组合物发热丝，以此提高耐热效果，最终提供表面均匀的碳-碳组合物发热丝。和原有方式相比，本发明使得实现工艺简单化和自动化，大量生产有了可能,可重复利用主轴材料而降低生产成本,改善发热体表面质量,具有可生产碳-碳组合物发热丝的效果。综上，本发明的碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法设计巧妙，工艺简洁合理，实现工艺简单化和自动化，以此实现大批量生产，可重复利用主轴材料而降低生 产成本，改善发热体表面质量，适于大规模推广应用。在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
权利要求
1.一种碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法，其特征在于，包括以下步骤 (1)在所述碳纤维丝的单面或相对的双面设置粘合剂层，在所述粘合剂层上设置有机合成膜层，得到碳纤维丝中间体，其中所述有机合成膜层和所述粘合剂层的熔点在350°C以下； (2)将所述碳纤维丝中间体通过所述粘合剂层粘接在耐热主轴上； (3)然后在氧化炉中进行热处理； (4)接着在非氧化炉中进行热处理； (5)最后从所述耐热主轴分离得到碳-碳组合物发热丝。
2.根据权利要求I所述的碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法，其特征在于，所述碳纤维丝是单股数或多股数编织的碳纤维丝。
3.根据权利要求I所述的碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法，其特征在于，所述碳纤维丝选自聚丙烯睛系碳纤维丝、浙青系碳纤维丝、植物性人造碳纤维丝或粘胶液碳纤维丝。
4.根据权利要求I所述的碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法，其特征在于，所述有机合成膜层是热塑性材质膜层或天然乳胶层。
5.根据权利要求I所述的碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法，其特征在于，所述碳纤维丝中间体以任意形状排列在所述耐热主轴上。
6.根据权利要求I所述的碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法，其特征在于，在所述步骤(2)中，还包括步骤所述碳纤维丝中间体的两端通过另外的碳纤维丝中间体固定在所述耐热主轴上。
7.根据权利要求6所述的碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法，其特征在于，所述的另外的碳纤维丝中间体是单股数编织的碳纤维丝中间体。
8.根据权利要求I所述的碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，所述热处理是将温度升高至350°C以下将所述有机合成膜和所述粘合剂熔化从而使得熔化的有机合成膜渗透进入所述碳纤维丝的空隙。
9.根据权利要求I所述的碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，所述热处理是在钝化氛围或真空状态下将温度升高至2000°C进行处理。
10.一种碳-碳组合物发热丝，其特征在于，采用根据权利要求1-9任一所述的碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法制造而成。
全文摘要
本发明涉及一种碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法，包括(1)在碳纤维丝的单面或相对的双面设置粘合剂层，在粘合剂层上设置有机合成膜层，得到碳纤维丝中间体，其中有机合成膜层和粘合剂层的熔点在350℃以下；(2)将碳纤维丝中间体通过粘合剂层粘接在耐热主轴上；(3)然后在氧化炉中进行热处理；(4)接着在非氧化炉中进行热处理；(5)最后从耐热主轴分离得到碳-碳组合物发热丝。还涉及相关的碳-碳组合物发热丝。本发明的碳纤维丝为基础制造碳-碳组合物发热丝的方法设计巧妙，工艺简洁合理，实现工艺简单化和自动化，以此实现大批量生产，可重复利用主轴材料而降低生产成本，改善发热体表面质量，适于大规模推广应用。
文档编号D01F9/16GK102965768SQ201210495370
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月28日 优先权日2012年11月28日
发明者徐枫 申请人:上海易是好电器有限公司