回纬碳纤维电热织物的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种回纬碳纤维电热织物，属于纺织材料【技术领域】。包括：一种包含碳纤维和一种或多种辅助纤维的组合的物质，其中，辅助纤维选自预氧丝纤维；芳纶纤维；大豆纤维；甲壳胺纤维；麻纤维；木棉纤维；牛奶纤维；羊毛纤维；及其组合。本发明的有益效果是：以辅助纤维作经向材料，以碳纤维作纬向材料的碳纤维电热织物，因为碳纤维是导电发热的，故而用这一织物所具备的特性，解决了大面积的地热系统、壁热系统和预热系统以及各领域的需求。
【专利说明】回纬碳纤维电热织物
【技术领域】
[0001] 本发明涉及纺织材料【技术领域】，尤其是涉及一种回纬碳纤维电热织物。
【背景技术】
[0002] 二十一世纪是材料的纪元。碳纤维是由碳元素组成的一种特殊纤维，分子结构介 于石墨与金刚石之间，含碳量随种类不同而异，其是由有机纤维或低分子烃气体原料加热 至1500°C所形成的高分子无机纤维材料，其含碳量在95%以上。所以广泛应用于飞机制造 等军工领域、风力发电等工业领域、高尔夫球棒等体育用品领域、人造骨骼等医疗领域以及 纺织领域。
[0003] 碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的四分之一，碳纤 维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500MPa以上，是钢的7-9倍，抗拉弹性模量为 23000-43000MPa，亦高于钢。
[0004] 因此，CFRP (碳纤维增强复合材料）的比强度即材料的强度与其密度之比可达到 2000MPa (g/cm3)，而A3钢的比强度仅为59MPa (g/cm3)左右，其比模量也比钢高。材料 的比强度越高，则构件的自重越小，比模量越高，则构件的刚度越大，从这个意义在已预示 了碳纤维在工程的广阔应用前景。
[0005] 碳纤维具有一般碳素材料的特性，诸如耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般 碳素材料又不同，有着显著的特异性，柔软，可加工成各自织物，更主要的是微晶结构沿纤 维轴有择优取向，从而沿纤维轴方向有很到的抗张强度和杨氏模量。碳纤维的比重小，把它 做成复合材料，便成了全世界的全能者。
[0006] 将碳纤维运用于农业、工业和家装民用领域具有较强的市场前景。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种回纬碳纤维电热织物。
[0008] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0009] 回纬碳纤维电热织物，其特征在于，包括：
[0010] 一种包含碳纤维和一种或多种辅助纤维的组合的物质，其中，辅助纤维选自预氧 丝纤维；芳纶纤维；大豆纤维；甲壳胺纤维；麻纤维；木棉纤维；牛奶纤维；羊毛纤维；及其 组合。
[0011] 其中，回纬碳纤维电热织物以梭织形式形成的。
[0012] 其中，碳纤维形成回纬碳纤维电热织物的纬纱；
[0013] 辅助纤维形成回纬碳纤维电热织物的经纱。
[0014] 其中，碳纤维选自长丝、短纤维或短切纤维。
[0015] 其中，所述碳纤维选自3K、6K、12K或24K碳纤维。
[0016] 回纬碳纤维电热织物中，经向密度为140?180根/10厘米；
[0017] 纬向密度为40?70根/10厘米。
[0018] 其中，回纬碳纤维电热织物中的纬纱处于连续状态。
[0019] 其中，回纬碳纤维电热织物具有绝缘层。
[0020] 如本文所述，碳纤维，主要是由碳元素组成的一种特种纤维，分子结构界于石墨与 金刚石之间，含碳量随种类不同而已，是由有机纤维或低分子烃气体原料加热至1500°C所 形成的高分子无机纤维材料，其碳含量在95%以上。按状态碳纤维可分为长丝、短纤维和短 切纤维；按力学性能分为通用型和高性能型。碳纤维的轴向强度和模量高、无蠕变、耐疲劳 性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小、耐腐蚀性好、纤维的密度低、X 射线透过性好。它具有一般碳素材料的特性，耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀性等；但 于一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性，柔软、可加工成各种织物，又由于比 重小，沿纤维轴方向表现出很高的强度，基本是钢铁的3倍还多，重量却只有钢铁的1/3。碳 纤维还具有极好的纤度(纤度的表示方法之一是9000米长纤维的克数)，一般仅约为19克， 拉力高达300kg/mm2。
[0021] 如本文所述，麻纤维，其种类甚多，有的来自植物的韧皮，如苎麻、亚麻、黄麻、洋麻 等等，有的来自于植物的叶，诸如龙舌兰麻、蕉麻等等。麻纤维的特点是纤维长、强度高、浸 水后拉伸强度更高，耐腐蚀，吸收和散发水分快，散热快，具有绝缘性。麻纤维除了含有纤维 素外，还含有半纤维素、果胶、木质素、灰分等。
[0022] 如本文所述，大豆纤维，其属于再生性植物蛋白纤维，它是采用生物工程技术从大 豆的豆柏中提炼出来的蛋白质与聚乙烯醇或其他高分子共混，再以湿法纺丝而成，由于大 豆蛋白质是球状蛋白，能溶于水，所以形成纤维过程也是一种交联过程，交联剂的加入，可 提1?大?蛋白质的强度和耐热性，本技术可以从IOOkg ?柏中提取40kg的大?蛋白质，大 豆蛋白纤维具有天然蚕丝的优良特性，又具有合成纤维的机械性能，故而，其与碳纤维共同 制作的复合材料极大地提高了材料与人体接触的舒适性。
[0023] 如本文所述，甲壳胺纤维，其大分子结构与人体内的氨基葡萄糖的构成相同，而且 是具有类似于人体骨胶原组织结构，这种双重结构赋予它极好的生物元素特性，对人体无 毒、无刺激，可被人体的溶菌酶分解而吸收，与人体组织有良好的生物相容性，具有抗菌、消 炎、止血、镇痛、促进伤口愈合等功能。甲壳胺纤维的分期无可生物降解，所以被称之为绿色 纤维。
[0024] 如本文所述，棉纤维，其中，棉为种子纤维，我们使用的是陆地棉，纤维长度为 26-30mm，正常成熟的棉纤维横截面呈腰圆形，纵向有天然转曲，棉纤维为不良导体，手感松 软。棉纤维有空隙，而且主要成分是含较多数量极性基团的纤维素，所以对染料水溶液有吸 收，扩散及固定作用，着色性良好。
[0025] 如本文所述，牛奶纤维属于再生蛋白纤维，这是一种工业化生产的酪素蛋白质纤 维，它具有天然蚕丝的光泽，有较好的吸湿性能。牛奶纤维在用蛋白酶进行蛋白质水解时， 组成蛋白质的各种氨基酸不会被破坏，另外蛋白酶具有专一性，不同的酶只能使蛋白质水 解到一定阶段，由于酶本身是蛋白质，它自身水解后的产物也将混入产物中，此项技术可利 用不同的酶对蛋白质进行水解而得到不同的中间产物，在医药生产中会很有用处，可以制 作不同水解程度的医药用品。
[0026] 如本文所述，羊毛纤维属于天然蛋白质纤维，本材料利用改性羊毛，经变性后，羊 毛变细，变软，卷曲度增加，定向摩擦效应有所提高，明显地提高其纺纱性能和成纱质量。主 要用的变性方法有：氯化-氧化法、氯化_还原法、氯化_酶法、氧化法、还原法、氨 -喊法。 羊毛有很好的弹性和蓬松感，吸色性好，有良好的保暖性和排湿性，与碱纤维复合是理想的 保暖型功能材料。
[0027] 在用以纬向的技术上用了回纬技术，使碳纤维在纬向保持连续性。
[0028] 纤维布织造设备的打纬装置，将原有的断纬系统改制成了回纬系统，并保证了打 纬和经向开口时间的精确性。
[0029] 碳纤维布制造机原理：由纱架装置放置经纱，合理的张力均匀输送所需经向纤维， 织造中，以齿轮啮合，织平由卷送来完成，纬向有一打纬装置，在织机综框上下运动中，经向 纤维在综箱处开口，纬向纤维精确穿入，综箱打纬，便完成了经纬纤维的交织。
[0030] 本发明关键在于纬向纤维穿入后，设计的特殊打纬系统使得纬向纤维连续性绕行 完成设计的要求，从而完成通畅导电、导热系统。
[0031] 本发明是以辅助纤维作经向材料，以碳纤维作纬向材料的碳纤维电热织物，因为 碳纤维是导电发热的，故而用这一织物所具备的特性，解决了大面积的地热系统、壁热系统 和预热系统以及各领域的需求。
[0032] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0033] (1)本发明可根据需求设定碳纤维布的经向幅宽。
[0034] (2)本发明可在回纬碳纤维布与纬向平行截裁。
[0035] (3)本能发明经向纤维密度和纬向回纬密度可根据需求设定。
[0036] (4)本能发明用玻纤芳纶作绝缘层材料。
[0037] (5)本发明发热效率高达96. 5%。
[0038] (6)本发明发热迅速，通电3秒钟后开始发热。
[0039] (7)发热时，不会产生可见光。
[0040] (8)发热时，电阻固定，不随温度变化。
[0041] (9)正常发热时，恒流、恒温。
[0042] (10)发热时，辐射出有益健康的远红外线，波长8-15 μ m。
[0043] (11)重量非常轻，非常柔软，可折叠卷曲。
[0044] (12)不易氧化，不易老化，寿命可达半世纪。
[0045] (13)电阻在±200°C内，只有2%变化，可低温、低压启动。
[0046] (14)电阻分布特性均匀，非常容易控制。
[0047] (15 )直流、交流均可驱动。
[0048] (16)加热电压可选用15V到380V。
[0049] (17)发热能力可随回纬长短、电压来调整。
[0050] (18)水中耐压3000V，可以直接放入水中加热。
[0051] (19)多种纟韦向碳纤维规格，最高发热至500°C。
[0052] (20)耐腐蚀，酸碱状态下都可以使用。
[0053] (21)传统的电热元件大多采用铁、铬、铝、镍铬、钨、铜等金属材料和PTC电热元 件制作，由于这些材料本身存在不可弥补的性能缺陷，导致在使用过程中出现了许多难以 解决的性能方面的技术问题，例如：电转换效率低、耗电量大、金属电热易氧化，影响使用寿 命，PTC电热元件容易局部击穿，出现加热功率逐年衰落等等，这些缺陷和不足直接影响了 电热产品的安全和可靠使用，本发明解决了传统电热装置的问题，对绝缘环保是一革命，本 发明适合大面积的农业、工业和家装民用。
[0054] (22)碳纤维混合辅助纤维形成的回纬碳纤维织物能够形成不同的面料，单纯的碳 纤维织物是无法完成染色作业的，而对于纺织领域而言，其运用领域是会受到很大局限的。 而本发明所具备的织物恰恰可以实现染色作业。
【专利附图】
【附图说明】
[0055] 图1为回纬碳纤维织物中经纱和纬纱的排列方式。
【具体实施方式】
[0056] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结 合具体图示，进一步阐述本发明。
[0057] 如图1所示，回纬碳纤维电热织物，其包括：一种包含碳纤维和一种或多种辅助纤 维的组合的物质，其中，辅助纤维选自预氧丝纤维；芳纶纤维；大豆纤维；甲壳胺纤维；麻纤 维；木棉纤维；牛奶纤维；羊毛纤维；及其组合。
[0058] 碳纤维可选用3K、6K、12K、24K碳纤维，各自的性能参数如下表：
[0059] 表I 3Κ碳纤维性能参数
【权利要求】
1. 回纬碳纤维电热织物，其特征在于，包括： 一种包含碳纤维和一种或多种辅助纤维的组合的物质，其中，辅助纤维选自预氧丝纤 维；芳纶纤维；大豆纤维；甲壳胺纤维；麻纤维；木棉纤维；牛奶纤维；羊毛纤维；及其组合。
2. 根据权利要求1所述的回纬碳纤维电热织物，其特征在于，其中，回纬碳纤维电热织 物以梭织形式形成的。
3. 根据权利要求1所述的回纬碳纤维电热织物，其特征在于，其中，碳纤维形成回纬碳 纤维电热织物的纬纱； 辅助纤维形成回纬碳纤维电热织物的经纱。
4. 根据权利要求1或3所述的回纬碳纤维电热织物，其特征在于，其中，碳纤维选自长 丝、短纤维或短切纤维。
5. 根据权利要求1或3所述的回纬碳纤维电热织物，其特征在于，其中，所述碳纤维为 3K、6K、12K 或 24K 碳纤维。
6. 根据权利要求2或3所述的回纬碳纤维电热织物，其特征在于，回纬碳纤维电热织物 中，经向密度为140?180根/10厘米； 纬向密度为40?70根/10厘米。
7. 根据权利要求2或3所述的回纬碳纤维电热织物，其特征在于，其中，回纬碳纤维电 热织物中的纬纱处于连续状态。
8. 根据权利要求2或3所述的回纬碳纤维电热织物，其特征在于，其中，回纬碳纤维电 热织物具有绝缘层。
【文档编号】D03D15/00GK104233566SQ201310247122
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月20日 优先权日:2013年6月20日
【发明者】杨军 申请人:杨军