专利名称：电热高温碳纤维纸及其制作方法
技术领域：
本发明属于非导电发热元件，尤其涉及一种用于工业的高温碳纤维纸及其制作方法。
目前的碳纤维电热元件(线、片)，大多用作衣服、电热毯、装饰板等生活用品，热效率不高。CN2044050公告了一种“电热装饰板”，它是在纤维板和装饰布之间夹入一块由石墨、水泥、木屑、胶粘剂压合而成的电热板。这种电热板表面温度最高只有50-60度，仅能用作家庭取暖。
本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种电热高温碳纤维纸及其制作方法，该碳纤维纸具有发热面积大、发热速度快、热效率高等优点，可做为工业领域中的加热元件。
本发明是通过以下技术方案来实现的。一种电热高温碳纤维纸，由纸浆和无机材料组成，其纸浆是以针叶树皮为材料采用常规湿法造纸工艺生产的水溶液，无机材料为石棉绒、予氧丝短纤、石英粉以及碳纤维短纤，其含量纸浆30-35％，石棉绒15-20％，予氧丝短纤16-22％，石英粉5-10％，碳纤维短纤15-26％。
电热高温碳纤维纸的制作方法，按以下步骤(1)按常规湿法造纸工艺生产针叶树皮纸浆，在其水溶液中根据产品所需电功率速度加入一定含量的石棉绒、予氧丝短纤、石英粉、碳纤维短纤；(2)按纸浆水溶液的重量加入20倍的水，水温为80度，以500转/分搅拌加入10-15分钟，使其混合物反应；(3)再按纸浆水溶液的重量加入100倍的水，水温80度，以500转/分搅拌10-15分钟，使其混合物充分反应；
(4)抄纸，纸的重量50g-80g/m2；(5)置入磷酸铝溶液(无机粘结剂)中浸渍，使纸中的有机纤维浸蚀，留下黑色碳化物，达到蚀绒固碳作用；(6)绝缘处理，将无机碳纸按产品形状裁剪后，进行单面或双面喷涂聚酰亚胺绝缘耐温漆；(7)高温固化，在200度的烘箱中固化2小时。
本发明的优点和效果由于本发明采取蚀绒固碳工艺措施，将增强纸置于磷酸铝溶液(无机粘结剂)中浸渍，磷酸铝具有极强的腐蚀性，增强纸中的有机植物纤维经腐蚀之后变为无机碳化纤维。碳纤维耐酸、耐碱，不受磷酸腐蚀，其导电性能不变。因此，这种碳纤维纸可在350度的高温下正常使用。高温碳纤维纸的微观结构呈三维网络搭接形状，其中碳纤维短纤、无机纤维微粉、粘结剂交错分布。形成局部无序，整体有序的面状电阻体。其功率密度可达到0.1W/cm2-5.0W/cm2。高温碳纸可与高温度绝缘材料进行热压复合或浸胶粘合等复合工艺生产出面状加热板(片)。它与已有技术的碳纤维电热元件相比，由于双面双向同时发热，热交换面积大，速度快。由于碳纤维纸只有0.01-0.0015mm厚度，负载少、热惯性小、电阻温度系数小、功率衰减小。总之，本发明热效率高，电热转换率＞95％，是将电能直接转换为热能的环保节能产品，工业上具有广阔的使用价值。
图1给出了高温碳纤维纸的微观结构俯视图；图2给出了高温碳纤维纸的微观结构侧视图。
其中1.碳纤维短纤；2.磷酸铝粘结剂；3.无机物。
下面通过实施例进一步对本发明加以说明。
实施例1一种电热高温碳纤维纸，由纸浆和无机材料组成，纸浆是以针叶树皮为材料采用常规湿法造纸工艺生产的，无机材料为石棉绒、予氧丝短纤、石英粉以及碳纤维短纤，其含量纸浆30％，石棉绒20％，予氧丝短纤22％，石英粉10％，碳纤维短纤18％。
制作方法如下步聚
(1)按常规湿法造纸工艺生产针叶树皮纸浆，放入上述配比的石棉绒、予氧丝短纤、石英粉、碳纤纸短纤；(2)按纸浆水溶液的重量加入20倍的水，水温控制在80度，以500转/分搅拌15分钟；(3)再按纸浆的重量加入100倍的水，水温控制在80度，以500转/分搅拌15分钟；(4)采用常规方法抄纸，制得50g-80g/m2的增强纸；(5)增强纸置入磷酸铝溶液中浸渍；(6)将无机碳纸裁剪双面喷涂聚酰亚胺绝缘耐温漆；(7)在200度烘箱中固化2小时。
实施例2一种电热高温碳纤维纸，其组成含量针叶树皮纸浆为35％，蛇纹石棉绒为15％，予氧丝短纤16％，石英粉5％，碳纤维短纤26％。
制作方法按所述相同步聚重复进行实例1，但是搅拌时间第一次为20分钟，第二次为20分钟；绝缘处理是在碳纸的单面喷涂聚酰亚胺绝缘耐温漆。
实施例3一种电热高温碳纤维纸，其组分含量为针叶树皮纸浆30％，石棉绒18％，予氧丝短纤20％，氧化锌8％，碳纤维短纤24％。
制作方法按实施例2相同步骤进行。
权利要求
1.一种电热高温碳纤维纸，由纸浆和无机材料组成，其特征在于所述的纸浆是以针叶树皮为材料采用常规湿法造纸工艺生产的水溶液，无机材料为石棉绒、予氧丝短纤、石英粉以及碳纤维短纤，其含量纸浆30-35％，石棉绒15-20％，予氧丝短纤16-22％，石英粉5-10％，碳纤维短纤15-26％，它可以用下述方法得到(1)在针叶树皮纸浆中分别加入石棉绒、予氧丝短纤、石英粉、以及碳纤纸短纤，(2)加温水搅拌，(3)抄纸，(4)置入磷酸铝溶液中浸渍，(5)绝缘处理，(6)高温固化。
2.一种电热高温碳纤维纸的制作方法，其特征在于工艺步骤为(1)用常规湿法造纸工艺生产针叶树皮纸浆，其中放入石棉绒、予氧丝短纤、石英粉、碳纤纸短纤；(2)加入温水、搅拌、反应；(3)抄纸；(4)置入磷酸铝溶液中浸渍——蚀绒固碳；(5)绝缘处理；(6)高温固化。
3.按照权利要求2所述的电热高温碳纤维纸的制作方法，其特征在于所述的加入温水搅拌，分两次加水，第一次按纸浆的重量加入20倍的水，以500转/分搅拌加入10-15分钟，第二次按纸浆的重量加入100倍的水，再搅拌10-15分钟。
4.按照权利要求2、3所述的电热高温碳纤维纸的制作方法，其特征在于所述加入温水后的水溶液的温度应为80度。
5.按照权利要求2所述的电热高温碳纤维纸的制作方法，其特征在于所述的绝缘处理是将蚀绒固碳后的无机纸的单面或双面喷涂聚酰亚胺绝缘漆。
6.按照权利要求2所述的电热高温碳纤维纸的制作方法，其特征在于所述的高温固化，是在200度的烘箱内固化2小时。
7.按照权利要求1、2所述的电热高温碳纤维纸的制作方法，其特征在于所述的石棉绒为蛇纹石绵绒，石英粉可用氧化锌代替。
全文摘要
一种电热高温碳纤维纸,由以针叶树皮为材料采用常规造纸工艺生产的纸浆和无机材料组成,其含量:纸浆30—35%,石棉绒15—20%,予氧丝短纤16—22%,石英粉5—10%,碳纤维短纤15—26%。工艺步骤:(1)纸浆中加入石棉绒、予氧丝短纤、石英粉、碳纤纸短纤,(2)加温水、搅拌,(3)抄纸,(4)置入磷酸铝溶液中浸渍,(5)绝缘处理,(6)高温固化。本发明热效率高,是将电能直接转换为热能的环保节能产品,工业上具有广阔的使用价值。
文档编号H05B3/34GK1274783SQ0010667
公开日2000年11月29日 申请日期2000年4月18日 优先权日2000年4月18日
发明者田亚力, 程学礼 申请人:太原东立信息产业有限公司