专利名称：红外线发热管用碳纤维发热体的生产方法
技术领域：
本发明涉及电加热元件加工技术领域，具体地说是一种红外线发热管用 碳纤维发热体的生产方法。
背景技术：
随着科技的不断发展，社会的不断进步，作为电加热元件的碳纤维电热 管也因其结构简单、热效率高和使用寿命长等特点，应用范围明显拓宽。目 前，具有关资料报导，市场上较先进的是节能碳纤维电热管，其结构主要由 电源导线、导线连接片、内连接线、固定芯、外绝缘壳体、中心内支架、柔 性碳纤维电热体、外绝缘瓷固定块和惰性气体构成。其中柔性碳纤维电热体 缠绕在中心支架上，柔性碳纤维电热体的两端通过固定芯固定在外绝缘壳体 的内腔之中，内连接线捆缠在柔性碳纤维电热体的两端，内连接线与电源导 线与导线连接片相接加热密闭固封在外绝缘壳体的端头内。该结构较传统的 柔性碳纤维电热体确有进步，但由于柔性碳纤维电热体必须附着在中心内支 架上才能体现其性能，而原有技术的发热体为聚丙烯基碳纤维连续长丝，常 用规格为lk一24k碳纤维，其主要缺陷为1、不能自支撑成型，需缠绕在绝 缘体(比如石英管)上使用，造成发热管加工工艺复杂，加工成本高，成品 率低，另外在加工、运输及使用过程中发热管内芯支撑绝缘体易断裂破损造 成产品报废不能使用；2、聚丙烯腈基碳纤维原为强度结构材料非专用发热体 材料，其电阻值随规格而固定，只有通过长度调整电阻值，可调范围有限(一 般为0.01 —i0.0Q之间)，限制了其应用范围。 发明内容本发明的目的是提供一种能够自支撑成型的红外线发热管用碳纤维发热 体的生产方法。
本发明的目的是这样实现的其特征在于取粘胶基短纤维经纺纱、合 股、制绳编织成的螺旋绳状物的树脂基碳/碳复合碳纤维弹性电热体，常温 下粘胶基绳状编织物缠绕成螺旋状再浸渍有一定型树脂层，浸渍时间为
1-100小时，在温度850°C—240(TC下，在惰性气体保护下经高温碳化后而 制成的螺旋绳状物的树脂基碳/碳复合碳纤维弹性电热体。
为了使螺旋绳状物的碳纤维弹性电热体结构稳定，因此选用粘胶基短纤 维的长度范围在30-300 mm之间。
为了在制造过程中保证用于制绳的合股粘胶纱线强度，粘胶基短纤维经 纺纱后合股的股数范围为2 — 20股
为了在使用过程中，能最大范围地调节上述碳纤维弹性电热体的电阻 值，则在选用经纺纱合股的粘胶基短纤维制绳股数范围为10 — 100股。
上述所选定的碳纤维弹性电热体表面浸渍时间为1-100小时，是依据大 量浸渍数据确定的，当浸渍时间小于l小时，时浸渍量不均匀，影响产品质 量；当浸渍时间大于IOO小时，则浸渍量的相关指标均已达到要求，再浸渍 将无意义。当然适当地提高浸渍温度，也会相应地縮短浸渍时间，但会提高 成本，故本发明没有考虑。
本发明所选用的定型树脂层为酚醛树脂层、呋喃树脂层、环氧树脂层 或聚乙烯醇树脂层。定型树脂层的重量浓度范围为0.001% — 10%，因为当 重量浓度范围低于0.001 %时，其粘度及含量都太低，使之在高温碳化后用于 定型的碳支撑体的强度受到影响；而当重量浓度范围高于10%时，则其粘度 及含量都太高，这样，表面浸渍量不均匀，而且经高温碳化后活性碳支撑体 的电阻值调整范围降低，同时因为用于定型的碳量过大使得碳纤维弹性电热 体的弹性降低，不利于实际应用，甚至还会出现局部过热，而降低使用寿命，
应用领域大大降低。上述所选树脂中比较理想的浓度范围是0.05% — 1 % 。 本发明具有如下优点
1、 该产品为发热体专用产品，经树脂定型后产品为螺旋绳状物的树脂基 碳/碳复合碳纤维弹性电热体，是经浸渍定型树脂碳化处理后形成结构稳定的 碳纤维弹性电热体，因此，装配发热管时发热体内芯不用内置支撑绝缘体， 简化加工工艺，降低成本同时也避免了因发热管内芯支撑绝缘体断裂破损造 成产品报废不能使用。
2、 本发明的发热体为发热体专用加工生产，电阻可根据发热体管规格在
生产时设计，可调范围广(一般为5 — 200Q)，基本可满足现有发热体管需 要，可控性强(一般误差《2Q)可以满足现有发热体管功率误差《8%的要 求，用该产品生产的发热体管一般功率误差可控制在5%以内。
3、 本发明所采用的是粘胶基碳纤维为航空航天专用耐烧蚀材料，其耐烧 蚀性能明显优于聚丙烯腈基碳纤维，这样使得利用该技术生产的发热体制造 的发热体管使用寿命更长， 一般可超过一万小时，而原技术生产的发热体管 一般使用寿命为5000小时左右。本发明还具有结构简单合理、成本低、应用 范围宽、安全可靠，使用寿命长等优点。
图1是本发明的剖面结构示意简下面将通过实施例对本发明做进一步说明，但下述的实例仅仅是本发明 其中的例子而已，并不代表本发明所限定的权利范围。该权利范围以权利要 求书为准。
具体实施方式
实施例l:
取粘胶基短纤维经纺纱(精纺及粗纺)、合股(股数范围在2 — 20股均可)、
经制绳(选用合股后粘胶纤维10—IOO股)工艺过程编织成的粘胶基纤维绳 状物经缠绕成螺旋状在常温下表面浸渍有一定型树脂层，浸渍时间为24小
时，在温度850"C—2400。C下，在惰性气体保护下经高温碳化后而制成的螺 旋绳状物的树脂基碳/碳复合碳纤维弹性电热体。图1是本发明应用的剖面结 构示意简图，图中的4为石英玻璃材质的绝缘体外壳，在绝缘体外壳4的管 内设置有一条本发明的树脂基碳/碳复合碳纤维弹性电热体5， 6为经浸渍定 型树脂层；碳纤维弹性电热体5的两端还依次连接有内连接片3、导线连接 片2、及穿透封闭绝缘端头的电源导线1，外绝缘瓷固定块7设置在绝缘体外 壳两端封闭绝缘端头的外端，外绝缘壳体的管内充填有惰性气体8。使用原 理与现有的碳纤维电热管无异。
使用寿命^10000小时；
电阻值范围5—200Q;
发热体使用电压80—240v。
权利要求
1、一种红外线发热管用碳纤维发热体的生产方法，其特征在于取粘胶基短纤维经纺纱、合股、制绳编织成的螺旋绳状物的树脂基碳/碳复合碳纤维弹性电热体，常温下粘胶基绳状编织物缠绕成螺旋状再浸渍有一定型树脂层，浸渍时间为1-100小时，在温度850℃-2400℃下，在惰性气体保护下经高温碳化后而制成的螺旋绳状物的树脂基碳/碳复合碳纤维弹性电热体。
2、 根据权利要求1所述的碳纤维发热体的生产方法，其特征在于粘胶基短纤维经纺纱合股的股数范围为2—20股。
3、 根据权利要求1所述的碳纤维发热体的生产方法，其特征在于选用经纺纱合股的粘胶基短纤维制绳股数范围为IO — IOO股。
4、 根据权利要求1所述的碳纤维发热体的生产方法，其特征在于粘胶 基短纤维的长度范围在30-300 mm之间。
5、 根据权利要求1所述的碳纤维发热体的生产方法，其特征在于定型 树脂层为酚醛树脂层、呋喃树脂层、环氧树脂层或聚乙烯醇树脂层。
6、 根据权利要求5所述的碳纤维发热体的生产方法，其特征在于定型树脂层的重量浓度范围为0.001% —10%。
7、 根据权利要求5所述的碳纤维发热体的生产方法，其特征在于定型树脂层的重量百分比浓度范围是0.05% _ 1 。％ 。
全文摘要
一种红外线发热管用碳纤维发热体的生产方法，其技术要点是取粘胶基短纤维经纺纱合股编织成粘胶基绳状编织物缠绕成螺旋状再浸渍有一定型树脂层，浸渍时间为1-100小时，在温度850℃-2400℃下，在惰性气体保护下经高温碳化后而制成的螺旋绳状物的树脂基碳/碳复合碳纤维弹性电热体。树脂基碳/碳复合碳纤维弹性电热体，是经浸渍定型树脂碳化处理后形成结构稳定的碳纤维弹性电热体，因此，装配发热管时发热体内芯不用内置支撑绝缘体，简化加工工艺，降低成本同时也避免了因发热管内芯支撑绝缘体断裂破损造成产品报废不能使用。本发明还具有结构简单合理、成本低、阻值范围调整幅度宽，应用范围广、使用寿命长等优点。
文档编号H05B3/42GK101102625SQ20061004714
公开日2008年1月9日 申请日期2006年7月7日 优先权日2006年7月7日
发明者何立新, 刘东影, 波 李, 胡国军, 魏羽红 申请人:波 李