专利名称：碳纤维电热服装芯片及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种碳纤维电热服装芯片及其制作方法。
背景技术：
目前随着人们在生产生活中的实际需求，比如寒冷地区人们的外 出生产作业，出于防寒保暖的需要往往要穿着厚重的衣服，活动不便、 穿着也不舒服，因此，开发轻薄保暖、乃至取暖的服装蕴含着极大的 市场商机。目前市场上已出现取暖类型的服装，其主要是在服装内增 加热源，即在服装内加装电热服装芯片。现有的电热服装芯片主要是 以金属材料为发热体，其存在加热温区差异大、发热面积小、法向发 射率低、热量自身消耗大、热能转换率低、远红外辐射率低、寿命短， 与服装附着差、穿着不舒服等问题。
发明内容
本发明的一个目的在于针对上述问题，提供一种结构简单，加热 温区差异小、发热面积大、法向发射率高、热能转换率高、寿命长、 与服装附着性好、穿着舒服的碳纤维电热服装芯片。
本发明的另一个目的在于提供一种上述碳纤维电热服装芯片的 制作方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种碳纤维电热服装芯片，包括发热体、电源和连接二者的导线，其中所述发热体包括碳纤维层和贴合在碳纤维层两侧的半固化层，在 所述碳纤维层两端经沉铜形成沉铜电极，所述导线电连接于所述沉铜 电极。
在所述沉铜电极呈带状并且其表面固定连接有辅助电极，该辅助 电极为带状的铜网或铜箔，所述导线铆接或焊接在辅助电极上。
所述沉铜电极和辅助电极的宽度为1-100mm，所述铜网或铜箔的 厚度为0. 001-0. 3鹏。
所述半固化层包括由皮革、棉布、丝绸、无纺布或防雨绸制成的 基底层和在基底层上涂布的胶粘剂层。 所述胶粘剂层为聚氨酯类胶层。 在所述导线引出端覆盖半固化层或者绝缘胶层。 在所述导线上设有用于连接或分断发热体与电源的卡接式接口。
一种上述碳纤维电热服装芯片的制作方法，其按下列步骤制成
1) 制作半固化层取皮革、棉布、丝绸、无纺布或防雨绸，在 其表面涂覆聚氨酯热熔胶后烘干并裁剪成胚料；
2) 碳纤维层制作取碳纤维片料裁剪后，将其两端进行化学沉 铜处理形成沉铜电极，并干燥；
3) 铺配工艺将步骤1)制成的半固化层覆胶面朝内铺设在步 骤2)制成的碳纤维层两侧，然后在热压机加压热合成发热体，热合 温度为160-180。C;
4) 引线在位于沉铜电极上面半固化层上挖引线孔，引出导线 电连接于沉铜电极，然后用绝缘层封闭引线孔。在步骤2)还包括制作辅助电极的步骤，即将铜网或铜箔裁成带 状，焊接、铆接或压接在沉铜电极上，所述导线焊接在所述辅助电极上。
步骤1)中烘干温度为120-140°C，步骤2)干燥温度为100-120。C。
本发明使用的碳纤维包括碳纤维和活性碳纤维，其具体的制作过 程参见专利号CN01118578. 3中国发明专利。
本发明的碳纤维电热芯片是将碳纤维、活性碳纤维、胶粘剂和皮 革、棉布或丝绸等补强材料压合在一起。在选材方面我们反复考虑、 研究、比较、试验，选择了世界公认的电热转换效率最高的活性碳纤 维。并且在高温、高压的环境下压制而成，产品平整度好，面状发热， 温度完全均匀，避免了局部蓄能发热，损坏电热产品的可能。由于设 计合理，压制层数减少，厚度小于2mm，但电气性能没有降低。本发 明的电热芯片可在通电的瞬间迅速升温，并很快达到设计温度。由于 是面状发热，使发热均匀度有所提高，大大降低了自身的损耗，提高 了转换效率。同时使用的是环保材料，不会产生有害气体和有毒物质， 而且辐射对人体有益的远红外线，而红外线被医学界誉为生命之光， 它能激活人体细胞，促进血液循环、对风湿、关节炎、腰酸腿痛等病 均有理疗保健作用，同时远红外线被皮肤吸收后，与皮下组织产生共 振，能杀死皮肤内的各种病菌，能除去细小铍纹、增强皮肤弹性、增 强人体的抵抗力，有助于身体健康。因此，碳纤维、活性碳纤维电热 芯片是集发热、保温、理疗、保健为一体的面状电热产品，它不但能主动加热营造人体温暧舒适的感觉，而且能释放适合人体的远红外辐 射波能，所以具有良好的理疗保健作用。该碳纤维电热芯片操作简单， 只需接通电池电源，就可以正常运行了，真正实现了瞬时升温、均匀 发热、转化率高、保健理疗。
本发明的碳纤维电热芯片具有以下优点
1、 采用碳纤维、活性碳纤维作为发热材料，碳纤维、活性碳纤 维是世界公认的转换效率最高的发热材料。
2、 柔软电极的挂透，采用化学沉铜方法使铜离子直接附着在碳 纤维、活性碳纤维上，使电极较好的和碳纤维、活性碳纤维结合在一 起，避免电极脱落和接触不实的现象。
3、 碳纤维、活性碳纤维服装芯片实现了真正的面状发热； 传统的发热材料以金属丝线为主，存在加热温区差异大、热能损
失严重、转化率低(40%-60%)、寿命短(一般在1年到3年之间)的突 出缺陷。
我们的发热材料为面状的碳纤维、活性碳纤维为材料，而碳纤维、 活性碳纤维又是国际公认的转换效率极高的热能转化材料，完全克服 了线状电热材料的缺陷。
4、 使加热温度进一步提高；
同为面状的电热器材都采用耐温较低的材料复合而成，就其物理
特性不可能在温度上有所提高， 一般在达到6(TC以上就会变形。而我 们的产品可达到10(TC ，还能保持良好的电性能。
5、 电源电压适用范围大；电源电压不仅仅局限于110V、 220V、 380V，扩大到3. 7V、 6V、 7. 4V、 12V、 24V、 36V、 110V、 220V、 380V，也可根据用户的要求进行设计。 而我们的电热芯片可使用高容量锂离子电池，电压在3. 7-12V，容量 在600-10000mAH。
6、 远红外辐射热能高；
目前市场上的服装芯片远红外辐射不超过60%，而且需要远红外 发射剂来辅助，碳纤维、活性碳纤维面状电热服装芯片的远红外辐射 热能大于60%，法向发射率也超过了85%，不需要任何远红外发射剂， 这在国内外都是很高的。
7、 外形尺寸及功率密度可调节；
外形尺寸(长X宽X厚)(15-800) X (15-800) X (0.5-2) mm 功率密度0. 001-0. 2W/cm2
8、 加热范围广，可使用在身体的任何部位；
可以单片使用，也可以多片使用，1-IO片应用在服装内。包括电 热护胸、电热护腰、电热后背、电热护肩、电热护膝、电热鞋垫、电 热手套等。
9、 芯片安装在服装上的方式简单；
(1):服装做好内衬，直接缝纫在内衬上并固定好导线； (2):在内衬上缝纫兜子，直接安装在兜内。
图1为本发明碳纤维电热芯片的剖面结构示意图。
图2为图1A-A剖视图。图3为图l俯视图。
图中
l.发热体2.电池3.导线4.卡接式接口 IO.碳纤维层 ll.半固化层 12.沉铜电极 13.辅助电极 14.绝缘胶层15.引线孔
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。 参见图1、图2和图3，本发明的碳纤维电热服装芯片，包括发 热体l、电池2和连接二者的导线3，其中所述发热体1包括碳纤维 层10和贴合在碳纤维层10两侧的半固化层11。所述半固化层包括 由皮革、棉布、丝绸、无纺布或防雨绸制成的基底层和在基底层上涂 布的胶粘剂层如聚氨酯热熔胶，其通过加热加压贴合在碳纤维层两 侧。在所述碳纤维层10两端经沉铜形成沉铜电极12，所述导线3电 连接于所述沉铜电极12。在所述沉铜电极12呈带状并且其表面固定 连接有辅助电极13，该辅助电极13为带状的铜网或铜箔，所述导线 3铆接或焊接在辅助电极上13。所述沉铜电极和辅助电极的宽度可为 1-100mm，所述铜网或铜箔的厚度为0.001-0.3mm。在所述导线3引 出端覆盖半固化层或者绝缘胶层14。在所述导线3上设有用于连接 或分断发热体与电池2的卡接式接口 4。
上述碳纤维电热服装芯片，其按下列步骤制成 1)制作半固化层ll:取皮革、棉布、丝绸、无纺布或防雨绸， 在其表面涂覆聚氨酯热熔胶后在120-14(TC温度下烘干去除其中的水分，并裁剪成一定规格的胚料；
2) 碳纤维层10制作取碳纤维片料按上述规格裁剪后，将其两
端进行化学沉铜处理形成沉铜电极12，然后在100-12(TC温度下干燥 去除其中残留溶剂，然后将铜网或铜箔裁成与沉铜电极12相同规格 的带状辅助电极13，辅助电极13采用焊接、铆接或压接方式固定在 沉铜电极12上；
3) 将步骤1)制成的半固化层11覆胶面朝内铺设在步骤2)制 成的碳纤维层10两侧，然后在热压机中加压热合成发热体1，热合 温度为160-180。C;
4) 引线在位于沉铜电极上面半固化层11上挖引线孔15，导
线3焊接在辅助电极13上并通过辅助电极13与沉铜电极12电连接， 然后用绝缘层14封闭引线孔15。
上述半固化层11也可以缝制在碳纤维层10上。 该碳纤维电热芯片除了用于服装、鞋帽等人体防寒、保健用途外， 还可用于其它加热场合，如石油输送管道的保温加热等等。
上面对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明 的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解 本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依 据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综 上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
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权利要求
1. 一种碳纤维电热服装芯片，其特征在于包括发热体、电源和连接二者的导线，其中所述发热体包括碳纤维层和贴合在碳纤维层两侧的半固化层，在所述碳纤维层两端经沉铜形成沉铜电极，所述导线电连接于所述沉铜电极。
2. 根据权利要求1所述的碳纤维电热服装芯片，其特征在于 在所述沉铜电极呈带状并且其表面固定连接有辅助电极，该辅助电极 为带状的铜网或铜箔，所述导线铆接或焊接在辅助电极上。
3. 根据权利要求2所述的碳纤维电热服装芯片，其特征在于所述沉铜电极和辅助电极的宽度为1-lOOram，所述铜网或铜箔的厚度 为0. 001-0. 3,。
4. 根据权利要求1所述的碳纤维电热服装芯片，其特征在于所述半固化层包括由皮革、棉布、丝绸、无纺布或防雨绸制成的基底 层和在基底层上涂布的胶粘剂层。
5. 根据权利要求4所述的碳纤维电热服装芯片，其特征在于所述胶粘剂层为聚氨酯胶层。
6. 根据权利要求1所述的碳纤维电热服装芯片，其特征在于在所述导线弓I出端覆盖半固化层或者绝缘胶层。
7. 根据权利要求1所述的碳纤维电热服装芯片，其特征在于在所述导线上设有用于连接或分断发热体与电源的卡接式接口。
8. —种上述权利要求中任一项所述的碳纤维电热服装芯片的制作方法，其特征在于按下列步骤制成1) 制作半固化层取皮革、棉布、丝绸、无纺布或防雨绸，在 其表面涂覆聚氨酯热熔胶后烘干并裁剪成胚料；2) 碳纤维层制作取碳纤维片料裁剪后，将其两端进行化学沉 铜处理形成沉铜电极，并干燥；3) 铺配工艺将步骤1)制成的半固化层覆胶面朝内铺设在步 骤2)制成的碳纤维层两侧，然后在热压机加压热合成发热体，热合 温度为160-180°C;4) 引线在位于沉铜电极上面半固化层上挖引线孔，引出导线 电连接于沉铜电极，然后用绝缘层封闭引线孔。
9. 根据权利要求8所述的碳纤维电热服装芯片的制作方法，其特征在于在步骤2)还包括制作辅助电极的步骤，即将铜网或铜箔 裁成带状，焊接、铆接或压接在沉铜电极上，所述导线焊接在所述辅 助电极上。
10. 根据权利要求8所述的碳纤维电热服装芯片的制作方法，其 特征在于步骤1)中烘干温度为120-14(TC，步骤2)干燥温度为 100-120°C。
全文摘要
本发明涉及一种碳纤维电热服装芯片及其制作方法。所述碳纤维电热服装芯片，包括发热体、电源和连接二者的导线，其中所述发热体包括碳纤维层和贴合在碳纤维层两侧的半固化层，在所述碳纤维层两端经沉铜形成沉铜电极，所述导线电连接于所述沉铜电极。所述碳纤维电热服装芯片的制作方法，其包括下列步骤1)制作半固化层；2)碳纤维层制作；3)铺配制成发热体；4)引线。本发明的碳纤维电热服装芯片结构简单，加热温区差异小、发热面积大、法向发射率高、热能转换率高、寿命长、与服装附着性好、穿着舒服。
文档编号H05B3/34GK101438859SQ200710187330
公开日2009年5月27日 申请日期2007年11月20日 优先权日2007年11月20日
发明者张汝昆, 朱德明, 李印宝 申请人:朱德明;张汝昆