一种发热布及其制造方法

一种发热布及其制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种发热布及其制造方法；其中，所述制造方法，其包括以下步骤：在第一PET底材布的第一侧面上设置第一PU涂膜层；在第二PET底材布的第一侧面上设置第二PU涂膜层；在第二PET底材布的第二侧面上印刷银浆与碳浆；第一PU涂膜层贴合第二PET底材布的第二侧面，分割后接电线。本发明采用PET作为底材布，制作工艺简单，成本较低，静音发热，发热温度可控，耐用性较高，而且，发热布具有PTC效应、自控温功能，发热布在基于充分理解及运用了线的热膨胀系数原理，在整面布基上科学合理地设计了导电电极、发热碳浆布局与结构，灵活调节碳浆阻值大小，设置了合适的电压电流值，成功实现了发热布的PTC效应、自控温功能，具有很高的市场应用价值。
【专利说明】一种发热布及其制造方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及发热布料，尤其涉及的是，一种发热布及其制造方法。

【背景技术】
[0002]现有技术的发热片，通常使用的是电阻丝、铝箔、不锈钢、PET基底油墨等之类不具有PTC效应，无自控温功能的发热片，且使用上述发热片时，会隐含着因为断线不能通电，短路产生高电流引发火灾等弊端，或有过分加热的危险性。
[0003]例如，中国专利200410010358.9公开了一种发热布，是由聚丙烯纤维、粘胶纤维、沥青纤维、酚醛纤维、聚乙烯醇纤维或聚氯乙烯纤维作为原材料织成的原料布，按照下述步骤制备而成:第一步、将上述原料布置于真空度为0.1-0.3Pa状态下，温度为250-300°C之间进行预氧化处理；第二步、将所述预氧化处理的布置于惰性气体氛围内经300°C炭化处理制成碳元素纤维布；第三步、将所述碳元素纤维布加热到2700-2800°C即制成石墨纤维布，也即该发明所述的发热布。该发明的优点在于依靠高技术和纤维材料学最新的基础理论概念，研制成功的具有尚性能和尚功能的导电碳纤维发热布，它具有尚强度、尚t旲量、耐高温、导电性好等特点，其经济效益和社会效益非常可观。
[0004]但是，这种发热布制作工艺复杂，成本高，发热温度不可控，耐用性差。


【发明内容】

[0005]发明所要解决的技术问题是提供一种新的发热布及其制造方法。
[0006]本发明的技术方案如下:一种发热布的制造方法，其包括以下步骤:在第一 PET底材布的第一侧面上设置第一 PU涂膜层；在第二 PET底材布的第一侧面上设置第二涂膜层；在第二 PET底材布的第二侧面上印刷银浆与碳浆；第一 I3U涂膜层贴合第二 PET底材布的第二侧面，分割后接电线。
[0007]优选的，所述印刷银浆与碳浆，为根据预设间距及预设结构图形印刷银浆与碳浆。
[0008]优选的，所述印刷之前，把设置有第二涂膜层的第二 PET底材布，进行预热处理。
[0009]优选的，所述印刷为丝网印刷。
[0010]优选的，所述银浆的印刷条件为:丝印、150目的网版、涂布量为20微米；优选的，印刷得到银浆线的电阻值小于0.05Ω/ 口。
[0011]优选的，所述碳浆的印刷条件为:丝印、80目的网版、涂布量为40微米；优选的，印刷得到碳浆线的电阻值为25kQ/ 口。
[0012]优选的，第一涂膜层贴合第二 PET底材布的第二侧面之前，还执行以下步骤:用于连接电线端子的接线部之外，使用接着剂进行全面贴合。
[0013]优选的，使用接着剂进行全面贴合之前，还对所述接线部进行保护处理。
[0014]本发明又一技术方案如下:一种发热布，其包括第一 PET底材布层、设置在第一PET底材布的第一侧面上的第一 I3U涂膜层、第二 PET底材布层、设置在第二 PET底材布的第一侧面上的第二 PU涂膜层、印刷在第二 PET底材布的第二侧面上的银浆与碳浆、以及用于连接电线端子的接线部，其中，第一 PU涂膜层贴合第二 PET底材布的第二侧面。
[0015]优选的，采用上述任一制造方法制得的发热布。
[0016]本发明采用PET作为底材布，制作工艺简单，成本较低，静音发热，发热温度可控，耐用性较高，具有很高的市场应用价值，该发热布用途广泛，可用于各种床铺、书桌、餐桌、穿着、棉被或墙暖等。
[0017]另外，发热布具有PTC效应、自控温功能，发热布在基于充分理解及运用了线的热膨胀系数原理，在整面布基上科学合理地设计了导电电极、发热碳浆布局与结构，灵活调节碳浆阻值大小，设置了合适的电压电流值，成功实现了发热布的PTC效应、自控温功能，具有很高的市场应用价值。

【专利附图】

【附图说明】
[0018]图1为本发明制造方法的一个实施例的示意图；
图2为本发明发热布的一个实施例的示意图。

【具体实施方式】
[0019]为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。本说明书及其附图中给出了本发明的较佳的实施例，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
[0020]需要说明的是，当某一元件固定于另一个元件，包括将该元件直接固定于该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件固定于该另一个元件。当一个元件连接另一个元件，包括将该元件直接连接到该另一个元件，或者将该元件通过至少一个居中的其它元件连接到该另一个元件。
[0021]在总结传统发热片经验上，研发了一种基于面状布基具有PTC效应，能实现自控温的发热布。如图1所示，本发明的一个实施例是，一种发热布的制造方法，其包括以下步骤:在第一 PET底材布的第一侧面上设置第一 I3U涂膜层；在第二 PET底材布的第一侧面上设置第二I3U涂膜层；在第二PET底材布的第二侧面上印刷银浆与碳浆；第一I3U涂膜层贴合第二 PET底材布的第二侧面，分割后接电线。例如，PET底材布采用100%PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)，涂膜层为PU (Polyurethane，聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯)涂层，其形成一个很薄的膜层，即所述PU涂膜层，或者称为聚氨酯涂层或聚氨酯层。优选的，碳浆涂布成格子状；优选的，在第二 PU涂膜层上涂覆接着剂之后，再按格子形状涂布碳浆。通常的，PET底材布，即底材布，包括第一 PET底材布与第二 PET底材布，其具有平面形状，即有两个侧面；优选的，在第一 PET底材布的第一侧面上设置第一涂膜层，其全部覆盖该侧面。本发明所述制造方法所制得的发热布具有自动恒温的特点，将发热布直接通电即可，不需要温度控制系统，永远不会超温；工作电压非常宽，当工作电压变化2倍时，表面温度的变化非常小；使用寿命长，正常环境下使用，寿命可达10年以上。
[0022]例如，发热布的底材是经过耐热、耐溶剂性处理聚酯(PET)底材布，布上涂膜PU涂膜层，在布基上设计银浆电极间距、碳浆结构图形，根据间距及结构图形印刷银浆与碳浆。碳浆是根据发热布整面电阻要求，事先经过光油(俗称清漆)调配好阻值，印刷完碳浆；或者，发热布的底材印刷完碳浆后，整面再覆膜一层PU涂层。例如，所述制造方法包括以下步骤:在第一 PET底材布的第一侧面设置第一 I3U涂膜层；在第二 PET底材布的第一侧面设置第二 PU涂膜层；在第二 PET底材布的第二侧面上印刷银浆与碳浆；第一 I3U涂膜层贴合第二 PET底材布的第二侧面，分割后接电线。又如，所述制造方法包括以下步骤:在第一 PET底材布的第一侧面设置第一 I3U涂膜层；在第二 PET底材布的第二侧面上印刷银浆与碳浆；第一 PU涂膜层贴合第二 PET底材布的第二侧面，分割后接电线；在第二 PET底材布的第一侧面设置第二 PU涂膜层。又如，所述制造方法包括以下步骤:在第一 PET底材布的第一侧面设置第一 I3U涂膜层；在第二 PET底材布的第二侧面上印刷银浆与碳浆；在第二 PET底材布的第一侧面设置第二 I3U涂膜层；第一 PU涂膜层贴合第二 PET底材布的第二侧面，分割后接电线；以此类推。例如，光油为UV光油或PU光油；优选的，光油为602光油。这样，其保持恒温原理是，在相同发热布面积下，电极间距越窄，电阻值就会越大，同理，电极间距越宽，电阻值就越低；通过调整碳浆和602光油配比，增大碳浆阻值。整个发热布就是通过热膨胀调整电极和碳浆阻值的大小，达到控制通电电流的大小，在放热均衡的条件下，就可以达到恒温状态。
[0023]例如，PET底材布是在聚酯系树脂纤维组成的CF1000~3000的纺织品上使用聚氨酯树脂作涂层做成的基布；例如，CF=(Dffp/l.1) 1/2XMWp+ (Dfff/1.1) 1/2XMWf。Dffp是经系总细度(dtex)，MWp是经线密度(本/2.54厘米)，DWf是玮系总细度(dtex)，MWf是玮线密度(本/2.54厘米)。
[0024]优选的，所述碳浆为导电发热碳浆；所述碳浆可采用现有技术的碳浆产品；优选的，所述碳浆的配比(质量比)如下:连接料(热固性树脂/热塑性树脂):石墨:碳黑:稀释剂:助剂=48:18:11:22:1。这样可以达到较好的导电发热效果。
[0025]例如，所述分割采用模切方法实现，即贴合、模切后接电线。这样，发热布设计加工灵活，产品可以根据使用场景来设计发热布及形状尺寸，最大尺寸范围可以达到100mmX 2000mm。
[0026]优选的，所述印刷之前，把设置有第二涂膜层的第二 PET底材布，进行预热处理。又如，所述贴合之前，还把设置有第一 PU涂膜层的第一 PET底材布，进行预热处理。例如，把所述PET底材布，在150°C至180°C下预热处理10至20分钟；例如，把第二 PET底材布，在150°C至180°C下预热处理10至20分钟；优选的，在160°C下预热处理15分钟。又如，把设置有I3U涂膜层的PET底材布，在150°C至180°C下预热处理10至20分钟；例如，把设置有第二 I3U涂膜层的第二 PET底材布，在150°C至180°C下预热处理10至20分钟。优选的，在160°C下预热处理15分钟。这样，即使长期使用，历经多次热胀冷缩都能保持原有组织结构，即，对涂层基布做预热处理，是为了印刷时不会出现收缩，以及保持发热功能。
[0027]优选的，所述印刷银浆与碳浆，为根据预设间距及预设结构图形印刷银浆与碳浆。优选的，根据发热布整面电阻要求，采用光油调配碳浆，以设置碳浆的阻值；这样，温度的调整跟碳浆和银浆构布局和预设的阻值有关，所以做成格子状和做成圆形都可以达到这个发热的效果。温度的高低直接由发热电流大小调节，间接反映为发热功率的大小。优选的，根据所述发热布的功率，设置所述预设结构图形；例如通过计算和散热量之间的平行来控制温度，和/或，还可以使用恒温器或者电源整流器控制电压、电流来调节温度；例如，采用恒温器或者电源整流器控制电压、电流来调节温度。例如，发热功率高的产品，需要大格子，发热功率低的产品，需要小格子；优选的，格子的大小与功率设计成一定的比例。优选的，还根据方框点与膨胀的点，控制印刷油墨，例如，使器材和油墨保持同样；又如，采用工艺流程为0.006 至 0.008。
[0028]这样，本发热布基于充分理解及运用了线的膨胀系数原理。例如，发热布的电极间距相等设置，发热体不全面涂布碳浆，只涂布成格子状，发热布通电发热，电极和碳浆都会受热发生膨胀，线的热收缩率就会开始变化，没有涂布碳浆的部分就会保持原状，但涂布碳浆的部分因为发热而膨胀，发热体的电阻值就会变大，随着阻值的增大，电流会减小，发生限流现象，同时电极的间距会越窄，温度范围越高，电流限流概率就会成上升趋势。随着限流趋势的提升，发热功率的减小，自动调节发热温度，展现自控温功能。本发热布的碳浆涂布成格子状，并把碳浆的电阻调大，加上使用的基材布会与碳浆发生同步的热膨胀，得到了正温度系数热敏电阻(PTC效应)。
[0029]优选的，所述印刷为丝网印刷。例如，所述银浆的印刷条件为:丝印、150目的网版、涂布量为20微米；优选的，印刷得到银浆线的电阻值小于0.05Ω/ 口。又如，所述碳浆的印刷条件为:丝印、80目的网版、涂布量为40微米；优选的，印刷得到碳浆线的电阻值为25kQ / 口。
[0030]优选的，第一涂膜层贴合第二 PET底材布的第二侧面之前，还执行以下步骤:用于连接电线端子的接线部之外，使用接着剂进行全面贴合。其中，接着剂也称粘接剂或粘合剂，例如，接着剂为I3U胶；或者，接着剂为天然橡胶乳液；优选的，接着剂为无溶剂型的胶水或亚克力型的双面胶。优选的，使用接着剂进行全面贴合之前，还对所述接线部进行保护处理，例如暂时粘贴过渡贴纸或者套置保护套等。
[0031]例如，将有聚氨脂涂层的聚酯系纤维的基布，按印刷尺寸模切。模切之前，为防止印刷时不会收缩，要把材料进行160°C，15分钟的预热处理，即，采用预热处理的第一 PET底材布，或者，采用预热处理的第一 PET底材布以及第一涂膜层；然后分两部分印刷。
[0032]1、银浆印刷:丝印，150目的网版，涂布量为20微米，银浆线，或者称为银线，其电阻值优选为0.05Ω/ 口以下。其中，“Ω/ 口”是表面电阻率的单位，即“方块电阻”，即薄层材料上的一个正方形，其一个边到对边之间的电阻。例如，银线电阻值优选为0.01 Ω/ 口、
0.02Ω/ 口或者 0.03 Ω / 口。
[0033]2、碳浆印刷:丝印，80目的网版，涂布量为40微米，碳浆线，或者称为碳线，其电阻值优选为25kQ/ 口。又如，碳线电阻值优选为22至28 kQ/ 口。例如，碳线电阻值为2325kΩ/ 口、26kΩ/ 口或者 28kQ / 口。
[0034]印刷完成后，贴合绝缘膜，例如，使用无溶剂型的胶水(UV胶)或亚克力型的双面胶进行全面贴合，再贴合绝缘膜。这时，电线端子的接线部不能涂接着剂。
[0035]然后，按产品尺寸模切。
[0036]之后接电线，使用金属铆钉铆线即可，例如，金属铆钉铆接银线或碳线作为所述接线部；优选的，金属端子要铆牢，不能松动。
[0037]然后，产品运行，在电极接入基于设定好电流值的电压即可。
[0038]又一个例子是，在背面涂有涂膜层经过耐热性，耐溶剂性处理的聚氨脂布基材上，设计电极的间距，然后在聚氨脂布基材上印刷银楽，通过160度，15分钟干燥后，涂布根据碳浆特性，602光油的特性调配好的电阻的碳浆，来设计发热布的整面电阻。在相同的面积下，电极的间距越宽，电阻值就越大。电极的间距越窄，电阻值就越低。或者在相同的面积下，通过调整碳浆和602光油的配合比例，即使电极的间距相同，也能改变电阻值；如此那样，在通过调配来提高电阻阻值的发热布上接通电压高的物体后，电流值变得很小，在放热量均衡的条件下，能够保持恒温状态。电极的间距一样，发热体不全面涂布碳浆，只涂布成格子形状，于是线的热收缩率就会开始变化，没有涂布碳浆的部分就会保持原状，但涂布碳浆的部分因为发热而膨胀，发热体的电阻值就会变大。也就是说，电流就会发生限流现象。电极的间距越窄，温度范围越高，电流限流概率就会成上升趋势。把碳浆涂布成格子状的话，就会得到正温度系数热敏电阻。
[0039]如图2所不，本发明的一个实施例是，一种发热布，其包括第一 PET底材布层101、设置在第一 PET底材布的第一侧面上的第一 I3U涂膜层102、第二 PET底材布层107、设置在第二 PET底材布的第一侧面上的第二 I3U涂膜层108、印刷在第二 PET底材布的第二侧面上的银浆104与碳浆103、以及用于连接电线端子的接线部(图中未示出)，其中，第一 PU涂膜层102贴合第二 PET底材布的第二侧面。优选的，设置两个所述接线部；优选的，每一所述接线部设置保护套，用于保护其连接，以免折断。优选的，如图2所示，第一 PU涂膜层102与第二 PET底材布层107之间还设置一接着剂层105 ;优选的，所述接着剂层设置于第一涂膜层102与碳浆103之间。优选的，碳浆覆盖银浆设置。
[0040]此种发热布和以前的发热片区别很大，首先，在工艺上它采用的是丝网印刷技术制造，不仅具有优异的安全性，还具有可加工性和节能性能；其次，此发热布具有PTC效应、自控温功能，发热布在基于充分理解及运用了线的热膨胀系数原理，在整面布基上科学合理地设计了导电电极、发热碳浆布局与结构，灵活调节碳浆阻值大小，设置了合适的电压电流值，成功实现了发热布的PTC效应、自控温功能；再次，作为发热布的副产品，平时还能源源不断释放远红外线，此远红外线不仅能驱除蚊蚁，且有益于人的身体健康功能。
[0041]例如，一种发热布，其包括顺序设置的第一 PET底材布层、设置在第一 PET底材布的第一侧面上的第一 PU涂膜层、印刷在第二 PET底材布层的第二侧面上的银浆与碳浆、第二 PET底材布层、设置在第二 PET底材布的第一侧面上的第二涂膜层，还包括两个用于连接电线端子的接线部，其中，第一 PU涂膜层贴合第二 PET底材布的第二侧面；例如，两个接线部设置在发热布的同一侧边处；优选的，两个接线部相邻设置，例如，两者的距离为
0.5至3厘米。其中，银浆与碳浆凝固后分别形成银浆线与碳浆线。又如，两个接线部分别为银浆线的两部分；又如，第一段银浆线作为第一接线部，第二段银浆线作为第二接线部；这样，整体上形成更好的、两面相近的发热布。优选的，第一 PU涂膜层上还设置一接着剂层，通过接着剂层接着银浆与碳浆，这样，所述发热布结构更稳固。优选的，所述接着剂层与各所述接线部非接触设置；这样，有利于连接外部的电线或者接头。优选的，第一 PU涂膜层上还设置一接着剂层，这样，有利于获得结构更稳固的发热布。优选的，所述印刷在第二PU涂膜层上的银浆，为若干第一预设结构图形；例如矩形或者菱形；优选的，各所述第一预设结构图形的间距为第一预设间距，例如，I至10厘米；这样，可以灵活调整发热布的膨胀位置和银浆的电阻。优选的，所述印刷在第二 PU涂膜层上的碳浆，为若干第二预设结构图形；例如矩形或者菱形。优选的，各所述第二预设结构图形的间距为第二预设间距，例如，I至10厘米；这样，可以灵活调整发热布的膨胀位置和碳浆的电阻。优选的，所述发热布还设置两个金属端子，每一所述接线部铆接一金属端子；即，一个接线部铆接一个金属端子；例如，第一接线部铆接第一金属端子，第二接线部铆接第二金属端子。
[0042]优选的，本发明的一个实施例是，采用上述任一制造方法制得的发热布。与现有技术相比，现有的PET发热片在翻动时有响声，需要按一定的尺寸才能卷折。电阻丝发热片不能做成复杂的圆形，椭圆形的形状，而且，在平常时会出现温度不均匀，它们需要贴合均热用的铝箔；并且，这两种发热片的电阻本身都比较低，发热温度会发生持续升温，不使用温控器或电流限流器的话，会出现局部受热的现象。而本发明的发热布有柔软性，能卷成很小的形状，本身电阻设定比较高，只要它的放热量平衡即可实现自恒温，温度不会超过设定的温度值。并且，本发热布的整个面都有涂布，温度分布均匀，不需要使用均热膜。
[0043]进一步地，本发明的实施例还包括，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的发热布及其制造方法。
[0044]需要说明的是，本发明的发热布是以前从未开发的新技术，具有良好的安全性，加工性，高效节能，发热布温度可以自由设定，具有自恒温的温度特性，通电后升温快，发热全面均匀。
[0045]发热布独特的结构布局和设计原理，实验和实际应用都呈现出稳定的PTC效应。
[0046]此发热布在远红外线波段具有较好的辐射效果，能源源不断的释放远红外线，此远红外线有驱除蚊蚁，益于身体健康的功能。
[0047]此发热布具有良好的柔软性，且不易断线，具有优异的抗弯曲性能，能做自由形状图案的设计，后续只需要模切加工即可。
[0048]此发热布还具有非常优良的绝缘性，防水性；由于设定了比较高的电阻值，热量损耗少，温度上升时难以超过设定温度值。
[0049]此发热布面状发热，热效率优良，消耗电量少，因此有出色的经济效果。在同样的面积，相同温度的条件下，只需电阻丝加热器耗电量的三分之一。
[0050]并且，此发热布完全静音发热，环保无毒，使用方便自由，诸如定时开关等和以前电气制品一样，如果能接上电源整流器的话，还能自由的进行温度调节。
[0051]本发热布不需要做维修，可以根据电压设计到5V~240V之间，以适应不同地区和不同用户对电压值要求；发热布耐衰减，耐用年数取决于使用场景，连续通电的情况下维持
10年保持不变，重复通断电5000次的情况下，电阻值变化10%左右；发热温度范围宽广，温度从20°C~100°C之间都可以设定，与外界气温及隔热材的搭配组合即可。
[0052]需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1.一种发热布的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 在第一 PET底材布的第一侧面上设置第一 I3U涂膜层； 在第二 PET底材布的第一侧面上设置第二 I3U涂膜层； 在第二 PET底材布的第二侧面上印刷银浆与碳浆； 第一 PU涂膜层贴合第二 PET底材布的第二侧面，分割后接电线。
2.根据权利要求1所述制造方法，其特征在于，所述印刷银浆与碳浆，为根据预设间距及预设结构图形印刷银浆与碳浆。
3.根据权利要求2所述制造方法，其特征在于，所述印刷之前，把设置有第二PU涂膜层的第二 PET底材布，进行预热处理。
4.根据权利要求1所述制造方法，其特征在于，所述印刷为丝网印刷。
5.根据权利要求4所述制造方法，其特征在于，所述银浆的印刷条件为:丝印、150目的网版、涂布量为20微米；优选的，印刷得到银浆线的电阻值小于0.05 Ω / 口。
6.根据权利要求4所述制造方法，其特征在于，所述碳浆的印刷条件为:丝印、80目的网版、涂布量为40微米；优选的，印刷得到碳浆线的电阻值为25kD / 口。
7.根据权利要求1所述制造方法，其特征在于，第一PU涂膜层贴合第二 PET底材布的第二侧面之前，还执行以下步骤:用于连接电线端子的接线部之外，使用接着剂进行全面贴入口 ο
8.根据权利要求7所述制造方法，其特征在于，使用接着剂进行全面贴合之前，还对所述接线部进行保护处理。
9.一种发热布，其特征在于，包括第一 PET底材布层、设置在第一 PET底材布的第一侧面上的第一 PU涂膜层、第二 PET底材布层、设置在第二 PET底材布的第一侧面上的第二 I3U涂膜层、印刷在第二 PET底材布的第二侧面上的银浆与碳浆、以及用于连接电线端子的接线部，其中，第一 I3U涂膜层贴合第二 PET底材布的第二侧面。
10.根据权利要求9所述发热布，其特征在于，采用如权利要求1至8任一所述制造方法制得D
【文档编号】H05B3/12GK104476890SQ201410574444
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】徐若谷, 徐若飞, 赵伟群 申请人:徐若谷, 徐若飞, 赵伟群