一种柔性可折叠发热餐垫的制作方法

本发明涉及远红外电加热元件，具体涉及一种柔性可折叠发热餐垫。

背景技术：

餐垫具有防烫、防滑、装饰餐桌的作用，一般多会采用棉、麻、竹、纸布、环保型PP等各种材料制成。餐垫也大多按照材质的不同而具有不同的功能特点，如：棉餐垫吸水性强、便于清洁；麻餐垫防水防蛀、耐用性好；竹餐垫隔热性好。但是，现有的普通餐垫仍存在功能单一、并无其他实用功能的问题，对其的改善大多也是在美观性上加以开发，缺乏多功能的设计。

温度较低时，尤其是冬季，食品散热快，在未食用完时食物已变凉，影响口感，同时也会影响人的健康。对于进食较慢的幼儿，此种问题更为难解决。因此，若能在餐垫中引入加热保温的功能，将具有非常实用的价值。

技术实现要素：

为避免上述现有技术所存在的不足之处，本实用新型公开了一种柔性可折叠发热餐垫，旨在赋予餐垫加热功能。

本实用新型为实现发明目的，采用如下技术方案：

本实用新型的柔性可折叠发热餐垫，包括由上层面和下层面相连构成的餐垫本体，在所述上层面和下层面之间固定有发热模块；所述发热模块包括石墨烯银纳米线导电发热布，在所述石墨烯银纳米线导电发热布上设置有电极层，所述电极层与所述石墨烯银纳米线导电发热布电连接；

在所述电极层上设置有绝缘防水保护层，在所述石墨烯银纳米线导电发热布未设置电极层的一面设置有保温隔热层；所述保温隔热层固定在所述下层面上；

所述电极层通过导电线连接电源，以向所述石墨烯银纳米线导电发热布供电使其发热。

所述电极层为对称设置于所述石墨烯银纳米线导电发热布两端的两带状电极，两电极通过导电线连接电源；两电极分别连接电源的正极和负极，极性相反。

或：所述电极层包括两对称设置于所述石墨烯银纳米线导电发热布两端的集流条，两集流条相向延伸形成若干等间隔排布的内电极，构成叉指电极结构；两集流条通过导电线连接电源。两集流条分别接电源的正极和负极，使得相邻的内电极极性相反。各个内电极的宽度、长度皆相同，相邻两内电极的间距也相同，以保证发热均匀。

优选的，当电极层为叉指电极结构时，在所述石墨烯银纳米线导电发热布上、位于各个内电极前端与另一集流条之间设置有通孔。集流条的延伸终端与另一集流条之间若间距过小会产生局部热点，间距过大又会使得过大区域不发热，从而影响发热性能，因此在集流条的延伸终端与另一集流条之间设置镂空部分，可以在尽可能缩小间距的同时避免热点的产生，从而保证发热膜的发热均匀性。

所述电极层的材料为金属箔、导电布、导电胶带、导电浆料中的至少一种，包含但不限于银、铜、铝等这些导电性能良好的材料。

在所述电极层和所述电源之间还设置有用于控制电源输出功率的温控开关；所述温控开关与所述电极层及与所述电源之间皆通过导电线连接。

在所述发热模块上还设置有用于监测所述石墨烯银纳米线导电发热布温度的温度传感器；所述温度传感器与所述温控开关之间通过导电线连接。通过温度传感器可以更精准的控温。可通过常规方法设置当温度传感器所监测到的温度高于预设温度时，温控开关自动切断，可以起到过热保护的作用。

优选的，所述导电线为柔性导电线，内层为导电的线性材料(如金属丝、漆包线、碳纤维等)，外层为柔性的绝缘材料(如绝缘布料、硅胶、TPFC、PUC、TPE、腈纶等)。

所述电源为移动电源或通过USB接口连接的外接电源。

所述餐垫本体为棉、麻、竹、纸布、PP、EVA、PVC或硅胶材质；所述绝缘防水保护层为PVC膜、PE膜、PET膜、PI膜或PU膜；所述保温隔热层为聚酰亚胺薄膜、酚醛泡沫、聚氨酯保温材料或聚苯板玻璃棉。

在所述餐垫本体外面设有防滑花纹。

本实用新型所使用的石墨烯银纳米线导电发热布可从合肥微晶材料科技有限公司市场购得，其是由导电发热浆料通过流延法成膜制得。所述导电发热浆料的各原料按质量份的构成为：1～10mg/mL银纳米线分散液1～20份、石墨烯粉体20～50份、炭黑1～20份，固含量在30-55％的水性聚氨酯树脂20～50份、固含量在30-80％的水性环氧树脂1～50份、固含量在30-80％的水性丙烯酸树脂1～20份、水1-30份、分散剂0.1～5份、固化剂己二胺0.1～2份。

本实用新型的有益效果体现在：

1、本实用新型的餐垫具有加热功能，可以给食材保温，减缓食材的降温速度，效果好；且由于银纳米线的加入，本实用新型的餐垫还具有抗菌抑菌的作用，可有效防止餐垫滋生细菌；

2、本实用新型的餐垫通过调节电源的输出功率，可以实现温度在40～110℃范围内的控制，以满足不同的需要；

3、本实用新型的餐垫使用和携带方便，且在5～24V的低压下工作，安全性高。

附图说明

图1为本实用新型柔性可折叠抗菌发热餐垫的整体结构示意图；

图2为本实用新型柔性可折叠抗菌发热餐垫的断面示意图；

图3为本实用新型柔性可折叠抗菌发热餐垫的一种拆分结构示意图；

图4为本实用新型柔性可折叠抗菌发热餐垫的另一种拆分结构示意图；

图中标号：A为餐垫本体，A1为上层面，A2为下层面，B为电源，C为温控开关，D为温度传感器，1为石墨烯银纳米线导电发热布，2为电极层，21为带状电极，22为集流条，23为内电极，24为通孔，3为绝缘防水保护层，4为保温隔热层，5为导电线。

具体实施方式

下面将通过实施例和附图来对本实用新型的技术方案做清晰的阐述说明。

如图1和图2所示，本实用新型的柔性可折叠抗菌发热餐垫，包括由上层面A1和下层面A2相连构成的餐垫本体A，在上层面A1和下层面A2之间固定有发热模块；发热模块包括石墨烯银纳米线导电发热布1，在石墨烯银纳米线导电发热布1上设置有电极层2，电极层2与石墨烯银纳米线导电发热布电连接；

在电极层上设置有绝缘防水保护层3，在石墨烯银纳米线导电发热布未设置电极层的一面设置有保温隔热层4；保温隔热层4固定在下层面A2上；

电极层2通过导电线5连接电源B，以向石墨烯银纳米线导电发热布供电使其发热。

如图3所示，电极层2可以为对称设置于石墨烯银纳米线导电发热布两端的两带状电极21，两电极通过导电线5连接电源B；具体的，两电极分别连接电源的正极和负极，极性相反。

或者，如图4所示，电极层2还可以为包括两对称设置于石墨烯银纳米线导电发热布两端的集流条22，两集流条22相向延伸形成若干等间隔排布的内电极23，构成叉指电极结构；两集流条22通过导电线5连接电源B。具体的，集流条分别接电源的正极和负极，使得相邻内电极的极性相反。各个内电极的宽度、长度皆相同，相邻两内电极的间距也相同，以保证发热均匀。

具体实施时，当电极层2为叉指电极结构时，在石墨烯银纳米线导电发热布上、位于各个内电极23前端与另一集流条22之间设置有通孔24。集流条的延伸终端与另一集流条之间若间距过小会产生局部热点，间距过大又会使得过大区域不发热，从而影响发热性能，因此在集流条的延伸终端与另一集流条之间设置镂空部分，可以在尽可能缩小间距的同时避免热点的产生，从而保证发热膜的发热均匀性。

电极层的结构主要是根据所用的石墨烯银纳米线导电发热布的方阻来选择，如图3所示的两带状电极的双电极结构主要适用于低方阻的发热布(如20-10Ω/口)，如图4所示的叉指电极结构主要适用于高方阻的发热布(如100-300Ω/口)。

具体的，电极层的材料可为金属箔、导电布、导电胶带、导电浆料中的至少一种。当电极层的材料为金属箔时，通过用导电浆料粘贴的方式固定于石墨烯银纳米线复合柔性发热膜上；当电极层的材料为导电布或导电胶带时，通过粘贴的方式固定于所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜上；当电极层的材料为导电浆料时，通过印刷的方式固定于所述石墨烯银纳米线复合柔性发热膜上。

具体的，在电极层2和电源B之间还设置有用于控制电源输出功率的温控开关C；温控开关C与电极层2及与电源B之间皆通过导电线5连接。温控开关可以为电源自带的温控开关(即电源本身输出功率有若干不同的档位可调)，也可使用市购的温控开关另设，通过温控开关可以实现分级调控温度。

具体的，在发热模块上还设置有用于监测石墨烯银纳米线导电发热布温度的温度传感器D；温度传感器D与温控开关C之间通过导电线5连接。通过温度传感器可以更精准的控温，还可通过常规方法设置当温度传感器所监测到的温度高于预设温度时，手动或自动切断温控开关，起到过热保护的作用。具体实施时，如图3和图4所示，为避免温度传感器与石墨烯银纳米线导电发热布电接触造成短路等故障，可将温度传感器D固定在电极层2上方的绝缘防水保护层3上。

具体的，导电线5为柔性导电线，内层为导电的线性材料(如金属丝、漆包线、碳纤维等)，外层为柔性的绝缘材料(如绝缘布料、硅胶、TPFC、PUC、TPE、腈纶等)。

具体的，电源B为移动电源或通过USB接口连接的外接电源，如可直接连接市电并通过温控开关调节市电的输出功率，使其以所需电压作用于发热布。

具体的，餐垫本体A可采用棉、麻、竹、纸布、PP、EVA、PVC或硅胶材质；绝缘防水保护层3可采用PVC膜、PE膜、PET膜、PI膜或PU膜；保温隔热层4可采用聚酰亚胺薄膜、酚醛泡沫、聚氨酯保温材料或聚苯板玻璃棉。

具体的，在餐垫本体A外面设有防滑花纹，防滑花纹可根据需要采用任意的图案、任意的加工方式。

具体实施时，本实用新型的柔性可折叠抗菌发热餐垫可采用任意的常规制作方式，举例如下(当采用导电银浆形式的叉指电极时)：

首先将电极图案通过cad画图，然后做出丝网印刷版，将需要做电极的区域镂空，并做好对位标记；根据需要，将石墨烯银纳米线导电发热布裁剪成所需的大小和形状；在石墨烯银纳米线导电发热布上通过丝网印刷导电银浆，然后在150℃下固化1小时，形成电极层；通过打端机在石墨烯银纳米线导电发热布的电极上铆接上导电线或用导电浆料将导电线粘结到电极上；将PI膜(或可作为绝缘防水保护层的其他膜)贴合在电极印刷面作为绝缘防水保护层，以保护电路、防止短路和漏电，并提升发热膜的耐揉搓性，PI膜上预留有使导电线引出的通孔，或导电线也可以直接从PI膜和导电发热布连接的侧面引出。将保温隔热层粘贴固定在石墨烯银纳米线导电发热布未设置电极层的一面。若有温度传感器，将其固定在PI膜的上面，即完成发热模块的制作。

然后将发热模块放置在作为餐垫本体的上层面和下层面之间，将保温隔热层粘贴固定在下层面上。然后根据所用餐垫本体材料的不同，采用常规方法将上层面和下层面粘合或者缝合，并将导电线引出。将温控开关固定在上层面上，将从发热模块的电极层和从温度传感器引出的导电线连接到温控开关。最后再将温控开关通过导电线连接电源。即完成柔性可折叠抗菌发热餐垫的制作。

具体实施时，为保证美观度，可设置导电发热布的面积比餐垫本体略小、绝缘防水保护层与导电发热布等大、保温隔热层与餐垫本体等大，从而使导电线可以容纳在保温隔热层与上层面之间、没有导电发热布的位置，或者直接将导电线预埋在保温隔热层。

具体实施时，为保证美观度，可在上层面预留导电线的穿孔，从而使从发热模块的电极层或温度传感器引出的导电线可以从孔处引出并连接温控开关。也可以将导线直接从上层面和下层面相连的位置处引出。

上述工艺同样适用于制作两带状电极的双电极结构或其他的电极材料，仅需调整电极的制作方法。如采用铜箔电极时，可采用如下方法：在铜箔表面涂布一层导电胶，然后贴合一层离型膜保护；制作电极形状刀模，将上述铜箔模切出电极形状；根据需要，将导电发热布裁剪成所需的大小和形状；将电极形状的铜箔粘贴在石墨烯银纳米线复合柔性发热膜上，然后150℃下固化1小时，形成电极层。

将本实用新型的石墨烯银纳米线导电发热布送样至广东省微生物检测中心进行检测，其对大肠杆菌的抑菌率可达到99.99％。

将本实用新型的发热模块连续对折100次，其电阻基本没有改变，且通过红外成像观察其发热均匀性同样也未受到影响。

将本实用新型的发热模块放置于洗衣机中，采取热水洗涤或加入洗涤剂洗涤的方式重复洗涤10次，其电阻基本没有改变，且通过红外成像观察其发热均匀性同样也未受到影响。

采用弯折试验机WJJ-6C对本实用新型的发热模块进行抗弯折实验，弯折角度90°、弯折次数为2000次。弯折后样品的发热稳定温度和升至发热稳定温度的升温时间基本不改变，样品的升温稳定性良好。且弯折后，发热膜组件在正常工作条件下工作，使其升温达到稳定工作状态后，用辐射测温仪测量并记录7个测温点的温度值。7个温度值中的最大值和最小值的差值小于5℃，可见样品的温度均匀性良好。

本实用新型的发热餐垫在5～24V的低压下工作，其温度可在40～110℃范围内控制，可以满足不同的需要；且达到发热稳定温度所用的时间皆在3～5s，升温速度快。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型的保护范围之中。