一种石墨烯发热膜组件、发热用品、暖床宝的制作方法

本实用新型涉及一种具有单面远红外辐射功能的石墨烯发热膜组件及基于其的发热用品。

背景技术：

在寒冷的冬天，人体进入睡眠状态体温会有所下降，需要一种恒温、健康、保健的睡眠产品。目前市场上类似于暖床宝的发热毯大多为高压220v供电，发热材料为电热丝、碳纤维等。无论是基于电源安全考虑，还是发热理疗考虑，普遍都是存在安全隐患。且现有的发热产品均为双面发热，导致热量散失严重，因而无法达到安全节能、理疗舒适的效果。

因此，需要一种低压安全、实用保暖，且体验舒适的健康产品。

技术实现要素：

为避免传统发热产品所存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种低压工作、双重保险的控温系统、单面反射远红外射线、可重复使用且能均匀发热的石墨烯发热膜组件及基于其的发热用品。

为实现实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型首先公开了一种具有单面远红外辐射功能的石墨烯发热膜组件，其特点在于：所述具有单面远红外辐射功能的石墨烯发热膜组件包括从外向里依次设置的外保护层、外绝缘层、电极层、石墨烯导电发热膜层、远红外反射层、里绝缘层和里保护层；其中，所述电极层与所述石墨烯导电发热膜层接触连接。

目前市场上，无论是基于石墨烯的柔性发热膜，还是其它电热膜产品，普遍都是双面发热的，产品通电发热时内外两侧远红外辐射无差异性，导致热量散失严重，因而无法达到理想的发热理疗效果。本实用新型基于上述问题，探索发现了合适的解决路线：设置远红外反射层，实现石墨烯发热膜的单面远红外辐射功能。所述远红外反射层可以为远红外反射布或远红外反射膜，也可以为由远红外反射涂料在所述石墨烯导电发热膜层背离电极层的一面涂布成膜而形成的远红外反射涂层。其中，因贴合问题，远红外反射涂层的效果要优与目前市场上的远红外反射布和远红外反射膜。

本实用新型的具有单面远红外辐射功能的石墨烯发热膜组件具有普适性，可用于作为多种发热用品的发热部件。所述发热用品包括但不限于暖床宝、发热抱枕、发热睡袋、发热坐垫、发热挂毯、发热腰带、发热地暖、发热暖宫宝、发热暖手宝、发热暖颈带、发热暖脚宝、发热护膝、发热眼罩、发热u型枕、石墨烯发热光波房、发热医用理疗毯、发热鼻炎宝、发热咽炎宝、发热暖胃宝等。

本实用新型还公开了一种具有单面远红外辐射功能的暖床宝，其特点在于：包括暖床宝本体、上述的具有单面远红外辐射功能的石墨烯发热膜组件和温控组件；所述石墨烯发热膜组件固定在所述暖床宝本体内部的夹层内；所述温控组件与所述石墨烯发热膜组件的电极层通过导线连接。

进一步地，所述暖床宝本体包括上层片体、散热棉层、上托布层、下托布层、隔热棉层和底层片体；所述石墨烯发热膜组件固定在所述上托布层和所述下托布层之间的夹层内。

进一步地，所述温控组件线控开关、ntc温度传感器、机械限温器和dc接头；

所述ntc温度传感器固定在所述石墨烯发热膜组件上，用于采集所述石墨烯发热膜组件上的温度；所述ntc温度传感器通过导线连接所述线控开关，所述线控开关根据所述ntc温度传感器采集到的温度，实时控制石墨烯发热膜组件的加热状态；

所述机械限温器固定在所述石墨烯发热膜组件上，且通过导线与所述石墨烯发热膜组件的电极层串联后，再通过导线连接所述线控开关，所述线控开关通过导线连接所述dc接头。

进一步地，封装在所述暖床宝本体内部的石墨烯发热膜组件为1个，或设置在所需位置处的若干个。

本实用新型的有益效果体现在：

一、具有单面远红外辐射功能的石墨烯发热膜组件的有益效果：

1、本实用新型具有单面远红外辐射功能的石墨烯发热膜组件，与现有常用的电加热膜相比，除发热均匀稳定外，向外辐射远红外线遇到远红外反射层后绝大部分被反射回来，使得热量向外散失大大减小，而向内辐射的热量则被人体充分吸收，达到了单面远红外辐射的功能。本实用新型的此种电热膜能够在更小的功率下，达到同样的发热理疗效果，有节能、理疗效果增加等优点。

二、具有单面远红外辐射功能的暖床宝的有益效果：

1、本实用新型的暖床宝首次采用了具有单面远红外辐射功能的柔性石墨烯电热膜，工作状态的石墨烯膜块会发射远红外6-14μm的生命光波，此波段是最接近人体的天然生命光波，具有很强的渗透作用，能深入皮肤和皮下组织，引起作用部位的细胞共振，继而起到促进血液循环、修复细胞、预防疾病等理疗功能，同时具有良好的消炎、镇痛、养生、抗菌、抑菌等健康理疗效果，且产品轻薄、美观。

2、本实用新型的暖床宝，所用石墨烯发热膜组件内部的远红外反射层，使石墨烯发出的远红外射线具有方向性，具有节能和增加理疗效果的特点。

3、本实用新型的暖床宝，采用布制化的膜块封装，大幅度的降低了石墨烯发热膜组件的异物感，可直接车缝走线，抗弯折、耐水洗，增加了产品的一体性，更适合大规模车缝化生产。

4、本实用新型的暖床宝，使用人体远低于安全电压上限的24v电源供电，通过石墨烯本体直接工作发热，结合远红外反射层和温控组件，使该产品具有安全系数高、能耗低、控温精准、发热均匀、理疗效果好等优点。与传统电热毯相比，从源头上杜绝了高电压、高温、电伤、烫伤的风险。

5、本实用新型的暖床宝，针对夜晚人体长时间入睡有很好的保温热敷效果，能缓解人体疲劳，修复人体细胞，此外本实用新型的暖床宝还具有发热稳定性好、温升速度快、发热均匀、材质柔软的优点。

附图说明

图1为本实用新型具有单面远红外辐射功能的石墨烯发热膜组件的拆分示意图。

图2为本实用新型暖床宝的整体结构示意图；

图3为本实用新型暖床宝的纵向剖面图；

图4为本实用新型暖床宝温控组件与石墨烯发热膜组件的连接示意图；

图中标号：1石墨烯发热膜组件；11外保护层；12外绝缘层；13电极层；14石墨烯导电发热膜层；15远红外反射层；16里绝缘层；17里保护层；2暖床宝本体；21上层片体；22散热棉层；23上托布层；24下托布层；25隔热棉层；26底层片体；3温控组件；31线控开关；32ntc温度传感器；33机械限温器；34dc接头；35导线固定器。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型专利技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型专利的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1、具有单面远红外辐射功能的石墨烯发热膜组件

如图1所示，具有单面远红外辐射功能的石墨烯发热膜组件1包括从外向里依次设置的外保护层11、外绝缘层12、电极层13、石墨烯导电发热膜层14、远红外反射层15、里绝缘层16和里保护层17；其中，电极层13与石墨烯导电发热膜层14接触连接。

具体实施中：外保护层和里保护层的材料可为棉布、化纤布、聚酯纤维布、混纺布、尼龙布、皮和绒布中的任意一种；外绝缘层和里绝缘层采用绝缘胶膜。

具体的，本实施例中外保护层11和里保护层17采用防水轻薄化纤布、外绝缘层12和里绝缘层16采用绝缘胶膜。防水轻薄面料封装石墨烯发热膜组件，可将膜组件封装实现布制化，大大减小了膜组件的异物感，增强了产品的一体性，可耐受进行多次水洗和任意揉搓弯折。和普通面料相比更好的提升了产品的绝缘安全性能，同时封装好的石墨烯发热膜组件可直接作用于车缝走线，工艺简单，适合量产化，能够更好的组装于各类纺织产品之中。

具体实施中：电极层的材料可为金属箔、导电布、导电胶带、导电丝和导电浆料中的任意一种。本实施例中采用铜箔通过刻蚀工艺形成电极，通过粘贴和热压的方式固定于发热膜上。

具体实施中，电极层包括正电极和负电极，具体电极形状、结构可按需任意设置。本实施例中为叉指电极结构：每个电极包括一个集流条和与集流条相垂直的多个内电极条，多个内电极条设置在集流条的内侧且等间隔排布，正、负两个电极的多个内电极等间隔的交叉排布，构成叉指电极结构。两个电极的集流条分别接电源的正极和负极，使得相邻的内电极条极性相反。叉指电极结构可以使石墨烯导电发热膜层的发热更均匀。

具体实施中，石墨烯导电发热膜层包括单独采用石墨烯作为功能材料的发热膜，也包括采用石墨烯与其它功能材料(如银纳米线)混合的发热膜。本实施例所用石墨烯发热膜为合肥微晶材料科技有限公司的石墨烯银纳米线复合柔性发热膜，可市场购得。

具体实施中，远红外反射层可以为远红外反射布或远红外反射膜，也可以为由远红外反射涂料在所述石墨烯导电发热膜层背离电极层的一面涂布成膜而形成的远红外反射涂层。其中，因贴合问题，远红外反射涂层的效果最优。所用远红外反射涂料可为市售主流远红外反射涂料，如上海沪正纳米科技有限公司的远红外反射涂料(型号为wo3-nq12a-h2o)。所用远红外反射涂料优选选用合肥微晶材料科技有限公司生产的远红外反射涂料，其与石墨烯导电发热膜层的贴合性更好，对石墨烯发热膜产生的6-14μm远红外线的反射效果也更好，其配方体系为：ito(in(sn)2o3)5～20份，二氧化硅1～10份，氧化铝20～28份，二氧化钛5～20份，丙烯酸树脂30～55份，聚氨酯-聚丙烯酸复合乳液5～10份，溶剂80～300份。

本实施例的石墨烯发热膜组件具有很好的单面远红辐射的功能。本实施例的石墨烯发热膜组件向外辐射远红外线时，遇到远红外反射涂层后，绝大部分被反射回来，使得热量向外散失大大减小，具有节能、理疗效果增加等优点。

实施例2、具有单面远红外辐射功能的暖床宝

如图2、3、4所示，具有单面远红外辐射功能的暖床宝，包括暖床宝本体2、实施例1中所获得的具有单面远红外辐射功能的石墨烯发热膜组件1和温控组件3；

其中，暖床宝本体2包括上层片体21、散热棉层22、上托布层23、下托布层24、隔热棉层25和底层片体26；石墨烯发热膜组件1固定在上托布层23和下托布层24之间的夹层内。

温控组件3包括线控开关31、ntc温度传感器32、机械限温器33和dc接头34；

ntc温度传感器32用于采集石墨烯发热膜组件1上的温度，ntc温度传感器32可以固定在石墨烯发热膜组件1上；ntc温度传感器32通过导线连接线控开关31，线控开关31根据ntc温度传感器32采集到的温度，实时控制石墨烯发热膜组件的加热状态；机械限温器33安装在石墨烯发热膜组件1上，且通过导线与石墨烯发热膜组件1的电极层13串联后，再通过导线连接线控开关31，线控开关31通过导线连接dc接头34。

温控开关和dc接头均位于暖床宝本体之外。该dc接头通过一个电源变换器外接电源(居民用电)，从而给石墨烯导电发热膜层供电使其发热。电源变换器能够将市电转换成暖床宝所需要的电压，例如，24v的直流电压。

石墨烯发热膜组件可以为按需设置的一个或间隔设置的多个。若为多个，可通过串联与并联结合的形式供电，这种形式可以避免一片式发热膜组件因局部损坏而使整个暖床毯无法使用的情况。同时，多个石墨烯发热膜组件的设置还可以实现局部加热，如可以对应人体各部穴位来进行设置。具体的，本实施例在暖床宝本体内均匀设置有6个石墨烯发热膜组件，其中三个、三个串联形成两组，两组再并联连接在温控开关上。

当石墨烯发热膜组件为多个时，每一石墨烯发热膜组件上皆串联有机械限温器。ntc温度传感器可只在其中一个石墨烯发热膜组件上设置一个，也可设置多个。

线控开关可以按需设置多个温度挡位和定时挡位。结合暖床宝的使用需求，本实施例中线控开关设定高温(50℃)-中温(43℃)-低温(38℃)三挡控温挡位和1h-2h-12h的定时挡位置。温度挡位和定时挡位可结合设置，如在高温挡的使用中，若用户定时档选择为12h，则系统会默认2h后切换成中温挡来执行剩余的10h，这种设定能提高产品的安全性，避免用户进入睡眠后持续高温加热引起的上火、流汗脱水等风险，增加用户体验的舒适性和安全性。

线控开关的温控对于确保暖床宝的安全性起到至关重要的作用。本实用新型的温控系统包含ntc控温和机械限温器两个部分。

ntc控温是通过ntc温度传感器检测发热膜的温度并反馈给线控开关，线控开关根据用户的挡位选择，通过调控开关占空比(如通电8s断电2s)来能精准控制发热膜块的温度。若ntc温度传感器的探头出现断裂损坏的情况，系统会自动断电保护。

除了ntc控温系统外，每片发热膜块上均串联了机械限温器，本实施例机械限温器的温度上限值设定为55℃，其作用在于：当ntc系统失效时，机械限温器就起到保险丝的作用，可以直接切断电路，线控开关也会自动断电，避免用户有烫伤风险。如此ntc与机械限温器的搭配使用，起到双保险的作用，充分保证用户的使用安全。且机械限温器可重复使用。

具体的，ntc温度传感器、线控开关和机械限温器采用市售产品，如：深圳市科帝特电子有限公司的ntc温度传感器(型号10k)；东莞市众亮电子科技有限公司的线控开关(型号zlm515)；深圳市兴天翊科技有限公司的机械限温器(型号tb02-bb8d)。

具体的，石墨烯发热膜组件可以通过车缝工艺缝制固定在上托布层和下托布层之间；也可以在上托布层和下托布层中的至少一层表面设置覆胶层，石墨烯发热膜组件通过覆胶粘结在上拖布层和所述下托布层之间。本实施例中采用覆胶粘结的形式，这种形式加工更方便。

具体的，暖床宝本体的各层之间通过车缝工艺缝制在一起。

具体的，温控组件中的ntc温度传感器和机械限温器胶粘在石墨烯发热膜组件的外保护层上面。

具体实施中，还可以设置导线固定器35，用于将从ntc温度传感器和从石墨烯发热膜组件的电极层与机械限温器串联引出的导线在发热毯本体边缘处固定，并与外部导线密封连接。导线固定器与各元器件不存在电性连接关系，仅用于固定导线。

具体的，在暖床宝中：上层片体和底层片体可采用真皮、仿皮、超纤、羊绒、羊毛、真丝、莱卡布、棉布、麻布、仿真丝、绒布、眼镜布、竹片、竹丝、木片和木丝等纺织品中的任意一种；散热棉层和隔热棉层采用棉花、丝绵、喷胶棉、记忆棉、隔热棉/乳胶等各类棉品、乳胶品中的任意一种；上托布层和下托布层可采用有纺布、无纺布、化纤布、tc布、棉布、附胶摇粒绒布、覆胶棉、覆胶布中的任意一种。

具体的，本实施例中：上层片体和底层片体皆采用化纤绒布，具有轻薄、柔软、亲肤、透气等优势；散热棉层采用环保真丝棉，具有散热快、柔软、耐揉搓、耐高温、透气等特性；隔热棉层采用环保阻热棉，具有阻热、耐高温、耐揉搓、拉力度强等特性；上托布层和下托布层采用覆胶防水化纤面料，具有防水、防湿、透气、柔软等特性。

以上仅为本实用新型的示例性实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型型的保护范围之内。