专利名称：软性加热组件的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用纺织技术制造的软性加热组件。
背景技术：
随着材料科学与工程的发展，各种可发热的功能性织物也随之被开发出来。以下将详述现有关于可发热之功能性织物的技术。第一类型的可发热功能性织物是利用传统的加热线圈或是加热片所形成的加热装置为主，并与典型的织物结合，第一类型的可发热功能性织物仅仅用纺织品包裹传统的加热线圈、加热片而已。该种类型加热装置如美国专利第6，160，246号、美国专利第 6，111，233号、美国专利第5，792，714号、中国台湾实用新型专利公告号第135，293号、中国台湾实用新型专利公告号第观2，662号，以及中国台湾实用新型专利公告号第117，353号所述。第一类型的可发热功能性织物存有许多如下缺点(1)传统的加热线圈、加热片过于笨重，利用传统加热线圈、加热片所制成的可发热功能性织物自然不易携带，所以应用型态受限，通常以轻薄片状应用型态出现，如电热毯；(2)传统的加热线圈、加热片不利于加工，很难做成穿戴式的加热装置；C3)此类型的加热装置，加热线圈、加热片与人体之间， 还需要至少一层或多层厚的纺织品做隔绝，以保护人体不受伤害，加上加热线圈、加热片不具柔软度，导致加热线圈、加热片与需要保暖的人体仍有相当的距离，自然加热效果打了折扣；(4)供应的电源多为交流电源，加上高功率，所引发的感应电流对年老体弱者、心脏病患者、孕妇以及婴幼儿，存在着潜在危险；(5)此类型加热装置消耗功率大，导致当使用者不当使用或是不了解产品使用方式时，非常容易发生事故；(6)此类型加热装置不可折叠， 否则会导致加热线圈、加热片局部过热，而烧毁绝缘层，进而引发火灾；(7)加热线圈、加热片的材料性质会随使用时间而退化，进而发生会变硬、变脆及氧化等不利的现象，若在此情况下，加热装置若是不当地搬运或放置，容易造成加热线圈、加热片断裂，使用时便会产生火花，导致电热线走火、燃烧而引发火灾；(8)此类型的加热装置不能防水，更不用说是洗刷、或洗涤了，为了避免弄脏加热线圈或是保持卫生，通常会套上布罩，但也仅能清洗布罩而已。综合以上对于以传统加热线圈制成的加热装置缺点的归纳，明显地可以看出其加热效率有限、应用受限、安全性不好的主要原因在于采用了笨重的加热线圈、加热片。第二类型的可发热功能性织物是利用具有吸/放热能的相变化材料(phase change material)颗粒涂布于纺织品上，利用此相变化材料能吸收并放出热能的特性，调节温度的变化。该种类型加热装置如美国专利第5，885，475号以及6，207，738号所述。相较于第一类型可发热功能性织物，第二类可发热功能性织物可制成绕性的可发热功能性织物。然而，第二类型可发热功能性织物所运用的相变化材料能吸/放热的总热量有限，一般所能调节的温度区间范围为士2°C，调节的温度区间比较狭小，并且穿戴者无法控制温度。因此，严格说来，这些涂布了相变化材料的纺织品真正的功效仅是维持穿戴者穿着时的舒适度，而非达到保温、御寒之功效。此外，此类涂布相变化材料的纺织品的成本高，虽可洗涤，但因材料本身的限制，洗涤次数受限。第三类型的可发热功能性织物是将金属纤维(metal fibers)捻成导电纱 (conductive yarn)，再将导电纱以纺织技术直接与软性基底(例如，织布)结合，并形成导电回路，以取代传统的加热线圈做为加热器之用。上述与软性基底结合并做为导电回路的导电纱必须与电源供应器连接，进而将电源供应器所提供的电能转换成热能。明显地，第三类型可发热功能性织物可执行成绕性电热装置。进一步，第三类型可发热功能性织物可结合温度传感器以及温度控制器，以提供使用者温控之功能。上述利用含金属纤维的导电纱做为加热器的可加热功能性织物如美国专利第6，548, 789号以及美国专利第6，545, 253号所述。第三类型可发热功能性织物并不具有传统金属线圈笨重、不易清洗等缺点，因此， 第三类型可发热功能性织物可广泛地被应用作为保暖、御寒以及隔绝冷空气等用途之用品，例如，保暖御寒用的衣物、电热毯、热敷垫、保暖座垫以及隔绝冷空气用的窗帘等。然而，第三类型可发热功能性织物具有一显著的缺点，由于其热能是来自于导电回路的导电纱转换电能而来，因此，仅有导电纱覆盖部位才能提供热能。严格来说， 第三类型可发热功能性织物为一维电热装置(one-dimensional electrical heating apparatus)，即其热源覆盖范围本质上为一维的覆盖范围。因此，第三类型可发热功能性织物其发热所产生之温度分布并不均勻。此外，第三类型可发热功能性织物虽说应用范围广泛，但明显地，其仍无法应用于单位面积需要较高加热功率的环境下。此外，有些种类的电子装置其在临界温度以下无法运作，例如，IXD面板、电池、磁盘驱动器等。因此，这些种类电子装置大多会装设软性加热组件来在低温下自行加热以惟持运转。上述类型加热装置如美国专利第5，523，873号以及美国专利第6，847，018号。这些用来加热电子装置的软性加热组件皆是在软性基底上蚀刻出所须的金属箔图案，但明显地，其挠性有限、制造成本高、寿命低。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于提供一种软性加热组件，其可挠性好、节约空间并且热源覆盖范围呈二维状态。为了解决上述技术问题，本实用新型提供的软性加热组件，包括一绝缘的软性基底，以及若干根可导电的包芯纱，所述若干根包芯纱以一纺织工法与所述软性基底整合，所述每根包芯纱由一芯纱以及至少一根经滚轧的金属丝构成，所述金属丝呈螺旋状缠绕在所述芯纱上，所述芯纱为至少一根导电芯长纤或多根导电短纤或至少一根非导电芯长纤或多根非导电短纤。优选地，还包括设在软性基底上、与电源电连接的两端子，所述两端子与所述包芯纱电气接触。优选地，所述软性基底为膜材、织布、不织布中的一种。进一步地，所述膜材由高分子材料制成。更进一步地，所述高分子材料为PE、PP、PI、PU、TPU、PVC、PTEE以及人工橡胶中的
4一种。优选地，所述纺织工法为针织法、经编针织法、纬编针织法、平织法、编织法、车缝法、手缝法以及绣花法中的一种。优选地，所述金属丝材料为铜、铜镍合金、铜镍硅合金、铜镍锌合金、铜镍锡合金、 铜铬合金、铜银合金、银、金、铅、锌、铝、镍、黄铜、磷青铜、铍铜合金、镍铬合金、钨、钼、钯、铜钨合金、不锈钢、钛、钛合金、镍铬钼钨合金、锆、锆合金、钽、HASTELL0Y合金、镍合金、MONEL 合金、ICONEL合金、FERRALIUM合金、NITR0NIC合金、CARPENTER合金中的一种。优选地，所述非导电芯长纤和非导电短纤材料为聚酯类、聚酰胺类、聚丙烯腈类、 聚乙烯类、聚丙烯类、纤维素类、蛋白质类、弹性纤维类、聚全氟乙烯类、聚亚苯苯并二恶唑类、聚醚酮类、碳素类以及玻璃纤维类中的一种。本实用新型提供的软性加热组件具有可挠性佳、轻薄不占空间、重量轻、装设容易、制造容易等优点，并且特别地，其热源覆盖范围本质上为二维的覆盖范围，因此应用范围广泛，不但可以应用于单位面积需要较低加热功率的环境下，亦可以应用于单位面积需要较高加热功率的环境下。
图1是本实用新型第一种软性加热组件的结构示意图。 图2-A是本实用新型的包芯纱的结构示意图。
图2-B是图2-A中尚未滚轧的金属丝沿C-C线的截面视图以及经滚轧的金属丝沿
C’ -C’线的截面示意图。图2-C是图2-A中包芯纱沿B-B线的截面视图。图3是本实用新型第二种软件加热组件的结构示意图。图4是本实用新型第三种软性加热组件的结构示意图。主要组件符号如下1 软性加热组件10 软性基材12:非导电纱14:包芯纱142:芯纱144:金属丝146、148 金属丝的末端16、18:端子
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的方案进一步说明。如图1所示的软性加热组件1，其包含一绝缘的软性基底10以及若干根包芯纱 14。该若干根包芯纱14是以一纺织工法与该软性基底10整合。该包芯纱14可导电，并且将流经其本身的电流转换成热。请参阅图2-A所示，每一根包芯纱14系由一芯纱142以及至少一经滚轧的金属丝 144构成，并且该至少一经滚轧金属丝144是分别螺旋地缠绕该芯纱142。该芯纱142可以由至少一根导电芯长纤、多根导电短纤、至少一非导电芯长纤或多根非导电短纤所构成。图 2-A所示的包芯纱14，其芯纱142是由多根非导电芯长纤所构成。实际应用中，缠绕在芯纱 142上之经滚轧金属丝144的根数是根据该包芯纱14单位长度的阻抗值、柔软性、可挠性、机械性质等性质的实际要求而定。此外，图2-A中缠绕在芯纱142上的同一根相邻匝的经滚轧金属丝144之间存有间隙。实际应用中，根据该包芯纱14的单位长度的阻抗值、柔软性、可挠性、机械性质等性质的实际要求，缠绕在芯纱142上之同一根相邻匝的经滚轧金属丝144也可能部分重迭。请参阅图2-B及图2-C所示，图2-B是图2-A中尚未滚轧的金属丝144未沿C-C 线的截面视图，以及经滚轧的金属丝144沿C’ -C’线之截面视图。图2-C系图2-A中之包芯纱14沿图2-A中B-B线的横截面视图。如图2-B所示，一段长度为t、直径为d之尚未滚轧的金属丝144其体积为π (d/2)2Xt，能与芯纱142接触的面积近乎一条线。同样图2-B 中，同样一段长度为t经滚轧且厚度为d/5的金属丝144，其体积与尚未滚轧的金属丝144 的体积相等，所以其能与芯纱142接触的面积为4dXt。因此，在图2-A中，本实用新型将金属丝144滚轧能得到相同体积且与芯纱包绕接触的面积较大的金属丝144。将经滚轧金属丝144紧密缠绕芯纱142，如图2-C所示，根据本实用新型的包芯纱14具有芯纱142与经滚轧金属丝144之间相当大的服贴性，更利于纺织。更重要的是，利用经滚轧金属丝144，图 2-A所示的包芯纱14具有更大的加热表面积。需强调的是，本实用新型的包芯纱14的结构也可根据张力承受、挠折性承受、防火性、导热性等功能性要求分别以符合该功能要求的材质来组合而成。在本实用新型的实施例中，该软性基材10可以是一膜材、一织布或一不织布。在实际执行中，当该软性基材10为膜材时，该膜材可以由PE、PP、PI、PU、TPU、PVC、PTEE、人工橡胶等高分子材料所制成。纺织工法是一针织法、一经编针织法、一纬编针织法、一平织法、一编织法、一车缝法、一手缝法或一绣花法。图1所示的软性加热组件1，其软性基底10是由多根非导电纱12编织而成，该软性基底10与一根包芯纱14是以一纬编针织法整合成软性加热组件1。图1所示的软性加热组件1具有镂空的纺织结构，让其本身挠性更佳、轻薄不占空间、重量更轻。图3所示的软性加热组件1其软性基底10则是以高分子材料制成的膜材，一根包芯纱14是以一车缝法与该膜材10整合成软性加热组件1。图四三所示之软性加热组件1，其软性基底10是由多根非导电纱12编织而成，该软性基底10与多根包芯纱14是以一平织法整合成软性加热组件1。于一具体实施例中，用来制造经滚轧金属丝144的材料可以是铜(copper)、铜镍合金(CuNialloy)、铜镍硅合金(CuNiSi alloy)、铜镍锌合金(CuNiSi alloy)、铜镍锡合金(CuNiSn alloy)、铜铬合金(CuCr alloy)、铜银合金(CuAg alloy)、银(silver)、 金(gold)、铅(lead)、锌(zinc)、铝(aluminum)、镍(nickel)、黄铜(brass)、磷青铜 (phosphor bronze)、被铜合金(beryllium copper)、银络合金(nichrome)、鹤(tungsten)、 钼(platinum)、钯(palladium)、铜钨合金(CuW alloy)、不锈钢(stainless steel)、 钛(titanium)、钛合金系列(titanium alloys)、镍铬钼钨合金(Ni-Cr-Mo-ff alloy)、锆 (zirconium)、锆合金系列(zirconium alloys)、钽(tantalum)、HASTELL0Y 合金(哈氏合金或哈斯特洛依合金)系列、镍合金系列、MONEL合金(蒙耐尔合金或蒙乃尔合金)系列、 ICONEL合金(柯乃尔合金)系列、FERRALIUM合金(一种双相不锈钢)、NITR0NIC合金(一种高温合金)系列、CARPENTER合金(卡彭特合金)等或其它商用的金属或合金。[0042]于一具体实施例中，用来制造该至少一根非导电芯长纤以及该多根非导电短纤的材料可以是聚酯类(polyester)、聚酰胺类(polyamide)、聚丙烯腈类(polyacrylic)、 聚乙烯类(polyethylene)、聚丙烯类(polypropylene)、纤维素类(cellulose)、蛋白质 ^ (protein)(elastomeric) >Ziii^l (polytetrafluoroethylene) > 聚亚苯苯并二恶唑类(poly-p-phenylenebenzobisoxazole， ΡΒ0)、聚醚酮类 (polyetherketone)、碳素类(carbon)或玻璃纤维类(glass fiber)等或其它商用非导电纤维用之材料。本实用新型的软性加热组件1进一步包含两端子，该两端子是安置在该软性基底 10上，并且与包芯纱14作电气接触，该两端子用以提供一电源的电连接。例如，图4中标示标号16、18分别为一金属箔，且分别接合在该包芯纱14的两端，以与该包芯纱14作电气接触。另有不同的设计，如图1及图3所示的软性加热组件1，其所采用的单根包芯纱14的两个末端146、148，即可做为该软性加热组件1对电源连接用的端子。综上所述，应能轻易了解根据本新型之软性加热组件具有可挠性佳、轻薄不占空间、重量轻、装设容易、制造容易，等优点，并且特别地，其热源覆盖范围本质上为二维的覆盖范围，其应用范围广泛，不但可以应用于单位面积需要较低加热功率的环境下，亦可以应用于单位面积需要较高加热功率的环境下。由以上较佳具体实施例的详述，希望能更加清楚描述本新型的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本实用新型的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本实用新型所欲申请之专利范围的范畴内。因此， 本新型所申请的专利范围的范畴应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。
权利要求1.一种软性加热组件，其特征是包括一绝缘的软性基底，以及若干根可导电的包芯纱，所述若干根包芯纱以一纺织工法与所述软性基底整合，所述每根包芯纱由一芯纱以及至少一根经滚轧的金属丝构成，所述金属丝呈螺旋状缠绕在所述芯纱上，所述芯纱为至少一根导电芯长纤或多根导电短纤或至少一根非导电芯长纤或多根非导电短纤。
2.根据权利要求1所述的软性加热组件，其特征是还包括设在软性基底上、与电源电连接的两端子，所述两端子与所述包芯纱电气接触。
3.根据权利要求1所述的软性加热组件，其特征是所述软性基底为膜材、织布、不织布中的一种。
4.根据权利要求3所述的软性加热组件，其特征是所述膜材由高分子材料制成。
5.根据权利要求4所述的软性加热组件，其特征是所述高分子材料为PE、PP、PI、PU、 TPU, PVC, PTEE以及人工橡胶中的一种。
6.根据权利要求1所述的软性加热组件，其特征是所述纺织工法为针织法、经编针织法、纬编针织法、平织法、编织法、车缝法、手缝法以及绣花法中的一种。
7.根据权利要求1所述的软性加热组件，其特征是所述金属丝材料为铜、铜镍合金、 铜镍硅合金、铜镍锌合金、铜镍锡合金、铜铬合金、铜银合金、银、金、铅、锌、铝、镍、黄铜、磷青铜、铍铜合金、镍铬合金、钨、钼、钯、铜钨合金、不锈钢、钛、钛合金、镍铬钼钨合金、锆、锆合金、钽、HASTELL0Y合金、镍合金、MONEL合金、ICONEL合金、FERRALIUM合金、NITR0NIC合金、CARPENTER合金中的一种。
8.根据权利要求1所述的软性加热组件，其特征是所述非导电芯长纤和非导电短纤材料为聚酯类、聚酰胺类、聚丙烯腈类、聚乙烯类、聚丙烯类、纤维素类、蛋白质类、弹性纤维类、聚全氟乙烯类、聚亚苯苯并二恶唑类、聚醚酮类、碳素类以及玻璃纤维类中的一种。
专利摘要本实用新型提供一种软性加热组件，其包含一绝缘的软性基底以及若干根包芯纱，该若干根包芯纱是以一纺织工法与该软性基底整合。该若干根包芯纱可导电，并且将流经其本身的电流转换成热。该软性加热组件具有可挠性佳、轻薄不占空间、重量轻、装设容易、制造容易等优点，并且特别地，其热源覆盖范围本质上为二维的覆盖范围，因此应用范围广泛，不但可以应用于单位面积需要较低加热功率的环境下，亦可以应用于单位面积需要较高加热功率的环境下。
文档编号H05B3/10GK201967157SQ20112000848
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月12日 优先权日2011年1月12日
发明者许富标, 郭俊荣 申请人:奕嘉金属科技股份有限公司