石墨烯发热面料以及生产方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种石墨烯发热面料，主要针对现有的发热面料导电能力较弱的问题，提出了一种石墨烯发热面料，包括导电层、设置在导电层两侧的两个绝缘层、设置在其中一个绝缘层外侧的测温层以及覆盖在测温层外侧的覆盖层；导电层包括经纱和纬纱，经纱和纬纱相互浮沉编织在一起；经纱和纬纱均为导电石墨烯纤维；或者，经纱为导电石墨烯纤维，纬纱为导电石墨烯纤维和金属丝；导电石墨烯纤维包括线形基体材料和包裹在线形基体材料外表面的导电涂层，导电涂层按质量份计含有如下的成分：石墨烯1～1.8份、导电炭黑7～25份、丙烯酸树脂40～50份；测温层的一侧按照阵列方式设置有若干温度传感器。本发明具有良好的导电能力。
【专利说明】
石墨烯发热面料以及生产方法和系统
技术领域
[0001]本发明涉及一种石墨烯发热面料以及其生产方法和系统。
【背景技术】
[0002]北方的冬天异常寒冷，在寒冷的冬天，人们常常需要一系列的取暖产品，尤其是在户外活动时，更加需要能够随身携带的取暖设备，现在市场上卖的取暖产品，一般都是两层绝缘布之间夹电热元件，通过电热元件来达到取暖的目的。传统的随声取暖设备中的电热元件往往是采用金属电阻丝产生热量，但是，金属电阻丝取暖的区域小，不能对身体进行全方位的取暖活动。还有一种取暖设备是采用导电纤维纺织成为导电面料，将导电面料放入衣服中，由于导电面料柔软易折叠，能够大面积的放入衣服内，保证了衣服内的产热面积，但是，常见的导电纤维是采用在纤维上设置镀金属，实现纤维导电的目的。由于外镀金属的纤维电阻较大，造成了产生的热量较低，而且，外镀金属过程中需要用到化工溶剂，会对环境产生污染。
【发明内容】
[0003]针对上述问题，本发明提供一种导电能力强的导石墨烯发热面料。
[0004]为达到上述目的，本发明提供一种石墨烯发热面料，包括导电层、设置在导电层两侧的两个绝缘层、设置在其中一个绝缘层外侧的测温层以及覆盖在测温层外侧的覆盖层；
[0005]所述导电层包括经纱和玮纱，所述经纱和玮纱相互浮沉编织在一起;所述经纱和玮纱均为导电石墨烯纤维，或者，
[0006]所述经纱为导电石墨烯纤维，所述玮纱为导电石墨烯纤维和金属丝，所述金属丝形成电极，或者，
[0007]所述玮纱为导电石墨烯纤维，所述经纱为导电石墨烯纤维和金属丝，所述金属丝形成电极；
[0008]所述导电石墨烯纤维包括线形基体材料和包裹在所述线形基体材料外表面的导电涂层，所述导电涂层按质量份计含有如下的成分:石墨烯I?1.8份、导电炭黑7?25份、丙烯酸树脂40?50份；
[0009]所述测温层的一侧按照阵列方式设置有若干温度传感器，所述测温层的经纱或玮纱包括所述温度传感器的导线和绝缘纤维，所述测温层的玮纱或经纱为绝缘纤维；
[0010]所述覆盖层的经纱和玮纱均为绝缘纤维，所述导电层、两个绝缘层、测温层和覆盖层粘结在一起。
[0011]本发明的石墨烯发热面料，采用石墨烯和导电炭黑为导电剂，以丙烯酸树脂为粘结剂，使用的材料不会对自然环境造成污染。另外由于石墨烯是片状物，而导电炭黑是颗粒状。因此石墨烯导电涂层形成一种以片状石墨烯为导电骨架，导电炭黑镶嵌在片状石墨烯之间形成导电节点的状态，从而，本发明的导电能力比现有的外镀金属的纤维大大增强，因此，使用这种导电石墨烯纤维制作的石墨烯发热面料的导电能力也比现有的发热面料大大增强。另外，本发明在导电层外设置绝缘层并且在其中一个绝缘层上设置测温层，能够随时测出导电层当前的温度，有利于对温度的发热面料温度的调节。
[0012]为了达到上述目的，本发明提供一种石墨烯发热面料生产方法，包括如下步骤:编织导电层、编织绝缘层、编织测温层、编织覆盖层和连接；
[0013]所述编织导电层步骤包括如下工序:纺纱、纱线喷涂、并丝、股线喷涂、编织；
[0014]所述纺纱工序:将短纤维进行纺制，形成一根单丝长纤维；
[0015]所述纱线喷涂工序:将所述单丝长纤维交替喷涂石墨烯油墨和导电炭黑油墨，并控制纱线外表面的导电涂层按质量计的成分如下:石墨烯I?1.8份、导电炭黑7?25份、丙烯酸树脂40?50份;形成石墨烯导电单丝；
[0016]所述并丝工序:将所述石墨烯导电单丝复合成为一根股线；
[0017]所述股线喷涂工序:将所述股线交替喷涂导电炭黑油墨和石墨烯油墨，并控制股线外表面的导电涂层按质量计的成分如下:石墨烯I?1.8份、导电炭黑7?25份、丙烯酸树脂40?50份;形成导电石墨烯纤维；
[0018]所述编织工序:将若干根经纱平行间隔排布；当玮纱全部采用导电石墨烯纤维时，将若干根互相平行间隔设置的导电石墨烯纤维依次穿过经纱，形成无电极导电层；当玮纱采用导电石墨烯纤维和金属丝时，将若干根相互平行间隔设置的导电石墨烯纤维和若干根相互平行间隔设置的金属丝交替穿过经纱，形成有电极导电层；
[0019]所述编织绝缘层步骤:采用绝缘材料作为母粒生产绝缘短纤维，将绝缘短纤维纺织成绝缘长纤维、将绝缘长纤维经过并丝成为绝缘股线，以绝缘股线作为经纱和玮纱编织成绝缘层；
[0020]所述编织测温层步骤:在其中一个绝缘层外侧按照阵列的方式设置若干个温度传感器;将所述温度传感器的导线作为部分经纱或者玮纱，以绝缘纤维为玮纱或者经纱，编织成为测温层；
[0021]所述编织覆盖层步骤:采用绝缘材料制作的纤维作为经纱和玮纱，编织覆盖层；
[0022]所述连接步骤:将两层绝缘层分别设置在导电层的两侧，在其中一个绝缘层外侧设置有测温层，在测温层的外侧设置有覆盖层，所述测温层的温度传感器与绝缘层接触。
[0023]进一步地，所述纱线喷涂工序和所述股线喷涂工序中还包括喷涂调整过程，所述喷涂调整过程包括:纱线电阻率测量工序、喷涂速率调整工序;其中，
[0024]所述纱线电阻率测量步骤:所述单丝长纤维或所述股线每经过一次石墨烯油墨喷涂或者导电炭黑油墨喷涂，进行一次电阻率测量；
[0025]所述喷涂速率调整步骤:若当前电阻率偏离预定电阻率范围，则调整下一次喷涂时的石墨烯油墨或者导电炭黑油墨的喷涂速率，若给当前电阻率在预定电阻率范围内，则保持下一次嗔涂时的石墨稀油墨或者导电炭黑油墨的嗔涂速率不变。
[0026]进一步地，所述纱线喷涂工序和所述股线喷涂工序中还包括均匀化处理工序；
[0027]所述均匀化处理工序:在喷涂过程中采用超声波震动装置引起单丝长纤维或股线的震动，混匀单丝长纤维上的石墨烯油墨和导电炭黑油墨，并且将石墨烯油墨和导电炭黑油墨在单丝长纤维上均匀分布。
[0028]进一步地，在所述纱线喷涂工序和所述股线喷涂工序之后还包括烘干工序；
[0029]所述烘干工序:将所述石墨烯导电单丝或所述石墨烯纤维进行若干次干燥工序；所述石墨烯导电单丝或所述石墨烯纤维每经过一次干燥工序，进行一次湿度测量，若当前湿度偏离了预定的湿度范围，则对下一次的干燥工序进行调整，若当前的湿度在预定的湿度范围内，则保持下一次的干燥工序不变。
[0030]本发明石墨烯发热面料生产方法，首先将短纤维纺织成单丝，并且然后将在单丝上交替喷涂石墨烯油墨和导电炭黑油墨，在单丝上首先形成导电涂层，从而再进行并丝之后能够提高整条导电纤维中导电剂的含量，提高其导电能力，由于并丝是将两条或者两条以上的单丝进行合并，形成股线，因此，单丝之间可能会存在不完全接触的部位，而这种不完全接触的部位会导致在该处的导电能力下降，因此，在并丝完成之后再次进行石墨烯油墨和导电炭黑油墨的喷涂，从而填满各单丝之间的缝隙，同时提高导电剂的含量，增强导电能力。然后，再将股线作为经纱和玮纱织成导电层，由于单根的股线的导电能力比现有的导电纤维的导电能力强得多，因此，织成导电层以后，导电层的导电能力也比现有的发热面料的导电能力强得多，因此，导热层产生的热量也比现有的发热面料产生的热量多得多。另夕卜，本发明石墨烯发热面料的生产方法中，还具有生产测温层的步骤，测温层上呈阵列方式设置有温度传感器，能够随时监控面料各个位置的温度，便于调控。
[0031]为了达到以上目的，本发明提供一种石墨烯发热面料生产系统，包括导电层纺织机组、绝缘层纺织机组、测温层纺织机组以及连接机；
[0032]所述导电层纺织机组包括依次设置的纺纱机、纱线喷涂机、并丝机、股线喷涂机和导电层织布机;其中
[0033]所述纺纱机用于将原料短纤维加工成为单丝长纤维；
[0034]所述纱线喷涂机包括若干石墨烯油墨喷涂装置和若干导电炭黑油墨喷涂装置;所述石墨烯油墨喷涂装置间隔设置，相邻两石墨烯油墨喷涂装置的间隔内设置有导电炭黑油墨喷涂装置；
[0035]所述并丝机用于将经过喷涂的单丝长纤维加工成为股线；
[0036]所述股线喷涂机包括若干导电炭黑油墨喷涂装置和若干石墨烯油墨喷涂装置;所述导电炭黑油墨喷涂装置间隔设置，相邻两导电炭黑油墨喷涂装置的间隔内设置有石墨烯油墨喷涂装置；
[0037]所述导电层织布机用于将经纱和玮纱编织成石墨烯发热面料导电层；
[0038]所述绝缘层纺织机组包括短纤维挤出机、纺纱机、并丝机和绝缘层织布机;其中，
[0039]所述短纤维挤出机用于将绝缘材料做成的母粒挤出成短纤维；
[0040]所述测温层纺织机组包括纺纱机、并丝机和测温层织布机;其中，
[0041 ]所述测温层织布机上按阵列方式设置有温度传感器固定装置；
[0042]所述连接机包括原料固定装置、层状压合装置和成品收集装置;其中，
[0043]所述原料固定装置包括由上向下依次设置的覆盖层卷布辊、测温层卷布辊、上绝缘层卷布辊、导电层卷布辊和下绝缘层卷布辊;每两个相邻的卷布辊之间设置有胶水挤出装置；
[0044]所述层状压合装置设置在原料固定装置前方，所述层状压合装置包括上、下压合辊，所述上、下压合辊的轴线确定的平面为竖直平面；
[0045]所述成品收集装置为成品卷布辊。
[0046]进一步地，相邻的石墨烯油墨喷涂装置和导电炭黑油墨喷涂装置之间设置有两个导线轮，两个所述导线轮间隔设置，所述两个导线轮之间设置有电阻测量装置;所述导电炭黑油墨喷涂装置和所述石墨烯油墨喷涂装置均包括控制器和流量调节器，所述控制器与所述流量调节器电连接;所述石墨烯油墨喷涂装置之后的电阻测量装置与下一石墨烯油墨喷涂装置的控制器电连接，所述导电炭黑油墨喷涂装置之后的电阻测量装置与下一导电炭黑油墨喷涂装置的控制器电连接。
[0047]进一步地，所述纱线喷涂机和所述股线喷涂机上均设置有若干超声波发生装置，所述超声波发生装置发射出的声波的与单丝长纤维或股线相交。
[0048]进一步地，在所述纱线喷涂机和所述股线喷涂机之后均设置有烘干机;所述烘干机包括若干依次设置的烘干箱和设置在相邻两烘干箱之间的湿度传感器;所述烘干箱包括保温箱体、吸湿装置、若干红外线灯和烘干控制器;所述保温箱体垂直于石墨烯导电单丝的两个侧壁设置有线孔，所述红外线灯与所述烘干控制器电连接，所述湿度传感器与后方相邻烘干箱的烘干控制器电连接。
[0049]进一步地，所述纱线喷涂机上还设置有纱线牵拉装置，所述纱线牵拉装置包括纱线牵拉导轨、纱线夹紧装置和纱线驱动装置，所述纱线牵拉导轨一端设置在所述纺纱机的出纱口，所述纱线牵拉导轨的另一端设置在所述并丝机的入纱口，所述纱线驱动装置驱动所述纱线夹紧装置沿所述纱线牵拉导轨运动;所述股线喷涂机上设置有股线牵拉装置，所述股线牵拉装置包括股线牵拉导轨、股线夹紧装置和股线驱动装置;所述股线牵拉导轨的一端设置在所述并丝机的出线口，所述股线牵拉导轨的另一端设置在所述织布机的入线
□ O
[0050]本发明石墨烯发热面料生产系统，在纺纱机和并丝机之间设置纱线喷涂机，在并丝机之后设置股线喷涂机，采用纱线喷涂机将单丝的外表面包覆一层石墨烯和导电炭黑为导电剂的导电涂层，采用股线喷涂机将和并后的单丝间的空隙填充导电剂，从而，能够大大提高纤维成品中的导电剂的含量，从而提高成品纤维的导电能力。再采用成品纤维作为经纱和玮纱纺织成导电层，从而，导电层的导电能力远远超过现有的发热面料。
【具体实施方式】
[0051 ]下面对本发明做进一步的描述。
[0052]实施例1
[0053]本实施例提供一种石墨烯发热面料，包括导电层、设置在导电层两侧的两个绝缘层、设置在其中一个绝缘层外侧的测温层以及覆盖在测温层外侧的覆盖层；
[0054]所述导电层包括经纱和玮纱，所述经纱和玮纱相互浮沉编织在一起;所述经纱和玮纱均为导电石墨烯纤维；
[0055]所述导电石墨烯纤维包括线形基体材料和包裹在所述线形基体材料外表面的导电涂层，所述导电涂层按质量份计含有如下的成分:石墨烯I?1.8份、导电炭黑7?25份、丙烯酸树脂40?50份；
[0056]所述测温层的一侧按照阵列方式设置有若干温度传感器，所述测温层的经纱或玮纱包括所述温度传感器的导线和绝缘纤维，所述测温层的玮纱或经纱为绝缘纤维；
[0057]所述覆盖层的经纱和玮纱均为绝缘纤维，所述导电层、两个绝缘层、测温层和覆盖层粘结在一起。
[0058]本发明的石墨烯发热面料，采用石墨烯和导电炭黑为导电剂，以丙烯酸树脂为粘结剂，使用的材料不会对自然环境造成污染。另外由于石墨烯是片状物，而导电炭黑是颗粒状。因此石墨烯导电涂层形成一种以片状石墨烯为导电骨架，导电炭黑镶嵌在片状石墨烯之间形成导电节点的状态，从而，本发明的导电能力比现有的外镀金属的纤维大大增强，因此，使用这种导电石墨烯纤维制作的石墨烯发热面料的导电能力也比现有的发热面料大大增强。另外，本发明在导电层外设置绝缘层并且在其中一个绝缘层上设置测温层，能够随时测出导电层当前的温度，有利于对温度的发热面料温度的调节。
[0059]实验证明，单独选用石墨烯作为导电剂的条件下，随着导电涂层中石墨烯含量的增加，纤维的导电能力迅速增强，石墨烯含量达到I份时，其导电能力增强的速度变缓，当石墨烯含量超过1.8份时，其导电能力不升反降，反而会变弱。因此，本实施例中采用了质量份为I?1.8份的石墨稀。
[0060]实验证明，采用石墨烯和导电炭黑为导电剂时，随着导电炭黑含量的增加，导电纤维的导电能力迅速增强，当导电炭黑的质量份含量为石墨烯的7-14倍时，导电纤维的导电能力最强。
[0061]实验证明，采用丙烯酸树脂作为粘结剂，随着丙烯酸树脂的含量增加，导电纤维的导电能力会缓慢的降低，当丙烯酸树脂的质量分数超过50份时，导电纤维的导电能力迅速下降。因此本实施例选取导电能力最好的质量分数变化区间，取丙烯酸树脂的质量分数为40?50份。
[0062]本实施例还可以按照如下方式实施:所述经纱为导电石墨烯纤维，所述玮纱为导电石墨烯纤维和金属丝，所述金属丝形成电极，或者，
[0063]所述玮纱为导电石墨烯纤维，所述经纱为导电石墨烯纤维和金属丝，所述金属丝形成电极；
[0064]实施例2
[0065]本实施例提供一种一种石墨烯发热面料生产方法，包括如下步骤:编织导电层、编织绝缘层、编织测温层、编织覆盖层和连接；
[0066]所述编织导电层步骤包括如下工序:纺纱、纱线喷涂、并丝、股线喷涂、编织；
[0067]所述纺纱工序:将短纤维进行纺制，形成一根单丝长纤维；
[0068]所述纱线喷涂工序:将所述单丝长纤维交替喷涂石墨烯油墨和导电炭黑油墨，并控制纱线外表面的导电涂层按质量计的成分如下:石墨烯I?1.8份、导电炭黑7?25份、丙烯酸树脂40?50份;形成石墨烯导电单丝；
[0069]所述并丝工序:将所述石墨烯导电单丝复合成为一根股线；
[0070]所述股线喷涂工序:将所述股线交替喷涂导电炭黑油墨和石墨烯油墨，并控制股线外表面的导电涂层按质量计的成分如下:石墨烯I?1.8份、导电炭黑7?25份、丙烯酸树脂40?50份;形成导电石墨烯纤维；
[0071]所述编织工序:将若干根经纱平行间隔排布；当玮纱全部采用导电石墨烯纤维时，将若干根互相平行间隔设置的导电石墨烯纤维依次穿过经纱，形成无电极导电层；当玮纱采用导电石墨烯纤维和金属丝时，将若干根相互平行间隔设置的导电石墨烯纤维和若干根相互平行间隔设置的金属丝交替穿过经纱，形成有电极导电层；
[0072]所述编织绝缘层步骤:采用绝缘材料作为母粒生产绝缘短纤维，将绝缘短纤维纺织成绝缘长纤维、将绝缘长纤维经过并丝成为绝缘股线，以绝缘股线作为经纱和玮纱编织成绝缘层；
[0073]所述编织测温层步骤:在其中一个绝缘层外侧按照阵列的方式设置若干个温度传感器;将所述温度传感器的导线作为部分经纱或者玮纱，以绝缘纤维为玮纱或者经纱，编织成为测温层；
[0074]所述编织覆盖层步骤:采用绝缘材料制作的纤维作为经纱和玮纱，编织覆盖层；
[0075]所述连接步骤:将两层绝缘层分别设置在导电层的两侧，在其中一个绝缘层外侧设置有测温层，在测温层的外侧设置有覆盖层，所述测温层的温度传感器与绝缘层接触。
[0076]本实施例石墨烯发热面料生产方法，首先将短纤维纺织成单丝，并且然后将在单丝上交替喷涂石墨烯油墨和导电炭黑油墨，在单丝上首先形成导电涂层，从而再进行并丝之后能够提高整条导电纤维中导电剂的含量，提高其导电能力，由于并丝是将两条或者两条以上的单丝进行合并，形成股线，因此，单丝之间可能会存在不完全接触的部位，而这种不完全接触的部位会导致在该处的导电能力下降，因此，在并丝完成之后再次进行石墨烯油墨和导电炭黑油墨的喷涂，从而填满各单丝之间的缝隙，同时提高导电剂的含量，增强导电能力。
[0077]如果按照常规的生产方式生产完纤维，再向纤维上喷涂导电涂层，会导致单丝之间的位置不能喷涂上导电涂层，其导电能力必然会下降，而本实施例提供的导电纤维的制作方法，首先将单丝进行喷涂，再进行并丝，最后再进行整体喷涂，从而能够使单丝接触面上也具有导电涂层，并且单丝不能完全接触的缝隙中也会被导电涂层完全填充，使导电纤维的导电涂层含量大幅度提高，又由于石墨烯的导电能力本就比电镀金属的导电能力高，因此，本实施例的生产方法生产的导电纤维既柔软易加工，又具有良好的导电性能。
[0078]本实施例将温度传感器按阵列方式设置，并且以温度传感器的导线为经纱或玮纱编织测温层，能够将温度传感器固定在一个固定的位置，并且，将温度传感器的导线作为经纱或玮纱还能够减少空间的占用，使成品的石墨烯发热面料的厚度变薄。
[0079]实施例3
[0080]在上述实施例的基础上，所述纱线喷涂工序和所述股线喷涂工序中还包括喷涂调整过程，所述喷涂调整过程包括:纱线电阻率测量工序、喷涂速率调整工序;其中，
[0081]所述纱线电阻率测量步骤:所述单丝长纤维或所述股线每经过一次石墨烯油墨喷涂或者导电炭黑油墨喷涂，进行一次电阻率测量；
[0082]所述喷涂速率调整步骤:若当前电阻率偏离预定电阻率范围，则调整下一次喷涂时的石墨烯油墨或者导电炭黑油墨的喷涂速率，若给当前电阻率在预定电阻率范围内，则保持下一次嗔涂时的石墨稀油墨或者导电炭黑油墨的嗔涂速率不变。
[0083]在纱线的喷涂过程中，由于纱线或股线的抖动或者由于石墨烯油墨或者导电炭黑油墨的均匀程度不等的问题，往往会导致在喷涂过程中的不均匀，而导电涂层的不均匀就会导致导电纤维的导电能力在各个部位不同，而导电纤维的导电能力会手受到导电能力最差的部位的制约，因此，喷涂不均匀将会直接导致导电纤维的导电能力的下降，也就会进一步导致导电层的导电能力不均匀。为了保证制作出的导电层的导电能力的均匀程度，本实施例在每次喷涂完之后对导电纤维的电阻进行测试，如果该电阻值不在预定的电阻范围之内，将在后续的喷涂过程中进行调整，也就是说:当经过一次石墨烯油墨的喷涂之后，进行一次电阻测试，如果测试电阻值大于预定电阻值，则下一次石墨烯油墨喷涂将加大喷涂的速率，从而增加该处石墨烯的含量，从而将该处的电阻值调整到预定电阻范围内；同理，对于导电炭黑油墨的喷涂也采用同样的控制方式。如此，能够保证生产出的导电石墨烯纤维的导电能力良好，并且编织完成后的石墨烯发热面料的导电能力均匀。
[0084]实施例4
[0085]在上述实施例的基础上，述纱线喷涂工序和所述股线喷涂工序中还包括均匀化处理工序；
[0086]所述均匀化处理工序:在喷涂过程中采用超声波震动装置引起单丝长纤维或股线的震动，混匀单丝长纤维上的石墨烯油墨和导电炭黑油墨，并且将石墨烯油墨和导电炭黑油墨在单丝长纤维上均匀分布。
[0087]本实施例在喷涂过程中采用超声波将石墨烯油墨和导电炭黑油墨进行均匀化，由于石墨烯油墨和导电炭黑油墨的喷涂只能选择为一个面或几个面进行喷涂，因此，在喷涂过程中必然导致线形基体材料上分布不均匀的问题，由于超声波具有超强的搅拌能力，因此，在喷涂过程中采用超声波对石墨烯油墨和导电炭黑油墨进行搅拌，能够将石墨烯油墨和导电炭黑油墨均勾的分布在线形基体材料上，也能够使石墨稀油墨和导电炭黑油墨之间混合均匀，从而，使导电纤维各个部位导电能力相同，避免出现制约导电纤维的导电能力的部位。因此，采用均匀化的工序能够使导电层的各个位置的导电能力均匀，也就是使各个位置产生的热量均匀，有利于提高该石墨烯发热面料制作的产品的舒适度。
[0088]实施例5
[0089]在上述实施例的基础上，在所述纱线喷涂工序和所述股线喷涂工序之后还包括烘干工序；
[0090]所述烘干工序:将所述石墨烯导电单丝或所述石墨烯纤维进行若干次干燥工序；所述石墨烯导电单丝或所述石墨烯纤维每经过一次干燥工序，进行一次湿度测量，若当前湿度偏离了预定的湿度范围，则对下一次的干燥工序进行调整，若当前的湿度在预定的湿度范围内，则保持下一次的干燥工序不变。
[0091]本实施例在纱线喷涂和股线喷涂之后进行了烘干处理，由于纱线喷涂后需要进行并丝，并丝的时候会对各个单丝进行施加压力，此时如果单丝未被烘干、容易导致粘结剂被挤出，而导致石墨烯油墨或者导电炭黑油墨被挤出，不能与单丝长纤维良好的结合，因此，在进行并丝之前进行烘干。如果对单丝进行一次性烘干，容易导致外层的粘结剂已经干燥而内层的却未干燥，从而导致内层的水分等被粘结剂封住，导致内层不能干燥，影响导电纤维的质量，因此，需要逐次进行干燥，并且要严格控制每一次干燥的程度，因此，需要在每一次干燥工序过后进行湿度检测，并及时调整下一次的干燥工序。同理，股线在喷涂之后需要进行编织步骤，在编织过程中，股线也会受到一定的压力，因此需要对股线进行干燥处理。
[0092]实施例6
[0093]本身实施例提供一种石墨烯发热面料生产系统，包括导电层纺织机组、绝缘层纺织机组、测温层纺织机组以及连接机；
[0094]所述导电层纺织机组包括依次设置的纺纱机、纱线喷涂机、并丝机、股线喷涂机和导电层织布机;其中
[0095]所述纺纱机用于将原料短纤维加工成为单丝长纤维；
[0096]所述纱线喷涂机包括若干石墨烯油墨喷涂装置和若干导电炭黑油墨喷涂装置;所述石墨烯油墨喷涂装置间隔设置，相邻两石墨烯油墨喷涂装置的间隔内设置有导电炭黑油墨喷涂装置；
[0097]所述并丝机用于将经过喷涂的单丝长纤维加工成为股线；
[0098]所述股线喷涂机包括若干导电炭黑油墨喷涂装置和若干石墨烯油墨喷涂装置;所述导电炭黑油墨喷涂装置间隔设置，相邻两导电炭黑油墨喷涂装置的间隔内设置有石墨烯油墨喷涂装置；
[0099]所述导电层织布机用于将经纱和玮纱编织成石墨烯发热面料导电层；
[0100]所述绝缘层纺织机组包括短纤维挤出机、纺纱机、并丝机和绝缘层织布机;其中，
[0101]所述短纤维挤出机用于将绝缘材料做成的母粒挤出成短纤维；
[0102]所述测温层纺织机组包括纺纱机、并丝机和测温层织布机;其中，
[0103]所述测温层织布机上按阵列方式设置有温度传感器固定装置；
[0104]所述连接机包括原料固定装置、层状压合装置和成品收集装置;其中，
[0105]所述原料固定装置包括由上向下依次设置的覆盖层卷布辊、测温层卷布辊、上绝缘层卷布辊、导电层卷布辊和下绝缘层卷布辊;每两个相邻的卷布辊之间设置有胶水挤出装置；
[0106]所述层状压合装置设置在原料固定装置前方，所述层状压合装置包括上、下压合辊，所述上、下压合辊的轴线确定的平面为竖直平面；
[0107]所述成品收集装置为成品卷布辊。
[0?08]本实施例的纱线嗔涂机首先进彳丁石墨稀油墨的嗔涂，并且石墨稀油墨和导电炭黑油墨的喷涂时交错进行的，因此，能够保证导电炭黑能够填充到石墨烯的片层状结构的空隙内，形成以片层状的石墨烯为骨架、以颗粒状的导电炭黑为节点的三维导电结构，其导电能力很强。而在进行股线的喷涂时，首先需要将单丝之间的空隙进行填充，而在填充空隙的能力上，片层状的石墨烯必然比颗粒状的导电炭黑要弱的多，因此，在股线的喷涂过程中，采取先喷涂导电炭黑油墨，并且将导电炭黑油墨和石墨烯油墨交错进行喷涂的过程，从而，不经可以在股线外形成以片层状石墨烯为骨架、以颗粒状导电炭黑为节点的三维导电结构，还能够将外层的导电结构与单丝外表面的导电结构连接起来，形成整体的导电结构，增强导电纤维的导电能力。导电纤维导电能力的增强也就意味着采用导电纤维纺织成的面料的导电能力增强，因此，本实施例的系统生产出的石墨烯发热面料的导电层的导电能力比现有的导电面料的导电能力要强得多。
[0109]实施例7
[0110]在上一实施例的基础上，相邻的石墨烯油墨喷涂装置和导电炭黑油墨喷涂装置之间设置有两个导线轮，两个所述导线轮间隔设置，所述两个导线轮之间设置有电阻测量装置;所述导电炭黑油墨喷涂装置和所述石墨烯油墨喷涂装置均包括控制器和流量调节器，所述控制器与所述流量调节器电连接;所述石墨烯油墨喷涂装置之后的电阻测量装置与下一石墨烯油墨喷涂装置的控制器电连接，所述导电炭黑油墨喷涂装置之后的电阻测量装置与下一导电炭黑油墨喷涂装置的控制器电连接。
[0111]本实施例在每个石墨烯油墨喷涂装置和导电炭黑油墨喷涂装置之后设置电阻测量装置，每一次喷涂完毕之后都进行一次电阻测量，并以测量得到的电阻值为依据，调整下一次石墨烯油墨喷涂装置或导电炭黑油墨喷涂装置的喷涂速率，也就是说，当完成一次石墨烯油墨的喷涂装置后，进行一次电阻测量，如果此时电阻小于预定值范围，则在下一次石墨烯油墨喷涂时减慢喷涂速率，以避免材料的浪费，如果此时的电阻大于预定值的范围，则需要在下一次的石墨烯油墨喷涂时加快喷涂速率，以得到具有良好导电能力的导电纤维。同理，导电炭黑油墨的喷涂调整也是如此。
[0112]实施例8
[0113]在上述实施例的基础上，所述纱线喷涂机和所述股线喷涂机上均设置有若干超声波发生装置，所述超声波发生装置发射出的声波的与单丝长纤维或股线相交。
[0114]本实施例在喷涂过程中采用超声波发射装置对单丝长纤维或股线上的石墨烯油墨或导电炭黑油墨进行搅拌，使片层状的石墨烯与颗粒状的导电炭黑均匀混合，形成均匀的导电结构，同时，还能够使石墨烯与导电炭黑在线形基体材料上均匀分布，有利于在线形基体材料上形成均匀的导电结构，使导电纤维各部位的导电能力相同或相近，不存在瓶颈部位。
[0115]实施例9
[0116]在上述实施例的基础上，在所述纱线喷涂机和所述股线喷涂机之后均设置有烘干机;所述烘干机包括若干依次设置的烘干箱和设置在相邻两烘干箱之间的湿度传感器;所述烘干箱包括保温箱体、吸湿装置、若干红外线灯和烘干控制器;所述保温箱体垂直于石墨烯导电单丝的两个侧壁设置有线孔，所述红外线灯与所述烘干控制器电连接，所述湿度传感器与后方相邻烘干箱的烘干控制器电连接。
[0117]本实施例在纱线喷涂机和股线喷涂机之后都设置烘干机，通过保温箱避免热量外散，节约能源，同时利用吸湿装置吸收蒸发出的水汽，避免保温箱内湿度过高而影响纱线或股线的烘干。如果对单丝进行一次性烘干，容易导致外层的粘结剂已经干燥而内层的却未干燥，从而导致内层的水分等被粘结剂封住，导致内层不能干燥，影响导电纤维的质量，因此，需要逐次进行干燥，并且要严格控制每一次干燥的程度，因此，采用多个烘干装置进行逐次烘干，并且每一次烘干之后都用湿度传感器对纱线或股线的湿度进行测量，如果纱线或股线的湿度偏离了预定的湿度范围，就需要在下一次的烘干工序中进行调整，如果纱线或股线的湿度范围在预定的湿度范围之内，则保持下一次的烘干工序不变。同理，股线在喷涂之后需要进行编织步骤，在编织过程中，股线也会受到一定的压力，因此需要对股线进行干燥处理。
[0118]实施例10
[0119]在上述实施例的基础上，所述纱线喷涂机上还设置有纱线牵拉装置，所述纱线牵拉装置包括纱线牵拉导轨、纱线夹紧装置和纱线驱动装置，所述纱线牵拉导轨一端设置在所述纺纱机的出纱口，所述纱线牵拉导轨的另一端设置在所述并丝机的入纱口，所述纱线驱动装置驱动所述纱线夹紧装置沿所述纱线牵拉导轨运动;所述股线喷涂机上设置有股线牵拉装置，所述股线牵拉装置包括股线牵拉导轨、股线夹紧装置和股线驱动装置;所述股线牵拉导轨的一端设置在所述并丝机的出线口，所述股线牵拉导轨的另一端设置在所述织布机的入线口。
[0120]由于纺纱、纱线喷涂、并丝、股线喷涂等工序是连续的生产工序，因此，在生产过程中可以连续的生产，只要纱线和股线不断，就可以持续生产，这样才能有较高的生产效率，但是，由于在开始生产中后续的工序并不能对纱线和股线施加牵拉的力，因此，本实施例的纱线喷涂机和股线喷涂机上设置纱线牵拉装置和股线牵拉装置，当纺纱机刚开始纺纱时，纱线夹紧装置夹住纱线的线头，然后纱线驱动装置驱动纱线夹紧装置沿纱线牵拉导轨运动，同时，各喷涂装置开始喷涂，当纱线夹紧装置运动到并丝机的入纱口时，将纱线送入并丝机的入纱口，纱线牵拉装置停止工作。同理，并丝机刚开始工作时，股线牵拉装置也这样将股线的线头牵拉至织布机的入线口，并通过织布机织布。这样，在整个过程中无需人工干预，可以自动完成整个导电层生产过程。
[0121]以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
【主权项】
1.一种石墨烯发热面料，其特征在于:包括导电层、设置在导电层两侧的两个绝缘层、设置在其中一个绝缘层外侧的测温层以及覆盖在测温层外侧的覆盖层； 所述导电层包括经纱和玮纱，所述经纱和玮纱相互浮沉编织在一起;所述经纱和玮纱均为导电石墨烯纤维，或者， 所述经纱为导电石墨烯纤维，所述玮纱为导电石墨烯纤维和金属丝，所述金属丝形成电极，或者， 所述玮纱为导电石墨烯纤维，所述经纱为导电石墨烯纤维和金属丝，所述金属丝形成电极； 所述导电石墨烯纤维包括线形基体材料和包裹在所述线形基体材料外表面的导电涂层，所述导电涂层按质量份计含有如下的成分:石墨烯I?1.8份、导电炭黑7?25份、丙烯酸树脂40?50份； 所述测温层的一侧按照阵列方式设置有若干温度传感器，所述测温层的经纱或玮纱包括所述温度传感器的导线和绝缘纤维，所述测温层的玮纱或经纱为绝缘纤维； 所述覆盖层的经纱和玮纱均为绝缘纤维，所述导电层、两个绝缘层、测温层和覆盖层粘结在一起。2.—种石墨烯发热面料生产方法，其特征在于:包括如下步骤:编织导电层、编织绝缘层、编织测温层、编织覆盖层和连接； 所述编织导电层步骤包括如下工序:纺纱、纱线喷涂、并丝、股线喷涂、编织； 所述纺纱工序:将短纤维进行纺制，形成一根单丝长纤维； 所述纱线喷涂工序:将所述单丝长纤维交替喷涂石墨烯油墨和导电炭黑油墨，并控制纱线外表面的导电涂层按质量计的成分如下:石墨烯I?1.8份、导电炭黑7?25份、丙烯酸树脂40?50份;形成石墨烯导电单丝； 所述并丝工序:将所述石墨烯导电单丝复合成为一根股线； 所述股线喷涂工序:将所述股线交替喷涂导电炭黑油墨和石墨烯油墨，并控制股线外表面的导电涂层按质量计的成分如下:石墨烯I?1.8份、导电炭黑7?25份、丙烯酸树脂40?50份;形成导电石墨烯纤维； 所述编织工序:将若干根经纱平行间隔排布；当玮纱全部采用导电石墨烯纤维时，将若干根互相平行间隔设置的导电石墨烯纤维依次穿过经纱，形成无电极导电层；当玮纱采用导电石墨烯纤维和金属丝时，将若干根相互平行间隔设置的导电石墨烯纤维和若干根相互平行间隔设置的金属丝交替穿过经纱，形成有电极导电层； 所述编织绝缘层步骤:采用绝缘材料作为母粒生产绝缘短纤维，将绝缘短纤维纺织成绝缘长纤维、将绝缘长纤维经过并丝成为绝缘股线，以绝缘股线作为经纱和玮纱编织成绝缘层； 所述编织测温层步骤:在其中一个绝缘层外侧按照阵列的方式设置若干个温度传感器;将所述温度传感器的导线作为部分经纱或者玮纱，以绝缘纤维为玮纱或者经纱，编织成为测温层； 所述编织覆盖层步骤:采用绝缘材料制作的纤维作为经纱和玮纱，编织覆盖层； 所述连接步骤:将两层绝缘层分别设置在导电层的两侧，在其中一个绝缘层外侧设置有测温层，在测温层的外侧设置有覆盖层，所述测温层的温度传感器与绝缘层接触。3.如权利要求2所述石墨烯发热面料生产方法，其特征在于:所述纱线喷涂工序和所述股线喷涂工序中还包括喷涂调整过程，所述喷涂调整过程包括:纱线电阻率测量工序、喷涂速率调整工序;其中， 所述纱线电阻率测量步骤:所述单丝长纤维或所述股线每经过一次石墨烯油墨喷涂或者导电炭黑油墨喷涂，进行一次电阻率测量； 所述喷涂速率调整步骤:若当前电阻率偏离预定电阻率范围，则调整下一次喷涂时的石墨烯油墨或者导电炭黑油墨的喷涂速率，若给当前电阻率在预定电阻率范围内，则保持下一次嗔涂时的石墨稀油墨或者导电炭黑油墨的嗔涂速率不变。4.如权利要求2所述石墨烯发热面料生产方法，其特征在于:所述纱线喷涂工序和所述股线喷涂工序中还包括均匀化处理工序； 所述均匀化处理工序:在喷涂过程中采用超声波震动装置引起单丝长纤维或股线的震动，混匀单丝长纤维上的石墨烯油墨和导电炭黑油墨，并且将石墨烯油墨和导电炭黑油墨在单丝长纤维上均匀分布。5.如权利要求2所述石墨烯发热面料生产方法，其特征在于:在所述纱线喷涂工序和所述股线喷涂工序之后还包括烘干工序； 所述烘干工序:将所述石墨烯导电单丝或所述石墨烯纤维进行若干次干燥工序;所述石墨烯导电单丝或所述石墨烯纤维每经过一次干燥工序，进行一次湿度测量，若当前湿度偏离了预定的湿度范围，则对下一次的干燥工序进行调整，若当前的湿度在预定的湿度范围内，则保持下一次的干燥工序不变。6.—种石墨烯发热面料生产系统，其特征在于:包括导电层纺织机组、绝缘层纺织机组、测温层纺织机组以及连接机； 所述导电层纺织机组包括依次设置的纺纱机、纱线喷涂机、并丝机、股线喷涂机和导电层织布机;其中 所述纺纱机用于将原料短纤维加工成为单丝长纤维； 所述纱线喷涂机包括若干石墨烯油墨喷涂装置和若干导电炭黑油墨喷涂装置;所述石墨烯油墨喷涂装置间隔设置，相邻两石墨烯油墨喷涂装置的间隔内设置有导电炭黑油墨喷涂装置； 所述并丝机用于将经过喷涂的单丝长纤维加工成为股线； 所述股线喷涂机包括若干导电炭黑油墨喷涂装置和若干石墨烯油墨喷涂装置;所述导电炭黑油墨喷涂装置间隔设置，相邻两导电炭黑油墨喷涂装置的间隔内设置有石墨烯油墨喷涂装置； 所述导电层织布机用于将经纱和玮纱编织成石墨烯发热面料导电层； 所述绝缘层纺织机组包括短纤维挤出机、纺纱机、并丝机和绝缘层织布机;其中， 所述短纤维挤出机用于将绝缘材料做成的母粒挤出成短纤维； 所述测温层纺织机组包括纺纱机、并丝机和测温层织布机;其中， 所述测温层织布机上按阵列方式设置有温度传感器固定装置； 所述连接机包括原料固定装置、层状压合装置和成品收集装置;其中， 所述原料固定装置包括由上向下依次设置的覆盖层卷布辊、测温层卷布辊、上绝缘层卷布辊、导电层卷布辊和下绝缘层卷布辊;每两个相邻的卷布辊之间设置有胶水挤出装置； 所述层状压合装置设置在原料固定装置前方，所述层状压合装置包括上、下压合辊，所述上、下压合辊的轴线确定的平面为竖直平面； 所述成品收集装置为成品卷布辊。7.如权利要求6所述石墨烯发热面料生产系统，其特征在于:相邻的石墨烯油墨喷涂装置和导电炭黑油墨喷涂装置之间设置有两个导线轮，两个所述导线轮间隔设置，所述两个导线轮之间设置有电阻测量装置;所述导电炭黑油墨喷涂装置和所述石墨烯油墨喷涂装置均包括控制器和流量调节器，所述控制器与所述流量调节器电连接;所述石墨烯油墨喷涂装置之后的电阻测量装置与下一石墨烯油墨喷涂装置的控制器电连接，所述导电炭黑油墨喷涂装置之后的电阻测量装置与下一导电炭黑油墨喷涂装置的控制器电连接。8.如权利要求6所述石墨烯发热面料生产系统，其特征在于:所述纱线喷涂机和所述股线喷涂机上均设置有若干超声波发生装置，所述超声波发生装置发射出的声波的与单丝长纤维或股线相交。9.如权利要求6所述石墨烯发热面料生产系统，其特征在于:在所述纱线喷涂机和所述股线喷涂机之后均设置有烘干机;所述烘干机包括若干依次设置的烘干箱和设置在相邻两烘干箱之间的湿度传感器;所述烘干箱包括保温箱体、吸湿装置、若干红外线灯和烘干控制器;所述保温箱体垂直于石墨烯导电单丝的两个侧壁设置有线孔，所述红外线灯与所述烘干控制器电连接，所述湿度传感器与后方相邻烘干箱的烘干控制器电连接。10.如权利要求6所述石墨烯发热面料生产系统，其特征在于:所述纱线喷涂机上还设置有纱线牵拉装置，所述纱线牵拉装置包括纱线牵拉导轨、纱线夹紧装置和纱线驱动装置，所述纱线牵拉导轨一端设置在所述纺纱机的出纱口，所述纱线牵拉导轨的另一端设置在所述并丝机的入纱口，所述纱线驱动装置驱动所述纱线夹紧装置沿所述纱线牵拉导轨运动；所述股线喷涂机上设置有股线牵拉装置，所述股线牵拉装置包括股线牵拉导轨、股线夹紧装置和股线驱动装置;所述股线牵拉导轨的一端设置在所述并丝机的出线口，所述股线牵拉导轨的另一端设置在所述织布机的入线口。
【文档编号】B32B5/08GK105922669SQ201610306099
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月10日
【发明人】陈利军
【申请人】北京创新爱尚家科技股份有限公司