本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種適于惡劣環(huán)境的含有碳纖維的電熱織物，其主體由紗線紡織而成，所述主體中設(shè)有由能夠通電發(fā)熱的碳纖維構(gòu)成的電通道，所述主體中設(shè)置碳纖維的方式為將由碳纖維制成的碳纖維發(fā)熱絲紡織在所述主體中或者所述部分或全部紗線中含有碳纖維，所述織物表面可以根據(jù)需要設(shè)置各種功能層。本發(fā)明專利技術(shù)的電熱織物能夠有效防水，且能夠耐高溫和低溫，解決了電熱織物不能用于惡劣環(huán)境的缺陷，并且內(nèi)部發(fā)熱均勻，振動(dòng)小，噪音低，有利于減少織物內(nèi)部的微小火花放電，適應(yīng)于各種室外環(huán)境下的設(shè)備保溫以及鐵軌等長(zhǎng)距離/大面積的除雪、除冰。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種電熱織物，尤其是一種能夠適用于惡劣環(huán)境的含有碳纖維的電熱織物。
技術(shù)介紹
目前常見的電熱元件為金屬電熱絲，通常可以采用螺旋結(jié)構(gòu)，其外面可以包裹有用于防護(hù)和/或絕緣的織物外皮，將這種金屬電熱絲鋪設(shè)在織物夾層中間，就形成電熱毯之類的平面電熱產(chǎn)品，這種電熱產(chǎn)品的缺陷是:(I)由于導(dǎo)電和發(fā)熱集中在電熱絲上，產(chǎn)品的其他部分不導(dǎo)電、不發(fā)熱，因此不僅發(fā)熱不均勻，而且電熱絲本身的發(fā)熱量較高，易于導(dǎo)致電熱絲附近局部的高溫老化甚至燒毀；(2)由于電熱絲必須預(yù)先按照所需的樣式鋪設(shè)好，產(chǎn)品制成后不可以任意的剪裁和拼接，同時(shí)還由于織物與電熱絲相互分離，因此使用不方便；(3)由于采用中間設(shè)有電熱絲的夾層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，并且厚度大，占用空間多；(4)由于電熱絲易于損壞，絕緣要求高，并且同織物夾層的物理參數(shù)不一致，不適應(yīng)惡劣環(huán)境或溫度變化較大的室外環(huán)境使用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本專利技術(shù)的目的在于提供一種適于惡劣環(huán)境的含有碳纖維的電熱織物，這種織物結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，發(fā)熱均勻，厚度小，絕緣要求低，適應(yīng)于室外惡劣環(huán)境下的加熱和保溫。本專利技術(shù)采用的主要技術(shù)方案是: 一種適于惡劣環(huán)境的含有碳纖維的電熱織物，其主體由紗線紡織而成，所述主體中設(shè)有由能夠通電發(fā)熱的碳纖維構(gòu)成的電通道。所述主體中設(shè)置碳纖維的方式可以為將由碳纖維制成的碳纖維發(fā)熱絲紡織在所述主體中或者所述部分或全部紗線中含有碳纖維。所述碳纖維發(fā)熱絲可以為長(zhǎng)碳纖維，或者所述碳纖維發(fā)熱絲由長(zhǎng)碳纖維紡制或者由長(zhǎng)碳纖維與其他紗/絲紡制而成，含有碳纖維的所述紗線可以為以短碳纖維或者短碳纖維與其他纖維的混合物為原料紡成的紗線，或者含有碳纖維的所述紗線為由長(zhǎng)碳纖維與原料中含有和/或不含有短碳纖維的其他紗捻成的紗線。所述短碳纖維相互立體交織形成所述電通道或形成所述電通道的一部分，所述碳纖維發(fā)熱絲上可設(shè)有螺旋結(jié)構(gòu)。所述織物可以為三維織物。優(yōu)選地，所述主體上設(shè)有用于連接外接電源的電連接件，所述電連接件與所述電通道電連接。優(yōu)選地，上述任意一種所述的適于惡劣環(huán)境的含有碳纖維的電熱織物的表面設(shè)有用于將織物膠接在該織物要加熱的物體上的膠接層，例如可以是磁粉涂層。所述織物表面還可以設(shè)有下列中的任意一種、幾種或全部功能層:耐磨涂層、耐壓涂層、防水涂層、耐低溫涂層、耐高溫涂層、導(dǎo)熱層和隔熱層。優(yōu)選地，所述隔熱層與膠接層分別設(shè)于所述織物的兩個(gè)不同表面，例如可以分別設(shè)于織物的正反面。優(yōu)選地，所述碳纖維包括聚丙烯腈基碳纖維。優(yōu)選地，所述織物中的聚丙烯腈基碳纖維含量不低于30wt%。本專利技術(shù)的有益效果是: 本專利技術(shù)將導(dǎo)熱的碳纖維直接包含在織物中，不需設(shè)置夾層，也無需設(shè)置獨(dú)立的電加熱元件，因此簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，減小了厚度，并且可以根據(jù)實(shí)際需要任意剪裁和拼接，因此極大的方便了使用；由于碳纖維強(qiáng)度大、密度小、耐腐蝕、耐高低溫、柔韌性好，使得本專利技術(shù)的電熱織物具有熱慣性小、發(fā)熱快、電熱轉(zhuǎn)化率高的特點(diǎn)，并且不易因彎折、摩擦和化學(xué)侵蝕而損壞；由于碳纖維的導(dǎo)電性能和產(chǎn)熱量適度，通電后由碳纖維各處都在發(fā)熱，不會(huì)像金屬纖維織物那樣將電阻和電壓降集中在金屬纖維之間的接觸點(diǎn)，因此有利于發(fā)熱均勻，有利于減小振動(dòng)和噪音，有利于減少織物內(nèi)部的微小火花放電，擴(kuò)大了適應(yīng)范圍；由于在不同的碳纖維結(jié)構(gòu)和碳纖維混入比例的情況下會(huì)產(chǎn)生不同的導(dǎo)電和發(fā)熱特性，因此可以在基本上不改變生產(chǎn)工藝的前提下通過簡(jiǎn)單的配比調(diào)節(jié)生產(chǎn)出各種不同電性能的產(chǎn)品；由于可以通過特定的電通道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得電熱織物的電熱轉(zhuǎn)化率高達(dá)98%以上，正反兩面的最大溫差超過80°C，尤其是采用短碳纖維/金屬絲短絲混合的方式時(shí)，不僅可以在織物中形成立體交織的網(wǎng)絡(luò)狀電通道，并且，溫度越低的情況下該電通道的電阻越小，在同樣的外接電源下通電電流越大，發(fā)熱量越高，特別是這種由短碳纖維/金屬絲短絲立體交織的電通道在一定的臨界溫度范圍下的電阻可以隨溫度快速變化，可以通過適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)置，使得織物在較高的溫度下(例如0°C以上)電阻相對(duì)較大，而在較低的溫度下(例如0°C以下)的電阻相對(duì)較小，以保證織物在低溫條件下具有較高的通電發(fā)熱效率，并兼顧高溫條件下的安全性；由于導(dǎo)電發(fā)熱的碳纖維分散在整個(gè)織物主體中，局部的短路或斷路并不影響織物整體的導(dǎo)電性，也不會(huì)同外部物體之間產(chǎn)生過大的短路電流，即使假設(shè)因某種原因出現(xiàn)了局部過大的電流，也會(huì)因碳纖維之間的相應(yīng)接觸點(diǎn)熔斷等原因而迅速斷開，因此絕緣要求低，電安全性好；并且，由于還可以輔以各種功能層的設(shè)置，使本專利技術(shù)的電熱織物可以適用于各種惡劣的環(huán)境，并可以根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境選擇功能層的具體設(shè)置方式，以保證電熱織物較高的使用安全性和較長(zhǎng)的使用壽命。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的一種織物組織的結(jié)構(gòu)示意 圖2是本專利技術(shù)的一種電通道的結(jié)構(gòu)示意圖(混合有短碳纖維和/或金屬絲短絲，不含有金屬絲長(zhǎng)絲和長(zhǎng)碳纖維)； 圖3是本專利技術(shù)的另一種電通道的結(jié)構(gòu)示意圖(混合有金屬絲長(zhǎng)絲和/或長(zhǎng)碳纖維，還混和有金屬絲短絲和/或短碳纖維)； 圖4是本專利技術(shù)的第三種電通道的結(jié)構(gòu)示意圖(混合有金屬絲長(zhǎng)絲和/或長(zhǎng)碳纖維)。具體實(shí)施例方式為了更好的解釋本專利技術(shù)，以便更好的理解，下面結(jié)合附圖通過具體實(shí)施方式對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行更詳細(xì)的描述。參見圖1至圖4，本專利技術(shù)提供了一種適于惡劣環(huán)境的含有碳纖維的電熱織物，其主體由紗線紡織而成，所述主體中設(shè)有由能夠通電發(fā)熱的碳纖維構(gòu)成的電通道。碳纖維本身具有優(yōu)良的電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能，其強(qiáng)度比鋼大，密度比鋁小，比不銹鋼耐腐蝕，比耐熱鋼更耐高溫，導(dǎo)電性能與銅相近，且具有普通紡織品的柔韌性，其熱慣性小，發(fā)熱快，通電后I 3min織物溫度可以達(dá)到設(shè)定溫度，通?？椢锉砻鏈囟瓤梢赃_(dá)到50 60。。。采用碳纖維織成的織物的柔韌性好，按UL測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行彎曲測(cè)試時(shí)，5000次無異常。其正常使用壽命可以達(dá)到10萬小時(shí)。所述碳纖維的規(guī)格可以為3K、6K、12K、24K，工作電壓通常可以為36V、24V、12V、7.2V、5V、3.6V，功率通?？梢詾? 30W，其功率可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，如根據(jù)發(fā)熱量要求通過調(diào)整工作電壓來調(diào)整實(shí)際功率，織物最薄可以達(dá)到1.1mm左右。為了提高織物的通電發(fā)熱效率，全部或部分所述碳纖維可以為聚丙烯腈基碳纖維(PAN)0所述織物中的聚丙烯腈基碳纖維含量?jī)?yōu)選為不低于30wt%，以保證織物具有良好的導(dǎo)電性，保證其具有適宜的發(fā)熱效率。優(yōu)選地，所述碳纖維在織物中構(gòu)成立體交織的電通道，以保證織物中的電通道具有良好的導(dǎo)電性能，織物本身組織可以保證電通道具有一定的強(qiáng)度和伸縮性能，避免織物在安裝、使用過程中由外力造成的破壞，尤其是避免了電通道被破壞時(shí)對(duì)織物的導(dǎo)電性能和發(fā)熱性能造成的嚴(yán)重影響。所述織物可以為三維織物。當(dāng)織物用于鐵軌的除雪、除冰時(shí)，由于織物長(zhǎng)期處于室外環(huán)境中，因此，其外界環(huán)境惡劣，尤其是溫度變化較大。特別是，降雪后的環(huán)境溫度通常較低，而通電后特別是在夏季太陽照射下織物的溫度則較高，設(shè)置了織物的鐵軌容易因熱脹冷縮導(dǎo)致體積發(fā)生較大變化，進(jìn)而有可能造成織物中導(dǎo)電通道的損壞，而該種“立體交織的電通道”的結(jié)構(gòu)設(shè)置有利于提高織物的強(qiáng)度和伸縮性能，避免因溫差較大而導(dǎo)致其損壞。另外，立體交織的電通道具有較強(qiáng)的抗損能力，由于這種通道是由數(shù)量巨大的碳纖維相互搭接而成的，構(gòu)成了數(shù)量巨大的錯(cuò)綜復(fù)雜本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種適于惡劣環(huán)境的含有碳纖維的電熱織物，其主體由紗線紡織而成，其特征在于所述主體中設(shè)有由能夠通電發(fā)熱的碳纖維構(gòu)成的電通道。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫宇明，劉燕波，王新立，曹軍慶，石紅，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京光華紡織集團(tuán)有限公司，北京京冠毛巾有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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