适于恶劣环境的含有碳纤维的电热织物制造技术

本发明专利技术涉及一种适于恶劣环境的含有碳纤维的电热织物，其主体由纱线纺织而成，所述主体中设有由能够通电发热的碳纤维构成的电通道，所述主体中设置碳纤维的方式为将由碳纤维制成的碳纤维发热丝纺织在所述主体中或者所述部分或全部纱线中含有碳纤维，所述织物表面可以根据需要设置各种功能层。本发明专利技术的电热织物能够有效防水，且能够耐高温和低温，解决了电热织物不能用于恶劣环境的缺陷，并且内部发热均匀，振动小，噪音低，有利于减少织物内部的微小火花放电，适应于各种室外环境下的设备保温以及铁轨等长距离/大面积的除雪、除冰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电热织物，尤其是一种能够适用于恶劣环境的含有碳纤维的电热织物。
技术介绍
目前常见的电热元件为金属电热丝，通常可以采用螺旋结构，其外面可以包裹有用于防护和/或绝缘的织物外皮，将这种金属电热丝铺设在织物夹层中间，就形成电热毯之类的平面电热产品，这种电热产品的缺陷是:(I)由于导电和发热集中在电热丝上，产品的其他部分不导电、不发热，因此不仅发热不均匀，而且电热丝本身的发热量较高，易于导致电热丝附近局部的高温老化甚至烧毁；(2)由于电热丝必须预先按照所需的样式铺设好，产品制成后不可以任意的剪裁和拼接，同时还由于织物与电热丝相互分离，因此使用不方便；(3)由于采用中间设有电热丝的夹层结构，导致产品结构的复杂性，并且厚度大，占用空间多；(4)由于电热丝易于损坏，绝缘要求高，并且同织物夹层的物理参数不一致，不适应恶劣环境或温度变化较大的室外环境使用。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种适于恶劣环境的含有碳纤维的电热织物，这种织物结构简单，发热均匀，厚度小，绝缘要求低，适应于室外恶劣环境下的加热和保温。本专利技术采用的主要技术方案是: 一种适于恶劣环境的含有碳纤维的电热织物，其主体由纱线纺织而成，所述主体中设有由能够通电发热的碳纤维构成的电通道。所述主体中设置碳纤维的方式可以为将由碳纤维制成的碳纤维发热丝纺织在所述主体中或者所述部分或全部纱线中含有碳纤维。所述碳纤维发热丝可以为长碳纤维，或者所述碳纤维发热丝由长碳纤维纺制或者由长碳纤维与其他纱/丝纺制而成，含有碳纤维的所述纱线可以为以短碳纤维或者短碳纤维与其他纤维的混合物为原料纺成的纱线，或者含有碳纤维的所述纱线为由长碳纤维与原料中含有和/或不含有短碳纤维的其他纱捻成的纱线。所述短碳纤维相互立体交织形成所述电通道或形成所述电通道的一部分，所述碳纤维发热丝上可设有螺旋结构。所述织物可以为三维织物。优选地，所述主体上设有用于连接外接电源的电连接件，所述电连接件与所述电通道电连接。优选地，上述任意一种所述的适于恶劣环境的含有碳纤维的电热织物的表面设有用于将织物胶接在该织物要加热的物体上的胶接层，例如可以是磁粉涂层。所述织物表面还可以设有下列中的任意一种、几种或全部功能层:耐磨涂层、耐压涂层、防水涂层、耐低温涂层、耐高温涂层、导热层和隔热层。优选地，所述隔热层与胶接层分别设于所述织物的两个不同表面，例如可以分别设于织物的正反面。优选地，所述碳纤维包括聚丙烯腈基碳纤维。优选地，所述织物中的聚丙烯腈基碳纤维含量不低于30wt%。本专利技术的有益效果是: 本专利技术将导热的碳纤维直接包含在织物中，不需设置夹层，也无需设置独立的电加热元件，因此简化了结构，减小了厚度，并且可以根据实际需要任意剪裁和拼接，因此极大的方便了使用；由于碳纤维强度大、密度小、耐腐蚀、耐高低温、柔韧性好，使得本专利技术的电热织物具有热惯性小、发热快、电热转化率高的特点，并且不易因弯折、摩擦和化学侵蚀而损坏；由于碳纤维的导电性能和产热量适度，通电后由碳纤维各处都在发热，不会像金属纤维织物那样将电阻和电压降集中在金属纤维之间的接触点，因此有利于发热均匀，有利于减小振动和噪音，有利于减少织物内部的微小火花放电，扩大了适应范围；由于在不同的碳纤维结构和碳纤维混入比例的情况下会产生不同的导电和发热特性，因此可以在基本上不改变生产工艺的前提下通过简单的配比调节生产出各种不同电性能的产品；由于可以通过特定的电通道结构设计，使得电热织物的电热转化率高达98%以上，正反两面的最大温差超过80°C，尤其是采用短碳纤维/金属丝短丝混合的方式时，不仅可以在织物中形成立体交织的网络状电通道，并且，温度越低的情况下该电通道的电阻越小，在同样的外接电源下通电电流越大，发热量越高，特别是这种由短碳纤维/金属丝短丝立体交织的电通道在一定的临界温度范围下的电阻可以随温度快速变化，可以通过适当的参数设置，使得织物在较高的温度下(例如0°C以上)电阻相对较大，而在较低的温度下(例如0°C以下)的电阻相对较小，以保证织物在低温条件下具有较高的通电发热效率，并兼顾高温条件下的安全性；由于导电发热的碳纤维分散在整个织物主体中，局部的短路或断路并不影响织物整体的导电性，也不会同外部物体之间产生过大的短路电流，即使假设因某种原因出现了局部过大的电流，也会因碳纤维之间的相应接触点熔断等原因而迅速断开，因此绝缘要求低，电安全性好；并且，由于还可以辅以各种功能层的设置，使本专利技术的电热织物可以适用于各种恶劣的环境，并可以根据实际使用环境选择功能层的具体设置方式，以保证电热织物较高的使用安全性和较长的使用寿命。附图说明图1是本专利技术的一种织物组织的结构示意 图2是本专利技术的一种电通道的结构示意图(混合有短碳纤维和/或金属丝短丝，不含有金属丝长丝和长碳纤维)； 图3是本专利技术的另一种电通道的结构示意图(混合有金属丝长丝和/或长碳纤维，还混和有金属丝短丝和/或短碳纤维)； 图4是本专利技术的第三种电通道的结构示意图(混合有金属丝长丝和/或长碳纤维)。具体实施例方式为了更好的解释本专利技术，以便更好的理解，下面结合附图通过具体实施方式对本专利技术进行更详细的描述。参见图1至图4，本专利技术提供了一种适于恶劣环境的含有碳纤维的电热织物，其主体由纱线纺织而成，所述主体中设有由能够通电发热的碳纤维构成的电通道。碳纤维本身具有优良的电学、热学和力学性能，其强度比钢大，密度比铝小，比不锈钢耐腐蚀，比耐热钢更耐高温，导电性能与铜相近，且具有普通纺织品的柔韧性，其热惯性小，发热快，通电后I 3min织物温度可以达到设定温度，通常织物表面温度可以达到50 60。。。采用碳纤维织成的织物的柔韧性好，按UL测试标准进行弯曲测试时，5000次无异常。其正常使用寿命可以达到10万小时。所述碳纤维的规格可以为3K、6K、12K、24K，工作电压通常可以为36V、24V、12V、7.2V、5V、3.6V，功率通常可以为5 30W，其功率可以根据实际需要进行调整，如根据发热量要求通过调整工作电压来调整实际功率，织物最薄可以达到1.1mm左右。为了提高织物的通电发热效率，全部或部分所述碳纤维可以为聚丙烯腈基碳纤维(PAN)0所述织物中的聚丙烯腈基碳纤维含量优选为不低于30wt%，以保证织物具有良好的导电性，保证其具有适宜的发热效率。优选地，所述碳纤维在织物中构成立体交织的电通道，以保证织物中的电通道具有良好的导电性能，织物本身组织可以保证电通道具有一定的强度和伸缩性能，避免织物在安装、使用过程中由外力造成的破坏，尤其是避免了电通道被破坏时对织物的导电性能和发热性能造成的严重影响。所述织物可以为三维织物。当织物用于铁轨的除雪、除冰时，由于织物长期处于室外环境中，因此，其外界环境恶劣，尤其是温度变化较大。特别是，降雪后的环境温度通常较低，而通电后特别是在夏季太阳照射下织物的温度则较高，设置了织物的铁轨容易因热胀冷缩导致体积发生较大变化，进而有可能造成织物中导电通道的损坏，而该种“立体交织的电通道”的结构设置有利于提高织物的强度和伸缩性能，避免因温差较大而导致其损坏。另外，立体交织的电通道具有较强的抗损能力，由于这种通道是由数量巨大的碳纤维相互搭接而成的，构成了数量巨大的错综复杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于恶劣环境的含有碳纤维的电热织物，其主体由纱线纺织而成，其特征在于所述主体中设有由能够通电发热的碳纤维构成的电通道。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙宇明，刘燕波，王新立，曹军庆，石红，
申请(专利权)人：北京光华纺织集团有限公司，北京京冠毛巾有限责任公司，
类型：发明
国别省市：