[发明专利]一种远红外水性碳纤维发热丝的制备方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于远红外电热技术领域，具体涉及一种不凝成块状地在表面均匀粘合的远红外水性碳纤维发热丝的制备方法及装置。

背景技术

一般来说，电热膜是依靠电流发热的薄垫内置板形状的发热体，具有温度调节简便、不污染空气、非常卫生和没有噪音等优点。因此，广泛使用于发热垫、发热贴、床垫、保温被、保温毯以及小区和一般住宅的居住用取暖设施等各个方面，还能应用于办公室或商店等商用建筑的取暖设施、施工场所或营帐等工业施工的取暖设施、塑料大棚或农产品烘干系统等农用设备、道路或停车场的融化积雪或防止结冰的各种防冻装置、休闲、防寒、家电产品、玻璃或镜子的防雾装置、健康辅助、畜产等领域。

现市面上电热膜的发热源使用镍铬合金发热丝或者用铝等金属薄板来蚀刻的发热丝。这种发热丝在一根线上通电，不仅存在只要某个部分断裂则全部的发热丝无法通电，导致丧失发热体功能的问题，还存在只有发热丝周围发热的部分发热方式造成温度分布不均匀的问题。

现市面上发热丝的制作方法，也就是在一般纤维上粘合导电性涂料的方法可分为：在一般纤维上沉淀涂料、把导电性涂料喷在一般纤维上、把导电性涂料用毛笔或者道具涂上等方法。其中，在一般纤维上沉淀导电性涂料的常规方法为：首先，把制作玻璃纤维的喷嘴槽纺丝出的玻璃纤维紧贴着通过下部的盛液状导电性涂料的圆桶，圆桶里放置的导电性涂料在玻璃纤维表面形成2μm厚度的粘合膜。然后，移送到碳化机在100℃以下进行1次碳化，再通过轮轴移送至加热机在300～400℃之间进行热处理，制作出1次粘合的矿物性纤维；之后，把上述制作的矿物性纤维通过深槽，深槽里放置的导电性涂料在纤维表面形成2μm厚度的粘合膜，通过轮轴移送至加热机在300～400℃之间进行热处理，2次粘合的矿物性纤维制作完成。

但是上述常规技术的发热丝制作过程中，纤维紧贴着通过装有导电性涂料的圆桶或沉浸后通过装有导电性涂料的深槽时，导电性涂料都会凝成块状，导致玻璃纤维无法粘合均匀的厚度，不均匀的粘合会导致存在发热丝的柔韧性和均匀性降低，以及发热层的形成不固定、电阻的变化范围过广降低发热效果和电子消耗量过多等问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明的目的是提供一种不凝成块状地在表面均匀粘合的远红外水性碳纤维发热丝的制备方法及装置。

一种远红外水性碳纤维发热丝的制备方法，其包括以下步骤：

(a)原丝表面形成碳分子粘合层的粘合阶段；

(b)碳分子粘合层厚度的均匀化阶段；

(c)把形成均匀碳分子粘合层的原丝进行碳化的阶段；

(d)已碳化粘合丝进行电阻测定的阶段。

所述的远红外水性碳纤维发热丝的制备方法还包括在步骤(a)之前进行的合丝阶段和在步骤(d)之后进行的卷取阶段，所述合丝阶段是将各个线轴Ⅰ中卷取的数个原丝(聚酯等)牵引通过合丝构件的过程中相互缠绕形成合丝，这样形成的合丝在通过数个轮轴的过程中调节张力；所述卷取阶段是将符合标准的粘合丝按照一定的数量卷取到线轴Ⅱ。

所述步骤(a)是将所述原丝或其形成的合丝经过数个轮轴Ⅰ引入装有碳溶液的含浸槽中含浸，所述碳溶液包含以下组分：石墨24wt％～26wt％，粘合剂19wt％～21wt％，水48wt％～52wt％，分散稳定剂4wt％～6wt％。

所述步骤(b)是将表面粘合碳溶液的合丝从回旋的喷嘴管内部通过，粘合的厚度随喷嘴管的回旋速度、内径和长度而变化。

所述步骤(c)中碳化温度为100℃～150℃。其中，碳化室按高度的方向形成数个各自不同的温度区间，作为优选地，碳化室下部形成100℃的温度区间，中间部分形成130℃的温度区间，上部形成150℃的温度区间。碳化室的100℃温度区间防止碳溶液从粘合丝表面滑落，130℃的温度区间去除表面的水分，150℃的温度区间蒸发粘合丝内部含浸的水分。另外，粘合丝在碳化室的往返次数、碳化温度和粘合丝的移动速度等可以按照需要来调节。

为了管理品质，经过碳化阶段的粘合丝需进行电阻测定，如果测出电阻值不均衡时，有必要重新调节碳溶液的组合比例、喷嘴管的回旋速度和长度等；而测出稳定标准的粘合丝按照一定的数量卷取到线轴Ⅱ，保管或者作为发热丝供应到发热布的生产。

一种实现上述远红外水性碳纤维发热丝的制备方法的装置，其包括纳米粘合设备、均匀化设备、碳化设备和电阻测定设备。

所述的远红外水性碳纤维发热丝的制备装置还包括合丝设备和卷取设备，所述合丝设备包括合丝构件和多个线轴Ⅰ。