回緯碳纖維電熱織物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種回緯碳纖維電熱織物，屬于紡織材料【技術(shù)領(lǐng)域】。包括：一種包含碳纖維和一種或多種輔助纖維的組合的物質(zhì)，其中，輔助纖維選自預(yù)氧絲纖維；芳綸纖維；大豆纖維；甲殼胺纖維；麻纖維；木棉纖維；牛奶纖維；羊毛纖維；及其組合。本發(fā)明的有益效果是：以輔助纖維作經(jīng)向材料，以碳纖維作緯向材料的碳纖維電熱織物，因?yàn)樘祭w維是導(dǎo)電發(fā)熱的，故而用這一織物所具備的特性，解決了大面積的地?zé)嵯到y(tǒng)、壁熱系統(tǒng)和預(yù)熱系統(tǒng)以及各領(lǐng)域的需求。
【專利說明】回緯碳纖維電熱織物

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及紡織材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種回緯碳纖維電熱織物。

【背景技術(shù)】
[0002] 二十一世紀(jì)是材料的紀(jì)元。碳纖維是由碳元素組成的一種特殊纖維，分子結(jié)構(gòu)介 于石墨與金剛石之間，含碳量隨種類不同而異，其是由有機(jī)纖維或低分子烴氣體原料加熱 至1500°C所形成的高分子無機(jī)纖維材料，其含碳量在95%以上。所以廣泛應(yīng)用于飛機(jī)制造 等軍工領(lǐng)域、風(fēng)力發(fā)電等工業(yè)領(lǐng)域、高爾夫球棒等體育用品領(lǐng)域、人造骨骼等醫(yī)療領(lǐng)域以及 紡織領(lǐng)域。
[0003] 碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的四分之一，碳纖 維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500MPa以上，是鋼的7-9倍，抗拉彈性模量為 23000-43000MPa，亦高于鋼。
[0004] 因此，CFRP (碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料）的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度之比可達(dá)到 2000MPa (g/cm3)，而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59MPa (g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料 的比強(qiáng)度越高，則構(gòu)件的自重越小，比模量越高，則構(gòu)件的剛度越大，從這個(gè)意義在已預(yù)示 了碳纖維在工程的廣闊應(yīng)用前景。
[0005] 碳纖維具有一般碳素材料的特性，諸如耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等，但與一般 碳素材料又不同，有著顯著的特異性，柔軟，可加工成各自織物，更主要的是微晶結(jié)構(gòu)沿纖 維軸有擇優(yōu)取向，從而沿纖維軸方向有很到的抗張強(qiáng)度和楊氏模量。碳纖維的比重小，把它 做成復(fù)合材料，便成了全世界的全能者。
[0006] 將碳纖維運(yùn)用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)和家裝民用領(lǐng)域具有較強(qiáng)的市場(chǎng)前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提供一種回緯碳纖維電熱織物。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0009] 回緯碳纖維電熱織物，其特征在于，包括：
[0010] 一種包含碳纖維和一種或多種輔助纖維的組合的物質(zhì)，其中，輔助纖維選自預(yù)氧 絲纖維；芳綸纖維；大豆纖維；甲殼胺纖維；麻纖維；木棉纖維；牛奶纖維；羊毛纖維；及其 組合。
[0011] 其中，回緯碳纖維電熱織物以梭織形式形成的。
[0012] 其中，碳纖維形成回緯碳纖維電熱織物的緯紗；
[0013] 輔助纖維形成回緯碳纖維電熱織物的經(jīng)紗。
[0014] 其中，碳纖維選自長(zhǎng)絲、短纖維或短切纖維。
[0015] 其中，所述碳纖維選自3K、6K、12K或24K碳纖維。
[0016] 回緯碳纖維電熱織物中，經(jīng)向密度為140?180根/10厘米；
[0017] 緯向密度為40?70根/10厘米。
[0018] 其中，回緯碳纖維電熱織物中的緯紗處于連續(xù)狀態(tài)。
[0019] 其中，回緯碳纖維電熱織物具有絕緣層。
[0020] 如本文所述，碳纖維，主要是由碳元素組成的一種特種纖維，分子結(jié)構(gòu)界于石墨與 金剛石之間，含碳量隨種類不同而已，是由有機(jī)纖維或低分子烴氣體原料加熱至1500°C所 形成的高分子無機(jī)纖維材料，其碳含量在95%以上。按狀態(tài)碳纖維可分為長(zhǎng)絲、短纖維和短 切纖維；按力學(xué)性能分為通用型和高性能型。碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高、無蠕變、耐疲勞 性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小、耐腐蝕性好、纖維的密度低、X 射線透過性好。它具有一般碳素材料的特性，耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕性等；但 于一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性，柔軟、可加工成各種織物，又由于比 重小，沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度，基本是鋼鐵的3倍還多，重量卻只有鋼鐵的1/3。碳 纖維還具有極好的纖度(纖度的表示方法之一是9000米長(zhǎng)纖維的克數(shù))，一般僅約為19克， 拉力高達(dá)300kg/mm2。
[0021] 如本文所述，麻纖維，其種類甚多，有的來自植物的韌皮，如苧麻、亞麻、黃麻、洋麻 等等，有的來自于植物的葉，諸如龍舌蘭麻、蕉麻等等。麻纖維的特點(diǎn)是纖維長(zhǎng)、強(qiáng)度高、浸 水后拉伸強(qiáng)度更高，耐腐蝕，吸收和散發(fā)水分快，散熱快，具有絕緣性。麻纖維除了含有纖維 素外，還含有半纖維素、果膠、木質(zhì)素、灰分等。
[0022] 如本文所述，大豆纖維，其屬于再生性植物蛋白纖維，它是采用生物工程技術(shù)從大 豆的豆柏中提煉出來的蛋白質(zhì)與聚乙烯醇或其他高分子共混，再以濕法紡絲而成，由于大 豆蛋白質(zhì)是球狀蛋白，能溶于水，所以形成纖維過程也是一種交聯(lián)過程，交聯(lián)劑的加入，可 提1?大?蛋白質(zhì)的強(qiáng)度和耐熱性，本技術(shù)可以從IOOkg ?柏中提取40kg的大?蛋白質(zhì)，大 豆蛋白纖維具有天然蠶絲的優(yōu)良特性，又具有合成纖維的機(jī)械性能，故而，其與碳纖維共同 制作的復(fù)合材料極大地提高了材料與人體接觸的舒適性。
[0023] 如本文所述，甲殼胺纖維，其大分子結(jié)構(gòu)與人體內(nèi)的氨基葡萄糖的構(gòu)成相同，而且 是具有類似于人體骨膠原組織結(jié)構(gòu)，這種雙重結(jié)構(gòu)賦予它極好的生物元素特性，對(duì)人體無 毒、無刺激，可被人體的溶菌酶分解而吸收，與人體組織有良好的生物相容性，具有抗菌、消 炎、止血、鎮(zhèn)痛、促進(jìn)傷口愈合等功能。甲殼胺纖維的分期無可生物降解，所以被稱之為綠色 纖維。
[0024] 如本文所述，棉纖維，其中，棉為種子纖維，我們使用的是陸地棉，纖維長(zhǎng)度為 26-30mm，正常成熟的棉纖維橫截面呈腰圓形，縱向有天然轉(zhuǎn)曲，棉纖維為不良導(dǎo)體，手感松 軟。棉纖維有空隙，而且主要成分是含較多數(shù)量極性基團(tuán)的纖維素，所以對(duì)染料水溶液有吸 收，擴(kuò)散及固定作用，著色性良好。
[0025] 如本文所述，牛奶纖維屬于再生蛋白纖維，這是一種工業(yè)化生產(chǎn)的酪素蛋白質(zhì)纖 維，它具有天然蠶絲的光澤，有較好的吸濕性能。牛奶纖維在用蛋白酶進(jìn)行蛋白質(zhì)水解時(shí)， 組成蛋白質(zhì)的各種氨基酸不會(huì)被破壞，另外蛋白酶具有專一性，不同的酶只能使蛋白質(zhì)水 解到一定階段，由于酶本身是蛋白質(zhì)，它自身水解后的產(chǎn)物也將混入產(chǎn)物中，此項(xiàng)技術(shù)可利 用不同的酶對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行水解而得到不同的中間產(chǎn)物，在醫(yī)藥生產(chǎn)中會(huì)很有用處，可以制 作不同水解程度的醫(yī)藥用品。
[0026] 如本文所述，羊毛纖維屬于天然蛋白質(zhì)纖維，本材料利用改性羊毛，經(jīng)變性后，羊 毛變細(xì)，變軟，卷曲度增加，定向摩擦效應(yīng)有所提高，明顯地提高其紡紗性能和成紗質(zhì)量。主 要用的變性方法有：氯化-氧化法、氯化_還原法、氯化_酶法、氧化法、還原法、氨 -喊法。 羊毛有很好的彈性和蓬松感，吸色性好，有良好的保暖性和排濕性，與堿纖維復(fù)合是理想的 保暖型功能材料。
[0027] 在用以緯向的技術(shù)上用了回緯技術(shù)，使碳纖維在緯向保持連續(xù)性。
[0028] 纖維布織造設(shè)備的打緯裝置，將原有的斷緯系統(tǒng)改制成了回緯系統(tǒng)，并保證了打 緯和經(jīng)向開口時(shí)間的精確性。
[0029] 碳纖維布制造機(jī)原理：由紗架裝置放置經(jīng)紗，合理的張力均勻輸送所需經(jīng)向纖維， 織造中，以齒輪嚙合，織平由卷送來完成，緯向有一打緯裝置，在織機(jī)綜框上下運(yùn)動(dòng)中，經(jīng)向 纖維在綜箱處開口，緯向纖維精確穿入，綜箱打緯，便完成了經(jīng)緯纖維的交織。
[0030] 本發(fā)明關(guān)鍵在于緯向纖維穿入后，設(shè)計(jì)的特殊打緯系統(tǒng)使得緯向纖維連續(xù)性繞行 完成設(shè)計(jì)的要求，從而完成通暢導(dǎo)電、導(dǎo)熱系統(tǒng)。
[0031] 本發(fā)明是以輔助纖維作經(jīng)向材料，以碳纖維作緯向材料的碳纖維電熱織物，因?yàn)?碳纖維是導(dǎo)電發(fā)熱的，故而用這一織物所具備的特性，解決了大面積的地?zé)嵯到y(tǒng)、壁熱系統(tǒng) 和預(yù)熱系統(tǒng)以及各領(lǐng)域的需求。
[0032] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：
[0033] (1)本發(fā)明可根據(jù)需求設(shè)定碳纖維布的經(jīng)向幅寬。
[0034] (2)本發(fā)明可在回緯碳纖維布與緯向平行截裁。
[0035] (3)本能發(fā)明經(jīng)向纖維密度和緯向回緯密度可根據(jù)需求設(shè)定。
[0036] (4)本能發(fā)明用玻纖芳綸作絕緣層材料。
[0037] (5)本發(fā)明發(fā)熱效率高達(dá)96. 5%。
[0038] (6)本發(fā)明發(fā)熱迅速，通電3秒鐘后開始發(fā)熱。
[0039] (7)發(fā)熱時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生可見光。
[0040] (8)發(fā)熱時(shí)，電阻固定，不隨溫度變化。
[0041] (9)正常發(fā)熱時(shí)，恒流、恒溫。
[0042] (10)發(fā)熱時(shí)，輻射出有益健康的遠(yuǎn)紅外線，波長(zhǎng)8-15 μ m。
[0043] (11)重量非常輕，非常柔軟，可折疊卷曲。
[0044] (12)不易氧化，不易老化，壽命可達(dá)半世紀(jì)。
[0045] (13)電阻在±200°C內(nèi)，只有2%變化，可低溫、低壓?jiǎn)?dòng)。
[0046] (14)電阻分布特性均勻，非常容易控制。
[0047] (15 )直流、交流均可驅(qū)動(dòng)。
[0048] (16)加熱電壓可選用15V到380V。
[0049] (17)發(fā)熱能力可隨回緯長(zhǎng)短、電壓來調(diào)整。
[0050] (18)水中耐壓3000V，可以直接放入水中加熱。
[0051] (19)多種纟韋向碳纖維規(guī)格，最高發(fā)熱至500°C。
[0052] (20)耐腐蝕，酸堿狀態(tài)下都可以使用。
[0053] (21)傳統(tǒng)的電熱元件大多采用鐵、鉻、鋁、鎳鉻、鎢、銅等金屬材料和PTC電熱元 件制作，由于這些材料本身存在不可彌補(bǔ)的性能缺陷，導(dǎo)致在使用過程中出現(xiàn)了許多難以 解決的性能方面的技術(shù)問題，例如：電轉(zhuǎn)換效率低、耗電量大、金屬電熱易氧化，影響使用壽 命，PTC電熱元件容易局部擊穿，出現(xiàn)加熱功率逐年衰落等等，這些缺陷和不足直接影響了 電熱產(chǎn)品的安全和可靠使用，本發(fā)明解決了傳統(tǒng)電熱裝置的問題，對(duì)絕緣環(huán)保是一革命，本 發(fā)明適合大面積的農(nóng)業(yè)、工業(yè)和家裝民用。
[0054] (22)碳纖維混合輔助纖維形成的回緯碳纖維織物能夠形成不同的面料，單純的碳 纖維織物是無法完成染色作業(yè)的，而對(duì)于紡織領(lǐng)域而言，其運(yùn)用領(lǐng)域是會(huì)受到很大局限的。 而本發(fā)明所具備的織物恰恰可以實(shí)現(xiàn)染色作業(yè)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0055] 圖1為回緯碳纖維織物中經(jīng)紗和緯紗的排列方式。

【具體實(shí)施方式】
[0056] 為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié) 合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0057] 如圖1所示，回緯碳纖維電熱織物，其包括：一種包含碳纖維和一種或多種輔助纖 維的組合的物質(zhì)，其中，輔助纖維選自預(yù)氧絲纖維；芳綸纖維；大豆纖維；甲殼胺纖維；麻纖 維；木棉纖維；牛奶纖維；羊毛纖維；及其組合。
[0058] 碳纖維可選用3K、6K、12K、24K碳纖維，各自的性能參數(shù)如下表：
[0059] 表I 3Κ碳纖維性能參數(shù)

【權(quán)利要求】
1. 回緯碳纖維電熱織物，其特征在于，包括： 一種包含碳纖維和一種或多種輔助纖維的組合的物質(zhì)，其中，輔助纖維選自預(yù)氧絲纖 維；芳綸纖維；大豆纖維；甲殼胺纖維；麻纖維；木棉纖維；牛奶纖維；羊毛纖維；及其組合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的回緯碳纖維電熱織物，其特征在于，其中，回緯碳纖維電熱織 物以梭織形式形成的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的回緯碳纖維電熱織物，其特征在于，其中，碳纖維形成回緯碳 纖維電熱織物的緯紗； 輔助纖維形成回緯碳纖維電熱織物的經(jīng)紗。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的回緯碳纖維電熱織物，其特征在于，其中，碳纖維選自長(zhǎng) 絲、短纖維或短切纖維。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的回緯碳纖維電熱織物，其特征在于，其中，所述碳纖維為 3K、6K、12K 或 24K 碳纖維。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的回緯碳纖維電熱織物，其特征在于，回緯碳纖維電熱織物 中，經(jīng)向密度為140?180根/10厘米； 緯向密度為40?70根/10厘米。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的回緯碳纖維電熱織物，其特征在于，其中，回緯碳纖維電 熱織物中的緯紗處于連續(xù)狀態(tài)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的回緯碳纖維電熱織物，其特征在于，其中，回緯碳纖維電 熱織物具有絕緣層。
【文檔編號(hào)】D03D15/00GK104233566SQ201310247122
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2013年6月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月20日
【發(fā)明者】楊軍 申請(qǐng)人:楊軍