[发明专利]远红外短碳纤维树脂发热元件及工艺

说明书

本发明是一种远红外短碳纤维发热元件，特别是远红外碳纤维树脂发热元件及其制造方法。

此前，关于室内取暖、花房、蔬菜大棚的取暖以及用于保健取暖、石油输送等等领域，可以利用碳纤维发热片的课题，提出了多种方案，基本上都是将导电纤维与天然纸浆混抄制成发热导电纸，例如，JP45-32766专利中，就是天然纸浆与碳纤维混抄而成为导电线；而JP49-21242则是天然纸浆与锈钢纤维混抄而成的导电纸。中国专利CN1124907A“导电发热用的碳纤维复合纸及其制造方法”，它是利用丙烯腈碳纤维与纤维素纸浆混合抄纸而制成的。

使用上述技术存在的主要问题是：碳纤维或不锈钢纤维在纸浆中极难分散均匀，由于分散不均匀，使制成的发热片上电阻不均匀，温度不一致，所以发热片的面积不能太大，使用时只能将大张裁断、拼接；为使碳纤维分散，以及使碳纤维与纸浆中的植物纤维形成坚固网络，还必须采用添加粘接剂、分散剂的方法，但分散剂、粘接剂的成分会改变发热片的导电性能，影响功率，它的剂量受到限制，仍然不能彻底解决碳纤维在纸浆中不能充分分散的问题。因此发热纸的温度难以控制，当温度设定在100-120℃时，局部温度会过高而引起火灾，也可能局部不热；由于碳纤维纸是易燃的导电纸，更加增了火灾的危险。同时，由于碳纤维遇到温度突然升高，会使其产生氧化，从而降低寿命；另外，现有的碳纤维发热纸使用的电极为银糊铜片，实际作电极的部分发热温度不均匀，而且由于电极的电阻较发热纸上的两电极间的电阻大，电极自身发热容易引起燃烧，而且难以控制。

本发明的目的是提供一种电阻和温度均匀稳定的、质轻而强度优良的远红外短碳纤维树脂发热元件和它的制造方法。按本发明方法制造出来的碳纤维发热片电阻均匀，温度一致而稳定，而且机械强度好，节能、安全，使用寿命得以提高。

本发明的要点是：

1、它是一种含有短碳纤维6-30％(重量)树脂94-70％和占碳纤维和树脂总量20-40％的添加剂，经混炼、拉伸、压延而成的红外短碳纤维树脂膜片发热元件；

2、所含的短碳纤维包括石油基碳纤维、丙烯腈碳纤维、PAN类碳纤维和粘胶碳纤维，以抗张强度200-800kg/cm²的高弹性碳纤维为好；

3、所含的树脂包括聚乙烯醇(PVA)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PPE)、聚丙烯(PP)、丙烯腈乙二烯(ABS)、聚氟乙烯(PVF)、聚四氟乙烯树脂(PTFE)、聚矾(PSU)、聚苯醚(PPO)树脂、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺树脂(尼龙66、尼龙610、尼龙1010)以及ABS/PVC、ABS/PC混合脂，聚苯乙烯树脂(PS)、高耐冲性聚苯乙烯树脂(PEE)、酚醛树脂(PF)、聚乙烯树脂(PE)，选其中一种或两种以上；

4、所含碳纤维的长度包括碳纤维粉320-400目，和3mm、4mm、5mm、以及6mm、8mm或10mm以下的短碳纤维丝，选用至少有一种或两种以上不同长度的短碳纤维；

5、所用添加剂包括远红外发射剂、波段调整剂、波段稳定剂，其中发射剂占添加剂总量的50％，其余两者之和为50％；

6、在发热元件上至少备有两个相对配置的糊状电极，该电极包括导电胶泥主电极和敷在主电极上的金属箔片辅助电极；所用的导电胶泥为含银粉或铜粉、铝粉的金属胶泥，所用的金属箔片辅助电极可以是铝箔、铜箔、银箔或锡、银合金箔，锌、铜合金箔；

7、短碳纤维树脂膜片分为厚度在150μ以下的膜片和厚度在150μ以上的“无纺布”及厚度在50μ以上的“膜”；

8、制造树脂发热元件的工艺方法是：将至少两种以上不同长度的碳纤维经碱法蒸煮、钝化处理成为远红外碳纤维，将远红外碳纤维按碳纤维6-30％、树脂94-70％(重量比)的比例加入到树脂中混合，在常规塑料加工条件下进行混炼、挤压成条、切割造粒，再压延、拉伸或吹塑成要求厚度的“膜”、“片”或“无纺布”，将布成的“膜”、“片”、“无纺布”裁成规定的尺寸，涂上主电极—含银胶泥，再贴上辅助电极—金属箔片，再将以上半成品附于两块绝缘树脂板中间进行热压，即成为成品。

也可将半成品夹在两块橡胶板之间进行热压成为柔性发热元件成品。

本发明与现有电热类产品相比有以下特点：