[发明专利]用于可穿戴加热器的可拉伸聚合物厚膜炭黑组合物

说明书

一种聚合物厚膜炭黑组合物，其包含6‑13wt％的导电炭黑粉末；以及87‑94wt％的包含溶解在有机溶剂中的热塑性聚氨酯树脂的有机介质，所述组合物可用于在要求显著拉伸的应用中，特别是在可以高度伸长的基材上形成加热器的电阻元件，并且特别是可用于可穿戴服装应用中的加热器的电阻元件。

技术领域

本发明涉及一种聚合物厚膜炭黑组合物。更具体地，所述聚合物厚膜炭黑组合物可以用于其中要求显著拉伸的应用中，特别是用于可以高度伸长的基材上形成加热器，并且特别是可用于可穿戴服装应用中的加热器。另一种方法利用直接在织造或针织服装织物上印刷，以产生可拉伸的加热器。

背景技术

聚合物厚膜(PTF)电路长期以来被用作电元件。虽然它们已被用作电元件，但PTF银或碳导体在高度可拉伸应用中的使用(如用于可穿戴服装) 并不常见。被拉伸和暴露于多次洗涤和干燥循环并仍然保持导电性的能力是关键的。本发明的目的之一是解决上述要求并生产可拉伸的PTF油墨，这些油墨可用于构建有待在基材上使用的功能电池，所述基材可用作可穿戴服装或者可以施用到可用作可穿戴服装的织物上。

可以印刷碳聚合物厚膜(PTF)糊料，以产生比由银糊料制成的干膜具有显著更大电阻的干膜。这使它们成为印刷的电阻加热器中电阻加热元件的理想候选物。银印刷电路可以为低电阻母线提供很少或没有寄生加热，从而为活性炭元素提供动力。在许多情况下，希望炭配制品固有的电阻的正温度系数(PTC)以限制最高工作温度。但是，在试图从小电源获取最大功率的加热器中，强大的PTC效应可能导致问题。如果设计为在工作温度下提供功率，则冷阻可能太低并且电流需求将触发电池的限流电路，从而导致关机。如果设计为在寒冷时可靠地开启，则加热器在温暖时可能无法提供足够的功率。需要在所需的工作温度范围内稳定的低PTC碳。

发明内容

本发明提供一种聚合物厚膜炭黑组合物，其包含：

(a)6-13wt％的导电炭黑粉末；以及

(b)87-94wt％的有机介质，所述有机介质包含10-30wt％的溶解在有机溶剂中的热塑性聚氨酯树脂，所述热塑性聚氨酯具有至少200％的百分比伸长率，其中所述热塑性聚氨酯树脂的重量百分比是基于所述有机介质的总重量并且所述导电炭黑粉末和所述有机介质的重量百分比是基于所述组合物的总重量。

本发明还涉及使用所述组合物形成用于要求可拉伸加热器的制品(例如可穿戴服装)的加热器的电阻部分。因此，本发明提供了一种制品，其包含由聚合物厚膜炭黑组合物形成的可拉伸加热器，所述聚合物厚膜炭黑组合物包含：

(a)6-13wt％的导电炭黑粉末；以及

(b)87-94wt％的有机介质，所述有机介质包含10-30wt％的溶解在有机溶剂中的热塑性聚氨酯树脂，所述热塑性聚氨酯具有至少200％的百分比伸长率，其中所述热塑性聚氨酯树脂的重量百分比是基于所述有机介质的总重量并且所述导电炭黑粉末和所述有机介质的重量百分比是基于所述组合物的总重量。

在一个实施例中，所述制品是可穿戴服装。

附图说明

图1描述了本申请可拉伸加热器的一个实例。

具体实施方式

本发明涉及一种用于形成加热器的聚合物厚膜炭黑组合物，并且特别是用于在高度可拉伸的电路如其中在织物或衣物上形成加热器的那些应用中的聚合物厚膜炭黑组合物。这经常被称为可穿戴电子产品。另外，所述组合物可用于在如加热座椅的应用中形成加热器。在基材上印刷并干燥导体层以便产生加热器，并且然后使整个电路经受织物将会受到的典型的弯曲/起折痕。另外，如对于织物典型的，它们必须在周期性基础上被洗涤并干燥，并且必须保持导体的导电性和完整性。

在此重量百分比写为wt％。

有机介质