CN110691433A - 无辐射石墨烯柔性电热膜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种无辐射石墨烯柔性电热膜，包括基布层和复合在基布层两侧的覆膜层，其中，基布层的纬线方向编织有若干石墨烯线组，基布层的经线方向编织有铜丝连接线区，正极连接线区和负极连接线区，若干石墨烯线组并联电连接，铜丝连接线区与若干石墨烯线组电连接。石墨烯线组包括正极石墨烯线和负极石墨烯线，每个石墨烯线组上的正极石墨烯线与正极连接线区电连接，每个石墨烯线组上的负极石墨烯线与负极连接线区电连接。石墨烯线组上的正极石墨烯线和负极石墨烯线平行设置，正极石墨烯线和负极石墨烯线的电流流向彼此相对，正极石墨烯线的电磁辐射360度向外扩散形成正向电磁波，负极石墨烯线的电磁辐射360度向外扩散形成反向电磁波，正向电磁波与反向电磁波重合抵消。本发明结构简单，辐射值低，有益于使用者身体健康。
Description
技术领域
本发明涉及石墨烯加热材料的技术领域，具体的涉及一种无辐射石墨烯柔性电热膜。
背景技术
目前的电热领域，采用金属导体作为加热体为市场主流，例如，电热毯，电热板等产品，均采用金属导丝作为加热体。但是作为加热体而言，柔性的电热膜更具有优势。
目前市面上的电热膜，如金属基电热膜(俗称面状电热膜)，是将发热体金属做成金属箔，在聚酯薄膜上粘接做成电阻回路，再粘接一层聚酯薄膜作为绝缘层，而金属材料的不同导致发热性能不同以及成本造价不同，而且这种电热膜存在热不均衡的问题且存在分层现象。又如碳基印刷油墨电热膜(俗称条状电热膜)，采用石墨与金属粉末混合，在于其他填料做成油墨浆料，以丝网印刷工艺将其印刷在金属载流条上，金属载流条再粘接聚酯薄膜上形成绝缘结构，这种电热膜的浆料成分，油墨条宽度和间距等会造成局部不热的问题且存在分层现象。而随着石墨烯材料的普及，尤其是工业级石墨烯材料的成本逐渐走低，石墨烯电热膜成为市场新宠，如本申请人的一代产品，如公开号为107820340A所述柔性电热膜，这种工艺方法制得的石墨烯电热膜柔韧性好，制造成本低，无分层现象，重量轻盈，电热效率好。
但是，上述几种电热膜，均存在电磁辐射问题。电磁辐射是由空间共同移送的电能量和磁能量所组成，而该能量是由电荷移动所产生。目前的电热膜如条状电热膜采用串联连接，电荷移动产生较大的电磁辐射，如取上述电热膜在50cm见方，加热到35摄氏度的情况下：如面状电热膜的辐射为2.0-7.3毫高斯，条状电热膜的辐射为3.3毫高斯。在长时间使用电热膜的情况下，这种辐射值会对人体造成累积效应。
电磁辐射对人体的影响如下：人体70％以上是水，水分子受到一定强度电磁辐射后互相摩擦，引起机体升温，从而影响体内器官的工作温度(称为热效应)。人体的器官和组织都存在微弱的电磁场，它们是稳定和有序的，一旦外界电磁场的干扰强度过大，处于平衡状态的微弱电磁场将有可能受到影响甚至破坏(称为非热效应)。热效应和非热效应作用于人体后，当对人体的影响尚未来得及自我恢复之前，若再次受到过量电磁波辐射的长期影响，其影响程度就会发生累积，久而久之会形成永久性累积影响(称为累积效应)。研究发现：超过2毫高斯以上电磁辐射就会导致人患疾病，首当其冲的便是人体皮肤和黏膜组织，症状表现为眼睑肿胀、眼睛充血、鼻塞流涕、咽喉不适，或全身皮肤出现反复荨麻疹、湿疹、瘙痒等；影响人体免疫功能时可能出现白癜风、银屑病、过敏性紫癜等。
为解决电磁辐射问题，现有电热膜多采用增加屏蔽层(屏蔽层多数为金属层)来解决电磁辐射问题，其大幅增加工艺难度且大幅提高制造成本，而且屏蔽效果差。电磁屏蔽的原理是：当电磁波到达屏蔽层表面时，由于空气与金属的交界面上阻抗的不连续，对入射波产生的反射。这种反射不要求屏蔽材料必须有一定的厚度，只要求交界面上的不连续；未被表面反射掉而进入屏蔽层的能量，在体内向前传播的过程中，被屏蔽材料所衰减。也就是所谓的吸收；在屏蔽层内尚未衰减掉的剩余能量，传到材料的另一表面时，遇到金属－空气阻抗不连续的交界面，会形成再次反射，并重新返回屏蔽层内。这种反射在两个金属的交界面上可能有多次的反射。总之，电磁屏蔽层对电磁的衰减主要是基于电磁波的反射和电磁波的吸收。而柔性电热膜要求具有柔韧度，产品既薄且柔，这就决定了屏蔽层及吸收材料很难达到预期的屏蔽效果(现在的常用办法是单独做个屏蔽材料层，其与柔性电热膜是两个产品，使用时屏蔽层单独铺设在电热膜上方)。
为解决上述技术问题，本申请人在原有石墨烯柔性加热膜基础上进一步完善技术，提供一种结构简单，辐射值低，有益于使用者身体健康的无辐射石墨烯柔性电热膜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构简单，辐射值低，有益于使用者身体健康的无辐射石墨烯柔性电热膜。
为解决上述问题，本发明提供了一种无辐射石墨烯柔性电热膜，包括基布层和复合在基布层两侧的覆膜层，其中，基布层的纬线方向编织有若干石墨烯线组，基布层的经线方向编织有铜丝连接线区，正极连接线区和负极连接线区，若干石墨烯线组并联电连接，铜丝连接线区与若干石墨烯线组电连接。
进一步的基布层为矩形状，可向着左右两侧无限延伸。
进一步的，石墨烯线组包括正极石墨烯线和负极石墨烯线，每个石墨烯线组上的正极石墨烯线与正极连接线区电连接，每个石墨烯线组上的负极石墨烯线与负极连接线区电连接。
进一步的，石墨烯线组上的正极石墨烯线和负极石墨烯线平行设置，正极石墨烯线和负极石墨烯线的电流流向彼此相对，正极石墨烯线的电磁辐射360度向外扩散形成正向电磁波，负极石墨烯线的电磁辐射360度向外扩散形成反向电磁波，正向电磁波与反向电磁波重合抵消。
进一步的，正极石墨烯线与负极石墨烯线与聚酯纤维线作为纬线，铜丝与聚酯纤维线作为经线，经线与纬线编织成为基布层。
进一步的，正极连接线区与基布层之间设置有绝缘垫层区，绝缘垫层体区为聚酯纤维线采用提花工艺编织而成，绝缘垫层体区将正极连接线区与负极连接线区绝缘隔开。
进一步的，提花工艺为现有的纺织方法，其用于在布料表面绣花或增加编织凸起。本发明在正极连接线区的下方采用提花工艺，用聚酯纤维线编织一个条状的凸起，用于隔开正极连接线区的铜丝，避免正极连接线区与负极连接线区相连造成短路现象。
进一步的，10-15根铜丝作为经线编入在基布层的上侧作为铜丝连接线区，10-15根铜丝作为经线编入在基布层的下侧作为负极连接线区，10-15根铜丝作为经线编入在基布层的负极连接线区的上侧作为正极连接线区，正极连接线区7与负极连接线区设置有聚酯纤维线编织的间隔区。(优选为12根铜丝构成铜丝连接线区，正极连接线区，负极连接线区。12根铜丝的每根均由8根细弱毛发的铜丝编成。)
进一步的，正极石墨烯线与负极石墨烯线作为纬线平行的编织到达基布层的两端端部，基布层的上下两端设置有封边区，封边区上一体成型的设置有包边层。
进一步的，包边层为凸起于基布层两端表面的条状结构，高度在1-3cm之间。
进一步的，相邻两个石墨烯线组的间距为2-15mm，优选为5mm。
进一步的，正极石墨烯线与负极石墨烯线之间的间距为20-25mm，优选为22mm。
进一步的，基布层的幅宽为500-1750mm；基布层能够向左右两端无限延伸。
进一步的，50cm见方的所述无辐射石墨烯柔性电热膜在表面温度35摄氏度时，辐射值为0.4毫高斯。(测空气中的电磁辐射，在0.3-0.5毫高斯之间，故本产品命名为无辐射石墨烯柔性电热膜)
进一步的，正极石墨烯线与负极石墨烯线的中心为金属线，石墨烯经超声分散方法制得的石墨烯分散液环绕的盘旋在金属线外壁上并固化干燥；
进一步的：石墨烯分散液：石墨烯碳粉(工业级)和导电碳浆混合；石墨烯碳粉的添加量为产品的2％，添加量多了容易引发碳团聚。混合后形成的分散液环绕的盘旋在金属线外壁上并固化干燥，进而形成了正极石墨烯线与负极石墨烯线。
所述聚酯纤维线也可以采用涤纶，棉线混纺而成纺织丝线，组分：涤纶70％-90％，棉线5％-30％，定型剂5％，增光剂1％。
包边层与覆膜层的组分为：异氰酸酯15-70％，多元醇35-80％，二元醇3-10％，无卤阻燃母料5-10％,聚对苯二甲酸乙二酯5％。
基布层两侧的包边层与覆膜层采用107820340A的包覆工艺生产而成。
本发明的优点为，结构简单，辐射值低，有益于使用者身体健康的无辐射石墨烯柔性电热膜，具体为：
本发明摒弃了传统的串联结构，采用多组石墨烯线组并联结构，每个石墨烯线组中的正极石墨烯线3A与负极石墨烯线3B形成的360度环状正反向电磁波相互抵消，电磁辐射趋近于0，使得本发明产品无需设置屏蔽层，有益于使用者的身体健康。而且，铜丝连接线区将多组并联的石墨烯线组连接一起，其避免某一组石墨烯线组断路，造成电流多进少出或少进多出现象。即避免某组断路造成局部不热的问题。
附图说明：
图1为本发明的正面结构示意图。
图2为本发明的反面结构(无包边层时)的示意图。
图3为图1中A部的剖视示意图。
图4为本发明的石墨烯线组并联结构的电流流向示意图。
图5为本发明的产品图。
图6为现有技术中条状电热膜的电磁辐射测试状态图。
图7为现有技术中面状电热膜的电磁辐射测试状态图。
图8为现有技术中网状电热膜的电磁辐射测试状态图。
图9为本发明的电磁辐射测试状态图。
附图标识：
1、包边层 2、铜丝连接线区 3、石墨烯线组
4、聚酯纤维线 5、基布层 6、覆膜层
7、正极连接线区 8、负极连接线区 9、封边区
10、绝缘垫层区 3A、正极石墨烯线 3B、负极石墨烯线
具体实施方式：
如图1-5所示，图1为本发明的正面结构示意图。图2为本发明的反面结构(无包边层时)的示意图。图3为图1中A部的剖视示意图。图4为本发明的石墨烯线组并联结构的电流流向示意图。图5为本发明的产品图。
无辐射石墨烯柔性电热膜，包括基布层5和复合在基布层两侧的覆膜层6，其中，基布层5的纬线方向编织有若干石墨烯线组3，基布层5的经线方向编织有铜丝连接线区2，正极连接线区7和负极连接线区8，若干石墨烯线组3并联电连接，铜丝连接线区2与若干石墨烯线组3电连接。进一步的基布层5为矩形状，可向着左右两侧无限延伸。石墨烯线组3包括正极石墨烯线3A和负极石墨烯线3B，每个石墨烯线组3上的正极石墨烯线3A与正极连接线区7电连接，每个石墨烯线组3上的负极石墨烯线3B与负极连接线区8电连接。石墨烯线组3上的正极石墨烯线3A和负极石墨烯线3B平行设置，正极石墨烯线3A和负极石墨烯线3B的电流流向彼此相对，正极石墨烯线3A的电磁辐射360度向外扩散形成正向电磁波，负极石墨烯线3B的电磁辐射360度向外扩散形成反向电磁波，正向电磁波与反向电磁波重合抵消。
正极石墨烯线3A与负极石墨烯线3B与聚酯纤维线4作为纬线，铜丝与聚酯纤维线作为经线，经线与纬线编织成为基布层5。正极连接线区7与基布层5之间设置有绝缘垫层区10，绝缘垫层体区10为聚酯纤维线7采用提花工艺编织而成，绝缘垫层体区10将正极连接线区7与负极连接线区8绝缘隔开。提花工艺为现有的纺织方法，其用于在布料表面绣花或增加编织凸起。本发明在正极连接线区的下方采用提花工艺，用聚酯纤维线编织一个条状的凸起，用于隔开正极连接线区的铜丝，避免正极连接线区与负极连接线区相连造成短路现象。
10-15根铜丝作为经线编入在基布层的上侧作为铜丝连接线区2，10-15根铜丝作为经线编入在基布层的下侧作为负极连接线区8，10-15根铜丝作为经线编入在基布层的负极连接线区8的上侧作为正极连接线区7，正极连接线区7与负极连接线区8设置有聚酯纤维线编织的间隔区。正极石墨烯线3A与负极石墨烯线3B作为纬线平行的编织到达基布层5的两端端部，基布层5的上下两端设置有封边区9，封边区9上一体成型的设置有包边层。包边层为凸起于基布层两端表面的条状结构，高度在1-3cm之间。
相邻两个石墨烯线组3的间距为2-15mm，优选为5mm。正极石墨烯线3A与负极石墨烯线3B之间的间距为20-25mm，优选为22mm。基布层5的幅宽为500-1750mm；基布层5能够向左右两端无限延伸。50cm见方的所述无辐射石墨烯柔性电热膜在表面温度35摄氏度时，辐射值为0.4毫高斯，与空气值相同(测空气中的电磁辐射，在0.3-0.5毫高斯之间，故本产品命名为无辐射石墨烯柔性电热膜)。正极石墨烯线3A与负极石墨烯线3B的中心为金属线，石墨烯经超声分散方法制得的石墨烯分散液环绕的盘旋在金属线外壁上并固化干燥；
进一步的：石墨烯分散液：石墨烯碳粉(工业级)和导电碳浆混合；石墨烯碳粉的添加量为产品的2％，添加量多了容易引发碳团聚。混合后形成的分散液环绕的盘旋在金属线外壁上并固化干燥，进而形成了正极石墨烯线3A与负极石墨烯线3B。所述聚酯纤维线也可以采用涤纶，棉线混纺而成纺织丝线，组分：涤纶70％-90％，棉线5％-30％，定型剂5％，增光剂1％。包边层与覆膜层的组分为：异氰酸酯15-70％，多元醇35-80％，二元醇3-10％，无卤阻燃母料5-10％,聚对苯二甲酸乙二酯5％。基布层两侧的包边层与覆膜层采用107820340A的包覆工艺生产而成。
对比数据：如图6所示，图6为现有技术中条状电热膜的电磁辐射测试状态图。测试结果如表1
如图7所示，图7为现有技术中面状电热膜的电磁辐射测试状态图，测试结果如表2。
如图8所示，图8为现有技术中网状电热膜的电磁辐射测试状态图，测试结果如表3。
如图9所示，图9为本发明的电磁辐射测试状态图，测试结果如表4。(测空气中的电磁辐射，在0.3-0.5毫高斯之间，故本产品命名为无辐射石墨烯柔性电热膜)
通过上述实验数据比较可以看出本发明的优点为，结构简单，辐射值低，有益于使用者身体健康的无辐射石墨烯柔性电热膜，具体为：本发明摒弃了传统的串联结构，采用多组石墨烯线组并联结构，每个石墨烯线组中的正极石墨烯线3A与负极石墨烯线3B形成的360度环状正反向电磁波相互抵消，电磁辐射趋近于0，使得本发明产品无需设置屏蔽层，有益于使用者的身体健康。而且，铜丝连接线区将多组并联的石墨烯线组连接一起，其避免某一组石墨烯线组断路，造成电流多进少出或少进多出现象。即避免某组断路造成局部不热的问题。
Claims (10)
1.一种无辐射石墨烯柔性电热膜，包括基布层(5)和复合在基布层两侧的覆膜层(6)，其特征在于，基布层(5)的纬线方向编织有若干石墨烯线组(3)，基布层(5)的经线方向编织有铜丝连接线区(2)，正极连接线区(7)和负极连接线区(8)，若干石墨烯线组(3)并联电连接，铜丝连接线区(2)与若干石墨烯线组(3)电连接。
2.根据权利要求1所述无辐射石墨烯柔性电热膜，其特征在于，石墨烯线组(3)包括正极石墨烯线(3A)和负极石墨烯线(3B)，每个石墨烯线组(3)上的正极石墨烯线(3A)与正极连接线区(7)电连接，每个石墨烯线组(3)上的负极石墨烯线(3B)与负极连接线区(8)电连接。
3.根据权利要求1或2所述无辐射石墨烯柔性电热膜，其特征在于，石墨烯线组(3)上的正极石墨烯线(3A)和负极石墨烯线(3B)平行设置，正极石墨烯线(3A)和负极石墨烯线(3B)的电流流向彼此相对，正极石墨烯线(3A)的电磁辐射360度向外扩散形成正向电磁波，负极石墨烯线(3B)的电磁辐射360度向外扩散形成反向电磁波，正向电磁波与反向电磁波重合抵消。
4.根据权利要求3所述无辐射石墨烯柔性电热膜，其特征在于，正极石墨烯线(3A)与负极石墨烯线(3B)与聚酯纤维线(4)作为纬线，铜丝与聚酯纤维线作为经线，经线与纬线编织成为基布层(5)。
5.根据权利要求3所述无辐射石墨烯柔性电热膜，其特征在于，正极连接线区(7)与基布层(5)之间设置有绝缘垫层区(10)，绝缘垫层体区(10)为聚酯纤维线(7)采用提花工艺编织而成，绝缘垫层体区(10)将正极连接线区(7)与负极连接线区(8)绝缘隔开。
6.根据权利要求5所述无辐射石墨烯柔性电热膜，其特征在于，10-15根铜丝作为经线编入在基布层的上侧作为铜丝连接线区(2)，10-15根铜丝作为经线编入在基布层的下侧作为负极连接线区(8)，10-15根铜丝作为经线编入在基布层的负极连接线区(8)的上侧作为正极连接线区(7)，正极连接线区(7)与负极连接线区(8)设置有聚酯纤维线编织的间隔区。
7.根据权利要求6所述无辐射石墨烯柔性电热膜，其特征在于，正极石墨烯线(3A)与负极石墨烯线(3B)作为纬线平行的编织到达基布层(5)的两端端部，基布层(5)的上下两端设置有封边区(9)，封边区(9)上一体成型的设置有包边层。
8.根据权利要求6所述无辐射石墨烯柔性电热膜，其特征在于，相邻两个石墨烯线组(3)的间距为20-25mm；根据权利要求6所述无辐射石墨烯柔性电热膜，其特征在于，正极石墨烯线(3A)与负极石墨烯线(3B)之间的间距为2-15mm。
9.根据权利要求6所述无辐射石墨烯柔性电热膜，其特征在于，基布层(5)的幅宽为500-1750mm；基布层(5)能够向左右两端无限延伸。
10.根据权利要求3所述无辐射石墨烯柔性电热膜，其特征在于，50cm见方的所述无辐射石墨烯柔性电热膜在表面温度35摄氏度时，辐射值为0.4毫高斯。
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