專利名稱：碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法以及相關(guān)的碳-碳組合物發(fā)熱絲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)熱絲技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及碳-碳組合物發(fā)熱絲技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法以及相關(guān)的碳-碳組合物發(fā)熱絲。
背景技術(shù)：
有關(guān)碳纖維絲技術(shù)在很多技術(shù)資料中已經(jīng)廣泛公開，因此在本發(fā)明中不再贅述，而關(guān)于碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物的技術(shù)也已得到廣泛普及?？墒?，之前大部分技術(shù)只限于耐熱結(jié)構(gòu)、隔熱材料等方面技術(shù)，而且利用碳纖維絲制造發(fā)熱體的制造方法工藝復(fù)雜，自動(dòng)化程度很低，使用主軸等消耗性輔助材料而生產(chǎn)成本高，另外碳纖維絲存在絨毛導(dǎo)致發(fā)熱體表面不均等問題。因此，需要提供一種碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法，以實(shí)現(xiàn)工藝簡(jiǎn)單化和自動(dòng)化，以此實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，可重復(fù)利用主軸材料而降低生產(chǎn)成本，改善發(fā)熱體表面質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法以及相關(guān)的碳-碳組合物發(fā)熱絲，該碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法設(shè)計(jì)巧妙，工藝簡(jiǎn)潔合理，實(shí)現(xiàn)工藝簡(jiǎn)單化和自動(dòng)化，以此實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn),可重復(fù)利用主軸材料而降低生產(chǎn)成本,改善發(fā)熱體表面質(zhì)量,適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一方面，提供了一種碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法，其特點(diǎn)是，包括以下步驟(I)在所述碳纖維絲的單面或相對(duì)的雙面設(shè)置粘合劑層，在所述粘合劑層上設(shè) 置有機(jī)合成膜層，得到碳纖維絲中間體，其中所述有機(jī)合成膜層和所述粘合劑層的熔點(diǎn)在350°C以下；(2)將所述碳纖維絲中間體通過所述粘合劑層粘接在耐熱主軸上；(3)然后在氧化爐中進(jìn)行熱處理；(4)接著在非氧化爐中進(jìn)行熱處理；(5)最后從所述耐熱主軸分離得到碳-碳組合物發(fā)熱絲。較佳地，所述碳纖維絲是單股數(shù)或多股數(shù)編織的碳纖維絲。較佳地，所述碳纖維絲選自聚丙烯睛系碳纖維絲、浙青系碳纖維絲、植物性人造碳纖維絲或粘膠液碳纖維絲。較佳地，所述有機(jī)合成膜層是熱塑性材質(zhì)膜層或天然乳膠層。較佳地，所述碳纖維絲中間體以任意形狀排列在所述耐熱主軸上。較佳地，在所述步驟(2)中，還包括步驟所述碳纖維絲中間體的兩端通過另外的碳纖維絲中間體固定在所述耐熱主軸上。更佳地，所述的另外的碳纖維絲中間體是單股數(shù)編織的碳纖維絲中間體。較佳地，在所述步驟(3)中，所述熱處理是將溫度升高至350°C以下將所述有機(jī)合成膜和所述粘合劑熔化從而使得熔化的有機(jī)合成膜滲透進(jìn)入所述碳纖維絲的空隙。較佳地，在所述步驟(4)中，所述熱處理是在鈍化氛圍或真空狀態(tài)下將溫度升高至2000°C進(jìn)行處理。在本發(fā)明的第二方面，提供了一種碳-碳組合物發(fā)熱絲，其特點(diǎn)是，采用上述的碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法制造而成。本發(fā)明的有益效果具體在于本發(fā)明的碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法包括(I)在所述碳纖維絲的單面或相對(duì)的雙面設(shè)置粘合劑層，在所述粘合劑層上設(shè)置有機(jī)合成膜層，得到碳纖維絲中間體，其中所述有機(jī)合成膜層和所述粘合劑層的熔點(diǎn)在350°C以下；(2)將所述碳纖維絲中間體通過所述粘合劑層粘接在耐熱主軸上；(3)然后在氧化爐中進(jìn)行熱處理；(4)接著在非氧化爐中進(jìn)行熱處理；(5)最后從所述耐熱主軸分離得到碳-碳組合物發(fā)熱絲。設(shè)計(jì)巧妙，工藝簡(jiǎn)潔合理，實(shí)現(xiàn)工藝簡(jiǎn)單化和自動(dòng)化，以此實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，可重復(fù)利用主軸材料而降低生產(chǎn)成本，改善發(fā)熱體表面質(zhì)量，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。


圖I是本發(fā)明的一具體實(shí)施例的碳纖維絲中間體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I所示的碳纖維絲中間體通過粘合劑層粘接在耐熱主軸上的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參見圖I-圖2所示，本發(fā)明的碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法包括以下步驟(I)在所述碳纖維絲I的單面或相對(duì)的雙面設(shè)置粘合劑層2，在所述粘合劑層2上設(shè)置有機(jī)合成膜層3，得到碳纖維絲中間體10 (請(qǐng)參見圖I和圖2所示)，其中所述有機(jī)合成膜層和所述粘合劑層的熔點(diǎn)在350°C以下；(2)將所述碳纖維絲中間體10通過所述粘合劑層2粘接在耐熱主軸4上(請(qǐng)參見圖2所示)；(3)然后在氧化爐中進(jìn)行熱處理；(4)接著在非氧化爐中進(jìn)行熱處理；(5)最后從所述耐熱主軸4分離得到碳-碳組合物發(fā)熱絲。上述碳纖維絲I是指從PAN (聚丙烯睛)系碳纖維絲、浙青系碳纖維絲、植物性人造碳纖維絲以及粘膠液碳纖維絲中選擇任意一個(gè)使用，無(wú)論單股數(shù)或多股數(shù)碳纖維絲都可以采用并制造出本發(fā)明的碳-碳組合物發(fā)熱絲。有機(jī)合成膜3的主要成分是大量含有碳，在350度以下溫度環(huán)境中易熱分解便于熔融(熱分解的程度是從固體變成液體狀)，所以最好采用熱塑性材質(zhì)(例如鄰苯基苯酚，O-phenylphenol,英文縮寫OPP,其是一種重要的精細(xì)有機(jī)化工產(chǎn)品)。但是本發(fā)明中不限定合成材料，也可以采用天然乳膠。粘合劑2是指具有粘合作用的物質(zhì)，例如萬(wàn)能膠，百得膠。請(qǐng)參見圖I所示，在有機(jī)合成膜3的外側(cè)還可以通過另外的粘合劑層2粘接異形層5，異形層5是為了方便在耐熱主軸上成形，例如玻璃膠。耐熱主軸4是指在非氧化氛圍下耐熱度為2000度以上，使用表面光滑、加工方便的石墨棒。在耐熱主軸4上以任意形狀排列碳纖維絲中間體10時(shí),粘合劑層2必須附著在耐熱主軸4上(請(qǐng)參見圖2所示)。碳纖維絲I上涂有粘合劑層2，所以在耐熱主軸4上能任意形狀(例如螺旋形)成形來(lái)方便進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)。耐熱主軸4上任意形狀的碳纖維絲中間體10的兩端可以用另外的碳纖維絲中間 體10例如單股數(shù)的碳纖維絲中間體綁住后固定。碳纖維絲中間體10和耐熱主軸4 (下稱結(jié)合物)是大量一次性放入氧化爐進(jìn)行熱處理。以下為氧化工藝這時(shí)氧化爐的溫度不能超過350度(碳纖維絲I的氧化點(diǎn))，同時(shí)要達(dá)到有機(jī)合成膜層3不蒸發(fā)的情況下粘合劑層2完全熔融的溫度。完全熔化有機(jī)合成膜層3后，滲透入多孔性的碳纖維絲I空隙。此時(shí)降低爐溫時(shí)，熔融中吸收的有機(jī)合成膜滲透入碳纖維絲I空隙而進(jìn)行凝固，即使沒有耐熱主軸，仍然保持形狀和硬度。結(jié)束上述熱處理過程后，將結(jié)合物放入非氧化爐上再次進(jìn)行熱處理。非氧化過程是指鈍化氛圍或真空狀態(tài)，但本發(fā)明是在鈍化氛圍爐中進(jìn)行熱處理。鈍化爐中使用的氣體(以下簡(jiǎn)稱為惰性氣體)是可在氮、氬、氫中任意選擇。但是，考慮到再次加熱是溫度達(dá)到2000度，在高溫下，最好選擇與碳纖維絲I不易發(fā)生反應(yīng)的氬最為合適。非氧化氛圍爐中同時(shí)產(chǎn)生碳化和還原過程，逐步提高爐溫時(shí)，上述氧化工藝中熔融、凝固的有機(jī)合成膜被碳化，形成碳-碳組合物，對(duì)組合物形成不發(fā)生影響的其他成分也被熱分解，和氣體一起蒸發(fā)到爐外，從而形成具有高溫安全性能的高純度碳-碳組合物發(fā)熱絲。實(shí)例II.碳纖維絲I米用三菱商事株式會(huì)社的碳纖維絲3k線性密度為2300hm/meter的電阻特性寬5_的5股連續(xù)編織。2.編織的碳纖維絲I的兩面上，分別粘接粘合劑層2 (用3M中國(guó)有限公司50微米OPP的膠帶)和有機(jī)合成膜層3 (0ΡΡ (濟(jì)南新昌塑業(yè)包裝材料有限公司))，其中一層有機(jī)合成膜層3的外側(cè)面上再通過粘合劑層2粘接異形層5，得到碳纖維絲中間體10。3.碳纖維絲中間體10布置在直徑為5mm，長(zhǎng)度為30公分的石墨棒上，粘合劑層2附著在石墨棒上，以螺旋形纏40圈。4.以上附著在石墨棒上的碳纖維絲中間體10兩端用3圈其它的碳纖維絲中間體10綁緊。5.把以上1000個(gè)結(jié)合物投入氧化爐，限制外部空氣流入后，在常溫中把爐溫以每分鐘I度的速度提高到250度，在250度溫度環(huán)境中維持30分后，停止加熱，實(shí)施自然冷卻。6.在氧化爐上拿出冷卻的結(jié)合物，放入氬氣爐上以每分鐘O. 5度的速度把溫度提高到2000度，在2000度溫度環(huán)境中維持2小時(shí)后停止加熱，進(jìn)行自然冷卻。7.從氧化爐拿出冷卻了的結(jié)合物，從石墨棒上分離出碳-碳組合物發(fā)熱絲。
因此，本發(fā)明是關(guān)于單股數(shù)或多股數(shù)的碳纖維絲I來(lái)制作碳-碳組合物發(fā)熱絲的技術(shù)發(fā)明，具體地說(shuō)，是在單股或多股的碳纖維絲I兩面設(shè)置粘合劑層2，再在粘合劑層2上設(shè)置有機(jī)合成膜層3，把上述覆膜的碳纖維絲即碳纖維絲中間體10在耐熱主軸4上用任意形狀進(jìn)行排列，兩端部位用單股數(shù)的碳纖維絲中間體10固定，階段性經(jīng)過氧化、碳化、還原過程，從耐熱主軸4分離保持形狀的碳-碳組合物發(fā)熱絲，以此提高耐熱效果，最終提供表面均勻的碳-碳組合物發(fā)熱絲。和原有方式相比，本發(fā)明使得實(shí)現(xiàn)工藝簡(jiǎn)單化和自動(dòng)化，大量生產(chǎn)有了可能,可重復(fù)利用主軸材料而降低生產(chǎn)成本,改善發(fā)熱體表面質(zhì)量,具有可生產(chǎn)碳-碳組合物發(fā)熱絲的效果。綜上，本發(fā)明的碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法設(shè)計(jì)巧妙，工藝簡(jiǎn)潔合理，實(shí)現(xiàn)工藝簡(jiǎn)單化和自動(dòng)化，以此實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，可重復(fù)利用主軸材料而降低生 產(chǎn)成本，改善發(fā)熱體表面質(zhì)量，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。在此說(shuō)明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說(shuō)明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說(shuō)明性的而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)在所述碳纖維絲的單面或相對(duì)的雙面設(shè)置粘合劑層，在所述粘合劑層上設(shè)置有機(jī)合成膜層，得到碳纖維絲中間體，其中所述有機(jī)合成膜層和所述粘合劑層的熔點(diǎn)在350°C以下； (2)將所述碳纖維絲中間體通過所述粘合劑層粘接在耐熱主軸上； (3)然后在氧化爐中進(jìn)行熱處理； (4)接著在非氧化爐中進(jìn)行熱處理； (5)最后從所述耐熱主軸分離得到碳-碳組合物發(fā)熱絲。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法，其特征在于，所述碳纖維絲是單股數(shù)或多股數(shù)編織的碳纖維絲。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法，其特征在于，所述碳纖維絲選自聚丙烯睛系碳纖維絲、浙青系碳纖維絲、植物性人造碳纖維絲或粘膠液碳纖維絲。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法，其特征在于，所述有機(jī)合成膜層是熱塑性材質(zhì)膜層或天然乳膠層。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法，其特征在于，所述碳纖維絲中間體以任意形狀排列在所述耐熱主軸上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法，其特征在于，在所述步驟(2)中，還包括步驟所述碳纖維絲中間體的兩端通過另外的碳纖維絲中間體固定在所述耐熱主軸上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法，其特征在于，所述的另外的碳纖維絲中間體是單股數(shù)編織的碳纖維絲中間體。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法，其特征在于，在所述步驟(3)中，所述熱處理是將溫度升高至350°C以下將所述有機(jī)合成膜和所述粘合劑熔化從而使得熔化的有機(jī)合成膜滲透進(jìn)入所述碳纖維絲的空隙。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法，其特征在于，在所述步驟(4)中，所述熱處理是在鈍化氛圍或真空狀態(tài)下將溫度升高至2000°C進(jìn)行處理。
10.一種碳-碳組合物發(fā)熱絲，其特征在于，采用根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法制造而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法，包括(1)在碳纖維絲的單面或相對(duì)的雙面設(shè)置粘合劑層，在粘合劑層上設(shè)置有機(jī)合成膜層，得到碳纖維絲中間體，其中有機(jī)合成膜層和粘合劑層的熔點(diǎn)在350℃以下；(2)將碳纖維絲中間體通過粘合劑層粘接在耐熱主軸上；(3)然后在氧化爐中進(jìn)行熱處理；(4)接著在非氧化爐中進(jìn)行熱處理；(5)最后從耐熱主軸分離得到碳-碳組合物發(fā)熱絲。還涉及相關(guān)的碳-碳組合物發(fā)熱絲。本發(fā)明的碳纖維絲為基礎(chǔ)制造碳-碳組合物發(fā)熱絲的方法設(shè)計(jì)巧妙，工藝簡(jiǎn)潔合理，實(shí)現(xiàn)工藝簡(jiǎn)單化和自動(dòng)化，以此實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，可重復(fù)利用主軸材料而降低生產(chǎn)成本，改善發(fā)熱體表面質(zhì)量，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)D01F9/16GK102965768SQ201210495370
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月28日
發(fā)明者徐楓 申請(qǐng)人:上海易是好電器有限公司