專利名稱：軟性加熱組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用紡織技術(shù)制造的軟性加熱組件。
背景技術(shù)：
隨著材料科學(xué)與工程的發(fā)展，各種可發(fā)熱的功能性織物也隨之被開發(fā)出來。以下將詳述現(xiàn)有關(guān)于可發(fā)熱之功能性織物的技術(shù)。第一類型的可發(fā)熱功能性織物是利用傳統(tǒng)的加熱線圈或是加熱片所形成的加熱裝置為主，并與典型的織物結(jié)合，第一類型的可發(fā)熱功能性織物僅僅用紡織品包裹傳統(tǒng)的加熱線圈、加熱片而已。該種類型加熱裝置如美國(guó)專利第6，160，246號(hào)、美國(guó)專利第 6，111，233號(hào)、美國(guó)專利第5，792，714號(hào)、中國(guó)臺(tái)灣實(shí)用新型專利公告號(hào)第135，293號(hào)、中國(guó)臺(tái)灣實(shí)用新型專利公告號(hào)第觀2，662號(hào)，以及中國(guó)臺(tái)灣實(shí)用新型專利公告號(hào)第117，353號(hào)所述。第一類型的可發(fā)熱功能性織物存有許多如下缺點(diǎn)(1)傳統(tǒng)的加熱線圈、加熱片過于笨重，利用傳統(tǒng)加熱線圈、加熱片所制成的可發(fā)熱功能性織物自然不易攜帶，所以應(yīng)用型態(tài)受限，通常以輕薄片狀應(yīng)用型態(tài)出現(xiàn)，如電熱毯；(2)傳統(tǒng)的加熱線圈、加熱片不利于加工，很難做成穿戴式的加熱裝置；C3)此類型的加熱裝置，加熱線圈、加熱片與人體之間， 還需要至少一層或多層厚的紡織品做隔絕，以保護(hù)人體不受傷害，加上加熱線圈、加熱片不具柔軟度，導(dǎo)致加熱線圈、加熱片與需要保暖的人體仍有相當(dāng)?shù)木嚯x，自然加熱效果打了折扣；(4)供應(yīng)的電源多為交流電源，加上高功率，所引發(fā)的感應(yīng)電流對(duì)年老體弱者、心臟病患者、孕婦以及嬰幼兒，存在著潛在危險(xiǎn)；(5)此類型加熱裝置消耗功率大，導(dǎo)致當(dāng)使用者不當(dāng)使用或是不了解產(chǎn)品使用方式時(shí)，非常容易發(fā)生事故；(6)此類型加熱裝置不可折疊， 否則會(huì)導(dǎo)致加熱線圈、加熱片局部過熱，而燒毀絕緣層，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)；(7)加熱線圈、加熱片的材料性質(zhì)會(huì)隨使用時(shí)間而退化，進(jìn)而發(fā)生會(huì)變硬、變脆及氧化等不利的現(xiàn)象，若在此情況下，加熱裝置若是不當(dāng)?shù)匕徇\(yùn)或放置，容易造成加熱線圈、加熱片斷裂，使用時(shí)便會(huì)產(chǎn)生火花，導(dǎo)致電熱線走火、燃燒而引發(fā)火災(zāi)；(8)此類型的加熱裝置不能防水，更不用說是洗刷、或洗滌了，為了避免弄臟加熱線圈或是保持衛(wèi)生，通常會(huì)套上布罩，但也僅能清洗布罩而已。綜合以上對(duì)于以傳統(tǒng)加熱線圈制成的加熱裝置缺點(diǎn)的歸納，明顯地可以看出其加熱效率有限、應(yīng)用受限、安全性不好的主要原因在于采用了笨重的加熱線圈、加熱片。第二類型的可發(fā)熱功能性織物是利用具有吸/放熱能的相變化材料(phase change material)顆粒涂布于紡織品上，利用此相變化材料能吸收并放出熱能的特性，調(diào)節(jié)溫度的變化。該種類型加熱裝置如美國(guó)專利第5，885，475號(hào)以及6，207，738號(hào)所述。相較于第一類型可發(fā)熱功能性織物，第二類可發(fā)熱功能性織物可制成繞性的可發(fā)熱功能性織物。然而，第二類型可發(fā)熱功能性織物所運(yùn)用的相變化材料能吸/放熱的總熱量有限，一般所能調(diào)節(jié)的溫度區(qū)間范圍為士2°C，調(diào)節(jié)的溫度區(qū)間比較狹小，并且穿戴者無法控制溫度。因此，嚴(yán)格說來，這些涂布了相變化材料的紡織品真正的功效僅是維持穿戴者穿著時(shí)的舒適度，而非達(dá)到保溫、御寒之功效。此外，此類涂布相變化材料的紡織品的成本高，雖可洗滌，但因材料本身的限制，洗滌次數(shù)受限。第三類型的可發(fā)熱功能性織物是將金屬纖維(metal fibers)捻成導(dǎo)電紗 (conductive yarn)，再將導(dǎo)電紗以紡織技術(shù)直接與軟性基底(例如，織布)結(jié)合，并形成導(dǎo)電回路，以取代傳統(tǒng)的加熱線圈做為加熱器之用。上述與軟性基底結(jié)合并做為導(dǎo)電回路的導(dǎo)電紗必須與電源供應(yīng)器連接，進(jìn)而將電源供應(yīng)器所提供的電能轉(zhuǎn)換成熱能。明顯地，第三類型可發(fā)熱功能性織物可執(zhí)行成繞性電熱裝置。進(jìn)一步，第三類型可發(fā)熱功能性織物可結(jié)合溫度傳感器以及溫度控制器，以提供使用者溫控之功能。上述利用含金屬纖維的導(dǎo)電紗做為加熱器的可加熱功能性織物如美國(guó)專利第6，548, 789號(hào)以及美國(guó)專利第6，545, 253號(hào)所述。第三類型可發(fā)熱功能性織物并不具有傳統(tǒng)金屬線圈笨重、不易清洗等缺點(diǎn)，因此， 第三類型可發(fā)熱功能性織物可廣泛地被應(yīng)用作為保暖、御寒以及隔絕冷空氣等用途之用品，例如，保暖御寒用的衣物、電熱毯、熱敷墊、保暖座墊以及隔絕冷空氣用的窗簾等。然而，第三類型可發(fā)熱功能性織物具有一顯著的缺點(diǎn)，由于其熱能是來自于導(dǎo)電回路的導(dǎo)電紗轉(zhuǎn)換電能而來，因此，僅有導(dǎo)電紗覆蓋部位才能提供熱能。嚴(yán)格來說， 第三類型可發(fā)熱功能性織物為一維電熱裝置(one-dimensional electrical heating apparatus)，即其熱源覆蓋范圍本質(zhì)上為一維的覆蓋范圍。因此，第三類型可發(fā)熱功能性織物其發(fā)熱所產(chǎn)生之溫度分布并不均勻。此外，第三類型可發(fā)熱功能性織物雖說應(yīng)用范圍廣泛，但明顯地，其仍無法應(yīng)用于單位面積需要較高加熱功率的環(huán)境下。此外，有些種類的電子裝置其在臨界溫度以下無法運(yùn)作，例如，IXD面板、電池、磁盤驅(qū)動(dòng)器等。因此，這些種類電子裝置大多會(huì)裝設(shè)軟性加熱組件來在低溫下自行加熱以惟持運(yùn)轉(zhuǎn)。上述類型加熱裝置如美國(guó)專利第5，523，873號(hào)以及美國(guó)專利第6，847，018號(hào)。這些用來加熱電子裝置的軟性加熱組件皆是在軟性基底上蝕刻出所須的金屬箔圖案，但明顯地，其撓性有限、制造成本高、壽命低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種軟性加熱組件，其可撓性好、節(jié)約空間并且熱源覆蓋范圍呈二維狀態(tài)。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的軟性加熱組件，包括一絕緣的軟性基底，以及若干根可導(dǎo)電的包芯紗，所述若干根包芯紗以一紡織工法與所述軟性基底整合，所述每根包芯紗由一芯紗以及至少一根經(jīng)滾軋的金屬絲構(gòu)成，所述金屬絲呈螺旋狀纏繞在所述芯紗上，所述芯紗為至少一根導(dǎo)電芯長(zhǎng)纖或多根導(dǎo)電短纖或至少一根非導(dǎo)電芯長(zhǎng)纖或多根非導(dǎo)電短纖。優(yōu)選地，還包括設(shè)在軟性基底上、與電源電連接的兩端子，所述兩端子與所述包芯紗電氣接觸。優(yōu)選地，所述軟性基底為膜材、織布、不織布中的一種。進(jìn)一步地，所述膜材由高分子材料制成。更進(jìn)一步地，所述高分子材料為PE、PP、PI、PU、TPU、PVC、PTEE以及人工橡膠中的
4一種。優(yōu)選地，所述紡織工法為針織法、經(jīng)編針織法、緯編針織法、平織法、編織法、車縫法、手縫法以及繡花法中的一種。優(yōu)選地，所述金屬絲材料為銅、銅鎳合金、銅鎳硅合金、銅鎳鋅合金、銅鎳錫合金、 銅鉻合金、銅銀合金、銀、金、鉛、鋅、鋁、鎳、黃銅、磷青銅、鈹銅合金、鎳鉻合金、鎢、鉬、鈀、銅鎢合金、不銹鋼、鈦、鈦合金、鎳鉻鉬鎢合金、鋯、鋯合金、鉭、HASTELL0Y合金、鎳合金、MONEL 合金、ICONEL合金、FERRALIUM合金、NITR0NIC合金、CARPENTER合金中的一種。優(yōu)選地，所述非導(dǎo)電芯長(zhǎng)纖和非導(dǎo)電短纖材料為聚酯類、聚酰胺類、聚丙烯腈類、 聚乙烯類、聚丙烯類、纖維素類、蛋白質(zhì)類、彈性纖維類、聚全氟乙烯類、聚亞苯苯并二惡唑類、聚醚酮類、碳素類以及玻璃纖維類中的一種。本實(shí)用新型提供的軟性加熱組件具有可撓性佳、輕薄不占空間、重量輕、裝設(shè)容易、制造容易等優(yōu)點(diǎn)，并且特別地，其熱源覆蓋范圍本質(zhì)上為二維的覆蓋范圍，因此應(yīng)用范圍廣泛，不但可以應(yīng)用于單位面積需要較低加熱功率的環(huán)境下，亦可以應(yīng)用于單位面積需要較高加熱功率的環(huán)境下。


圖1是本實(shí)用新型第一種軟性加熱組件的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2-A是本實(shí)用新型的包芯紗的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2-B是圖2-A中尚未滾軋的金屬絲沿C-C線的截面視圖以及經(jīng)滾軋的金屬絲沿
C’ -C’線的截面示意圖。圖2-C是圖2-A中包芯紗沿B-B線的截面視圖。圖3是本實(shí)用新型第二種軟件加熱組件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型第三種軟性加熱組件的結(jié)構(gòu)示意圖。主要組件符號(hào)如下1 軟性加熱組件10 軟性基材12:非導(dǎo)電紗14:包芯紗142:芯紗144:金屬絲146、148 金屬絲的末端16、18:端子
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的方案進(jìn)一步說明。如圖1所示的軟性加熱組件1，其包含一絕緣的軟性基底10以及若干根包芯紗 14。該若干根包芯紗14是以一紡織工法與該軟性基底10整合。該包芯紗14可導(dǎo)電，并且將流經(jīng)其本身的電流轉(zhuǎn)換成熱。請(qǐng)參閱圖2-A所示，每一根包芯紗14系由一芯紗142以及至少一經(jīng)滾軋的金屬絲 144構(gòu)成，并且該至少一經(jīng)滾軋金屬絲144是分別螺旋地纏繞該芯紗142。該芯紗142可以由至少一根導(dǎo)電芯長(zhǎng)纖、多根導(dǎo)電短纖、至少一非導(dǎo)電芯長(zhǎng)纖或多根非導(dǎo)電短纖所構(gòu)成。圖 2-A所示的包芯紗14，其芯紗142是由多根非導(dǎo)電芯長(zhǎng)纖所構(gòu)成。實(shí)際應(yīng)用中，纏繞在芯紗 142上之經(jīng)滾軋金屬絲144的根數(shù)是根據(jù)該包芯紗14單位長(zhǎng)度的阻抗值、柔軟性、可撓性、機(jī)械性質(zhì)等性質(zhì)的實(shí)際要求而定。此外，圖2-A中纏繞在芯紗142上的同一根相鄰匝的經(jīng)滾軋金屬絲144之間存有間隙。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)該包芯紗14的單位長(zhǎng)度的阻抗值、柔軟性、可撓性、機(jī)械性質(zhì)等性質(zhì)的實(shí)際要求，纏繞在芯紗142上之同一根相鄰匝的經(jīng)滾軋金屬絲144也可能部分重迭。請(qǐng)參閱圖2-B及圖2-C所示，圖2-B是圖2-A中尚未滾軋的金屬絲144未沿C-C 線的截面視圖，以及經(jīng)滾軋的金屬絲144沿C’ -C’線之截面視圖。圖2-C系圖2-A中之包芯紗14沿圖2-A中B-B線的橫截面視圖。如圖2-B所示，一段長(zhǎng)度為t、直徑為d之尚未滾軋的金屬絲144其體積為π (d/2)2Xt，能與芯紗142接觸的面積近乎一條線。同樣圖2-B 中，同樣一段長(zhǎng)度為t經(jīng)滾軋且厚度為d/5的金屬絲144，其體積與尚未滾軋的金屬絲144 的體積相等，所以其能與芯紗142接觸的面積為4dXt。因此，在圖2-A中，本實(shí)用新型將金屬絲144滾軋能得到相同體積且與芯紗包繞接觸的面積較大的金屬絲144。將經(jīng)滾軋金屬絲144緊密纏繞芯紗142，如圖2-C所示，根據(jù)本實(shí)用新型的包芯紗14具有芯紗142與經(jīng)滾軋金屬絲144之間相當(dāng)大的服貼性，更利于紡織。更重要的是，利用經(jīng)滾軋金屬絲144，圖 2-A所示的包芯紗14具有更大的加熱表面積。需強(qiáng)調(diào)的是，本實(shí)用新型的包芯紗14的結(jié)構(gòu)也可根據(jù)張力承受、撓折性承受、防火性、導(dǎo)熱性等功能性要求分別以符合該功能要求的材質(zhì)來組合而成。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，該軟性基材10可以是一膜材、一織布或一不織布。在實(shí)際執(zhí)行中，當(dāng)該軟性基材10為膜材時(shí)，該膜材可以由PE、PP、PI、PU、TPU、PVC、PTEE、人工橡膠等高分子材料所制成。紡織工法是一針織法、一經(jīng)編針織法、一緯編針織法、一平織法、一編織法、一車縫法、一手縫法或一繡花法。圖1所示的軟性加熱組件1，其軟性基底10是由多根非導(dǎo)電紗12編織而成，該軟性基底10與一根包芯紗14是以一緯編針織法整合成軟性加熱組件1。圖1所示的軟性加熱組件1具有鏤空的紡織結(jié)構(gòu)，讓其本身撓性更佳、輕薄不占空間、重量更輕。圖3所示的軟性加熱組件1其軟性基底10則是以高分子材料制成的膜材，一根包芯紗14是以一車縫法與該膜材10整合成軟性加熱組件1。圖四三所示之軟性加熱組件1，其軟性基底10是由多根非導(dǎo)電紗12編織而成，該軟性基底10與多根包芯紗14是以一平織法整合成軟性加熱組件1。于一具體實(shí)施例中，用來制造經(jīng)滾軋金屬絲144的材料可以是銅(copper)、銅鎳合金(CuNialloy)、銅鎳硅合金(CuNiSi alloy)、銅鎳鋅合金(CuNiSi alloy)、銅鎳錫合金(CuNiSn alloy)、銅鉻合金(CuCr alloy)、銅銀合金(CuAg alloy)、銀(silver)、 金(gold)、鉛(lead)、鋅(zinc)、鋁(aluminum)、鎳(nickel)、黃銅(brass)、磷青銅 (phosphor bronze)、被銅合金(beryllium copper)、銀絡(luò)合金(nichrome)、鶴(tungsten)、 鉬(platinum)、鈀(palladium)、銅鎢合金(CuW alloy)、不銹鋼(stainless steel)、 鈦(titanium)、鈦合金系列(titanium alloys)、鎳鉻鉬鎢合金(Ni-Cr-Mo-ff alloy)、鋯 (zirconium)、鋯合金系列(zirconium alloys)、鉭(tantalum)、HASTELL0Y 合金(哈氏合金或哈斯特洛依合金)系列、鎳合金系列、MONEL合金(蒙耐爾合金或蒙乃爾合金)系列、 ICONEL合金(柯乃爾合金)系列、FERRALIUM合金(一種雙相不銹鋼)、NITR0NIC合金(一種高溫合金)系列、CARPENTER合金(卡彭特合金)等或其它商用的金屬或合金。[0042]于一具體實(shí)施例中，用來制造該至少一根非導(dǎo)電芯長(zhǎng)纖以及該多根非導(dǎo)電短纖的材料可以是聚酯類(polyester)、聚酰胺類(polyamide)、聚丙烯腈類(polyacrylic)、 聚乙烯類(polyethylene)、聚丙烯類(polypropylene)、纖維素類(cellulose)、蛋白質(zhì) ^ (protein)(elastomeric) >Ziii^l (polytetrafluoroethylene) > 聚亞苯苯并二惡唑類(poly-p-phenylenebenzobisoxazole， ΡΒ0)、聚醚酮類 (polyetherketone)、碳素類(carbon)或玻璃纖維類(glass fiber)等或其它商用非導(dǎo)電纖維用之材料。本實(shí)用新型的軟性加熱組件1進(jìn)一步包含兩端子，該兩端子是安置在該軟性基底 10上，并且與包芯紗14作電氣接觸，該兩端子用以提供一電源的電連接。例如，圖4中標(biāo)示標(biāo)號(hào)16、18分別為一金屬箔，且分別接合在該包芯紗14的兩端，以與該包芯紗14作電氣接觸。另有不同的設(shè)計(jì)，如圖1及圖3所示的軟性加熱組件1，其所采用的單根包芯紗14的兩個(gè)末端146、148，即可做為該軟性加熱組件1對(duì)電源連接用的端子。綜上所述，應(yīng)能輕易了解根據(jù)本新型之軟性加熱組件具有可撓性佳、輕薄不占空間、重量輕、裝設(shè)容易、制造容易，等優(yōu)點(diǎn)，并且特別地，其熱源覆蓋范圍本質(zhì)上為二維的覆蓋范圍，其應(yīng)用范圍廣泛，不但可以應(yīng)用于單位面積需要較低加熱功率的環(huán)境下，亦可以應(yīng)用于單位面積需要較高加熱功率的環(huán)境下。由以上較佳具體實(shí)施例的詳述，希望能更加清楚描述本新型的特征與精神，而并非以上述所揭露的較佳具體實(shí)施例來對(duì)本實(shí)用新型的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本實(shí)用新型所欲申請(qǐng)之專利范圍的范疇內(nèi)。因此， 本新型所申請(qǐng)的專利范圍的范疇?wèi)?yīng)該根據(jù)上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。
權(quán)利要求1.一種軟性加熱組件，其特征是包括一絕緣的軟性基底，以及若干根可導(dǎo)電的包芯紗，所述若干根包芯紗以一紡織工法與所述軟性基底整合，所述每根包芯紗由一芯紗以及至少一根經(jīng)滾軋的金屬絲構(gòu)成，所述金屬絲呈螺旋狀纏繞在所述芯紗上，所述芯紗為至少一根導(dǎo)電芯長(zhǎng)纖或多根導(dǎo)電短纖或至少一根非導(dǎo)電芯長(zhǎng)纖或多根非導(dǎo)電短纖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟性加熱組件，其特征是還包括設(shè)在軟性基底上、與電源電連接的兩端子，所述兩端子與所述包芯紗電氣接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟性加熱組件，其特征是所述軟性基底為膜材、織布、不織布中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軟性加熱組件，其特征是所述膜材由高分子材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軟性加熱組件，其特征是所述高分子材料為PE、PP、PI、PU、 TPU, PVC, PTEE以及人工橡膠中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟性加熱組件，其特征是所述紡織工法為針織法、經(jīng)編針織法、緯編針織法、平織法、編織法、車縫法、手縫法以及繡花法中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟性加熱組件，其特征是所述金屬絲材料為銅、銅鎳合金、 銅鎳硅合金、銅鎳鋅合金、銅鎳錫合金、銅鉻合金、銅銀合金、銀、金、鉛、鋅、鋁、鎳、黃銅、磷青銅、鈹銅合金、鎳鉻合金、鎢、鉬、鈀、銅鎢合金、不銹鋼、鈦、鈦合金、鎳鉻鉬鎢合金、鋯、鋯合金、鉭、HASTELL0Y合金、鎳合金、MONEL合金、ICONEL合金、FERRALIUM合金、NITR0NIC合金、CARPENTER合金中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軟性加熱組件，其特征是所述非導(dǎo)電芯長(zhǎng)纖和非導(dǎo)電短纖材料為聚酯類、聚酰胺類、聚丙烯腈類、聚乙烯類、聚丙烯類、纖維素類、蛋白質(zhì)類、彈性纖維類、聚全氟乙烯類、聚亞苯苯并二惡唑類、聚醚酮類、碳素類以及玻璃纖維類中的一種。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種軟性加熱組件，其包含一絕緣的軟性基底以及若干根包芯紗，該若干根包芯紗是以一紡織工法與該軟性基底整合。該若干根包芯紗可導(dǎo)電，并且將流經(jīng)其本身的電流轉(zhuǎn)換成熱。該軟性加熱組件具有可撓性佳、輕薄不占空間、重量輕、裝設(shè)容易、制造容易等優(yōu)點(diǎn)，并且特別地，其熱源覆蓋范圍本質(zhì)上為二維的覆蓋范圍，因此應(yīng)用范圍廣泛，不但可以應(yīng)用于單位面積需要較低加熱功率的環(huán)境下，亦可以應(yīng)用于單位面積需要較高加熱功率的環(huán)境下。
文檔編號(hào)H05B3/10GK201967157SQ20112000848
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
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