一種緯編橫機針織品智能發熱的方法與流程
2023-05-23 22:40:51
本發明涉及緯編橫機針織品，更具體地說，涉及一種緯編橫機針織品智能發熱的方法。
背景技術：
：保暖發熱產品在市場上已有廣泛的開發，主要分為以下四種類型：一、暖手寶類(鐵氧化產生熱量)，這類是一種日常的發熱產品，通過鐵的氧化過程釋放熱量，這種加熱產品溫度不能控制、容易燙傷皮膚以及一次性的缺陷限制了這類產品的應用和發展；二、電氣石類(人體體溫激發，自發發熱)，這類產品是通過接觸人體體溫受到激發，自發地產生熱量的電氣石類產品。然而，複雜的製作工藝和相對昂貴的價格阻礙了這類產品的開發；三、電熱毯類(內部導電絲通電發熱)，此類產品是織物內部插入金屬導電絲，通電後由導電絲自身電阻發熱的電熱毯類，這類產品具有釋放電磁輻射、浪費能源、極易造成觸電傷害的缺點，儘管經過改良，配有完善後的溫度控制器，但金屬導電絲為主要加熱元件仍是問題本身的來源，且此類產品不可摺疊、不可水洗、不宜攜帶；四、紅外線類(碳纖維遠紅外輻射發熱)，這類是碳纖維遠紅外發熱產品，這類產品使用碳纖維製造或表面塗覆。電子紡織品是一種含有電子設備的面料，在人體監測，可穿性計算(如情景感知，醫療監控和軍事服裝)及大面積傳感網絡上有著很廣泛的潛在應用。熱功能性在可穿式電子紡織品裡是一個重要的主題，它意味著健康、安全和耐極端環境。這些具有熱功能性的智能紡織品將被應用於各種領域，如醫療，軍事，體育等等。但是大多產品具有性能不穩定，成本高的缺點，並且沒有系統的研究基礎。尤其在可穿著電子發熱服裝方面，大多數產品都是僅僅附加一個加熱層，例如是一塊導電纖維或金屬材料，或者採用發熱導電面料與 正常織物拼縫起來的方法來形成一塊電子迴路，其中有一塊發熱區域，此類產品不僅會產生額外的人工進行上述拼縫或者黏貼操作，而且無法實現將發熱功能融入一塊完整的紡織產品中、並可以進行多次水洗而保持發熱功能的穩定和完整。現有技術中發熱功能的實現仍然依賴於附加的加熱層、發熱導電面料的選擇和搭配，但是附加層的耐用性、耐水洗性以及其本身的厚度和較差的舒適性限制其廣泛使用。技術實現要素：本發明要解決的技術問題之一在於，解決現有技術中發熱織物需要額外附加加熱層或者發熱導電面料、及其耐用性，舒適性和水洗性能差等問題。本發明要解決的技術問題之二在於，解決現有技術中缺少科學的導電紗線的篩選測試方法、無法實現導電紗線和其他材料並用從而準確形成所需電阻等問題。本發明解決上述問題的技術方案是：提供一種緯編橫機針織品智能發熱的方法，所述緯編橫機針織品含有鍍銀導電線，所述鍍銀導電線直接參與所述緯編橫機針織品的織制，在目標部位形成發熱區域，在所述發熱區域內根據不同含銀量和形成不同的表面電阻，形成不同的總電阻。在外接電池供能的情況下在發熱區域將電能轉換為熱能。在本發明提供的緯編橫機針織品智能發熱的方法中，單獨使用所述鍍銀導電線織造所述緯編橫機針織品，或者，結合導電線和非導電紗線通過緯編橫機織造形成所述緯編橫機針織品。在本發明提供的緯編橫機針織品智能發熱的方法中，鍍銀導電線直接參與所述針織品發熱區域的織造，使得在所設計位置內具有一定的含銀量，同時在所述位置形成一定的表面電阻(SheetResistance)，此表面電阻與含銀量共同形成發熱區域(40)內的總電阻在本發明提供的緯編橫機針織品智能發熱的方法中，所述鍍銀導電線使用如下測試方式中的至少一種進行篩選：1)化學成分測試；2)外貌測試；3)電阻分析測試；4)導電穩定性能測試；5)機械性能測試；6)摩擦測試；7)水洗測試；8)耐高溫測試；9)抗腐蝕測 試；以實現發熱區域內的不同含銀量和不同的表面電阻，以達到目標電阻，並保證所述緯編橫機針織品舒適輕便，具有穩定的水洗性能和耐用性。在本發明提供的緯編橫機針織品智能發熱的方法中，所述化學成分測試包括所述鍍銀導電線的鍍銀層的成分分析和銀含量的檢測。在本發明提供的緯編橫機針織品智能發熱的方法中，所述外貌測試包括使用電子顯微鏡觀察所述鍍銀導電線的鍍銀層的形態和所述鍍銀導電線的組成形態。在本發明提供的緯編橫機針織品智能發熱的方法中，所述電阻分析測試包括測量單位長度內所述鍍銀導電線的電阻。在本發明提供的緯編橫機針織品智能發熱的方法中，所述導電穩定性能測試包括測試單位長度內所述鍍銀導電線的是否能正常導電。在本發明提供的緯編橫機針織品智能發熱的方法中，所述機械性能測試包括測試所述鍍銀導電線受到外界拉力產生伸長形變後，其導電性能的穩定性。在本發明提供的緯編橫機針織品智能發熱的方法中，所述摩擦測試包括測試所述鍍銀導電線受到不用程度的摩擦後，單位長度內的電阻變化和/或電子顯微鏡觀察其表面鍍銀層的形態變化，以確保所述智能發熱緯編橫機針織品的耐磨性能。在本發明提供的緯編橫機針織品智能發熱的方法中，所述水洗測試包括測試所述鍍銀導電線不用程度的水洗後，單位長度內的電阻變化和/或電子顯微鏡觀察其表面鍍銀層的形態變化，以確保所述智能發熱緯編橫機針織品的耐水洗穩定性能。在本發明提供的緯編橫機針織品智能發熱的方法中，所述耐高溫測試包括測試所述鍍銀導電線隨溫度的升高，單位長度內的電阻變化，以確保所述智能發熱緯編橫機針織品在不同環境下，保持相對穩定的發熱性能。在本發明提供的緯編橫機針織品智能發熱的方法中，所述抗腐蝕測試包括測試所述鍍銀導電線在不同濃度的氯化鈉溶液浸泡後，單位長度內的電阻變化和/或電子顯微鏡觀察其表面鍍銀層的形態變化，以確保所述智能發熱緯 編橫機針織品在實際貼身穿著過程中，對汗液等具有一定的耐腐性能。在本發明提供的緯編橫機針織品智能發熱的方法中，所述緯編橫機針織品與電池、電子控制系統連接，控制所述發熱區域產生熱量。實施本發明的有益效果在於：1)緯編橫機針織品供電後可發熱，溫度可以由電子控制系統控制，以達到不同的溫度需求；2)也可根據產品要求設計在所述一片完整的智能緯編橫機針織品中的發熱面積和發熱區域，使得能源利用率得到提高，並節省了額外黏貼或縫合發熱層的成本；3)可水洗次數大於十次，依然保持較好穩定的發熱性能。4)鑑於鍍銀導電紗線和非導電紗線柔軟的特點，使得此種發熱緯編橫機針織紡織品具有柔軟舒適的優點；5)無需額外縫合或黏貼來形成導電、發熱及整體線路，使得發熱區域能夠正常發熱，並同時使得所述智能緯編橫機針織品更加輕薄舒適，具有更廣泛的運用前景和潛質市場。附圖說明下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：圖1為本發明緯編橫機針織品所用導電線較佳實施例的結構示意圖；圖2為本發明緯編橫機針織品第一較佳實施例的結構示意圖；圖3為本發明緯編橫機針織品第二較佳實施例的結構示意圖；圖4為電子顯微鏡下鍍銀導電線的鍍銀層的形態圖；圖5為電子顯微鏡下鍍銀導電線的組成形態圖；圖6為電阻分析測試結果圖；圖7為導電穩定性能測試結果圖；圖8為機械性能測試結果圖；圖9為摩擦測試導電性能結果圖；圖10為摩擦測試電子顯微鏡觀察圖；圖11為水洗測試結果圖；圖12為耐高溫測試結果圖；圖13為抗腐蝕測試結果圖；圖14為緯編橫機針織品的結構圖；圖15為緯編橫機針織品的發熱圖；圖16為不同密度緯編橫機針織品在不同電壓下發熱後其電阻變化情況圖之一；圖17為不同密度緯編橫機針織品在不同電壓下發熱後其電阻變化情況圖之二；圖18為緯編橫機針織品的一種發熱應用圖。具體實施方式為了對本發明的技術特徵、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本發明的具體實施方式。現有的發熱服裝為了實現發熱功能，通過附加一個加熱層例如導電纖維或金屬材料，或者採用發熱導電面料與正常織物拼縫起來的方法形成發熱區域，但是此種產品發熱性能不穩定，因為該類產品使用的導電紗線沒有經過系統的選擇，導電紗線與其它紗線之間的搭配更加沒有進行優化，所以很難實現發熱過程的準確控制。本發明的主要創新點在於：系統的了解鍍銀導電線的質量和性能，選擇合適的鍍銀導電線，直接將鍍銀導電線用於緯編橫機針織品的織造，無須任何縫合方法即可形成發熱區域，並對鍍銀導電線與其它紗線之間的搭配製成緯編橫機針織品的方法、針織品效果予以準確評價，全面提升緯編橫機針織品穩定性和耐用性，所述智能緯編橫機針織品更加輕薄舒適，具有更廣泛的運用前景和潛質市場。本發明選用了9種不同鍍銀導電線，從不同的生產市場上被隨即挑選出來，具體如表1所示。表1鍍銀導電線種類樣品產地規格特克斯Tex(g/km)樣品1無錫46.47樣品2青島15.56樣品3紹興22.22樣品4德國2.2樣品5德國47樣品6上海15.56樣品7韓國15樣品8廈門15.56樣品9上海15.56在本發明的實施例中，可發熱鍍銀導電線為一種鍍銀導電線，圖1示出了本發明鍍銀導電線的結構示意圖，如圖1所示，在非導電紡織品的外表面鍍銀，使其具有導電性能。圖2示出了本發明緯編橫機針織品第一較佳實施例的結構，如圖2所示，單獨使用導電線20織造緯編橫機針織品10，由使用的導電線20表面已經有鍍銀，導電線20所在區域即形成發熱區域40，發熱區域40根據含銀量不同和區域內不同的表面電阻，形成不同的電阻，在外接電池供能的情況下在發熱區域40將電能轉換為熱能。圖3示出了本發明緯編橫機針織品第二較佳實施例的結構，如圖3所示，導電線20和非導電紗線30結合使用，通過緯編橫機織造形成緯編橫機針織品10，導電線20所在區域即形成發熱區域40並在發熱區域40可以形成不同的電阻，在外接電池供能的情況下在發熱區域40將電能轉換為熱能。另外，需要說明的是，具有不同含銀量的導電線20也可以結合使用，通過導電線20的優化選擇，不同含銀量的導電線20搭配來生產具有不同發熱效果的產品。緯編橫機針織品10與電池、電子控制系統連接，控制所述發熱區域40產生熱量本發明鍍銀導電線的篩選測試方法使用如下測試方式中的至少一種：1)化學成分測試；2)外貌測試；3)電阻分析測試；4)導電穩定性能測試；5)機械性能測試；6)摩擦測試；7)水洗測試；8)耐高溫測試；9)抗腐蝕測試。實施例1化學成分測試分析鍍銀導電線的鍍銀層的成分，並測定鍍銀層的銀含量。使用紅外光譜分析鍍銀層的成分，確定鍍銀導電線的導電性來自於表面的鍍銀層，而非 來自其他金屬元素，因為在紡織應用行業，含有其他重金屬元素，將對使用者的身體健康有害。使用掃描電鏡EDS的色散譜檢測鍍銀層中的銀含量，銀含量超過50％時，被認為具有良好的導電性能。實施例2外貌測試在電子顯微鏡下，觀察鍍銀導電線的鍍銀層的形態和鍍銀導電線的組成形態。圖4示出了電子顯微鏡下鍍銀導電線的鍍銀層的形態，如圖4所示，較佳的鍍銀層應當均勻、緻密，只有如此才能使其具有良好的導電性能。圖5示出了電子顯微鏡下鍍銀導電線的組成形態，如圖5所示，通過電子顯微鏡對鍍銀導電線形態結構的觀察，發現其形態結構可以分為三種：1.由鍍銀導電纖維和非導電纖維混紡組成；2.由單根鍍銀導電纖維組成；3.全部由鍍銀導電線組成。圖5中1、2、3分別示出了此三種形態結構。通過對其不同形態結構鍍銀導電線的電阻測試，發現通常由單根鍍銀導電線組成的導電線電阻不穩定，容易出現開路。其次，由導電和非導電纖維混紡而成的紗線，電阻也較容易出現偏差，導電性能不穩定。而全部由多根導電纖維組成的鍍銀導電線導電性能最穩定。實施例3電阻分析測試分別測量樣品1-9單位長度內鍍銀導電線的電阻，測試的單位長度為10釐米，單位為：歐姆/cm，每種測量樣品的樣本量為50，圖6示出了電阻分析測試結果圖，如圖6所示，隨著測量次數的增加，若導電性能越不穩定，則其紀錄線波動越大；反之，若導電性能越穩定，則其紀錄線波動越小。其中，認為前後波動不超過平均數值30％被認為為導電性能穩定。實施例4導電穩定性能測試測試單位長度內鍍銀導電線的是否能正常導電，圖7示出了導電穩定性能測試結果圖，如圖7所示，測試的單位長度是10cm、20cm、50cm、100cm，隨著測量樣本長度的增加，鍍銀導電線開路(鍍銀導電線失去導電能力)的可能性明顯增加。其中，認為在測量樣本長度為100釐米時，鍍銀導電線的開路情況低於10％時，具有穩定的導電性能。實施例5機械性能測試測試鍍銀導電線受到外界拉力產生伸長形變後其導電性能的穩定性，圖8示出了機械性能測試結果圖，如圖8所示，樣品7由於鍍銀層與非導電紡織品之間的結合力差，其電阻隨著伸長變化出現波動；樣品1、3、9電阻隨著伸長變化幅度過大；樣品2、4、5、6、8在拉伸過程中具有較穩定的導電穩定性。其中，認為當拉長長度達到30％時，其變大電阻變化不超過300％的樣品，被認為具有良好穩定的導電性能。實施例6摩擦測試測試所述鍍銀導電線受到不用程度的摩擦後，單位長度內的電阻變化和/或電子顯微鏡觀察其表面鍍銀層的形態變化，圖9、10示出了摩擦測試結果圖，如圖9所示，分別經過摩擦斷裂圈數(紗線與1000mu沙紙摩擦至斷所需的圈數)的A)四分之一，B)二分之一，C)四分之三後，繼續能夠導電，並且單位電阻變大未超過150％，被認為為具有良好的耐磨性能。如圖10所示，具有較佳耐磨性能的，鍍銀層基本完好；耐磨性能較差的(例如樣品7)，鍍銀層被剝落。實施例7水洗測試測試鍍銀導電線不用程度的水洗後，單位長度內的電阻變化和/或電子顯微鏡觀察其表面鍍銀層的形態變化。圖11示出了水洗測試結果圖，如圖11所示，實驗對象為樣品8，分別經過不同程度的水洗：1.洗10遍，2.洗20遍，3.洗30遍。其中，經過家庭水洗30遍後，還具有順暢的導電性能，單位長度內，電阻變大不超過100％的，被認為具有良好的耐水洗性能。實施例8耐高溫測試測試所述鍍銀導電線隨溫度的升高，單位長度內的電阻變化。圖12示出了耐高溫測試結果圖，如圖12所示，單位長度的樣品1-10的電阻都隨溫度的升高而變大。其中從－60℃到60℃過程中，樣品5變化對小，樣品9變化最大。其中，從溫度－60℃到60℃過程中，單位電阻大小不超過10％，則被認為為在不同溫度下，具有較為穩定的導電性能。但根據不同的運用目的，例如此鍍銀導電線被運用為溫度傳感器時，其選擇標準則會不同，需要根據產品目的作出選擇。實施例9抗腐蝕測試測試所述鍍銀導電線在不同濃度的氯化鈉溶液浸泡後，單位長度內的電阻變化和/或電子顯微鏡觀察其表面鍍銀層的形態變化。將鍍銀導電線置於質量分數為0.5％-5％不同濃度氯化鈉溶液中不同時間，測量其單位長度內電阻的變化，同時也通過電子顯微鏡觀察其表面鍍銀層的變化，以評價其抗腐蝕性能，圖13示出了抗腐蝕測試結果圖，如圖13所示，微觀下的表面具有白色顆粒結構(氯化銀)，說明其鍍銀層已經出現被腐蝕的現象。同時，測量單位長度內的電阻，樣品在5％氯化鈉溶液中浸泡100小時後，仍然保持導電性能，其單位電阻改變不超過300％被認為具有良好的耐腐蝕導電性能。實施例10應用篩選出的鍍銀導電線將會和不同材料的紗線結合，研究其發熱性能，從而得到最好的優化配比，製成緯編橫機針織品的發熱紡織品。圖14示出了緯編橫機針織品的結構圖，如圖14所示，鍍銀導電線分別與羊毛b)，腈綸c)和棉d)紗線織製成相同結構密度的單面平紋針織發熱面料，圖14a為織物結構示意圖，圖15示出了緯編橫機針織品的發熱圖，如圖15所示，測試不同緯編橫機針織品在相同電壓環境下，可達到的不同溫度，以得到最優配比。篩選出的鍍銀導電線和羊毛在相同單面平紋針織發熱面料，在不同密度下的電阻不相同，發熱量也具有明顯區別，圖16、17示出了不同密度緯編橫機針織品的發熱圖，如圖16所示，密度為經向12根/釐米&緯向9根/釐米的緯編橫機針織品在不同電壓(5伏，10伏15伏)下的發熱量。如圖17所示，密度為經向8根/釐米&緯向7根/釐米的緯編橫機針織品在不同電壓(5伏，10伏15伏)下的發熱量。此外，通過上述方法篩選出的鍍銀導電線，可以單獨編織而成緯編橫機針織品，也可以和非導電材料一起編織而成緯編橫機針織品，然後緯編橫機針織品與電池和電子控制系統連接，控制其產生熱量。製成的發熱紡織品可以有不同的用途，比如保暖、治療。例如，將有鍍銀導電線和非導電紗線一起織制而成的發熱面料作為冬天夾克的裡料，能起到保暖的作用。圖18示出了緯編橫機針織品的發熱應用圖，如圖18所示，此發熱面料的發熱區域設計 在女士裙裝的腹部位置，對於女性痛經能起到一定治療作用。當前第1頁1 2 3