專利名稱：電熱高溫碳纖維紙及其制作方法
技術領域：
本發明屬于非導電發熱元件，尤其涉及一種用于工業的高溫碳纖維紙及其制作方法。
目前的碳纖維電熱元件(線、片)，大多用作衣服、電熱毯、裝飾板等生活用品，熱效率不高。CN2044050公告了一種“電熱裝飾板”，它是在纖維板和裝飾布之間夾入一塊由石墨、水泥、木屑、膠粘劑壓合而成的電熱板。這種電熱板表面溫度最高只有50-60度，僅能用作家庭取暖。
本發明的目的在于克服已有技術的不足，提供一種電熱高溫碳纖維紙及其制作方法，該碳纖維紙具有發熱面積大、發熱速度快、熱效率高等優點，可做為工業領域中的加熱元件。
本發明是通過以下技術方案來實現的。一種電熱高溫碳纖維紙，由紙漿和無機材料組成，其紙漿是以針葉樹皮為材料采用常規濕法造紙工藝生產的水溶液，無機材料為石棉絨、予氧絲短纖、石英粉以及碳纖維短纖，其含量紙漿30-35％，石棉絨15-20％，予氧絲短纖16-22％，石英粉5-10％，碳纖維短纖15-26％。
電熱高溫碳纖維紙的制作方法，按以下步驟(1)按常規濕法造紙工藝生產針葉樹皮紙漿，在其水溶液中根據產品所需電功率速度加入一定含量的石棉絨、予氧絲短纖、石英粉、碳纖維短纖；(2)按紙漿水溶液的重量加入20倍的水，水溫為80度，以500轉/分攪拌加入10-15分鐘，使其混合物反應；(3)再按紙漿水溶液的重量加入100倍的水，水溫80度，以500轉/分攪拌10-15分鐘，使其混合物充分反應；
(4)抄紙，紙的重量50g-80g/m2；(5)置入磷酸鋁溶液(無機粘結劑)中浸漬，使紙中的有機纖維浸蝕，留下黑色碳化物，達到蝕絨固碳作用；(6)絕緣處理，將無機碳紙按產品形狀裁剪后，進行單面或雙面噴涂聚酰亞胺絕緣耐溫漆；(7)高溫固化，在200度的烘箱中固化2小時。
本發明的優點和效果由于本發明采取蝕絨固碳工藝措施，將增強紙置于磷酸鋁溶液(無機粘結劑)中浸漬，磷酸鋁具有極強的腐蝕性，增強紙中的有機植物纖維經腐蝕之后變為無機碳化纖維。碳纖維耐酸、耐堿，不受磷酸腐蝕，其導電性能不變。因此，這種碳纖維紙可在350度的高溫下正常使用。高溫碳纖維紙的微觀結構呈三維網絡搭接形狀，其中碳纖維短纖、無機纖維微粉、粘結劑交錯分布。形成局部無序，整體有序的面狀電阻體。其功率密度可達到0.1W/cm2-5.0W/cm2。高溫碳紙可與高溫度絕緣材料進行熱壓復合或浸膠粘合等復合工藝生產出面狀加熱板(片)。它與已有技術的碳纖維電熱元件相比，由于雙面雙向同時發熱，熱交換面積大，速度快。由于碳纖維紙只有0.01-0.0015mm厚度，負載少、熱慣性小、電阻溫度系數小、功率衰減小。總之，本發明熱效率高，電熱轉換率＞95％，是將電能直接轉換為熱能的環保節能產品，工業上具有廣闊的使用價值。
圖1給出了高溫碳纖維紙的微觀結構俯視圖；圖2給出了高溫碳纖維紙的微觀結構側視圖。
其中1.碳纖維短纖；2.磷酸鋁粘結劑；3.無機物。
下面通過實施例進一步對本發明加以說明。
實施例1一種電熱高溫碳纖維紙，由紙漿和無機材料組成，紙漿是以針葉樹皮為材料采用常規濕法造紙工藝生產的，無機材料為石棉絨、予氧絲短纖、石英粉以及碳纖維短纖，其含量紙漿30％，石棉絨20％，予氧絲短纖22％，石英粉10％，碳纖維短纖18％。
制作方法如下步聚
(1)按常規濕法造紙工藝生產針葉樹皮紙漿，放入上述配比的石棉絨、予氧絲短纖、石英粉、碳纖紙短纖；(2)按紙漿水溶液的重量加入20倍的水，水溫控制在80度，以500轉/分攪拌15分鐘；(3)再按紙漿的重量加入100倍的水，水溫控制在80度，以500轉/分攪拌15分鐘；(4)采用常規方法抄紙，制得50g-80g/m2的增強紙；(5)增強紙置入磷酸鋁溶液中浸漬；(6)將無機碳紙裁剪雙面噴涂聚酰亞胺絕緣耐溫漆；(7)在200度烘箱中固化2小時。
實施例2一種電熱高溫碳纖維紙，其組成含量針葉樹皮紙漿為35％，蛇紋石棉絨為15％，予氧絲短纖16％，石英粉5％，碳纖維短纖26％。
制作方法按所述相同步聚重復進行實例1，但是攪拌時間第一次為20分鐘，第二次為20分鐘；絕緣處理是在碳紙的單面噴涂聚酰亞胺絕緣耐溫漆。
實施例3一種電熱高溫碳纖維紙，其組分含量為針葉樹皮紙漿30％，石棉絨18％，予氧絲短纖20％，氧化鋅8％，碳纖維短纖24％。
制作方法按實施例2相同步驟進行。
權利要求
1.一種電熱高溫碳纖維紙，由紙漿和無機材料組成，其特征在于所述的紙漿是以針葉樹皮為材料采用常規濕法造紙工藝生產的水溶液，無機材料為石棉絨、予氧絲短纖、石英粉以及碳纖維短纖，其含量紙漿30-35％，石棉絨15-20％，予氧絲短纖16-22％，石英粉5-10％，碳纖維短纖15-26％，它可以用下述方法得到(1)在針葉樹皮紙漿中分別加入石棉絨、予氧絲短纖、石英粉、以及碳纖紙短纖，(2)加溫水攪拌，(3)抄紙，(4)置入磷酸鋁溶液中浸漬，(5)絕緣處理，(6)高溫固化。
2.一種電熱高溫碳纖維紙的制作方法，其特征在于工藝步驟為(1)用常規濕法造紙工藝生產針葉樹皮紙漿，其中放入石棉絨、予氧絲短纖、石英粉、碳纖紙短纖；(2)加入溫水、攪拌、反應；(3)抄紙；(4)置入磷酸鋁溶液中浸漬——蝕絨固碳；(5)絕緣處理；(6)高溫固化。
3.按照權利要求2所述的電熱高溫碳纖維紙的制作方法，其特征在于所述的加入溫水攪拌，分兩次加水，第一次按紙漿的重量加入20倍的水，以500轉/分攪拌加入10-15分鐘，第二次按紙漿的重量加入100倍的水，再攪拌10-15分鐘。
4.按照權利要求2、3所述的電熱高溫碳纖維紙的制作方法，其特征在于所述加入溫水后的水溶液的溫度應為80度。
5.按照權利要求2所述的電熱高溫碳纖維紙的制作方法，其特征在于所述的絕緣處理是將蝕絨固碳后的無機紙的單面或雙面噴涂聚酰亞胺絕緣漆。
6.按照權利要求2所述的電熱高溫碳纖維紙的制作方法，其特征在于所述的高溫固化，是在200度的烘箱內固化2小時。
7.按照權利要求1、2所述的電熱高溫碳纖維紙的制作方法，其特征在于所述的石棉絨為蛇紋石綿絨，石英粉可用氧化鋅代替。
全文摘要
一種電熱高溫碳纖維紙,由以針葉樹皮為材料采用常規造紙工藝生產的紙漿和無機材料組成,其含量:紙漿30—35%,石棉絨15—20%,予氧絲短纖16—22%,石英粉5—10%,碳纖維短纖15—26%。工藝步驟:(1)紙漿中加入石棉絨、予氧絲短纖、石英粉、碳纖紙短纖,(2)加溫水、攪拌,(3)抄紙,(4)置入磷酸鋁溶液中浸漬,(5)絕緣處理,(6)高溫固化。本發明熱效率高,是將電能直接轉換為熱能的環保節能產品,工業上具有廣闊的使用價值。
文檔編號H05B3/34GK1274783SQ0010667
公開日2000年11月29日 申請日期2000年4月18日 優先權日2000年4月18日
發明者田亞力, 程學禮 申請人:太原東立信息產業有限公司