一种基于缝绣工艺的电加热织物及其制备方法

本发明属于功能纺织品领域，具体涉及一种基于缝绣工艺的电加热织物及其制备方法。

背景技术：

1、目前有关电加热织物的制备方法主要有共织法、涂层法两种。专利107805865a开发出一种基于碳纳米管纤维的电加热织物制备方法，属于共织法，通过将多根碳纳米管纤维并束加捻形成初级结构纤维，从而赋予其耐高温性能，继续加捻直至产生螺旋结构，并使螺旋结构连续贯穿整束纤维，形成多级螺旋结构纤维，从而赋予其高度可拉伸性，以及优良的保温性能，将多级螺旋结构的碳纳米管纤维与普通纺织纤维以及少量金属纤维混纺，得到电加热织物，该织物质轻柔韧，具有优异加热性能，在可穿戴智能服饰领域具有良好的应用前景；但不足之处是加热速率不稳定且制备工艺复杂。专利109722781开发出一种基于纬编双轴向编织技术的电加热织物及其织造方法，属于共织法，通过将铜镍丝以衬经纱的形式织入织物，具有易导热、抗振动疲劳等特点；但不足之处是衬经纱排列分布的均匀性难以控制且制备工艺复杂。专利114481601a开发出一种可拉伸电加热织物及其制备方法，属于涂层法，通过将石墨烯/碳纳米管复合水性浆料涂覆于织物表面，然后将碳纳米涂覆的织物浸泡在防水涂料分散液中，取出充分干燥，使防水涂料吸附在碳纳米涂覆的织物纤维表面形成防水层，得到的碳纳米涂覆织物不仅具有很好的导电性和电加热性能，而且仍可保持其原有的透气空隙结构和可拉伸性，但不足之处是导电涂层易发生脱落，影响加热效率。以上三个围绕电加热织物的发明专利都是以实现加热速率为目的，均未考虑电加热织物的力学性能是否良好，不能体现结构功能一体化的材料特点。由于传统共织法制备电加热织物的电热元件排布方式仅限于简单的几何形状且制备工艺复杂，而涂层法制备电加热织物易发生涂层脱落，针对上述问题，本发明利用缝绣工艺制备出一种电热元件排布方式为近似正弦波形的电加热织物，以最大限度提高材料的强度和刚度，为制备出同时满足加热和承载性能要求的复合材料提供了可能。

2、飞机在飞行过程中，其机翼、螺旋桨叶片、发动机进气系统等迎风部件表面会因云层中过冷水滴的撞击而结冰，电热防冰是效率最高、最可靠的技术之一，为了实现飞机构件的结构性能和电热功能的兼顾，质轻高强的电加热织物增强复合材料被广泛应用于飞机的构件中。利用缝绣工艺可以制备出复杂几何形状的电加热织物，从而减少复合材料的预成型修整和后加工，是飞机防/除冰复合材料用的理想增强材料。

3、利用缝绣工艺制备电加热织物时，刺针对基底织物的损伤不可避免。优选出对电加热织物力学性能保留率最高的工艺参数配伍是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明从电加热织物各组分材料的选择、电热元件的排布方式、到缝绣工艺参数的选择，为制备出力学性能和电热性能都良好的电加热织物提供了方法。

2、为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种基于缝绣工艺的电加热织物制备方法，具体步骤如下，

3、(1)在cad软件上设计电热元件的排布方式，将其导入到铺缝机电脑端。

4、(2)在铺缝机上调节缝绣工艺参数，设定绣作模式。

5、(3)安装面线及底线，用绳带绕线机缠绕电热元件至摆杆位置处，用绣框专用夹将衬纸和基底织物一同固定在绣框上，保持织物表面平整。

6、(4)开机之前，手扶预留出的电热元件至压脚处，开启铺缝机，让连续的面线通过具有上下螺纹的锯齿形锁针将电热元件固结在基底织物上，待所需的纤维排列路径绣作完成，下机用专用剪刀剪取织物。

7、(5)用导电银浆将铜片粘贴在织物两侧露出的电热元件上，使织物内部电热元件得以连接起来，放入烘箱中加热固化，得到电加热织物。

8、本发明中，所述电热元件的排布方式设计灵活性强，可以行列式排布，也可适用于工程上复杂构件的排布。

9、本发明中，所述电热元件的排列密度可随时调控。

10、本发明中，缝绣工艺参数主要包括3种：针迹步长、面线张力、布线速度。

11、本发明中，缝绣工艺中设定的绣作模式为锯齿绣。

12、本发明中，面线及底线是涤纶纱线、芳纶纱线、超高分子量聚乙烯纱线中的一种。

13、本发明中，电热元件是镍铬合金丝、紫铜丝、不锈钢金属丝、ptc材料中的一种。

14、本发明中，基底织物是平纹、斜纹、缎纹织物中的一种。

15、本发明中，电加热织物的工作原理是在织物两侧的铜片上施加直流电压，通过焦耳加热过程产生热量，织物表面温度发生改变。

16、本发明中，该电加热织物可应用于交通工具的加热座椅、航空飞行器机翼和发动机进气道系统防/除冰保护等领域的加热需求。

17、与传统共织法制备电加热织物相比，本发明的优势在与：

18、(1)缝绣工艺制备的电加热织物不易发生拉伸收缩变形，且电热元件可以做到无损伤。

19、(2)缝绣工艺具有更大的设计灵活性，它能组合不同的纱线，基底织物和电热元件产生复杂形状、配置和厚度的电加热织物，这种电加热织物在用于复杂构件的增强体时，可以减少材料的预成型修整和后加工，以最大限度提高材料的强度和刚度。

20、(3)缝绣工艺在制备电加热织物时，电热元件的排列密度可随时调控，以达到织物尺寸、加热面积、温度目标及均匀温度分布的可定制性，实现多种电加热织物功能与性能要求。

技术特征：

1.一种基于缝绣工艺的电加热织物及其制备方法，其特征在于具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种基于缝绣工艺的电加热织物及其制备方法，其特征在于步骤(1)中所述电热元件排布方式的设计灵活性强，可以行列式排布，也可适用于工程上复杂构件的排布。

3.根据权利要求1所述的一种基于缝绣工艺的电加热织物及其制备方法，其特征在于步骤(1)中电热元件的排列密度可随时调控，以达到织物尺寸、加热面积、温度目标及均匀温度分布的可定制性，实现多种电加热织物功能与性能要求。

4.根据权利要求1所述的一种基于缝绣工艺的电加热织物及其制备方法，其特征在于步骤(2)中缝绣工艺参数配伍对电加热织物的表面平整度和力学性能影响很大。

5.根据权利要求1所述的一种基于缝绣工艺的电加热织物及其制备方法，其特征在于步骤(2)中设定的绣作模式为锯齿绣。

6.根据权利要求1所述的一种基于缝绣工艺的电加热织物及其制备方法，其特征在于步骤(3)中所述的面线及底线可以是涤纶纱线、芳纶纱线、超高分子量聚乙烯纱线中的一种，电热元件可以是镍铬合金丝、紫铜丝、不锈钢金属丝、ptc材料中的一种，基底织物可以是平纹、斜纹、缎纹织物中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种基于缝绣工艺的电加热织物及其制备方法，其特征在于：在织物两侧的铜片上施加直流电压，通过焦耳加热过程产生热量，织物表面温度发生改变。

8.根据权利要求1所述的一种基于缝绣工艺的电加热织物及其制备方法，其特征在于：相较于共织法制备电加热织物，缝绣法具有更大的设计灵活性，它能组合不同的纱线，基底织物和电热元件产生复杂形状、配置和厚度的电加热织物，这种电加热织物在用于复杂构件的增强体时，可以减少材料的预成型修整和后加工，以最大限度提高材料的强度和刚度。

9.根据权利要求1所述的一种基于缝绣工艺的电加热织物及其制备方法，其特征在于：所述的电加热织物应用于交通工具的加热座椅、航空飞行器机翼和发动机进气道系统防/除冰保护等领域的加热需求。

技术总结本发明属于功能纺织品领域，具体涉及一种基于缝绣工艺的电加热织物及其制备方法。本发明由面线通过具有上下螺纹的锯齿形锁针将电热元件固结在基底织物上制备而成，采用铺缝机，基于缝绣工艺得到此电加热织物，电加热织物中，面线及底线为涤纶线，电热元件为镍铬合金丝，基底织物为玻璃纤维平纹织物。本发明所述制备电加热织物的缝绣工艺具有设计灵活性强、可以减少材料的预成型修整及后加工和以最大限度提高材料强度和刚度的特点。本发明所述电加热织物应用于交通工具的加热座椅、航空飞行器机翼和发动机进气道系统防/除冰保护等领域的加热需求，因此具有良好的发展前景。技术研发人员：孙颖,胡俊军,张宏亮,陈利受保护的技术使用者：天津工业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/29