CN107429447A - 金属纱张力调节装置以及利用该装置的面状发热体织造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及在织造作为纬纱以及经纱供给的普通纤维和仅作为经纱供给的碳纱的过程中，将用于向碳纱供给电源的金属纱作为纬纱供给时，通过张力调节装置调节金属纱的张力的金属纱张力调节装置以及利用该装置的面状发热体织造方法，在包括沿垂直方向形成有引导件的支撑架(41)以及插入到上述支撑架(41)的引导件中升降且形成有金属纱通过的贯通孔的重锤(44)的金属纱张力调节装置中，特征在于，上述金属纱张力调节装置设在纺织机的一侧，调节金属纱的张力后将金属纱作为纬纱供给纺织机。
Description
技术领域
本发明涉及利用金属纱张力调节装置的面状发热体织造方法，更加详细地，在织造作为纬纱以及经纱供给的普通纤维和仅作为经纱供给的碳纱的过程中，将用于向碳纱供给电源的金属纱作为纬纱供给时，通过张力调节装置调节金属纱的张力的金属纱张力调节装置以及利用该装置的面状发热体织造方法。
背景技术
采用碳纱(carbonthread)的发热体的电阻小且具有出色的柔软性，并且不存在热变化。另外，具有出色的耐用性，没有耗电波动，拉力比铁高出10倍以上，重量比铝轻，从而广泛应用于地暖垫、建筑取暖地板、休闲以及医疗用取暖器具等各种领域。
采用碳纱(carbonthread)的发热体作为如织物等织造的面状发热体使用。
在上述面状发热体中使用的碳纤维纱是通过以特殊材质形成纤维之后进行碳化而形成碳纱的方法形成的。
在织造的碳纱面状发热体中，可以作为纬纱以及经纱供给普通纤维，将作为发热部件的碳纱作为纬纱或者经纱，但是，碳纱的抗拉强度虽然较强，但是抗断强度(弯曲强度)较弱，作为向左右折断180度供给的纬纱时，容易受损，因此，无法使用。
以能够供电的方式连接于作为经纱被织造的碳纱的金属纱作为纬纱插入使用。
另外，铜或白铜等金属纱具有柔性，因此可以自由弯曲。从而金属纱不会像普通纤维纱那样容易被解开也不具有复原力，所以无法维持弯曲或扭转状态下连续织造。尤其是，当用作纬纱时，将绞纱装入鼓(梭子)中左右移动，所以从绞纱拽拉金属纱来解开并左右旋转时，会导致被缠在一起或者被拧在一起，所以无法作为纬纱进行织造，一般情况下，只是作为经纱进行织造。
作为碳纱织造方法的现有技术，韩国公开专利第10-2013-0015897号公开了一种与碳纱混合而使发热体具有颜色的方法，韩国公开专利第10-2013-0012609号公开了将纺纱供给经纱和纬纱，将电阻线作为纬纱供给的针织面料，但是，当将碳纱作为发热线时，现有技术中存在如上指出的问题。
发明内容
技术课题
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供能够调节金属纱的张力而能够将碳纱用作经纱且将金属纱用作纬纱的张力调节装置，并且提供利用张力调节装置的面状发热体织造方法。
解决课题的手段
根据用于解决上述问题的本发明的金属纱张力调节装置的特征在于，包括：支撑架(41)，其沿垂直方向形成有引导件；以及重锤(44)，其插入到上述支撑架(41)的引导件中进行升降，且形成有用于金属纱通过的贯通孔，所述金属纱张力调节装置设在纺织机的一侧，调节金属纱的张力而将金属纱作为纬纱供给纺织机。
特征在于，上述支撑架在内侧面沿长度方向形成有导槽，以使上述重锤插入到导槽中进行升降，向设在织造织造物的纺织机上的进料辊供给上述金属纱，上述支撑架的一侧形成有旋转辊，上述金属纱卷绕在上述旋转辊并通过旋转供给到上述进料辊，在与上述支撑架分开一定距离的位置处设有供给部，卷绕有上述金属纱的绞纱设在上述供给部的上端。
利用上述金属纱张力调节装置织造面状发热体的方法的特征在于，包括如下步骤：
在普通纤维被划分为纬纱和经纱进行织造时，在经纱方向上相隔一定间隔插入碳纱进行织造；
在织造上述碳纱和普通纤维时，从绞纱解开要与碳纱交叉方式插入的金属纱时，通过张力调节装置调节上述金属纱的张力；
在通过上述张力调节装置调节金属纱的张力来从金属纱的绞纱解开而织造碳纱和普通纤维时，以与碳纱交叉的方式插入为纬纱；以及
在将上述金属纱以构成为一定数量的行的方式与上述碳纱交叉而进行织造后，以隔开一定间隔形成一定数量的行的方式织造上述金属纱。
特征在于，上述碳纱是对作为有机纤维的人造纤维(rayon)类、聚丙烯腈(PAN)类、沥青(pitch)类中的任意一个以上进行加热碳化而形成的。
特征在于，上述碳纱的碳含量在90wt％以上。
特征在于，还包括如下步骤：在由上述普通纤维、碳纱以及金属纱织造而成的织造物的上下两侧面，以粘贴或者覆盖上述织造物的整个表面的方式形成由无纺布或者普通纤维形成的盖布。
特征在于，还包括如下步骤：在由上述普通纤维、碳纱以及金属纱织造而成的织造物的整个表面涂覆聚乙烯(PE：polyethylene)、聚氯乙烯(PVC：PolyvinylChloride)、聚氨酯(PU：polyurethane)以及热塑性聚氨酯(TPU：Thermoplastic Poly Urethane)中的任意一种以上而形成涂层。
发明效果
本发明将碳纱作为经纱，将金属纱作为纬纱进行织造，从而可以制造出克服了抗断强度较弱的碳纱缺点的面状发热体。
根据本发明的碳纱织造面状发热体，能够如普通的织造物那样自由裁剪，所以不仅应用于地暖垫，还可以应用于保温用衣服等，能够与普通针织面料一起进行洗涤等。
并且，为了防止鼓(梭子)从金属纱的绞纱瞬间牵引金属纱而过度解开而弯曲后拧成一团，通过张力调节装置调节张力，所以具有防止金属纱在被织造时松弛状态插入或缠绞或拧成一团的现象导致无法供给金属纱的现象的优点。
并且，根据本发明的织造的面状发热体可以广泛应用于热毯、地板、垫子、坐垫、防寒服、加热窗帘等各种保温用品。
附图说明
图1是示出本发明实施例的利用金属纱张力调节装置制造面状发热体的整体构成的图。
图2是放大图1的“B”部分沿纵向以及横向切开的截面图。
图3是示出根据本发明的利用金属纱张力调节装置的面状发热体织造方法中使用的碳纱的照片。
图4是图2的“A”部分的放大示意图。
图5是根据本发明的利用金属纱张力调节装置的面状发热体织造方法流程图。
图6是示出按照本发明利用金属纱张力调节装置形成的面状发热体的照片。
具体实施方式
根据本发明的金属纱张力调节装置(40)的特征在于，设在织造针织面料的纺织机的一侧，调节金属纱的张力后将金属纱作为纬纱供给纺织机。
图1是本发明实施例的金属纱张力调节装置(40)的构成图，包括沿长度方向在中心形成引导件(42)的支撑架(41)、插入到支撑架(41)的引导件(42)中进行升降且形成有插入金属纱(30)的贯通孔(45)的重锤(44)以及支撑上述支撑架(41)且设在地面上的固定体(47)。
上述支撑架(41)沿垂直方向形成，并且沿垂直长度方向中心形成有引导件(42)，在内侧面形成有导槽(43)，以使重锤(44)沿引导件(42)自由升降且不会脱离。
上述重锤(44)可以形成为上下端两侧或者任意一侧形成为半圆形的形状或者圆形或者椭圆形或者多边形形状。上述重锤(44)的空心部分可以形成为圆形或者椭圆形或者多边形形状。
上述导槽(43)形成在支撑架(41)的形成有引导件(42)的内侧面，可以形成为两侧对称的字形或者“C”字形或者“＜”形等各种形状，以使重锤(44)自由升降而不脱离。
上述支撑架(41)与设于地面的固定体(47)的上侧结合，从而得到支撑。上述固定体(47)上可以结合有输送轮，从而可以输送固定体(47)，其中，输送轮上形成有锁体，从而能够在地面上固定位置。
如图2示出，上述重锤(44)被插入到支撑架(41)的引导件(42)中而沿导槽(43)进行升降，且形成有中心贯通的空心部分，从而金属纱(30)贯通上述重锤(44)。
图2的2a是从支撑架外侧观察支撑架(41)、引导件(42)以及重锤(44)的图，2b是支撑架(41)的俯视而横向切开的截面图，2c是示出拆除了以引导件(42)为中心的左侧支撑架(41)的状态侧视图。
上述重锤(44)可以形成为上下端两侧或者任意一侧形成为半圆形的形状或者圆形或者椭圆形或者多边形形状。上述重锤(44)的空心部分可以形成为圆形或者椭圆形或者多边形形状。
在上述支撑架(41)的一侧上端形成有卷绕有金属纱(30)的旋转辊(46)，在鼓(梭子)牵引金属纱(30)时，旋转辊(46)切换方向，可以起到缓冲作用。
通过上述旋转辊(46)的旋转输送的金属纱(30)经过引导器(1)，通过形成在织造普通纤维(10)、碳纱(20)以及金属纱(30)的纺织机上的进料辊(2)，向织造普通纤维(10)和碳纱(20)的织造物供给金属纱(30)，从而实现织造。
图3是本发明中使用的碳纱(20)的照片。根据有机纤维原材料的不同，上述碳纱(20)是对人造纤维(rayon)类、聚丙烯腈(PAN)类、沥青(pitch)类纤维中的任意一种以上进行加热碳化而形成的，加热碳化形成的碳纱(20)的碳含量在90wt3/4以上。
19世纪末爱迪生发明了白炽灯泡用碳丝，这成为了了解构成碳纱(20)的碳纤维的契机。作为用于宇宙开发及军事用火箭发动机及喷嘴所需的轻质且高刚性的耐热材料开发出了碳纤维，但是，通过纺织技术的发展，用于面状发热体。
根据原材料，上述碳纱(20)分为聚丙烯腈(PAN)类、沥青类、人造纤维类，其中，PAN类和人造纤维类占据大部分。PAN类碳纤维是将PAN在惰性气体环境下在1,000～2,000℃以上的温度烧结而成的。对于沥青类，将从煤炭得到的沥青纤维化后通过与PAN类大致相同的工序完成，但是，与PAN系列相比，价格便宜，所以广泛应用于高温隔热材料或加固材料。将由线性体的聚合物(＝C＝C)n形成的碳炔(carbin)在氮气环境下在2,200℃烧结实现热分解，从而制造出人造纤维类合成碳。
本发明可以使用PAN类或人造纤维类以及沥青类碳纱(20)。本发明中使用的碳纱(20)形成为0.005～0.010mm直径，实际使用时，将数千根的碳纱(20)捻成线(thread)状后使用。这样的碳纱(20)可以按照各种图案进行织造。
上述碳纱(20)的结晶结构与碳或碳粉末类似，向发热体接通电源后利用电荷冲撞，当制造成面状时，均匀分布在面状发热体，具有整体上发热体能够均匀发热，耗电少的优点。
碳纱的电阻根据碳含量以及单位碳纱的粗细及长度而不同，当将碳含量在99wt％以上且发丝粗细(0.1mm)的碳纱捆绑3,000根时，可以得到810-3Ωcm的电阻率值。因此，根据本发明的碳纱的碳含量在90wt％以上，具有通过碳纱根数以及长度来自由改变电阻的优点。
恒压下，如数学式1示出，耗电与电阻的平方成正比，与电阻成反比。
[数学式1]
P＝V2/R
即、恒压下，电阻越小，耗电越大，增加发热量，本发明利用这一原理，利用电阻较小的碳纱(20)，制造了面状发热体。
图4放大示出了织造的面状发热体的A部分，将普通纤维(10)作为纬纱和经纱进行了织造，同时隔开一定间隔排列碳纱(20)，作为经纱与普通纤维(10)一起织造。
图5是利用本发明的张力调节装置的面状发热体织造方法流程图，包括：将普通纤维(10)作为纬纱和经纱供给，同时将碳纱(20)沿经纱方向相隔一定间隔的状态供给，从而进行织造的步骤(S10)；为了将金属纱(30)作为纬纱供给，通过张力调节装置(40)调节张力的步骤(S20)；从卷绕有金属纱(30)的绞纱解开金属纱(30)作为纬纱供给的步骤(S30)；以及金属纱(30)插入到一定数量的行中进行织造，以相隔一定间隔的状态，一定行数的金属纱(30)与碳纱(20)交叉织造的步骤(S40)。
在织造上述普通纤维(10)和碳纱(20)的步骤(S10)中，将普通纤维(10)划分为纬纱和经纱后交叉织造时，将碳纱(20)沿经纱方向相隔一定间隔与普通纤维(10)平行插入，与普通纤维(10)一起织造。
当将上述金属纱(30)以与碳纱(20)交叉方式插入织造时，执行通过张力调节装置(40)调节张力的步骤(S20)，以使张力适合防止从金属纱的绞纱(31)牵引金属纱(30)时由于牵引金属纱(30)的力量金属纱(30)被过度解开后缠绞或拧成一团的现象。
在上述调节张力的步骤(S20)，通过张力调节装置(40)调节金属纱(30)的张力，从而防止金属纱(30)从金属纱的绞纱(31)被过度解开而缠绞或拧成一团的问题，维持张力，以便在织造普通纤维(10)、碳纱(20)以及金属纱(30)之前金属纱(30)不会弯曲或下垂。
在上述与碳纱(20)交叉的方式插入的步骤(S30)，在织造普通纤维(10)和碳纱(20)时，通过鼓(梭子)以与碳纱(20)交叉的方式牵引金属纱(30)，从而从金属纱的绞纱(31)解开后作为纬纱插入。
这时，在从绞纱解开上述金属纱(30)时，固定金属纱(30)的末端位置以使鼓(梭子)能够牵引的引导器(1)设在张力调节装置(40)与鼓(梭子)之间。
上述金属纱(30)作为纬纱与作为经纱插入的碳纱(20)交叉插入时，将金属纱(30)织造一定数量的行，隔开一定间隔，再将其他金属纱(30)织造一定数量的行的步骤(S40)，从而可以形成由一定数量的行构成的电极。
在将金属纱(30)作为纬纱以与将上述金属纱(30)作为经纱形成的碳纱(20)交叉的方式插入织造时，一定数量的行中插入普通纤维(10)进行织造，以便织造出一定数量的金属纱(30)的行，在之前织造的金属纱(30)隔开一定间隔的位置处，插入金属纱(30)织造一定数量的行。
在向碳纱(20)施加电源时产生的金属纱(30)的电阻下降，从而构成电极的金属纱(30)使得电源能够正常地施加于碳纱(20)。
一般情况下，电源供给线只有在电阻较小时在电源供给线中不会出现电压下降，能够减少不必要的耗电。作为电阻较小的电源供给线，最好是使用具有优秀的电导率的铜，直径要大。但是，粗的铜线难以织造，并且在与碳纱交叉的位置碳纱容易被折断，导致碳纱受损，因此，尽可能要如普通纤维纱那样较细。为了减少因使用较细的金属纱而增加的电阻，需要并列织造多个金属细线。
按照本发明织造的面状发热体可以广泛应用于热毯、地板、垫子、坐垫、防寒服、加热窗帘等。为了实现绝缘以及防止面状发热体受损，可以添加或粘贴涂层或者普通的无纺布等，以满足应用用途。
织造普通纤维(10)、碳纱(20)以及金属纱(30)制造的织造物通过粘贴或覆盖盖布的步骤，在上侧和下侧的两侧面上粘贴无纺布或者普通纤维(10)形成的盖布或者覆盖织造物的整个表面。
通过涂布上述织造物整个表面的涂布步骤，织造上述普通纤维(10)、碳纱(20)以及金属纱(30)形成的织造物的整个表面，可以涂布聚乙烯(PE：polyethylene)、聚氯乙烯(PVC：Polyvinyl Chloride)、聚氨酯(PU：polyurethane)以及热塑性聚氨酯(TPU：Thermoplastic Poly Urethane)中的任意一种以上。
在上述织造物上粘贴或者覆盖或涂布盖布时，可以通过盖布或涂层防止织造物的碳纱(20)和金属纱(30)弯折或褶皱而受损，并且，当向碳纱(20)施加电源加热时，通过盖布或者涂层，防止直接接触，因此，能够防止使用者因漏电或过热等受伤。
图6是示出按照本发明织造的面状发热体的照片。根据本发明的面状发热体制造方法，可以解决抗断强度较弱的碳纱的问题，将较细的金属细线作为纬纱插入多个，从而减少电阻，并且在与碳纱的交叉点位置也不会出现损伤。
并且，与现有的涂布碳粉末的纱或者印刷的面状发热体相比，具有耐用性，所以即使弯折或褶皱，其受损程度较低，而且还可以洗涤。
为了防止鼓(梭子)从金属纱的绞纱瞬间牵引金属纱而过度解开而弯曲后拧成一团，通过张力调节装置调节张力，所以具有能够防止织造金属纱时因下垂插入或缠绞或拧成一团等现象出现无法供给金属纱的现象的优点。
工业上的可利用性
按照本发明织造的面状发热体可以广泛应用与热毯、地板、垫子、坐垫、防寒服、加热窗帘等各种保温用品。
Claims (8)
1.一种织造面状发热体的纺织机的金属纱张力调节装置，其特征在于，
上述金属纱张力调节装置设在纺织机的一侧，并包括：支撑架(41)，其在内侧面沿垂直方向形成有导槽；以及重锤(44)，其插入上述支撑架(41)的引导件中进行升降，且形成有用于使金属纱通过的贯通孔，
上述支撑架(41)在内侧面沿长度方向形成有导槽(43)，以使上述重锤(44)插入到该导槽(43)中进行升降，向设在织造织造物的纺织机的进料辊供给上述金属纱，在上述支撑架(41)的一侧形成有旋转辊(46)，上述金属纱卷绕在上述旋转辊(46)上并通过旋转供给到上述进料辊(46)，在与上述支撑架(41)分开一定距离的位置处设有供给部，卷绕有上述金属纱的绞纱(31)设在上述供给部的上端，
为了防止被从上述绞纱解开而弯折后拧成一团，上述金属纱通过上述重锤的贯通孔，作为纬纱供给到上述纺织机。
2.一种利用权利要求1所述的金属纱张力调节装置的面状发热体织造方法，其特征在于，包括如下步骤：
在普通纤维被划分为纬纱和经纱进行织造时，在经纱方向上相隔一定间隔插入要形成发热体的碳纱而进行织造；
在织造上述碳纱和普通纤维时，从绞纱解开要与碳纱交叉的方式插入的金属纱时，通过张力调节装置调节上述金属纱的张力；
在通过上述张力调节装置调节金属纱的张力而从金属纱的绞纱解开而织造碳纱和普通纤维时，与碳纱交叉的方式插入为纬纱；以及
将上述金属纱以构成为一定数量的行的方式与上述碳纱进行交叉，从而相隔规定间隔形成电极。
3.根据权利要求2所述的利用金属纱张力调节装置的面状发热体织造方法，其特征在于，
上述碳纱是对作为有机纤维的人造纤维rayon类、聚丙烯腈PAN类、沥青pitch类中的任意一种以上进行加热碳化而形成的。
4.根据权利要求2所述的利用金属纱张力调节装置的面状发热体织造方法，其特征在于，
上述碳纱的碳含量在90wt％以上。
5.根据权利要求2所述的利用金属纱张力调节装置的面状发热体织造方法，其特征在于，该面状发热体织造方法还包括如下步骤：
在由上述普通纤维、碳纱以及金属纱织造而成的织造物的上下两侧面，以粘贴或者覆盖上述织造物的整个表面的方式形成由无纺布或者普通纤维形成的盖布。
6.根据权利要求2所述的利用金属纱张力调节装置的面状发热体织造方法，其特征在于，该面状发热体织造方法还包括如下步骤：
在由上述普通纤维、碳纱以及金属纱织造而成的织造物的整个表面涂覆聚乙烯(PE：polyethylene)、聚氯乙烯(PVC：PolyvinylChloride)、聚氨酯(PU：polyurethane)以及热塑性聚氨酯(TPU：Thermoplastic Poly Urethane)中的任意一种以上而形成涂层。
7.一种利用权利要求2所述的面状发热体织造方法制造出的面状发热体，其特征在于，
将碳纱织造为经纱，将金属纱织造为纬纱。
8.一种保温用品，其特征在于，
其由权利要求7所述的碳纱面状发热体的热毯、地板、垫子、坐垫、防寒服以及加热窗帘中的任意一种以上构成。
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