RU2182406C1 - Electric heating cloth (alternatives) and electricity conducting thread for this cloth; method for manufacturing this thread - Google Patents
Electric heating cloth (alternatives) and electricity conducting thread for this cloth; method for manufacturing this thread Download PDFInfo
- Publication number
- RU2182406C1 RU2182406C1 RU2001108642A RU2001108642A RU2182406C1 RU 2182406 C1 RU2182406 C1 RU 2182406C1 RU 2001108642 A RU2001108642 A RU 2001108642A RU 2001108642 A RU2001108642 A RU 2001108642A RU 2182406 C1 RU2182406 C1 RU 2182406C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- conductive
- threads
- resistive
- fabric
- buses
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, конкретнее к электротермии, и касается конструкции электронагревательной ткани, включаемой в качестве нагревательного элемента в различного вида конструкции нагревательных приборов, предназначенных для обеспечения и поддержания в некоторой локальной зоне требуемой температуры. Изобретение также касается конструкции электропроводной резистивной нити, используемой для изготовления нагревательной ткани. The invention relates to electrical engineering, more specifically to electrothermal, and relates to the design of electric heating fabric, included as a heating element in various types of design of heating devices, designed to provide and maintain in a certain local area the required temperature. The invention also relates to the construction of an electrically conductive resistive thread used to make heating fabric.
В связи с возрастанием в настоящее время требований к средам, имеющим контролируемую температуру, возрастает интерес к гибким электрическим нагревательным приборам, которые могут использоваться в качестве устройств, обеспечивающих адаптацию среды по температурному параметру. Тканевые электрические нагреватели являются разновидностью гибких электрических нагревателей, которые представляют собой гибкое и легко приспосабливаемое к месту установки средство обеспечения нагревания различных поверхностей и сред. К таким приборам, требующим применения тканевых электрических нагревателей, относятся автомобильные сиденья с подогревом, рули с подогревом, масляные картеры автомобильных двигателей, нагреватели для отверждения цемента, одежда с подогревающими устройствами, одеяла с нагревателями и т.д. In connection with the increasing requirements for media with a controlled temperature, there is growing interest in flexible electric heating devices, which can be used as devices for adapting the medium to a temperature parameter. Fabric electric heaters are a type of flexible electric heaters, which are a flexible and easily adaptable to the installation site means of providing heating of various surfaces and environments. Such devices that require the use of fabric electric heaters include heated car seats, heated steering wheels, oil sumps for automobile engines, cement curing heaters, clothes with heating devices, blankets with heaters, etc.
Простые гибкие электрические нагреватели обычно включают в себя тонкие металлические электрические нагревательные провода, соединенные в змеевидной форме с гибкой поверхностью. Электрическая энергия, подаваемая к нагревающим проводам, рассеивается, тем самым заставляя тепло рассеиваться от провода в окружающую среду. Изоляционный материал, находящийся по обе стороны нагревающих проводов, обеспечивает электрическую изоляцию и распространение тепла. Однако обеспечение тепла с помощью нагревающих проводов до сих пор обычно заканчивается неравномерным нагреванием, что особенно заметно в приборах, где нагреватель установлен в непосредственной близости к человеку. Кроме того, металлические нагревательные элементы подвержены изгибанию и искривлению и имеют тенденцию выходить из строя. Кроме того, максимальный диапазон температуры нагрева ограничен размером провода нагревателя. Simple flexible electric heaters typically include thin metal electric heating wires connected in serpentine form to a flexible surface. The electrical energy supplied to the heating wires dissipates, thereby causing heat to dissipate from the wire to the environment. Insulation material on both sides of the heating wires provides electrical insulation and heat distribution. However, the provision of heat using heating wires still usually ends with uneven heating, which is especially noticeable in devices where the heater is installed in close proximity to humans. In addition, metal heating elements are subject to bending and curvature and tend to fail. In addition, the maximum heating temperature range is limited by the size of the heater wire.
Применение простых тканевых электрических нагревателей представляет собой попытку облегчения проблемы гибких электрических нагревателей путем применения многочисленных проводящих нитей в качестве нагревательных элементов, вплетенных в ткань. Ткань представляет собой комбинацию проводящих нитей нагревателя типа "оболочка-ядро", идущих в одном направлении ткани, и основных нитей, идущих в другом направлении. Электрическая энергия поступает на нити нагревателя с помощью проводящих нитей с низким сопротивлением вдоль краев ткани, идущих перпендикулярно к нитям нагревателя внутри ткани. The use of simple fabric electric heaters is an attempt to alleviate the problem of flexible electric heaters by using multiple conductive threads as heating elements woven into the fabric. A fabric is a combination of conductive shell-core heater threads extending in one direction of the fabric and warp threads extending in the other direction. Electrical energy is supplied to the heater filaments using conductive filaments with low resistance along the edges of the fabric running perpendicular to the heater filaments inside the fabric.
Тканевые нагреватели уменьшают проблему неравномерного нагревания путем применения многочисленных параллельных нитей нагревателя, соединенных между проводящими шинами. Fabric heaters reduce the problem of uneven heating by using multiple parallel heater threads connected between the conductive busbars.
В некоторых приборах, таких как нагреватели автомобильных сидений, желательно поддерживать постоянную рабочую температуру нагревателя, равную приблизительно 37oС, с возможностью увеличения температуры нагревателя приблизительно до 150oС в течение короткого периода времени в процессе производства сидений для плавления адгезивного материала, обеспечивающего приклейку обшивки к ложементу.In some devices, such as car seat heaters, it is desirable to maintain a constant operating temperature of the heater of approximately 37 ° C, with the possibility of increasing the temperature of the heater to approximately 150 ° C for a short period of time during the manufacture of the seats to melt the adhesive material to adhere the skin to the lodgement.
С внедрением в производство современных композиционных материалов, выдерживающих достаточно высокие температуры, стало возможным изготавливать приборы, которые не подвержены требованиям ограничения по максимальной температуре нагрева в допустимых пределах. Включение в тканый элемент для этих приборов токопроводящих резистивных нитей типа "оболочка-ядро", выполненных по известным технологиям, не дает требуемого результата по расширению температурного интервала в силу причин, которые будут описаны ниже. With the introduction of modern composite materials that can withstand fairly high temperatures, it has become possible to manufacture devices that are not subject to the requirements for limiting the maximum heating temperature within acceptable limits. The inclusion in the woven element for these devices of conductive resistive filaments of the "shell-core" type, made by known technologies, does not give the desired result in expanding the temperature range for reasons that will be described below.
Например, из WO 95/17800, Н 05 В 3/36, опубл. 29.06.95 известна электронагревательная ткань полотняного переплетения нитей, содержащая в утке и в основе электропроводные резистивные нити с линейным электрическим сопротивлением 0,3 - 3,5 кОм/м. Электропроводная резистивная нить, используемая в известной ткани, представляет собой структуру "оболочка - ядро", "ядро" которой состоит из поликапроамидного волокна, а "оболочка", выполняющая роль резистивного материала, состоит из композиции, включающей сополимер тетрафторэтилена с винилиденфторидом и технический углерод. Электропроводную резистивную нить получают путем нанесения слоя резистивного материала на поликапроамидное волокно. For example, from WO 95/17800, H 05
К недостаткам данной электропроводной резистивной нити относятся ее низкое линейное электрическое сопротивление, что позволяет применять ее для изготовления тканых нагревательных элементов, рассчитанных на работу при напряжении не более 36 В, использование для ее получения в качестве "ядра" только поликапроамидного волокна определенной конфигурации и, кроме того, повышенный расход резистивного материала. The disadvantages of this electrically conductive resistive filament are its low linear electrical resistance, which allows it to be used for the manufacture of woven heating elements designed to operate at a voltage of not more than 36 V, the use of only polycaproamide fiber of a certain configuration as its “core” and, in addition to Moreover, increased consumption of resistive material.
Кроме того, температура нагрева тканого греющего элемента, изготовленного на основе этой нити, не может превышать температуру плавления поликапроамидного волокна (100 - 110oС). В противном случае происходит разрушение нагревательного элемента. Две проводящие шины, расположенные в направлении, совпадающем с направлением неэлектропроводных нитей, разнесены по полотну относительно друг друга на значительное расстояние, что создает неудобство при подключении соединительных проводов.In addition, the heating temperature of the woven heating element made on the basis of this thread cannot exceed the melting point of the polycaproamide fiber (100 - 110 o C). Otherwise, the heating element is destroyed. Two conductive busbars located in the direction coinciding with the direction of the non-conductive filaments are spaced apart from each other by a considerable distance relative to each other, which creates inconvenience when connecting the connecting wires.
В US 4983814, 219/545, Н 05 В 3/34, опубл. 08.01.91 дано описание электронагревательной ткани, содержащей в утке электропроводные резистивные нити с линейным электрическим сопротивлением в пределах 1 - 100 кОм/м. US 4983814, 219/545, H 05
Электропроводная резистивная нить для этой ткани также представляет собой структуру "оболочка-ядро", "ядро" которой состоит из синтетического волокна типа нейлона, полиэфирного типа, полиолефинового типа (имеющих низкую температуру плавления 100 - 120oС) или высокоплавких волокон полифторэтиленового типа и полиамидного типа, а "оболочка", выполняющая роль резистивного материала, состоит из композиции, включающей полиуретановую смолу полиэфирного типа и углеродный наполнитель при массовом соотношении от 1:0,3 до 1:1 соответственно.The electrically conductive resistive thread for this fabric is also a shell-core structure, the core of which consists of a synthetic fiber such as nylon, polyester type, polyolefin type (having a low melting point of 100-120 o C) or high-melting polyfluoroethylene type fibers and polyamide type, and the "shell", acting as a resistive material, consists of a composition comprising a polyester type polyester resin and a carbon filler in a mass ratio of from 1: 0.3 to 1: 1, respectively.
В качестве углеродного наполнителя используется технический углерод (полученный из ацетилена, печной или канальный, а также их смеси) и графит (природный с плотнокристаллической, чешуйчатой или аморфизированной структурой и искусственный) при массовом соотношении от 1:1,67 до 1:4 (в тексте описания 8 столбец 2-й абзац) или от 1:0,5 до 1:0,6 (в примерах 1 и 2) соответственно. The carbon filler is carbon black (obtained from acetylene, furnace or duct, as well as mixtures thereof) and graphite (natural with a densely crystalline, scaly or amorphized structure and artificial) with a mass ratio of 1: 1.67 to 1: 4 (in
Электропроводную резистивную нить получают путем нанесения от одного до трех слоев резистивного материала на вышеуказанное синтетическое волокно при массовом соотношении от 1,7:1 до 2,8:1 соответственно. An electrically conductive resistive thread is obtained by applying from one to three layers of resistive material on the above synthetic fiber in a mass ratio of from 1.7: 1 to 2.8: 1, respectively.
К недостаткам данной электропроводной ткани можно отнести необходимость нанесения на "ядро" резистивной нити двух-трех слоев резистивного материала, а также большой расход резистивного материала даже при однократном нанесении "оболочки", что увеличивает затраты на производство нити, и, кроме того, данная электропроводная ткань имеет две проводящие шины, расположенные в направлении, совпадающем с направлением неэлектропроводных нитей и разнесенные по полотну относительно друг друга на значительное расстояние, что создает неудобство при подключении соединительных проводов. The disadvantages of this electrically conductive fabric include the need to apply two or three layers of resistive material to the “core” of the resistive thread, as well as the high consumption of resistive material even when the “sheath” is applied once, which increases the cost of producing the thread, and, in addition, this conductive the fabric has two conductive busbars located in a direction coinciding with the direction of the non-conductive filaments and spaced a considerable distance across the fabric relative to each other, which creates an inconvenience and connecting the connecting wires.
В связи с изложенным можно сформулировать некоторые требования, которым электропроводная ткань должна отвечать: улучшение нагревательных характеристик гибких нагревателей, обеспечение равномерного нагрева поверхности ткани для увеличения комфорта потребителя, увеличение диапазона рабочей температуры, удобство при монтаже нагревательного элемента и уменьшение стоимости производства. Также существует необходимость в появлении на рынке улучшенного нагревающего материала, который мог бы быть использован в различных средах и являться надежным и эффективным. In connection with the above, it is possible to formulate some requirements that an electrically conductive fabric must meet: improving the heating characteristics of flexible heaters, ensuring uniform heating of the fabric surface to increase consumer comfort, increasing the operating temperature range, ease of installation of the heating element, and reducing the cost of production. There is also a need for an improved heating material on the market that can be used in a variety of environments and be reliable and efficient.
В основу изобретения положены задачи по созданию электронагревательных тканей, имеющих равномерный нагрев по всей площади полотна и широкий диапазон рабочих температур, предусматривающих применение многочисленных температурных нагревательных участков на данной площади полотна, сводящих к минимуму необходимость применения многочисленных электрических выводов и создающих удобство при подключении к источнику питания, снижающих стоимость монтажных работ при изготовлении электронагревателей. The basis of the invention is the task of creating electric heating fabrics having uniform heating over the entire area of the canvas and a wide range of operating temperatures, providing for the use of multiple temperature heating sections on a given area of the canvas, minimizing the need for multiple electrical leads and creating convenience when connected to a power source , reducing the cost of installation work in the manufacture of electric heaters.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эксплуатационных характеристик электронагревательной ткани, ее надежности и эффективности за счет обеспечения равномерного нагрева по площади ткани, возможности обеспечения нагрева отдельных участков ткани до разных температур, в удобстве использования при изготовлении гибких электронагревателей. The technical result achieved in this case is to increase the operational characteristics of electric heating fabric, its reliability and efficiency by ensuring uniform heating over the fabric area, the possibility of heating individual sections of the fabric to different temperatures, and ease of use in the manufacture of flexible electric heaters.
Согласно настоящему изобретению электронагревательная ткань состоит из набора базовых неэлектропроводных нитей и, по крайней мере, двух проводящих шин, расположенных по основе. Между парой проводящих шин располагаются второй набор базовых неэлектропроводных нитей и нагревающие электропроводные резистивные нити. К проводящим шинам для подачи электрической энергии подсоединены, по крайней мере, две распределительные шины. Каждая проводящая шина и каждая распределительная шина включает в себя, по крайней мере, одну нить с низким сопротивлением, служащую проводником для электрической энергии. Базовые нити, нагревающие нити и нити с низким сопротивлением являются основным набором для формирования электронагревательной ткани, обладающей подходящей структурой и подходящими характеристиками по диапазону температуры. According to the present invention, the electric heating fabric consists of a set of base non-conductive filaments and at least two conductive buses located on the base. Between a pair of conductive busbars, a second set of base non-conductive filaments and heating conductive resistive filaments are arranged. At least two distribution buses are connected to the conductive busbars for supplying electrical energy. Each conductive bus and each distribution bus includes at least one low-resistance thread serving as a conductor for electrical energy. The warp yarns, heating yarns and low-resistance yarns are the main set for forming electric heating fabric having a suitable structure and suitable characteristics over a temperature range.
Указанный технический результат достигается тем, что электронагревательная ткань по первому варианту исполнения, представляющая собой выполненное переплетением нитей полотно, состоящее из основных неэлектропроводных нитей, выполненных из хлопкового или синтетического волокна, имеющих первое направление, и имеющих второе направление, перпендикулярное первому, электропроводных резистивных нитей с линейным электрическим сопротивлением от 2,7 до 1800 Ом/см, каждая из которых состоит из синтетического или стеклянного волокна с оболочкой из полимерного резистивного материала, содержащего углеродный наполнитель, состоящий из технического углерода и графита, снабжена, по крайней мере, тремя проводящими шинами, имеющими первое направление, совпадающее с направлением основных неэлектропроводных нитей, для распределения электроэнергии между электропроводными резистивными нитями, и, по крайней мере, двумя распределительными шинами, расположенными во втором направлении, совпадающем с направлением электропроводных резистивных нитей и отделенных от последних неэлектропроводными нитями из хлопкового или синтетического волокна, расположенными в том же втором направлении и создающими диэлектрический барьер между распределительными шинами и электропроводными резистивными нитями, в котором для распределения электроэнергии между проводящими шинами расположены прерыватели цепи, указанные проводящие шины разнесены по полотну относительно друг друга на одинаковое расстояние, электропроводные резистивные нити расположены между указанными шинами для передачи электроэнергии от одной проводящей шины к другой шине, а каждая из указанных проводящих шин и каждая из указанных распределительных шин включает в себя, по крайней мере, одну нить с низким электрическим сопротивлением, покрытую медью. The specified technical result is achieved in that the electric heating fabric according to the first embodiment, which is a web made by interweaving the threads, consists of main non-conductive threads made of cotton or synthetic fiber having a first direction and having a second direction perpendicular to the first, conductive resistive threads with linear electrical resistance from 2.7 to 1800 Ohm / cm, each of which consists of synthetic or glass fiber with a sheath and h polymer resistive material containing a carbon filler consisting of carbon black and graphite, equipped with at least three conductive buses having a first direction coinciding with the direction of the main non-conductive filaments, for the distribution of electricity between conductive resistive filaments, and at least , two distribution buses located in the second direction, coinciding with the direction of the conductive resistive threads and separated from the latter by non-electro with cotton or synthetic fiber strands located in the same second direction and creating a dielectric barrier between the distribution busbars and the conductive resistive strands, in which circuit breakers are arranged to distribute power between the conductive buses, the conductive buses are equally spaced relative to each other across the web electrically conductive resistive filaments are located between these buses for transmitting electricity from one conductive bus to another bus, and each of these conductive tires and each of these distribution buses includes at least one strand of low electrical resistance, coated with copper.
При этом в качестве неэлектропроводного материала могут быть использованы нити из хлопка, или кевлара, или номекса, или капрона. Те же материалы, за исключением хлопковой нити, и стекловолокно могут быть использованы в качестве "ядра" электропроводной резистивной нити. At the same time, cotton or Kevlar, or Nomex, or Kapron threads can be used as a non-conductive material. The same materials, with the exception of cotton thread, and fiberglass can be used as the "core" of the conductive resistive thread.
Электропроводные резистивные нити могут быть выполнены с высоким или низким линейным электрическим сопротивлением от 2,7 до 1800 Ом/см. Conductive resistive threads can be made with high or low linear electrical resistance from 2.7 to 1800 Ohm / cm.
Электропроводные резистивные нити с низким линейным электрическим сопротивлением, формирующие проводящие и распределительные шины, выполнены из синтетического волокна, покрытого материалом с низким электрическим сопротивлением, в качестве которого использованы медь, или олово, или свинец, или алюминий. The conductive resistive filaments with low linear electrical resistance forming the conductive and distribution busbars are made of synthetic fiber coated with a low electrical resistance material, which is copper, or tin, or lead, or aluminum.
В ткани основные нити и/или электропроводные резистивные нити располагаются с плотностью от 8 до 18 нитей на сантиметр ткани. In the fabric, the main threads and / or conductive resistive threads are located with a density of 8 to 18 threads per centimeter of fabric.
Целесообразно, чтобы проводящие шины имели ширину от 1 до 20 миллиметров и состояли от 4 до 80 отдельных нитей с низким электрическим сопротивлением, а распределительные шины имели ширину от 10 до 50 миллиметров и содержали от 8 до 90 отдельных нитей с низким электрическим сопротивлением. It is advisable that the conductive busbars have a width of 1 to 20 millimeters and consist of 4 to 80 individual strands with low electrical resistance, and the distribution busbars have a width of 10 to 50 millimeters and contain 8 to 90 individual strands of low electrical resistance.
Указанный технический результат достигается тем, что электронагревательная ткань по второму варианту исполнения, представляющая собой выполненное переплетением нитей полотно, включающее, по крайней мере, два электронагревательных участка, каждый из которых предназначен для равномерного нагрева определенных площадей до различных температур, состоящее из основных неэлектропроводных нитей, выполненных из хлопкового или синтетического волокна, имеющих первое направление, и имеющих второе направление, перпендикулярное первому, электропроводных резистивных нитей с линейным электрическим сопротивлением от 2,7 до 1800 Ом/см, каждая из которых состоит из синтетического или стеклянного волокна с оболочкой из полимерного резистивного материала, содержащего углеродный наполнитель, состоящий из технического углерода и графита, снабжена, по крайней мере, тремя проводящими шинами, имеющими первое направление, совпадающее с направлением неэлектропроводных нитей для распределения электроэнергии между электропроводными резистивными нитями, и, по крайней мере, двумя распределительными шинами, расположенными во втором направлении, совпадающем с направлением электропроводных резистивных нитей, и отделенных от последних неэлектропроводными нитями из хлопкового или синтетического волокна, расположенными в том же втором направлении и создающими диэлектрический барьер между распределительными шинами и электропроводными резистивными нитями, в котором для распределения электроэнергии между проводящими шинами расположены прерыватели цепи, указанные проводящие шины разнесены по полотну относительно друг друга на различные заданные расстояния для создания нагреваемых участков с различным сопротивлением и с различной мощностью, электропроводные резистивные нити расположены между указанными шинами для передачи электроэнергии от одной проводящей шины к другой шине, а каждая из указанных проводящих шин и каждая из указанных распределительных шин включает в себя, по крайней мере, одну нить с низким электрическим сопротивлением, покрытую медью. При этом электрическое сопротивление каждого участка определяется расстоянием между двумя проводящими шинами. The specified technical result is achieved by the fact that the electric heating fabric according to the second embodiment, which is a web made by interweaving threads, includes at least two electric heating sections, each of which is designed to uniformly heat certain areas to different temperatures, consisting of main non-conductive threads, made of cotton or synthetic fiber having a first direction and having a second direction perpendicular to the first wire resistive filaments with linear electric resistance from 2.7 to 1800 Ohm / cm, each of which consists of synthetic or glass fiber with a sheath of a polymer resistive material containing carbon filler, consisting of carbon black and graphite, equipped with at least three conductive buses having a first direction coinciding with the direction of the non-conductive filaments for distributing electricity between the conductive resistive filaments, and at least two with busbars located in the second direction, coinciding with the direction of the conductive resistive threads, and separated from the latter by non-conductive cotton or synthetic fiber strands, located in the same second direction and creating a dielectric barrier between the distribution buses and the conductive resistive threads, in which to distribute electricity circuit breakers are located between the conductive tires, the conductive tires are spaced apart from each other across the web and various predetermined distances for creating heated sections with different resistance and with different power, conductive resistive filaments are located between these buses for transmitting electricity from one conductive bus to another bus, and each of these conductive buses and each of these distribution buses includes, at least one low-resistance copper-plated filament. In this case, the electrical resistance of each section is determined by the distance between the two conductive buses.
Указанный технический результат достигается тем, что электронагревательная ткань по третьему варианту исполнения, представляющая собой выполненное переплетением нитей полотно, включающее один электронагревательный участок и состоящее из основных неэлектропроводных нитей, выполненных из хлопкового или синтетического волокна, имеющих первое направление, и имеющих второе направление, перпендикулярное первому, электропроводных резистивных нитей с линейным электрическим сопротивлением от 2,7 до 1800 Ом/см, каждая из которых состоит из синтетического или стеклянного волокна с оболочкой из полимерного резистивного материала, содержащего углеродный наполнитель, состоящий из технического углерода и графита, снабжена двумя проводящими шинами, имеющими первое направление, совпадающее с направлением основных неэлектропроводных нитей для распределения электроэнергии между электропроводными резистивными нитями и одной распределительной шиной, расположенной во втором направлении, совпадающем с направлением электропроводных резистивных нитей, и отделенных от последних неэлектропроводными нитями из хлопкового или синтетического волокна, расположенными в том же втором направлении и создающими диэлектрический барьер между электропроводными резистивными нитями и распределительной шиной, в которой для распределения электроэнергии между проводящими шинами расположен прерыватель цепи, указанные проводящие шины разнесены по полотну относительно друг друга на определенное заданное расстояние, электропроводные резистивные нити расположены между указанными шинами для передачи электроэнергии от одной проводящей шины к другой шине, а каждая из указанных проводящих шин и распределительная шина включает в себя, по крайней мере, одну нить с низким электрическим сопротивлением. The specified technical result is achieved by the fact that the electric heating fabric according to the third embodiment is a web made by interweaving the threads, including one electric heating section and consisting of the main non-conductive threads made of cotton or synthetic fiber having a first direction and having a second direction perpendicular to the first conductive resistive filaments with a linear electrical resistance of 2.7 to 1800 Ohm / cm, each of which consists of si A tetical or glass fiber with a sheath made of a polymer resistive material containing carbon filler, consisting of carbon black and graphite, is equipped with two conductive busbars having a first direction coinciding with the direction of the main non-conductive filaments for the distribution of electricity between the conductive resistive filaments and one distribution bus located in the second direction, coinciding with the direction of the electrically conductive resistive threads, and not separated from the latter conductive cotton or synthetic fiber strands located in the same second direction and creating a dielectric barrier between the conductive resistive strands and the distribution bus, in which a circuit breaker is arranged to distribute power between the conductive tires, said conductive buses are spaced apart from each other by a predetermined distance, conductive resistive filaments are located between the specified tires for the transmission of electricity from one driving bus to another bus, and each of these conductive tires and distribution bus includes at least one thread with low electrical resistance.
В основу изобретения также положена задача снижения расхода полимерного резистивного материала с одновременным расширением интервала по линейному электрическому сопротивлению у электропроводной резистивной нити, используемой для изготовления тканых нагревательных элементов, работающих в диапазоне от 6 до 380 В. Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении эксплуатационных качеств нити и ее эффективности за счет снижения расхода полимерного резистивного материала, наносимого на исходную нить, и расширения интервала по линейному электрическому сопротивлению. The invention is also based on the task of reducing the consumption of polymer resistive material while expanding the range of linear electrical resistance of the conductive resistive filament used to make woven heating elements operating in the range from 6 to 380 V. The technical result achieved in this case is to improve performance the thread and its effectiveness by reducing the consumption of polymer resistive material applied to the original thread, and expanding the inter shaft on a linear electrical resistance.
Указанный технический результат применительно к нити достигается тем, что у электропроводной резистивной нити, состоящей из синтетического или стеклянного волокна с оболочкой из полимерного резистивного материала, содержащего углеродный наполнитель, состоящий из технического углерода и графита, полимерный резистивный материал получен из поливинилиденфторидного термопласта и углеродного наполнителя при массовом соотношении от 1:0,3 до 1: 0,6 соответственно, углеродный наполнитель включает технический углерод, полученный из ацетилена, и коллоидный графит при массовом соотношении от 1: 0,1 до 1:1,4 соответственно, а массовое соотношение полимерного резистивного материала и исходного волокна находится в пределах от 0,2:1 до 0,65:1 соответственно. The specified technical result with respect to the filament is achieved by the fact that for an electrically conductive resistive filament, consisting of synthetic or glass fiber with a sheath of a polymer resistive material containing carbon filler, consisting of carbon black and graphite, the polymer resistive material is obtained from polyvinylidene fluoride thermoplastic and a carbon filler at a mass ratio of from 1: 0.3 to 1: 0.6, respectively, the carbon filler includes carbon black obtained from acetylene, colloidal graphite at a weight ratio of from 1: 0.1 to 1: 1.4, respectively, and the weight ratio of polymeric resistive material and source of fiber is in the range of from 0.2: 1 to 0.65: 1, respectively.
Указанный технический результат применительно к способу получения нити достигается тем, что согласно способа изготовление электропроводной резистивной нити заключается в приготовлении полимерного резистивного материала, включающего углеродный наполнитель, состоящий из технического углерода и графита, и нанесении его в виде оболочки на синтетическое или стеклянное волокно, при этом для приготовления указанного полимерного резистивного материала получают 12-15% раствор поливинилиденфторида в ацетоне путем смешения компонентов в герметичном смесителе при комнатной температуре до полного растворения термопласта, смешивают технический углерод с полученным раствором полимера, осуществляют циркуляцию полученной суспензии в замкнутом контуре по схеме смеситель-перетирочный узел-смеситель для диспергирования частиц технического углерода и получения гомогенного раствора, а затем смешивают полученный гомогенный раствор с коллоидным графитом и производят перетирку смеси, указанную смесь после перетирки наносят в виде оболочки на исходное волокно путем ее прохождения через раствор и фильеру, диаметр отверстия которой регулирует величину наноса резистивного материала на волокно, и удаляют растворитель из резистивной оболочки путем сушки нити в токе горячего воздуха при температуре 105-110oС.The specified technical result in relation to the method of producing the yarn is achieved by the fact that according to the method, the manufacture of an electrically conductive resistive yarn consists in the preparation of a polymer resistive material comprising a carbon filler, consisting of carbon black and graphite, and applying it in the form of a sheath on a synthetic or glass fiber, while to prepare the specified polymer resistive material receive a 12-15% solution of polyvinylidene fluoride in acetone by mixing the components in germ at room temperature until the thermoplastic is completely dissolved, carbon black is mixed with the obtained polymer solution, the suspension obtained is circulated in a closed loop according to the mixer-grinding unit-mixer scheme for dispersing carbon black particles and obtaining a homogeneous solution, and then the resulting homogeneous solution is mixed with colloidal graphite and grind the mixture, the mixture after grinding is applied in the form of a sheath on the original fiber by passing it through a solution and a die, the diameter of the hole of which controls the amount of resistive material deposited on the fiber, and the solvent is removed from the resistive shell by drying the filament in a stream of hot air at a temperature of 105-110 o C.
Указанные признаки для каждого из вариантов исполнения ткани и нити являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата. The indicated features for each of the fabric and yarn variants are essential and interconnected with each other with the formation of a stable set of essential features sufficient to obtain the desired technical result.
Настоящее изобретение иллюстрируется конкретными примерами, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения приведенными для каждого из вариантов совокупностями признаков требуемого технического результата. The present invention is illustrated by specific examples, which, however, are not the only possible ones, but clearly demonstrate the possibility of achieving the sets of features given for each of the options for the required technical result.
На фиг.1 представлена электронагревательная ткань;
на фиг.2 в увеличенном виде показано соединение электропроводных резистивных нитей с проводящей шиной;
на фиг.3 в увеличенном виде показано соединение проводящей шины с распределительной шиной;
на фиг. 4 показано сечение электропроводящей нити с низким сопротивлением;
на фиг. 5 показано сечение электропроводной резистивной нити с высоким сопротивлением;
на фиг.6 показано сечение непроводящей нити;
на фиг. 7 дан вариант исполнения электронагревательной ткани, в которой используются многочисленные нагревающие зоны с различной мощностью;
на фиг.8 дан вариант исполнения электронагревательной ткани с одной нагревательной зоной;
на фиг.9 дан вариант исполнения электронагревательной ткани с двумя нагревательными зонами и двумя диэлектрическими барьерами.Figure 1 presents the electric heating fabric;
figure 2 in an enlarged view shows the connection of conductive resistive threads with a conductive bus;
figure 3 in an enlarged view shows the connection of a conductive bus with a distribution bus;
in FIG. 4 shows a cross section of an electrically conductive thread with a low resistance;
in FIG. 5 shows a cross section of a conductive resistive thread with a high resistance;
figure 6 shows a cross section of a non-conductive filament;
in FIG. 7 shows an embodiment of an electric heating fabric in which multiple heating zones with different capacities are used;
on Fig given an embodiment of electric heating fabric with one heating zone;
Fig. 9 shows an embodiment of an electric heating fabric with two heating zones and two dielectric barriers.
Согласно изобретению электронагревательная ткань по первому варианту исполнения, представляющая собой выполненное переплетением нитей полотно, состоит из основных неэлектропроводных нитей, выполненных из хлопкового или синтетического волокна, имеющих первое направление, и имеющих второе направление, перпендикулярное первому, электропроводных резистивных нитей с линейным электрическим сопротивлением от 2,7 до 1800 Ом/см, каждая из которых состоит из синтетического или стеклянного волокна с оболочкой из полимерного резистивного материала, содержащего углеродный наполнитель, состоящий из технического углерода и графита. Ткань также снабжена, по крайней мере, тремя проводящими шинами, имеющими первое направление, совпадающее с направлением основных неэлектропроводных нитей, для распределения электроэнергии между электропроводными резистивными нитями, и, по крайней мере, двумя распределительными шинами, расположенными во втором направлении, совпадающем с направлением электропроводных резистивных нитей и отделенных от последних неэлектропроводными нитями из хлопкового или синтетического волокна, расположенными в том же втором направлении и создающими диэлектрический барьер между распределительными шинами и электропроводными резистивными нитями, в котором для распределения электроэнергии между проводящими шинами расположены прерыватели цепи. Указанные проводящие шины разнесены по полотну относительно друг друга на одинаковое расстояние, электропроводные резистивные нити расположены между указанными шинами для передачи электроэнергии от одной проводящей шины к другой шине, а каждая из указанных проводящих шин и каждая из указанных распределительных шин включает в себя, по крайней мере, одну нить с низким электрическим сопротивлением, покрытую медью. According to the invention, the electric heating fabric according to the first embodiment, which is a web made by interweaving the threads, consists of main non-conductive threads made of cotton or synthetic fiber having a first direction and having a second direction perpendicular to the first, conductive resistive threads with a linear electrical resistance of 2 , 7 to 1800 Ohm / cm, each of which consists of synthetic or glass fiber with a sheath of a polymer resistive mother ala containing a carbon filler consisting of carbon black and graphite. The fabric is also provided with at least three conductive buses having a first direction coinciding with the direction of the main non-conductive threads for distributing electricity between the conductive resistive threads, and at least two distribution buses located in a second direction coinciding with the direction of the conductive resistive threads and separated from the latter by non-conductive threads of cotton or synthetic fiber, located in the same second direction and creating and a dielectric barrier between the distribution busbars and electrically resistive filaments, wherein the power distribution between the conducting busbars are arranged a circuit breaker. Said conductive busbars are equally spaced across the web relative to each other, electrically conductive resistive strands are disposed between said busbars for transmitting electricity from one conductive bus to another bus, and each of said conductive buses and each of said distribution buses includes at least , one strand of low electrical resistance coated with copper.
Также согласно изобретению электронагревательная ткань, представляющая собой выполненное переплетением нитей полотно, включает, по крайней мере, два электронагревательных участка, каждый из которых предназначен для равномерного нагрева определенных площадей до различных температур, состоящее из основных неэлектропроводных нитей, выполненных из хлопкового или синтетического волокна, имеющих первое направление, и имеющих второе направление, перпендикулярное первому, электропроводных резистивных нитей с линейным электрическим сопротивлением от 2,7 до 1800 Ом/см, каждая из которых состоит из синтетического или стеклянного волокна с оболочкой из полимерного резистивного материала, содержащего углеродный наполнитель, состоящий из технического углерода и графита. Также ткань снабжена, по крайней мере, тремя проводящими шинами, имеющими первое направление, совпадающее с направлением неэлектропроводных нитей для распределения электроэнергии между электропроводными резистивными нитями, и, по крайней мере, двумя распределительными шинами, расположенными во втором направлении, совпадающем с направлением электропроводных резистивных нитей, и отделенных от последних неэлектропроводными нитями из хлопкового или синтетического волокна, расположенными в том же втором направлении и создающими диэлектрический барьер между распределительными шинами и электропроводными резистивными нитями, в котором для распределения электроэнергии между проводящими шинами расположены прерыватели цепи. Указанные проводящие шины разнесены по полотну относительно друг друга на различные заданные расстояния для создания нагреваемых участков с различным сопротивлением и с различной мощностью, электропроводные резистивные нити расположены между указанными шинами для передачи электроэнергии от одной проводящей шины к другой шине, а каждая из указанных проводящих шин и каждая из указанных распределительных шин включает в себя, по крайней мере, одну нить с низким электрическим сопротивлением, покрытую медью. Also according to the invention, the electric heating fabric, which is a web made by interweaving the threads, includes at least two electric heating sections, each of which is designed to uniformly heat certain areas to different temperatures, consisting of main non-conductive threads made of cotton or synthetic fiber having the first direction, and having a second direction perpendicular to the first, conductive resistive filaments with linear electrical resistance prescribed rating from 2.7 to 1800 ohms / cm, each of which consists of glass or synthetic fibers with a sheath of polymeric resistive material containing a carbon filler consisting of carbon black and graphite. The fabric is also equipped with at least three conductive buses having a first direction coinciding with the direction of the non-conductive threads for distributing electricity between the conductive resistive threads, and at least two distribution buses located in a second direction coinciding with the direction of the conductive resistive threads , and separated from the latter by non-conductive threads of cotton or synthetic fiber, located in the same second direction and creating a dielectric nonstoichiometric barrier between the distribution busbars and electrically resistive filaments, wherein the power distribution between the conducting busbars are arranged a circuit breaker. These conductive buses are spaced apart from each other on the web at different predetermined distances to create heated sections with different resistance and with different power, the conductive resistive strands are located between these tires to transfer electricity from one conductive bus to another bus, and each of these conductive buses and each of these distribution buses includes at least one strand of low electrical resistance coated with copper.
Электропроводные резистивные нити с низким линейным электрическим сопротивлением, используемые в проводящих и распределительных шинах, состоят из синтетической нити, покрытой материалом с низким электрическим сопротивлением, в качестве которого могут быть использованы медь, свинец или алюминий. The conductive resistive filaments with low linear electrical resistance used in the conductive and distribution buses consist of a synthetic filament coated with a material with low electrical resistance, which can be used copper, lead or aluminum.
В ткани основные нити и/или электропроводные резистивные нити располагаются с плотностью от 8 до 18 нитей на сантиметр ткани. In the fabric, the main threads and / or conductive resistive threads are located with a density of 8 to 18 threads per centimeter of fabric.
Проводящие шины имеют ширину от 1 до 20 миллиметров и содержат от 4 до 80 отдельных нитей с низким электрическим сопротивлением, а распределительные шины имеют ширину от 10 до 50 миллиметров и содержат от 8 до 90 отдельных нитей с низким электрическим сопротивлением. Conductive busbars have a width of 1 to 20 millimeters and contain from 4 to 80 individual strands with low electrical resistance, and distribution buses have a width of 10 to 50 millimeters and contain from 8 to 90 individual strands with low electrical resistance.
Согласно изобретению электронагревательная ткань, представляющая собой выполненное переплетением нитей полотно, включает один электронагревательный участок, состоящий из основных неэлектропроводных нитей, выполненных из хлопкового или синтетического волокна, имеющих первое направление, и имеющих второе направление, перпендикулярное первому, электропроводных резистивных нитей с линейным электрическим сопротивлением от 2,7 до 1800 Ом/см, каждая из которых состоит из синтетического или стеклянного волокна с оболочкой из полимерного резистивного материала, содержащего углеродный наполнитель, состоящий из технического углерода и графита. Ткань также снабжена двумя проводящими шинами, имеющими первое направление, совпадающее с направлением основных неэлектропроводных нитей для распределения электроэнергии между электропроводными резистивными нитями и одной распределительной шиной, расположенной во втором направлении, совпадающем с направлением электропроводных резистивных нитей, и отделенной от последних неэлектропроводными нитями из хлопкового или синтетического волокна, расположенными в том же втором направлении и создающими диэлектрический барьер между электропроводными резистивными нитями и распределительной шиной, в которой для распределения электроэнергии между проводящими шинами расположен прерыватель цепи. Указанные проводящие шины разнесены по полотну относительно друг друга на определенное заданное расстояние. Электропроводные резистивные нити расположены между указанными шинами для передачи электроэнергии от одной проводящей шины к другой шине, а каждая из указанных проводящих шин и распределительная шина включают в себя, по крайней мере, одну нить с низким электрическим сопротивлением, покрытую медью. According to the invention, the electric heating fabric, which is a web made by interweaving the filaments, comprises one electric heating section consisting of main non-conductive threads made of cotton or synthetic fiber having a first direction and having a second direction perpendicular to the first, conductive resistive threads with linear electrical resistance from 2.7 to 1800 Ohm / cm, each of which consists of synthetic or glass fiber with a sheath made of polymer cut Carbon filler material consisting of carbon black and graphite. The fabric is also provided with two conductive buses having a first direction coinciding with the direction of the main non-conductive threads for distributing electricity between the conductive resistive threads and one distribution bus located in a second direction coinciding with the direction of the conductive resistive threads and separated from the latter by non-conductive cotton or synthetic fibers located in the same second direction and creating a dielectric barrier between wire resistive threads and a distribution bus, in which a circuit breaker is located to distribute electricity between the conductive buses. These conductive busbars are spaced apart from each other by a predetermined predetermined distance. Electrically conductive resistive strands are disposed between said busbars for transmitting electric power from one conductive bus to another bus, and each of said conductive buses and a distribution bus include at least one copper-coated low electrical resistance filament.
Ниже приводятся примеры конкретного исполнения ткани согласно настоящего изобретения. The following are examples of specific designs of fabric according to the present invention.
На фиг.1 представлена электронагревательная ткань 1 согласно настоящего изобретения. Электронагревательная ткань 1 состоит из гибкого полотна, которое обеспечивает одновременное распределение тепла в двух режимах работы, режим высокого подогрева и режим нормального подогрева. Figure 1 presents the
Электронагревательная ткань 1 включает в себя электропроводные резистивные нити 2, которые протянуты горизонтально и переплетаются с основными неэлектропроводными нитями 3, протянутыми вертикально в основе для формирования сотканной ткани, которая имеет в основе полотна проводящие шины 4. Распределительные шины 5 служат для распределения энергии между проводящими шинами 4, они расположены по утку ткани вне нагревательных областей полотна. Диэлектрическая перегородка 6, выполненная из неэлектропроводных нитей, отделяет шины 5 от нагревательного поля 7. Электрический ток от источника энергии распределяется между проводящими шинами 4 с помощью распределительных шин 5. Часть энергии, протекающей через проводящие шины 4, рассеивается на сопротивлении шин 4, оставшаяся часть энергии рассеивается при прохождении через электропроводные резистивные нити 2, имеющие параллельное соединение между парами проводящих шин 4. The
Основные (базовые) неэлектропроводные нити 3 обеспечивают структуру ткани для электропроводных резистивных нитей 2. На фиг.6 изображена основная неэлектропроводная нить 3, применяемая в рассматриваемом варианте исполнения. Хотя в данном варианте в качестве материала для основных нитей используются хлопок и капрон, изобретение предусматривает применение других подходящих непроводящих материалов, таких как нейлон или номекс, или их комбинации. Неэлектропроводные нити 3 расположены в основе ткани и имеют плотность 8-18 нитей на сантиметр, а также неэлектропроводные нити 3 расположены по утку в диэлектрической перегородке 6 и имеют плотность 8-18 нитей на сантиметр. The main (base)
Изображенные на фиг.1 электропроводные резистивные нити 2 имеют параллельное соединение между парами проводящих шин 4, которые находятся в основе ткани. Основные неэлектропроводные нити 3 переплетаются с электропроводными резистивными нитями 2 для обеспечения прочности структуры. Плотность электропроводных резистивных нитей 2 должна варьироваться от 8 до 18 нитей на сантиметр. На фиг.5 изображена электропроводная резистивная нить 2, применяемая в настоящем варианте. Электропроводная резистивная нить 2, имеющая структуру "оболочка-ядро", состоит из стержня или центрального волокна 8, сделанного из стекловолокна или синтетического волокна, и покрытия или оболочки 9 из полимера, наполненного углеродом, что обеспечивает проводящий путь для электрической энергии. В общем случае полимерная оболочка содержит углеродный наполнитель, состоящий из технического углерода и графита. The electrically conductive
Хотя в настоящем варианте в качестве центрального волокна "ядра" применяются стекловолокно и капрон, принципы изобретения позволяют использовать другие материалы, имеющие широкий спектр рабочей температуры и обеспечивающие достаточную структурную прочность, такие как нейлон и номекс. Сопротивление каждой электропроводной резистивной нити 2 варьируется от 2,7 до 1800 Ом/см. Электрическая энергия, протекающая по нитям 2, рассеивается на сопротивление этих нитей 2, приводя к тому, что тепло распространяется в нагревательном поле 7. Although in the present embodiment, fiberglass and nylon are used as the core fiber of the “core”, the principles of the invention allow the use of other materials having a wide range of operating temperatures and providing sufficient structural strength, such as nylon and nomex. The resistance of each electrically conductive
Изображенные на фиг.1 проводящие шины 4 расположены по основе ткани для распределения электроэнергии между электропроводными резистивными нитями 2 на одинаковом расстоянии L друг от друга (L1=L2=L3), что определяет одинаковое сопротивление R в каждом участке. Каждая проводящая шина 4 на протяжении всей своей длины соединяется с электропроводными резистивными нитями 2, а в конце соединена с распределительной шиной 5. Проводящие шины 4 подсоединены друг к другу параллельно. Электроэнергия от источника питания течет по распределительной шине 5 на проводящую шину 4 и через электропроводные резистивные нити 2. Все это частично напоминает электрическую сеть. Изображенные на фиг.2 проводящие шины 4 включают в себя, по крайней мере, одну нить с низким сопротивлением 10. Электропроводные резистивные нити 2 переплетены с проводящими шинами 4 и обеспечивают электрический контакт путем давления, созданного переплетением. На фиг.4 изображена нить 10 с низким сопротивлением, выполненная по типу "оболочка-ядро" и имеющая стержень или центральное волокно 11 из капрона или кевлара, покрытого оболочкой 12 из меди, которая, в свою очередь, покрыта оловом. Хотя в настоящем варианте в качестве стержневого материала используются капрон или кевлар, изобретение предусматривает применение других материалов, имеющих подходящую прочность, гибкость и диапазон рабочей температуры, к таким материалам относятся нейлон, номекс и т.д. В зависимости от инженерного исполнения могут применяться и другие материалы, а также их сочетания.The
Конструкция распределительной шины повторяет конструкцию нитей проводящей шины (фиг. 3). Распределительная шина так же, как и проводящая шина, включает в себя, по крайней мере, одну нить 14 с низким сопротивлением (фиг. 4). The design of the distribution bus follows the design of the strands of the conductive bus (Fig. 3). The distribution bus, as well as the conductive bus, includes at least one
Изображенная на фиг.1 перегородка 6 состоит из неэлектропроводных нитей 3 из хлопка, капрона, кевлара и т.д., находящихся рядом с распределительными шинами 5 и нагревательным полем 7. Данная перегородка 6 отделяет нагревательное поле 7 от распределительной шины 5. Прерыватели цепи 13 расположены на перегородке 6. Согласно изобретению могут использоваться в перегородке другие диэлектрические материалы, если это позволит сохранить соответствующие характеристики. В настоящем варианте сопротивление электропроводных нитей 10 и 14 с низким сопротивлением может варьировать от 0,02 до 0,08 Ом на сантиметр. Однако изобретением предусматривается возможность применения нитей с низким сопротивлением, имеющих другие величины сопротивления. Данное сопротивление и количество нитей 10 и 14 с низким сопротивлением могут регулироваться в каждом варианте в зависимости от сопротивления и плотности расположения электропроводных резистивных нитей 2 так, чтобы вдоль нитей 2 и проводящих шин устанавливался бы относительно одинаковой величины нагрев. При более высокой плотности и более низком сопротивлении электропроводных резистивных нитей 2 в зоне этих нитей генерируется большее количество тепла с соизмеримым увеличением силы тока, протекающего через шины 4 и 5. The
На фиг. 7 представлен другой вариант исполнения гибкой электронагревательной ткани 1. Она состоит из пары распределительных шин 5, четырех проводящих шин 4, двух диэлектрических перегородок 6, большого количества электронагревательных резистивных нитей 2 и хлопковых неэлектропроводных нитей 3. Данный вариант исполнения создает три отдельных нагревательных поля 15, 16 и 17, имеющих различные сопротивления R(R1<R2<R3), которые предназначены для формирования отдельных нагревательных зон или участков с различной мощностью Р(Р1>Р2>Р3). Электрическое сопротивление каждого участка определяется расстоянием L(L1<L2<L3) между двумя соседними проводящими шинами. Данное изобретение позволяет изготавливать ткань с большим числом нагревательных полей. Распределительные шины 5 находятся в утке ткани для распределения электроэнергии между проводящими шинами 4. Каждая распределительная шина 5 соединяет источник энергии с двумя или более проводящими шинами 4. Электроэнергия течет от источника энергии через распределительную шину 5 вдоль одной проводящей шины 4 через нити 2 к другой проводящей шине и к противоположной распределительной шине нагревателя, где заканчивается электрическая цепь. Для того чтобы предотвратить соединение проводящей шины 4 с распределительной шиной 5, имеющих различный потенциал напряжения, в перегородку 6 встроен отсекатель или прерыватель цепи 13. Отсекатель или прерыватель цепи 13 формирует электрическое соединение между зонами 15, 17 и 16.In FIG. 7 shows another embodiment of a flexible
Как показано на фиг.3, каждая распределительная шина 5 состоит из одной или более нитей 14 с низким сопротивлением, которая механически соединяется с нитями 10 с низким сопротивлением проводящей шины путем переплетения. В настоящем варианте тип нитей 14 с низким сопротивлением распределительной шины выбран таким же образом, как и нити 10 с низким сопротивлением проводящей шины. Однако изобретением предусматривается применение различных типов нитей, например, нитей, имеющих различное сопротивление, а также применение различного количества нитей в распределительной шине 5 по сравнению с количеством нитей в проводящей шине 4. As shown in FIG. 3, each
В качестве синтетического материала для неэлектропроводных нитей использован нейлон, или кевлар, или номекс, а в качестве синтетического материала для волокна электропроводных резистивных нитей использованы стекловолокно, или кевлар, или номекс, или нейлон. Nylon, or Kevlar, or Nomex is used as a synthetic material for non-conductive filaments, and fiberglass, or Kevlar, or Nomex, or nylon is used as a synthetic material for a fiber of conductive resistive filaments.
Нити с низким сопротивлением состоят из основного материала, покрытого материалом с низким электрическим сопротивлением, в качестве которого использован свинец, или алюминий, или медь. The low resistance filaments consist of a base material coated with a low electrical resistance material, which is used as lead, or aluminum, or copper.
Неэлектропроводные нити, выполненные из хлопка или синтетического материала, расположены в диэлектрической перегородке с плотностью от 8 до 18 нитей на сантиметр ткани. Основные неэлектропроводные нити расположены с плотностью от 8 до 18 нитей на сантиметр ткани, а электропроводные резистивные нити расположены с плотностью от 8 до 18 нитей на сантиметр ткани. Проводящие шины имеют ширину от 1 до 20 миллиметров и включают от 4 до 80 отдельных нитей с низким электрическим сопротивлением, а распределительные шины имеют ширину от 10 до 50 миллиметров и содержат от 8 до 90 отдельных нитей с низким электрическим сопротивлением. Non-conductive threads made of cotton or synthetic material are located in a dielectric partition with a density of 8 to 18 threads per centimeter of fabric. The main non-conductive threads are located with a density of 8 to 18 threads per centimeter of fabric, and the conductive resistive threads are located with a density of 8 to 18 threads per centimeter of fabric. The conductive busbars have a width of 1 to 20 millimeters and include from 4 to 80 individual strands with low electrical resistance, and the distribution buses have a width of 10 to 50 millimeters and contain from 8 to 90 individual strands with low electrical resistance.
На фиг. 8 представлен другой вариант исполнения гибкой электронагревательной ткани 1. Она состоит из одной распределительной шины 5, двух проводящих шин 4, двух перегородок 6, являющихся диэлектрическими барьерами, большого количества электронагревательных резистивных нитей 2 и хлопковых или синтетических неэлектропроводных нитей 3. Данный вариант исполнения создает одно нагревательное поле. Верхний диэлектрический барьер отделяет распределительную шину 5 от греющего поля 7. А нижний диэлектрический барьер формирует окончание греющего поля по длине ткани. В данном варианте исполнения электронагревательной ткани прерыватель цепи 13 располагается в распределительной шине 5 между проводящими шинами 4 и для удобства подключения может быть размещен как по центру между проводящими шинами 4, так и ближе к внутреннему краю одной из них. In FIG. 8 shows another embodiment of a flexible
Применительно к электронагревательной ткани, представленной на фиг.1, рассмотрим работу нагревающего материала. In relation to the electric heating fabric shown in figure 1, we consider the work of the heating material.
Согласно настоящему изобретению планируется использование, по крайней мере, двух различных режимов подогрева. Это режим максимального нагрева и режим нормального нагрева. Во время режима максимального нагрева к нагревающему элементу в течение приблизительно 10-30 секунд подается напряжение 60-100 В при величине тока 17-25 А для создания температуры более 150oС. Устройство настоящей электронагревательной ткани позволяет осуществить одинаковое распределение тепла по всей его поверхности. При этом могут применяться как постоянный ток, так и переменный ток, а источники напряжения могут варьироваться от 9 до 380 В. Настоящее изобретение предусматривает применение электронагревательной ткани, которая может работать в течение различных периодов времени и при различных температурах для того, чтобы создать желаемые характеристики подогрева.According to the present invention, it is planned to use at least two different heating modes. This is the maximum heating mode and normal heating mode. During the maximum heating mode, a voltage of 60-100 V is applied to the heating element for about 10-30 seconds at a current value of 17-25 A to create a temperature of more than 150 o C. The device of this electric heating fabric allows for the same heat distribution over its entire surface. In this case, both direct current and alternating current can be used, and voltage sources can vary from 9 to 380 V. The present invention provides for the use of electric heating fabric, which can work for different periods of time and at different temperatures in order to create the desired characteristics heating up.
Когда нагревательный элемент работает при нормальных условиях, на него подается более низкое напряжение (13-14 В при величине тока 4-5 А), чтобы обеспечить температуру нормального режима работы. Данный режим применяется, например, когда необходимо подогреть сиденье машины в холодный зимний день. При данном режиме материал нагревается до температуры 10-55oС. При нормальном режиме работы оператор может регулировать напряжение для того, чтобы достичь желаемой температуры нагрева. Кроме того, можно изготовить подогревающий материал, который будет поддерживать постоянную температуру в течение неопределенного периода времени.When the heating element operates under normal conditions, a lower voltage (13-14 V at a current value of 4-5 A) is supplied to it to ensure the temperature of normal operation. This mode is used, for example, when it is necessary to warm up a car seat on a cold winter day. In this mode, the material is heated to a temperature of 10-55 o C. In normal operation, the operator can adjust the voltage in order to achieve the desired heating temperature. In addition, it is possible to produce a heating material that will maintain a constant temperature for an indefinite period of time.
В дальнейшем настоящее изобретение рассматривается для электронагревательной ткани по фиг. 7, предусматривающей применение многочисленных температурных нагревательных участков или зон 15, 16 и 17 на данном полотне подогревающего материала, разделенных проводящими шинами, отстоящими друг от друга на различном расстоянии L(L1<L2<L3). Например, необходимо обеспечить температуру А в первой зоне 15 подогрева и температуру Б во второй зоне 16 и т.д. Данное изобретение может быть использовано в автомобильной, строительной промышленности и в других областях, где желательно применение многочисленных температурных зон. Создавая многочисленные зоны или поля на одном полотне подогревающего материала, данная область может нагреваться до различных заранее предусмотренных температур. Это может быть достигнуто путем использования отсекателей или прерывателей цепи 13 в различных сегментах диэлектрической перегородки 6, что позволяет каждому полю соединяться параллельно с соседним электрическим полем. Прерыватели цепи выполняются с контактами 18 для подсоединения проводов от источника питания. Данное изобретение также сводит к минимуму необходимость применения многочисленных электрических выводов.Further, the present invention is considered for the electric heating fabric of FIG. 7, providing for the use of multiple temperature heating sections or
На фиг.9 представлен пример исполнения электронагревательной ткани в виде выполненного переплетением нитей полотна, состоящего из основных неэлектропроводных нитей, выполненных из хлопкового или синтетического волокна, имеющих первое направление, и имеющих второе направление, перпендикулярное первому, электропроводных резистивных нитей с линейным электрическим сопротивлением от 2,7 до 1800 Ом/см, каждая из которых состоит из синтетического или стеклянного волокна с оболочкой из полимерного резистивного материала, содержащего углеродный наполнитель, состоящий из технического углерода и графита. Ткань снабжена, по крайней мере, тремя проводящими шинами, имеющими первое направление, совпадающее с направлением основных неэлектропроводных нитей, для распределения электроэнергии между электропроводными резистивными нитями и, по крайней мере, одной распределительной шиной, расположенной во втором направлении, совпадающем с направлением электропроводных резистивных нитей и отделенных от последней неэлектропроводными нитями из хлопкового или синтетического волокна, расположенными в том же втором направлении и создающими диэлектрический барьер между распределительной шиной и электропроводными резистивными нитями, в котором для распределения электроэнергии между проводящими шинами расположен прерыватель цепи. Указанные проводящие шины разнесены по полотну относительно друг друга на заданное расстояние для формирования двух нагреваемых участков. Электропроводные резистивные нити расположены между указанными шинами для передачи электроэнергии от одной проводящей шины к другой шине. Каждая из указанных проводящих шин и распределительная шина включают в себя, по крайней мере, одну нить с низким электрическим сопротивлением. Ткань выполнена с дополнительным диэлектрическим барьером, расположенным со стороны края полотна, противоположного размещению диэлектрического барьера, в котором расположен прерыватель цепи. Нижний диэлектрический барьер формирует окончание греющего поля по длине ткани. Figure 9 shows an example of the embodiment of electric heating fabric in the form of a web made of interwoven threads, consisting of main non-conductive threads made of cotton or synthetic fiber having a first direction and having a second direction perpendicular to the first, conductive resistive threads with a linear electrical resistance of 2 , 7 to 1800 Ohm / cm, each of which consists of a synthetic or glass fiber with a sheath of a polymer resistive material containing carbon second filler consisting of carbon black and graphite. The fabric is provided with at least three conductive tires having a first direction coinciding with the direction of the main non-conductive threads for distributing electricity between the conductive resistive threads and at least one distribution bus located in a second direction coinciding with the direction of the conductive resistive threads and separated from the latter by non-conductive threads of cotton or synthetic fiber, located in the same second direction and creating a dielectric A barrier between the distribution bus and the conductive resistive strands, in which a circuit breaker is located to distribute power between the conductive buses. These conductive busbars are spaced apart from each other by a predetermined distance relative to each other to form two heated sections. Electrically conductive resistive filaments are located between these buses for transmitting electricity from one conductive bus to another bus. Each of these conductive buses and the distribution bus include at least one thread with low electrical resistance. The fabric is made with an additional dielectric barrier located on the side of the edge of the fabric, opposite to the placement of the dielectric barrier in which the circuit breaker is located. The lower dielectric barrier forms the end of the heating field along the length of the fabric.
Из вышеупомянутого становится понятно, что изобретение представляет собой прибор для подачи однородного тепла в контролируемых количествах. Кроме того, прибор может работать в течение ограниченного периода времени при повышенных температурах, чтобы увеличить возможность производства автомобильных сидений, которые будут включать систему подогрева. Помимо указанных выше вариантов настоящего изобретения возможны и другие варианты. From the above it becomes clear that the invention is a device for supplying uniform heat in controlled amounts. In addition, the instrument can operate for a limited period of time at elevated temperatures in order to increase the possibility of producing car seats that will include a heating system. In addition to the above variations of the present invention, other variations are possible.
Для изготовления ткани с указанными эксплуатационными показателями согласно изобретению используется резистивная электропроводная нить, представляющая собой структуру "оболочка-ядро", "ядро" которой представляет собой синтетическое или стеклянное волокно либо синтетические или стеклянные волокна, а резистивная "оболочка" представляет собой полимерную углеродосодержащую композицию. Само волокно может быть выполнено монолитным или из комбинации нитей. For the manufacture of fabric with the specified performance indicators according to the invention, a resistive conductive thread is used, which is a shell-core structure, the core of which is a synthetic or glass fiber or synthetic or glass fibers, and the resistive shell is a polymer carbon-containing composition. The fiber itself can be made monolithic or from a combination of threads.
Для изготовления электропроводной резистивной нити в качестве "ядра" используют крученые синтетические или стеклянные нити в два или в три сложения с числом кручений в пределах 40 - 50 на метр, имеющие линейную плотность в пределах 28 - 50 текс. В качестве синтетических нитей используют нити с различной формой поперечного сечения волокна. For the manufacture of an electrically conductive resistive yarn, twisted synthetic or glass yarns in two or three additions with a number of torsions in the range of 40-50 per meter and a linear density in the range of 28-50 tex are used as the "core". As synthetic yarns, yarns with various cross-sectional shapes of the fiber are used.
Полимерная углеродосодержащая композиция, представляющая собой резистивную "оболочку", состоит из поливинилиденфторидного термопласта, технического углерода, полученного из ацетилена, и коллоидного графита. The polymer carbon-containing composition, which is a resistive “shell”, consists of polyvinylidene fluoride thermoplastic, carbon black obtained from acetylene, and colloidal graphite.
Поливинилиденфторид представляет собой термопластичный полимер, имеющий молекулярную массу 80 - 200 тысяч, плотность 1,77 г/см3, температуру плавления 160 - 170oС, температуру разложения >300oС, температуру эксплуатации от -40 до +150oС, растворимый в ацетоне, диметилформамиде, диметилсульфоксиде и нерастворимый в воде. Получают поливинилиденфторид радикальной полимеризацией винилиденфторида. Поливинилиденфторид находит применение в производстве электроизоляции, электретных пленок, термоусадочных трубок, волокон и т.д.Polyvinylidene fluoride is a thermoplastic polymer having a molecular weight of 80 - 200 thousand, density 1.77 g / cm 3 , melting point 160 - 170 o C, decomposition temperature> 300 o C, operating temperature from -40 to +150 o C, soluble in acetone, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide and insoluble in water. Polyvinylidene fluoride is obtained by radical polymerization of vinylidene fluoride. Polyvinylidene fluoride is used in the manufacture of electrical insulation, electret films, heat shrink tubes, fibers, etc.
Проведенные исследования показали, что из широкой гаммы существующих марок технического углерода наиболее эффективное влияние на электрические характеристики резистивного материала "оболочки" нити оказывает технический углерод марки А144-Э (ТУ 14-106-357-90. Углерод технический элементный А144-Э), полученный в процессе термического разложения ацетилена при высоком давлении (взрывной процесс) и применяемый при изготовлении химических источников тока, магнитных носителей информации, полимерных и резинотехнических композиций. Технический углерод, получаемый из ацетилена, имеет низкую зольность (не более 0,07%), высокую массовую долю чистого углерода (не менее 99,75%) и высокую удельную поверхность (140-160 м2/г).Studies have shown that of the wide range of existing carbon black grades, the carbon black A144-E (TU 14-106-357-90. Technical elemental carbon A144-E) obtained most effectively affects the electrical characteristics of the resistive material of the "sheath" of the thread. in the process of thermal decomposition of acetylene at high pressure (explosive process) and used in the manufacture of chemical current sources, magnetic information carriers, polymer and rubber compositions. Carbon black obtained from acetylene has a low ash content (not more than 0.07%), a high mass fraction of pure carbon (not less than 99.75%) and a high specific surface area (140-160 m 2 / g).
Использование в составе полимерного резистивного материала тонкоизмельченных частиц (размером от 0,5 до 100 мкм) природного графита с плотнокристаллической, чешуйчатой или аморфизированной структурой или искусственного графита не позволяет решить поставленную задачу, что скорее всего обусловлено структурой их кристаллической решетки. При использовании вышеуказанных графитов в составе полимерного резистивного материала для снижения линейного электрического сопротивления нити требуется увеличение площади поперечного сечения "оболочки", что приводит к увеличению расхода полимерного резистивного материала. The use of finely divided particles (from 0.5 to 100 μm in size) of natural graphite with a densely crystalline, scaly, or amorphized structure or artificial graphite in the composition of the polymer resistive material does not allow us to solve the problem, which is most likely due to the structure of their crystal lattice. When using the above graphites in the composition of the polymer resistive material, to reduce the linear electrical resistance of the filament, an increase in the cross-sectional area of the “shell” is required, which leads to an increase in the consumption of polymer resistive material.
Согласно изобретению указанный недостаток устраняется путем введения в композицию резистивного материала, состоящего из поливинилиденфторида, технического углерода, полученного из ацетилена, и коллоидного графита с размером частиц менее 5 мкм. According to the invention, this drawback is eliminated by introducing into the composition a resistive material consisting of polyvinylidene fluoride, carbon black obtained from acetylene, and colloidal graphite with a particle size of less than 5 microns.
Одним из путей получения коллоидного графита является превращение гидрофобной поверхности тонкоизмельченных графитовых частиц в гидрофильную. Это возможно при возникновении на ней кислородосодержащих функциональных групп, способствующих ее смачиванию. Для этого термически обеззоленный натуральный графит чешуйчатого строения подвергают вибрационному измельчению и последующей обработке смесью безводных азотной и серной кислот и воды при температуре 90oС. Конечной стадией обработки графитовых частичек в кислотах является образование графитовой окиси. Ограничение времени и температуры обработки, а также размеров диспергируемых частиц позволяет приостановить этот процесс на стадии образования коллоидного графита. После указанной обработки графитовые частицы тщательно отмываются от окисляющей смеси, фильтруются и становятся способными к образованию коллоидных растворов с водой, метиловым и этиловым спиртами, ацетоном. Особые преимущества коллоидного графита заключаются в способности при высыхании образовывать пленки с хорошей адгезией к подложке, со стабильной электрической проводимостью и отсутствием газовыделения. В зависимости от условий приготовления удельная поверхность частиц коллоидного графита находится в пределах 1000 - 1500 м2/г.One of the ways to obtain colloidal graphite is the conversion of the hydrophobic surface of finely divided graphite particles into hydrophilic. This is possible when oxygen-containing functional groups appear on it that contribute to its wetting. To do this, thermally anesthetized natural flake graphite is subjected to vibrational grinding and subsequent treatment with a mixture of anhydrous nitric and sulfuric acids and water at a temperature of 90 o C. The final stage of processing of graphite particles in acids is the formation of graphite oxide. Limiting the time and temperature of the treatment, as well as the size of the dispersible particles allows you to suspend this process at the stage of formation of colloidal graphite. After this treatment, the graphite particles are thoroughly washed from the oxidizing mixture, filtered and become capable of forming colloidal solutions with water, methyl and ethyl alcohols, acetone. Particular advantages of colloidal graphite are the ability to form films upon drying with good adhesion to the substrate, with stable electrical conductivity and the absence of gas evolution. Depending on the preparation conditions, the specific surface of colloidal graphite particles is in the range of 1000 - 1500 m 2 / g.
Основное применение коллоидного графита - это получение коллоидно-графитовых препаратов для смазки штампов матриц при горячей штамповке, смазки тяжелонагруженных подшипников скольжения, а также они нашли применение в качестве электропроводящего покрытия стеклянных электронно-лучевых трубок и магнитных лент. The main use of colloidal graphite is the production of colloidal graphite preparations for the lubrication of die dies during hot stamping, the lubrication of heavily loaded plain bearings, and they have also been used as an electrically conductive coating for glass cathode ray tubes and magnetic tapes.
Линейное электрическое сопротивление электропроводной нити зависит от свойств полимерного резистивного материала, массового соотношения резистивного материала и исходной нити. В свою очередь свойства полимерного резистивного материала определяются его компонентным составом и соотношением компонентов. The linear electrical resistance of the electrically conductive filament depends on the properties of the polymer resistive material, the mass ratio of the resistive material and the source filament. In turn, the properties of a polymer resistive material are determined by its component composition and component ratio.
Исследования по оптимизации состава полимерного резистивного материала показали, что для получения электропроводной нити с линейным электрическим сопротивлением в интервале 0,2 - 180 кОм/м требуется:
- во-первых, соблюдать массовое соотношение технического углерода, полученного из ацетилена, и коллоидного графита в пределах от 1:0,1 до 1:1,4 соответственно;
- во-вторых, соблюдать массовое соотношение поливинилиденфторидного термопласта и углеродного наполнителя в пределах от 1:0,3 до 1:0,6 соответственно;
- в-третьих, соблюдать массовое соотношение полимерного резистивного материала и исходного волокна или нити в пределах от 0,2:1 до 0,65:1 соответственно.Studies to optimize the composition of the polymer resistive material showed that in order to obtain an electrically conductive filament with a linear electrical resistance in the range of 0.2 - 180 kΩ / m, it is required:
- firstly, observe the mass ratio of carbon black obtained from acetylene and colloidal graphite in the range from 1: 0.1 to 1: 1.4, respectively;
- secondly, to observe the mass ratio of polyvinylidene fluoride thermoplastic and carbon filler in the range from 1: 0.3 to 1: 0.6, respectively;
- thirdly, observe the mass ratio of the polymer resistive material and the source fiber or thread in the range from 0.2: 1 to 0.65: 1, respectively.
При снижении концентрации коллоидного графита ниже указанной величины сопротивление электропроводной нити возрастает выше допустимого значения и оно становится нестабильным по ее длине, а увеличение концентрации коллоидного графита выше указанного значения снижает физико-механические свойства резистивной оболочки, которая разрушается в процессе изготовления ткани. When the concentration of colloidal graphite decreases below the specified value, the resistance of the electrically conductive filament increases above the permissible value and it becomes unstable along its length, and an increase in the concentration of colloidal graphite above the specified value reduces the physicomechanical properties of the resistive sheath, which is destroyed during the fabrication process.
Снижение концентрации углеродного наполнителя в резистивном материале ниже указанной величины приводит к повышению линейного электрического сопротивления электропроводной нити выше допустимого значения и делает ее непригодной для изготовления тканых нагревательных элементов, а повышение концентрации углеродного наполнителя выше указанной величины снижает физико-механические свойства резистивной оболочки и ее адгезию к нити, что делает электропроводную нить непригодной для изготовления ткани. A decrease in the concentration of the carbon filler in the resistive material below the specified value leads to an increase in the linear electrical resistance of the electrically conductive filament above the permissible value and makes it unsuitable for the manufacture of woven heating elements, and an increase in the concentration of the carbon filler above the indicated value reduces the physicomechanical properties of the resistive shell and its adhesion to threads, which makes the conductive thread unsuitable for the manufacture of fabric.
Снижение величины наноса резистивного материала на исходную нить или волокно ниже указанного значения приводит к нарушению сплошности покрытия и делает нить неэлектропроводной, а повышение величины наноса резистивного материала на нить/волокно выше указанного значения нецелесообразно с экономической точки зрения. A decrease in the amount of the resistive material deposited onto the original thread or fiber below the specified value leads to a discontinuity in the coating and makes the wire non-conductive, and an increase in the amount of the resistive material deposited onto the thread / fiber above the specified value is not economically feasible.
Согласно изобретению способ изготовления электропроводной резистивной нити заключается в приготовлении полимерного резистивного материала, включающего углеродный наполнитель, состоящий из технического углерода и графита, и нанесении его в виде оболочки на синтетическое или стеклянное волокно. При этом для приготовления указанного полимерного резистивного материала получают 12-15% раствор поливинилиденфторида в ацетоне путем смешения компонентов в герметичном смесителе при комнатной температуре до полного растворения термопласта, смешивают технический углерод с полученным раствором полимера, осуществляют циркуляцию полученной суспензии в замкнутом контуре по схеме смеситель-перетирочный узел-смеситель для диспергирования частиц технического углерода и получения гомогенного раствора, а затем смешивают полученный гомогенный раствор с коллоидным графитом и производят перетирку смеси, указанную смесь после перетирки наносят в виде оболочки на исходное волокно путем ее прохождения через раствор и фильеру, диаметр отверстия которой регулирует величину наноса резистивного материала на волокно, и удаляют растворитель из резистивной оболочки путем сушки нити в токе горячего воздуха при температуре 105-110oС.According to the invention, a method of manufacturing an electrically conductive resistive filament consists in preparing a polymer resistive material comprising a carbon filler consisting of carbon black and graphite, and applying it in the form of a sheath to a synthetic or glass fiber. Moreover, to prepare the specified polymer resistive material, a 12-15% solution of polyvinylidene fluoride in acetone is obtained by mixing the components in an airtight mixer at room temperature until the thermoplastic is completely dissolved, carbon black is mixed with the obtained polymer solution, and the resulting suspension is circulated in a closed loop according to the mixer grinding unit-mixer for dispersing carbon black particles and obtaining a homogeneous solution, and then the resulting homogen is mixed solution with colloidal graphite and grind the mixture, the mixture after grinding is applied in the form of a sheath on the original fiber by passing it through the solution and the die, the hole diameter of which regulates the amount of resistive material deposited on the fiber, and the solvent is removed from the resistive shell by drying the thread in a stream of hot air at a temperature of 105-110 o C.
Технология получения электропроводной резистивной нити согласно изобретению включает следующие операции:
- приготовление 12-15% раствора поливинилиденфторида в ацетоне путем смешения компонентов в герметичном смесителе при комнатной температуре до полного растворения термопласта;
- смешение технического углерода с полученным раствором полимера;
- циркуляцию полученной суспензии в замкнутом контуре по схеме смеситель-перетирочный узел-смеситель для диспергирования частиц технического углерода и получения гомогенного раствора;
- смешение полученного гомогенного раствора с коллоидным графитом и перетирку смеси;
- нанесение оболочки из полимерного резистивного материала на исходную нить путем ее прохождения через раствор и фильеру, диаметр отверстия которой регулирует величину наноса резистивного материала на нить;
- удаление растворителя из резистивной оболочки путем сушки нити в токе горячего воздуха при температуре 105-110oС.The technology for producing a conductive resistive filament according to the invention includes the following operations:
- preparation of a 12-15% solution of polyvinylidene fluoride in acetone by mixing the components in an airtight mixer at room temperature until the thermoplastic is completely dissolved;
- mixing carbon black with the resulting polymer solution;
- circulation of the resulting suspension in a closed loop according to the mixer-grinding unit-mixer scheme for dispersing carbon black particles and obtaining a homogeneous solution;
- mixing the resulting homogeneous solution with colloidal graphite and grinding the mixture;
- applying a sheath of polymer resistive material to the starting thread by passing it through the solution and the die, the diameter of the hole of which controls the amount of resistive material deposited on the thread;
- removal of solvent from the resistive shell by drying the filament in a stream of hot air at a temperature of 105-110 o C.
Использование при получении электропроводной резистивной нити поливинилиденфторидного термопласта, технического углерода, полученного из ацетилена, и коллоидного графита позволило снизить расход полимерного резистивного материала, наносимого на исходную нить, и расширить интервал по линейному электрическому сопротивлению у электропроводной нити. The use of polyvinylidene fluoride thermoplastic, carbon black obtained from acetylene, and colloidal graphite in the preparation of an electrically conductive resistive filament made it possible to reduce the consumption of polymer resistive material deposited on the initial filament and to extend the range of linear electrical resistance of the electrically conductive filament.
Сущность изобретения в части способа поясняется на примерах. The invention in terms of the method is illustrated by examples.
Пример 1. 100 массовых частей поливинилиденфторидного термопласта растворяют при перемешивании в 600 массовых частях ацетона. В полученный раствор полимера добавляют 50 массовых частей технического углерода, полученного из ацетилена, смесь перемешивают и перетирают, после чего добавляют при перемешивании 7 массовых частей коллоидного графита и снова перетирают. Example 1. 100 mass parts of polyvinylidene fluoride thermoplastic are dissolved with stirring in 600 mass parts of acetone. 50 parts by weight of carbon black obtained from acetylene are added to the resulting polymer solution, the mixture is stirred and triturated, after which 7 parts by weight of colloidal graphite are added with stirring and triturated again.
Нанесение полимерного резистивного материала осуществляют на крученую полиэфирную нить 35 номера, имеющую 40 кручений на метр и линейную плотность 28,6 текс (0,0286 г/м). Процесс нанесения полимерного резистивного материала на нить проводят при 20oС со скоростью протяжки нити 25 м/мин путем ее пропускания через раствор резистивного материала с последующим прохождением через фильеру, диаметр отверстия которой регулирует величину наноса раствора на нить. После прохождения фильеры нить подвергают сушке в токе горячего воздуха при температуре 105-110oС для удаления растворителя и наматывают на бобину. В результате получают электропроводную резистивную нить, характеристики которой представлены в таблице, примеры 1/1 и 1/2.The application of the polymer resistive material is carried out on a 35 number twisted polyester thread having 40 torsions per meter and a linear density of 28.6 tex (0.0286 g / m). The process of applying a polymer resistive material to a thread is carried out at 20 ° C. with a thread drawing speed of 25 m / min by passing it through a solution of resistive material and then passing through a die, the diameter of the hole of which controls the amount of solution applied to the thread. After passing the spinneret, the thread is dried in a stream of hot air at a temperature of 105-110 o With to remove solvent and wound on a bobbin. The result is a conductive resistive thread, the characteristics of which are presented in the table, examples 1/1 and 1/2.
Пример 2. 100 массовых частей поливинилиденфторидного термопласта растворяют при перемешивании в 700 массовых частях ацетона. В полученный раствор полимера добавляют 15 массовых частей технического углерода, полученного из ацетилена, смесь перемешивают и перетирают, после чего добавляют при перемешивании 20 массовых частей коллоидного графита и снова перетирают. Example 2. 100 mass parts of polyvinylidene fluoride thermoplastic are dissolved with stirring in 700 mass parts of acetone. 15 parts by weight of carbon black obtained from acetylene are added to the resulting polymer solution, the mixture is mixed and triturated, after which 20 parts by weight of colloidal graphite are added with stirring and triturated again.
Нанесение полимерного резистивного материала на нить производят аналогично примеру 1. В результате получают электропроводную резистивную нить, характеристики которой представлены в таблице, примеры 2/1 и 2/2. The application of the polymer resistive material to the thread is carried out analogously to example 1. The result is an electrically conductive resistive thread, the characteristics of which are presented in the table, examples 2/1 and 2/2.
Пример 3. 100 массовых частей поливинилиденфторидного термопласта растворяют при перемешивании в 650 массовых частях ацетона. В полученный раствор полимера добавляют 27 массовых частей технического углерода, полученного из ацетилена, смесь перемешивают и перетирают, после чего добавляют при перемешивании 23 массовых части коллоидного графита и снова перетирают. Example 3. 100 mass parts of polyvinylidene fluoride thermoplastic are dissolved with stirring in 650 mass parts of acetone. 27 parts by weight of carbon black obtained from acetylene are added to the resulting polymer solution, the mixture is mixed and triturated, after which 23 parts by weight of colloidal graphite are added with stirring and triturated again.
Нанесение полимерного резистивного материала осуществляют на крученую полиэфирную нить 20 номера, имеющую 50 кручений на метр и линейную плотность 50 текс (0,050 г/м) со скоростью протяжки нити 20 м/мин. В результате получают электропроводную резистивную нить, характеристики которой представлены в таблице, примеры 3/1 и 3/2. The application of polymer resistive material is carried out on a twisted polyester thread of 20 numbers, having 50 torsions per meter and a linear density of 50 tex (0.050 g / m) with a thread speed of 20 m / min. The result is a conductive resistive thread, the characteristics of which are presented in the table, examples 3/1 and 3/2.
Пример 4. Готовят раствор полимерного резистивного материала аналогично примеру 3. Example 4. Prepare a solution of a polymer resistive material as in example 3.
Наносят полимерный резистивный материал на крученую стеклянную нить 20 номера, имеющую 45 кручений на метр и линейную плотность 50 текс (0,050 г/м). Нанесение полимерного резистивного материала на нить производят аналогично примеру 3, но со скоростью протяжки нити 15 м/мин. В результате получают электропроводную резистивную нить, характеристики которой представлены в таблице, примеры 4/1 и 4/2. The polymer resistive material is applied to a twisted glass thread of 20 numbers, having 45 torsions per meter and a linear density of 50 tex (0.050 g / m). The application of the polymer resistive material to the thread is carried out analogously to example 3, but with a speed of pulling the thread of 15 m / min. The result is a conductive resistive thread, the characteristics of which are presented in the table, examples 4/1 and 4/2.
В таблице представлены также характеристики электропроводной резистивной нити, полученной согласно прототипу (US 4783814, пример 1, образец 4). Из представленных данных видно, что электропроводная резистивная нить, полученная согласно изобретению (пример 3/1 и 3/2), при сопоставимых значениях по линейному электрическому сопротивлению с электропроводной нитью, полученной в прототипе, имеет в 4 - 5 раз меньший расход резистивного материала. The table also presents the characteristics of the conductive resistive filament obtained according to the prototype (US 4783814, example 1, sample 4). From the presented data it can be seen that the conductive resistive thread obtained according to the invention (examples 3/1 and 3/2), with comparable values of the linear electrical resistance with the conductive thread obtained in the prototype, has 4 to 5 times less consumption of resistive material.
Этот результат достигнут благодаря: использованию в составе полимерной резистивной композиции поливинилиденфторида, хорошо растворимого в ацетоне, коллоидного графита, способного в присутствии ацетона образовывать коллоидный раствор и взаимодействовать с частицами технического углерода, полученного из ацетилена, на уровне функциональных групп, расположенных на их развитых поверхностях, что позволяет повысить электропроводимость полимерного резистивного материала, а это, в свою очередь, приводит к возможности снижения его расхода при получении электропроводной резистивной нити с требуемым линейным электрическим сопротивлением; определенному соотношению компонентов углеродного наполнителя и полимерного материала, а также полимерного резистивного материала и исходной нити. This result was achieved due to: the use of polyvinylidene fluoride, highly soluble in acetone, colloidal graphite, which is capable of forming a colloidal solution and interacting with carbon black particles obtained from acetylene at the level of functional groups located on their developed surfaces in the polymer resistive composition which allows to increase the electrical conductivity of the polymer resistive material, and this, in turn, leads to the possibility of reducing its consumption When receiving resistive conductive yarn with the desired linear electrical resistance; a certain ratio of the components of the carbon filler and the polymer material, as well as the polymer resistive material and the starting thread.
Промышленная применимость. Настоящее изобретение промышленно применимо, так как для его реализации используется технология, которая в настоящее время применяется при изготовлении гибких нагревательных конструкций. Industrial applicability. The present invention is industrially applicable, as its implementation uses technology that is currently used in the manufacture of flexible heating structures.
Claims (22)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001108642A RU2182406C1 (en) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | Electric heating cloth (alternatives) and electricity conducting thread for this cloth; method for manufacturing this thread |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001108642A RU2182406C1 (en) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | Electric heating cloth (alternatives) and electricity conducting thread for this cloth; method for manufacturing this thread |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2182406C1 true RU2182406C1 (en) | 2002-05-10 |
Family
ID=20247867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001108642A RU2182406C1 (en) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | Electric heating cloth (alternatives) and electricity conducting thread for this cloth; method for manufacturing this thread |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2182406C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011015291A2 (en) | 2009-08-03 | 2011-02-10 | Koenig Olga | Device for de-icing vehicles, particularly airplanes |
| EA024312B1 (en) * | 2009-07-01 | 2016-09-30 | Капэситив Текнолоджиз Лимитед | Low resistance electric heating system |
| RU2623401C2 (en) * | 2015-10-28 | 2017-06-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) | Method for manufacturing electric conducting thread from ultrathin glass fibers |
-
1999
- 1999-11-15 RU RU2001108642A patent/RU2182406C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA024312B1 (en) * | 2009-07-01 | 2016-09-30 | Капэситив Текнолоджиз Лимитед | Low resistance electric heating system |
| WO2011015291A2 (en) | 2009-08-03 | 2011-02-10 | Koenig Olga | Device for de-icing vehicles, particularly airplanes |
| RU2623401C2 (en) * | 2015-10-28 | 2017-06-26 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) | Method for manufacturing electric conducting thread from ultrathin glass fibers |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7204015B2 (en) | Electric heating cloth method | |
| US4983814A (en) | Fibrous heating element | |
| EP0505936B1 (en) | Tyre warm-up wrap | |
| US6720539B2 (en) | Woven thermal textile | |
| US5484983A (en) | Electric heating element in knitted fabric | |
| EP1961264B1 (en) | Flat heating element | |
| JP2014037666A (en) | Conductive silicone rubber heating element and method for producing the same | |
| US20080047733A1 (en) | Spiral heating wire | |
| US20090152257A1 (en) | Electric Heating Device | |
| JPH11512224A (en) | Heating element | |
| RU2182406C1 (en) | Electric heating cloth (alternatives) and electricity conducting thread for this cloth; method for manufacturing this thread | |
| CN103572453A (en) | Conductive silicone rubber heating element and manufacturing method thereof | |
| RU2187907C1 (en) | Electric heating fabric | |
| US7132630B2 (en) | Resistive heating using polyaniline fiber | |
| KR100847055B1 (en) | Planar heating apparatus and method of making the same | |
| CA1234597A (en) | Electrical devices comprising ptc elements | |
| RU2203352C2 (en) | Electricity conducting resistive filament for electric heating fabric and its manufacturing process | |
| GB2173200A (en) | Conductive materials | |
| RU2109091C1 (en) | Electric heating fabric | |
| KR200379878Y1 (en) | Planar heating apparatus | |
| JP6136531B2 (en) | Cloth heater | |
| KR20230143357A (en) | Heating wires including metal wires in conductive carbon composite | |
| KR20090039948A (en) | The manufacturing of heating basalt fiber | |
| JPH01258384A (en) | Plane-form heating body and its manufacture | |
| JPH0896942A (en) | Self temperature control type heating wire |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20091116 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20100927 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181116 |