RU2282317C1 - Electro-heating fabric and method for manufacturing electro-conductive resistive thread for said fabric - Google Patents
Electro-heating fabric and method for manufacturing electro-conductive resistive thread for said fabric Download PDFInfo
- Publication number
- RU2282317C1 RU2282317C1 RU2005101811/09A RU2005101811A RU2282317C1 RU 2282317 C1 RU2282317 C1 RU 2282317C1 RU 2005101811/09 A RU2005101811/09 A RU 2005101811/09A RU 2005101811 A RU2005101811 A RU 2005101811A RU 2282317 C1 RU2282317 C1 RU 2282317C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- conductive
- resistive
- thread
- electro
- threads
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к электротермии, и касается конструкции электронагревательной ткани и способа изготовления электропроводной резистивной нити для этой ткани, применяемой в нагревательных устройствах, предназначенных для обеспечения и поддержания требуемой температуры в локальной зоне, которые могут быть использованы в строительстве, в текстильной промышленности и др.The invention relates to electrical engineering, in particular to electrothermics, and relates to the design of electric heating fabric and a method for manufacturing an electrically conductive resistive thread for this fabric, used in heating devices designed to provide and maintain the required temperature in the local area, which can be used in construction, in textile industry and others
Известна электронагревательная ткань, содержащая электропроводные резистивные нити, представляющие собой структуру "оболочка - ядро", где "ядро" выполнено из синтетического волокна типа нейлона, полиэфирного типа, полиолефинового типа с низкой температурой плавления или высокоплавких волокон полифторэтиленового типа и полиамидного типа. "Оболочка" выполняет роль резистивного материала и состоит из композиции, включающей полиуретановую смолу полиэфирного типа и углеродный наполнитель. В качестве углеродного наполнителя используют технический углерод и графит (патент США 4983814, 219/545, H 05 B 3/34, 1991 г.).Known electric heating fabric containing conductive resistive filaments, representing the structure of the shell-core ", where the" core "is made of synthetic fibers such as nylon, polyester type, polyolefin type with a low melting point or high-melting fibers of polyfluoroethylene type and polyamide type. The “shell” acts as a resistive material and consists of a composition comprising a polyester type polyurethane resin and a carbon filler. Carbon black and graphite are used as the carbon filler (US Pat. No. 4,983,814, 219/545, H 05 B 3/34, 1991).
Способ изготовления описанной электропроводной резистивной нити включает нанесение от одного до трех слоев резистивного материала на синтетическое волокно.A method of manufacturing the described conductive resistive filament includes applying from one to three layers of resistive material on a synthetic fiber.
К недостаткам электропроводной ткани можно отнести недостаточно стабильное электрическое сопротивление из-за использования в качестве электропроводной резистивной нити синтетического волокна типа нейлона, которое при механическом воздействии претерпевает сильное растяжение.The disadvantages of the electrically conductive fabric include insufficiently stable electrical resistance due to the use of a synthetic fiber such as nylon, which undergoes a strong stretching when subjected to mechanical stress.
Другим недостатком является необходимость нанесения на синтетическое волокно нескольких слоев резистивного материала, что приводит к увеличению затрат на производство нити.Another disadvantage is the need to apply several layers of resistive material to the synthetic fiber, which leads to an increase in the cost of producing the yarn.
Известна также электронагревательная ткань, представляющая собой выполненное переплетением нитей полотно, состоящее из основных неэлектропроводных нитей, имеющих первое направление, и имеющих второе направление, перпендикулярно первому, электропроводных резистивных нитей, каждая из которых состоит из центрального волокна с оболочкой из полимерного резистивного материала, содержащего углеродный наполнитель, состоящий из технического углерода и графита, и снабженная проводящими шинами (патент РФ 2182406, Н 05 В 3/36, 2002 г. - прототип). В качестве синтетического материала для неэлектропроводных нитей используется нейлон или кевлар, или номекс. В качестве синтетического материала для центрального волокна и электропроводных резистивных нитей использованы стекловолокно или кевлар, или номекс, или капрон.An electric heating fabric is also known, which is a web made by interweaving the threads, consisting of the main non-conductive threads having a first direction and having a second direction, perpendicular to the first, conductive resistive threads, each of which consists of a central fiber with a sheath of a polymer resistive material containing carbon filler, consisting of carbon black and graphite, and equipped with conductive tires (RF patent 2182406, H 05 B 3/36, 2002 - prototype). As a synthetic material for non-conductive filaments, nylon or Kevlar, or Nomex is used. Fiber glass or Kevlar, or Nomex, or Kapron are used as synthetic material for the central fiber and the conductive resistive filaments.
Способ изготовления электропроводной резистивной нити по вышеуказанному прототипу включает получение раствора полимерного углеродсодержащего резистивного материала путем растворения полимерного связующего в растворителе и смешения полученного раствора с углеродным наполнителем, нанесение полученной смеси в виде оболочки на центральное волокно путем прохождения через раствор и фильеру, удаление растворителя из резистивной оболочки путем сушки нити в токе горячего воздуха при температуре 105-110°С. В качестве полимерного связующего используют поливинилиденфторид, растворенный в ацетоне. В качестве углеродного наполнителя берут технический углерод и коллоидный графит, а в качестве центрального волокна используют синтетическую или стеклянную нить.A method of manufacturing a conductive resistive filament according to the above prototype includes obtaining a solution of a polymer carbon-containing resistive material by dissolving the polymer binder in a solvent and mixing the resulting solution with a carbon filler, applying the resulting mixture in the form of a sheath to the central fiber by passing through the solution and die, removing the solvent from the resistive sheath by drying the filament in a stream of hot air at a temperature of 105-110 ° C. Polyvinylidene fluoride dissolved in acetone is used as a polymer binder. Carbon black and colloidal graphite are taken as the carbon filler, and synthetic or glass filament is used as the central fiber.
К недостаткам данной электронагревательной ткани относится использование при ее изготовлении в качестве электропроводных резистивных нитей стекловолокна, капрона и др., которые после пропитки резистивным материалом обладают неустойчивостью к механическим воздействиям, при изгибах резистивные нити подвергаются ломке, что приводит к значительному увеличению электрического сопротивления (до 5-10% при одном изгибе). Это обстоятельство приводит к тому, что электронагревательная ткань не соответствует по электрическому сопротивлению расчетному значению, т.к. в процессе ткания нить подвергается растяжению и изгибу, в результате чего меняется электросопротивление. Например, при использовании капроновой нити отклонение от расчетного значения может составить до 60%, в случае стеклянной нити - до 20%.The disadvantages of this electric heating fabric include the use of fiberglass, kapron, etc. as their electrically conductive resistive filaments, which, after impregnation with resistive material, are unstable to mechanical stress, when bent, resistive filaments are brittle, which leads to a significant increase in electrical resistance (up to 5 -10% in one bend). This circumstance leads to the fact that the electric heating fabric does not correspond to the calculated value in terms of electrical resistance, because in the process of weaving, the thread undergoes tension and bending, as a result of which the electrical resistance changes. For example, when using kapron filament, the deviation from the calculated value can be up to 60%, in the case of glass filament - up to 20%.
Кроме того, при использовании стекловолокна возникает экологическая проблема, т.к. в процессе ткани стекловолокно, покрытое полимерным резистивным материалом, подвергается разрезанию по краям ткани, которое сопровождается возникновением пыли из мельчайших частиц стекловолокна.In addition, when using fiberglass, an environmental problem arises, because in the process of fabric, fiberglass coated with a polymer resistive material is cut along the edges of the fabric, which is accompanied by the appearance of dust from the smallest particles of fiberglass.
Удаление пыли представляет собой сложную задачу, решение которой приводит к повышению себестоимости изделия.Dust removal is a difficult task, the solution of which leads to an increase in the cost of the product.
Недостатком способа изготовления электропроводной резистивной нити является невозможность ее производства в непрерывном цикле, т.к. формирующее нить устройство, в частности фильера, довольно быстро зарастает полимерным материалом в процессе пропитки нити, в результате чего возрастает электрическое сопротивление и нить становится неоднородной.The disadvantage of the method of manufacturing a conductive resistive thread is the impossibility of its production in a continuous cycle, because the device forming the thread, in particular the die, quickly becomes overgrown with polymeric material during the process of impregnation of the thread, as a result of which the electrical resistance increases and the thread becomes inhomogeneous.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является изготовление электронагревательной ткани с любым заданным равномерным электрическим сопротивлением и с надежным электрическим контактом, а также снижение себестоимости изделия путем создания непрерывного производства. Кроме того, в предлагаемом изобретении значительно снижается вес изделий и расширяется область их применения.The technical result of the invention is the manufacture of electric heating fabric with any given uniform electrical resistance and with reliable electrical contact, as well as reducing the cost of the product by creating continuous production. In addition, in the present invention, the weight of the products is significantly reduced and the scope of their application is expanded.
Технический результат достигается тем, что в известной электронагревательной ткани, представляющей собой выполненное переплетением нитей полотно, состоящее из основных неэлектропроводных нитей, имеющих первое направление, и имеющих второе направление, перпендикулярно первому, электропроводных резистивных нитей, каждая из которых состоит из центрального волокна с оболочкой из полимерного резистивного материала, содержащего углеродный наполнитель, состоящий из технического углерода и графита, и снабженной проводящими шинами, основные неэлектропроводные нити и электропроводные резистивные нити переплетены в виде сетки с образованием ячеек, величину шага h между электропроводными и резистивными нитями определяют из уравненияThe technical result is achieved by the fact that in the known electric heating fabric, which is a web made by interweaving the threads, consisting of the main non-conductive threads having a first direction and having a second direction, perpendicular to the first, conductive resistive threads, each of which consists of a central fiber with a sheath of polymer resistive material containing carbon filler, consisting of carbon black and graphite, and equipped with conductive tires, mainly non-conductive filaments and conductive resistive filaments are intertwined in the form of a grid with the formation of cells, the step size h between conductive and resistive filaments is determined from the equation
где U - рабочее электрическое напряжение,where U is the operating voltage
Р - удельная мощность нагревательного элемента,P is the specific power of the heating element,
d - ширина полотна,d is the width of the canvas
R - линейное электрическое сопротивление электропроводной нити, основные неэлектропроводные нити выполнены из базальтового волокна, электропроводные резистивные нити выполнены из полиакрилонитрильного волокна (ПАН) или представляют собой комбинированные нити из базальтового и полиэстерного волокна, причем отношение площади поперечного сечения базальтового волокна к площади поперечного сечения полиэстерного волокна S б.в.:S п.в. составляет 1:(1÷5), при этом полотно по всей своей поверхности покрыто полимерным электроизоляционным материалом.R is the linear electrical resistance of the conductive filament, the main non-conductive filaments are made of basalt fiber, the conductive resistive filaments are made of polyacrylonitrile fiber (PAN) or are combined filaments of basalt and polyester fiber, and the ratio of the basalt fiber cross-sectional area to the polyester fiber cross-sectional area S b.v.: S p.v. is 1: (1 ÷ 5), while the canvas is covered with a polymer insulating material over its entire surface.
Указанный технический результат достигается также тем, что в известном способе изготовления электропроводной резистивной нити, включающем получение раствора полимерного резистивного материала путем растворения полимерного связующего в растворителе и смешении полученного раствора с углеродным наполнителем, нанесение полученной смеси в виде оболочки на центральное волокно путем прохождения через раствор и фильеру, удаление растворителя из резистивной оболочки путем сушки нити в токе горячего воздуха, в качестве полимерного связующего используют полиуретановую смолу, в качестве центрального волокна берут нить из полиакрилонитрильного волокна (ПАН) или комбинированную нить из базальтовых и полиэстерных волокон, фильеру устанавливают в вертикальном положении с возможностью вращения вокруг ее оси со скоростью 10-100 об/мин и с возможностью ее наклона от вертикального положения, при этом нижнее отверстие фильеры погружено в раствор полимерного резистивного материала и имеет диаметр больший, чем верхнее отверстие, а сушку нити осуществляют при температуре 150-160°С. Угол наклона фильеры от вертикального положения предпочтительно составляет 10-20°.The specified technical result is also achieved by the fact that in the known method of manufacturing an electrically conductive resistive filament, comprising obtaining a solution of a polymer resistive material by dissolving the polymer binder in a solvent and mixing the resulting solution with a carbon filler, applying the resulting mixture in the form of a sheath on the central fiber by passing through the solution and die, removal of solvent from the resistive shell by drying the filament in a stream of hot air, as a polymer binder it is used with a polyurethane resin, a polyacrylonitrile fiber (PAN) thread or a combination of basalt and polyester fibers is used as the central fiber, the die is installed in a vertical position with the possibility of rotation around its axis at a speed of 10-100 rpm and with the possibility of its inclination from a vertical position, while the lower hole of the die is immersed in a solution of a polymer resistive material and has a diameter larger than the upper hole, and the thread is dried at a temperature of 150-160 ° C. The angle of inclination of the die from a vertical position is preferably 10-20 °.
Указанные признаки для исполнения электронагревательной ткани, а также способа изготовления электропроводной резистивной нити для этой ткани являются существенными и взаимосвязанными между собой с образованием новой совокупности существенных признаков, неизвестных из патентной и научно-технической литературы.The indicated features for the execution of electric heating fabric, as well as a method for manufacturing an electrically conductive resistive thread for this fabric, are essential and interconnected with the formation of a new set of essential features unknown from the patent and scientific literature.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид электронагревательной ткани, на фиг.2 представлена схема осуществления электроизоляции полотна с шинами, на фиг.3 представлена схема изготовления электропроводной резистивной нити, на фиг.4 показан вариант установки фильеры под углом.The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 is a general view of an electric heating fabric, Fig. 2 is a diagram of an electrical insulation of a web with tires, Fig. 3 is a diagram of a fabrication of an electrically conductive resistive thread, and Fig. 4 shows an option for installing a die at an angle.
На фиг.1 представлена электронагревательная ткань 1, представляющая собой выполненное переплетением нитей полотно, состоящее из электропроводных резистивных нитей 2, расположенных горизонтально, и неэлектропроводных нитей 3, расположенных вертикально по отношению к нитям 2. Основные неэлектропроводные нити 3 используются для закрепления резистивных нитей 2. Электропроводные резистивные нити 2 и неэлектропроводные нити 3 формируют сетку. Размер ячейки сетки выбирается в зависимости от конкретных целей от 3×3 мм до 150×150 мм. В некоторых случаях при большом интервале между электропроводными резистивными нитями для повышения конструкционной прочности электронагревательной ткани параллельно этим нитям могут дополнительно укладываться неэлектропроводные нити. Электропроводная резистивная нить 2 ткется равномерно по длине полотна. Шаг h в укладке нити 2 с удельным линейным электрическим сопротивлением R выбирается в соответствии с его расчетными значениями по формулеFigure 1 presents the electric heating fabric 1, which is a web made by interweaving the threads, consisting of electrically conductive resistive threads 2 arranged horizontally, and non-conductive threads 3 arranged vertically with respect to the threads 2. The main non-conductive threads 3 are used to fasten the resistive threads 2. The conductive resistive threads 2 and the non-conductive threads 3 form a grid. The mesh size of the mesh is selected depending on specific goals from 3 × 3 mm to 150 × 150 mm. In some cases, with a large interval between the electrically conductive resistive filaments, non-electrically conductive filaments can additionally be laid parallel to these filaments to increase the structural strength of the electric heating fabric. Conductive resistive thread 2 is woven evenly along the length of the fabric. Step h in laying yarn 2 with a specific linear electrical resistance R is selected in accordance with its calculated values by the formula
В качестве неэлектропроводных нитей 3 используется базальтовое волокно с числом филаментов, равным 500, и диаметром 10-15 мкм, являющееся экологически безвредным. В качестве центрального волокна (основы) электропроводных резистивных нитей 2 используется комбинированная нить из базальтового и полиэстерного волокна. Полиэстерное волокно имеет 1500 филаментов с диаметром 10-12 мкм. Отношение площади поперечного сечения базальтового волокна к площади поперечного сечения полиэстерного волокна составляет 1:(1÷5). Сочетание базальтового и полиэстерного волокна делает пропитанную полимерным углеродсодержащим раствором нить устойчивой к механическим воздействиям. Отклонение значений электрического сопротивления от расчетного значения после ткания (изготовления сетки) составляет менее 5%, что допустимо для изделий такого рода. Другой альтернативой является использование в качестве основы нити из полиакрилонитрильного волокна (ПАН) с числом филаментов, равным 1500, и диаметром 10 мкм. ПАН имеет низкий коэффициент растяжения и высокий модуль упругости. Отклонение от расчетного значения после ткания несколько выше, чем в случае использования комбинации базальтового и полиэстерного волокна (~8%), что также допустимо. Однако в этом случае будет ниже себестоимость изделия.As non-conductive filaments 3, basalt fiber is used with the number of filaments equal to 500 and a diameter of 10-15 microns, which is environmentally friendly. As the central fiber (warp) of the conductive resistive threads 2, a combined thread of basalt and polyester fiber is used. Polyester fiber has 1,500 filaments with a diameter of 10-12 microns. The ratio of the basalt fiber cross-sectional area to the polyester fiber cross-sectional area is 1: (1 ÷ 5). The combination of basalt and polyester fibers makes the thread impregnated with a polymer carbon-containing solution resistant to mechanical stress. The deviation of the electrical resistance from the calculated value after weaving (fabrication of the mesh) is less than 5%, which is permissible for products of this kind. Another alternative is to use polyacrylonitrile fiber (PAN) filaments with a filament number of 1,500 and a diameter of 10 μm as the basis. PAN has a low tensile coefficient and a high modulus of elasticity. The deviation from the calculated value after weaving is slightly higher than in the case of using a combination of basalt and polyester fiber (~ 8%), which is also acceptable. However, in this case, the cost of the product will be lower.
Металлические нити 4, расположенные по краям полотна, ткутся вдоль полотна несколькими полосами и используются в качестве токопроводящих шин 5. Ширина полос выбирается в соответствии с токовой нагрузкой электронагревательной ткани 1. Электрический контакт между электропроводными резистивными нитями 2 и шинами 5 осуществляется посредством механического контакта между переплетенными в сетке резистивными нитями 2 и металлическими нитями 4.Metallic filaments 4, located at the edges of the fabric, are woven along the fabric in several strips and are used as conductive busbars 5. The width of the strips is selected in accordance with the current load of the electric heating fabric 1. The electrical contact between the electrically conductive resistive threads 2 and the busbars 5 is carried out by means of mechanical contact between the bound in the grid with resistive threads 2 and metal threads 4.
Такое формирование электронагревательной ткани (сетки) обеспечивает надежность электрического контакта при различных механических воздействиях (изгибе, надавливании, растяжении и т.п.). При этом не создаются утолщения в местах контакта, благодаря чему нагревательный элемент в целом остается плоским и гибким.This formation of electric heating fabric (mesh) ensures the reliability of electrical contact under various mechanical stresses (bending, pressing, stretching, etc.). In this case, no thickenings are created at the contact points, due to which the heating element as a whole remains flat and flexible.
Также не требуется отдельной технологической операции для осуществления электрического контакта, что открывает возможность автоматизации технологического процесса в массовом производстве и снижения себестоимости электронагревательной ткани.Also, a separate technological operation is not required to make electrical contact, which opens up the possibility of automating the technological process in mass production and reducing the cost of electric heating fabric.
После того, как соткано полотно с необходимым количеством шин и электропроводных резистивных нитей, оно покрывается электроизоляционным полимерным материалом. Обычные способы электроизоляции, пригодные для сплошных тканей, например ламинирование, непригодны для предлагаемой электронагревательной сетки, так как при этом не сохраняется структура сетки и, таким образом, изделие не приобретает никаких преимуществ по сравнению со сплошными тканями.After the fabric with the necessary number of tires and electrically conductive resistive threads is woven, it is covered with an insulating polymer material. Conventional methods of electrical insulation suitable for continuous fabrics, such as lamination, are unsuitable for the proposed electric heating grid, since this does not preserve the structure of the grid and, therefore, the product does not gain any advantages compared to solid fabrics.
Электроизоляция осуществляется методом электрофореза. Схема осуществления электроизоляции полотна показана на фиг.2Electrical insulation is carried out by electrophoresis. The implementation of the electrical insulation of the canvas is shown in figure 2
Полотно 6 пропускается через ванну 7, в которой содержится раствор, содержащий полимерный электроизоляционный материал. В качестве такого раствора может быть использована водная эмульсия электроизоляционных материалов, например полиэтилена, силикона, фторопласта, полиуретана и др. На металлические нити, которые являются токопроводящими электродами, подается положительный электрический потенциал, а отрицательный потенциал подается на электроды 8, расположенные по обе стороны полотна 6. Под действием электрического потенциала частицы электроизоляционного материала будут прилипать к электропроводящим частям ткани, т.е. к металлическим электродам и электропроводным резистивным нитям. Проходя через ванну, полотно 6 поступает в сушильную печь 9, а затем наматывается на приемный вал 10. Электрический потенциал на токоведущие электроды подается через приемный вал 10, который электрически соединен с электродами. Величина электрического потенциала зависит от типа раствора, а также величин рабочего напряжения изделия. Например, если рабочее напряжение изделия составляет U, то величина напряжения при электрофорезе должна заметно превысить это значение. В этом случае получается надежная электроизоляция.The
Работа изготовленной электронагревательной ткани 1 (фиг.1) осуществляется следующим образом. Электронагревательная ткань 1 монтируется в конкретную нагревательную систему или нагревательный прибор. К токоведущим шинам 5 нагревательного элемента присоединяются провода для включения его в электрическую сеть. В случае необходимости электронагревательная ткань 1 подключается через регулятор напряжения, что позволяет устанавливать в системе заданную температуру.The work made electric heating fabric 1 (figure 1) is as follows. The electric heating fabric 1 is mounted in a specific heating system or heater. The wires are connected to the current-carrying buses 5 of the heating element for inclusion in the electric network. If necessary, the electric heating fabric 1 is connected via a voltage regulator, which allows you to set the set temperature in the system.
Ниже приведен пример конкретного исполнения электронагревательной ткани.The following is an example of a specific embodiment of electric heating fabric.
ПримерExample
В качестве основных неэлектропроводных нитей 3 используется базальтовое волокно. В качестве основы электропроводной резистивной нити 2 используется комбинация базальтового и полиэстерного волокна с соотношением их площадей поперечного сечения S б.в.:S п.в.=1:1. По формуле 
Если неэлектропроводные нити уложим тоже на расстоянии 7,5 мм друг от друга, получается полотно в виде сетки с размером ячейки 7,5×7,5 мм. При дополнительной укладке неэлектропроводной нити форма ячейки сетки не обязательно будет квадратной, она может быть и прямоугольной.If we lay non-conductive filaments at a distance of 7.5 mm from each other, we get a canvas in the form of a mesh with a mesh size of 7.5 × 7.5 mm. With additional laying of a non-conductive filament, the shape of the mesh cell will not necessarily be square, it may also be rectangular.
При этом меньшая сторона ячейки должна быть не менее 3 мм, в противном случае технологически очень сложно сохранить ячейку открытой после покрытия изоляционным материалом.In this case, the smaller side of the cell must be at least 3 mm, otherwise it is technologically very difficult to keep the cell open after coating with insulating material.
Сущность изобретения в части способа изготовления электропроводной резистивной нити поясняется чертежом, иллюстрирующим схему процесса (фиг.3).The invention in terms of a method of manufacturing a conductive resistive filament is illustrated in the drawing, illustrating the process diagram (figure 3).
С подающей бобины 11 исходная нить 12 (комбинация базальтовой и полиэстерной нитей или нить из полиакрилонитрильного волокна) поступает для пропитки в ванну с раствором полимерного резистивного материала 13, проходит через нижнее отверстие 14 фильеры 15 со скоростью протяжки нити 4-10 м/мин. После прохождения пропитанной нити 12 через фильеру 15 она попадет в зону нагрева между нагревателями 16, где при температуре 150-160°С осуществляется ее сушка. Готовая резистивная нить сматывается на приемную бобину.From the
Фильера 15 установлена вертикально с возможностью ее вращения вокруг своей оси. Вращение фильеры 15 вокруг своей оси обеспечивает равномерное распределение резистивного материала по всей поверхности исходной нити. Величина удельного электрического сопротивления нити зависит от диаметра фильеры или ширины щели в случае применения щелевого устройства. Однако эффективность размеров диаметра фильеры или ширина щели довольно быстро уменьшаются, т.к. со временем фильера или щель зарастают. Эффект зарастания наблюдается при использовании как водного, так и органического раствора полимерного материала, в последнем случае зарастание происходит раньше из-за более быстрого испарения органического растворителя. Зарастание фильеры приводит к росту удельного электрического сопротивления, в результате чего нить получается неоднородной. Избежать зарастания фильеры можно путем ее вращения вокруг своей оси. Фильера 15, имеющая удлиненную форму, в процессе пропитки полимерным резистивным материалом подвергается вращению с относительно небольшой скоростью (10-100 об/мин) с помощью мотора 17. Нижнее отверстие 14 фильеры 15, которое имеет больший диаметр, чем верхнее отверстие 18, погружено в пропиточный раствор 13.The
Верхняя часть фильеры, которая имеет размер в диаметре ~0,6-0,8 мм, играет основную роль в формировании науглероженной нити, снимая излишек углеродного раствора и тем самым определяя значение линейного электросопротивления. Основная роль нижней части, погруженной в раствор, заключается в предохранении раствора от засыхания и залипания, поэтому она может иметь больший диаметр, что облегчает его изготовление. Диаметр нижней части может составлять ~3 мм и более.The upper part of the die, which has a diameter of ~ 0.6-0.8 mm, plays a major role in the formation of a carburized filament, removing excess carbon solution and thereby determining the value of linear electrical resistance. The main role of the lower part immersed in the solution is to prevent the solution from drying out and sticking, so it can have a larger diameter, which facilitates its manufacture. The diameter of the lower part may be ~ 3 mm or more.
При вращении фильеры 15 происходит ее самоочищение от пропиточного раствора 13. Очищение происходит более эффективно, если фильеру 15 установить от ее вертикального положения под углом, выбранным из диапазона 10-20°, и таким образом фильера 15 будет располагаться под выбранным углом по отношению к направлению движения нити (фиг.4). Вращение фильеры делает нить более однородной. Так, при скорости вращения 10 об/мин разброс электрического сопротивления по длине нити уменьшается с 10-15% до 2-3%. При скорости вращения 100 об/мин разброс электрического сопротивления по длине нити составляет ~1%.During rotation of the die 15, it self-cleans from the
Наклон фильеры на 10-20° способствует более эффективному самоочищению фильеры и таким образом увеличивает время ее жизни, т.е. время, в течение которого значение электросопротивления не меняется. Без вращения время жизни фильеры составляет 3-5 часов, при вращении со скоростью 100 об/мин оно возрастает до 100-120 часов, а при вращении с наклоном оси (вращения) до 10-20° время жизни становится практически неограниченным, оно ограничивается лишь механическим износом материала фильеры.The inclination of the die by 10-20 ° contributes to a more effective self-cleaning of the die and thus increases its life time, i.e. time during which the value of electrical resistance does not change. Without rotation, the die life time is 3-5 hours, when rotating at a speed of 100 rpm, it increases to 100-120 hours, and when rotating with an axis (rotation) inclination of 10-20 °, the life time becomes almost unlimited, it is limited only mechanical wear of the die material.
Ниже приведен пример выполнения способа.The following is an example of the method.
ПримерExample
Растворением 100 массовых частей полиуретановой смолы при перемешивании в 400 массовых частях ацетона готовят раствор полиуретановой смолы. В полученный раствор полимера добавляют 20 массовых частей технического углерода, смесь тщательно перемешивают и перетирают, затем в нее добавляют 40 массовых частей мелкодисперсного графита (<50 мкм) и снова перемешивают и перетирают. Полученный полимерный резистивный материал наносят на исходную нить, представляющую собой комбинированную нить из базальтовых волокон с числом филаментов, равным 500, и с d=10-15 мкм и полиэстерных волокон с числом филаментов, равным 1500, и с d=10-12 мкм.By dissolving 100 parts by weight of a polyurethane resin with stirring in 400 parts by weight of acetone, a solution of a polyurethane resin is prepared. To the resulting polymer solution, 20 parts by weight of carbon black are added, the mixture is thoroughly mixed and ground, then 40 parts by weight of finely divided graphite (<50 μm) are added to it and mixed and ground again. The obtained polymer resistive material is applied to the original thread, which is a combined thread of basalt fibers with the number of filaments equal to 500, and with d = 10-15 microns and polyester fibers with the number of filaments equal to 1500, and with d = 10-12 microns.
Процесс нанесения резистивного материала на нить проводят при комнатной температуре со скоростью протяжки нити 10 м/мин путем ее пропускания через вращающуюся вокруг своей оси фильеру, диаметр которой регулирует степень пропитки нити. Высушенная готовая нить наматывается на приемную бобину.The process of applying resistive material to the thread is carried out at room temperature with a thread pulling speed of 10 m / min by passing it through a die rotating around its axis, the diameter of which controls the degree of impregnation of the thread. The dried finished thread is wound on a take-up reel.
Результаты замеров показывают, что полученная электропроводная резистивная нить обладает одинаковым сопротивлением по всей длине получаемого изделия. Характеристики электропроводной резистивной нити и электронагревательной ткани, изготовленных по предлагаемому изобретению, и характеристики прототипа представлены в таблице.The measurement results show that the obtained conductive resistive thread has the same resistance along the entire length of the resulting product. The characteristics of the conductive resistive filament and electric heating fabric made according to the invention, and the characteristics of the prototype are presented in the table.
Из представленных данных видно, что электронагревательная ткань, полученная согласно изобретению (примеры 1-4), имеет меньший процент отклонений значений электрического сопротивления электронагревательной ткани от расчетного по сравнению с прототипом.From the presented data it can be seen that the electric heating fabric obtained according to the invention (examples 1-4) has a lower percentage of deviations of the electrical resistance of the electric heating fabric from the calculated value compared to the prototype.
Предлагаемое техническое решение применимо в промышленности. Основными потребителями электронагревательной ткани, изготовленной с использованием предлагаемого изобретения, является строительство, текстильная промышленность и др.The proposed solution is applicable in industry. The main consumers of electric heating fabric made using the proposed invention is construction, textile industry, etc.
Электронагревательная ткань имеет широкие возможности промышленного применения. Выполненная в виде сетки ткань очень удобна для заделки под линолеум, внутрь линолеума или в различные пластики, для укладки под цементную стяжку при изготовлении обогреваемых полов, в которых используются нагреватели кабельного типа.Electric heating fabric has a wide range of industrial applications. The fabric made in the form of a mesh is very convenient for embedding under linoleum, inside linoleum or in various plastics, for laying under a cement screed in the manufacture of heated floors in which cable heaters are used.
Для укладки этих кабелей необходима цементная стяжка толщиной не менее 10 см. Применение предлагаемой электронагревательной ткани в виде сетки позволяет уменьшить толщину цементной стяжки до 1 см и менее, что естественно уменьшает инерционность системы. Кроме того, сетчатая ткань, заделанная в цемент, играет роль армирующего элемента. Ткани сплошного типа практически непригодны для заделки в цементную стяжку, т.к. верхний и нижний слои будут разделены самой тканью.To lay these cables, a cement screed with a thickness of at least 10 cm is required. The use of the proposed electric heating fabric in the form of a mesh allows reducing the thickness of the cement screed to 1 cm or less, which naturally reduces the inertia of the system. In addition, the mesh fabric embedded in cement plays the role of a reinforcing element. Solid fabrics are practically unsuitable for embedding in cement screed, as the upper and lower layers will be separated by the fabric itself.
Хорошая гибкость и эластичность позволяет использовать ткань для превентивного обогрева водопроводов, газопроводов и канализационных систем. Изменение линейного электрического сопротивления при 10-кратном изгибе составляет ~2%. Очень эффективно применение ткани для обогрева оборудования монолитного строительства (опалубки, перекрытия и др.).Good flexibility and elasticity allows the use of fabric for preventive heating of water pipes, gas pipelines and sewer systems. The change in linear electrical resistance at 10-fold bending is ~ 2%. The use of fabric for heating equipment of monolithic construction (formwork, flooring, etc.) is very effective.
Использование электронагревательной ткани в виде сетки имеет следующие преимущества по сравнению со сплошными тканями. Сплошная ткань требует для надежной электроизоляции двухстороннего покрытия изолирующим материалом, что можно осуществить, например, ламинированием. Это значительно увеличивает вес изделия.The use of electric heating fabric in the form of a grid has the following advantages compared to solid fabrics. Solid fabric requires a double-sided coating with an insulating material for reliable electrical insulation, which can be done, for example, by lamination. This significantly increases the weight of the product.
Кроме того, довольно значительными становятся материальные затраты на сам материал ткани, а также на изоляционный материал. Изготовленная по предлагаемому изобретению электронагревательная сетчатая ткань облегчает вес изделия в 5-6 раз. Удельный вес полученных изделий может достигать 200 г/м2.In addition, material costs for the fabric material itself, as well as for the insulating material, become quite significant. The electric heating mesh fabric made according to the invention lightens the weight of the product by 5-6 times. The specific gravity of the obtained products can reach 200 g / m 2 .
Сплошная ткань не всегда удобна для заделки в обогреваемые системы, что существенно ограничивает область применения. Например, для изготовления обогреваемых одеял, одежды электронагревательные ткани с двухсторонней электроизоляцией практически непригодны из-за большого веса, недостаточной гибкости, воздухонепроницаемости. Электронагревательные ткани в виде сетки лишены указанных недостатков.Solid fabric is not always suitable for incorporation into heated systems, which significantly limits the scope. For example, for the manufacture of heated blankets, clothes, electric heating fabrics with double-sided electrical insulation are practically unsuitable due to their large weight, insufficient flexibility, and air tightness. Electric heating fabrics in the form of a grid are devoid of these drawbacks.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005101811/09A RU2282317C1 (en) | 2005-01-27 | 2005-01-27 | Electro-heating fabric and method for manufacturing electro-conductive resistive thread for said fabric |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005101811/09A RU2282317C1 (en) | 2005-01-27 | 2005-01-27 | Electro-heating fabric and method for manufacturing electro-conductive resistive thread for said fabric |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2282317C1 true RU2282317C1 (en) | 2006-08-20 |
Family
ID=37060740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005101811/09A RU2282317C1 (en) | 2005-01-27 | 2005-01-27 | Electro-heating fabric and method for manufacturing electro-conductive resistive thread for said fabric |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2282317C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
-
2005
- 2005-01-27 RU RU2005101811/09A patent/RU2282317C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
|---|---|---|
| WO1987002855A1 (en) | Stringy heating element, its production and planar heating element obtained from said stringy heating element | |
| EP3245844B1 (en) | Fabric heating element | |
| NO127509B (en) | ||
| CN106795720B (en) | The masonry reinforcement structure of parallel element including metal monofilament in groups and polymer coating | |
| WO2007105710A1 (en) | Fabric changeable in air permeability, sound-absorbing material, and part for vehicle | |
| CN104011287A (en) | Carbon fiber for composite materials with enhanced conductivity | |
| KR101624097B1 (en) | Apparatus of manufacturing heatful yarn and manufacturing method of heatful yarn | |
| RU2282317C1 (en) | Electro-heating fabric and method for manufacturing electro-conductive resistive thread for said fabric | |
| RU2760972C2 (en) | Method for flattening bundle of textile non-woven threads, preferably chemical or inorganic threads | |
| JP3463898B2 (en) | Heating element and network structure for heating element | |
| CN202282583U (en) | Self-curling sleeve | |
| CA2365570A1 (en) | Knitted fabric for insect screening | |
| KR100754322B1 (en) | Manufacturing apparatus for carbon thread using carbon coating solution, and manufacturing method for carbon thread using the apparatus | |
| US10425993B2 (en) | Carbon nanotube yarn heater | |
| KR20120102017A (en) | Crabon fiber | |
| KR101393264B1 (en) | electro-conductive textile for low voltage | |
| KR20110118757A (en) | Carbon nanotube heating mesh | |
| RU2182406C1 (en) | Electric heating cloth (alternatives) and electricity conducting thread for this cloth; method for manufacturing this thread | |
| JPH05321178A (en) | Electrically curing material, electrically curing rope, member produced therefrom and application thereof | |
| JPH11265781A (en) | Heating element | |
| KR20120129854A (en) | Insulation Process and insulation device for mesh heater | |
| KR101554967B1 (en) | Apparatus controling tension of metallic thread and method for weaving planar heating element using the same | |
| KR101558860B1 (en) | manufacturing method of Plane heater based on coating by electrically conductive composition, and Plane heater based on coating by electrically conductive composition of the same | |
| CN211112353U (en) | High-light-resistance nylon yarn | |
| JP7316761B2 (en) | CARBON NANOTUBE WIRE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF, WIRE HARNESS |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080128 |