Огнестойкая текстильная нить с низким электрическим сопротивлением
FIRE RESISTANT TEXTILE THREAD WITH LOW ELECTRICAL RESISTANCE

Изобретение относится к текстильной промышленности и касается нити для получения высокопрочных огнестойких изделий с проводящими, экранирующими функциями, имеющих востребованность в функциональной одежде для электроэнергетической сферы, для электромонтажных работ высоковольтных проводов, в аэрокосмической сфере, армии, флоте, МЧС.
Известна комбинированная нить (RU2620046, МПК D02G3/00, опубл. 24.05.2017 г.), выполненная из стержневой комплексной параарамидной крученой нити, обкрученной двумя полиоксадиазольными кручеными пряжами в противоположных направлениях, сначала против, а затем по часовой стрелке, при натяжении стержневой нити 55-180 сН, при соотношении круток стержневой нити и обкруточной пряжи (0,5-0,6):(2,9-3,9), при их массовом соотношении, мас.%: (17-34):(66-83), причем число обкручиваний равно 220-390 обкр/м, а обкрученная поверхность стержневой нити составляет не менее 65%.
Известная нить не подходит для получения высокопрочных огнестойких изделий с проводящими электричество свойствами.
Известна армированная нить (патент RU2101399, МПК D02G3/36),   которая содержит сердечник, выполненный, по крайней мере, из одной металлической коррозионностойкой проволоки диаметром 0.06-0.09 мм, скрученной, по крайней мере, с одной ароматической полиамидной нитью линейной плотности 29.4-167 текс. Сердечник обвит в двух противоположных направлениях синтетическими нитями, при этом в одном направлении нитями на основе полиамидобензимидазолтерефталамида или на основе сополипарафенилентерефталамида, или полиэфира, а в другом направлении - полиэфирной или полиамидной нитью. В качестве ароматической полиамидной нити сердечника используют также нить на основе сополипарафенилентерефталамида в смеси с алифатическим полиамидом в количестве 5-20 мас.% от веса ароматического сополиамида. Степень окрутки составляет 3-8 витков/см.
Известна армированная нить (RU2122610, МПК D02G 3/12, D02G 3/36, опубл. 27.11.1998), которая содержит гибкий сердечник, имеющий по меньшей мере одну высокопрочную коррозионно-стойкую металлическую проволоку и по меньшей мере одну высокомодульную химическую нить и оболочку. Оболочка выполнена в виде уплотненной волокнистой мычки, обкручивающей под натяжением сердечник. Отношение суммарной линейной плотности химической нити сердечника к линейной плотности мычки составляет 1: (0,8-3,5). Высокомодульные нити выполнены линейной плотности, равной 22-167 текс, а проволока - из хромоникелевого сплава диаметром 0,02-0,15 мм.
Недостаток известных нитей – низкие огнестойкие характеристики. Кроме того, наличие в сердечнике металлической проволоки снижает текстильные качества нити. Кроме того, последний аналог имеет полностью заизолированную поверхность, которая не имеет огнестойких свойств. Не имеет также антистатических, экранирующих, антибактериальных свойств. Не может служить защитой от воздействия электромагнитных полей, высокочастотных (ВЧ) и низкочастотных волн (НЧ) до и после воздействия огня.
Задачей изобретения является создание текстильной нити для получения функциональной одежды с целью защиты жизни и здоровья человека от вредного воздействия электромагнитных полей, высокочастотных (ВЧ) и низкочастотных волн (НЧ) до и после воздействия огня в электроэнергетической сфере, для электромонтажных работ высоковольтных проводов, в аэрокосмической сфере, армии, флоте, МЧС.
Технический результат – высокая проводимость, огнестойкость, коррозионностойкость текстильной нити.
Задача решается, а технический результат достигается текстильной нитью с низким электрическим сопротивлением, содержащей сердечник из волокон или филаментов нержавеющей стали или углерода, или кевлара, а также внешнюю обмотку в виде ленты из медной фольги с поверхностным покрытием из металла, имеющего низкое электрическое сопротивление.
Согласно изобретению:
- поверхностное покрытие выполнено из олова или серебра, или золота;
-  поверхностное покрытие обладает сопротивлением(Ω/m) - 0.05-0.09 Ом/см;
- для производства проводящей огнестойкой функциональной ткани/трикотажа сердечник выполнен из филаментов нержавеющей стали  316L-100F для ткани и 14.4 текс для трикотажа;
- для производства проводящей огнестойкой функциональной ткани/трикотажа сердечник выполнен из нити углеродного волокна 3К;
- для производства проводящей огнестойкой функциональной ткани/трикотажа сердечник выполнен из нити кевлара 31.3 текс для ткани, 14.4 текс для трикотажа;
- лента выполнена из фольги луженой меди и имеет следующие характеристики:
Ширина 0.032 мм.± 0.002 мм
Толщина 0.025 мм.± 0.003 мм
Направление обмотки - Z
Количество оборотов ленты  на 10 мм. - 22±2
Сопротивление(Ω/m) - 0.05-0.09 Ом/см.
Технический результат достигается путем использования в нити металлов с учетом их физических свойств, физико-механических характеристик волокон или филаментов сердечника и обмоточной ленты и в их конструктивном решении. Поверхностное покрытие обмотки стержня выполнено из металла, обладающего высокой электрической проводимостью  (олово, серебро, или золото), благодаря чему достигается низкое сопротивление нити (Ω/m) - 0.05-0.09 Ом/см. Медь имеет электрическое сопротивление - 0,0175 Ом·мм²/м; электрическое сопротивление металлов поверхностного покрытия:
серебро - 0,016 Ом·мм²/м;
золото - 0,023 Ом·мм²/м;
олово - 0,12 Ом·мм²/м.
Лента из медной фольги имеет следующие характеристики:
Ширина 0.032 мм.± 0.002 мм
Толщина 0.025 мм.± 0.003 мм
Направление обмотки - Z
Количество оборотов ленты  на 10 мм. - 22±2
Сопротивление(Ω/m) - 0.05-0.09 Ом/см.
Свойства нержавеющей стали:
- электрическое  сопротивление 22±5(Ω/m);
- температура плавления 1375-1400° C (нить не горит, не выделяет дым или газ);
- максимальная рабочая температура при 870° C;
- эффективность экранирования;
- высокая теплопроводимость.
Свойства нити из углеродного волокна:
- низкая теплопроводность;
- электрическая проводимость (намного ниже, чем у нержавеющей стали);
- не обладает свойствами экранирования;
- малый и стабильный коэффициент трения;
- температурный коэффициент линейного расширения углеволокнитов в   интервале 20-120 ºС близок к нулю;
- высокая прочность и гибкость;
- не горит, не выделяет дым  или газ.
Нить кевларового волокна:
- кевлар разлагается при температуре 430 - 480 °С;
- нить самозатухающая;
-  при горении кевлар выделяет черный дым;
- высокая прочность.
Сущность изобретения поясняет рисунок, где представлен общий вид нити. Текстильная нить с низким электрическим сопротивлением включает сердечник 1, внешнюю обмотку в виде ленты 2. Поверхностное покрытие медной ленты (без позиции).
Для выбора того или иного варианта выполнения нити руководствуются назначением нити. В таблице приведены предпочтительные варианты выполнения нити.
Таблица
Наименование элемента нити
состав нити(волокна или филаменты)
спецификация пряжи для ткани
спецификация пряжи для трикотажных изделий
стержень
a) Нержавеющая стальb)Углеродc) Кевлар
3K31.3 Tex
22.2 Teкс3K14.4 Teкс
обмотка
медная лента с поверхностным покрытием серебра, золота, олова
Ширина 0.032 мм.± 0.002 ммТолщина 0.025 мм.± 0.003 мм.направление -Zна 10 мм.-22±2 оборотов
Ширина 0.032 мм.± 0.002 ммТолщина 0.025 мм.± 0.003 мм. направление -Zна 10 мм.-22±2 оборотов
Характеристики полученной нити
сопротивление (Ω/m)до воздействия огня и высокой температуры
0.05-0.09 Ом/см
0.05-0.09 Ом/см
0.05-0.09 Ом/см
сопротивление (Ω/m)после воздействия огня и высокой температуры
Ω/m≤ 0.05-0.09 Ом/см
Ω/m≤ 0.05-0.09 Ом/см
Ω/m≤ 0.05-0.09 Ом/см
Примеры выполнения заявляемой текстильной нити.
Пример 1. Для производства проводящей огнестойкой функциональной ткани предлагается.
Сердечник из филаментов нержавеющей стали  316L -100F, состоящий из 100 нитей филамента. Сердечник обвит лентой из луженой медной фольги с направлением  обмотки -«Z». Количество оборотов ленты  на 10 мм. - 22±2
Ширина ленты 0.032 мм.± 0.002 мм, толщина 0.025 мм.± 0.003 мм. Поверхностное покрытие медной ленты имеет сопротивление(Ω/m) - 0.05-0.09 Ом/см.
Пример 2. Для производства трикотажных изделий - проводящих перчаток  предлагается: сердечника из волокон кевлара -14.4 текс.
Сердечник обвит лентой из фольги луженой меди с направлением  обмотки -«Z». Количество оборотов ленты  на 10 мм. - 22±2. Ширина ленты 0.032 мм.± 0.002 мм, толщина 0.025 мм.± 0.003 мм. После обертки стержня луженой медью толщина нити составляет 0.16мм. Поверхностное покрытие медной ленты имеет сопротивление(Ω/m) - 0.05-0.09 Ом/см.
Таким образом, применение изобретения позволяет получить текстильную нить для функциональной одежды с целью защиты жизни и здоровья человека от вредного воздействия электромагнитных полей, высокочастотных (ВЧ) и низкочастотных волн (НЧ) до и после воздействия огня в электроэнергетической сфере, для  электромонтажных работ высоковольтных проводов, в аэрокосмической сфере, армии, флоте, МЧС, обладающую высокой  проводимостью, огнестойкостью, коррозионной стойкостью.