ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНАЯ ТКАНЬ

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности, к электронагревательным тканям промышленного и бытового назначения, имеющим в своей структуре электронагревательные нити.
Известна электропроводящая ткань по патенту РФ 2124597, D 03D 15/00. Ткань состоит из переплетений основных и уточных нитей. Проводящие области ткани содержат более 50% электропроводных нитей, имеющих переплетения с непроводящими нитями в направлении основы и утка. В качестве электропроводных нитей используют металлические, угольные волокна или волокна с металлизированным покрытием. Проводящие области посредством медного проводника подключены к низковольтному источнику питания параллельно или последовательно. В качестве примера, проводящие области имеют ширину 20 см, в которой проводники вплетены через 0,5 см, а непроводящие имеют ширину 5 см.
Ткань имеет следующие недостатки. Ткань предполагает использование металлических проводников, она может быть изготовлена под конкретное изделие с известной геометрией, что ограничивает возможности ее использования. Ткань имеет сложную структуру, вес, стоимость в связи с использованием 50% проводников диаметром 2 мм, что для практического применения не
всегда оправдано. Наличие проводников увеличивает трудоемкость ткачества.
Известен углеродный тканый материал по патенту РФ 2114942, D 03 D 15/00, имеющий более широкие функциональные возможности. Материал содержит углеродные комплексные нити основы, скрепленные углеродными нитями утка в виде пучков в 2 и более нитей. Углеродные нити основы расположены равномерно по полотну на расстоянии d=1-3 см, а пучки углеродных нитей утка имеют порядок не менее 2d (10-20 см). При этом углеродные нити основы обвиты по спирали неэлектропроводной нитью.
Такой углеродный материал также имеет сложное плетение, предусматривающее предварительную обвивку углеродных нитей основы, большой расход углеродных греющих нитей на единицу обогреваемой поверхности, для создания равномерного температурного поля требуется подключение к источнику постоянного тока в нескольких точках ткани.
Наиболее близкой изобретению по числу сходных существенных признаков является электронагревательная ткань по патенту РФ 2109091, D 03 D 15/00. Эта ткань содержит переплетение электроизоляционных основных и уточных нитей из хлопчатобумажной пряжи и электропроводных нитей из углеродной крученой нити. Последние образуют в пределах фоновой части ткани группы из m параллельных электропроводных нитей с шагом 2-12 мм
или по основе ткани, или по утку с возможностью параллельного подключения к источнику постоянного тока. Кромка выполнена как в обычной хлопчатобумажной ткани.
Недостатками этой ткани являются:
1) для применения ткани дополнительно требуются проводники и присоединение к ним каждой электропроводной нити. Это приводит к эксплуатационным издержкам и ухудшает потребительские свойства,
2) число углеродных нитей и расстояние между ними 2-12 мм определяются теплопроводными свойствами фоновой электроизоляционной части ткани и должно обеспечивать, как указано, равномерное распределение температурного поля по поверхности ткани. Приведенная в описании формула расчета позволяет найти оптимальный вариант расположения электропроводных греющих нитей. Однако, при этом расположение углеродных нитей на малом расстоянии равнозначно увеличению числа нитей. Пропорционально их количеству растет нагрузка на источник тока. Применение в таком виде этой ткани маловероятно из-за больших и неоправданных энергозатрат. Большой шаг приводит к необходимости увеличения диаметра греющих нитей, который ограничен технологическими возможностями ткачества. Известная ткань не обладает универсальностью и может быть изготовлена индивидуально для конкретного изделия с известными геометрическими размерами.
Фактически одна группа из m электропроводных нитей занимает всю обогреваемую поверхность. При этом изолирующие полосы предназначены преимущественно для крепления ткани на изделиях, что снижает эффективную площадь ткани и приводит к перерасходу ткани на швейных операциях. Техническая задача изобретения состоит в следующем:
- повышение обогревательного эффекта,
- улучшение эксплуатационных и технологических качеств ткани,
- снижение эксплуатационных расходов
- расширение возможностей применения ткани. Техническая задача решена в полной мере заявляемым изобретением. Предложена электронагревательная ткань, содержащая переплетение электроизоляционных основных и уточных нитей и электропроводных углеродных нитей, расположенных группами в пределах фоновой части ткани и с возможностью параллельного подключения к источнику постоянного тока, и кромочную часть, отличающаяся тем, что группы параллельных электропроводных нитей состоят из 2-3 нитей основы, смежных или вплетенных через электроизоляционную нить, переплетенных по утку с массивом электропроводных нитей из материала с высокой удельной электропроводностью, образующих токоподводяшую полосу, при этом группы из 2-3 электропроводных нитей расположены с шагом 15-35 мм.
Токоподводящая полоса шириной 0,7-1,5 см выполнена из мишурной нити на основе латуни с оловянным покрытием.
Фрагмент ткани изображен на фигуре, где 1 - фоновая часть ткани из полиэфирной нити. 2 - группы смежных электропроводных греющих углеродных нитей, в частности, на фигуре показаны группы из 2-х нитей, вплетенных по основе ткани с шагом 20 мм. Целесообразно между этими нитями вплести 1 электроизоляционную полиэфирную нить, так как это упрощает визуальный контроль обрыва греющих нитей. 3 - токоподводящая полоса из мишурной нити на основе латуни с оловянным покрытием, ширина полос 0,7-1,5 см. Токоподводящие полосы выполнены с переменным чередующимся шагом: большой шаг задается размером греющей поверхности, например, 40 см для изготовления чехлов на сидения автомобилей; малый шаг 7-10 см для разреза (см. фигуру) ткани на заготовки; 4 - источник постоянного или переменного тока, который может быть подсоединен к токоподводящей полосе в любой ее точке.
Образцы ткани были изготовлены на станке СТБ-2.216. Материалы: нить электроизоляционная из полиэфирной нити 85 текс; греющая нить из углеродной нити У ВИС НШ 22 марки А 200 текс, вид переплетения саржа 2×2; мишурная нить покрытая оловом 5 МПС 0,09 н/ш.
Заявляемая электронагревательная ткань имеет более высокий, чем у известных тканей, обогревательный эффект. Объясняется это тем, что по месту расположения двойной нити количество выделяемого тепла также удваивается и уменьшается время нагрева (быстрей создается ощущение тепла). Хотя шаг греющих нитей 15-35 мм таков, что области между двойными нитями нагреваются постепенно, в течение некоторого времени, однако человек воспринимает такой дискретный нагрев как равномерный. Положительный эффект ткани в том, что она позволяет сочетать два процесса нагрева: быстрый дискретный и постепенный процесс распределения тепла по всей поверхности. Известные решения решают промежуточную задачу, а именно - обеспечить равномерный нагрев ткани, чтобы обеспечить восприятие человеком этого равномерного тепла. В отличии от известных решений, заявляемая электронагревательная ткань выполняет свое предназначение без промежуточных целей. Оценки потребителей такой ткани высокие.
Количество тепла, выделяемое двойной нитью, позволяет применить вместо углеродной нити диаметром d нити меньшей толщины, что более удобно, целесообразно и технологично для процесса ткачества. К примеру, выполнение групп из 4 нитей ожидаемого эффекта не дает, поскольку в 4 раза возрастает скорость нагрева и количество выделяемого тепла, а распределение тепла на фоновой части ткани почти не изменяется. Так как разница
температур 4-х нитей и фоновой части ткани выше, то ощущается чередование теплых и холодных участков и выравнивание температурного поля происходит медленнее. Экспериментальным путем была определена целесообразность групп электропроводных нитей из 2-3 углеродных нитей.
Мишурная нить как материал имеет гибкость и прочность, сопоставимые со свойствами фоновой части ткани; обеспечивает качественный токоподвод к углеродным нитям. Ширина полосы 0,7-1,5 см подобрана для создания надежного электрического соединения с электропроводными нитями и для уменьшения электрического сопротивления полосы. Подсоединение к источнику питания также может быть выполнено в любой точке токоподводящей полосы, что удобно при укладке ткани на поверхности любой формы. Гибкость и прочность мишурной нити не усложняет текстильное производство ткани. Применение углеродных нитей и мишурной нити обеспечивают высокую прочность на изгиб и повышают надежность электронагревательной ткани.
Ткань легко кроится и разрезается. А расстояние между двойными нитями 15-35 мм позволяет выполнять технологические разрезы при укладке ткани на рельефные поверхности, при прокладке крепежных деталей без нарушения электропроводности ткани. Ткань легко укладывается и укрепляется в электроизоляционных чехлах, например, путем прошива на швейной
машинке. В целом расходы на обслуживание при использовании ткани минимальны, и эксплуатационные качества значительно выше, чем у известных тканей. Применение ткани имеет более широкие возможности.