ТОКОПРОВОДЯЩАЯ ТЕРМОСТОЙКАЯ ТКАНЬ Российский патент 1996 года по МПК D03D15/00 A41D13/02 

Изобретение относится к текстильной промышленности, в частности к производству токопроводящих тканей для спецкостюма электромонтера электрифицирован- ных железных дорог.

Защитный костюм электромонтера является единственным средством защиты работников энергоучастков от поражения электротоком при обслуживании и ремонте электрической высоковольтной сети электрифицированных участков железных дорог.

Железные дороги имеют в электрических сетях переменный ток промышленный частоты.

Защитная одежда электромонтера представляет собой матерчатый комбинезон с капюшоном, пуловер, который располагается под комбинезоном, носки, перчатки, защитный экран для лица, ботинки.

Защитное действие костюма от поражения электрическим током основано на том, что костюм шунтирован медными многожильными проводами (шунтами) и токопроводящими накладками из токопроводящей ткани.

Назначение накладок состоит в том, что они обеспечивают, в случае попадания на человека оборванных электрических проводов или касания монтером токопроводящих поверхностей, контакт с шунтами, и ток стекает по шунтам.

При этом сопротивление токопроводящих тканей и шунтов должно быть в тысячи раз меньше сопротивления тела человека, т.е. ток через тело человека не должен превышать предельно допустимых значений при воздействии на человека в наиболее тяжелых аварийных случаях систем энергоснабжения.

На передних и задних половинках комбинезона, спине, плечах, груди и локтях куртки, коленях, в паховой области и ягодицах брюк установлены токопроводящие накладки, выполненные из токопроводящей ткани.

Все электропроводящие элементы костюма, в том числе накладки, соединены между собой системой медных шунтов, которые соединяются с подошвами ботинок.

Таким путем защищено все тело человека, а особенно места возможного касания с токоведущими поверхностями, накладки защищают человека также от возгорания костюма, поэтому ткань накладок должна выдерживать высокую температуру, возникающую при коротком замыкании.

Кроме указанных функций защиты от электротока, защитный костюм должен быть удобен для человека, давать возможность двигаться и работать в нем. При движении человека ткань, из которой изготовлены накладки на костюме, может деформироваться, образовывать складки, скручиваться, изгибаться и при этом ломаться, если она либо жесткая, либо слишком мягкая и хрупкая.

Известна токопроводящая термостойкая ткань, содержащая переплетенные между собой основные и уточные полимерные электропроводящие нити.

Электропроводящие нити представляют собой углеродные нити.

Данная ткань выбрана в качестве прототипа.

Недостатками этой ткани являются очень низкие физико-механические свойства, плохие пошивочные свойства. Ткань вялая, скользкая, имеет чрезвычайно подвижную структуру, очень высокую раздвигаемость и осыпаемость.

Структура ткани настолько подвижна, что при механических нагрузках изгибы, трение электрические характеристики не стабильны и защитные свойства костюма не надежны.

При пришивании накладок из углеродной ткани к костюму и в результате даже одноразового использования костюма происходит разрушение структуры ткани, осыпание графита с поверхности ткани и потеря электрозащитных свойств.

Задачей предлагаемого изобретения является улучшение физико-механических характеристик, улучшение пошивочных свойств ткани для накладок на костюм, улучшение эксплуатационных характеристик костюма, повышение надежности и эффективности защиты человека в экстремальных условиях при авариях или в случае касания токоведущих поверхностей.

Указанная задача решается за счет того, что в токопроводящей термостойкой ткани, содержащей переплетенные между собой основные и уточные полимерные токопроводящие нити, переплетение выполнено просвечивающим, поверхностная пористость ткани составляет 50-65% плотность по основе 16-20 нитей/см, а по утку 10-20 нитей/см, при этом каждая из основных и уточных нитей представляет собой комбинированную нить с круткой 350-400 кр/м и линейной плотностью 90-120 текс и содержит комплексную полиарамидную нить линейной плотности 14,3-58 текс, круткой 100-200 кр/м и медную проволоку, имеющую никелевое покрытие весового содержания не более 15% диаметром 70-120 мкм, причем весовое соотношение медной проволоки и комплексной нити находится в пределах 50-70:50-30.

Толщина ткани составляет 0,07 см, вес ее равен 300,8 г/м².

Накладки, нашитые на костюм поверх медных шунтов, представляют собой полосы ткани длиной во всю длину костюма, шириной 10-20 см в зависимости от места расположения на костюме.

Для улучшения пошивочных свойств ткани для накладок на костюм и улучшения его эксплуатационных характеристик и повышения надежности и эффективности защиты нами выработана ткань, позволяющая достичь следующего эффекта.

Получена ткань со стабильной малоподвижной структурой и неизменной в процессе эксплуатации поверхностной пористостью, низким электрическим сопротивлением, высокой термостойкостью, с высокими показателями физико-механических свойств, такими, как: высокая устойчивость к многократным двойным изгибам; высокая устойчивость к истиранию; высокая устойчивость в раздиру; отсутствие раздвигаемости; хорошие пошивочные свойства.

Указанные свойства предлагаемой ткани достигаются совокупностью признаков, характеризующих как структуру ткани, так и нить, из которой изготовлена ткань.

Существенным является использование в основе и утке комбинированной нити, строение которой характеризуется следующими признаками:
нить выполнена совместным скручиванием полиарамидной комплексной нити линейной плотности 14,3 58 текс с медной проволокой, имеющей никелевое покрытие весового содержания не более 15% диаметром 70-120 мкм;
весовое соотношение полиарамидной комплексной нити и медной проволоки 30-50 70-50;
крутка комплексной полиарамидной нити 100-200 кр/м;
линейная плотность комбинированной нити 90-120 текс.

Использование этих нитей позволяет существенно улучшить физико-механические и электрозащитные свойства ткани. Электрозащитные и термостойкие свойства ткани обеспечиваются использованием в комбинированной нити сочетания медной проволоки с никелевым покрытием и комплексной полиарамидной нити.

Предлагаемая ткань обладает низким электрическим сопротивлением.

Уменьшение медной проволоки в комбинированной нити ниже 30 мас.ч. повышает электрическое сопротивление ткани, увеличение выше 70 мас.ч. снижает устойчивость ткани к многократным двойным изгибам:
диаметр медной проволоки с никелевым покрытием 70-120 мкм оптимальный, так как уменьшение или увеличение ее ведет к ухудшению перерабатывающей способности в процессе кручения;
никелевое покрытие составляет не более 15 мас. и является защитой меди от окисления, увеличение выше 15% ухудшает проводимость и увеличивает электрическое сопротивление комбинированной нити;
использование полиарамидных нитей обеспечивает ткани защиту от возгорания при попадании на нее оголенного электропровода, при этом также не образуется расплавленных областей на ткани, не обнажаются незащищенные участки тела человека;
крутка комплексной полиарамидной нити не может быть больше или меньше указанного предела 100-200 кр/м, т.к. с уменьшением крутки ниже 100 кр/м ухудшается перерабатывающая способность нити, увеличение крутки выше 200 кр/м нецелесообразно ни с экономической, ни с технологической точки зрения;
крутка комбинированной нити 350 400 кр/м и линейная плотность 90-120 текс являются оптимальными.

Увеличение крутки выше 400 кр/м приводит к образованию сукрутин и значительному ухудшению ее перерабатывающей способности в ткачестве. Уменьшение крутки ниже 350 кр/м приведет к получению некомпактной нити и снижению износостойкости ткани. Изменение линейной плотности комбинированной нити ниже нижнего предела и выше верхнего приведет к нежелательному увеличению и уменьшению (соответственно) поверхностной пористости ткани и ухудшению ее электрозащитных свойств.

Разработанная структура ткани отличается:
использованием электропроводных комбинированных нитей в основе и утке;
видом переплетения;
плотностью расположения основных и уточных нитей на 1 см;
поверхностной пористостью.

Для достижения высоких показателей, указанных выше, ткань выполнена просвечивающим переплетением, в основе и утке использованы комбинированные нити, плотность нитей на 1 см по основе 16-20, по утку 10-20.

Для ткани, выполненной просвечивающим переплетением, характерно наличие в ткани регулярно повторяющихся просветов или пор. Просветы образуются благодаря тому, что в ткани нити стягиваются в пучки, образуя на ткани поры. Совокупность обоих признаков плотность нитей в ткани и просвечивающее переплетение обеспечивает поверхностную пористость предлагаемой ткани 50-65%
В экстремальных условиях, если провод падает на электромонтера, накладки из ткани, выполненной просвечивающим переплетением с пористостью 50-65% наилучшим образом обеспечивают контакт с шунтом.

При обрыве электропровода или касании рабочим любой токоведущей поверхности стекание электрического тока происходит двумя путями: либо по шунтам, либо непосредственно по накладке.

При этом стекание по шунту происходит как вследствие непосредственного контакта электропровода с шунтом, осуществляемого через поры в ткани, так и вследствие контакта электропровода с токопроводящими нитями в ткани и контакта этих нитей с шунтом.

Эти три пути стекания тока при авариях, обеспеченные использованием предлагаемой ткани, увеличивают надежность и эффективность защиты человека от поражения электрическим током, в отличие от углеродной ткани прототипа.

Одновременно, за счет использованной нами структуры ткань обладает необходимой и достаточной изгибоустойчивостью, способностью к криволинейным обводам, что позволяет нашивать ткань на костюм даже в местах сгибов и использовать костюм для длительной работы.

Таким образом, просвечивающее переплетение и использованная нами плотность нитей в ткани обеспечивают гарантированный контакт токоведущих поверхностей с шунтом и комфортность при продолжительной работе в комбинезоне.

Использование предлагаемой нами ткани по сравнению с прототипом улучшает гигиенические свойства костюма, не вызывает аллергических реакций у рабочих.

Использованное нами строение ткани обеспечивает ткани устойчивую структуру, отсутствие раздвигаемости, стабильность размеров пор во время эксплуатации и хорошие пошивочные свойства.

Использование плотности нитей по основе и утку меньше 16 и 10 на 1 см приведет к нестабильной слишком разреженной структуре, а увеличение плотности нитей по основе и утку выше верхнего предела 20 н/см приведет к получению слишком плотной ткани, увеличению веса ткани и снижению пористости.

В обоих случаях электрозащитные и физико-механические свойства ткани ухудшаются.

Для обеспечения стабильных электрических характеристик ткань выполнена и в основе и в утке из комбинированных нитей.

Использование комбинированных нитей только в основе, а в утке только чистых полиарамидных нитей приводит к разрыву электрической цепи при пропускании электрического тока. Это значит, что ткань теряет электропроводные свойства и не может обеспечить стекание электрического тока при контакте с токоведущими поверхностями.

Углеродная ткань прототипа, выполненная полотняным переплетением, имеет низкие физико-механические показатели и, как следствие, низкие пошивочные свойства ткани и неудовлетворительные эксплуатационные характеристики костюма с накладками.

В таблице представлены строение и физико-механические свойства типичных примеров предлагаемой ткани и прототипа.

Использование: для накладок, нашитых на защитный костюм электромонтера. Сущность: ткань выполнена просвечивающим переплетением с поверхностной пористостью 50-65%. В основе и утке ткань изготовлена из комбинированной нити, состоящей из полиарамидной комплексной нити, скрученной с медной проволокой с никелевым покрытием. Куртка комбинированной нити составляет 350-400 кр/м, линейная плотность 90-120 текс. Плотность ткани по основе 16-20 н/см, по утку 10-20 н/см. Комбинированная нить состоит из комплексной полиарамидной нити линейной плотности 14,3-58 текс, с круткой 100-200 кр/м, и медной проволоки с никелевым покрытием диаметром 7-120 мкм, соотношение медной проволоки и полиарамидной нити 50-70 : 50-30. 1 табл.

ТОКОПРОВОДЯЩАЯ ТЕРМОСТОЙКАЯ ТКАНЬ, содержащая переплетенные между собой основные и уточные полимерные электропроводные нити, отличающаяся тем, что ткань выполнена просвечивающим переплетением с поверхностной пористостью 50 - 65%, плотностью по основе 16 - 20 нитей/см и по утку - 10 - 20 нитей/см, при этом каждая из основных и уточных нитей представляет собой комбинированную нить с круткой 350 - 400 кр/м и линейной плотностью 90 - 120 текс и содержит комплексную полиарамидную нить линейной плотности - 14,3 - 58 текс, круткой - 100 - 200 кр/м и медную проволоку, имеющую никелевое покрытие массового содержания не более 15%, диаметром - 70 - 120 мкм, причем массовое соотношение медной проволоки и комплексной нити находится в пределах 50 - 70 : 50 - 30.