УГЛЕРОДНЫЙ ТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 1998 года по МПК D03D15/00 

Изобретение относится к текстильной промышленности и может быть использовано в различных областях техники, например, при изготовлении различных нагревательных элементов, применяемых в конструкциях электронагревательных устройств.

Известна ткань, используемая в качестве резистивного элемента плоского нагревателя, выполненная с применением углеродных и стеклянных волокон, причем углеродные волокна расположены на расстоянии 7 мм друг от друга как по основе, так и по утку (заявка Франции 2681753, кл. H 05 В 3/36, 1991).

Известна ткань, выполненная по основе и утку из электропроводных и неэлектропроводных нитей, уложенных с чередованием, причем неэлектропроводные нити выполнены из комплексных хлопковых нитей. Объемное соотношение неэлектропроводных к электропроводным нитям основы составляет 1:1- 1:1,5, а объемное соотношение электропроводных нитей основы и утка составляет 1:1,5-1: 10 (патент РФ 2046552, кл. H 05 В 3/36, 1995).

Известна ткань, содержащая токопроводные нити утка, которые скреплены неэлектропроводными нитями основы, а токоподвод (электрод) осуществляется двумя пучками электропроводных нитей основы, расположенных по краям ткани. В качестве электропроводных нитей предлагается использовать металлические или углеродные нити (заявка Великобритании 1490534, кл. H 05 В 3/34, 1977).

Наиболее близким техническим решением является углеродный тканый материал в виде ленты, содержащий однонаправленные нити основы, выполненные из углерода, скрепленные углеродными нитями утка, расположенными в виде пучков дискретно по длине ленты, при этом нити основы уложены с расстоянием между ними порядка их диаметра, а расстояние между пучками нитей утка взято порядка [1].

Однако используемые структуры тканей не позволяют регулировать плотность электрической мощности, а следовательно, и температуру на поверхности ткани в широких пределах за один цикл изготовления такой ткани на ткацком оборудовании. Это ограничивает сферу технического применения тканей в качестве электронагревательных элементов.

Технической задачей данного изобретения является расширение функциональных возможностей электронагревательных элементов, в которых используется тканый материал заявляемой структуры.

Решение задачи осуществляется за счет того, что в углеродном тканом материале, содержащем углеродные нити основы, скрепленные углеродными нитями утка, расположенными в виде пучков равномерно по длине материала, основа и уток дополнительно содержат неэлектропроводные нити, уложенные с чередованием с углеродными нитями, причем углеродные нити основы линейной плотности не менее 30 текс обвиты по спирали неэлектропроводной нитью линейной плотности 5 - 15 текс с расстоянием между витками 0,5 - 15 мм и расположены равномерно по ширине тканого материала так, что расстояние между ними определяется из соотношения, см:
,
где;
P_уд- заданная удельная электрическая мощность, Вт/м²;
V - напряжение питания, В;
Т - линейная плотность углеродной нити, текс;
a - длина тканого материала, м;
b - ширина тканого материала, м;
c - коэффициент, зависящий от соотношения линейного электрического сопротивления, крутки и линейной плотности углеродной нити, кг•Ом/м,
а необвитые или обвитые неэлектропроводной нитью линейной плотности 5 - 15 текс с расстоянием между витками 0,5 - 1,5 мм углеродные нити утка линейной плотности не менее 30 текс расположены в виде пучков, содержащих не менее двух нитей, дискретно по длине тканого материала так, что расстояние между пучками больше 2d, но не более половины ширины тканого материала.

На чертеже изображена структура углеродного тканого материала, состоящего из комплексных углеродных нитей основы 1, которые соединены пучками комплексных нитей утка 2, и неэлектропроводных нитей основы и утка 3.

Расстояние между пучками углеродных нитей утка имеет порядок 1, а между углеродными нитями основы - порядок d.

Образцы тканого материала были Получены на обычном текстильном оборудовании: сновальная машина марки СЛ-140, ткацкий станок марки АТ- 100, обвивочная машина.

В качестве неэлектропроводной нити можно использовать капроновые, лавсановые, натуральные и другие нити. Примеры выполнения углеродных тканых материалов приведены в таблице.

Таким образом углеродный тканый материал заявляемой структуры изготавливается за один цикл на обычном ткацком оборудовании, что позволяет создать нагревательный элемент с заданной удельной мощностью, а следовательно, с заданным температурным полем на поверхности материала с учетом характеристик углеродных нитей и таких параметров, как напряжение питания нагревательного элемента, его габариты.

Углеродный тканый материал позволяет расширить функциональные возможности электронагревательных элементов и содержит углеродные комплексные нити основы, скрепленные углеродными комплексными нитями утка, расположенными в виде пучков равномерно по длине тканого материала. Основа и уток дополнительно содержат неэлектропроводные нити, уложенные с чередованием с углеродными нитями, углеродные нити основы линейной плотности не менее 30 текс обвиты неэлектропроводной нитью линейной плотности 5-15 текс о расстоянием между витками 0,5-1,5 мм, расстояние между нитями определяется из соотношения, приведенного в тексте описания. Пучки углеродных нитей утка расположены так, что расстояние между ними больше 2d, но не более половины ширины материала. Пучки углеродных нитей утка содержат не менее 2 нитей линейной плотности не менее 30 текс необвитых или обвитых неэлектропроводной нитью линейной плотности 5-15 текс с расстоянием между витками 0,5 -1,5мм. 1 з.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Углеродный тканый материал, содержащий углеродные комплексные нити основы, скрепленные углеродными комплексными нитями утка, расположенными в виде пучков равномерно по длине тканого материала, отличающийся тем, что основа и уток дополнительно содержат неэлектропроводные нити, уложенные с чередованием с углеродными нитями, углеродные нити основы линейной плотности не менее 30 текс обвиты неэлектропроводной нитью линейной плотности 5 - 15 текс с расстоянием между витками 0,5 - 1,5 мм и расположены так, что расстояние между ними определяются из соотношения, см:

где P_уд - заданная удельная мощность, Вт/м²;
V - напряжение питания, B;
T - линейная плотность углеродной нити, текс;
a, b - длина и ширина материала, м;
c - коэффициент, зависящий от соотношения линейного электрического сопротивления, крутки и линейной плотности углеродной нити, кг•Ом/м,
а пучки углеродных нитей утка расположены так, что расстояние между ними больше 2d, но не более половины ширины материала. 2. Материал по п.1, отличающийся тем, что пучки углеродных нитей утка содержат не менее 2 нитей линейной плотности не менее 30 текс, необвитых или обвитых неэлектропроводной нитью линейной плотности 5 - 15 текс с расстоянием между витками 0,5 - 1,5 мм.