РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ГИБКИХ ТКАННЫХ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ СПЕЦОБУВИ

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО

ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ ИНСТИТУТ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ

ПРОМЫШЛЕННОСТИ

КАФЕДРА ТЕХНОЛОГИЯ ТЕКСТИЛЬНЫХ ПОЛОТЕН

На правах рукописи

УДК 677.024.3

МАВЛЮДА МУХАМЕДЖАНОВНА АЛИМОВА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ГИБКИХ ТКАННЫХ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ СПЕЦОБУВИ

Специальность: М 5A540507 - “Художественное проектирование изделий

текстильной промышленности” (диссенатор)

Диссертация на соискание

академической степени магистра

Научный руководитель

доц. Баймуратов Б.Х.

__________________

“_____” __________2012 г.

ТАШКЕНТ – 2012
3

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………..……...…5

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР…………..……..………………………12

1.1. Состояния вопроса по создание электротканей.........................................12

1.2 . Общая характеристика текстильных электронагревателей……..…….......13

1.2.1 Классификация текстильных электронагревателей……………….….....13

1.3. Заключение по литературному обзору…………………………………….20

ГЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕКСТИЛЬНЫХ

ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ……………………………..…………….…..…..21

2.1. Материалы, применяемые для изготовления текстильных

электронагревателей…………………………………………………..…... 21

2.1.1. Электропроводящие материалы…………………………………….…....21

2.1.2. Изоляционные материалы……………………………………..….……..26

2.2. Конструктивные особенности текстильных ЭН…………………………. 26

2.3. Технологии изготовления тканых ЭН……………………………………..29

2.4. Использование текстильных электронагревателей в промышленности .32

2.4.1. Обогрев емкостей и трубопроводов…………………………...……...…32

2.4.2. Текстильные электронагревателей на транспорте………………….…..38

2.5. Применение текстильных электронагревателей в быту…… …….……45

2.6. Выводы……………………………………………………….….………....50

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРАБОТАН-

НОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩЕЙ ТКАНИ…………………………….……….51

3.1 Выбор и технический расчет электрообогревающей ткани

для специальной обуви………………………………….………...……..51

3.1.1. Характеристика электропроводящей ткани…………………….………51

3.1.2. Технологическая схема для выработки электропроводящей

ткани с дополнительным навоем ………………………....….…….…..53

3.2. Изменение электрофизических свойств тканых

электронагревателей………………………..………..…………...……..55

3.3. Исследование поверхностное сопротивление ткани………….....…. ...60
4

3.3.1 Исследование электрофизических свойств тканей……………..………60

3.3. 2. Изменения контактного удельное сопротивления ткани от вида

переплетение………………………………………………..……...…..…61

3.4. Динамики изменения контактного сопротивления ткани……..….….67

3.5. Выводы…………………..……………………..…………………...……..70

ГЛАВА 4. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ………………………………..…..…..71

4.1. Охрана труда на современным ткацком производстве..………...…..….71

ГЛАВА 5. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ………………..…………………….77

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ……………..………………………………..………..……78

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ……………..…………………………….…………..79

ПРИЛОЖЕНИЕ ………………………………………………….……...………79
5

ВВЕДЕНИЕ

Наличие собственных сырьевых ресурсов, значительных производст-

венных мощностей, и квалифицированной, но относительно не дорогой ра-

бочей силы свидетельствует об огромных потенциальных возможностях

Республики Узбекистан для ускоренного, приоритетного развития текстиль-

ной и легкой промышленности.

Хотя по производству хлопка Узбекистан традиционно занимает пятое

место после Китая, США, Индии и Пакистана, по объему его экспорта – вто-

рое после США, при том, что по производству шелковичных коконов и нату-

рального шелка она занимает третье место наравне с такими странами, как

Бразилия, Корея, Таиланд и ее доля составляет 7% в мировом балансе, после

Китая (75%) и Индии (18%), преимущественно сырьевая ориентация эконо-

мики Республики в рамках существовавшей в прошлом интеграции, привела

к чрезмерному увлечению экспортом лишь текстильным сырьем в ущерб его

переработке внутри Республики: доля перерабатываемой на собственных

мощностях части общего объема заготавливаемого хлопка к 1991 году со-

ставляла не более 8 %, - остальное шло на экспорт в виде сырья.

Лишь после приобретения независимости пришло истинное понимание

необходимости системного подхода к решению накопившихся проблем и

осознание возможности и необходимости возведения развития текстиля в

ранг приоритетного направления государственной экономической политики.

На самом высшем уровне было заявлено, что «важнейшей стратегической за-

дачей является глубокое техническое перевооружение перерабатывающих

отраслей, оснащение их современной техникой и технологией, создание за-

конченного полного технологического цикла производства качественных,

конкурентоспособных потребительских товаров. Особое значение придается

обеспечению глубокой переработки важнейших видов сельскохозяйственных

ресурсов – хлопка, шелка, кенафа, ...» [1,2]. И далее в этой же работе: «созда-

ние новых перерабатывающих мощностей даст возможность в широких мас-

штабах развить трудоемкие отрасли – прядильные, ткацкие и отделочные
6

производства, трикотажную, текстильную, швейную промышленность, рас-

ширить ассортимент готовых изделий. Мы должны научиться торговать не

сырьем, не дешевыми полуфабрикатами, а современной, пользующейся

спросом готовой продукцией».

Впоследствии последовательно и весьма энергично был предпринят и

предпринимается целый ряд шагов по конкретной реализации этих про-

граммных установок, недвусмысленно подчеркивающих важнейший статус

текстильной отрасли среди других приоритетных сфер экономики. Прежнее

министерство легкой промышленности было преобразовано в госу-

дарственную ассоциацию, а затем – в государственную акционерную компа-

нию «Узбекенгилсаноат» с приданием ей принципиально иных, чем в про-

шлом, функций по координации и мобилизации усилий для эффективного

реформирования отрасли.

Был также предпринят ряд шагов по локализации, поощрению импор-

тозамещающих и экспорт ориентированных производств, а также стимули-

рующих привлечение иностранных инвестиций в текстильную отрасль. Доля

перерабатываемого хлопкового сырья на собственных производственных

мощностях Республики существенно возросла. Создан целый ряд совмест-

ных предприятий с известными в международном плане производителями

различной текстильной продукции. Значительно возрос и объем экспорта

текстильной продукции.

В свою очередь, переход к рыночным отношениям коренным образом

меняет требования к стилю работы текстильных предприятий. Успешное ве-

дение ими конкурентной борьбы и обеспечение эффективного производства

продукции высокого качества по приемлемой цене, диктует необходимость

ориентации на передовые технологии, основанные на широкое внедрение до-

стижений электронной техники и способные к быстрой адаптации к постоян-

но меняющейся конъюнктуре с широким привлечением информационных

технологий к проектированию технологических процессов, и их конечных

продуктов, – текстильных изделий.
7

И все это имеет прямое отношение и к исследователям, ведущим науч-

ные поиски в текстильной отрасли. Традиционно сложившиеся взгляды не

всегда в силах объяснить природу явлений, сопровождающих текстильные

объекты и процессы. Основанные на этих взглядах решения часто довольно

громоздки, не удобны в практическом использовании в промышленности.

Поэтому, наряду с дальнейшим развитием основных положений уже сложив-

шихся в исследовательской практике подходов, вопрос расширения рамок

представлений на сущность текстиля с привлечением для этого аппарата ма-

тематики, представляет собой весьма актуальную научно-техническую про-

блему.

Актуальность темы. В последнее время отмечается появление ряда

новых направлений в области электронагрева. К существующим видам на-

гревательных устройств прибавились нагреватели на основе электропрово-

дящих пленок, красок, бумаги, полимеров и т.п. Особо следует выделить

давно известные, но только в последнее время получившие заметное разви-

тие и применение на основе новых материалов и технологических процессов

текстильные электронагреватели (ЭН). Среди существующих типов плоских

гибких электронагревателей, отличающихся небольшой массой, эластично-

стью, простой монтажа на обогреваемой поверхности, текстильные ЭН явля-

ется одними из наиболее перспективных, поскольку, кроме перечисленных

преимуществ, обладают устойчивостью к механическим воздействиям, на-

дежностью в работе и широким диапазоном тепловых и электрических ха-

рактеристик.

Благодаря своим положительным свойствам текстильные ЭН могут

применяться в самых различных промышленных устройствах и бытовых

электроприборах. В настоящее время имеются нагревательные устройства

различного назначения с использованием этих нагревателей. В данной работе

сделана попытка обобщить материалы, имеющиеся в отечественной и зару-

бежной литературе текстильным ЭН различного типа, уделив особое внима-

ние использованию их в промышленности и быту.
8

В современных рыночных экономических условиях удовлетворение

спроса в товарах народного потребления и технических материалах и издели-

ях за счет расширения ассортимента, повышения качества продукции, вне-

дрения научно-технических достижений является одним из основных на-

правлений в работе текстильной и легкой промышленности.

В настоящее время в Республике ощущается острый недостаток в раз-

личных текстильных материалах и изделиях, обладающих заданными элек-

трофизическими свойствами и позволяющих решить актуальные проблемы

различных отраслей техники и технологии.

В частности существует потребность в антистатических не электри-

зующихся материалах как бытового, так и технического назначения, необхо-

дима специальная обуви, одежды и материалы, защищающие персонал и обо-

рудование от воздействия электромагнитного излучения (радарные установ-

ки, СВЧ-аппаратура и др.), а также от электрических полей высокой напря-

женности (ЛЭП, трансформаторы, компьютерная техника и др.)

Указанные материалы и изделия в лучшем случае могут импортиро-

ваться из - заграницы за свободно-конвертируемую валюту. Использование

производимого в Республике электропроводящего волокна (ЭПВН) и изго-

товление на его основе указанных изделий позволит внедрить новые техно-

логии, создать дополнительные рабочие места и удовлетворить спрос на дан-

ную продукцию. В этом аспекте данное научное исследование, направленное

на разработку, изучение свойств и использование отечественных текстиль-

ных материалов и изделий с заданными электрофизическими свойствами яв-

ляется актуальным и имеет как научное, так и практическое значение.

Обычно для этих целей используется электропроводящая заземляемая

обуви, способная экранировать энергетические поля. В классическом вариан-

те такую обуви можно изготовить из материала, содержащего в своём соста-

ве металлические микро проводы в определённом количестве. Однако такая

обуви имеет ряд недостатков:

- достаточно большой вес;
9

- сложность изготовления;

- сравнительно высокая цена.

С другой стороны обув, которая существовала ранее, по своим гигиени-

ческим свойствам не совсем соответствовала нашим климатическим услови-

ям, так как была изготовлена на основе синтетических волокон и металличе-

ского провода, и имела большой вес. Однако в настоящее время в распоря-

жении энергетиков нашей республики не имеется никакой защитной обуви,

так как то, что было, устарело морально и физически, а новая обув еще не со-

здана.

Для изготовление специальных электропроводящих обуви необходимое

ткани в лучшем случае могут импортироваться из - заграницы за свободно-

конвертируемую валюту. Использование производимого в Республике высо-

кокачественного местного сырья и изготовление на его основе электропрово-

дящей пряжи и из них ткани позволит вырабатывать таких тканей на тради-

ционной текстильной оборудование, создать дополнительные рабочие места

и удовлетворить спрос на данную продукцию. В этом аспекте данное научное

исследование, направленное на разработку, изучение свойств и использова-

ние отечественных текстильных оборудование и ткани с заданными элек-

трофизическими свойствами является актуальным и имеет как научное, так и

практическое значение.

В данной работе ставятся следующие цели:

- разработать специальной электронагревательной ткани с заданными

электрофизическими характеристиками для изготовления специальной

обуви;

- провести комплекс исследований по изготовлению, изучению свойств

и применению данного материала.

Для достижения этих целей в работе решались следующие научно-

технические задачи:

1. Исследования требований, предъявляемые к электронагревательным

тканям, используемых для обогрева пошива специальной обуви.
10

2. Исследования конструктивные особенности текстильных ЭН.

3. Определение электрические сопротивление ткани.

4. Исследование применение текстильных электронагревателей в быту.

В качестве основных объектов исследований были использованы элек-

тропроводящая ткани, специальной обувь, погонного электрического сопро-

тивление ткани, коэффициент электропроводности, ткацкий станок.

Научная новизна работы.

Ш создание экспериментального образца специального электрообогре-

вающего ткани;

Ш установлены закономерности изменения электрофизических и тепло-

вых свойств тканей;

Ш изучение процесса получения специальной ткани с заданными элек-

трофизическими характеристиками и исследование ее свойств;

Практическая ценность работы.

Разработанная ткань со специальными электрическими свойствами бу-

дет использован для создания экспериментального образца специальной обу-

ви и решить некоторые актуальные проблемы оборонной отрасли

Республики.

Методы исследования. В работе использовались методы математиче-

ской статистики, разработки новой структуры ткани с использованием

САПР. Экспериментальные исследования выполнялись на современном обо-

рудовании учебно-производственной лабораторий ТИТЛП. Все результаты

экспериментальных исследований лежат в пределах допустимой достоверно-

сти.

Структура и объем работы. Магистерская диссертация работа со-

стоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций. Она изложе-

на на 79 страницах, содержит 7 таблиц, 34 рисунка и 89 список используемой

литературы из наименований.
11

ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Состояния вопроса по создание электронагревательных тканей

В последнее время отмечается появление ряда новых направлений в об-

ласти электронагрева. К существующим видам нагревательных устройств

прибавились нагреватели на основе электропроводящих пленок, красок, бу-

маги, полимеров и т.п. Особо следует выделить давно известные, но только в

последнее время получившие заметное развитие и применение на основе но-

вых материалов и технологических процессов текстильные электронагрева-

тели (ЭН). Среди существующих типов плоских гибких электронагревателей,

отличающихся небольшой массой, эластичностью, простой монтажа на обог-

реваемой поверхности, текстильные ЭН является одними из наиболее пер-

спективных, поскольку, кроме перечисленных преимуществ, обладают ус-

тойчивостью к механическим воздействиям, надежностью в работе и широ-

ким диапазоном тепловых и электрических характеристик.

Благодаря своим положительным свойствам текстильные ЭН могут

применяться в самых различных промышленных устройствах и бытовых

электроприборах. В настоящее время имеются нагревательные устройства

различного назначения с использованием этих нагревателей. В данной работе

сделана попытка обобщить материалы, имеющиеся в отечественной и зару-

бежной литературе текстильным ЭН различного типа, уделив особое внима-

ние использованию их в промышленности и быту.
12

1.2. Обшая характеристика текстильных электронагревателей

1.2.1 Классификация текстильных электронагревателей

К текстильным ЭН относятся такие нагревательные устройства, в кото-

рых одним из существенных элементов является текстильный материал, что

позволяет получать гибкие ЭН малой толщины при большой поверхности на-

грева, имеющие значительную механическую прочность, устойчивость к

ударным нагрузкам и вибрациям и обладающие рядом других положитель-

ных качеств, свойственных текстильным материалам.

Все текстильные ЭН могут быть разделены на три большие группы.

Первая группа включает нагреватели, в которых используется готовый элек-

тропроводящий текстильный материал, являющийся нагревательным элемен-

том: металлические сетки, полученные на ткацких станках или трикотажных

машинах, углеграфитовая ткань, изготовленная из вискозных волокон с по-

следующей графитизацией, ткани, ставшие электропроводящими вследствие

обработки различными веществами, и другие подобные материалы. По своим

характеристикам и способам использования эти материалы близки к мате-

риалам других эластичных плоских нагревательных устройств, таких как

электропроводящая резина, пластмасса и т.п. При их монтаже обязательно

применение дополнительной изоляции. В нагревателях второй группы ис-

пользуются изоляционные свойства текстильных материалов. Получают их

соединением нагревательного элемента с изолирующим текстильным осно-

ванием посредством пришивания, приклеивания, приваривания и т.д. К

третьей группе текстильных ЭН относятся такие устройства, которые изго-

тавливаются непосредственно на текстильном оборудовании путем комбини-

рования изолирующих и проводящих элементов в единое целое, что позволя-

ет получать различные соединения нагревательных элементов и обеспечивает

широкий диапазон электрических параметров нагревателей. Именно этой

группе текстильных ЭН уделено наибольшее внимание в обзоре.
13

Учитывая особенности технологии производства и основные свойства

текстильных ЭН третьей группы, их можно разделить на следующие виды.

Тканые электронагреватели представляют собой ткань из электроизоля-

ционных нитей, в которую в процессе изготовления на ткацком станке введе-

на нить из электропроводящего материала - нагревательный элемент. Таким

образом, тканый ЭН состоит из нескольких систем электроизоляционных и

проводящих нитей. Последние могут располагаться вдоль ткани (в ее основе)

и поперек (в утке). Согласно этому различают основные и уточные ЭН, кон-

струкция которых в наиболее простом виде представлена на рис. 1. Участки

нагревательного элемента изолированы друг от друга нитью из изоляционно-

го материала, которая, переплетая нагревательный элемент, связывает его с

тканым основанием и закрепляет в определенном положении. В большинстве

случаев, однако, применяют более сложные конструкции ткани для обеспе-

чения заданной мощности нагревателя, его габаритных размеров, необходи-

мой электрической прочности изоляции нагревательного элемента (которая

также может быть получена в процессе изготовления нагревателя), а также

других параметров.

Рис.1. Уточный (а), основный (б) и секционный (в) тканые электронагреватели

1 и 2 - уточная и основная токопроводящие нити (нагревательный элемент); 3

и 4 - изолирующие нити основы и утка; 5 - токопроводящие шины

Вид переплетения и структура тканого ЭН существенным образом зави-

сят от требований электрической и тепловой изоляции.
14

Нагревательный элемент может входить в качестве структурного эле-

мента в однослойную нагревательную ткань, располагаться на поверхности

тканого полотна, между двумя соединенными друг с другом полотнами или

же внутри многослойной ткани, что соответственно предполагает и различ-

ную степень изоляции.

И при основном, и при уточном расположении, нагревательного элемен-

та могут применяться различные его соединения, выполненные непосредст-

венно в процессе изготовления нагревателя на ткацком станке. Например,

для параллельного соединения участков нагревателя с элементом, располо-

женным «в утке, применяются переплетающиеся с ним основные нити из

медной проволоки, выполняющие роль токонесущих шин. Образуются сек-

ции нагревателя, параллельно включенные на питающее напряжение (см.

рис. 1).

Тканые ЭН выпускаются в виде лент шириной до 80 мм, изготовляемых

на лентоткацких станках, или нагревательной ткани шириной до метра и бо-

лее, изготовляемой на челночных ткацких станках. Различное расположение

нагревательного элемента в ткани (в утке" или в основе), изменение плотно-

сти его размещения в плоскости ткани, применение для него различных ма-

териалов - все это обеспечивает изготовление тканых ЭН практически любых

заданных размеров, удельной мощностью от долей ватта" до нескольких ватт

на квадратный сантиметр поверхности для широкого диапазона питающих

напряжений [3, 4].

Трикотажные, электронагреватели изготовляются на трикотажных ма-

шинах (плоских и кругловязальных) и содержат по крайней мере две необхо-

димые составные части - гибкий резистивный нагревательный элемент и изо-

лирующие нити. Как и для любого нагревательного устройства важнейшим

параметром трикотажного ЭН является его удельное электрическое сопро-

тивление. Последнее, в свою очередь, зависит от характера расположения на-

гревательного элемента в полотне, определяемого видом переплетения, ха-

рактером взаимосвязи нагревательного элемента с изолирующей нитью,
15

плотностью расположения нагревательного элемента в полотне, формой пет-

ли, теми электрическими соединениями, которые могут быть выполнены как

в процессе изготовления трикотажного ЭН, так и после его завершения и т.д.

По своей структуре трикотажные нагревательные полотна могут быть

разделены на два типа, в одном из которых большая часть нагревательного

элемента располагается прямолинейно, а в другом нагревательный элемент

выполнен в виде петель (рис.2). Форма петель при этом существенно зависит

от того, насколько близки физико-механические свойства текстильной изо-

лирующей нити и проводящей нити (нагревательного элемента).

В зависимости от способа производства трикотажное полотно может

быть основовязаным и кулирным в зависимости от вида и расположения пе-

тель: в кулирном полотне петли, изготовленные из одной нити, располагают-

ся в одном петельном ряду, а в основовязаном - в разных., Оба вида полотен

представлены на рис. 2.

Рис.2. Основовязаный (а, б) и поперечновязаный (в), трикотажные электрона-

греватели. 1 — нагревательный элемент; 2 - изолирующая оплетка; 3 - основ-

ная изолирующая нить; 4 — кулирная изолирующая нить

Прямолинейное (в виде утка) расположение нагревательного элемента в

трикотажном полотне обеспечивает последовательное соединение отдельных

участков, при этом полное сопротивление нагревателя равно сумме сопро-

тивлений всех нагревательных эле-ментов. То же самое имеет место при рас-

положении нагревателя в полотне в виде рядов кулирных петель, между ко-

торыми поперек полотна располагаются ряды петель из изолирующей нити.
16

Изменением количества последних можно менять плотность расположения

нагревательного элемента в полотне, а следовательно его электрические и

тепловые характеристики. В основовязаных полотнах ряды петель из прово-

дящей нити располагаются вертикально (вдоль полотна) и отделены друг от

друга изолирующими промежутками. Они могут соединяться по краям друг с

другом различными способами.

Существует большое количество трикотажных переплетений, позво-

ляющих получать ЭН с различными электрическими характеристиками. Хотя

разнообразие структур нагревательных полотен, полученных на трикотажном

оборудовании, меньше, чем у тканых, трикотажные ЭН имеют перед послед-

ними ряд преимуществ таких, как растяжимость многих структур, большая

производительность при их изготовлении и т.д. [5].

Плетельные электронагреватели. Изготовлены на плетельных маши-

нах, отличительным признаком их является наличие нитей, расположенных

по диагонали. Все нити, образующие плетельные ЭН, делятся на нити оплет-

ки, которые, сходя с установленных на веретенах шпуль и располагаясь по

диагонали, переплетаются между собой, образуя основной фон плетельного

изделия, и нити основы, не участвующие в переплетении и располагающиеся

вдоль изделия между нитями оплетки. Нагревательным элементом могут

служить как те, так и другие [6]. Оба случая представлены на рис. 3.

Рис.3. Плетельные электронагреватели с диагональным (а) и продольным (б)

расположением нагревательного элемента 1 - нагревательный элемент; 2 -

изолирующая нить

На рис. 4 показан нетканый текстильный ЭН, в котором нагреватель-

ный элемент закреплен между двумя холстами из электроизоляционных во-

локон, прошитыми на вязально-прошивной машине [7]. Другой способ полу-
17

чения нетканых текстильных ЭН заключается во внедрении определенного

количества электропроводящих волокон в волокнистый холcт, служащий для

производства нетканого материала [8].

Рис.4. Нетканый текстильный электронагреватель 1 — нагревательный эле-

мент; 2, 3 - холст из изоляционных волокон; 4 - провязывающие нити

Из описанных выше типов текстильных ЭН, изготовляемых непосредст-

венно на текстильном оборудовании, наибольшее распространение получили

тканые.

1.3. Заключение по литературному обзору

Кроме структурных характеристик, основанием для классификации тек-

стильных ЭН является также температурный диапазон их применения. Одна-

ко последний в значительной степени зависит от того, какие материалы ис-

пользованы для нагревательного элемента и его изоляции.

В связи с этим в работе ставились следующие цели:

- разработать текстильный материал с заданными электрофизическими

характеристиками, предназначенный для создания специального ткано-

го нагревательного элемента;

- провести комплекс исследований по изготовлению, изучению свойств

и применению данного материала;

- Для достижения этих целей в работе решались следующие научно-

технические задачи:

- изучение процесса получения электропроводящей ткани и исследова-

ние её свойств;
18

- изучение процесса получения специальной ткани с заданными элек-

трофизическими характеристиками и исследование её свойств;

- создание экспериментального образца тканого нагревательного эле-

мента и исследование его эксплуатационных характеристик;

- проведение лабораторных испытаний нагревательного элемента и вы-

работка рекомендаций к его внедрению.
19

ГЛАВА 2.ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕКСТИЛЬНЫХ

ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ

2.1 Материалы, применяемые для изготовления текстильных

электронагревателей

Как видно из описания конструкций текстильных ЭН, для их изготов-

ления применяются волокнистые материалы двух видов: электропроводящие

— в качестве материала для нагревательного элемента и электроизоляцион-

ные, обеспечивающие конструктивную целостность нагревателя и изоли-

рующие участки нагревательного элемента друг от друга и от внешних объ-

ектов. Кроме того, применяются также изолирующие материалы для созда-

ния дополнительной изоляции текстильных ЭН. Характеристики этих мате-

риалов влияют как на конструктивные особенности текстильных ЭН, так и на

их свойства, а также определяют технологические возможности их изготов-

ления. Ниже рассмотрены наиболее часто применяемые материалы.

2.1.1. Электропроводящие материалы

В качестве материала для нагревательных элементов текстиль-

ных ЭН применяются нити из разных проводящих материалов. Наиболее

распространенными благодаря своим механическим и электрическим свойст-

вам являются металлические нити, которые используются в виде мононити,

комплексной или комбинированной нити. Комбинированные проводящие

нити состоят из соединенных вместе металлических и простых текстильных

нитей. При этом возможны такие виды соединения, как обкручивание метал-

лической нити текстильной, навивание ее на текстильную нить как на сер-

дечник и, наконец, скручивание металлической и текстильной нити между

собой (рис. 5).

В первом случае проводящая нить, практически не теряя первоначаль-

ной гибкости, приобретает электрическую изоляцию, не склонна к образова-

нию петель (сукрутин) и легче перерабатывается на текстильном оборудова-

нии. При навивании проводящей нити на текстильную при той же длине на-
20

гревательного элемента сама нить, будет иметь большую длину. В этом слу-

чае по сравнению с самой проводящей нитью растяжимость нагревательного

элемента может быть повышена, а если используется металлическая прово-

лока малого диаметра, то повышается и механическая прочность. Такой на-

гревательный элемент может быть дополнительно изолирован как текстиль-

ной нитью, так и слоем полимера.

Рис.5. Виды нагревательных элементов. а - токопроводящая нить, обмотан-

ная изолирующей нитью; б - токопроводящая нить, навитая на изолирующий

сердечник; в — несколько токопроводящих нитей, скрученных вместе; г - то-

копроводящая нить, скрученная с изолирующей нитью; 1 - нагревательный

элемент; 2 - нагонная нить; 3 - стержневая нить; 4 — крученая нить; 5 - изо-

ляционная стренга

В качестве материала металлических нитей, используемых для нагрева-

тельных элементов текстильных ЭН, применяются стали или сплавы высоко-

го сопротивления, а в ряде случаев - чистые металлы (например, медь). Свой-

ства и назначение материалов для нагревательных элементов приведены в

табл. 1. Наибольшее распространение, как и в других типах нагревательных

устройств, получил сплав никеля и хрома - нихром, имеющий высокое

удельное сопротивление и выдерживающий большие температуры. Сплавы

на железной основе, хотя и более дешевы, применяются реже, поскольку

удельно сопротивление их меньше, а при нагреве до температуры 700 С они

становятся хрупкими. Недостатком многих чистых металлов является их

низкое сопротивление и высокая окисляемость при нагреве, но в некоторых
21

случаях при изготовлении нагревателей на малые температуры и низкие на-

пряжения нагревательные элементы из этих материалов (особенно меди) яв-

ляются наиболее приемлемыми. Металлы, имеющие высокую температуру

плавления (тантал, ниобий, вольфрам), могут применяться для высокотемпе-

ратурных ЭН.

Таблица 1

Свойства и назначение материалов для нагревательных элементов

Материал

нагревательного

элемента

Удельное

сопротивление,

Ом·мм2/м

Рабочая

температура,

0С

Температура

плавления, 0С

Нихром

Х14Н60 1,02-1,12 1000 1370

Х20Н80 1,01,12 1100 1390

Медь

ММ 0,0178 100-150 1083

Вольфрам 0,055 2000 2622

Углеродное

волокно

1,2-1,6 600-700 1350

В качестве составляющей металлических комплексных нитей может

служить не только металлическая проволока малых диаметров, но и особые

металлические волокна диаметром 8—25 мкм. Металлические волокна отли-

чаются от проволоки как способом производства, так и свойствами.

По физико-механическим свойствам они аналогичны текстильным во-

локнам [9]. В последнем случае электрическое сопротивление нити зависит

не только от ее геометрических размеров и свойств металла, но и от процент-

ного содержания металлического волокна в ней [10].

Из неметаллических проводящих материалов наиболее перспективными

для текстильных ЭН являются углеграфитовые волокна, получаемые из вис-

козных путем их графитизации в инертной среде при высокой температуре
22

(около 3000 С) [11]. В текстильных ЭН они могут применяться в виде от-

дельной нити или жгута, состоящего из нескольких нитей.

Конструкционные, материалы должны обладать не только изоляцион-

ными свойствами, но также достаточной механической прочностью и термо-

стойкостью. В зависимости от назначения и условий работы текстильных ЭН

можно использовать нити из природных, искусственных и синтетических во-

локон. Характеристики основных материалов приведены в табл. 2.

Таблица 2

Характеристики основных материалов

Волокно

Удлинение,

Удельное

сопротивление,

Ом·мм2/м

Температура

плавления, 0С

Рабочая

температура,

0С

Хлопок 7-9 1,0/103 150 100

Шерсть 25-35 1,0/103 130 100

Асбест - 106-1010 1500 400

Капрон 20-25 1,96х103 215 120

Лавсан 20-25 1,0х103 260 175

Полиэтилен 15-40 1,0х103 160 75

Стекло-

волокно

3,6-5 4х1012 1200-800 350-550

Среди нитей, способных выдерживать высокую температуру, стеклони-

ти наиболее пригодны для изготовления текстильных ЭН. Основное сырье

для их выработки - это кварцевый песок, сода, доломит, полевой шпат и др.

Механическая прочность стеклонитей в несколько раз превышает прочность

нитей из других материалов. Характеристики наиболее важных из иих при-

ведены в табл. 3. Таблица 3

Физико-механические свойства этих волокон, от которых зависит их пе-

реработка на текстильном оборудовании, лучше, чем у стекловолокон, но

хуже лавсановых. Кроме того, в настоящее время они выпускаются в не-

большом количестве и стоимость их довольно высока.
23

Характеристики прочность нитей из других материалов

Волокно Разрывная

прочность,

кг/текс

Удли-

нение,

Темпера-

тура по-

тери 50%

прочное-

ти, °С

Остаточная

прочность

после на-

грева при

300°С в те-

чение 100

ч,%

Усадка по-

сле нагрева

при 300°С в

течение 4 ч,

Номекс

(США)

54 15 230

Фенил он 45 15—20 268 54 5-6

Сульфон 35-40 16-18 300-320 85 4-6

Аримид 45-50 6-8 260-320 62 1,2

Оксалон 40-60 4-8 - 50 -

Все перечисленные природные, искусственные и синтетические волокно

используются как для образования структуры текстильных ЭН, так и для

Изготовления волокнистых холстов, тканей и трикотажных полотен, пред-

назначенных для дополнительной изоляции нагревателей.

2.1.2. Изоляционные материалы

Внешняя изоляция нагревательного элемента может осуществляться

изолирующими нитями, включенными в структуру текстильного ЭН, или

полотнами, изготовленными из изолирующих нитей. Однако в некоторых

случаях для улучшения электрической изоляции, а также для придания

текстильным ЭН соответствующих свойств (например, влагостойкости)

прибегают к нанесению на них дополнительного изоляционного слоя из

теплостойких материалов.

И з пластмасс наиболее широко в качестве изоляции текстильных

ЭН применяются полиэтилен и полипропилен, обладающие высокими ди-

електрическими свойствами и легко поддающиеся различного вида термо-

обработкам: литью, прессованию, эструдированию. В виде плэнки они лег-

ко свариваются. Их недостаток - сравнительно малая гибкость.

Гибким материалом является резина, она стойка к многократным пе-

регибам, влагостойка, однако под действием тепла со временем стареет,
24

неустойчива к действию масел, бензина и т.п. Для изоляции текстильных

ЭН пригодна силиконовая резина, работающая при высоких температурах

и химически более стойкая. Одним из важных преимуществ силиконовой

резины является ее способность вулканизироваться при низких температу-

рах, что особенно существенно для использования в текстильных ЭН низ-

ко— температурных конструкционных материалов.

Фторопластовая изоляция применяется преимущественно в виде листов

и пленок, а кремнийорганические лаки - в виде пропиток.

2.2. Конструктивные особенности текстильных ЭН

Конструктивные особенности текстильных ЭН существенным образом

зависят от типа и возможностей текстильного оборудования, используемого

для их изготовления. Для выработки текстильных ЭН используется большое

количество различных устройств, выполняющих ряд последовательных тех-

нологических операций по подготовке сырья, образованию нагревательного

полотна и его отделке. Для каждого вида текстильных ЭН используются со-

ответствующие текстильные машины, предназначенные для формования оп-

ределенных текстильных материалов, ибо они в основном и придают тек-

стильным ЭН их специфические свойства.

Рассмотрим технологию производства ЭН на некоторых текстильных

машинах.

Тканью ЭН изготовляются на различных ткацких станках, от-

личающихся конструктивным исполнением рабочих органов и других эле-

ментов. Однако принцип выработки текстильного изделия на всех ткацких

станках, пригодных для изготовления такого вида термического оборудова-

ния, остается неизменным и может быть объяснен на принципиальной схеме

челночного ткацкого станка, представленной на рис. 7.

Продольные нити (нити основы) 8, навитые на ткацкий навой 7, прохо-

дят через глазки 10 галев 9 и между пластинами 15 берда 12. Раздвигаемые
25

галевами 9, собранными в ремизки 11, нити основы образуют зев, в зоне ко-

торого между бердом 12 и краем (опушкой) ткани 1 прокидывается челнок 6.

Расположенная в челноке шпуля 5 несет на себе уточную нить 14, про-

кладываемую в зев при движении челнока. После прокладывания уточной

нити движение ремизок в вертикальном направлении приводит к закрытию

зева. Одновременно уточная нить 14 пластинами 15 при движении батана 13

прибивается к опушке ткани, образуя очередной ее элемент рядом с другими

уточными нитями 8. Опушка ткани образуется грудницей 2. Ткань отводится

из зоны формирования путем навивания ее на товарный валик 3.

Рис.7. Схема образования тканого электронагревателя а - ткацкий станок; б -

образование элемента ткани

Для изготовления некоторых типов тканых ЭН необходимо применять

несколько челноков (см. рис.2 ) . Например, для уточных ЭН можно исполь-

зовать два челнока — один (6) с нагревательным элементом, второй (4) - с

изолирующей нитью, меняющиеся в процессе работы по заданной про-

грамме. Имеются ткацкие станки с тремя и четырьмя челноками. Смена
26

челноков может осуществляться с одной или с обеих сторон станка, соот-

ветственно этому станки обладают различными возможностями по изготов-

лению тканых ЭН. Существенное значение имеет количество ремизок, оп-

ределяющее возможное количество групп разнопереплетающихся нитей. На

ткацком станке может быть установлено несколько навоев с нитями основы,

что увеличивает его возможности по выработке тканых электронагревате-

лей различных конструкций.

2.3. Технологии изготовления тканых ЭН

Технологии изготовления тканых ЭН в значительной степени опреде-

ляется физико-механическими свойствами исходных материалов. Если эти

свойства мало отличаются от обычных текстильных материалов, то техно-

логия выработки тканых ЭН аналогична обычной текстильной технологии

[12]. Однако во многих случаях технологические свойства материалов, осо-

бенно используемых для нагревательных элементов, отличны от обычных

текстильных, причем возникает необходимость одновременной переработки

материалов с существенно различными физико-механическими свойствами.

Различные жесткость, удлинения, релаксация и другие свойства сказывают-

ся не всех технологических переходах: кручении нитей, подготовке навоя,

самом ткачестве, последующей отделке. Все эти особенности вызывают не-

обходимость соответствующего выбора структуры нагревательной ткани и

подбора технологических параметров ее изготовления.

Трикотажные ЭН вяжутся на трикотажных машинах различных конст-

рукций. Технология вязания зависит от конструктивных особенностей три-

котажной машины и структуры трикотажного полотна [13] . На рис. 8 пред-

ставлена в качестве примера схема вязания нагревателя, выполненного ку-

лирной гладью, при помощи язычковых игл.
27

Рис.8. Схема образования трикотажного электронагревателя

Образование петель, происходит в петельном ряду из одной нити после-

довательно на каждой игле при их вертикальном возвратно-поступательном

перемещении. На игле а, движущейся вверх, находится .готовая петля пре-

дыдущего ряда из проводящей нити. Игла б, поднимаясь, открывает такой же

петлей язычок, на игле в аналогичная петля оказалась ниже язычка, а под

крючок прокладывается изолирующая нить, из которой должен образоваться

следующий ряд петель при движении игл вниз. Игла г начинает опускаться,

захватив крючком изолирующую нить; при этом петля предыдущего ряда из

проводящей нити закрывает язычок, что позволяет игле вместе с изолирую-

щей нитью беспрепятственно пройти через нее. Следующая игла е образова-

ла новую петлю из изолирующей нити; на игле ж, начавшей новый подъем,

находится уже готовая петля этого ряда. Далее процесс повторяется.

К ак и для тканых ЭН особенности технологии выработки три-

котажных ЭН в значительной степени определяются применением материа-

лов, имеющих худшие по сравнению с обычным сырьем технологические

свойства, а также одновременной переработкой нитей с различными физико-

механическими характеристиками. Проволока, часто применяемая для нагре-

вательного элемента, имеет большую жесткость и меньшую растяжимость,

Чем обычная нить, поэтому, если при вязании обычных нитей напряжения,

возникающие в них при образовании петли, сводятся к продольному натяже-

нию, то для проволоки значительную долю допускаемых напряжений состав-
28

ляют напряжения, обусловленные изгибом проволоки конструктивными эле-

ментами петлеобразования. В' связи с этим все нагрузки, которым подверга-

ется проволока, должны быть сведены к минимуму. Для улучшения скольже-

ния проволоки по рабочим органам машин в некоторых случаях ее смазыва-

ют глицерином или машинным маслом. Для облегчения процесса вязания

подбирают соответствующие переплетения, применяют вязание на сдвоен-

ных иглах и другие меры улучшения условий переработки.

В обзоре не описана технология выработки плетельных и нетканых тек-

стильных ЭН, так как их производство в основном такое же, как производст-

во обычных текстильных изделий, которое достаточно полно описано в [14-

16]. Отличительные особенности ее, связанные с характерными свойствами

перерабатываемых материалов, аналогичны отмеченным выше для тканых и

трикотажных ЭН.

По описанной выше технологии может быть изготовлен целый ряд тек-

стильных ЭН для применения в разнообразных нагревательных устройствах.

Конструктивные особенности нагревателей связанны с условиями их приме-

нения и будут отмечены при рассмотрении конкретных случаев.

2.4. Использование текстильных электронагревателей в

промышленности

2.4.1. Обогрев емкостей и трубопроводов

Наиболее распространенный случай применения текстильных ЭН в

промышленности - обогрев различного рода баков и других емкостей, а

также трубопроводов для транспортирования жидких продуктов, В обоих

случаях текстильные ЭН применяются как для поддержания температуры

продукта, так и для дополнительного подвода тепла к нему. Благодаря

свойствам текстильных ЭН форма обогреваемого оборудования может

быть различной и в то же время достаточно сложной.

Для обогрева резервуаров и емкостей применяют как тканые, так и

трикотажные ЭН. Так, например, на рис. 9 представлена конструкция на-
29

гревательного устройства для обогрева бака цилиндрической формы на

основе трикотажного ЭН. Нагреватель состоит из нескольких отрезков

трикотажного полотна, образованного поочередным провязыванием стек-

лонити и металлической мононити кулирной гладью. Количество и разме-

ры этих отрезков зависят от требуемых параметров нагревательного уст-

ройства.

Структура же изолирующего основания обеспечивает и электрическую,

и тепловую изоляцию нагревательного элемента [17] . Возможны различные

виды переплетений элементов ткани, обеспечивающих преимущественно од-

носторонний отвод тепла от нагревательного элемента. С этой целью исполь-

зуют различные многослойные структуры ткани, или, как показано на рис. 9,

на поверхности ткани выполняют ворсовый покров из изолирующих нитей

[18].

Рис.9. Тканый электронагреватель с односторонним отводом тепла 1 — на-

гревательный элемент; 2 — изолирующий ворс

При обогреве емкости большого размера целесообразно изготовлять на-

гревательные панели на основе текстильных ЭН в виде секций, раздельно

крепящихся на обогреваемой поверхности. Такое исполнение нагревательно-

го устройства позволяет изменять 18 нагрев различных участков в зависимо-

сти от технологических требований (например при изменении уровня про-

дукта [19-20].

Текстильные ЭН применяются для обогрева лабораторного оборудова-

ния и прежде всего сосудов разнообразной формы. Использование тканых

ЭН позволяет равномерно расположить нагревательный элемент по всей обо-
30

греваемой поверхности [2l-24] . Трикотажные ЭН, обладающие по сравнению

с ткаными большей эластичностью, легко принимают форму обогреваемого

сосуда. На рис. 13 показано устройство для нагрева лабораторных колб и

других сосудов, имеющих сферическое дно. В теплоизолирующем корпусе

полусферической формы спирально по всей поверхности нагрева расположе-

на нагревательная трикотажная лента. Такое расположение возможно благо-

даря структуре трикотажного полотна, имеющего подвижность в нескольких

направлениях.

Благодаря своей гибкости, равномерности нагрева и другим качествам

текстильные ЭН получили широкое применение для обогрева трубопрово-

дов. С этой целью Используются текстильные ЭН различных конструкций:

тканые и трикотажные, выполненные в виде широкого полотна, и ленточные.

В зависимости от конструкции ЭН монтаж его на трубопроводе выполняется

различными способами, Например, ленточные текстильные ЭН укладывают-

ся на трубопровод либо в виде спиральной навивки, либо располагаются

вдоль его оси - преимущественно снизу. Широкие нагревательные полотна

одевают на трубу в виде жакетов, кожухов или круглых рукавов. Некоторые

виды монтажа текстильных ЭН на трубопро» воде показаны на рис.10.

Рис.10. Расположение электронагревателя на обогреваемом трубопроводе

а - спиральное; б — линейное, в — в виде жакета

В зависимости от размеров трубопровода, необходимой мощности, ве-

личины напряжения питания и других факторов тканые ЭН, предназначен-

ные для обогрева трубопроводов, могут содержать нагревательный элемент в
31

утке или в основе. Уточное расположение нагревательного элемента позво-

ляет получить большее сопротивление 1м нагревателя, чем основное, поэто-

му его обычно применяют при меньших размерах нагревателя, меньшей

удельной мощности или же при больших напряжениях питания. Ленточный

ЭН для обогрева трубопровода с уточным расположением нагревательного

элемента может быть выполнен как с одним [25], так и с двумя [26] нагрева-

тельными элементами. В последнем случае нагревательные элементы распо-

ложены параллельно и изолированы друг от друга нитями из изоляционного

материала.

Рис.11. Высокотемпературная нагревательная лента

а — разрез; б - вид сверху;

1 — нагревательный элемент; 2 - изолирующая нить

Если для обогрева трубопровода требуется значительная мощность, то с

этой целью в тканых ЭН чаше всего применяют основное расположение на-

гревательного элемента. На рис. 11 изображен тканый ленточный ЭН, пред-

назначенный для нагрева трубопроводов до температуры 500-600°С и пред-

ставляющий собой ленту из кремнеземных волокон шириной 50 мм, в кото-

рой нагревательный элемент, состоящий из 48 нихромовых проволок диа-

метром 0,4 мм, расположен вдоль образующей ленты. Структура ленты обес-
32

печивает изоляцию нагревательного элемента, достаточную для включения

его на сетевое напряжение. Для повышения мощности нагревателя и обеспе-

чения симметричности нагрузки по пользованы параллельно навитые ленты,

соединенные звездой. Контакты привариваются к нагревательным элемен-

там, которые присоединяются к хомуту, закрепленному на трубопроводе че-

рез изоляцию.

На рис. 12 представлена номограмма для выбора ленточного тканого ЭН

шириной 50 мм с количеством нихромовых проводников 15x3, питающегося

от сети трехфазного тока напряжением 380 В. Диаметр проводников выбира-

ется в зависимости от длины и мощности нагревателя.

Рис.12. Номограмма для расчета мощности трехфазной тканой электронагре-

вательной ленты в зависимости от длины и диаметра проводников

Поскольку удельная мощность ленточного тканого ЭН зависит не толь-

ко от величины его удельного сопротивления (сопротивления на 1 м длины)

и напряжения питания, но и от длины нагревательной ленты (причем при

прочих равных условиях мощность 1м нагревателя будет тем ниже, чем

больше его общая длина), то возникает необходимость даже при заданной

величине подводимой мощности на 1 погонный метр трубопровода иметь

значительное количество нагревателей с различными удельными сопротив-
33

лениями или же выполнять сложную коммутацию, параллельно подключая

отдельные их участки одинаковой длины.

При необходимости обогрева небольших участков трубопроводов зна-

чительного диаметра нагреватели для них выполняют в виде кожухов, вклю-

чающих текстильный ЭН в виде широкого нагревательного полотна или на-

гревательной ленты, зигзагообразно расположенной на изолируюшем тек-

стильном основании. В одной из конструкций такого нагревателя тканая лен-

та пришивается к одной стороне стеклоткани шириной 150 мм и длиной 180

см таким образом, что она проходит зигзагообразно вдоль листа стеклоткани,

образуя несколько расположенных на определенном расстоянии параллель-

ных рядов. Конец и начало электронагревательной ленты имеют выводы на

одной стороне стеклоткани рис.13.

Рис.13. Секционный ленточный электронагреватель

а — схема соединений; б - разрез; 1 — токоподвод; 2 - нагревательный эле-

мент; 3 — изолирующая нить

Для обогревания трубопроводов применяются главным образом тканые

ЭН, однако известны случаи использования трикотажных ЭН, выполненных

на основовязальной машине в виде ленты с продольным расположением на-

гревательного элемента [25-29] . Нагревательный элемент включен в трико-

тажное полотно в виде петель, образующих продольные полосы аналогично
34

структуре, изображенной на рис. 2,б. Края ленты выполнены в виде полос из

изолирующей нити, что позволяет крепить нагреватель к тканому или трико-

тажному основанию, выполняющему функции электрической или тепловой

изоляции.

2.4.2. Текстильные электронагревателей на транспорте

Выше уже упоминалось применение текстильных ЭН для обогревания

железнодорожных цистерн. Благодаря малой толщине и массе, механической

прочности, способности принимать заданную форму, равномерности нагрева

и другим положительным свойствам текстильные ЭН нашли также примене-

ние в железнодорожном транспорте для отопления пассажирских вагонов. По

сравнению с ТЭНами, применяемыми в настоящее время при отоплении ва-

гонов, текстильные ЭН обеспечивают более равномерный поверхностный на-

грев при том же потреблении электроэнергии. Два нагревательных элемента

проходят параллельно друг другу и имеют выводы с одной стороны ткани.

Возможны различные варианты подключения секций нагревателя — парал-

лельно, последовательно или выборочно. Для токопроводящего утка исполь-

зуется проволока высокого удельного сопротивления из нихрома или другого

хромоникелевого сплава. Готовую ткань пропитывают синтетической смолой

и помещают между двумя слоями бумаги, асбеста или другого материала,

также пропитанных синтетической смолой [30-32] .

Не менее важным представляется использование тканых ЭН для обог-

рева автомобилей. Известно, какое большое значение имеет обогрев салона

автомобилей, особенно в суровых условиях Севера. Применяя электронагрев,

можно улучшить условия работы водителей, повысить производительность

их труда, уменьшить аварийность на дорогах. В зимнее время водители стал-

киваются с проблемой пуска двигателей. Для его ускорения используются

специальные обогреваемые чехлы. Двухслойная нагревательная ткань, при-

меняемая для изготовления чехлов, состоит из термостойких нитей (силикат-
35

ной пряжи) и углеграфитовых нитей. Углеграфитовая нить выполняет функ-

ции нагревательного элемента и расположена в утке. Основа ткани включает

как термостойкие, так и угле графитовые нити. По кромкам ткани проложены

медные шины, служащие для подвода электрического тока [33] . Недостат-

ком углеграфитовых нитей является их низкая устойчивость к истиранию.

Лучшими механическими характеристиками обладают металлические нити.

Включение металлических нитей в структуру ткани или трикотажного по-

лотна позволило получить ЭН для обогрева сидений и пола автомобилей.

Используемая для таких нагревателей нить состоит из 90 филаментов диа-

метром 12 мкм, изготовленных из нержавеющей стали. В качестве дополни-

тельной изоляции металлическая нить может покрываться слоем смолы или

иметь изоляцию в виде обмотки органическими волокнами. Нагревательная

ткань для обогрева сидений автомашин содержит металлические нити в ос-

нове ткани, расположенные на расстоянии 13 мм друг от друга. Размер сиде-

ния 425x750 мм. При напряжении питания 12 В мощность составляет около

78 Вт.

Сидение может также обогреваться с помощью трикотажных электрона-

гревателей, представляющих собой основовязаное или поперечно-вязанное

полотно. В основовязаном полотне токопроводящие нити расположены в ос-

нове, а в поперечно-вязанном — поперек полотна подобно утку в ткани. Ме-

таллические нити чередуются с органическими или синтетическими нитями,

выполняющими роль конструкционного материала и изолятора. По такому

же принципу можно изготовлять ковры для пола автомашин, причем в таких

коврах токопроводящая нить введена в изнанку ковра. Расположение нагре-

вателей на сидениях и полу автомобилей показано на рис. 14, а [34-36] .

Текстильные ЭН находят применение при обогреве аккумуляторов,-

устанавливаемых в автомашинах и самолетах для запуска двигателей и пита-

ния электроосветительной сети.

В одной из стенок предусмотрено крепление устройства для подвода то-

ка к нагревательному элементу (рис. 14, б).
36

Сравнительно новым направлением является обогрев стекол автомоби-

лей текстильными ЭН. Ткань для обогрева стекол состоит из стеклянных ни-

тей в основе и утка из меди. Нагревательный элемент расположен с интерва-

лами 5 мм. Плотность ткани составляет приблизительно 12 нитей/см. Гото-

вую ткань покрывают прозрачным материалом и подвергают тепловой обра-

ботке. Стекло, содержащее нагревательные элементы, обеспечивает 70% про-

зрачности [37]. Существует способ изготовления прозрачного обогреваемого

стекла, когда металлические нити вяжут или плетут поочередно с изоляци-

онными нитями. Металлические нити в полотне располагаются не прямоли-

нейно, а волнообразно. После изготовления полотна производят сплавление

нитей электрoизолционного материала с прозрачной пленкой из пластика, за-

тем соединяют пленку со стеклянной панелью, получая обогреваемое про-

зрачное стекло [38].

Рис.14. Применение трикотажных электронагревателей для обогрева автомо-

билей а - для обогрева салона, 1 — нагреватель для сидения; 2 — нагревае-

мый коврик; б — для обогрева аккумуляторов, 1 аккумулятор; 2 — слой изо-

ляции; 3 — электронагреватель ; 4 — токоподвод; 5 — провод.

Их число и порядок подключения можно варьировать в зависимости от

конкретных условий. Как показано на рис. 25, ткань включает токопроводя-

щие нити как в основе, так и в утке, разделенные нитями из электроизоляци-

онных материалов. Токопроводящие нити утка соединяют между собой на-

гревательные элементы, расположенные в основе, образуя секции. Для полу-
37

чения электронагревателя требуемой формы и мощности ткань разрезается

по секциям [37] .

Для предотвращения образования льда на крыльях самолета количество

тепла, подаваемое на различные участки крыла, должно зависеть от вероят-

ности образования на них льда большой толщины. С этой целью можно ис-

пользовать ЭН, разбитый на зоны, имеющие неравномерную отдачу тепла.

Неодинаковая концентрация тепла на разных участках достигается либо за

счет различной плотности расположения нагревательного элемента, либо

применением токопроводящих нитей различного удельного сопротивления,

либо объединением в группы того или иного числа проводящих нитей. По-

следний способ представлен на рис. 15. Здесь нагревательный элемент вы-

полнен в виде основных нитей, а изолирующие нити расположены в утке.

Для дополнительного подвода тепла подводящими могут быть и уточные ни-

ти, при этом сам нагревательный элемент должен иметь изоляцию. После из-

готовления нагревателя на ткацком станке нагревательный элемент коммути-

руется в требуемом порядке. Для подвода тока в некоторых случаях по краям

ткани прокладываются шины из медной проволоки [40].

Рис.15. Неодинаковая концентрация тепла на разных участках
38

Еще один текстильный нагреватель для самолетов с неравномерной от-

дачей тепла изображен на рис. 16. Прямые участки нагревательного элемен-

та, расположенные в виде утка, имеют неодинаковую длину и располагаются

в определенной последовательности в соединенных между собой секциях

[41] .

Рис.16. Ткань для нагревателей сложного контура а — общий вид ткани;

б - вариант разрезания; 1 — нагревательный элемент; 2 — токонесущие ши-

ны

Подбором нескольких нагревательных лент различной ширины и дли-

ны можно получить обогреваемую панель, в которой различные участки

имеют разную теплоотдачу. Ленты ткутся отдельно и затем соединяются по

требуемой схеме. ЭН подобной конструкции предложен для обогревания

крыльев самолета. Лента состоит из стеклонитей, выполняющих роль конст-

рукционного материала, и токопроводящей проволоки в утке, покрытой изо-

ляционным слоем. Как видно из рис. 17, одна из лент находится в глубине

крыла, другие же ленты разделены на группы и располагаются параллельно

кромке. Сверху ленты покрывают двумя слоями неопрена и формуют в авто-

клаве. Полученный ЭН жесткой конструкции крепят на поверхность крыла

самолета [42].
39

Для обогрева и устранения обледенения самолетов могут применяться

также трикотажные ЭН (рис. 29). Токопроводящие металлические нити в нем

расположены по сложной извилистой траектории, что позволяет выдержать

относительно большие механические нагрузки и свести к минимуму их де-

формацию и повреждения во время установки, например, на крыльях самоле-

та. ЭН описанной конструкции изготовляется на основовязальной машине.

Изменяя число металлических нитей, их сдвиг и т.д., можно получить раз-

личные варианты трикотажных ЭН такого типа. Материал изоляционных ни-

тей должен обеспечить требуемые прочностные характеристики и быть тех-

нологичным.

Рис.17. Нагреватель с неравномерной теплоотдачей а — вид переплете-

ния; б - расположение нагревательного элемента; в - крепление протяжек на-

гревательного элемента между секциями

1 - нагревательный элемент; 2 - изолирующая основная нить; 3 — изо-

лирующая уточная нить.

Применение текстильных ЭН позволяет получить новый технический

эффект в устройствах, предназначенных для вулканизации различных изде-

лий, в частности, обуви (4б] . Вулканизирующая подушка состоит из двух со-

единенных между собой полотен ткани, одно из которых представляет тка-

ный ЭН, изготовленный из тканых лент. Нагревательный элемент в виде тон-
40

кой проволоки расположен в утке, а конструкционным материалом служат

хлопчатобумажные или асбестовые нити. Нагреватель изолирован с обеих

сторон прорезиненной тканью. Внутренняя полость подушки заполнена

алюминиевыми опилками или порошком, обладающими высокой теплопро-

водностью. Благодаря тканой структуре ЭН устройство, как видно на рис. 18,

можно легко приспособить к вулканизации изделий различной формы.

Рис.18. Устройство для вулканизации

а - нагревательная подушка; б. - общий вид устройства;1 - оболочка; 2 -

теплопроводный наполнитель; 3 – тканый электронагреватель; 4 – токопод-

вод.

В некоторых конструкциях нагревательных устройств, предназначен-

ных для различных целей (обогрева помещений, аквариумов, изготовления

электроодеял и т.д.) тканый материал используется для подвода тока к нагре-

вательному элементу, выполненному из другого гибкого плоского токопро-

водящего материала рис.19. Токоподводы из тканых лент, включающие мед-

ную проволоку, могут пришиваться к материалу или металлические нити

вводятся в структуру тканого ЭН в процессе ткачества [53-55].

Рис.19. Ленточный электронагреватель для обогрева грунта 1 - верхний изо-

ляционный слой; 2 -нижний изоляционный слой; 3 - нагревательная лента
41

2.5. Применение текстильных электронагревателей в быту

В настоящее время существует большое разнообразие бытовых нагрева-

тельных электроприборов. В ряде стран наиболее распространенным среди

них является электроодеяло. Оно особенно популярно там, где принято под-

держивать сравнительно низкую температуру в спальне, снижая расход элек-

троэнергии на обогрев помещения. Существуют различные модели электро-

одеял, отличающиеся конструктивными особенностями нагревательного

элемента, схемой расположения его в изделии и изолирующим основанием,

обеспечивающим необходимую электрическую изоляцию нагревательного

элемента и определяющим внешний вид одеяла, электрической схемой регу-

лирования температуры и защитой одеяла от перегрева и т.д. В связи с необ-

ходимостью обеспечить равномерный нагрев на сравнительно большой пло-

щади, с требованием небольшой массы, гибкости и воздухопроницаемости

особое внимание разработчиков этого вида электроприборов привлекают

текстильные ЭН. Известно применение для электроодеял различных типов

текстильных ЭН - тканых, трикотажных, плетельных. Наибольшее распро-

странение получили тканые ЭН. Поскольку нагреватель для электроодеяда

имеет сравнительно небольшую мощность, а в качестве напряжения питания

используется сетевое, то обычно в тканых ЭН нагревательный элемент рас-

положен в утке. Токопроводящий уток может иметь различную структуру.

После изготовления на ткацком станке тканый электро-40 нагреватель для

обеспечения электрической изоляции нагревательного элемента располагают

между двумя листами изоляционного материала [56].

Для создания комфортных условий электроодеяло снабжается регулято-

ром мощности нагревателя. Однако и в самой конструкт, ции нагревательно-

го полотна предусматривается возможность изменения мощности в процессе

эксплуатации.

Например, электроодеяло выполняют в виде секций, коммутация кото-

рых позволяет варьировать общую мощность. Существует ряд конструкций
42

нагревателей с выводом от средней точки нагревательного элемента или с

выводами от каждой секции, позволяющих путем последовательного или па-

раллельного соединения секций или же подключением одной из них полу-

чать различные мощности электронагревателя при неизменном* напряжении

питания [57]. На рис. 20 представлена одна из таких конструкций,-причем

кроме указанных выше различных соединений секций нагревательного эле-

мента характерным для нее является различная плотность размещения по-

следнего в полотне, что обеспечивает повышенный нагрев в центральной ча-

сти электроодеяла, где теплоотдача выше [58].

Рис.20. Нагреватель для электроодеяла с неравномерным нагревом

1- нагревательный элемент; 2— изолирующее основание.

Однако в описанной конструкции при соединении секций последова-

тельно или параллельно мощность нагревателя значительно изменяется (в

четыре раза), что затрудняет регулирование температуры нагрева. Включе-

ние же одной секции, дающее среднее значение мощности, создает нагрев

только части поверхности. Чтобы достигнуть равномерного нагрева, по всей

поверхности электроодеяла, обеспечив одновременно возможность регули-

рования мощности нагревателя, несколько ветвей (чаще всего две) нагрева-

тельного элемента располагают параллельно друг другу. Для этого обе ветви

нагревательного элемента размещают между полотнами двухполотенной

ткани, где они находятся в утке. При этом каждая ветвь нагревательного эле-

мента может быть выполнена из материала с различной удельной проводи-

мостью, что егде больше увеличивает диапазон изменения мощности. Так,

например, подбором материала нагревательного элемента, и его поперечного

сечения можно изготовить электроодеяло с мощностью отдельных ветвей 20
43

и 40 Вт, а общая мощность при подключении двух ветвей одновременно со-

ставит 60 Вт [57] .

Рис.21. Точечное (а) и линейное (б) соединение слоев изоли-

рующего основания в тканых электронагревателях

1— нагревательный элемент; 2— места соединения слоев.

Размещение нагревательного элемента между полотнами, кроме изоля-

ции ветвей нагревательного элемента друг от друга, обеспечивает также их

наружную изоляцию. При этом возможны различные варианты связи полотен

между собой. На рис. 21 представлены два варианта нагревательной ткани, в

которой полотна связаны между собой различными способами: в первом

случае полотна ткани переходят из слоя в слой, образуя сплошную линию

перехода, а в другом — полотна связаны между собой в отдельных местах по

всей поверхности. Возможны также другие способы связи, например, при

помощи нитей специальной перевязочной основы.

Используя свойство усадки некоторых текстильных нитей под действи-

ем температуры, можно изготовить электроодеяла по виду напоминающие

стеганые. Разрез ткани для электроодеяла показан на рис. 22. Нагреватель из-

готовляется из текстильных усадочных нитей в утке и нитей, которые не

подвержены усадке — в основе. Под действием температуры уточные нити,

например, из винилхлорида, усаживаются, образуя полукруглые выступы на

поверхности ткани, в центре которых находится нагревательный элемент.
44

Такая структура нагревателя позволяет надежно изолировать ветви нагрева-

тельного элемента друг от друга [59] .

Рис.22. Разрез по основе тканого электронагревателя для электроодеял

Рис.23. Нагреватель для электроодеял

1 — токопроводящая нить; 2 — изолирующая нить

Один из видов нагревателей для электроодеял можно вырабатывать на

кружевной машине (рис. 23). По внешнему виду нагреватель похож на сетку

с крупными ячейками, состоящую из двух систем нитей — изолирующих и

токопроводящих. В готовом изделии токопроводящие нити расположены по

диагонали. Натре -вательный элемент образован несколькими прядями фоль-

ги, обернутой вокруг сердечника из изоляционного материала. Затем не-

сколько таких прядей скручивают вместе или обкручивают текстильной ни-

тью [62].

Используя текстильную технологию, можно изготовить не только элек-

троодеяла, но и другие конструкции аналогичного назначения , например,

покрывала, В известных конструкциях покрывал нагревательный элемент на-

ходится в утке [64, 65]. Чтобы предотвратить возможность короткого замы-

кания близлежащих ветвей нагревательного элемента, его помещают в кар-

манах, получаемых в процессе ткачества.
45

Для изготовления грелок и подушек с электронагревом применяются

также трикотажные ЭН. Структура трикотажного полотна аналогична приве-

денной на рис. 24. Нагревательный элемент проложен в каждом ряду осново-

вязаного полотна по прямой линии и удерживается петлями, образованными

текстильным материалом. Чтобы оградить нагревательный элемент от замы-

кания между рядами, после навивки на текстильный сердечник проволоку

обматывают несколькими слоями изолирующих нитей [72].

Рис.24. Тканый нагреватель для электрогрелки

1 — нагревательный элемент; 2 - токопроводящие нити

На основе тканых ЭН разработаны электрогрелки, в которых в качестве

теплоносителя используется вода. По сравнению с чисто электрическими они

способны более длительное время сохранять тепло, обеспечивают равномер-

ный и плавный нагрев. В таких грелках тканый ЭН после изготовления по-

мещают между двумя листами резины, соединяемыми вместе горячей вулка-

низацией, и вставляют внутрь резинового баллона. Вода или другая жидкость

занимает пространство между нагревателем и стенками грелки. Нагреватель-

ный элемент получают навивкой проволоки на сердечник из текстильного

материала и дважды обматывают сверху изоляционными нитями, что прида-

ет готовому изделию эластичность и надежность в работе [73] .

Для изготовления одеял и спальных мешков с электронагревом можно

использовать трикотажный ЭН, структура которого показана на рис. 25. Три-

котажное полотно состоит из связанных между собой отдельными петлями

двух слоев кулирной глади, между которыми расположен нагревательный

элемент, проложенный по прямой линии и лишь на определенных участках

для закрепления принимающий форму петли, посредством которой соединя-

ется с грунтом. Материалом для слоев служат текстильные нити — капроно-

вые, шерстяные, хлопчатобумажные или вискозные [75] .
46

Рис. 25. Трикотажный электронагреватель для электроодеял

1 - токопроводящая нить; 2, 3 -текстильные нити

2.6.Выводи

1. В ряде стран наиболее распространенным среди них является тканые

электрнагревателы

2. Конструктивные особенности текстильных ЭН, так и на их свойства, а

также определяют технологические возможности их изготовления.

3. В зависимости от назначения и условий работы текстильных ЭН можно

использовать нити из природных, искусственных и синтетических во-

локон.

4. Для изготовления некоторых типов тканых ЭН необходимо применять

многочелночные ткацкие станки.
47

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

РАЗРАБОТАННОЙ ЭЛЕКТРООБОГРЕВАЮЩЕЙ ТКАНИ

3.1. Выбор и технический расчет электрообогревающей ткани

для специальной обуви

3.1.1. Характеристика электропроводящей ткани

Для выработки электропроводящих образцов ЭПТ использовали токо-

проводящую пряжу, которая имела следующие характеристики состава: 60%

хлопкового волокна 40% ЭПВН, погонное электрическое сопротивление 35

кОм/м.

В качестве второго компонента ткани использовали х/б пряжу с линей-

ной плотностью 25ґ2 текс.

Вырабатывали экспериментальные образцы ткани комбинированного

переплетения, содержащие различные количества ЭПП.

Это достигалось тем, что в ткань по основе и утку включали ЭПП на

заданном расстоянии друг от друга. Плотность по основе и утку равнялась

240 и 160 нитей на один дециметр. Электропроводящая ткань (ЭПТ), отно-

сится к техническому подклассу класса обувной тканей.

ЭПТ подразделяются на различные функциональные назначения:

-антистатические (ковры, одежда, фильтры, обивочные материалы)

-специальные (обув, одежда, экранирующая микроволновые излучения)

- электропроводящие (защитная обув для персонала обслуживающего

линии и установки сверхвысокого напряжения, электропроводящей изделия)

-электрообогревающие (одежда, мебель, различные грелки).

Ткань вырабатывается из хлопчатобумажной пряжи, нити основы – 25х2

текс, нити утка – ЭП 50 текс. Плотность по основе и по утку – 240 и 160 ни-

тей на 10 см соответственно.

Характеристику заправочных данных ткани приведём в таблице 3.1.
48

Таблице 3.1

Характеристика заправочных данных ткани

№ Наименование показателя Численное значение

1 Наименование ткани Полотно

2 Ширина ткани в см. 150

Основной 25 х 2

ьтсонтолп яанйениЛ3Ут очной 50

пряжи, текс Кромочной 25 х 2

ьтсонтолП 4по основе Ро 240

(число нитей на 10 см) по утку Ру 160

в йетин овтсечилоК 5В сего 3564

основе В том числе

кромочных

% ,йетин актобарУ 6п о основе ао 9,7

по утку ау 8,8

Номер 60

олсичодре Б7фо н 4

нитей

в зуб

кромка 2

8 Переплетение Полотняное

9 Тип станка Somet

Расчеты произведены по традиционному методу.

3.1.2. Технологическая схема для выработки электропроводящей ткани

с дополнительным навоем

Заправка нитей основы на станке. Формирование ткани на станке осу-

ществляется за счет переплетения двух взаимно перпендикулярных систем

нитей. Одна из систем" основа, намотана на ткацкий навой, другая - уток,

прокладывается в зев нитепрокладчиком. Рассматривая процесс получения

ткани, используем схему заправки станка (рис.3.2.1). Основные нити 1 и

электропроводящей пряжи I1, сматываясь с ткацкого навоя, огибают подвиж-

ное скало 2, связанное с основным регулятором. В зависимости от натяжения

основы регулятор увеличивает или уменьшает её подачу. Тем самым регуля-
49

тор поддерживает заданное натяжение основы, обеспечивая нормальны про-

цесс формирования ткани.

Обогнув скало 2, нити основы проходят над под скальной трубой. Изме-

няя взаимное расположение скала и под скальной трубы, можно применить

один из трех вариантов движения основы через указанные элементы.

Каждая нить основы проходит через отверстие ламель 4 основонаблю-

дателя. Благодаря натяжению нити ламель находится в поднятом состоянии.

В случае обрыва нити ламель падает.

Чтобы получить нужное переплетение, необходимо нити основы разде-

лить в определенном порядке на две ветви зева. Эту задачу на станке выпол-

няет зевообразовательный механизм приводящий в движение ремизки 5. Ка-

ждая ремизка несет металлические галева с глазками. В глазки галев пробра-

ны нити основы, которые в дальнейшем проходят между зубьями берда 6. На

рисунке показано бердо 3 в положении выстоя. В этот момент с помощью

нити прокладчика уточная нить прокладывается через зев. Бердо закреплено

в пазу бруса батана.

Рис. 3.2.1.(а) Технологическая схема для выработки электропроводя-

щей ткани с шпулярником

12
50

Рис. 3.2.1 (б) Технологическая схема для выработки электропроводя-

щей ткани с дополнительным навоем

Из зоны формирования ткань отводится товарным регулятором с помо-

щью вальяна 10. Ткань скользит по опоре 7, огибает грудницу 8 и вальян.

Шероховатая поверхность валвяна хорошо взаимодействует с тканью. Этому

способствует валик 9.

Обогнув вальян прижимной 9 и отжимной II валики, ткань наматывается

на товарный валик 12, образуя рулон.

Изучали зависимость электрического сопротивления собственно ткани

и контактного сопротивления между тканью и токоподводящими электрода-

ми от вида переплетения.
51

3.2. Изменение электрофизических свойств тканых

электронагревателей

Существует множество самых разнообразных гибких электронагрева-

телей. Они могут иметь как нетканые электропроводящие структуры, так и

тканые. К нетканым гибким структурам можно отнести пленочные проводя-

щие материалы, ворсистые мягкие структуры, структуры, созданные на осно-

ве металлических проволок. Но они обладают либо малой эластичностью, но

хорошей прочностью, либо плохой прочностью, но хорошей эластичностью.

В тканых структурах в качестве электронагревательного элемента

обычно используются:

· металлизированные нити;

· углеродные нити (с высоким содержанием углерода);

· нити с нанесенным на их поверхность слоем углерода;

· нити, с включенными в их структуру углеродными волокнами и т.д [83-

84].

Тканые структуры в отличие от нетканых структур обладают сочетани-

ем высокой эластичности с достаточно хорошей прочностью.

Использование гибких электронагревателей с ткаными резистивными

элементами позволяет разработать нагреватели, простые по конструкции, оп-

тимальные по задаваемым параметрам, способные обеспечить и поддержи-

вать в любой локальной зоне необходимую температуру или диапазон темпе-

ратур.

Электрическое сопротивление и удельная мощность гибких тканых

электронагревателей зависят от электрического сопротивления токопрово-

дящих нитей, структуры ткани (переплетение, плотность ткани, уработка

ткани и.т.д), расстояния между электродами и ряда других факторов [85].

В наиболее простых случаях тканые нагреватели состоят из двух сис-

тем нитей: одна система содержит электропроводящие нити, а другая – изо-

ляционные [86]. В зависимости от расположения электропроводящих нитей и

токоподводящих шин в ткани, различают основные и уточные тканые элек-

тронагреватели. В основном электронагревателе электропроводящие нити
52

располагается вдоль ткани (основа), а токоподводящие шины (ТШ) поперек

ткани (уток), а в уточном нагревателе наоборот (рис. 3.2.1).

Были разработаны и исследованы гибкие тканые электронагреватели. В

качестве электропроводящего компонента тканей использовали электро-

проводящую пряжу (ЭПП) со следующими свойствами:

Состав – хлопок-60%, электропроводящее волокно нитрон

(ЭПВН) -40%

Линейная плотность -50 текс.

Удельная разрывная прочность- 9 г/текс

Разрывное удлинение- 14%

Линейное электрическое сопротивление - 18-35 кОм/м

Волокно ЭПВН соответствует ТУ 40-02-90 и обладает следующими ха-

рактеристиками: линейная плотность - 0,59 текс; удельная разрывная нагруз-

ка - 15,8 сН/текс; разрывное удлинение - 29,0 %; разрывная нагрузка - 9,3 сН;

удельное электрическое сопротивление – 10-5-10-6 Ом·м.

В качестве электроизоляционных нитей применяли хлопчатобумажную

пряжу 29,4 текс. Вырабатывалась ткань при плотности по основе 210 и по ут-
53

ку 170 нитей на 10см. В качестве токоподводящих электродов использовали

медные провода диаметром 0,15 мм., которые располагали по направлению

основы на определенном расстоянии. Разработаны отдельные параметры

структуры тканых гибких электронагревателей в зависимости от напряжения

питания (U=6, 12, 24, 36, 110 и 220 Вт).

Изучено влияние факторов (плотности ткани по утку, количество про-

водов в электроде и расположение электродов по ширине ткани, переплете-

ние ткани и т.д.) на удельную мощность нагревателя.

При выработке тканых гибких электронагревателей на ткацком станке

сконструировано специальное приспособление для проволочных нитей, с це-

лью предотвращения разности уработки электроизоляционных нитей и токо-

подводящих электродов, а также их залипания во время тканеобразования.

Известно, что в процессе ткачества в нитях основы и утка накаплива-

ются внутренние напряжения, которые релаксируют во времени.

Можно предположить, что имеющие место релаксационные процессы

будут определённым образом влиять на электрические свойства ткани.

Изменение электрических свойств ткани во времени обусловливается

двумя факторами: изменением электрического сопротивления собственно

ткани и изменением контактных сопротивлений, в следствии улучшения или

ухудшения контакта между электропроводящими нитями и токоподводящи-

ми электродами. Количество микропроводов в электродах в выработанных

тканых электронагревателях равнялось – 10. Электрическое сопротивление

ткани измерялось 2х и 4х электродным способом. Известно, что при 2х элек-

тродном способе измеренное электрическое сопротивление представляет со-

бой сумму сопротивления образца материала и переходного сопротивления

контактов.

4х электродный способ позволяет исключить переходные сопротивле-

ния контактов и измерить только сопротивление образца материала. Он ос-

нован на прямом пропускании стабилизированного постоянного тока опреде-

ленного значения через образец материала и измерении падения напряжения
54

на заданном участке с помощью цифрового вольтметра, имеющего высокое

входное сопротивление (более 106 Ом).

Таким образцом разность R2x электр.-R4х электр. представляет собой сум-

марное сопротивление контактов.

На основе данных эксперимента было получено уравнение регрессии,

которое позволило определить зависимость изменения электрического со-

противления тканого электронагревателя от времени

y = -0,5863x2 + 9,3923x + 64,273 (1)

y = -0,5839x2 + 9,1375x + 59,309 (2)

y = -0,0024x2 + 0,2548x + 4,9643 (3)

На рис.3.2.2 приведена динамика изменения электрического сопротив-

ления электропроводящей ткани.

100

120

1 2 3 4 5 6 7 8

Время, месяц

1 2

Рис.3.2.2 Динамика изменения электрического сопротивления

электронагревательной ткани.

1-2х электродный способ измерения;

2-4х электродном способ измерения;

3- контактное сопротивление.

Анализ полученных уравнений регрессии (1), (2) и (3) и кривые

рис.3.2.1 свидетельствуют о том, что после снятия ткани с ткацкого станка с

прохождением времени электрическое сопротивление ткани возрастает. Па-

раллельно наблюдается рост контактного сопротивления. Наибольшее воз-

растание сопротивления происходит за первый месяц испытаний.
55

Рост электрического сопротивления ткани во времени объясняется не-

которой усадкой ткани по утку. При этом электропроводящие уточные нити,

состоящие из смеси хлопкового и электропроводящего волокна, изменяют

свою структуру. Необходимо отметить, что электропроводность такой нити

зависит от степени её натяжения. При прикладывании к нити определённой

нагрузки в продольном направлении её электрическое сопротивление снижа-

ется. Это можно объяснить некоторым выпрямлением и сближением элек-

тропроводящих элементарных волокон в пряже с образованием менее де-

фектной электропроводящей структуры. Следует отметить обратимость дан-

ного явления и то, что при снятии нагрузки электрическое сопротивление

принимает исходное значение. Очевидно усадка уточных нитей ткани, после

снятия её с ткацкого станка, приводит к некоторой разориентации электро-

проводящих волокон, что влечёт за собой нарушение контакта между ними, а

также нарушается контакт между микропроводом электродов и уточными

нитями.

Таким образом, при изготовлении гибких тканых электронагревателей

необходимо учитывать релаксационные процессы происходящие в ткани во

время ее эксплуатации.

3.3. Исследование поверхностное сопротивление ткани

3.3.1 Исследование электрофизических свойств тканей

С целью выявления возможностей использования электропроводящей

нити для получения тканей для электропроводящей ткани было изучено из-

менение электрических свойств в зависимости от механической нагрузки и

от вида переплетение. Для этого была собрана специальная установка для

измерения электрического сопротивления нити и полосок ткани на постоян-

ном токе (рис.3.3.1).
56

Рис. 3.3.1 Схема измерения электрического сопротивления нити или

полосок ткани.

1 – пластина с электродами, 2 – выпрямитель тока, 3 – лабораторный ав-

тотрансформатор (ЛАТР), 4 – амперметр, 5 – Вольтметр цифровой постоян-

ного тока, 6 – образец (нить или полоска ткани)

Рис. 3.3.2 Схема измерения электрического сопротивления

1 – Образец, 2 – Амперметр, 3 – Вольтметр, 4 – Лабораторный авто-

трансформатор (ЛАТР).

3.3. 2. Изменения контактного удельное сопротивления ткани от вида

переплетение

В настоящее время электропроводящие ткани применяются для полу-

чения специальной одежды, защищающей людей от воздействия электриче-

ских полей, создаваемых электрическими установками сверхвысокого на-

пряжения. При этом реализация надёжного электрического контакта изделия

с заземляемым проводом имеет важное значение. Естественно, что малая ве-

личина контактного сопротивления (Rk) при этом обеспечивает высокую эф-

4
57

фективность экранирования. Большую роль играет величина контактных со-

противлений и надежность контакта также при разработке и изготовлении

тканых электронагревателей.

Эксплуатация передающих радиоцентров, радиостанций, телевизион-

ных передатчиков, систем сотовой и спутниковой связи, радиолокационных

станций, СВЧ-аппаратуры различного назначения и других излучающих ус-

тановок сопровождается вредным воздействием на персонал электромагнит-

ных излучений (ЭМИ) различной частоты и интенсивности. Для защиты от

этого воздействия необходимо средства индивидуальной защиты — радио-

защитный и экранирующий комплект а также специальной одежды, защи-

щающей людей от воздействия электрических полей (ЭП), создаваемых элек-

трическими установками сверхвысокого напряжения.

Воздействие ЭМИ и ЭП может приводить к острым и хроническим

ухудшениям состояния здоровья. Острые встречаются при авариях и грубых

нарушениях техники безопасности, хронические — после нескольких лет ра-

боты с источниками ЭМИ и ЭП, если их уровни превышают от нормы.

При создания электропроводящие ткани имеет важное значение элек-

трические сопротивления её которые зависит от величины контактного со-

противления между токоподводящими проволокой и электропроводящими

пряжей влияющие на эффективность экранирования.
58

Таблица 3.3.1

Результаты испытание по определение поверхностное сопротивление образцов ткани.

P=15

Ро=380

Комбинирование

переплетиние

Рагошка Атлас Уточный

репс

Лицо

Со-

про-

тив-

ле-

ние

Сила

тока Лицо

Со-

про-

тив-

ление

Сила

тока Лицо

Сопро-

тивле-

ни

Сила

тока Лицо

Сопро-

тивле-

ни

№ I, мА U, В R, ом № I, мА U, В R, ом № I, мА U, В R, ом № I, мА U, В R, ом

1 5 1,95 390 1 5 1,86 372 1 5 1,77 354 1 5 1,63 326

2 5 2,43 486 2 5 1,48 296 2 5 1,98 396 2 5 1,65 330

3 5 2,62 524 3 5 1,43 286 3 5 1,63 326 3 5 2,71 542

4 5 3,61 722 4 5 3,71 742 4 5 1,59 318 4 5 1,97 394

5 5 1,6 320 5 5 2,47 494 5 5 1,7 340 5 5 1,41 282

6 5 2,48 496 6 5 2,64 528 6 5 1,89 378 6 5 2,21 442

7 5 2,78 556 7 5 1,72 344 7 5 1,46 292 7 5 1,57 314

8 5 1,84 368 8 5 1,42 284 8 5 2,61 522 8 5 2,44 488

9 5 2,5 500 9 5 1,89 378 9 5 1,59 318 9 5 1,63 326

10 5 2,56 512 10 5 2,46 492 10 5 1,72 344 10 5 1,58 316

2,437 487,4 2,108 421,6 1,794 358,8 1,88 376

№ Изнанка № Изнанка № Изнанка № Изнанка

I, мА U, В R, ом I, мА U, В R, ом I, мА U, В R, ом I, мА U, В R, ом

1 5 2,76 552 1 5 1,51 302 1 5 1 5 1,76 352

2 5 1,99 398 2 5 1,76 352 2 5 2 5 1,74 348

3 5 1,45 290 3 5 2,41 482 3 5 3 5 1,92 384

4 5 1,66 332 4 5 1,87 374 4 5 4 5 1,41 282

5 5 1,83 366 5 5 1,43 286 5 5 5 5 1,59 318

6 5 1,92 384 6 5 2,28 456 6 5 6 5 2,08 416

7 5 2,61 522 7 5 1,64 328 7 5 7 5 2,43 486

8 5 3,25 650 8 5 1,99 398 8 5 8 5 1,75 350

9 5 3,68 736 9 5 1,66 332 9 5 9 5 1,63 326

10 5 2,49 498 10 5 2,33 466 10 5 10 5 1,58 316

2,364 472,8 1,888 377,6 0 1,789 357,8
59

Продолжение таблицы 3.3.1

Креповое

преплетение

Саржа1/3

Неправилный

сатин

Зигзагирование

саржа

Лицо Лицо Лицо Лицо

№ I, мА U, В R, о м №

мА U, В R, ом № I, мА U, В R, ом № I, мА U, В

ом

1 5 1,99 398 1 5 1,87 374 1 5 1,43 286 1 5 2,77 554

2 5 3,83 766 2 5 1,84 368 2 5 1,46 292 2 5 2,51 502

3 5 1,96 392 3 5 1,78 356 3 5 1,58 316 3 5 1,85 370

4 5 2,41 482 4 5 1,99 398 4 5 1,62 324 4 5 1,68 336

5 5 2,58 516 5 5 1,42 284 5 5 1,99 398 5 5 1,79 358

6 5 3,74 748 6 5 1,48 296 6 5 1,93 386 6 5 1,92 384

7 5 3,24 648 7 5 2,03 406 7 5 1,59 318 7 5 1,69 338

8 5 1,65 330 8 5 2,54 508 8 5 1,92 384 8 5 2,08 416

9 5 1,44 288 9 5 1,99 398 9 5 1,71 342 9 5 2,65 530

10 5 1,71 342 10 5 2,28 456 10 5 1,87 374 10 5 1,78 356

2,455 491 1,922 384,4 1,71 342 2,072 414,4

№ Изнанка № Изнанка № Изнанка № Изнанка

I, мА U, В R, ом

мА U, В R, ом I, мА U, В R, ом I, мА U, В

ом

1 5 1,63 326 1 5 1,43 286 1 5 1,47 294 1 5 3,54 708

2 5 1,88 376 2 5 2,74 548 2 5 2,08 416 2 5 2,65 530

3 5 1,75 350 3 5 2,53 506 3 5 3,99 798 3 5 2,78 556

4 5 2,62 524 4 5 1,83 366 4 5 2,77 554 4 5 1,79 358

5 5 2,79 558 5 5 1,52 304 5 5 1,59 318 5 5 2,49 498
60

6 5 2,99 598 6 5 2,21 442 6 5 3,37 674 6 5 1,63 326

7 5 2,33 466 7 5 1,89 378 7 5 1,12 224 7 5 3,21 642

8 5 1,58 316 8 5 1,78 356 8 5 1,83 366 8 5 3,84 768

9 5 1,97 394 9 5 1,91 382 9 5 2,48 496 9 5 2,89 578

10 5 2,91 582 10 5 1,99 398 10 5 1,74 348 10 5 2,71 542

2,245 449 1,983 396,6 2,244 448,8 2,753 550,6

Вафелный

переплетение

Основной

репс

Полотно

Лицо Лицо Лицо

№ I, мА U, В R, ом № I, мА U, В R, ом № I, мА U, В R, ом

1 5 2,54 508 1 5 0,76 152 1 5 0,29 58

2 5 1,91 382 2 5 0,64 128 2 5 1,17 234

3 5 2,4 480 3 5 0,3 60 3 5 0,58 116

4 5 1,99 398 4 5 0,38 76 4 5 0,54 108

5 5 2,23 446 5 5 0,24 48 5 5 1,35 270

6 5 2,41 482 6 5 0,19 38 6 5 0,84 168

7 5 1,59 318 7 5 0,12 24 7 5 0,89 178

8 5 1,82 364 8 5 0,29 58 8 5 0,2 40

9 5 1,87 374 9 5 0,31 62 9 5 0,78 156

10 5 1,91 382 10 5 0,35 70 10 5 0,94 188

2,067 413,4 0,358 71,6 0,758 151,6
61

3.4. Динамики изменения контактного сопротивления ткани

С целью определения динамики изменения контактного сопротивле-

ния ткани в зависимости от вида переплетения, были выбраны переплетения

10 вариантов: саржа 1/3, саржа 1/7, сатин 8/3, сатин 8/5, репс по утку 4/4,

саржа 4/4, диагональ на базе саржи 1/3, вафельное на базе саржи 1/4, обратно

сдвинутая саржа по основе на базе саржи 1/4, а также полотно. Были вырабо-

таны образцы на основе этих переплетений и проведен эксперимент. Измере-

ние проводилось в 2х и 4х контактной методике (Приложение 1).

1-образец. Переплетение – саржа 1/3.

Таблица 3.4.1

Динамика изменения контактного сопротивления ткани

2-х контактное 4-х контактное

№ I, mA U, mV

Ом

R2 = ,

I, mA U, mV

Ом

R4 = ,

1. 0,3 135 450 0,5 110 220

2. 0,3 100 333 0,5 84 168

3. 0,3 103 343 0,5 80 160

4. 0,3 115 383 0,5 120 240

5. 0,3 97 323 0,5 90 180

6. 0,3 112 373 0,5 67 134

7. 0,3 130 433 0,5 58 116

8. 0,3 123 410 0,5 98 196

9. 0,5 73 146 0,5 36 72

10. 0,5 65 130 0,5 29 58

Рис.3.4.1 Переплетение ткани

12345678
62

100

200

300

400

500

600

ом

бин

иров

ние

пер

еп-е

огош

ка

тлас

точны

й репс

ре

пово

е п

ерепл

етен

ие

рж

а 1

правил

ны

й сатин

игзагаоб

разны

й сар

аф

ельн

я пе

реп-я

снов

ной

епс

лотн

Рис.3.4.2 Изменение сопротивление ткани от переплетение

Таблица 3.4.2.

Изменение сопротивление ткани от переплетение

2-х контакт-

ное сопро-

тивление, R2,

4-х контакт-

ное сопро-

тивление, R4,

Контактное со-

противление,

Rк, om

1-Саржа 1/3 209 91 118

2-Саржа 1/7 241 137 104

3-Сатин 8/3 268 174 94

4-Сатин 8/5 212 336 123

5-Уточн.репс 4/4 274 210 64

6-Саржа 4/4 316 154 163

7- Диагнал на базе Саржа 1/3 244 154 90

8-Вафельная на базе Саржа

1/4 219 158 60

9-Обратносдвинутая Саржа

по основе на базе Саржа 1/4 299 111 186

10- Полотянное 341 134 207
63

100

150

200

250

300

350

400

Рис.3.4.3 Изменение сопротивление ткани от переплетение (R=R2-R4, om)

Установлено, что наиболее низким погонным электрическим сопротив-

лением обладает ткань с переплетением саржа 4/4 и полотнянного перепле-

тения, тогда как наибольшее сопротивление наблюдается у ткани Сатин 8/5.

Это по видимому объясняется различной уработкой ткани по утку.

Для образцов с различным переплетением проведены расчеты количе-

ства контактных точек приходящихся на единицу площади электрода для ли-

цевой и изнаночной стороны ткани и установлена корреляция величины кон-

тактного сопротивления с данным показателем.

В результате определены виды переплетений электропроводящей ткани

обладающие минимальным электрическим сопротивлением при прочих рав-

ных условиях.

3.5. Выводы

1. Установлено, что электрическое сопротивление электронагревательной

ткани возрастает во времени.

2. Релаксационные процессы происходящие в ткани приводят к некото-

рой разориентации электропроводящих волокон в нитях.
64

3. При изготовлении гибких тканых электронагревателей необходимо

учитывать релаксационные процессы происходящие в ткани во время

ее эксплуатации.

4. Определены виды переплетений электропроводящей ткани обладаю-

щие минимальным электрическим сопротивлением при прочих равных

условиях.
65

ГЛАВА 4. ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1. ОХРАНА ТРУДА НА СОВРЕМЕННЫМ ТКАЦКОМ

ПРОИЗВОДСТВЕ

Владение передовой технологией – вот на чем основаны отличитель-

ные производственные показатели и оптимальный экономический эффект,

достигнутые коллективом фирмы «Somet».

Технологическое совершенство, работа на повышенных скоростях, вы-

сокая надежность и универсальность – это далеко не полный список черт,

присущих в равной мере и фирме, и ее продукции.

Рис.4.1 Ткацкий станок Somet Thema Super Exсel.

Отдельные механизмы станка с точки зрения функционирования и об-

служивания расположены так, что собственно ткацкий механизм, включаю-

щий элементы образцов зева, прокладки утка, прибоя утка, товарного регуля-

тора и оттягивания товара, образует самостоятельный комплект, снимаемый

с подставки. На подставке, находящейся на противоположной от ткача сто-

6а.

5а.

7а.

1а

3а.

4а

2а
66

роне, установлены товарный валик и основный навой. Целесообразно подоб-

ранный угол наклона основы упрощает работу и позволяет обслуживание с

рабочего места ткача. Размещение основного и товарного навоев в задней ча-

сти станка также облегчает обслуживание.

Все главные механизмы смонтированы в шкафу с масляной ванной. Бы-

страя разработка отдельных механизмов и их удобное замена значительно

сокращает потери времени при уходе за станком. Вся конструкция правой с

боковины и зевообразовательного устройства позволяют использовать реми-

зоподъемную каретку. Электропроводка позволяет подключить станок к ре-

гистрирующему прибору для наблюдения за параметрами станка.

Передаточные механизмы привода станка батана, отмеряющего уст-

ройства и товарного регулятора расположены в закрытой коробке с маслом.

1а. Система смазки уточного замка.

Система смазки работает от сжатого воздуха поступающего из цен-

тральной сети. Гарантируется контролируемое распыление масла на тре-

бующее смазки детали ткацкого станка без образования капель. Система по-

зволяет осуществлять равномерную смазку деталей уточного замка, равно-

мерный расход масла позволяет избежать загрязнения ткани, уменьшается

количество масленого тумана в рабочей зоне, улучшая экологическую обста-

новку в ткацком цехе. Селектор утка работает на электромагнитах. Выбран-

ный цвет остается в данном положении все время пока ткется этот уток.
67

2а. Станок оснащен устройством для оттягивания кромок. Оттяги-

ваемый край наматывается на шпулю.

У станка возникающая пыль отсасывается системой индивиду-

ального или центрального отсоса. Сжатый воздух можно регулировать непо-

средственно на станке с помощью редукционного вентиля.

3а. Воздушный фильтр применяется для отчистки отработавшего

воздуха. Запыленный воздух попадает в фильтровальную камеру, где имеется

барабан с тонкой сеткой. Пыль всегда содержит короткие волокна, сбивается

в мат, на этом сетчатом барабане образуя рыхлый слой. Чем толще этот слой,

тем больше обратное давление, против которого должны работать вентиля-

торы. Отфильтрованный воздух из сетчатого барабана все еще содержащий

тонкую пыль, направляется в фильтровальный мешок. Фильтровальные меш-

ки, отфильтровавшие тонкую пыль, возвращают отчищенный воздух в по-

мещение.

4а. Щит управления машиной имеет систему управления, а также

контроль загрузки и экран компьютера.

Станок «Somet» оснащен микропроцессорами с высокими техни-

ческими показателями. Основные функции микропроцессора можно характе-

ризовать следующим образом:

контроль и управление механическими и электронными функциями;

несложный и быстрый ввод через клавиатуру или модуль памяти вида

переплетения и чередования цветов;

· накопление, запись в память и выдача большего количества производ-

ственной информации;

· передача информации извещение о необходимости техобслуживания

станка, извещение о неполадках с указанием причин;

· двухсторонняя связь между станком и центральной ЭВМ для обработ-

ки данных по выбору вида переплетения и чередования цветов.
68

Станки оснащаются высокоразвитыми микропроцессорами для управ-

ления и контроля основных рабочих функций станка.

5а. Возникшая неисправность сигнализируется после остановки станка

с помощью эффективного устройства сигнализации с цветным обозначением

вида неисправности:

- голубой – предупреждает об обрывности утка;

- оранжевый – предупреждает об обрывности основы;

- белый – сигнализирует о выработке заданной длинны ткани c

последующей остановкой станка;

- голубой + белый – нужно обратится к дисплею

- оранжевый + белый – преждевременное предупреждение о наработке

заданной длины ткани, без дальнейшего останова станка;

- красный – для вызова поммастера (ручное включение);

- зеленый – включение при нарушении круговой диаграммы.

4а1. На ткацком станке установлен компьютер. На внешней стороне

монитора расположены функциональные кнопки и лампочки, которые имеют

следующее назначение:

Рис.4а1 Функциональные кнопки и лампочки

L2 – лампочка показывает наличие напряжение в машине;

S3 – включает напряжение; пуск машины;

L1 – лампочка показывает, что мотор включен;

P6 – включение мотора;

S2 – включение компрессора;

S4 – замок (входят при изменении информации).
69

, которые применяются в следующих случаях:

Рис. 6а. Функциональные кнопки

S1 – отвод ткани вперед или назад;

P1 – останов машины;

P2 – пуск машины (нажатие 2-х кнопок одновременно);

P3 и P4 – кнопки розыска обрывности уточной нити;

P5 – медленный ход.

Рис.7а. Сигнальные лампочки

С двух сторон станка расположены сигнальные лампочки оранжевого

цвета. Если она загорелась, то машина находится в автоматическом режиме

(на машине работать нельзя). Под сигнальной лампочкой находится кнопка

красного цвета, ее применяют в экстренных случаях.

Технологический процесс по выработке ткани включает в себя ряд тре-

бований по технологической части, но прежде чем ткань будет вырабаты-

ваться на станке Somet , она проходит через машины приготовительного от-

дела.

3. Безопасные правила для использования

Оператор должен выполнить задачи, назначенные на него его наблюда-

телем и переходить как описано ниже.

Не запускайте машину, если была остановлена для специальных дейст-

вий (установка, обслуживание, смазывание)

Перед стартовой работой, проверьте безопасные устройства.
70

Рис.4.2 Заскальное сторона станка

Предупреждение: Опасности

Не позволите посторонних, стоят около машины. В течение действий

ремонта, только специализированный персонал может выполнять удаление

безопасных охран, заботясь, чтобы избежать ущерба людям или поврежде-

нию машине.

Предупреждение: Опасности

Маховое пояс, шкив и нефтяной насос продолжают быть в движении в

течение приблизительно пяти минут после выключения ткацкого станка.

ВНИМАНИЕ. В течение чистки и мытья, используйте агрессивные мо-

ющие средства, кислоты, секту щелка. Тщательно. Следуйте за инструкция-

ми производства моющих средств. Используйте защитную одежду (комбине-

зон, перчатки, стаканы (стекла).
71

ГЛАВА 5. РАСЧЕТ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ

ВНЕДРЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ТКАНЕЙ

Для расчета экономической эффективности приняты следующие ис-

ходные данные:

Аналог – электронагревательный ткани производства фирмы Xiamen

Taide Electromechanical Co., Ltd. Fujian, China (Mainland). Стоимость аналога

–12520 сум. (US $ 1.95 - 6.09 / Piece http://www.alibaba.com/product-

gs/543807986/Non_woven_fabric_electric_heating_pad.html)

Согласно калькуляции, приведенной в приложении -2 к диссертации,

стоимость разработанного антистатического экспериментального ткани со-

ставляет 8745 сум.

- Таким образом экономический эффект от внедрения на один

кв.м.ткани равен:

Эв =Цан- Цраз=12520-8745= 3775 сум.
72

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Изучение литературных и патентных данных, посвящённых получе-

нию, свойствам и применению электронагревательных текстильных

материалов показывает, что проблеме получения электронагреватель-

ных тканей и изделий уделяется достаточно большое внимание.

2. Разработкой и производством электронагревательных тканей и изделий

занимаются крупные фирмы промышленно- развитых стран.

3. Производства электронагревательных тканей и изделий позволяют ре-

шить актуальные проблемы в различных отраслях народного хозяйст-

ва Республики.

4. Для изготовления электронагревательных тканей должны применяться

материалы с удельным поверхностным электрическим сопротивлением

не более 103 Ом.

5. Изучены изменения контактного удельное сопротивления ткани от

вида переплетение

6. Разработаны и исследованы экспериментальные образцы электрона-

гревательных тканей. Показано, что созданные электронагревательных

тканей превосходят по тепловым свойствам известные аналоги.

7. Проведены испытания экспериментальных электронагревательных

тканей в лабораторных условиях. Результаты исследования рекомендо-

ваны к внедрению. Ожидаемый экономический эффект от внедрения

составит более 3775 сум на один кв.м.ткани.
73

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. И.А. Каримов. Из доклада 21.01.2011 г. на заседании Кабинета Мини-

стров РУз. Газета «Народное Слово». 22.01.2011 г.

2. И.А.Каримов “Узбекистан - свой путь обновления и прогресса",

Узбекистан, 1992, с. 3-4.

3. Гриффе н Л.А. и др. Тканые электронагреватели. Труды ЦНИИТЭИ-

легпрома, 1972.

4. Гриффен Л.А. Тканые электронагреватели как электротехнические уст-

ройства и текстильные изделия. — "Электротермия", 1976, №7.

5. Гриффен Л.А., Тюменева И.Н. Трикотажные электронагреватели, В сб.

научно-исследовательских трудов ВНИИПХВ, 1976, №3.

6. США, пат. N92732479, заявлено 15.06.53, Электронагревательные эле-

менты.

7. Великобритания, пат. №1386894, заявлено 13.10.72. Способ получения

электрообогреваемого листа.

8. Великобритания, пат. №1239911, заявлено 9.05.68. Усовершенствова-

ние, касающееся текстильных материалов.

9. Графтон П.М. Металлические волокна в текстильной промышленности

и технике. — " Spinner Textilrealung ", 1971, №3.

10. Лэвис Х.Ф. Применение металлических нитей в текстильной промыш-

ленности. - " Melliand Textilber ", 1969, №9,

11. Изменение баланса текстильного сырья. — "Текстильная промышлен-

ность", 1971, №10,

12. Гордеев В. А. и др. Ткачество, М., Легкая индустрия", 1970.

13. Далидович А.С. Основы теории вязания. М., "Легкая индустрия", 1970.

14. Труевцев Н.И. и др. Технология и оборудование текстильного произ-

водства. М., "Легкая индустрия", 1975.

15. Забел.оцкий Л.М. и др. Справочник по текстильно-галантерейному

производству. М., Государственное научно-техническое изд—во лите-

ратуры по, легкой промышленности, 1958.
74

16. США, пат. №2797296, заявлено 25.07.55. Электрона-, греватель.

17. США, пат. №3484585, заявлено 13.11.67. Водостойкий электронагре-

ваемый кожух.

18. Гриффен Л. А., Вититин B.C. Тканый электронагреватель. Авт. свид.

№318178. "Бюлл. изобр.", 1971, №31.

19. Вильяме А.Е. Нагрев электричеством. — * Mass Production июль, 81,

1956.

20. Великобритания, пат. №654447, заявлено 14.05.48. Электронагреваемая

одежда.

21. В иль. ямс А.Е. Электронагрев промышленного оборудования. - *

Electrical Review " > август, 1956, 296.

22. Великобритания, пат. №665509, заявлено 5.07.49 Усовершенствование

электронагреваемых кожухов, в частности для сосудов, содержащих

жидкость.

23. Великобритания, пат. №623786, заявлено 13,03.47. Усовершенствова-

ние, касающееся электронагревательного устройства, способ и методы

его изготовления.

24. США, пат. №2572695, заявлено 26.06.48. Электронагреваемый кожух

для лабораторных аппаратов.

25. США, пат. №2412843, заявлено 29.01.44. Тканый элемент сопротивле-

ния.

26. Великобритания, пат. №584263, заявлено 31.03.44. Усовершенствова-

ние, касающееся электронагревателей.

27. Ф о н а р е в З.И. Транспортировка вязких жидкостей с применением

электроподогрева. Л., Ленинградский дом научно-технической пропа-

ганды, 1973.

28. Б огдан ов А.А. и др. Гибкий нагревательный элемент. А. с. №520728,

"Бюлл. изобр.*, 1976, №25.

29. Г р и ф ф е н Л.А., В и т и т и н B.C. Тканая электронагревательная лен-

та. А. с. №488369. "Бюлл. изобр.", 1975, №38.
75

30. Великобритания, пат. №914973, заявлено 20.07.60. Электронагрева-

тельное устройство.

31. Швейцария, пат. №29272 3, заявлено 22.09.50. Гибкий нагревательный

элемент.

32. Великобритания, пат. №545987, заявлено 11.11.41. Усиленные пласти-

ческие материалы.

33. США, пат. №2678993, заявлено 13.03.52. Тканое сопротивление или на-

гревательное устройство.

34. Великобритания, пат. №1094935, заявлено 5,05.65. Устройство для на-

грева хопперов.

35. Франция, пат. №1477853, заявлено 18.04.66. Способ изготовления на-

гревательной ткани.

36. США, пат. №3472289, заявлено 10.11.66. Нагревательная ,ткань.

37. Франция, пат. №1491133, заявлено 2.09.66. Структура прозрачного

панно с металлическими филаментами.

38. ФРГ, пат. №2030204, заявлено 19.06.70. Способ? получения электро-

иагреваемого армированного прозрачного стекла.

39. Великобритания, пат. №553804, заявлено 29.12.41. Усовершенствова-

ние, касающееся производства электронагревательных элементов.

40. США, пат. №2496279, заявлено 10.02.45. Гибкий электронагреватель

для антиобледенения крыльев самолета.

41. Франция, пат. №1522143, заявлено 9.05.67. Устройство обогрева с

электросопротивлением.

42. Великобритания, пат. №1115023, заявлено 5.09,64. Усовершенствова-

ние, касающееся электроиагреваемого мата.

43. Франция, пат. №1189241, заявлено 23.03.59. Гибкое электронагрева-

тельное устройство, в частности для борьбы с ан— тиобледенением

самолетов.

44. Лишка Д. Электронагрев в химической промышленности. - * Anlagen

und Verfahren *, 1970, №3, 62.
76

45. Великобритания, пат. №1122362, заявлено 24.02.66. Усовершенствова-

ние высокотемпературных нагревательных элементов.

46. Великобритания, пат. №1289067, заявлено 24.04.71. Нагреваемый

брючный пресс.

47. Великобритания, пат. №1063245, заявлено 27.07.63. Пресс для одежды.

48. США, пат. №2287320, заявлено 21.08.40. Вулканизирующее приспо-

собление.

49. Великобритания, пат. №761284, заявлено 8.06,54. Усовершенствование,

касающееся нагревающего устройства.

50. Великобритания, пат. №950953, заявлено 26.03.59. Усовершенствова-

ние, касающееся электронагревательных элементов.

51. США, пат. №2868946, заявлено 12V01.56. Электронагревательные эле-

менты.

52. США, пат. №3349225, заявлено 3.05.56. Электронагревательный эле-

мент для дорог и т.п.

53. Великобритания, пат. №1347702, заявлено 22.02.71. Усовершенствова-

ние, касающееся электрических нагревателей, в частности для аква-

риума.

54. Франция, пат. №1460464, заявлено 14.12.65. Электро-нагревающее уст-

ройство.

55. Франция, пат. №1595244, заявлено 17.12.68. Электронагревательный

элемент в форме пластины или панно.

56. Великобритания, пат. №635230, заявлено 18.12.46. Усовершенствова-

ние, касающееся электроодеял, шпалер, сетей, панелей и т.п.

57. США, пат. №3028477, заявлено 6.04.59. Электроодеяло.

58. США, пат. №2203918, заявлено 7.03.39. Электроодеяло.

59. США, пат. №2432785, заявлено 8.01.45. Электрообо-греваемое двух-

слойное одеяло.

60. Великобритания, пат. №852157, заявлено 17.04.56. Усовершенствова-

ние, касающееся тканых ленточных электронагре— ваемых элементов.
77

61. США, пат. №2862097, заявлено 31.05.55. Электронагре-ваемые ткани.

62. Великобритания, пат.. №596810, заявлено 14.05.45. Электроодеяло.

63. США, пат. №2458801, заявлено 22.08.44. Токопрово-дящая ткань.

64. Великобритания, пат. №767954, заявлено 23.09.53. Электронагревае-

мые текстильные изделия.

65. Великобритания, пат. №1020119, заявлено 30.04.63. Электронагревае-

мые одеяла.

66. США, пат. №2973425, заявлено 20.05.59. Электрообо-греваемые маты

или коврики.

67. США , пат. №3758747, заявлено 19.10.70. Электроматрацы.

68. Великобритания, пат. №595476, заявлено 31.05.45. Усовершенствова-

ние, касающееся производства электронагревае— мых изделий, таких

как подушки, коврики, одеяла, одежда и т.п.

69. США, пат. №2345300, заявлено 13.11.41. Электронагре-вающая подуш-

ка.

70. ФРГ, пат. №821094, заявлено 8.06.49. Нагревательная лента для нагрева

посредством сопротивления.

71. ФРГ, пат. №847784, заявлено 13.12.51. Электронагрева-ющеё устройст-

во, в частности покрытие.

72. США, пат. №2157606, заявлено 9.05.39. Электронагре-ваемая ткань.

73. США, пат. №2294010, заявлено 22.11.40. Электрообо-греваемый водя-

ной баллон.

74. ФРГ, пат. №829481, заявлено 1.11.49. Водостойкая подушка и способ ее

получения.

75. Великобритания, пат. №722607, заявлено 3.05.51. Термоизоляционное

изделие, способ и устройство для его получения.

76. США, пат. №3049486, заявлено 22.05.61. Электронагреватель для кон-

тейнеров.

77. Ткани с электрообогревом. - " Electrical Times ", 1970, №4, 14.

78. США, пат. №2307231, заявлено 16.12.40. Нагревательная лента.
78

79. США, пат. №2329766, заявлено 27.04.42. Электрона-греваемый летный

костюм.

80. США, пат. №2379580, заявлено 25.11.42. Электрообо-греваемое изде-

лие.

81. США, пат. №2327756, заявлено 15.10.41. Электропроводящее изделие.

82. США, пат. №2274840, заявлено 7.06.41. Электропроводящая ткань.

83. Б.Х. Баймуратов, Акбаров Р.Д., М.М. Алимова. Исследование тканых

электронагревателей. Сборник магистрских работ. (ТИТЛП). Тошкент,

2011. стр. 99-101.

84. Б.Х. Баймуратов, Акбаров Р.Д., М.М. Алимова. Изменение электрофи-

зические свойства тканых электронагревателей. Проблемы текст.

Журнал №4, 2011. стр. 14-17.

85. Akbarov D., Baymuratov B., Westbroek Ph., Akbarov R., De Clerck K.,

Kiekens P. Development of electroconductive polyacrylonitrile fibers

through chemical metallization and galvanisation. Journal of Applied Elec-

trochemistry. UK. 2005. рр. 411-418.

86. Акбаров Р.Д., Матмусаев У.М., Баймуратов Б.Х. Исследование воз-

можности создания надёжного контакта электропроводящей ткани.

Журнал Известия Вузов АН Руз, Ташкент, 2001, №1 стр. 18-20.

87. А.С.№3 839074. Бюллетель №22 1981 Л.А.Гриффен и И.Н.Тюменова.

Гибкий электронагреватель.

88. Великобритания, пат. №750930, заявлено 19.11.54. Усовершенствова-

ние, касающееся электронагревательных элементов.

89. Великобритания, пат. №1389473, заявлено 1.06.72. Одежда для сохра-

нения тепла человека в воде.
79

П Р И Л О Ж Е Н И Е
80

Приложение 1

Динамики изменения контактного сопротивления ткани в зависимости от

вида переплетения

2-образец. Переплетение – саржа 1/7.

2-х контактное 4-х контактное

№ I, mA U, mV Ом

R2 = , I, mA U, mV Ом

R4 = ,

1 0,5 131 262 0,5 78 156

2 0,5 125 250 0,5 75 150

3 0,5 135 270 0,5 65 130

4 0,5 95 190 0,5 65 130

5 0,5 132 164 0,5 60 120

6 0,5 147 194 0,5 70 140

7 0,4 135 338 0,5 88 176

8 0,4 122 305 0,5 80 160

9 0,5 122 244 0,5 58 116

10 0,5 115 230 0,5 70 140

12345678
81

3-образец. Переплетение – сатин 8/3.

2-х контактное 4-х контактное

№ I, mA U, mV Ом

R2 = , I, mA U, mV Ом

R4 = ,

1 0,5 137 174 0,5 90 160

2 0,3 140 466 0,4 125 313

3 0,3 127 423 0,4 122 305

4 0,3 138 460 0,4 120 300

5 0,3 125 416 0,4 115 288

6 0,3 125 416 0,4 103 258

7 0,3 130 433 0,5 112 224

8 0,3 125 416 0,4 90 225

9 0,3 103 343 0,4 103 257

10 0,3 122 406 0,5 115 230

12345678
82

4-образец. Переплетение – сатин 8/5.

2-х контактное 4-х контактное

№ I, mA U, mV Ом

R2 = , I, mA U, mV Ом

R4 = ,

1 0,4 142 355 0,5 110 220

2 0,4 122 305 0,5 112 224

3 0,4 122 305 0,5 85 170

4 0,4 130 325 0,5 85 170

5 0,2 116 580 0,3 118 393

6 0,3 122 305 0,4 112 280

7 0,2 118 590 0,3 110 333

8 0,2 108 540 0,3 110 333

9 0,5 82 164 0,5 55 110

10 0,5 100 200 0,5 62 124

12345678
83

5-образец. Переплетение – уточный репс 4/4.

2-х контактное 4-х контактное

№ I, mA U, mV Ом

R2 = , I, mA U, mV Ом

R4 = ,

1 0,4 118 295 0,5 122 244

2 0,4 125 313 0,5 128 256

3 0,3 110 366 0,5 134 268

4 0,4 135 338 0,5 132 264

5 0,4 126 315 0,5 118 236

6 0,4 108 270 0,5 105 210

7 0,4 125 313 0,5 111 222

8 0,4 121 303 0,5 122 244

9 0,4 110 275 0,5 107 214

10 0,5 124 248 0,5 92 184

12345678
84

6-образец. Переплетение – саржа 4/4.

2-х контактное 4-х контактное

№ I, mA U, mV Ом

R2 = , I, mA U, mV Ом

R4 = ,

1 0,3 121 403 0,5 90 180

2 0,4 142 356 0,5 65 130

3 0,4 134 335 0,5 62 124

4 0,4 126 315 0,5 64 280

5 0,4 118 295 0,5 80 160

6 0,4 145 363 0,5 65 130

7 0,5 134 268 0,5 60 120

8 0,4 130 325 0,5 82 164

9 0,5 130 260 0,5 78 156

10 0,4 142 355 0,5 82 164

12345678
85

7-образец. Переплетение – диагональ.

2-х контактное 4-х контактное

№ I, mA U, mV Ом

R2 = , I, mA U, mV Ом

R4 = ,

1 0,5 135 270 0,5 100 200

2 0,5 107 214 0,5 74 148

3 0,5 125 250 0,5 88 176

4 0,5 107 214 0,5 77 154

5 0,5 55 110 0,5 37 74

6 0,5 58 116 0,5 44 88

7 0,5 48 96 0,5 26 52

8 0,5 58 116 0,5 32 64

9 0,5 100 200 0,5 70 140

10 0,5 73 146 0,5 50 100

12345678
86

8-образец. Переплетение – вафельное.

2-х контактное 4-х контактное

№ I, mA U, mV Ом

R2 = , I, mA U, mV Ом

R4 = ,

1 0,5 90 180 0,5 72 144

2 0,5 108 216 0,5 70 140

3 0,5 84 168 0,5 57 114

4 0,5 120 240 0,5 78 156

5 0,5 101 202 0,5 77 154

6 0,5 112 224 0,5 85 170

7 0,5 102 204 0,5 80 160

8 0,5 112 224 0,5 81 162

9 0,5 94 188 0,5 70 140

10 0,5 112 224 0,5 78 156

1234567 8
87

9-образец. Переплетение –обратно сдвинутая саржа 1/3 по основе.

2-х контактное 4-х контактное

№ I, mA U, mV Ом

R2 = , I, mA U, mV Ом

R4 = ,

1 0,5 115 230 0,5 59 118

2 0,4 125 313 0,5 45 90

3 0,5 146 292 0,5 60 120

4 0,4 122 305 0,5 73 146

5 0,5 115 230 0,5 30 60

6 0,5 120 240 0,5 40 80

7 0,5 118 236 0,5 46 92

8 0,4 138 345 0,5 75 150

9 0,5 116 232 0,5 43 86

10 0,5 147 254 0,5 52 104

12345678
88

10-образец. Переплетение – полотно.

2-х контактное 4-х контактное

№ I, mA U, mV Ом

R2 = , I, mA U, mV Ом

R4 = ,

1 0,2 100 500 0,5 115 230

2 0,2 110 550 0,5 125 250

3 0,2 128 640 0,5 100 200

4 0,2 110 550 0,5 30 60

5 0,2 115 575 0,5 133 266

6 0,2 110 550 0,5 108 216

7 0,2 130 650 0,5 110 220

8 0,3 140 466 0,5 85 170

9 0,5 102 204 0,5 62 124

10 0,5 85 170 0,5 47 94

12345678
89

Приложение 2

КАЛЬКУЛЯЦИЯ

стоимости экспериментальных образцов антистатических тканей

(ЭПВН-электропродящее волокно, ЭПП-электропроводящая пряжа, ЭПТ-

электропроводящая ткань)

Показатели Пряжа Ткань

Сырье:

ЭПВН (40%),

хлопок (60%)

ЭПП, х/б

пряжа

Стоимость 1 кг хлопкового волокна, сум 1100

Стоимость 1 кг ЭПВН, сум 25000

Стоимость ЭПВН, расходуемого на 1 кг

пряжи, сум

10000

Стоимость 1 кг проволока (d=0,15мм) сум 45000

Стоимость хлопкового волокна, расходуе-

мого на 1 кг пряжи, сум

880

Стоимость 1 кг х/б пряжи (крашенной),

сум

- 9000

Стоимость 1 кг ЭПП, сум 28050

Стоимость полиэфирного пряжа, расходуе-

мой на 1 м2 тк., сум

2000

Стоимость ЭПП, расходуемой на 1 м2 тка-

ни, сум

922,54

Стоимость полиэфирного пряжа и ЭПП

расходуемой на 100 м2 ткани, сум

382340

Транспортно – заготовительные работы 3 728,0

Материалы и покупные изделия 2 350,0

Топливо и электроэнергия 32,4 3086,4

Амортизация основных средств 70,0 7465,9

Заработная плата производственная 170,1 1807,2

Дополнительная заработная плата (20 %) 34 360,4

Начисления на заработную плату (36,5 %) 74,5 791,1

Цеховые расходы (25 %) 51,0 541,9

Общепроизводственные расходы (50 %) 102,05 1083,8

Прочие расходы 5% 10,2 108,3
90

Итого производственная себестоимость 11209,2 288526,7

Внепроизводственные расходы (10 %) 1120,9 28852,67

Итого полная себестоимость 12330,1 317379,37

Плановая прибыль 20% 2466 63475,87

Оптово-отпускная стоимость, сум 14796 380855,24

Единый налог 12% 1775,5 45702,63

Прочие налоги 10% 1479,6 48085,52

Цена 1 кг ЭПП, сум 180511,1

Цена 100 м2 ткани, сум 874554,39

Цена 1 м2 ткани, сум 8745,54

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ГИБКИХ ТКАННЫХ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ СПЕЦОБУВИ