Способ формирования электрического нагревательного текстильного изделия (варианты) и электрическое нагревательное текстильное изделие (варианты) - RU2222119C2

Чертежи

Показать все 29 чертежа(ей)

Описание

Изобретение относится к текстильным изделиям, вырабатывающим тепло при подаче к ним электрической энергии.

Предпосылки к созданию изобретения
Известны нагревательные/подогревающие текстильные изделия, например, в виде электрических одеял, нагревательных и подогревающих прокладок и матов, нагреваемых предметов одежды и тому подобное. Обычно эти нагревательные/подогревающие изделия состоят из текстильной структуры, образующей один или ряд оболочек или трубчатых проходов, в которые вставлены резистивные нагревательные провода или элементы. В некоторых случаях резистивные нагревательные провода вводят в текстильную структуру как неотъемлемую составляющую часть этой структуры во время ее изготовления, например во время ткачества или вязания. Относительно гибкие резистивные нагревательные провода или элементы, например, в форме сердечника из изолирующего материала, например нити, вокруг которой расположен токопроводящий элемент, например спирально навитая металлическая проволока или экструдированная оболочка из одного или более слоев токопроводящего пластика, включают непосредственно в ткань или вязаную текстильную структуру.

Краткое описание изобретения
В соответствии с одной отличительной особенностью изобретения способ формирования текстильного изделия, приспособленного к генерированию тепла при подаче к нему электрической энергии, содержит следующие операции: соединение в непрерывное полотно, в процессе выработки изнаночной платированной глади на кругловязальной машине, грунтовой нити и ворсовой нити для изготовления предварительно формируемой текстильной структуры с наложением ворсовой нити поверх грунтовой нити на машинной лицевой стороне и образованием ворсовых петель на машинной изнаночной стороне предварительно формируемой текстильной структуры; введение в предварительно формируемую текстильную структуру в качестве грунтовой нити с определенным шагом в процессе вязания резистивного электронагревательного элемента; преобразование предварительно формируемой текстильной структуры в текстильную структуру, в которой резистивные электронагревательные элементы проходят между противоположными краевыми участками текстильной структуры; отделку, по меньшей мере, одной из поверхностей текстильной структуры: машинной лицевой поверхности или машинной изнаночной поверхности - таким образом, чтобы избежать нарушения электрической проводимости резистивных электронагревательных элементов, для формирования участка ворсовой поверхности; обеспечение наличия токопроводящих элементов для присоединения резистивных электронагревательных элементов к источнику электрической энергии.

Предпочтительные варианты исполнения этой отличительной особенности изобретения могут включать в себя одну или более следующих дополнительных операций: отделку машинной лицевой поверхности текстильной структуры таким образом, чтобы избежать нарушения электрической проводимости резистивных электронагревательных элементов, для формирования первого участка ворсовой поверхности, и/или отделку машинной изнаночной поверхности текстильной структуры таким образом, чтобы избежать нарушения электрической проводимости резистивных электронагревательных элементов, для формирования второго участка ворсовой поверхности; наложение во время или после процесса вязания непосредственно на непрерывное полотно токопроводящих элементов для присоединения резистивных электронагревательных элементов к источнику электрической энергии; введение в текстильную структуру токопроводящих нитей, содержащих сердечник из изоляционного материала, резистивный электронагревательный элемент, расположенный, как правило, вокруг сердечника и/или оболочку, как правило, окружающую резистивный электронагревательный элемент и сердечник; присоединение токопроводящего элемента к источнику электрической энергии и выработку тепла, причем источником электрической энергии может быть источник переменного или постоянного тока, например, в виде аккумуляторной батареи, которая может быть прикреплена к текстильному изделию; ограничение зоны формирования ворсовых петель центральным участком предварительно формируемой текстильной структуры, причем центральный участок расположен между парой краевых участков текстильной структуры; и обеспечение наличия токопроводящих элементов на краевых участках текстильной структуры для присоединения резистивных электронагревательных элементов к источнику электрической энергии; или ограничение зон формирования ворсовых петель множеством центральных участков предварительно формируемой текстильной структуры, причем каждый из множества центральных участков проходит вдоль непрерывного направления полотна и расположен между парой краевых участков текстильной структуры; и обеспечение наличия токопроводящих элементов на краевых участках текстильной структуры для присоединения резистивных электронагревательных элементов к источнику электрической энергии; разделение непрерывного полотна в направлении непрерывного полотна для формирования множества отдельных пластин ограниченной ширины в направлении, поперечном направлению непрерывного полотна, причем каждая из отдельных пластин имеет центральный участок с ворсовыми петлями, расположенными между краевыми участками с токопроводящими элементами; и разрезание пластин, как правило, в направлении, поперечном направлению непрерывного полотна, для формирования отдельных нагревательных прокладочных элементов.

В соответствии с другой отличительной особенностью изобретения способ формирования текстильного изделия, приспособленного для выработки тепла при подаче к нему электрической энергии, включает в себя следующие операции: вязание, по меньшей мере, из грунтовой нити предварительно формируемой текстильной структуры, причем грунтовая нить содержит эластичную нить или волокно; введение с определенным шагом в предварительно формируемую текстильную структуру в качестве грунтовой нити резистивного электронагревательного элемента; преобразование предварительно формируемой текстильной структуры в текстильную структуру, в которой резистивные электронагревательные элементы проходят между противоположными краевыми участками текстильной структуры; и обеспечение наличия токопроводящих элементов для присоединения резистивных электронагревательных элементов к источнику электрической энергии.

Предпочтительные варианты исполнения двух этих отличительных особенностей изобретения могут включать в себя операции придания нитям текстильной структуры гидрофильных или гидрофобных свойств.

В соответствии с еще одной отличительной особенностью изобретения текстильное изделие, приспособленное к выработке тепла при подаче к нему электрической энергии, содержит текстильную структуру, причем в текстильную структуру введено в виде токопроводящих нитей множество расположенных на определенном расстоянии друг от друга резистивных электронагревательных элементов, проходящих, как правило, между противоположными краевыми участками текстильной структуры; и токопроводящие элементы проходят, как правило, вдоль противоположных краевых участков текстильной структуры и выполнены с возможностью присоединения множества расположенных на определенном расстоянии друг от друга резистивных электронагревательных элементов к источнику электрической энергии.

Предпочтительные варианты исполнения этой отличительной особенности изобретения могут включать в себя одну или более следующих дополнительных отличительных особенностей. Токопроводящие элементы приспособлены для присоединения множества расположенных на определенном расстоянии друг от друга резистивных электронагревательных элементов к источнику переменного тока или к источнику постоянного тока, например к аккумуляторной батарее, которая может быть прикреплена к текстильной структуре. Текстильная структура содержит вязаную структуру, например изнаночную платированную гладь, вырабатываемую на кругловязальной машине, или другое трикотажное полотно, вырабатываемое на кругловязальной машине (например, двойное трикотажное полотно, состоящее из двух отдельных слоев, соединенных переплетением нитей, одинарное кулирное гладкое трикотажное полотно, двухниточное ворсовое трикотажное полотно, трехниточное ворсовое трикотажное полотно, махровое трикотажное полотно или двухстороннее махровое трикотажное полотно), основовязаное трикотажное полотно или уточное трикотажное полотно, или ткань. Текстильная структура содержит гидрофильный или гидрофобный материал. Текстильную структуру формируют из грунтовой нити и ворсовой нити. Ворсовую нить накладывают поверх грунтовой нити с машинной лицевой стороны и из нее формируют ворсовые петли на машинной изнаночной стороне предварительно формируемой текстильной структуры. Предварительно формируемая текстильная структура содержит ворсовые петли, сформированные только на центральном участке. Текстильная структура содержит ворс, образованный, по меньшей мере, с одной и предпочтительно с обеих сторон: с машинной изнаночной стороны и с машинной лицевой стороны. Токопроводящая нить является грунтовой нитью. Токопроводящие элементы, по меньшей мере частично, вводят в виде токопроводящей пасты. Токопроводящие элементы предпочтительно содержат токопроводящую проволоку или токопроводящую нить или пряжу. Токопроводящие элементы, по меньшей мере частично, наносят в виде токопроводящего термоплавкого безрастворного клея. Токопроводящие элементы прикрепляют к поверхности текстильной структуры, например, путем прошивки, например стеганием, сшиванием, посредством клея, путем ламинирования, механического прикрепления или прикрепления путем создания деформированного рельефа. Токопроводящие элементы вводят в текстильную структуру, например текстильную структуру в виде ткани, например тканого плюша или плоской ткани из толстых нитей, которые могут быть разворсованы, и токопроводящие элементы содержат уточные или основные нити, расположенные на противоположных краевых участках текстильной структуры. Токопроводящие элементы предпочтительно содержат, по меньшей мере, две уточные или основные нити на каждом противоположном краевом участке. Текстильная структура является уточным или кругловязаным трикотажным полотном, и токопроводящие элементы содержат нити, расположенные вдоль противоположных краевых участков текстильной структуры. Токопроводящие элементы предпочтительно содержат, по меньшей мере, две нити на каждом противоположном краевом участке. Токопроводящая нить предпочтительно содержит сердечник из изоляционного материала, резистивный электронагревательный элемент, расположенный, как правило, вокруг сердечника, и оболочку, как правило, охватывающую резистивный электронагревательный элемент и сердечник. Резистивный электронагревательный элемент обладает электрическим сопротивлением в пределах от приблизительно 0,1 Ом/см до приблизительно 500 Ом/см. В альтернативных вариантах исполнения токопроводящей нити сердечник или материал оболочки могут быть исключены. В предпочтительном варианте исполнения текстильная структура содержит первый слой материала и второй слой материала, и множество расположенных на определенном расстоянии друг от друга резистивных электронагревательных/обогревающих элементов, введенных в текстильную структуру, и токопроводящие элементы расположены, как правило, между первым слоем материала и вторым слоем материала. Текстильная структура содержит два слоя трикотажного полотна, причем первый слой материала и второй слой материала располагают лицом к лицу и соединяют с помощью соединительных нитей, причем множество расположенных на определенном расстоянии друг от друга резистивных электронагревательных/обогревающих элементов, введенных в текстильную структуру, и токопроводящие элементы располагают и удерживают на определенном расстоянии друг от друга с помощью соединительных нитей и соединяют электропроводниками в параллельную цепь. Первый слой материала и второй слой материала изготавливают отдельно и соединяют, расположив лицом к лицу, со множеством расположенных на определенном расстоянии друг от друга резистивных электронагревательных/обогревающих элементов, введенных в текстильную структуру, и токопроводящими элементами, расположенными между ними. Первый слой материала и второй слой материала могут быть соединены путем ламинирования или прошивки. Множество расположенных на определенном расстоянии друг от друга резистивных электронагревательных/обогревающих элементов, и токопроводящие элементы, расположенные на расстоянии симметрично или асимметрично друг относительно друга, закрепляют на подложке, причем подложка с множеством расположенных на определенном расстоянии друг от друга резистивных электронагревательных/обогревающих элементов и токопроводящими элементами, закрепленными на ней, расположена между первым слоем материала и вторым слоем материала. Подложка содержит материал с открытой сетчатой структурой или влагостойкий, паропроницаемый полимерный барьерный материал. Множество расположенных на определенном расстоянии друг от друга резистивных электронагревательных/обогревающих элементов и токопроводящие элементы закреплены, по меньшей мере, на одной из противоположных поверхностей первого и второго слоев материала, например, пришиванием, например простегиванием. Текстильное изделие имеет форму нагревательной прокладки. Вязаная структура является уточной или кругловязаной трикотажной структурой с грунтовыми нитями, содержащими эластичные нити или волокна.

Задачей изобретения является создание электронагревательных/обогревающих текстильных изделий, например электрических одеял, нагревательных и обогревающих прокладок, нагревательных предметов одежды и т.д., в которые введено множество расположенных на определенном расстоянии отстоящих друг от друга резистивных электронагревательных элементов в виде токопроводящих нитей посредством вязания или ткачества. Текстильная структура нагревательного/обогревающего изделия, включающего в себя введенные резистивные электронагревательные элементы, может быть впоследствии подвергнута отделке, например, одна или обе поверхности текстильной структуры могут быть разворсованы, расчесаны, обработаны песком и т.д. для образования ворса. В плоской структуре, например электрическом нагревательном одеяле, резистивные электронагревательные элементы соединены у своих концов вдоль противоположных краевых участков плоской текстильной структуры, т.е. одеяла, и могут быть подключены к источнику переменного или постоянного тока, включающему в себя одну или более аккумуляторных батареек, прикрепленных к одеялу.

Подробное описание одного или более вариантов исполнения изобретения представлено ниже со ссылками на прилагаемые чертежи. Другие отличительные особенности, задачи и преимущества изобретения станут очевидными при ознакомлении с подробным описанием, чертежами и формулой изобретения.

Описание чертежей
На фиг. 1 изображен вид в перспективе композиционного электронагревательного/обогревающего текстильного изделия согласно изобретению в виде электрического одеяла;
на фиг.2 - выполненное по линии 2-2 на фиг.1 боковое поперечное сечение композиционного электронагревательного/обогревающего текстильного изделия согласно изобретению;
на фиг.3 - выполненное по линии 3-3 на фиг.1, продольное сечение композиционного электронагревательного/обогревающего текстильного изделия согласно изобретению;
на фиг.4 - вид в перспективе сегмента кругловязальной машины;
на фиг.5-11 - последовательные виды цилиндровой язычковой иглы в процессе выработки изнаночной платированной глади на кругловязальной машине, например, для использования при формировании композиционного электронагревательного/обогревающего текстильного изделия согласно изобретению;
на фиг.12 - схематическое поперечное сечение предпочтительного варианта исполнения токопроводящей нити для электронагревательного/обогревающего текстильного изделия согласно изобретению; при этом
на фиг. 13-16 - сходные поперечные сечения альтернативных вариантов исполнения токопроводящих нитей для электронагревательных/обогревающих текстильных изделий согласно изобретению;
на фиг. 17 - схематическое поперечное сечение участка трубчатого трикотажного полотна во время вязания;
на фиг.18 - схематический вид в перспективе трубчатого трикотажного материала, представленного на фиг.17;
на фиг.19 - поперечное сечение, подобное изображенному на фиг.2, электронагревательного/обогревающего текстильного изделия согласно изобретению с ворсом с обеих сторон;
на фиг. 20 - вид сверху в увеличенном масштабе машинной лицевой поверхности альтернативного варианта исполнения токо-проводящего элемента;
на фиг. 21, 22 и 23 - схематические представления других вариантов исполнения резистивных нагревательных/обогревающих текстильных изделий согласно изобретению, приспособленных к питанию постоянным током, например обогревающая или нагревательная прокладка для автомобиля (см. фиг.21), приспособленная для подключения к аккумулятору автомобиля; одеяло для стадиона или кемпинга (см. фиг.22) и предмет одежды (см. фиг.23), приспособленный для подключения к батарейке, закрепленной на изделии с возможностью ее замены;
на фиг.24 - схематическое поперечное сечение участка трубчатого трикотажного материала, связанного в виде непрерывного полотна для образования множества чередующихся в продольном направлении пластин или полос с участками ворсовых петель, граничащими с участками без ворсовых петель;
на фиг.25 - схематический вид в перспективе трубчатого трикотажного материала, представленного на фиг.24;
на фиг.26 и 27 - схематические виды сверху сегментов резистивных электронагревательных/обогревающих изделий из ткани согласно другому варианту исполнения изобретения;
на фиг. 28 - схематический вид сверху сегмента электронагревательного/обогревающего изделия из уточного трикотажного полотна согласно другому варианту исполнения изобретения;
на фиг. 29 и 30 - схематические виды в перспективе других вариантов исполнения резистивных электронагревательных/обогревающих изделий согласно изобретению, сформированных из двух или более слоев текстильных материалов.

Одинаковыми ссылочными номерами на различных фигурах обозначены одинаковые элементы.

Подробное описание изобретения
Композиционное электронагревательное/обогревающее текстильное изделие 10 (см. фиг.1-3) согласно изобретению, например, электрическое одеяло, приспособленное для выработки тепла при подаче к нему электрической энергии, состоит из текстильной структуры 12, имеющей машинную изнаночную сторону 14 и машинную лицевую сторону 16. Текстильная структура 12 включает в себя множество расположенных на определенном расстоянии друг от друга резистивных электронагревательных элементов 18, проходящих между противоположными краевыми участками 20, 21 текстильной структуры.

В предпочтительном варианте исполнения текстильная структура 12 (см. фиг.4-11) сформирована путем соединения грунтовой нити 22 и ворсовой нити 25 в стандартной изнаночной платированной глади на кругловязальной машине (махровый трикотаж), например, как описано в книге Д.Дж. Спенсера Knitting Technology ("Технология трикотажного производства" (изд. "Woodhead Publishing Limited", 2-ое издание, 1996). В процессе изготовления махрового трикотажного полотна из грунтовой нити 22 (см. фиг.2 и 3) формируют машинную лицевую сторону 16 вырабатываемой текстильной структуры, а из ворсовой нити 25 формируют противоположную машинную изнаночную сторону 14, при этом из этой нити формируют ворсовые петли (поз. 25 на фиг.10), проходящие поверх грунтовой нити 22. В текстильной структуре 12, сформированной путем выработки изнаночной платированной глади на кругловязальной машине, ворсовая нить 25 проходит снаружи от плоскостей обеих поверхностей, причем с машинной лицевой стороны 16 ворсовая нить 25 расположена поверх грунтовой нити 22 (например, см. фиг. 17). В результате во время ворсования противоположных поверхностей материала для образования ворса ворсовая нить 25 защищает грунтовую нить 22, включающую в себя токопроводящие нити 26, провязанную в текстильной структуре в положении грунтовой нити.

Ворсовая нить 25, из которой формируют машинную изнаночную сторону 14 вязаной текстильной структуры 12, может быть изготовлена из любого синтетического или натурального материала. Поперечное сечение и блеск волокон или элементарных нитей можно варьировать, например, в соответствии с требованиями, определяемыми конечным назначением изделия. Ворсовая нить может быть пряжей, изготовленной по любой подходящей технологии прядения, или элементарной нитью, изготовленной путем экструзии. Линейная плотность ворсовой нити обычно составляет 4,45-33,36 текс (40 денье-300 денье). Предпочтительной ворсовой нитью является гладкая нить типа Т-653 из сложного полиэфира линейной плотности 22,24/11,12 текс (200/100 денье), например, коммерчески поставляемая фирмой Дюпон (Wilmington, шт. Делавер, США).

Грунтовая нить 22, из которой формируют машинную лицевую сторону 16 трикотажной структуры 12, может быть также изготовлена из любого синтетического или натурального материала в виде пряжи или элементарной нити. Линейная плотность обычно составляет 5,56-16, 68 текс (50 денье-150 денье). Предпочтительной грунтовой нитью является текстурированная комплексная нить из сложного полиэфира линейной плотности 7,78/3,78 текс (70/34 денье), например коммерчески поставляемая фирмой UNIFI, Инк. (Greensboro, шт. Северная Каролина, США).

Резистивный электронагревательный элемент 18 в виде токопроводящей нити 26 (см. фиг.12 и фиг.13-16) вводят в процессе вязания с предварительно заданными симметричными или асимметричными интервалами в текстильную структуру 12, например, вместо грунтовой нити 22. В предпочтительном варианте исполнения токопроводящая нить 26 (см. фиг.12), образующая резистивный электронагревательный элемент 18, состоит из сердечника 28 из изоляционного материала, например из нити из сложного полиэфира, вокруг которой расположен токопроводящий элемент 30, например три элементарных нити 31 из нержавеющей стали (например, из нержавеющей стали марки 316L), обвитых по спирали вокруг сердечника 28, и из наружного покрытия 32 из изоляционного материала, например из нитей 33 из сложного полиэфира (только несколько из них изображено на чертежах), обвитых по спирали вокруг сердечника 28 и элементарных нитей 31 токопроводящего элемента 30. Токопроводящую нить 26 поставляет под индексом VN14, например, фирма Bekaert Fibre Technologies корпорации Bekaert Corp. (г.Marietta, шт. Джорджия, США).

Количество токопроводящих элементарных нитей в токопроводящей нити и расположение токопроводящих элементарных нитей в токопроводящей нити зависят, например, от требований, предъявляемых к конечной продукции. Например, в альтернативных конфигурациях (см. фиг.13) токопроводящая нить 26' имеет четыре элементарные нити 31', обвитые вокруг сердечника 28', и наружное покрытие 32' из нитей 33' из сложного полиэфира; токопроводящая нить 26" (см. фиг.14) содержит три элементарные нити 31", обвитые снаружи наружным покрытием 32" из нитей 33" из сложного полиэфира, и не содержит сердечника. В других вариантах исполнения токопроводящие нити 37, 37' (см. фиг.15 и 16) соответственно сформированы без наружной оболочки вокруг соответствующих элементарных нитей 35, 35', обвитых вокруг соответствующих сердечников 34, 34'. Вместо этого грунтовая нить 22 и ворсовая нить 25, составляющие текстильную структуру 12, служат для изоляции токопроводящих нитей в нагревательном/обогревающем текстильном изделии.

Сопротивление токопроводящей нити может быть выбрано в пределах, например, приблизительно 0,1-500 Ом/см в зависимости от требований, предъявляемых к конечному нагревательному/обогревающему текстильному изделию 10. Однако могут быть также использованы токопроводящие нити, сопротивление которых выходит за указанные пределы, там, где это требуется или желательно. Сердечник токопроводящей нити и наружное покрытие, охватывающее токопроводящие элементарные нити, могут быть изготовлены из синтетического или натурального материала. Наружное покрытие может также иметь форму рукава, например, оно может быть образовано путем погружения или путем экструзии. Токопроводящие нити различной структуры, пригодные для использования согласно изобретению, могут также быть получены от фирмы Bekaert Fibre Technologies.

Как было упомянуто выше, в предпочтительном способе согласно изобретению текстильную структуру 12 формируют в виде изнаночной платированной глади на кругловязальной машине. Эта структура по существу представляет собой махровое трикотажное полотно, в котором петли, сформированные из ворсовой нити 25, застилают грунтовую нить 22 на машинной лицевой стороне 16 (см. фиг.17). Токопроводящую нить вводят в вязаную предварительно формируемую текстильную структуру, вырабатываемую на кругловязальной машине, с предварительно определенным шагом D (см. фиг. 1) или расстоянием между ними для обеспечения равномерного нагрева в полученном нагревательном/обогревающем текстильном изделии 10. В предварительно формируемой текстильной структуре согласно изобретению шаг обычно является функцией, например, требований, предъявляемых к нагреву, потреблению энергии и распределению тепла по изделию, которое должно быть изготовлено. Например, шаг между токопроводящими нитями может находиться в интервале 0,5-63,5 мм (от приблизительно 0,02 дюйма до приблизительно 2,5 дюйма). Однако могут быть приняты и другие шаги в зависимости от условий, предполагаемых при использовании, включая электрическое удельное сопротивление токопроводящих нитей. Токопроводящие нити могут быть расположены на определенном расстоянии симметрично друг относительно друга или асимметрично на различном расстоянии друг от друга.

Кроме того, как было упомянуто выше, предпочтительным расположением токопроводящих нитей является их расположение в грунте кругловязаной структуры. Токопроводящая нить может быть провязана симметрично, т.е. на предварительно заданном расстоянии друг от друга в каждом раппорте, т.е. токопроводящая нить может быть в положении грунтовой нити в любом раппорте подачи на кругловязальной машине. В альтернативном варианте исполнения положение подачи можно варьировать, и токопроводящие нити могут быть провязаны асимметрично с более плотным или менее плотным расположением нитей, например, по желанию или в соответствии с предназначением изделия. Опять-таки, конкретное количество систем нитеподачи и шаг между токопроводящими нитями зависит от конечного назначения изделия. Кроме того, в текстильной структуре согласно изобретению потребляемая каждой токопроводящей нитью энергия обычно значительно меньше, чем у отдельных нагревательных проволок в ранее известных устройствах. В результате токопроводящие нити в текстильной структуре согласно изобретению могут быть расположены с относительно большей плотностью друг относительно друга при меньшей вероятности появления горячих мест.

Краевые участки 20, 21 (см. фиг.17, 18) могут быть сформированы в виде полосы 90 в трубчатой связанной структуре 92. Краевые участки 20, 21 текстильной структуры предпочтительно формируют без ворсовых петель и таким образом, чтобы они не закручивались, например, полосу краевых участков формируют путем одиночного lacoste или двойного lacoste вязания. Концы 36 (см. фиг. 1) токопроводящих нитей 26, выступающие в плоских краевых участках 20, 21 без ворсовых петель, таким образом, более легко доступны в краевых участках для образования замкнутых электронагревательных цепей, описанных ниже.

Трубчатую вязаную структуру 92 снимают с трикотажной машины и разрезают, например, вдоль линии протяжек грунтовой нити в зоне 94 "отсутствия игл", которой отмечена желаемая линия разрезания, для создания плоского материала. В альтернативном варианте исполнения для повышения точности трубчатую вязаную структуру 92 можно разрезать на машине, например, с помощью ножа, установленного на трикотажной машине.

Вязаную текстильную структуру 12, включающую в себя резистивные электронагревательные элементы 18 в виде токопроводящих нитей, затем предпочтительно подвергают отделке. Во время отделки текстильная структура 12 может быть подвергнута процессу обработки песком, процессу расчесывания, ворсования и т.п. для образования ворса 38. Ворс 38 может быть сформирован на одной поверхности текстильной структуры 12 (см. фиг.2), например, на машинной изнаночной поверхности 14 из ворсовой нити, или ворс 38, 38' может быть сформирован на обеих поверхностях текстильной структуры 12' (см. фиг.19), включая машинную лицевую поверхность 16 из застилающих палочек ворсовой нити и/или из грунтовой нити. В любом случае процесс образования ворса на поверхности или на поверхностях текстильной структуры предпочтительно выполняют таким образом, чтобы избежать повреждения токопроводящей нити, которая является частью текстильной структуры 12. В частности, ворс формируют таким образом, чтобы избежать повреждения токопроводящих элементарных нитей токопроводящей нити, что могло бы привести к повышению сопротивления до величины, при которой могут появляться нежелательные места локального перегрева, или вызвало бы возможный полный разрыв токопроводящей нити, что могло бы привести к нежелательному повышению силы тока во всей электрической цепи. Материал может быть также обработан, например, химическим способом, для придания материалу гидрофобных или гидрофильных свойств.

После отделки и после тепловой усадки текстильной структуры по ширине создают токопроводящие шины 40 на противоположных краевых участках 20, 21 (где предпочтительно нет ворсовых петель на поверхности) для обеспечения параллельного соединения расположенных на определенном расстоянии друг от друга резистивных электронагревательных элементов 18 с источником электрической энергии и замыкания таким образом электрической цепи. Токопроводящие шины 40 могут быть сформированы или присоединены к машинной изнаночной стороне 14, как показано на фиг. 1, или они могут быть вместо этого сформированы или присоединены к машинной лицевой стороне 16, как показано на фиг.19 и 20. Любой подходящий способ можно использовать для замыкания цепи. Например, токопроводящая шина 40 (см. фиг.1) может быть, по меньшей мере частично, наложена в виде токопроводящей пасты, например такой, которую коммерчески поставляет фирма Loctite Corp., (Rocky Hill, шт. Коннектикут, США). Токопроводящая паста может быть нанесена в виде ленты на поверхность текстильной структуры 12 с обеспечением электропроводимости между лентой и резистивными электронагревательными элементами 18 и затем присоединена к источнику электрической энергии. (Если необходимо, токопроводящие элементарные нити резистивных электронагревательных элементов 18 могут быть открытыми для воздействия, например, покровная нить из сложного полиэфира может быть удалена с помощью растворителя или путем местного нагрева, например, с применением лазера; покровная нить может быть вручную расплетена; или текстильная структура 12 может быть сформирована при отсутствии игл в зоне плоских участков 20, 21, чтобы таким образом, облегчить доступ к каждой из токопроводящих нитей.) Токопроводящие шины 40 в виде токопроводящей нити или пряжи более предпочтительно присоединять к поверхности текстильной структуры 12, например, путем пришивания, например стеганием, пришиванием на швейной машине, или с помощью клея, например, путем ламинирования. В альтернативном варианте исполнения токопроводящая шина 40' (см. фиг.20) может состоять из локально расположенных точек или участков 42 токопроводящей пасты, нанесенной с обеспечением электрического контакта между оголенными токопроводяшими элементарными нитями резистивных электронагревательных элементов 18 и токопроводящей металлической проволокой 44, расположенной в электропроводящем контакте с локально расположенными участками 42 токопроводящей пасты и проходящей предпочтительно непрерывно между ними. Токопроводящую шину 40' затем покрывают слоем текстильного материала 46, присоединенного для наложения на часть или по существу на всю поверхность текстильной структуры 12', например, в виде кромки ткани или присоединенного кромочного материала, например, пришиванием вдоль края текстильной структуры 12', или в виде второго слоя материала, присоединенного к текстильной структуре 12', например, путем пришивания или ламинирования.

Токопроводящая шина 40 предпочтительно обладает гибкостью, коррозионной стойкостью, низким электрическим удельным сопротивлением, например 0,1-100 Ом/м, и механической долговечностью. К другим характеристикам относятся: стоимость, доступность на рынке и простота изготовления.

Токопроводящая шина 40 может, таким образом, иметь форму проволоки, например, свитой, крученой или плетеной; может быть текстильным материалом с токопроводящим покрытием, например, нитью или текстильным материалом с покрытием, или тканой лентой; лентой из фольги, например, с клеевой подложкой с или без токопроводящей подложки; резиной с токопроводящим наполнителем, например, расположенным в виде непрерывной линии; или гибридным текстильным материалом, например, включающим в себя проволоку из оловянной фольги или элементарные нити из нержавеющей стали в крученом, плетеном, свитом, тканом или связанном виде. Токопроводящая шина 40 может также иметь форму одиночной нити или двух или более параллельных нитей, сотканных или связанных, или нашитых на материал, или ленты или полосы из токопроводящего материала, присоединенного к поверхности текстильного материала.

В предпочтительном в настоящее время варианте исполнения токопроводящая шина 40 может быть выполнена в виде узкого тканого элемента, включающего в себя проволоку медно-оловянной из фольги с серебряным покрытием, или многожильную проволоку, или отдельные жилы, расположенные параллельно, с периодическими наплывами, выполненными для обеспечения контакта с токопроводящими нитями; или в виде узкого тканого элемента, предварительно покрытого токопроводящим термопластом в виде полос, с прерывистыми диагональными полосками для обеспечения гибкости и совмещения с токопроводящими нитями. Токопроводящая шина 40 может также быть выполнена в виде множества элементов, проходящих, как правило, параллельно на краевом участке материала и имеющих одинаковую или разную длину, для присоединения к отдельным группам токопроводящих нитей, таким образом позволяя снизить величину электрического тока, проходящего через каждый токопроводящий элемент шины в зоне, близкой к источнику электрической энергии. В случае использования токопроводящих шин с различными длинами электрическое удельное сопротивление отдельных элементов токопроводящей шины может быть различным.

Токопроводящую шину 40 предпочтительно закрепляют на поверхности материала таким образом, чтобы обеспечить снятие напряжений. Например, прикрепление с обеспечением снятия напряжений может быть обеспечено пришиванием токопроводящей шины к материалу, за счет прикрепления токопроводящей шины к материалу механическими крепежными средствами, например застежками, скобами, кольцами или заклепками; путем наформовывания на месте "кнопок" с получаемых литьем под давлением с обеспечением снятия напряжений, или путем введения жесткой смолы с наполнителем, имеющей низкую вязкость, с обеспечением снятия напряжений и электрического соединения. Токопроводящие нити 18 и токопроводящая шина 40 могут быть соединены электрически с помощью токопроводящего сварного шва или пасты, заклепок, кнопок или металлических держателей или закрепок; путем переплетения, вязания или ткачества или за счет комбинированного применения перечисленных выше способов и средств.

Замкнутую цепь затем присоединяют к источнику электрической энергии для подачи напряжения на резистивные электронагревательные элементы для получения требуемого количества генерируемого тепла. Например, электронагревательное/обогревающее текстильное изделие 10 (см. фиг.1) согласно изобретению (электрическое одеяло) приспособлено для присоединения к источнику переменного тока с помощью вилки 50 и шнура 51, предназначенных для вставки ее в комнатную розетку 52. Нагревательная или обогревающая прокладка 60 (см. фиг. 21) согласно изобретению, например, для автомобильного сидения приспособлена для подсоединения к источнику постоянного тока с помощью штекера 62 на шнуре 64, предназначенного для подключения к зажигалке или к другому источнику 66 электрической энергии в автомобиле. Одеяло 70 (см. фиг.22 и 23) для стадиона или кемпинга и предмет одежды 80 согласно изобретению содержат источник постоянного тока, т.е. блок 72, 82, батарей питания, соответственно, например, поставляемых фирмой "Полароид Корп." (г. Кембридж, шт. Массачусетс, США), закрепленный с возможностью замены на текстильном нагревательном/обогревающем изделии, например в кармане 74, 84, соответственно. Карман может быть прикреплен с помощью скрепляющей ленты 76 (см. фиг.22) типа "крючки и петли". Предпочтительно для сертификации, выполняемой лабораторией Underwriters Laboratories Inc. (UL®), напряжение, подаваемое от источника тока к резистивным электронагревательным элементам, должно быть ниже 25 В, например, может быть использован сертифицированный трансформатор класса II UL® для понижения напряжения электропитания, составляющего 110 В, до 25 В и ниже.

В предпочтительном варианте исполнения многослойные нагревательные/обогревающие текстильные изделия 140, 150 (см. фиг.29, 30) состоят, по меньшей мере, из двух слоев текстильного материала 142, 144 и 152, 154 соответственно. Предпочтительно эти слои материала имеют наружные поверхности 143, 145 и 153, 155 соответственно, одна или обе из которых могут быть расчесаны или разворсованы, и гладкие (неворсованные) противоположные внутренние поверхности 143', 145' и 153', 155' соответственно с нагревательной/обогревающей цепью согласно изобретению (представлены пунктирными линиями 160, 170 соответственно), расположенной между ними. В одном предпочтительном варианте исполнения (см. фиг.29) нагревательная/обогревающая цепь 160 соединена, например, включена в/или установлена на отдельном нагревательном/обогревающем текстильном изделии 162, вместе с которым она ламинирована, или другим способом установлена или закреплена, например, путем вшивания между наружными слоями материала 142, 144. В этом варианте исполнения нагревательное/обогревающее текстильное изделие 162 может быть снабжено, как сказано выше (см., например, фиг.1), нагревательной/обогревающей цепью из отстоящих друг от друга (симметрично или асимметрично) резистивных электронагревательных элементов, например, в виде токопроводящих нитей, введенных в текстильное изделие 162 и проходящих между токопроводящими шинами, находящимися на противоположных краевых участках. В альтернативном варианте исполнения нагревательное/обогревающее текстильное изделие 162 может быть выполнено в виде изделия, описанного в нашей одновременно рассматриваемой заявке на патент США 09/592235, зарегистрированной 12 июня 2000 г. и озаглавленной "Electric Resistance Heating Warming Articles" ("Электрические нагревательные обогревающие изделия"), с нагревательной/обогревающей цепью 160, сформированной из токопроводящих нитей, расположенных и закрепленных на поверхности текстильного изделия 162 и проходящих между токопроводящими шинами, находящимися на противоположных краевых участках. Например, токопроводящие нити могут быть закреплены на поверхности, например, стеганием или сшиванием, с помощью клея или за счет механической фиксации.

В другом варианте исполнения нагревательная/обогревающая цепь 170 (см. фиг.30) может быть введена в один слой (или оба слоя) материала 152, 154 или может быть прикреплена к внутренней поверхности 153', 155' одного слоя (или обоих слоев) материала 152, 154, например, так, как описано выше со ссылкой на фиг.29.

Конечный продукт является электрическим одеялом, например, одеялом с размерами 2286•2286 мм (90 дюймов•90 дюймов) с питанием от источника с напряжением 24 В, с отличительными особенностями, которыми не обладают одеяла, имеющиеся в настоящее время на рынке. В предпочтительном варианте исполнения одеяло имеет следующие характеристики: оно гибкое, складываемое, портативное, его можно часто стирать, оно удобное, с зонным нагревом и низким напряжением (для повышения безопасности).

Описан ряд вариантов исполнения изобретения. Тем не менее понятно, что могут быть выполнены различные модификации без отступления от сущности и объема изобретения. Например, может быть использован любой тип нити.

Кроме того, для изготовления электронагревательных/обогревающих текстильных изделий меньшей ширины, чем ширина вязаного полотна, трубчатая вязаная структура 100 (см. фиг.24 и 25) может быть сформирована в виде непрерывного полотна, например, в процессе вязания, со множеством чередующихся в продольном направлении (показано стрелкой М) пластин или полос с участками ворсовых петель 102, граничащими вдоль каждого края с участками 104 без ворсовых петель. Трубчатая вязаная структура 100 может быть снята с вязальной машины и разрезана в направлении непрерывного полотна вдоль каждого участка 104, где нет ворсовых петель, например вдоль зон 106, где нет игл, обозначающих желаемые линии для разрезания, или трубчатая вязаная структура 100 может быть также разрезана на машине в процессе вязания для получения множества пластин плоского материала, причем каждая пластина имеет центральный участок 108 с ворсовыми петлями, ограниченный противоположными краевыми участками 110, 112, где нет ворсовых петель. Каждая из узких пластин материала может быть затем переработана для получения относительно узких резистивных электронагревательных/обогревающих текстильных изделий согласно изобретению, например персональных нагревательных прокладок и т.п., например, путем разрезания в направлении, как правило поперечном направлению непрерывного полотна.

Кроме того, могут быть использованы другие способы изготовления нагревательных/обогревающих изделий согласно изобретению, например токопроводящие элементы могут быть введены при выработке основовязаного или уточного трикотажа или при ткачестве. Например, в тканых электронагревательных/обогревающих изделиях 120, 120' (см. фиг.26, 27) другого варианта исполнения изобретения токопроводящая шина 122, 122' может быть в положении уточной нити или основной нити. Текстильная структура может представлять собой тканый плюш, т.е. материал, сформированный как два полотна, соединенных переплетающимися нитями. Полотна затем отделяют одно от другого путем разрезания переплетающихся нитей, например, на ткацком станке в процессе выработки материала, для получения двух полотен с кончиками переплетающихся нитей, чтобы получить после отделки каждое полотно с плюшевой поверхностью. В альтернативном варианте исполнения текстильная структура может представлять собой плоскую тканую структуру из толстой нити, которую затем отделывают для образования ворсовой поверхности. Нити для шины могут состоять из одной токопроводящей нити 124 (см. фиг.26) с электрическим удельным сопротивлением, например 0,1-50 Ом/м, или из пары токопроводящих нитей 124' (см. фиг. 27), чтобы таким образом обеспечить более надежное соединение между электронагревательными/обогревающими элементами 126 и нитями 122 шины.

В альтернативном варианте исполнения в уточном, или кругловязаном нагревательном/обогревающем текстильном изделии 130 (см. фиг.28) по другому варианту исполнения изобретения грунтовые нити, включая токопроводящие нити 132, могут включать в себя эластичные нити или волокна 134, например спандекс, например, с сердечником из эластичного синтетического полимерного материала, сплетенным с волокнами хлопка, чистый спандекс, спандекс и сочетание нитей или другой подходящий материал для создания некоторой эластичности или растяжимости. Электронагревательные/обогревающие текстильные изделия 130 по данному варианту исполнения изобретения могут иметь особое применение при использовании в нагревательных прокладках (по медицинским предписаниям), которые можно более плотно приложить к неровным поверхностям тела человека, которые должны быть прогреты. Токопроводящий элемент или шина могут также включать в себя эластичную нить или волокна.

Подложка 162 (см. фиг.29), на которой закреплена или сформирована нагревательная/обогревающая цепь 160, может быть материалом с сетчатой структурой, например сеткой, или влагостойким, паропроницаемым и/или ветростойким барьерным материалом. Нагревательная/обогревающая электрическая цепь может быть введена между слоями двойного трикотажа изделий со слоями, соединенными лицом к лицу путем переплетения нитей.

Нагревательные/обогревающие устройства согласно изобретению можно использовать для осуществления терапевтического нагрева выбранной области тела человека. Например, для осуществления терапевтического прогревания относительно большого участка тела, например, спины или бедра, нагревательное/обогревающее устройство может быть выполнено в виде бинта или рукава с нагревательной/обогревающей электрической цепью, имеющими вид параллельной цепи. Для сообщения нагрева/обогрева меньшим участкам тела нагревательное/обогревающее устройство может быть выполнено в виде, подходящем для наложения путем затягивания или закрепления с помощью нагревательной электрической цепи, имеющей форму последовательно соединенной цепи.

Соответственно другие варианты исполнения определены в формуле изобретения.

Реферат

Текстильное изделие, вырабатывающее тепло при подаче к нему электрической энергии, формируют, например, путем соединения грунтовой и ворсовой нитей для образования предварительно формируемой текстильной структуры, при этом ворсовая нить перекрывает грунтовую нить с машинной лицевой стороны и образует ворсовые петли с машинной изнаночной стороны предварительно формируемой текстильной структуры. Резистивный электронагревательный элемент, например, в виде токопроводящей нити вводят в предварительно формируемую текстильную структуру в виде симметрично и/или асимметрично расположенных на расстоянии друг от друга грунтовых нитей, причем резистивные электронагревательные элементы проходят между противоположными краевыми участками материала, и токопроводящие элементы, например, расположенные вдоль краевых участков, соединяют резистивные электронагревательные элементы с источником электрической энергии. Машинную лицевую сторону и/или машинную изнаночную сторону текстильной структуры можно подвергать ворсованию при отделке таким образом, чтобы избежать нарушения электропроводности резистивных электронагревательных элементов. Токопроводящая нить предпочтительно содержит сердечник из изоляционного материала, резистивный электронагревательный элемент вокруг сердечника и материал оболочки, который окружает резистивный электронагревательный элемент и сердечник. Технический результат - введение множества резистивных элементов в виде токопроводящих нитей. 8 с. и 16 з.п. ф-лы, 30 ил.

Формула