一种镍铬合金丝纬编电热元件及其制备方法

1.本发明属于电热材料技术领域，具体涉及一种镍铬合金丝纬编电热元件及其制备方法。


背景技术：

2.专利103533683开发出一种柔性加热织物系统，通过将金属丝以经纱和纬纱的形式织入织物，具有服用性好、制作简单等特点；但不足之处是服用性加热织物温度较低。专利109722781开发出了一种基于纬编双轴向编织技术的电加热织物及其织造方法，通过将铜镍丝以衬经纱的形式织入织物，具有易导热、抗振动疲劳等特点；但不足之处是衬经纱分布均匀度难以控制，上机操作复杂。传统的含金属丝电热元件，金属丝以衬入、平行排列、搭接等形式排布，但金属丝直径大、柔韧性差。针对上述问题，开发出一款具备制作简单、成本低、可连续化织造、变形性优越、热场均匀等特点的镍铬合金丝纬编电热元件。
3.镍铬合金丝具有电阻稳定、上机可织造等特点，常被应用于航空防除冰、医用除雾、列车取暖、农业增温苗床、家用加热器等领域。纬编针织物具备良好的变形性、铺覆性，易于制备复杂结构的异形构件。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明拟解决的技术问题是开发一种镍铬合金丝纬编电热元件，该电热元件具有加热均匀、易铺覆、制作简单，且电热织物的电阻可调。
5.本发明另一个要解决的问题是超细镍铬合金丝的电脑横机上机织造，其中镍铬合金丝的无张力喂入是可连续化生产保障。
6.为解决上述技术问题，本发明的镍铬合金丝纬编电热元件，包括电热区，绝缘区、电极。所述电热区由镍铬合金丝纬编织物组成；绝缘区由涤纶等绝缘纱线纬编织物组成，纬编织物特征在于利用织针把镍铬合金丝、涤纶等弯成线圈，然后沿纬向将线圈相互串套；纬编织物组织包括平针组织、罗纹组织、双罗纹组织、双反面组织等。电极由铜箔条与导电银浆加温固化而成，导电银浆涂覆于铜箔条与纬编织物之间，铜箔条刚好将导电银浆覆盖，且纬编织物两端正反面均被铜箔片与导电银浆固化覆盖。
7.在本发明中，镍铬合金丝纬编织物可通过热定型的方法，解决绝缘纱线涤纶在裁剪时出现的脱散问题。
8.对于本发明的镍铬合金丝退绕技术问题，特定地设计了一款退绕装置，该退绕装置主要包括电源、退绕轴、软性弹簧导纱装置、转速设定旋钮。按照镍铬合金丝纱筒内径大小，设置退绕轴，纱筒上镍铬合金丝随退绕轴旋转退绕，软性弹簧导纱装置为防止退绕后的镍铬合金丝再次卷入退绕轴，为调控镍铬合金丝的退绕速度，安装转速设定旋钮。
9.对于本发明镍铬合金丝穿纱装置，为减少摩擦，镍铬合金丝只通过上给纱装置的导纱圈、侧给纱装置的侧挑线簧，后喂入导纱器(纱嘴)中，进行后续的上机织造。
10.本发明中，电热元件可根据产业用功率密度、使用温度等要求，控制镍铬合金丝的
细度及用量、调整线圈的大小、调控电热区及绝缘区的丝线喂入比等。
11.本发明所提供的镍铬合金丝纬编电热元件具备升温速度快、热场均匀、制作简单、成本低、可连续化织造、可异形铺覆、耐震动疲劳等特点；可应用于航空防除冰、汽车加热座椅、列车车厢取暖等电热领域。
附图说明
12.下面将结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
13.图1为镍铬合金丝纬编电热元件结构示意图
14.图2为镍铬合金丝平针组织电热织物示意图
15.图3为镍铬合金丝罗纹组织电热织物示意图
16.图4为镍铬合金丝双罗纹组织电热织物示意图
17.图5为镍铬合金丝退绕装置工作原理图
18.图6为纬编织物线圈示意图，注a为圈距、全长为线圈长度
具体实施方式
19.下面结合具体实施例对本发明的方法进行详细说明。
20.实施例1
21.一种镍铬合金丝纬编电热元件的制备方法，包括以下步骤：
22.(1)电热元件的电热区选取直径为0.08mm的镍铬合金丝，绝缘区选取双股75d涤纶低弹丝，电极选取导电银胶和铜箔条；镍铬合金丝和双股涤纶低弹丝的喂入比选取4/2排列交织；纬编组织结构选取平针组织。
23.(2)镍铬合金丝采用特定退绕装置，纱筒穿入退绕轴，退绕轴带动纱筒退绕，退绕后的镍铬合金丝引入软性弹簧导纱装置，经过导纱圈、侧挑线簧，后上机织造；双股涤纶丝按照电脑横机常规引纱路线上机织造。
24.(3)为获得线圈圈距为1mm的镍铬合金丝纬编织物，考虑到镍铬合金丝与普通纱线弹性不同，线圈长度大约为4mm。在12g电脑横机上，对度目在40-80范围值进行试织，结果显示度目为70时线圈圈距可达1mm，且镍铬合金丝可连续上机织造。
25.(4)下机后镍铬合金丝纬编织物结构参数如下：26纵行/5cm，68横列/5cm，面密度为122.5g
·
cm-2
，厚度为0.440mm。
26.(5)取镍铬合金丝纬编织物试样，尺寸大小为100mm
×
100mm，导电银浆涂覆于纬编织物两端正反面之间，10mm
×
100mm的铜箔条刚好覆盖导电银浆，在烘箱内120℃下加热固化30min。待电热元件固化后，从烘箱取出试样，冷却降温到室温。
27.(6)在温度、湿度分别为(23
±
2)℃和(50
±
5)％的环境下，电极两端连接电线夹头，将电线另一端插入可调直流稳压电源，通过红外热像仪测定该电加热织物的表面温度。在4v电压下通电10s，温度可达95.0℃；在5v电压下通电10s，温度可达160.1℃，且表面温度分布均匀。
28.实施例2
29.一种镍铬合金丝纬编电热元件的制备方法，除了步骤(1)中直径为0.08mm的镍铬合金丝改成直径为0.04mm的镍铬合金丝，纬编组织结构选取双罗纹组织。步骤(4)中下机后
镍铬合金丝纬编织物结构参数如下：26纵行/5cm，34横列/5cm，面密度为102.1g
·
cm-2
，厚度为0.394mm。其他条件均与实例1相同。
30.得到的电极元件，在4v电压下通电10s，温度可达63.6℃；在5v电压下通电10s，温度可达81.3℃，且表面温度分布均匀。


技术特征：
1.一种镍铬合金丝纬编电热元件，其特征在于，包括电热区(1)，所述电热区(1)由镍铬合金丝纬编织物(4)组成，绝缘区(2)由涤纶等绝缘纱线纬编织物(5)组成，两边端部的电极(3)由铜箔条(6)与导电银浆(7)加温固化而成。2.根据权利要求1所述的镍铬合金丝纬编织物，镍铬合金丝细度为直径0.04～0.08mm，增强纱线和织物力学性能可使镍铬合金丝与50d芳纶并织，绝缘纱线为双股75d涤纶，纬编织物组织包括平针组织、罗纹组织、双罗纹组织、双反面组织，电热区与绝缘区两区域配比通过更换纱嘴调控。3.根据权利要求1所述的镍铬合金丝纬编织物通过热定型的方法，解决绝缘涤纶在裁剪时出现的脱散问题。4.根据权利2所述的镍铬合金丝纬编织物，特定地设计了镍铬合金丝退绕装置，该退绕装置主要包括电源、退绕轴、软性弹簧导纱装置、转速设定旋钮。5.根据权利2所述的镍铬合金丝纬编织物，特定地设计了镍铬合金丝穿纱装置，只经过导纱圈、侧挑线簧，后上机织造。

技术总结
本发明属于一种电热材料技术领域，具体是公开一种镍铬合金丝纬编电热元件及其制备方法。该电热元件包含电热区、绝缘区、电极。电热区是通过在织物中织入镍铬合金丝使其具有电热功能，绝缘区是在织物中织入绝缘纱线使其具有绝缘功能，电极是由导电银胶和铜箔条加温固化。所述的织物特征在于织针把纱线弯成线圈，并将线圈相互串套。所述的电极特征在于导电银浆涂覆于织物两端正反面，并用铜箔条完全遮盖。另特定的设计了镍铬合金丝的退绕、穿纱装置。本发明提供的镍铬合金丝纬编电热元件具备升温速度快、热场均匀、制作简单、成本低、可连续化织造、变形性优越、耐震动疲劳等特点；可应用于航空防除冰、汽车加热座椅、列车车厢取暖等电热领域。等电热领域。等电热领域。


技术研发人员：冯亚 刘梁森 孙颖 张宏亮 崔艳超
受保护的技术使用者：天津工业大学
技术研发日：2022.09.15
技术公布日：2022/11/11