В первом случае проводящая нить, практически не теряя первоначальной гибкости, приобретает электрическую изоляцию, не склонна к образованию петель (сукрутин) и легче перерабатывается на текстильном оборудовании. При навивании проводящей нити на текстильную при той же длине нагревательного элемента сама нить, будет иметь большую длину. В этом случае по сравнению с самой проводящей нитью растяжимость нагревательного элемента может быть повышена, а если используется металлическая проволока малого диаметра, то повышается и механическая прочность. Такой нагревательный элемент может быть дополнительно изолирован как текстильной нитью, так и слоем полимера.

В качестве материала металлических нитей, используемых для нагревательных -элементов текстильных ЭН, применяются стали или сплавы высокого сопротивления, а в ряде случаев - чистые металлы (например, медь). Свойства 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 случаях при изготовлении нагревателей на малые температуры' и низкие напряжения нагревательные элементы из этих материалов (особенно меди) являются наиболее приемлемыми. Металлы, имеющие высокую температуру плавления (тантал, ниобий, вольфрам), могут применяться для высокотемпературных ЭН.

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 отличаются от проволоки как способом производства, так и свойствами.

По физико-механическим свойствам они аналогичны текстильным волокнам {J] , Их используют в виде комплексной нити, а также небольшими отрезками, смешанными с текстильными волокнами и скрученными в нить (пряжу). В последнем случае электрическое сопротивление нити зависит не только от ее геометрических размеров и свойств металла, но и от процентного содержания металлического волокна в ней .

Из Неметаллических проводящих материалов наиболее перспективными для текстильных ЭН являются углеграфитовые волокна, получаемые из вискозных путем их графитизации в инертной среде при высокой температуре (около 3000 С) [9J. В текстильных ЭН они могут применяться в виде отдельной нити или жгута, состоящего из нескольких нитей. В некоторых текстильных ЭН

Таблица 2

Продолжение таблицы 2

углеграфитовые волокна входят в состав волокнистого холста, составляющего основу полотна, и придают ему определенную электрическую проводимость.

Конструкционные, м а, те риалы должны обладать не только изоляционными свойствами, но также достаточной механической прочностью и термостойкостью. Основной конструкционный материал текстильных ЭН - нити из электроизоляционных волокон. В зависимости от назначения и условий работы текстильных ЭН можно использовать нити из природных, искусственных и синтетических волокон. Характеристики основных материалов приведены в табл. 2.

Среди нитей, способных выдерживать высокую температуру, стеклонити 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. Они отличаются стойкостью к различным химически активным веществам, к воздействию микроорганизмов и т.д.

Стеклонити обладают высокой термостойкостью. Прочность^ стеклонити полностью сохраняется при нагревании ее до 250 С, в то время как ткани из органических волокон при этой температуре разрушаются. Для прочности нити при термообработке большое значение имеет состав стекла (рис. 6). Прочность, волокон из бесщелочного стекла значительно снижается при температуре 400°С, прочность же кварцевых волокон при этой температуре практически не меняется. В последнее время получают широкое распространение из-за высокой термостойкости кремнеземные и каолиновые волокна.

ГПа

.2 08

Рис.6. Влияние температуры на механическую прочность термостойких волокон диаметром 6-8 мкм

1 - кварцевое волокно; 2 - каолиновое- волокно; 3 - кремнеземное волокно; 4 - асбестовое волокно

При температуре 1450-1500°С наблюдается спекание этих волокон, но без размягчения; хрупкими они становятся при температуре выше 1100-1200°С в условиях многократного нагрева и охлаждения.

Следует учитывать, что при нагреве волокна из различных видов стекла претерпевают усадку; их линейные размеры уменьшаются соответственно температуре нагрева. Этот недостаток устраняется предварительной термообработкой нити Или же последующей термостабилизацией готового изделия.

К недостаткам стеклонити следует также отнести некоторое падение сопротивления при повышении,температуры (табл. 3).

Таблица 3

Другой недостаток стеклонитей - их малая устойчивость к многократному изгибу, а также малая величина удлинения- ( 1-3%), что существенно ухудшает их переработку на текстильном оборудовании.

4320-3

Одним из распространенных видов термостойких волокон является асбестовое волокно. Асбест . -. природный материал, состоящий из волокон длиной несколько' сантиметров, обладающий электроизоляционными свойствами и выдерживающий температуру до 400 С. Асбестовое волокно по сравнению с органическими текстильными волокнами более жесткое и менее прочное. Для улучшения механических свойств асбестовой нити при переработке в нее добавляют от 5 до 20% волокон хлопка.

Из синтетических волокон в качестве конструкционного материала для текстильных ЭН применяется волокно из полиэфирных смол-лавсан, которое по таким свойствам как нагревостойкость, эластичность, стойкость к химическим реагентам превосходит другие синтетические волокна. Существенным преимуществом лавсановых нитей по сравнению со стеклянными и асбестовыми являются их отличные технологические свойства, однако использоваться они могут только для текстильных ЭН, рабочая температура которых находится в пределах -6Сч +120 С.

В течение последних пятнадцати лет в СССР и за рубежом разработан ряд новых синтетических волокон, отличающихся устойчивостью к действию высоких температур (до 350°С). Характеристики наиболее важных из иих приведены в табл. 4.

Таблица 4

Физико-механические свойства этих волокон, от которых зависит их переработка на текстильном оборудовании, лучше, чем у стекловолокон, но хуже лавсановых. Кроме того, в настоящее время они выпускаются в небольшом количестве и стоимость их довольно высока.

Все перечисленные природные, искусственные и синтетические волокну используются как для образования структуры текстильных ЭН, так и для изготовления волокнистых холстов, тканей и трикотажных полотен, предназначенных для дополнительной изоляции нагревателей.

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. Некоторые из них представлены в табл. 5 с указанием рабочих температур нагревателей, при которых они могут использоваться.

Таблица 5

Из пластмасс наиболее широко в качестве изоляции текстильных ЭН применяются полиэтилен и полипропилен, обладающие высокими диэлектрическими свойствами и легко поддающиеся различного вида термообработкам: литью, прессованию, эструдирова- нию. В виде пленки они легко свариваются. Их недостаток -сравнительно малая гибкость.

Гибким материалом является резина, она'стойка к многократным перегибам, влагостойка, однако под действием тепла со временем стареет, 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 температурах, что осо-