Способ изготовления полимерного нагревателя

 

Использование: получение нагревателей бытового назначения. Сущность: нагреватель изготавливают прямым прессованием резистивного элемента из углеродного волокна, полиимидного связующего и защитного изоляционного покрытия на основе стеклоткани и того же связующего. В качестве связующего для пропитки стеклоткани используют полималеимидную смолу.

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано при изготовлении нагревателей бытового назначения, включающих резистивный элемент и изоляционное покрытие.

Известен способ изготовления пленочного резистивного нагревателя из полимерного материала, включающего приготовление токопроводящего слоя, в виде высоковязкой композиции, содержащей полиэфир 24к, 2,4-толуилендиизоцианат, этилацетат, салицилальимин меди и графитизированный каолин, нанесением его на изоляционную подложку из стеклоткани, укладывание токоведущих шин и сверху стеклоткани. Приготовленные слои подвергают горячему прессованию, при этом для стабилизации электросопротивления токопроводящего слоя, проводят вакуумирование, после чего нагреватель термообрабатывают.

Недостатком такого способа является сложность технологического процесса из-за стадий стабилизации электросопротивления. Кроме того, такие нагреватели могут эксплуатироваться при температуре не более 120^oC.

Известен также способ изготовления полимерного нагревателя, включающий приготовление резистивного элемента, путем пропитки стеклоткани фенолформальдегидной смолой, наполненной сажей или графитом, получая токопроводящую ткань, из которой вырезают полотно по размерам нагревателя, наносят электроизоляционное покрытие и проводят дополнительное уплотнение резистивного элемента прессованием с одновременным пропусканием электрического тока, с последующим нанесением на резистивный элемент изолирующих слоев, прессованием готового пакета с уплотнением. Для изоляции резистивного элемента используют стеклоткань, пропитанную эпоксифенольным связующим.

Недостатком такого способа является многостадийность процесса приготовления, а использование фенолформальдегидных связующих ограничивает применение таких нагревателей в быту из-за токсичности полимерного материала.

Наиболее близким по технической сущности является способ изготовления полимерного нагревателя, согласно которому на резистивный элемент из углеродного волокна и полимерного связующего наносят изоляционное покрытие на основе стекловолокна и такого же полимерного связующего и затем проводят прессование слоев. В качестве полимерного связующего используют эпоксидную, полиэфирную или полиимидную смолу.

При изготовлении такого полимерного нагревателя волокна укладывают в форму, содержащую полимерное связующее и проводят пропитку слоев и отверждение в закрытой форме при заданной температуре. Затем проводят стабилизацию свойств полимерного нагревателя путем медленного его нагрева до температуры 200^oC.

Недостатком такого способа является сложность и длительность процесса изготовления полимерного нагревателя. Кроме того, такие нагреватели ограничены скоростью нагрева (не более 10^o/мин), т. к. при большей скорости нагрева может произойти расслоение (разрушение) нагревателя.

С целью упрощения технологии изготовления полимерного нагревателя для резистивного элемента из углеродного волокна и для изоляционного покрытия на основе стеклоткани предлагается использовать в качестве полиимидного связующего полималеимидную смолу.

Полималеимидная смола представляет собой продукт полимеризации бисмалеимида и диаминодифенилметана (смола ПАИС-104, ТУ 6-06-231-192-79) или продукт поликонденсации бисмалеимида и резорцина (смола ЭМ-91, ТУ 6-07-421-91).

При изготовлении резистивного элемента по предложенному способу не требуется проведение операций по стабилизации свойств нагревателя и не происходит выделение летучих веществ. Такие нагреватели выдерживают в течение длительного времени высокую температуру (до 200^oC), сохраняя стабильность свойств, без разложения полимера, поэтому они могут быть использованы в конструкциях бытового назначения (в инкубаторах, в устройствах для сушки обуви, на мебельных фабриках).

Изменяя размеры, т. е. сопротивление токопроводящего слоя, можно простым прессованием резистивного элемента и изоляционных слоев изготавливать полимерные нагреватели, работающие при напряжении от 24 до 220 В, сохраняя заданную температуру в интервале до 200^oC.

П р и м е р 1. Углеродную ткань марки "Урал-ЛО" и стеклоткань марки Т-11 напыляют полималеимидной смолой ПАИС 104 в электростатическом поле на установке УНС-300 (40% смолы ПАИС-104 и 60% угле- или стеклоткани).

Два слоя напыленной углеродной ткани и один слой напыленной стеклоткани (для упрочнения) запрессовывают на прессе при температуре 180^oC и дают выдержку 8 ч. Из полученного пластика вырезают спираль, ширина спирали 10 мм, общие размеры спирали 200х400 мм. Спираль закрепляют на напыленной стеклоткани. На выводе спирали закрепляют медную фольгу в качестве токопровода.

Затем делают выкладку нагревателя, пять слоев напыленной стеклоткани, спираль и 10 слоев напыленной стеклоткани. Этот пакет запрессовывают в прессе.

Технические характеристики изготовленного нагревателя: R = 500 Oм W = 100 Вт при 220 В I = 0,45 А при 220 В Температура поверхности 190-200^oC.

П р и м е р 2. Углеродную ткань марки "Урал-ЛО" и стеклоткань марки "Т-11" напыляют полималеимидной смолой ЭМ-91 в электростатическом поле на установке УНС-300 (40% смолы ЭМ-91 и 60% угле- или стеклоткани).

Два слоя напыленной углеродной ткани и один слой напыленной стеклоткани (для упрочнения) запрессовывают на прессе при температуре 220^oC и дают выдержку 4 ч. Из полученного пластика вырезают спираль, ширина спирали 5 мм, общие размеры спирали 200х400 мм. Спираль закрепляют на напыленной стеклоткани, на выводе закрепляют медную фольгу в качестве токопровода.

Затем делают выкладку нагревателя, пять слоев стеклоткани напыленной, спираль и 10 слоев стеклоткани напыленной. Этот пакет запрессовывают в прессе. Технические характеристики изготовленного нагревателя: R = 60 Ом W= 100 Вт при 24 В I = 4 А при 24 В Температура поверхности 90-100^oC. (56) Авторское свидетельство СССР N 797082, кл. Н 05 В 3/14, 1981.

Авторское свидетельство СССР N 782197, кл. Н 05 В 3/14, 1980.

Заявка Великобритании N 1454394, кл. Н 05 В 3/28, 1976.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛИМЕРНОГО НАГРЕВАТЕЛЯ, при котором на резистивный элемент из углеродного волокна и полиимидного связующего наносят изоляционное покрытие на основе стеклоткани и того же связующего и затем выполняют прессование слоев, отличающийся тем, что в качестве полиимидного связующего взята полималеимидная смола.