Способ изготовления резистивного материала
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении нагревателей резистивного типа, направлено на обеспечение возможности получения негорючего резистивного материала с равномерным тепловым полем и широким диапазоном удельного сопротивления от Rуд=10 Ом/м2 до Rуд=10000 Ом/м2. Техническим результатом является упрощение изготовления резистивного материала, возможность изготовления элементов с широким диапазоном сопротивления, устранение пожароопасности резистивных материалов, повышение равномерности теплового поля. Резистивный материал приготавливают путем однократного нанесения на основу токопроводящего состава, включающего связующее, углерод и растворитель, в качестве связующего используют органосиликатную композицию, углерод в виде коллоидного графита, в качестве растворителя используют воду и дополнительно вводят модифицирующие добавки, взятые в соотношении, мас.%: органосиликатная композиция 10-50, коллоидный графит 8-20, модифицирующая добавка 0-1, вода - остальное, далее сушат при температуре 150°С. Токопроводящий состав приготавливают путем смешения компонентов в определенном соотношении, в зависимости от требуемых параметров резистивного материала, в качестве основы, на которую наносят токопроводящий состав, используют бумагу. 1 табл.
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении нагревателей резистивного типа.
Известны резистивные нагреватели на основе акриловой смолы и графита, которые обладают малым стабильным активным сопротивлением при воздействии высоких температур и влаги (Патент Франции №2241856, кл. H01C 7/02, 1975).
Известна нагревательная ткань, состоящая из стеклянной основы в качестве подложки, нагревательного слоя на основе поливинилхлорида и графита, слоя поливинилхлорида, защищающего электропроводящий материал от влаги (Патент США №3876968, кл. 338-211, 1975). Изготовление такого нагревателя требует специального оборудования (вальцы, каландры).
Известен способ изготовления резистивного материала, заключающийся в том, что токопроводящий материал с заданным сопротивлением получают нанесением токопроводного слоя на стеклоткань и дальнейшим распределением его с помощью валков (Патент РФ 2079209).
Недостатки - сложность изготовления, требует специального оборудования.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому, прототипом, является способ изготовления резистивного элемента для полимерного электронагревателя (авторское свидетельство 1793564, кл H05B 3/14), при котором приготавливают токопроводящее связующее из модифицированной фенолформальдегидной смолы, углерода элементного и растворителя и однократно пропитывают им армирующую ткань, в качестве которой используют полимерную токопроводящую ткань на основе нитей типа оболочка - ядро. Оболочка выполнена из винилхлорида, наполненного углеродом элементным, а ядро - из капрона. Поверхностное сопротивление квадрата ткани 100×100 мм от 1 кОм до 1,5 кОм.
Недостатками данного изобретения, как и вышеперечисленных, являются: сложность изготовления, требование специального оборудования, невозможность изготовления элементов с широким диапазоном сопротивления, пожароопасность готовых изделий, недостаточная равномерность резистивного материала и, как следствие, неравномерность теплового поля.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков известных аналогов: упрощение способа изготовления резистивного материала для плоских электронагревателей, возможность изготовления резистивных материалов с широким диапазоном сопротивления, устранение пожароопасности резистивных материалов, повышение равномерности теплового поля.
Технический результат достигается тем, что для изготовления резистивного материала готовят токопроводящий состав, включающий углерод, связующее и растворитель и однократно пропитывают им основу. При этом в качестве связующего используют органосиликатную композицию, углерод в виде графита коллоидного, в качестве растворителя - воду и дополнительно вводят модифицирующие добавки. Токопроводящий состав готовят путем смешения всех компонентов в определенном соотношении в зависимости от требуемых параметров резистивного материала, а в качестве основы используют бумагу.
Для изготовления резистивного материала компоненты связующего берут в соотношении, мас.%: органосиликатная композиция 10-50, коллоидный графит 8-20, модифицирующая добавка 0-1, вода - остальное, тщательно перемешивают, наносят на рулонную бумагу с помощью пропиточной машины, сушат нанесенный слой при температуре 150°С. После этого резистивный материал режут на листы необходимого размера, прикрепляют токоведущие шины и покрывают электроизоляционным материалом.
Пример 1 приготовления резистивного материала:
Для изготовления резистивного материала берут 10 мас.% органосиликатной композиции, 15 мас.% коллоидного графита, 0,5 мас.% модификатора, 74,5 мас.% воды. Все тщательно перемешивают, наносят на бумагу на пропиточной машине с последующей сушкой при температуре 150°С. В результате получают негорючий, равномерный по сопротивлению резистивный материал с удельным сопротивлением 100 Ом/м2.
Примеры 2-7 осуществляют аналогично примеру 1, но при других соотношениях связующего, графита, модификатора и растворителя.
Результаты приведены в таблице.
| Наименование | Соотношение компонентов, мас.% | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| Связующее | 10 | 30 | 50 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| Графит коллоидный | 15 | 15 | 15 | 8 | 20 | 15 | 5 |
| Модификатор | 0,5 | 0,5 | 0,5 | 0.5 | 0,5 | 0 | 1 |
| Вода | 74,5 | 54,5 | 34,5 | 61,5 | 50,5 | 55 | 64 |
| Удельное | |||||||
| сопротивление | 100 | 90 | 80 | 550 | 10 | 95 | 10000 |
| резистивного | |||||||
| материала, Ом/м2 |
Из данных примеров видно, что различное соотношение компонентов позволяет получить резистивный материал различного удельного сопротивления, при этом резистивный материал становится абсолютно негорючим.
Механизм пропитки и свойства электропроводного состава, зависящие от соотношения компонентов, позволяют получать резистивный материал с равномерным по всей площади удельным сопротивлением и тепловым излучением. С помощью изменения скорости пропитки, соотношения компонентов электропроводного состава, наносимого на бумагу, удается достичь широкого диапазона удельного сопротивления резистивного материала: Rуд=10÷10000 Ом/м2. Это позволяет создавать электронагреватели на основе данных резистивных материалов любой формы, на любое напряжение, любой мощности, и как следствие, расширить область применения электронагревателей.
Предлагаемый резистивный материал в составе изделия термоэлектрического мата строительного испытан АИЛ электронной аппаратуры и электроприборостроения ФГУ «Новосибирский ЦСМ» (протокол испытаний №ИЛ10-018 от 29.01.2008 на соответствие требованиям ГОСТ 12.2.007.9-93).
Как показали испытания, резистивный материал может быть использован в качестве нагревательного элемента для производства термоэлектрических матов строительных.
Данные термоэлектрические маты производит с февраля 2008 года в г.Новосибирске, предприятие ООО Завод «ЛВК» и используют на территории всей Российской Федерации для прогрева бетона, грунта и т.д.
Способ изготовления резистивного материала, при котором приготавливают токопроводящий состав из связующего, углерода и растворителя и однократно пропитывают им основу, отличающийся тем, что в качестве связующего используют органосиликатную композицию, углерод - в виде коллоидного графита, в качестве растворителя используют воду и дополнительно вводят модифицирующие добавки, при этом токопроводящий состав готовят путем смешения компонентов, взятых в соотношении, мас.%: органосиликатная композиция 10÷50, коллоидный графит 8÷20, модифицирующая добавка 0÷1, вода - остальное; сушат при температуре 150°С с последующим нанесением на основу, в качестве которой используют бумагу.
