Способ изготовления гибкого нагревателя

(45) Дата опубликования описания 03.04.7 рственныи комитетМинистров СССР лам изобретений и открытий су ве 53) УДК 621.3.036,669. Рубинер и С, Г, Зайчико витель 4) СПОСОЬ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Г О НАГРЕВАТЕЛЯ Изобретение относится к способам изготовления гибкого нагревателя, предназначенного для работы в различных условиях, в том числе и в условиях существенных механических воздействий, и может быть использовано при изготовлении антиобледенителей морских и воздушных судов, а также других транспортных средств, обогревателей различных приборов и аппаратов (антенных устройств, аккумуляторов, двигателей и т. п.), эксплуатируемых в условиях низких температур.Известен способ изготовления гибкого нагревателя, при котором резистивный элемент выполняют из углеродистого волокнистого материала и покрывают влагогазонепроницаемой электроизоляцией 11.Однако такой способ не обеспечивает надежной и эффективной работы гибкого нагревателя из-за разрушения резистивного элемента, поскольку эластичность и прочность резистивного элемента из углеродистого волокнистого материала при температурах эксплуатации (обычно - 100 С) всегда значительно ниже, чем эластичность и прочность резистивных элементов из других материалов, например нихрома.Известен также способ изготовления гибкого нагревателя, согласно которому, во избежание выхода нагревателя из строя при обрыве резистивного элемента, рсзистивный элемент из углеродистого волокнистого материала навивают по спирали на токопроводящуюоснову из углеродсодержащего волокнистогополимерного материала, выполненную, на 5 пример, в виде плетеного шнура, на нпх наносят оплетку из токопроводящего углеродсодержащего волокнистого полимерного материала и влагогазонспронпцасмую электропзоляцию.10 Однако по мере увеличения числа обрывоврезистивного элемента, особенно прогрессирующих в условиях существенных механических воздействий на гибкий нагреватель, электросопротивление резистивного элемента,15 шунтируемого токопроводящпми основой иоплеткой, увеличивается, вследствие чего снижается эффективность работы гибкого нагревателя,Целью изобретения является повышение20 надежности работы гибкого нагревателя в условиях механических воздействий на него.Поставленная цель достигается благодарятому, что г ибкий нагреватель, перед нанесением на оплетку влагогазонепроницаемой25 электропзоляцип, подвергают термообработкев среде, обеспечивающей внутримолекулярную циклизацию материалов основы и оплетки, до температуры ее начала.При использовании в качестве материала3", основы и оплетки вискозы термообраоотк ве60 65 дут в среде нейтрального газа, например азота, до температуры 1 б 0 в 2 С, а при использовании иолиакрилнитрила -- в окислптсльной среде, например на воздухе, до температуры 200 в 2 С.Основа и оплетка могут быть предварительно пропитаны электропроводящим составом.При термообработкс гибкого нагревателядо температуры начала внутримолекул:рной циклизации полимерного материала основы и оплетки (виссозы, полиакрилннтрила и т. д.) происходит интенсивная усадка основы и оплепси (на 10 - ЗОО/о) без какого-нибудь существенного изменения прочностных, упругих и других физико-механических характеристик полимера, причем углеродистый резистивный элемент при этом не изменяет своих свойств или размеров, поссольс его поуаот путем графитирования при температурах до 3000 С.В рсзультатс вышеуказанной термообраоотки, которая приводит к штенсивной усадкс основы и оплетки, резистивный элемент из углеродистого волокнистого материала оказы.- вается в сжатом состоянии и приобретает запас (10 - 30) на растяжение, что резко снижает, а практически исключает обрыв его при растяжении основы и оплетки. Таким образом компенсируется меньшая по сравнению с эластичностью и прочностью основы и оплетки эластичность и прочность рсзистивного элемента. Всестороннее сжатие резистивного элемента позволяет таюсс гарантировать надежный его контакт в случае обрыва с шунтирующими сго токопроводящими оплеткой и основой.Усадка оплетки по длине всегда больше, чем усадка по диаметру, следовательно оплетка в любом случае обжимает основу с навитым на нее резистивным элементом.Следует подчеркнуть, что известными приемами осуществить сжатие углеродистого волокнистого резистивного элемента, навитого по спирали на эластичную основу, и создать запас на его растяжение прн механических воздействиях на гибкий нагреватель не удается ввиду низкой эластичности и прочности материала резпстивного элемента.П р и м с р 1. На основу - жгут, скрученный из 19-ти нитей вискозного корда 185 тесс, навивают по спирали с расстоянием между витками 4 - 5 мм углеродистый резистивный элемент - графитированный при 2500 С шнур из 8-ми нитей вискозы, после чего поверх резистнвного элемента наносят оплетку из вискозного корда, Основу и оплетку предварительно пропитывают раствором коллоидного графита в этпловом спирте для придания им токопроводящпх свойств. Изготовленный таким образом нагревательный элемент подвергают термообработке в среде азота прп температуре 1 б 0 в 2 С, в результатс которой расстояние между витками спирали сокращается до 3,6 мм. Затем оплетку покрывают слосм силиконовой резины.Пр и мер 2. На основу - жгут, состоящий 10 15 20 25 30 35 40 4550 4из 24(3 сложений полиакрильных нитей 33текс, навивают с расстоянием между витками 4 - 5 мм углеродистый рсзистивный элемент - графитированный при 2500 С шнур,сплетенный из 8-ми нитей вискозы, после чегоповерх резистивного элемента наносят оплетку из полиакрильных нитей. Основу и оплетку предварительно пропитывают растворомколлоидного графита в этиловом спирте дляпридания им токопроводящих свойств. Изготовленный таким образом нагревательныйэлемент подвергают термообработке на воздухе при температуре 200 - 300 С, при этомрасстояние между витками спирали сокращается до 3,1 мм. Далее оплетку покрываютслоем силиконовой резины.При применении в качестве материала основы и оплетки различных полимеров средутермообработки подбирают по материалуоплетки. В качестве материала оплетки желательно применять полиакрилнитрил, поскольку в этом случае отпадает необходимость взащитной среде, и тсрмообработка производится на воздухе, а среда термообработки основы автоматически становится защитной засчет летучих оплетки. Температура термообработки должна быть равна нижнсму интервалу тсмпсратур, поскольку при превышенииэтого интервала начинается процесс внутримолскулярной циклизации того материала основы или оплетки, температура начала внутримолесулярной циклизации которого ниже,а это приводит к резкому падению его прочностных свойств и эластичности.Применение токопроводящих пропиток, таких кас коллоидный графит, не оказывает никакого влияния на конструктивную прочностьнагревателя, однако позволяет повысить егонадежность.Гибспс нагреватели, изготовленные предложенным способом, выдерживают при испытаниях на механическую прочность нагрузку нарастяжение до 10 кг на вискозпых основе иоплетке (пример 1) и до 20 кг на полиакрильных основе и оплетке (пример 2), в то времякак гибкие нагреватели, изготовленные известным способом, не выдерживают нагрузкуна растяжение выше 2 кг - на вискозных основе и оплетсе и выше 4 кг - на полиакрильных,Использование предлагаемого способа изготовления гибкого нагревателя позволяет увеличить срок его службы, длительность и на;.ссность эксплуатации, особенно в условияхсуцсственных механических воздействий. Формула изобретения 1. Способ изготовления гибкого нагревателя, при котором на то(оп",овод 5 Щго основу из углеродсодсржащего волокнистого полимерного материала, выполненную, например, в виде плетеного шнура, навиваот по спирали резистивный элемент из угле;однстого волокнистого материала, на них наносят оплеткуЗаказ 358/18 Изд. Иа 323 Тираж 992 НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Подписное Типография, пр. Сапунова, 2 из токопроводящего углеродсодержащего волокнистого полимерного материала и влагогазонепроницаемую электроизоляцию, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надеисности работы нагревателя в условиях механических воздействий, перед нанесением электроизоляции подвергают нагреватель термообработке в среде, обеспечивающей внутри- молекулярную циклизацию материала основы и оплетки, до температуры ее начала.2, Способ по п. 1, отличающийся тем, что при использовании в качестве материала основы и оплетки вискозы термообработка ве.дегся в среде нейтрального газа, напримеразота, до температуры 160 в 2 С.3. Способ по п. 1, отличающийся тем,5 что при использовании в,качестве материалаосновы и оплетки полиакрилнитрила термообработку ведут в окислительной среде, например на воздухе, до температуры 200 в 2 С.Источники информации,10 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР Мо 251107,кл. Н 05 В 3/34, 1976.