Состав для резистивного пленочного нагревателя

(54) СО ЛЯ РЕЗИСТИВНОГО ПЛЕНОЧНО НАГРЕВАТЕЛЯ Изобретение относится к электротермии, а конкретнее к резистивным пленочным нагревателям, которые мо-, гут быть использованы для нагрева и термостатирования различных тепло- отдающих устройств с температурой использования в эксплуатации до 150 оС.Известны резистивные .нагреватели, на основе акриловой смолы и графита, которые обладают малым стабильным удельным сопротивлением при воздей" ствии. высоких температур и влаги 1.Однако для изготовления нагревателя требуется температура выше 371 оС, которую должна выдерживать, подЛожка, что не всегда возможно. Кро ида и графита, а, защищающего те иал от влавление соотфита. Иэ-, требуе( вальцы,нагре" мпераль имеет невойства и по"и подвергаютнно на жестательная ткань, со ной основы в качес вательного слоя на на наг з стек ки, на ме того, такои нагревавысокие. деформационныеверхности большой площся растрескиванию, особких подложках.Извест рев,стоящая и лянве подлож гре основе поливинилхлорслоя поливинилхлоридэлектропроводящий ма рги 23Необходимое электросопроти проводящего слоя достигаетсяветствующей концентрацией гра готовление такого .нагревателя ет специального оборудованиякаландры). Применение данного вателя возможно при низкой те туре нагрева, так как .при 140 оС начинается разложение полимера, сопровождающееся выделением токсичного хлористого водородаНаиболее близким к изобретению является гибкий листовой нагреватель с пленкообразующим высокомолекулярным связующим и углеродным токопроводящим материалом в виде сажи, мелких частиц угля, которые наносятся на пленку связующего врастянутом ее состоянии, после снятия усилия растяжения пленка сжимается и тем самым созда"ет контакт между электропроводящими частицами, обеспечивая необходимое удельное сопротивление.Такой нагреватель можно создать только на пленке, обеспечить необходимое сопротивление на жесткой подложке невозможно. Также как и невозможно нанести его на поверхность любой Формы.Цель изобретения - расширение об ф ласти использования путем выполнения нагревателя в виде покрытия с низкой температурой формирования различной требуемой толщины на подложках различной Формы, улучшение санитарно"ги" 1 ю гиенических условий эксплуатации и уменьшение стоимости изготовления, повышение равномерности нагрева егопо всей площади.Поставленная цель достигается тем, что в качестве углеродного материала использован графит, а в качестве связующего взята пленкообразующая композиция, включающая полиизоцианатный аддукт 1,синтез 2,4 толуилендиизоцианата 3 моля и триметилопропана 1 моль) в растворе циклогексанона, простой олигоэфиргликоль сополимер тетрогидрофурана с окисью пропилена), молекулярной массы 1000-1200 и циклогексанон. Все компоненты взяты в сле" дующем соотношении, вес.ч.:703-ный аддуктв циклогексаноне 61-547Простой олигоэфир"гликоль 25,5-22, 73Триметилолпропан 2,3-2,0Графит 29-37Циклогексанон 52,5-46,6При взаимодействии изоцианатных4 ф концевых групп аддукта с уретановыми группами образуется структура, когда один и тот же компонент служит для построения линейной цепи и для сшивания. Поэтому пространственная сетка4 этого полиуретана имеет почти одинаковые размеры ячеек. Степень поперечного сшивания обеспечивается соотно" шением между числом изоцианатных групп и общим числом активных атомов водорода СО/ОН=2 . Исходя из этого В рассчитывается сухой состав связующего. С целью получения композиции, обеспечивающей оптимальные условия нанесения и формирования тонкого слоя, равномерного по толщине, берется сухой состав массы и циклогексанона в соотношении 1:1. Такой состав компонентов в сочетании с незначительной вязкостью связующего при введении адсорбционно активного графита уже в процессе смещения ориентирует частицы графита, обеспечивая равномерность трехмерной сетки, способствующей равномерному распределению и фиксации частиц, технологичность формирования, высокую скорость гелеобразования, максимальное содержание гель-фракции (99-99,53) и густосетчатую структуру покрытия. За счет этого достигается образование электропроводящих цепочек при сравнительно низкой степени наполнения, о чем свидетельствует линейная вольт-амперная характеристика покрытий, наблюдаемая при степени наполнения 28 массовый и выше. При этом обеспечивается достаточно низкое сопротивление табл.) . Наличие дополнительно сшивающего компонентатриметилолпропана ) и введение в технологию отверждения токовой обработки обеспечивает густосетчатую с высоким содержанием гель-фракции систему, где структурирование сетки преобладает над дефектностью. Температура стеклования предложенных покрытий 50 С, свидетельствующая о том, что покрытие эксплуатируется в высокоэластическом состоянии и обладает высокими деформационными свойствами.Весовые соотношения состава выбраны из следующих соображений. При количестве графита менее 29 в,ч. наблюдается нелинейность вольт-амперной характеристики, при содержании его более 37 в.ч. ухудшаются прочность при изгибе нагревателя и увеличивается вязкость, что ухудшает технологичность изготовления. Циклогексанон взят в пределах 52,5"46,6 в.ч., чтобы в сумме с циклогексаноном в 703 аддукте составить соотношение сухой массы и растворителя 1:1, для обеспечения технологичности нанесения состава и Формирования покрытия любой толщины и кроме того, оно оптимально для осуществления перемешивания без больших энергозатрат. Компоненты полиизоцианатного аддукта и гидроксилсодержащих частей, состоящей из простого олигоэфиргликоля и триметилпропана выбраны для получения заданного соотношения числа изоцианатных групп и активных атомов водорода, увеличения доли триметилол" пропана влечет к увеличению жесткости и нестабильности системы, а увеличение олигоэфиргликоля - не обеспечива-.5 9441 ет оптимальной плотности сшивки,максимальной гель-Фракции, .полноты реакции уретано-образования, Наличие триметилолпропана обеспечивает высокую сетчатость, содержание гель-фракции 98-9 Я, - уменьшение времени отверждения.Нагреватель изготавливали на примере конкретных марок материала: в качестве полиизоцианатного аддукта 1 О взяли триизоцианат ТТ"75, а простой олигоэфиргликоль взят в виде Лапрола 1102-4-80.Нагреватель выполняли следующим образом. Компоненты полимерной Фазы 15 соединяли, добавляли графит, перемешивали 1-2 мин и эту композицию наносили на подложку. Площадь и толщину токопроводящего нагревательного поля формируют в зависимости от необходи мой температуры его эксплуатации и от напряжения источника питания. Состав покрытия наносили окунанием, наливом, пульверизацией, Точно восКоличество вдесенногографита,4маркиудельное.сопротивление, Ом см Марка графита формула изобретенияСостав для реэистивного пленочногонагревателя, содержащий углеродныйтокопроводящий материал и пленкообраэующее полимерное связующее, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с це"лью расширения области использования,в качестве связующего взята композиция, в которую входят полииэоцианатный аддукт в растворе циклогексанона,простой олигоэфиргликоль молекулярноймассы 1000- 1200 триметилолпропан ициклогексанон, в качестве углеродногоматериала использован графит и всекомпоненты взяты в следующих соотно"шениях, вес.ц.70.-ный аддукт в растворе циклогексанона 61,1-547Простой олигоэфиргликоль 25,5-22,7Тримети лолпропан 2, 3-2,0ГраФит 29-37Циклогексанон 52,5-46,6Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент Франции Г 2241856,кл. Н 01 С 7/02, 1975.2. Патент СПА Г 3876968,кл. 338-211,1975,3. Патент Японии Г 51-9 174,кл. Н 05 В 3/12, 1976. раж 862 Подписное Ти Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,производя время пульверизации и со став, легко достигается хорошая воспроизводимость сопротивления. На неотвержденный состав накладывают электроды иэ отожженной Фольги, а затемсистему отверждают 2 ч при 100 С, в результате чего содержание гельфракции в покрытии достигает 84-90. Затем производили токовую тренировку при максимально эксплуатационной температуре 150 С в течение 1 ц в реФ35 зультате чего максимальное содержание гель-Фракции в покрытии достигло 99-99 54Теплостойкость предлагаемого нагревателя 280 С. Долговечность приО150 С свыше 1000 ч, ресурс нагревателя при 150 С - 1000 ч.Испытания показали стабильность удельного сопротивления нагревателя при эксплуатации его в течение45 1000 ч и стабильность по массе, что указывает на гигиеничность нагревателя, так как в течение всего срока эксплуатации в атмосферу не выделялись летучие и другие вещества.Полученные значения удельного со 50 противления даны в таблице.Нагреватель применен и испытан для нагрева и термостатирования рабочей емкости из жаропрочного стекла в устройствах, называемых мармитами. ПриВНИИПИ Заказ 5160/78 62 6менение данного нагревателя позволилоувеличить теплопередающую поверхность,снизит перепад температур между нагревателем и нагреваемой средой итем самым снизить удельную поверхностную мощность.Экономический эффект от применения нагревателя в мармитах составил3425 рубв год,Нагреватель может быть применентакже в теплоотдающих устройствах вкачестве радиаторов, для обогреваразличных помещений и технологическихпроцессов, для резисторов, для сушильных агрегатов машин,ЗУЗ-м С 29 31 34 37 29 31 34 37 13 5 3 12011 8 5