Способ изготовления резистивного элемента для полимерного электронагревателя

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК 93564 А 1 5)5 Н 05 В 3/ ДфД 1 " ., БАРР4 и 4 ТОРСКОМУ СВ ЬСТВУ ниимах. яв- ъ аарвие яв оэ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(71) Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИСТИВНОГО ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ ПОЛИМЕРНОГОЭЛ Е КТР О Н АГРЕ ВАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к области электротермии и может быть использовано припроизводстве полимерных электронагревателей, При изготовлении резистивного элемента для полимерного электронагревателяприготавливают токоп роводящее . связующее из фенола-формальдегидной смолы, углерода элементного и растворителя и Изобретение относится е области электротермии и может быть использовано при производстве полимерных нагревателей.Известны способы изготовления полимерных электронагревателей, заключающиеся в нанесении на изоляционную подложку токопроводящего слоя на основе графита и связующего - синтетической смолы путем пропитки с уплотнением при температурных и временных режимах и давлении, соответствующих виду синтетической смолы, последующем нанесении однократно пропитывают им армирующую ткань. Перед приготовлением токопроводящего связующего смолу и углерод элементный в сухом состоянии измельчают до размера частиц 5 - 20 мкм, Токопроводящее связующее выполняют с содержанием углерода элементного от 1,5 до 40 мас.%. В качестве армирующей ткани берут полимерную токопроводящую ткань с поверхностным сопротивлением квадрата ткани 100 х 100 мм от 1 до 1,5 ком. Пропитку токо- проводящим связующим Выполняют до получения соотношения компонентов резистивного элемента в мас.%: 40 - 45 - то-, Я копроводящее связующее и полимерная токопроводящая ткань - остальное. При этом (Я используют полимерную токопроводящу 1 о ткань на основе нитей типа "оболочка - ядро", в которой оболочка выполнена из винилиденфторида, наполненного углеродом элементным, а ядро - из капрона, В результате повышается стабильность температур- ф ного пОля, а соответственно, надежность и долговечность полимерных электронагревателей, 1 3. и, ф-лы, 3 табл. 6 д(л изоляционного покрытия и прессоввсех слоев при соответствующих режиНедостатками известных способоляются нестабильность электрическихметров электронагревателя и как след- неравномерность его температурноля.Наиболее близким к изобретениюется способ изготовления резистивногмента - прототип, включаюприготовление в шаровой мельницепроводящего связующего (ТПС), пред1793564 стабильности температурного поля электронагревателя при эксплуатации, перед приготовлением токопроводящего связующего смолу и углерод элементный в сухом состоянии измельчают до размера частиц 5-20 мкм, токопроводящее связующее выполняют с содержанием углерода элементного от 1,5 - 40 мас.%, в качестве армирующей ткани берут полимерную токо- проводящую ткань с поверхностным сопротивлением квадрата ткани 100 х 100 мм от 1 - 1,5 ком и пройитку токопроводящим свя-,15 Таблица 1 Составы, мас.чПойзоб етению Известный способ А.С. 598271 Наименование компонентов ТПС100 50 95 5 5 90 1,5 43. 82- 300 150 150 150 150 150 П р и м е ч а н и я . Составы ТПС дайы из расчета на массовую долю связующего (сухой остаток). Количество растворителя (спирт этиловый или его смесь с ацетоном) устанавливается исходя из массовой доли ТПС 25-55; в прототипе и 40;6 - в изобретении. 1. Модифицированная резольная фе-. нола-формальдегидная смола; бакелитовый лакЛБС-80 . клей Бф- 20 бакелитовый лак Л БС2,Твердая резальная феноло-формальдегидная смола СФ 3021 С 3, Модификатор(пленкообразующее вещество)-каучук СКН-ЗОКТРА 4, Углерод технический элементный 5, Графит карандашный 6, Растворитель(спирт этиловый или его смеси с ацетоном, толуолом 11зующим выполняют до получения. соотно-шения компонентов реэистивного элемента, мас.%: токопроводящее связующее - 40-45; полимерная токопроводящая ткань - 5 остальное. 2, Способ по и. 1, отл и ч а ю щи й с ятем, что используют полимерную токойроводящую ткань на основе нитей типа обо лочка - ядро, в которой оболочка выполненаиз винилиденфторида, наполненного углеродом элементным, а ядро - из капрона.Расход воздуха в шахте, м /ч - 1500 -з1800,Для изготовления материала ТЭМС - К(м) используют нить - бикарболон - 2 (м) -ТУ 6 - 06 - И 83 - 85, Это нить типа "оболочка -. ядро", где оболочка - винилиденфторид, наполненный углеродом элементным (сажей),а ядро - капрон. Составы ТПС показаны втабл, 1.10В качестве пленкообразующей добавки(в прототипе эту роль играет клей БФ - 4)используют жидкий низкомолекулярный каучук, например, СКНКТРА (ТУ 38,103474 - 86), который вводится в смолу 5 масс. Оь. 15Токопроводящие наполнители; углерод технический элементный (ТУ 14-106-357-90) играфит карандашный - ГОСТ 4404 - 78 (последний входит в состав только прототипа)В табл. 2 даны режимы получения ТПП, 20его свойства,В табл.3 приведены свойства резистивных элементов.Режим отверждения резистивных элементов; температура 150 - 160 С, время выдержки - 15 - 20 мин на 1 мм толщины,Размеры резистивных элементов устанавливаются, исходя из удельной мощностиРуд=1700 - 1800 Вт/м и величины напряжегния. Замер температурного поля резистивного элемента осуществляется с помощьюспециальных датчиков не менее, чем в 20точках, расположенных равномерно по всейповерхности (но не ближе чем на 10-15 ммк токоведущим шинам). 35В резистивномэлементе (в дальнейшемдля сокращения принято обозначениеННЭ - неметаллический нагревательныйэлемент);Ь - длина токопроводящих шин(из сетки полутопаковой 008 ГОСТ 6613-73), м;1 - расстояние между шинками, м.Приклейка токопроводящих шинок кТПП осуществляется ТПС с максимальнымсодержанием углерода элементного - 40 45мас.%. Мощность (Р) ННЭ рассчитывается,исходя из Р=Руд,хЯ, гдеР д, - удельная мощность, Вт/м;г,2Я - площадь ННЭ, мс = Ьх (мг) 50Янно = - , Ом, В данном случае речьРидет о замере Вннэ после отверждения иопрессовки в прессе (при удельном давлении 5 - 40 кг/см ). При этом, как правило,гсопротивление ННЭ снижается за счет уплотнения структуры йннэ до отв.=йннэ отв." Кг,зависит от вида и содержания связующего,давления прессования и т. и. факторов. Внашем случае К 2 равен 1,3 Вннэ до отв, опРЯделяется через Ко р (расчетное сопротивление квадрата ТПП размером 100 х 100 мм) и1 размера поверхности, Я ннэ до отв. =орх -вВор =Рот хК 1, где: В и - технологическое сопротивление квадрата ТПП, замеренное в процессе пропитки; К 1 - коэффициент, установленный экспериментальным путем, Он зависит от условий, способа замера и т, и, В нашем случае К 1 равен 1,7,Для измерения Во ТПП используют накладку с ножевыми электродами и мост.постоянного тока МО(ГОСТ 7165 - 78) или универсальный прибор УПИП - 60 М.Исходя из вышеприведенных расчетных зависимостей и заданного (для удобства проектирования ННЭ) соотношения 2Ь 1были определены размеры ННЭ,Из табл. 3 видно, что ННЭ, изготовленные по известному способу, имеют максимальный разброс по температуре поверхности от 10 до 35 С (чем выше сопротивление, тем больше разброс). Для ННЭ, изготовленных по изобретению, разброс существенно ниже - от 4 до 12 С (для соответ,- ствующих значений сопротивления).Таким образом, существенные отличия изобретения следующие,1. Смолу в сухом виде в смеси с углеродом элементным (сажей) измельчают в шаровой мельнице до размера частиц 5-20 микрон, В прототипе - разброс частиц смолы30 микрон,2. Содержание токопроводящего наполнителя (углерода элементного) в ТПС варьируется от 1,5 до 40 мас.%, в зависимости от требуемого В,э (от 10 до 1000 см), В прототипе - суммарное содержание сажи (углерода элементного) и графита - 41 мас,о/, (по сухому остатку смоляной части).Применение полимерной электропроводящей ткани ТЭМС - К (м) взамен стекло- ткани в отличие от прототипа позволяет обеспечить стабил ьн ость темп ературн ого поля и исключить зоны перегрева (прогара),Изготовленные опытные партии резистивных элементов и электронагревателей, в процессе эксплуатационных испытаний подтвердили их высокую стабильностьи надежность.Формула изобретения 1. Способ изготовления резистивного элемента для полимерного электронагревателя, при котором приготавливают токопроводящее связующее из модифицированной фенолоформальдегидной смолы, углерода элементного и растворителя и однократно пропитывают им армирующую ткань, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения1793564 10 Таблица 2 аблица 3 Корректор В,Петраш ктор С.Кулако Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 511 ВНИИПИ Составитель Б,МурашовТехред М. Моргентал Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5