Способ изготовления резистивного элемента для полимерного электронагревателя

 

Изобретение относится к области электротермии и может быть использовано при производстве полимерных электронагревателей . При изготовлении резистивного элемента для полимерного электронагревателя приготавливают токопроводящеё связующее из феноло-формальдегидной смолы, углерода элементного и растворителя и 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 100x100 мм2 от 1 до 1,5 ком. Пропитку токопроводящмм связующим выполняют до получения соотношения компонентов резистивного элемента в мас.%: 40-45 - токопроводящее связующее и полимерная токопроводящая ткань - остальное. При этом используют полимерную токопроводящую ткань на основе нитей типа оболочка - ядро , в которой оболочка выполнена из винилиденфторида, наполненного углеродом элементным, а ядро - из капрона. В результате повышается стабильность температурного поля, а соответственно, надежность и долговечность полимерных электронагревателей , 1 з. п. ф-лы, 3 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 05 В 3/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ6СТВУ (21) 4948926/07 (22) 25.06.91 (46) 07.02.93. Бюл. № 5 (71) Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения (72) Б. А. Мурашов, Г. А, Челышева и С. B.

Шума ев (56) Авторское свидетельство СССР № t 80270, кл. Н 05 В 3/34, 1966, Патент Англии ¹ 860213,39 (3) Н, 1961.

Авторское свидетельство СССР № 598217, кл, Н 05 В 3/14, 1978. (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИСТИВНОГО ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ ПОЛИМЕРНОГО

ЭЛ Е КТР О Н АГРЕ ВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к области электротермии и может быть использовано при производстве полимерных электронагревателей, При изготовлении резистивного элемента для полимерного электронагревателя приготавливают токоп роводящее .".,вязующее 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,... Ж,, 1793564А1 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

100х100 мм от 1 до 1,5 ком. Пропитку токопроводящим связующим Выполня1Отдо получения соотношения компонентов резистивного элемента в мас.%: 40 — 45 — токопроводящее связующее и полимерная токоп роводя щая ткань — остальное. П ри этом используют полимерную токопроводящую ткань на основе нитей типа "оболочка — ядро", в которой оболочка выполнена из винилиденфторида, наполненного углеродом элементным, а ядро — из капрона. В результате повышается стабильность температурного поля, а соответственно, надежность и долговечность полимерных электронагревателей, 1 з. и, ф-лы, 3 табл. изоляционного покрытия и llpQccoBBHNM всех слоев при соответствующих режимах.

Недостатками известных способов яв- а ляются нестабильность электрических параметров электронагревателя и как следствие — неравномерность его температурного поля.

Наиболее близким к изобретени о является способ изготовления резистивного элемента — прототип, включающий приготовление в шаровой мельнице токопроводящего связующего (ТПС), представ1793564 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 токопроводящую ткань с поверхностным сопротивлением квадрата ткани 100х100 мм от

1 — 1,5 ком и пропитку токопроводящим свя-.

Таблица 1

Составы, мас.ч

Известный способ А.С. 598271

Наименование компонентов ТПС

По йзоб етению

100

95

95

95.5

1,5

43.

82300

150

150

150

150

150

П р и м е ч а н и я . Составы TflC 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% — в изобретении.

1. Модифицированная резольная фе-. нола-формальдегидная смола; бакелитовый лак ЛБС-20-80 . клей БФ-4 — 20 бакелитовый лак

Л БС-16

2,Твердая резальная феноло-формал ьдегидная смола СФ3021С

3, Модификатор (пленкообразующее вещество)-каучук СКН-30КТРА

4, Углерод технический элементный

5, Графит карандашный

6. Растворитель (спирт этиловый или его смеси с ацетоном, толуолом 1;1 зующим выполняют до получения. соотношения компонентов реэистивного элемента, мас.%: токопроводящее связующее—

40-45; полимерная токопроводящая ткань—

5 остальное.

2. Способ по и. 1, отл и ч а ю щи и с я тем, что используют полимерную токойроводящую ткань на основе нитей типа обо10 лочка — ядро, в которой оболочка выполнена из винилиденфторида, наполненного углеродом элементным, а ядро — из капрона.

1793564

Расход воздуха в шахте, м /ч — 1500— э

1800.

Для изготовления материала ТЭМС вЂ” К (м) используют нить — бикарболон — 2 (м)—

ТУ 6 — 06 — И83 — 85. Это нить типа "оболочка— . ядро", где оболочка — винилиденфторид, наполненный углеродом элементным (сажей), а ядро — капрон. Составы ТПС показаны в табл, 1.

В качестве пленкообразующей добавки (в прототипе эту роль играет клей БФ вЂ” 4) используют жидкий низкомолекулярный каучук, например, СКН-30 KTPA (ТУ 38.103

474 — 86), который вводится в смолу 5 масс. j . 15

Токопроводящие наполнители: углерод технический элементный (ТУ 14-106-357-90) и графит карандашный — ГОСТ 4404 — 78 (последний входит в состав только прототипа)

В табл. 2 даны режимы получения ТПП, 20 его свойства, В табл.3 приведены свойства резистивных элементов.

Режим отверждения резистивных элементов; температура 150 — 160 С, время вы- 25 держки — 15 — 20 мин на 1 мм толщины, Размеры резистивных элементов устанавливаются, исходя из удельной мощности

Руд=1700 — 1800 Вт/м и величины напряжег ния. Замер температурного поля резистив- 30 ного элемента осуществляется с помощью специальных датчиков не менее, чем в 20 точках, расположенных равномерно по всей поверхности (но не ближе чем на 10-15 мм к токоведущим шинам). 35

В резистивном элементе (в дальнейшем для сокращения принято обозначение

ННЭ вЂ” неметаллический нагревательный элемент); Ь вЂ” длина токопроводящих шин (из сет- 40 ки полутопаковой 008 ГОСТ 6613-73), м;

1 — расстояние между шинками, м.

Приклейка токопроводящих шинок к

ТПП осуществляется ТПС с максимальным содержанием углерода элементного — 40 45 мас.%. Мощность (P) ННЭ рассчитывается, исходя из Р=Руд.xS, где

Р д. — удельная мощность, Вт/м; г.

v г

S — площадь ННЭ, м

S = >х (мг) 50

Ог

R<» = —, 0M. В данном случае речь

Р идет о замере Вннэ после отверждения и опрессовки в прессе (при удельном давлении 5 — 40 кг/см ). При этом, как правило, г сопротивление ННЭ снижается за счет уплотнения структуры моннэ до ОТ8.=RHHý отв." Кг, зависит от вида и содержания связующего, давления прессования и т. и. факторов. В нашем случае Кг равен 1,3 Вннз до отв опраделяется через R р (расчетное сопротивление квадрата ТПП размером 100х100 мм) и

1 размера поверхности. R ннэ до отв. =Рорх— в

Rpp =R хК1, где: Р ц >- технологическое сопротивление квадрата ТПП, замеренное в процессе пропитки; Ki — коэффициент, установленный экспериментальным путем, Он зависит от условий, способа замера и т. и, В нашем случае К1 равен 1,7, Для измерения Rg> ТПП используют накладку с ножевыми электродами и мост постоянного тока MO-62 (ГОСТ 7165 — 78) или универсальный прибор УПИП вЂ” 60М.

Исходя из вышеприведенных расчетных зависимостей и заданного (для удобства проектирования ННЭ) соотношения 2

Ь

1 были 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, B прототипе — разброс частиц смолы > 30 микрон, 2. Содержание токопроводящего наполнителя (углерода элементного) в ТПС варьируется от 1,5 до 40 мас. /, в зависимости от требуемого Rэ (от 10 до 1000 см). В прототипе — суммарное содержание сажи (углерода элементного) и графита — 41 мас,7, (по сухому остатку смоляной части).

Применение полимерной электропроводящей ткани ТЭМС вЂ” К (м) взамен стеклоткани в отличие от прототипа позволяет обеспечить стабильность температурного поля и исключить зоны перегрева (прогара}, Изготовленные опытные партии резистивных элементов и электронагревателей, в процессе эксплуатационных испытаний подтвердили их высокую стабильность и 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 шийся тем, что, с целью повышения

1793564

Таблица 2

Таблица 3

Составитель Б,Мурашов

Техред М. Моргентал Корректор B,Ïåòðàø

Редактор С.Кулакова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 511 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5