Патент на изобретение №2387105

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИСТИВНОГО МАТЕРИАЛА

(57) Реферат:

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 R_уд=10 Ом/м² до R_уд=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.

Формула изобретения

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.