способ изготовления полимерного электронагревателя
Классы МПК: | H05B3/14 неметаллического H05B3/28 в которых нагревательные проводники заделаны в изоляционный материал |
Автор(ы): | Мурашов Борис Арсентьевич, Безукладов Владимир Иванович, Орлов Владимир Яковлевич, Офицерьян Роберт Вардгесович, Шумаев Сергей Васильевич |
Патентообладатель(и): | Мурашов Борис Арсентьевич, Безукладов Владимир Иванович, Орлов Владимир Яковлевич, Офицерьян Роберт Вардгесович, Шумаев Сергей Васильевич |
Приоритеты: |
подача заявки:
1994-05-31 публикация патента:
27.02.1997 |
Изобретение относится к области электротермии и может быть использовано при производстве полимерных, например, стеклопластиковых электронагревателей. В способе изготовления полимерного, например, стеклопластикового электронагревателя, наносят на электроизоляционную подложку путем ее пропитки с уплотнением токопроводящего слоя на основе углерода элементного, графита и модифицированной феноло-формальдегидной смолы с образованием резистивного элемента. Наносят на него слои, пропитанные эпоксидным или эпоксифенольным, или феноло-формальдегидным связующим для образования электроизоляционного покрытия. Затем прессуют все слои при соответствующих температурно-временных режимах и давлении резистивный элемент перед нанесением на него электроизоляционного покрытия стопируют с аналогичными резистивными элементами и в стопированном виде термообрабатывают (отверждают) при температуре 130 - 140oС в течение 10 - 12 мин на каждый миллиметр толщины. Стопы. После термообработки извлекают из стопы, каждый резистивный элемент и наносят на него слои электроизоляционного покрытия с содержанием связующего в прилегающих к резистивному элементу слоях в 1,2 - 1,27 раза меньшем, чем в наружных, равном 40 - 47 мас.%. Технический результат от изобретения заключается в уменьшении брака полимерных электронагревателей по сопротивлению (мощности) и температурному полю, повышении их надежности и долговечности в процессе эксплуатации. 3 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Способ изготовления полимерного, например стеклопластикового, электронагревателя, при котором наносят на электроизоляционную подложку путем ее пропитки с уплотнением токопроводящий слой на основе углерода элементного, графита и модифицированной фенолоформальдегидной смолы с образованием резистивного элемента, наносят на него слои, пропитанные эпоксидным, или эпоксифенольным, или фенолоформальдегидным связующим для образования электроизоляционного покрытия с последующим прессованием всех слоев при соответствующих температурно-временных режимах и давлении, отличающийся тем, что резистивный элемент перед нанесением на него электроизоляционного покрытия стопируют с аналогичными резистивными элементами и в стопированном виде термообрабатывают (отверждают) при 130 140oС в течение 10 12 мин на каждый миллиметр толщины стопы, после термообработки извлекают из стопы каждый резистивный элемент и наносят на него слои электроизоляционного покрытия с содержанием связующего в прилегающих к резистивному элементу слоях, в 1,2 - 1,27 раза меньшим, чем в наружных, равным 40 47 мас.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области электротермии и может быть использовано при производстве полимерных электронагревателей. Известны способы изготовления полимерных электронагревателей, заключающиеся в нанесении на изоляционную подложку токопроводящего слоя на основе углерода элементного (сажи) или графита и связующего синтетической смолы путем пропитки с уплотнением при температурно-временных режимах и давлении, соответствующих виду синтетической смолы, последующем нанесении электроизоляционного покрытия и прессования всех слоев при соответствующих режимах [1,2]Недостатками известных способов является нестабильность электрических параметров электронагревателя и как следствие неравномерность его температурного поля. Наиболее близким к изобретению является способ изготовления полимерного электронагревателя, при котором на изоляционную подложку наносят токопроводящий слой на основе углерода (сажи), графита и синтетической смолы и образуют резистивный элемент путем пропитки с уплотнением, затем наносят на него изоляционное покрытие и прессуют все слои, причем пропитку с уплотнением и прессование ведут при температурно-временных режимах и давлении, соответствующих виду синтетической смолы [3]
Основной недостаток способа изготовления полимерного электронагревателя [3] заключается в нестабильности значений R
![способ изготовления полимерного электронагревателя, патент № 2074519](/images/patents/398/2074105/9633.gif)
проведения операции термообработки (отверждения) резистивного элемента без уплотнения (опрессовки);
изменения режима термообработки (отверждения) резистивного элемента;
изменения содержания связующего в электроизоляционных слоях, прилегающих к резистивному элементу. Для этого в способе изготовления полимерного, например, стеклопластикового электронагревателя, включающем нанесение на электроизоляционную подложку путем ее пропитки с уплотнением токопроводящего слоя на основе углерода элементного, графита и модифицированной феноло-формальдегидной смолы с образованием резистивного элемента, нанесение на него слоев, пропитанных эпоксидным или эпоксифенольным или феноло-формальдегидным связующим для образования электроизоляционного покрытия с последующим прессованием всех слоев при соответствующих температурно-временных режимах и давлении, отличающийся тем, что резистивный элемент перед нанесением на него электроизоляционного покрытия стопируют с аналогичными резистивными элементами и в стопированном виде термообрабатывают (отверждают) при температуре 130 140oС в течение 10 12 мин на каждый миллиметр толщины стопы, после термообработки извлекают из стопы, на него и каждый оставшийся наносят слои электроизоляционного покрытия с содержанием связующего в прилегающих к резистивному элементу слоях в 1,2 1,27 раза меньшем, чем в наружных, равном 40 47 мас. и их прессуют. Отличительными особенностями предложенного способа изготовления полимерного электронагревателя являются следующие признаки:
отверждение резистивных элементов проводят в стопированном из них виде по режиму 130 140oС в течение 10 12 мин на каждый миллиметр стопы, без давления;
в прилегающих к резистивному элементу слоях изоляционного покрытия обеспечивают содержание связующего в 1,2 1,27 раза меньше, чем в наружных, равном 40 47 мас. Указанные отличительные признаки являются существенными, т.к. каждый из них в отдельности и совместно направлен на решение поставленной задачи и достижения нового положительного эффекта в соответствии с целью изобретения. Так, например, если исключить термообработку (отверждение) резистивного элемента при 130 140oС в течение 10 12 мин на каждый миллиметр толщины стопы или провести отверждение по другому температурно-временному режиму, то полимерный электронагреватель получается с сопротивлением (мощностью), не соответствующим заданному, и с большим разбросом по температурному полю. Более того, если отверждение резистивного элемента производить под давлением, то у него разброс по сопротивлению и, как следствие, у полимерного электронагревателя по температурному полю будет еще больше. При изготовлении полимерных электронагревателей важной задачей является обеспечение сопротивления таким же или близким, как и у резистивных элементов, на основе которых они изготовляются. Однако, если в прилегающих к резистивному элементу изоляционных слоях не обеспечить содержание связующего в 1,2 1,27 раза меньше, чем в наружных, т.е. 33 37 мас. то невозможно изготовить полимерный электронагреватель с заданным и стабильным (не более
![способ изготовления полимерного электронагревателя, патент № 2074519](/images/patents/398/2074003/177.gif)
Скорость пропитки, м/мин 0,6 1,25
Температура в шахте, oС:
электрической 100
![способ изготовления полимерного электронагревателя, патент № 2074519](/images/patents/398/2074003/177.gif)
паровой 110
![способ изготовления полимерного электронагревателя, патент № 2074519](/images/patents/398/2074003/177.gif)
Расход воздуха, м3/ч 1500 1800
Зазор между отжимными валками, мм 0,35 0,6
Cопротивление квадрата ткани, Ом 30 160
Из полученной токопроводящей ткани (ТПТ) изготовляют резистивный элемент по размерам, исходя из размеров электронагревателя. Затем резистивные элементы в стопированном виде (не более 100 шт. в каждой стопе) помещают в термошкаф (с равномерной циркуляцией нагретого воздуха) и термообрабатывают (отверждают) без давления по режиму: 130 - 140oС в течение 10 12 мин на каждый миллиметр толщины стопы. После отверждения осуществляют замер сопротивления каждого резистивного элемента, а затем закрепляют (одним из известных способов) токоведущие шинки из латуни или меди, расположенные параллельно на поверхности резистивного элемента. Полученный резистивный элемент изолируют с обеих сторон одним слоем стеклоткани Т-10 или Т-13, пропитанной электроизоляционным связующим эпоксидного или эпоксифенольного или фенолоформальдегидного типа с содержанием связующего 33 37 мас. и двумя слоями стеклоткани Э31-100П (или Э31-125П), пропитанной связующим той же марки, что и стеклоткань Т-10 (или Т-13), но с содержанием связующего 40 47 мас. В качестве электроизоляционных связующих были опробованы: эпоксидные - марки ЭХД-У (ТУ В3-708-85), эпоксифенольное лак ЭП-5122 (ТУ 16-504.010-84) и феноло-формальдегидное бакелитовый лак ЛБС-20 (ГОСТ 901-78). Для всех указанных марок электроизоляционных связующих был выбран один и тот же (близкий к оптимальному) режим прессования (указан ниже). Данный режим позволяет получить стеклопластиковый электронагреватель с высокими диэлектрическими показателями электроизоляционных слоев (стеклопластика): тангенс угла диэлектрических потерь не более 0,015; удельное объемное электрическое сопротивление не менее 2х1013 Ом
![способ изготовления полимерного электронагревателя, патент № 2074519](/images/patents/398/2074011/183.gif)
подъем температуры до 145 150oС в течение 35 40 мин, выдержка при этой температуре 20 25 мин на миллиметр толщины прессуемого электронагревателя, удельное давление прессования 25 кгс/см2. В табл. 1 даны сравнительные данные по операциям и режимам изготовления полимерного электронагревателя по прототипу и изобретению. Как следует из табл. 1 в прототипе резистивный элемент отверждается в прессе под удельным давлением 5 40 кг/см2, в связи с этим нарушается структура проводящего слоя, созданная в процессе пропитки стеклоткани ТПС (с уплотнением между отжимными валками). В предлагаемом техническом решении резистивный элемент отверждается при указанных температурах и временных режимах в стопированном из них виде без давления, что позволяет застабилизировать нанесенный токопроводящий слой. Как видно из табл. 2, стабильность резистивного элемента, а следовательно, и ННЭ по температурному полю максимальный разброс состаляет 6 - 8oC (против 12 30oС для прототипа). При этом разброс по сопротивлению материала резистивного элемента остается таким же, как и у ТПТ (токопроводящей ткани) после пропитки, то есть,
![способ изготовления полимерного электронагревателя, патент № 2074519](/images/patents/398/2074003/177.gif)
![способ изготовления полимерного электронагревателя, патент № 2074519](/images/patents/398/2074003/177.gif)
![способ изготовления полимерного электронагревателя, патент № 2074519](/images/patents/398/2074003/177.gif)
Класс H05B3/14 неметаллического
Класс H05B3/28 в которых нагревательные проводники заделаны в изоляционный материал