СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ЛЕНТЫ ИЗ РАСШИРЕННОГО ГРАФИТА Российский патент 1995 года по МПК H01B1/06 H01B5/14 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам изготовления электронагревательной ленты, которая может быть использована для изготовления нагревателей гибкого и жесткого типов для применения в нефтегазовой, сельскохозяйственной, химической и других отраслях промышленности.

Известен способ получения полимерных и других электронагревателей, по которому их изготавливают обычно путем нанесения на подложку токопроводящей массы на основе различных полимерных и иных связующих и токопроводящих материалов, чаще всего технического углерода или графита, и последующей пропитки с уплотнением при различных температурных и временных режимах и давлении. При необходимости свободную поверхность токопроводящей массы покрывают изоляционным слоем [1]
Применение указанного способа ограничено нестабильностью механических и электрических свойств получаемых электронагревателей, а также сложностью технологии их изготовления.

В связи с необходимостью получения гибких нагревательных элементов в последнее время стали использовать в качестве токопроводящей массы расширенный графит. Из него можно получать пленки и ленты различной ширины, длины и толщины.

Известен способ изготовления графитовой пленки, по которому вспученный графит вальцевали для получения пленки [2]
Данный способ не обеспечивает в случае использования пленки в качестве электронагревателя сохранение эксплуа- тационных свойств при длительном хранении.

Известен способ получения графитовой пленки, взятый за прототип, по которому вспученный графит дважды прокатывают через валки [3]
Однако и этот способ несмотря на двухкратное вальцевание расширенного графита не обеспечивает сохранение стабильных свойств при длительном хранении.

Дело в том, что при хранении даже в складских помещениях электронагревательная лента из расширенного графита становится влажной и увеличивается в весе из-за того, что сохранившаяся в расширенном графите в виде следов кислота, используемая в процессе окисления графита и непрореагировавшая до конца в процессе вспучивания, способна адсорбировать атмосферную влагу. Это приводит к частичной потере эксплуатационных характеристик электронагревательной ленты (в частности, к потере стабильности электрических свойств) и даже к ее порче из-за расслаивания графита. Поэтому в процессе изготовления возникает необходимость дополнительных мероприятий, которые должны быть направлены на повышение эксплуатационных свойств электронагревательной ленты путем применения простых в осуществлении и достаточно эффективных технологических операций.

Цель изобретения улучшение стабильности свойств электронагревательной ленты.

Поставленная цель достигается тем, что первичное вальцевание расширенного графита производят на подложке, пропитанной лаком, а перед вторичным вальцеванием электронагревательную ленту дополнительно термообрабатывают при 150-180^оС.

Применение подложки обеспечивает постоянство геометрических размеров токопроводящего слоя расширенного графита электронагревательной ленты; предварительная пропитка подложки лаком при улучшении адгезии расширенного графита к подложке улучшает механические свойства электронагревательной ленты в целом (прочность и т.д.); первичное вальцевание обеспечивает получение электронагревательной ленты с требуемыми свойствами, но нарушающимися при длительном хранении; дополнительная термообработка обеспечивает выделение остатков кислоты из графита, причем температура обработки находится в диапазоне 150-180^оС, т. е. при температуре не выше температуры разложения слоя пропиточного лака и в то же время достаточной для выделения остатков кислоты из расширенного графита (применение температуры ниже 150^оС не обеспечивает удаление следов кислоты из графита, а выше 180^оС делает подложку хрупкой, ломкой); вторичное вальцевание способствует большему укреплению расширенного графита на подложке с размягченным после термообработки лаком и дает гладкую с металлическим блеском поверхность.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Подложку, выполненную из стеклоленты, стеклоткани, стеклосетки или других материалов шириной 50 ± 2 мм, пропитанную лаком, подают на вальцы с фиксированным зазором и в этот зазор равномерно поступает расширенный графит из бункера-дозатора. Проходя между валками, графит уплотняется и прикатывается к основе-подложке с образованием слоя с однородными как по толщине, так и по ширине свойствами. В процессе изготовления для контроля электрических свойств ленты производится непрерывное измерение сопротивления погонного метра ленты с помощью омметра.

После этого ленту термообрабатывают при определенной температуре (в случае применения например лака бакелитового при 160^оС) в печи и далее направляют на вальцы для повторной прокатки. При этом используется тот же режим вальцевания, что и в случае первичного вальцевания.

Далее графитовую ленту наматывают на катушки по 300-500 м. Плотность графитового покрытия составляет 4-12 г/см³; толщина ее равна 2-4 мкм, сопротивление 1 пог.м находится в пределах 6 ± 0,5 Ом.

В данном случае эта величина сопротивления является определяющей исходя из заданных условий применения, требуемых характеристик мощности и температуры нагрева.

Примеры осуществления способа (1-8), выполненные как при использовании различных температур дополнительной термообработки (примеры 3-6), так и при применении вторичного вальцевания (примеры 6-8) сведены в таблице.

Таким образом, применение дополнительной термообработки и вторичного вальцевания (примеры 7-9) обеспечивает как в момент изготовления, так и после длительного хранения сохранение всех свойств нагревательной ленты в заданных параметрах.

Использование предлагаемого способа изготовления электронагревательной ленты из расширенного графита обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: обеспечивается стабильность электрических и механических свойств даже при длительном хранении (до 3 лет и более); при использовании ленты для изготовления электронагревателей при их монтаже не происходит отслаивания графита от подложки.

Назначение: для изготовления нагревателей. Сущность изобретения: изготовление электронагревательной ленты из расширенного графита осуществляют путем двукратного вальцевания, причем первичное вальцевание расширенного графита производят на подложке, пропитанной лаком, а перед вторичным вальцеванием электронагревательную ленту дополнительно термообрабатывают при 150 - 180°С. Данный способ обеспечивает следующее преимущество: стабильность электрических и механических свойств при длительном хранении и при проведении монтажных работ. 1 табл.

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ЛЕНТЫ ИЗ РАСШИРЕННОГО ГРАФИТА, при котором последний подвергают двукратному вальцеванию, отличающийся тем, что первичное вальцевание производят на подложке, пропитанной бакелитовым лаком, полученный полуфабрикат термообрабатывают при 150 180^oС, после чего пропускают его через вальцы, обеспечивая вторичное вальцевание.