ТОКОПРОВОДЯЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ЛЕНТЫ НА ОСНОВЕ ГРАФИТА Российский патент 1995 года по МПК H01B1/04 

Изобретение относится к электротехническим приборам, а именно к электронагревательным элементам этих приборов, выполненным на основе углеродных материалов, в частности графита, и применяемым в виде электронагревательных лент, используемых в бытовых приборах, а также для обогрева панелей, трубопроводов, хранилищ овощей, теплиц и т.д.

Электронагревательные ленты в последнее время получили широкое распространение благодаря способности использоваться в изделиях сложной формы, устойчивости к многократным деформациям, небольшой плотности, эластичности, возможности регулирования электрических характеристик.

Во многих случаях в качестве токопроводящего материала в композициях для получения различных нагревателей используется графит.

Известен ряд композиций для получения резистивных нагревателей на основе графита, выполняющего функцию токопроводящего наполнителя. Такие композиции кроме графита содержат дополнительно полимерные связующие, органические растворители и другие добавки [1-3]
Недостатком известных композиций является необходимость тщательной дозировки компонентов в определенных соотношениях. Наличие же растворителей в композиции требует в процессе изготовления нагревателей их полного удаления. Кроме того, они имеют узкое назначение из-за невысокой мощности и температуры поверхности.

Известна токопроводящая композиция для электронагревательной ленты на основе графита по изобретению, взятому в качестве прототипа [4] Такая композиция имеет ограниченное применение, так как изначально предназначена только для сушки стен. Возможность регулирования ее электрических свойств отсутствует из-за однозначности свойств применяемого графита; к тому же она по причине применяемой технологии нанесения покрытия (покраской или распылением) не образует равномерной структуры ленты из-за образования натеков на стене.

Цель изобретения заключается в разработке токопроводящей композиции для электронагревательной ленты на основе графита, осуществление которой дает возможность получить следующие технические результаты: улучшить возможность регулирования электрических характеристик электронагревательной ленты; расширить область ее применения.

Цель достигается тем, что токопроводящая композиция содержит смесь двух расширенных графитов, один из которых имеет насыпную массу, менее или равную 10 кг/м³, а другой более 10 кг/м³.

То есть, получение на основе смеси двух расширенных графитов токопроводящей композиции при различных соотношениях каждого из расширенных графитов и различных значениях их насыпных масс позволяет получить в промежутке между крайними значениями, соответствующими однокомпонентным составам токопроводящих масс, практически неограниченное количество промежуточных значений электрических характеристик, что и предопределяет расширение области применения электронагревателей на основе данной токопроводящей композиции.

Состав токопроводящей композиции по данному изобретению на практике определяется только требованиями конкретного потребителя с точки зрения типоразмера нагревателя, его мощности и температуры поверхности независимо от свойств исходного графита, условий его окисления и термического вспучивания, а также свойств расширенного графита.

Приготовление же смеси двух расширенных графитов легко оптимизируется, исходя из того, что один компонент имеет массу, менее или равную 10 кг/м³, а другой более 10 кг/м³.

Дело в том, что из малозольного графита, какие бы способы окисления и вспучивания не применяли, как правило, получается насыпная масса ниже 10 кг/м³, а из высокозольных графитов при тех же условиях окисления и вспучивания более 10 кг/м³.

Осуществление заявляемой композиции возможно при самых различных количественных содержаниях того или иного расширенного графита и определяется только отклонением свойств используемого расширенного графита от заданных и влияющих на потребительские свойства электронагревательной ленты.

Даже незначительное добавление может производиться для того, чтобы, например, в случае вальцевания ленты на основе данной токопроводящей композиции погасить эффект взвешенности ("пухообразности) расширенного графита с насыпной массой менее 10 кг/м³, который с очень большим трудом затягивается в вальцы. Добавка графита с насыпной массой более 10 кг/м³ делает процесс вальцевания возможным.

Для подтверждения возможности осуществления изобретения были испытаны токопроводящие композиции: примеры образцов 1-5 (см. таблицу).

Приготовление токопроводящей композиции осуществлялось в следующем порядке: окисление и вспучивание графитов типа марки ГСМ (графита специального малозольного) и ГТ (графита тигельного); дозированное смешивание расширенных графитов; дозированная подача смеси на основу в виде стеклоткани; прокатка между валками с фиксированным зазором основы с наносимой на ее поверхность смесью с получением электронагревательной ленты шириной 50 мм и толщиной не более 0,05 мм.

Далее производились измерения электрического сопротивления 1 погонного метра полученных образцов.

Условия осуществления примеров 1-5 были одинаковы, изменялись только количество компонентов и соотношение графитов (таблица): однокомпонентная композиция примеры 1 и 2; двухкомпонентная композиция примеры 3-5.

Результаты испытания электронагревательной ленты на основе токопроводящей композиции, состоящей из смеси двух расширенных графитов (примеры 3-5), показывают, что при их различном содержании в смеси получены характеристики сопротивления 1 погонного метра ленты, соответствующие разным случаям применения; при этом недостатки одного расширенного графита перекрываются преимуществами другого.

В случае, когда были использованы однокомпонентные композиции, получены ленты, имеющие ограниченную область применения из-за однозначности их электрических характеристик.

Использование в смеси недефицитных и дешевых высокозольных марок графита в целом снижает стоимость электронагревательной ленты и изделий на ее основе.

Таким образом, использование изобретения позволяет в условиях производства электронагревательных лент, независимо от свойств исходного графита, режима его окисления и вспучивания, то есть независимо от характеристик полученного расширенного графита, получать в любом случае токопроводящую композицию с необходимыми электрическими и теплофизическими характеристиками, то есть сочетать массовое производство с индивидуальным подходом к требованиям любого заказчика.

Электронагревательные ленты с использованием заявляемой токопроводящей композиции уже применяются для изготовления как бытовых обогревателей мощностью 500-600 Вт и температурой поверхности до 80^оС, так и нагревателей промышленного назначения с более высокой мощностью и большей температурой поверхности самых разных типоразмеров.

Использование: при изготовлении электронагревательных лент, применяемых в бытовых приборах, а также в различных отраслх промышленности для обогрева панелей, трубопроводов, хранилищ овощей, теплиц и т.п. Сущность изобретения: токопроводящая масса электронагревательной ленты содержит смесь двух расширенных графитов с насыпной массой менее или равной 10 кг/м³ у одного графита и более 10 кг/м³ у другого. Применение предлагаемой токопроводящей массы имеет ряд преимущество в точки зрения приготовления смеси, регулирования сопротивления и эксплуатационных свойств. 1 табл.

ТОКОПРОВОДЯЩАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНОЙ ЛЕНТЫ НА ОСНОВЕ ГРАФИТА, отличающаяся тем, что она содержит смесь двух расширенных графитов, один из которых имеет насыпную массу менее или равную 10 кг/м³, а другой более 10 кг/м³.