СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИСТИВНОГО МАТЕРИАЛА Российский патент 1997 года по МПК H05B3/34 H01C17/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности, электронагревательной бытовой техники; и может быть использовано в конструкциях полимерных нагревательных элементов (ПНЭ).

Известны способы изготовления резистивного материала для ПНЭ на основе стеклоткани и токопроводящего связующего, которые заключаются либо в пропитке стеклоткани раствором связующего определенного состава с последующей сушкой и отверждением; либо нанесением раствора токопроводящего связующего из пистолета-распылителя, кистью или валиком [1 2]
Наиболее близкими аналогом к предлагаемому способу является способ изготовления электронагревателя, описанный в патенте японской фирмы [3] Способ заключается в том, что из загрузочной емкости на подложку наносят состав, основными компонентами которого являются термореактивная смола, электропроводное волокно и наполнитель; затем с помощью распределительного устройства в виде плоской пластины регулируют толщину наносимого состава, поверх которого укладывают последовательно основу из стекловолокна и разделительный слой. С помощью обогреваемых валков производят отверждение материала под давлением.

Недостатком данного способа является то, что регулирование толщины нанесенного однократным способом токопроводящего состава плоской пластиной не обеспечивает равномерности получаемого слоя.

Техническим результатом от предлагаемого способа является получение резистивного материала с любым заданным равномерным сопротивлением.

Это достигается тем, что резистивный материал изготавливают на основе подложки из стеклоткани 1 и токопроводящего состава высокой вязкости 3, совмещая их на валках 2, при этом вращается только левый валок (см.чертеж), а правый второй по ходу движения валок застопорен. Скорость протяжки стеклоткани зависит от конструктивных особенностей установки, природы токопроводящего состава и ее устанавливают исходя из времени сушки в сушильной камере 4 горизонтального лентотракта и времени отверждения его в вертикальной сушильной камере 6. Величина зазора между валками, на которых производят совмещение подложки с токопроводящим составом, устанавливают в зависимости от толщины стеклоткани, используемой в качестве подложки, вязкости токопроводящего состава и определяют экспериментально.

Изобретение поясняется чертежом, иллюстрирующим схему процесса.

С подающей бобины 1 стеклоткань поступает на валки совмещения 2, на которые из ванны 3, расположенной над валками, непрерывно подается токопроводящий состав. Зазор, установленный между валками совмещения, обеспечивает равномерное распределение токопроводящего состава по ширине и длине подложки требуемой толщины, что контролируется процентом его наноса на стеклоткань. Полотно резистивного материала двигаясь по лентотракту проходит через сушильную камеру 4, где теряет липкость за счет удаления летучих. Затем, через направляющий валок 5 попадает в вертикальную сушильную камеру пропиточной машины 6 и там его отверждают при температуре характерной для взятого в основу токопроводящего состава полимера. Вышедшее из сушильной камеры полотно сматывают на приемный валок 7 (в случае возврата полотна в начало процесса) или оно поступает на блок нарезки 8 (в случае окончания процесса).

Пример 1. На стеклоткань марки Э-З-100 наносится 72%-ный раствор в ацетоне токопроводящего состава на основе диаллилизофталатного полимера, вязкость которого по ВЗ-4 при 20^oС 245 с. Скорость протяжки полотна 1,5 м/мин (производительность). Зазор между валками совмещения 0,4 мм. Полотно сушат в горизонтальной камере 4 при температуре 55±5^oC обдувом теплым воздухом и отверждают в вертикальной сушильной камере при температуре 140±10^oC. После сушильной камеры часть резистивного материала нарезается на заготовки длиной 1000 мм.

Содержание токопроводящего состава 50±2% Среднее технологическое сопротивление квадрата резистивного материала (далее среднее сопротивление) по результатам пяти замеров через каждые 200 мм на длине 1000 мм приводится в табл. 1, на длине 5000 мм (замеры через 1000 мм) в табл. 2.

Пример 2. Отвержденный резистивный материал, полученный по примеру 1, из сушильной камеры поступает на приемную бобину. Затем приемную бобину снимают и монтируют на место подающей бобины. Между валками совмещения устанавливают зазор 0,5 м и резистивный материал пропускают повторно по той же технологической схеме и по тем же технологическим параметрам, что и в примере 1. После выхода из сушильной камеры часть материала нарезают на заготовки длиной 1000 мм.

Содержание связующего 66±2% Среднее сопротивление по результатам пяти замеров через каждые 200 мм на длине 1000 мм приведено в табл.1, на длине 5000 мм (замеры через 1000 мм) в табл. 2.

Пример 3. Отвержденный резистивный материал, изготовленный по примеру 2 (с двумя слоями токопроводящего состава) так же, как в предыдущем примере возвращают в начало процесса. Между валками совмещения устанавливают зазор - 0,6 мм и резистивный материал в третий раз пропускают по той же технологической схеме с теми же технологическими параметрами, описанными в примере 1. После выхода из сушильной камеры материал либо сматывают на бобину (если необходим рулонный материал или требуется в дальнейшем резистивный материал с более низким сопротивлением), либо нарезают на заготовки нужного размера (в случае конечного продукта).

Содержание связующего 72±2% Среднее сопротивление по результатам пяти замеров через каждые 200 мм на длине 1000 мм приведено в табл. 1, на длине 5000 мм (замеры через 1000 мм) в табл. 2.

Пример 4. На стеклоткань марки Э-З-100 наносят 60%-ный раствор в ацетоне токопроводящий состав той же природы, но с большим количеством токопроводящего наполнителя (вязкость по ВЗ-4 240 с.). Скорость протяжки полотна 1,2 м/мин. Зазор между валками совмещения 0,4 мм. Технология изготовления материала и технологические параметры процесса аналогичны примеру 1. Полученный материал имеет следующие параметры: содержание связующего 50±2% среднее сопротивление по результатам пяти замеров через каждые 200 мм на длине 1000 мм приведено в таблице 1, на длине 5000 мм (замеры через 1000 мм) в табл. 2.

Пример 5 (контрольный). На стеклоткань марки Э-З-100 наносят токопроводящий состав примеров 1 3. Технологические параметры процесса (величина зазора между валками, скорость движения стеклоткани, температура сушки и отверждения) аналогичны примеру 1. Вращаются оба валка совмещения. Через 2 мин с начала процесса (3000 мм материала) установку останавливают, левый валок очищают от налипшего на него токопроводящего состава.

Резистивный материал неравномерен по составу и сопротивлению. Содержание токопроводящего состава (55±10)% среднее сопротивление на длине 1000 мм (замеры проводились через 200 мм) приведено в табл.1, на длине 5000 (замеры через 1000 мм) в табл.2.

Пример 6 (по известному способу). Стеклоткань марки Э-З-100 пропитывают 50% раствором в ацетоне диаллилизофталатного полимера с токопроводящими добавками (по составу аналогичному примеру 1). Стеклоткань с подающей бобины 1 через направляющие валки поступает в ванну с токопроводящим составом полимера 9, расположенную внизу вертикальной сушильной камеры пропиточной машины 6, затем непосредственно в сушильную камеру пропиточной машины 6, где материал высушивается от растворителя при температуре 55±5^oC. Высушенный материал сматывают в рулон на приемную бобину 7. Скорость пропитки 1,5 м/мин.

Приемную бобину вместе с материалом снимают и переносят на место подающей бобины. В вертикальной сушильной камере устанавливают температура - 140±10^oC, по достижении максимальной температуры (150^oC), установку включает (скорость 1,5 м/мин) и материал напрямую идет в вертикальную сушильную камеру для отверждения.

Готовый резистивный материал сматывают на приемную бобину. Содержание связующего 66±2% Средние сопротивления частей материала, соответствующих началу и концу пропитки по результатам замеров, произведенных через каждые 200 мм на длине 1000 мм, приведены в табл.1, на длине 5000 мм (замеры через 1000 мм) в табл.2.

Результаты замеров (табл.1, 2) показывают, что резистивный материал, полученный по примерам 1 4 (предлагаемый способ), обладает достаточно стабильным сопротивлением по всей длине полученного материала, которое может регулироваться кратностью пропитки и содержанием добавок в токопроводящем составе.

Как видно из табл.1, 2, по предлагаемому способу за одну смену (7 ч) в зависимости от требуемого сопротивления возможно изготовить до 360 метров резистивного материала.

Потребляемая мощность установки составляет 12 кВт.

Температура поверхности ПНЭ, изготовленных на основе полученных по предлагаемому способу резистивных материалов с размером токопроводящего слоя 300х500 мм при напряжении 220 В, приведена в табл.2.

Выше в описании примера 5 (контрольный) отмечалось, что в виду налипания токопроводящего связующего на левый валок совмещения, невозможно изготовить длинномерный однородный материал с заранее заданным сопротивлением. Результаты замеров сопротивления, приведенные в табл.1, 2, иллюстрируют вышеизложенное. Частые остановки процесса изготовления материала по примеру 5 для очистки валка существенно снижают производительность процесса.

Материал, полученный по известному способу (пример 6), как видно из табл. 1, 2 отличается от материала, полученного по предлагаемому способу нестабильностью сопротивления по длине. Из-за сильного испарения растворителя из ванны с токопроводящим составом и одновременным процессом седиментации токопроводящих добавок постоянно меняется содержание компонентов в токопроводящем составе в процессе пропитки, что приводит к значительному колебанию сопротивления по длине резистивного материала.

По способу примера 6, используя один токопроводящий состав, возможно изготовить материал с одним заданным сопротивлением со значительной нестабильностью по его длине. Для того, чтобы получить резистивный материал с другим сопротивлением, необходимо пропитать основу другим токопроводящим составом.

Получаемый по предлагаемому способу резистивный материал может быть использован для изготовления полимерных нагревательных элементов широкого диапазона применения (для спецодежды, медицинских целей, обогрев помещений и т. д.).

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для изготовления полимерных нагревательных элементов. Способ изготовления резистивного слоя заключается в том, что токопроводящий материал для электронагревателя с заданными сопротивлениями получают в процессе одного производственного цикла, нанося токопроводный слой на стеклоткань и одно- или многократно - послойно с одной стороны. Распределение токопроводящего слоя осуществляют с помощью пары валков, установленных с зазором, обеспечивающим заданную толщину слоя. При этом второй по ходу протягиваемой стеклоткани валок застопорен. Ванну с составом устанавливают над валками, а сушку и отверждение ведут в разных камерах. Зазор между валками при каждом следующем нанесении токопроводящего слоя увеличивают на определенную величину. Способ снижает энергоемкость процесса изготовления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

1. Способ изготовления резистивного материала, при котором с подающей бобины сматывают стеклоткань и подают из ванны, установленной над ней, на ее поверхность токопроводящий состав из термореактивного связующего и электропроводящих добавок, затем с помощью распределительного устройства получают токопроводящий слой заданной толщины и производят сушку и отверждение токопроводящего слоя, после чего сматывают резистивный материал на приемную бобину, отличающийся тем, что распределительное устройство выполняют в виде пары параллельных валков, установленных с зазором, обеспечивающим заданную толщину токопроводящего слоя на протягиваемой между ними стеклоткани, при этом второй по ходу движения стеклоткани валок застопорен, ванну располагают над валками, а сушку и отверждение проводят последовательно в раздельных камерах. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что резистивный материал с приемной бобины возвращают на подающую бобину и процесс нанесения токопроводящего состава производят повторно.