КОМПОЗИЦИОННЫЙ РЕЗИСТИВНЫЙ САМОРЕГУЛИРУЮЩИЙСЯ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ Российский патент 2004 года по МПК H01B1/20 

Описание патента на изобретение RU2237302C2

Изобретение относится к области электротехники, а именно к композиционным резистивным электропроводящим материалам, и может быть использовано при изготовлении резисторов и нагревательных элементов, используемых в системах обогрева и, в частности, в противообледенительных системах.

Известен композиционный резистивный материал, содержащий токопроводящую фазу на основе технического углерода, оксида цинка, двуокиси кремния, баритового концентрата, связующее с вулканизирующей системой на основе бутилкаучука, хлоропренового каучука, стеарина, гексахлор-п-ксилола, п-трет-алкилфенолформальдегидной смолы, а также мелкодисперсный селен, при следующем количественном соотношении компонентов, мас.%: бутилкаучук - 30,0-50,0, хлоропреновый каучук - 2,60-2,65, оксид цинка - 1,48-4,00, двуокись кремния - 0,01-38,38, стеарин - 1,56-1,60, технический углерод - 0,01-50,0, баритовый концентрат - 0,01-8,84, гексахлорпараксилол - 0,26-0,40, п-трет-алкилфенолформальдегидная смола - 4,50-5,70, мелкодисперсный селен - 0,01-10,0 (Авторское свидетельство СССР № 993340, МКИ H 01 С 7/00, опубл. 30.01.83).

Недостатками аналога являются достаточно высокая стоимость исходных компонентов, сложная технология изготовления материала и, как следствие, его высокая стоимость, что осложняет использование в промышленности.

Известен композиционный резистивный материал, содержащий токопроводящую фазу на основе технического углерода, оксида цинка, баритового концентрата и связующее на основе бутилкаучука с вулканизирующей системой на основе хлоропренового каучука, стеарина, гексахлор-п-ксилола п-трет-алкилформальдегидной смолы, дополнительно сдержит стабилойл, при этом в качестве связующего использован промышленный бутилкаучук, а в качестве смолы-п-трет-алкилфенолформальдегидная смола при следующем соотношении компонентов, мас. %: промышленный бутилкаучук 51-55, хлоропреновый каучук 2,56-2,73, оксид цинка 1,54-1,64, стеарин 1,54-1,64, технический углерод 21,17-28,04, баритовый концентрат 7,75-8,10, гексахлор-п-ксилол 0,22-052, п-трет-алкилфенолформальдегидная смола 5,75-7,10, стабилойл 1,60-2,10 (Патент РФ № 2037895, МПК6 Н 01 С 7/00, опубл. 20.06.95 г.).

Недостатками аналога являются сложная технология изготовления материала и, как следствие, его достаточно высокая стоимость.

Известен композиционный резистивный материал, состоящий из бетэловой смеси, в состав которой входят в качестве токопроводящей фазы сажа П-80Э - 11,43%, вяжущее - портландцемент М-400 - 45,72%, а в качестве минеральной добавки - кварцевый песок - 42,85% (Пугачев Г.А. Электропроводные бетоны. - Новосибирск, ВО “Наука”, 1993 г., с.225).

Недостатком такого материала является то, что для получения композиционного резистивного материала с заданными электротехническими параметрами применяют сложную технологию его изготовления, которая имеет также сложную конструкцию токоподвода к электронагревательному элементу, при этом низкая влагостойкость материала затрудняет применение его в ряде конструкций энергетического назначения ввиду необходимости надежной гидроизоляции нагревательных элементов.

По числу сходных признаков и достигаемому результату данное техническое решение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения.

Технической задачей предлагаемого изобретения является получение композиционного резистивного электропроводящего материала, работающего при температуре разогрева до t 100° С с удельным сопротивлением в пределах ρ (10-4÷107)Ом· м и обладающего свойством саморегуляции в зависимости от нагрева. Электрические параметры материала позволяют изготавливать резисторы и нагревательные элементы, работающие в заданных температурных режимах.

Это достигается тем, что в состав композиционного резистивного электропроводящего материала - БИТЭЛ, включающего токопроводящую фазу, вводят битумное вяжущее при следующем содержании компонентов композиции, мас.%:

Битумное вяжущее 45,0-93,0

Токопроводящая фаза 7,0-55,0

Для улучшения технологических свойств смеси при производстве материала дополнительно вводят пластифицирующую добавку, например индустриальное масло. Для улучшения физико-механических свойств материала дополнительно вводят полимерную добавку, в качестве которой используются синтетические каучуки, например СКД или бутилкаучук, или хлоропреновый каучук; с этой же целью дополнительно вводят минеральную добавку, например, кварцевый песок.

В результате использования в композиционном резистивном электропроводящем материале БИТЭЛ битумного вяжущего получен новый материал, обладающий свойствами саморегуляции удельного электрического сопротивления в зависимости от температуры разогрева.

Пример 1.

В термостатическую мешалку заданного объема загружают битумное вяжущее (битум БН 90/10) - 65%, доводят до температуры 150÷ 190° С, затем вводят сажу П-80Э - 35%. Мелкодисперсную минеральную добавку (кварцевый песок), пластифицирующую и полимерную добавки не вводят. Полученная масса гомогенизируется в течение 10-15 минут при сохранении заданного температурного режима. В результате получен композиционный резистивный электропроводящий материал с удельным сопротивлением ρ =3,43 Ом· м при t+20° C и ρ =30,86 Ом· м при t+100° C.

Пример 2.

В термостатическую мешалку заданного объема загружают битумное вяжущее (битум БН 90/10) - 50%, доводят до температуры 150÷ 190° С, затем вводят сажу П-80Э - 25% и мелкодисперсную минеральную добавку (кварцевый песок) - 25%. Полученная масса гомогенизируется в течение 10÷ 15 минут при сохранении заданного температурного режима. В результате получен композиционный резистивный электропроводящий материал с удельным сопротивлением ρ =4,10· 103 Ом· м при t=+20° С и ρ =6,70· 104 Ом· м при t=+100° С.

Пример 3.

В термостатическую мешалку заданного объема загружают битумное вяжущее (битум БН 90/10) - 30%, доводят до температуры 150÷ 190° С, затем вводят предварительно смешанное индустриальное масло - 10% и синтетический каучук - 5%, после чего смесь перемешивают активатором в течение 7-10 минут. Далее вводят сажу П-80Э - 45% и мелкодисперсную минеральную добавку (кварцевый песок) - 10%. Полученная масса гомогенизируется в течение 10÷ 15 минут при сохранении заданного температурного режима. В результате получен композиционный резистивный электропроводящий материал с удельным сопротивлением ρ =2,70· 10-1 Ом· м при t+20° C и ρ =1,20 Ом· м при t=+100° С.

Полученной массой, удельное сопротивление которой находится в диапазоне ρ =10-4÷107 Ом· м и зависящего от процентного содержания компонентов, заполняют конструкцию нагревателя, в которой располагаются на расчетных уровнях токоподводы в виде металлических сеток с выводом от них проводников к рабочему напряжению. Схематично фрагмент конструкции нагревателя показан на чертеже, где 1 - композиционный резистивный электропроводящий материал БИТЭЛ, 2 - токоподводящие сетки.

Данные о свойствах предлагаемого материала с битумным вяжущим приведены в таблице.

Как видно из таблицы, содержание в композиционном резистивном электропроводящем материале БИТЭЛ битумного вяжущего позволяет получить материал, который не требует больших затрат на его получение, достаточно прост в изготовлении, обладает свойством саморегуляции в области положительных температур, имеет широкий диапазон заданных электротехнических характеристик, влагостоек - нагревательные элементы, изготовленные из него, практически сохраняют свои свойства в водной среде. Применение предлагаемого материала в промышленности обеспечивает экономичное расходование электроэнергии.

Похожие патенты RU2237302C2

название год авторы номер документа
КОМПОЗИЦИОННЫЙ РЕЗИСТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ 1993
  • Халин М.В.
  • Халина Т.М.
  • Госьков П.И.
  • Тарабанов В.Л.
RU2037895C1
САМОРЕГУЛИРУЮЩИЙСЯ ТОКОПРОВОДЯЩИЙ ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЙ МАТЕРИАЛ 2008
  • Нефедьев Евгений Сергеевич
  • Ягудин Шамил Габдулхаевич
  • Фахрутдинов Ильдус Минталипович
  • Идиятуллин Зямил Шаукатович
  • Миракова Татьяна Юрьевна
  • Кадиров Марсил Кахирович
RU2388089C1
КОМПОЗИЦИОННЫЙ РЕЗИСТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ 2008
  • Волокитин Геннадий Георгиевич
  • Малиновская Татьяна Дмитриевна
  • Щеголь Сергей Степанович
  • Лаврентьев Иван Павлович
RU2364967C1
РЕЗИСТИВНЫЙ УГЛЕРОДНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ 2014
  • Шангин Андрей Петрович
  • Звоник Виктор Васильевич
  • Задов Владимир Ефимович
RU2573594C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОЭЛЕКТРОДНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО ЭЛЕКТРООБОГРЕВАТЕЛЯ 2011
  • Халина Татьяна Михайловна
  • Халин Михаил Васильевич
  • Дорош Александр Борисович
RU2476033C1
Композиционный резистивный материал 1981
  • Абдуллаев Гасан Мамед Багир
  • Горелов Валерий Павлович
  • Джуварлы Чингиз Мехтиевич
  • Дмитриев Евгений Васильевич
  • Дубров Николай Никифорович
  • Пугачев Геннадий Александрович
  • Ядонист Алексей Степанович
SU993340A1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ 2008
  • Беспалова Жанна Ивановна
  • Мамаев Сергей Алексеевич
  • Мамаева Вера Николаевна
  • Коломиец Валерий Васильевич
  • Клушин Виктор Александрович
RU2357989C1
Битумно-полимерная мастика для изолирующего покрытия катодно-поляризуемых подземных металлических сооружений и применение битумно-полимерной мастики в качестве влагочувствительного первого прилегающего к защищаемому металлу слоя 2023
  • Тиханович Игорь Александрович
  • Горохов Роман Вячеславович
  • Фурсина Ангелина Борисовна
  • Петров Николай Николаевич
RU2820447C1
КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ГЕРМЕТИЗАЦИИ МЕЖПАНЕЛЬНЫХ ШВОВ И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА 1999
  • Овчинников Е.Н.
  • Космодемьянский Л.В.
  • Румянцев В.А.
RU2157351C1
Праймер битумный токопроводящий 2019
  • Дубровский Александр Сергеевич
RU2726370C1

Реферат патента 2004 года КОМПОЗИЦИОННЫЙ РЕЗИСТИВНЫЙ САМОРЕГУЛИРУЮЩИЙСЯ НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к области электротехники, в частности к композиционным резистивным электропроводящим материалам, и может быть использовано при изготовлении резисторов и нагревательных элементов, используемых в системах обогрева. Техническим результатом предложенного технического решения является создание резистивного электропроводящего материала, обладающего свойством саморегуляции удельного электрического сопротивления в зависимости от температуры разогрева, что обеспечивает широкий диапазон заданных электротехнических характеристик и, кроме того, материал не требует больших затрат на его получение, прост в изготовлении и влагостоек. Материал содержит битум БН 90/10 или пек в количестве 45,0-97,0 мас.% и токопроводящую фазу в количестве 3,0-55,0 мас.%. Кроме того, он может дополнительно содержать кварцевый песок, индустриальное масло или синтетические каучуки. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Формула изобретения RU 2 237 302 C2

1. Композиционный резистивный саморегулирующийся нагревательный материал, включающий токопроводящую фазу на основе углеродистых материалов и вяжущее, отличающийся тем, что в качестве вяжущего он содержит битум БН 90/10 или пек, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Битум БН 90/10 или пек 45,0-97,0

Токопроводящая фаза 3,0-55,0

2. Композиционный резистивный саморегулирующийся нагревательный материал по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит минеральную добавку, в качестве которой используют кварцевый песок, в количестве 3,0-45 мас.%.3. Композиционный резистивный саморегулирующий нагревательный материал по п.1 или 2, отличающийся тем, что дополнительно в качестве пластифицирующей добавки содержит индустриальное масло в количестве 1,0-15,0 мас.%.4. Композиционный резистивный саморегулирующий нагревательный материал по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что дополнительно в качестве полимерной добавки содержит добавку на основе синтетических каучуков в количестве 0,1-7,0 мас.%.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2004 года RU2237302C2

РЕЗИСТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ 1977
  • Жаворонков А.А.
  • Врублевский Л.Е.
  • Добжинский М.С.
  • Репях Л.Н.
  • Николаева И.В.
  • Горелов В.П.
SU774440A1
БИТУМНО-ПОЛИМЕРНЫЙ СОСТАВ 1998
  • Носков В.К.
  • Клименков О.М.
  • Помещиков В.И.
  • Тюрин Н.П.
  • Шеина Т.В.
  • Арсеньев И.Р.
  • Глухов Б.А.
RU2141498C1
RU 20378895 C1, 19.06.1995
РЕЗИСТИВНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 1992
  • Завьялова Клара Николаевна
  • Исаев Юрий Семенович
RU2046411C1
US 4434023 А, 28.02.1994.

RU 2 237 302 C2

Авторы

Бакановичус Симас С. Августас

Бакановичус Н.С.

Даты

2004-09-27Публикация

2002-07-08Подача