Сетчатый нагревательный прибор Российский патент 2020 года по МПК H05B3/36 

Изобретение относится к резистивным нагревательным устройствам, а именно к гибким электронагревательным сеткам, и может быть использовано, в частности, для систем теплого пола, антиобледенения в городской среде (края кровли, пандусы, ступеньки, пороги и т.д.), локального нагрева технологического оборудования в различных сферах производства, обогрева строительных конструкций, материалов, емкостей, трубопроводов, а также для создания комфортного теплового режима в жилых, хозяйственных и административных помещениях путем нагрева поверхностей. Причем сетка одновременно получает усиленные механические свойства и повышает свою надежность при использовании в качестве строительного элемента.

Из уровня техники известен сетчатый нагревательный прибор по патенту РФ №2365067 {опубликован 20.08.2009). Общими с заявленным изобретением признаками являются наличие: сетки из стекловолокна, электропроводного покрытия. При этом электропроводной покрытие выполнено металлическим.

Недостатком данного технического решения является использование металлического покрытия плохо закрепляемого на стекловолоконной основе.

Из уровня техники известен сетчатый нагревательный прибор по патенту США US 9918356 (опубл. 13.03.2018). Общими с заявленным изобретением признаками являются наличие: сетки из стекловолокна, электропроводного графитового покрытия, использование защитного слоя на полиуретановой основе.

Недостатком данного технического решения является недостаточная прочность сетки.

Техническим результатом заявленного изобретения является обеспечение одновременно простоты и скорости изготовления, низкого расхода материала при изготовлени, высокой надежности нагревательных свойств прибора и повышение несущих свойств для использования в качестве строительного элемента за счет использования слоев на основе полиуретана, полимочевины и бутилкаучука, обладающих самоскреплением (высокими взаимными адгезионными свойствами), надежное закрепляющих электропроводящий слой и функционально дополняющие друг друга без снижения функциональных свойств соседних слоев.

Указанный технический результат достигается заявленным изобретением, представляющим собой сетчатый нагревательный прибор включающий:

- сетку из стекловолокна;

- односторонний укрепляющий слой на водной основе, содержащий не менее 30% полиуретана, а также минеральные добавки, обеспечивающие коркообразование, нанесенный разбрызгиванием по всей площади сетки;

- односторонний электропроводящий слой на основе полиуретановой водной дисперсии, содержащей нанографит, нанесенный разбрызгиванием по всей площади сетки;

- ленточные сетчатые электроды или электроды с токопроводящим адгезивным слоем, установленные вдоль кромки сетки;

- первую бутиловую ленту, установленную поверх ленточного сетчатого медного проводника,

- вторую бутиловую ленту, установленную поверх сетки из стекловолокна с противоположной стороны от первой бутиловой ленты;

- односторонний электроизоляционный слой на водной основе с содержанием полиуретана не менее 30% и антитрекинговыми добавками, нанесенный разбрызгиванием по всей площади сетки;

- двухсторонний защитный слой на основе полимочевинной композиции с добавлением антипиренов и гидрофобизаторов, нанесенный разбрызгиванием по всей площади сетки.

Бутиловая лента может быть выполнена из слоев бутилкаучука, полиэтилена, нетканого полотна. Электропроводящий слой на основе полиуретановой водной дисперсии, содержащей нанографит, может быть нанесен разбрызгиванием полосами поперек сетки по всей площади сетки.

Использование односторонних слоев и нанесения методом разбрызгивания существенно уменьшает расход материала.

Укрепляющий слой, электропроводящий слой, электроизолирующий слой выполнены из материалов, которые можно наносить разбрызгиванием и с содержанием не менее 30% полиуретана, что обеспечивает их максимальную адгезию между собой и с другими слоями. Использование меньшего содержания полиуретана не обеспечивает достаточную адгезию и формирование из слоев единой структуры.

Бутилкаучук, использованный в бутиловых лентах, а также полимочевина, являющая основой для защитного слоя, являются однородным полиуретану материалами и обладают высокими адгезионными свойствами по отношению к нему.

Таким образом, каждый использованный слой с одной стороны вносит свой собственный функциональный вклад, а с другой - формирует единую структуру, обладающую суммой указанных свойств с повышением надежности нагревательных свойств и прочности сетчатого нагревательного прибора для использования в качестве строительного элемента.

Укрепляющий слой обеспечивает усиление электроизоляции с тыльной стороны проводящего слоя, а также за счет коркообразования укрепляет механические свойства основы - сетки из стекловолокна. При этом он имеет высокую адгезию с со стекловолокном и следующим - электропроводным слоем.

Электропроводящий слой обеспечивает возможность нагрева сетки и обладает высокой адгезии с соседними слоями - укрепляющим и электроизоляционным слоем, а в месте установки ленточных электродов - с бутилкаучуком

Ленточные сетчатые электроды или электроды с токопроводящим адгезивным слоем, установленные вдоль кромки сетки, обеспечивает подачу напряжения на электропроводный слой. Сетчатая форма дополнительная обеспечивает возможность проникновения через его ячейки бутилкаучука и усиление адгезии двух бутилкаучуковых лент. Либо используется электрод с адгезивным слоем или слоями, также обеспечивающими надежное скрепление слоев.

Электроизоляционный слой обладает антитрекинговыми свойствами и высокой адгезией с соседними ему слоями - бутилкуачуковой лентой и защитным слоем с использованием полимочевины.

Защитный слой дополнительно повышает механические свойства сетчатого нагревательного прибора.

Простота и скорость изготовления достигается тем, что все выбранные слои наносятся путем рызбрызгивания.

Изобретение поясняется следующими фигурами.

Фиг. 1 - общий вид прибора

Фиг.2 - последовательное включение прибора.

Фиг. 3 - условный разрез сетки прибора у кромки

Сетчатый нагревательный прибор включает:

- сетку 1 из стекловолокна 2, например с толщиной 300 мкм;

- односторонний укрепляющий слой 3 на водной основе, содержащий не менее 30% полиуретана, а также минеральные добавки, например микрослюду и микротальк, обеспечивающие коркообразование, нанесенный разбрызгиванием по всей площади сетки с толщиной финального покрытия 100 мкм.;

- односторонний электропроводящий слой 4 на основе полиуретановой водной дисперсии, содержащей нанографит, нанесенный разбрызгиванием, например полосами поперек сетки, по всей площади сетки толщиной, например 30 мкм;

- ленточные сетчатые электроды 5 или электроды 5 с токопроводящим адгезивным слоем, установленные вдоль кромки сетки, например медные электроды толщиной 90 мкм;

- первую бутиловую ленту 6, установленную поверх ленточного сетчатого медного проводника, например толщиной 500 мкм;

- вторую бутиловую ленту 7, установленную поверх сетки из стекловолокна с противоположной стороны от первой бутиловой ленты, такой же толщины;

- односторонний электроизоляционный слой 8 на водной основе с содержанием полиуретана не менее 30% и антитрекинговыми добавками, нанесенный разбрызгиванием по всей площади сетки, например толщиной 120 мкм;

- двухсторонний защитный слой 9 на основе полимочевинной композиции, например с использованием полиолов и изоцианатов с добавлением антипиренов и гидрофобизаторов, нанесенный разбрызгиванием по всей площади сетки, например 600-800 мкм с каждой стороны.

Полиуретановая водная дисперсия, служащая основой для электропроводного слоя, может изготавливаться следующим образом. В полиуретановую смолу вводится растворитель - вода. Затем вводится частицы нанографита, а после этого тиксотропные добавки.

Изготовление сетчатого нагревательного прибора может осуществляться путем разматывания сетки основы из стекловолокна с бабины, нанесением на нее разбрызгиванием соответствующего одностороннего слоя, сушки, сматыванием и переносом бабины на следующий участок, где аналогичным образом наносится следующий слой. На соответствующей стадии перед подачей сетки с бабины под струю осуществляется закрепление сетчатого проводника, его защита бутилкаучуковыми лентами, закрепление внешних электродов 10 или контактов, предназначенных для подачи питания на готовый прибор.

На последнем этапе осуществляется нанесение двухстороннего защитного слоя и резка сетки на фрагменты.

Для эксплуатации может использоваться фрагмент сетки. На контакты прибора подается напряжение бытовой сети 220 В, которое приводит к нагреву электропроводного слоя. Фрагменты сетки могут соединяться между собой последовательно (фиг. 2) или параллельно.

Нагревательный прибор может использоваться в качестве строительного элемента, например для теплых полов, нанесения покрытий на стены. Его ячеистая структура позволит пропускать через себя строительные растворы и выполнять все функции, для которых в строительстве используется сетка из стекловолокна. При этом сетка будет иметь повышенные механические свойства за счет самоскрепившихся дополнительных слоев и одновременно будет надежно выполнять функцию нагревательного прибора.

Сетчатый нагревательный прибор, включающий сетку из стекловолокна, односторонний укрепляющий слой , односторонний электропроводящий слой , ленточные сетчатые электроды или электроды с токопроводящим адгезивным слоем, установленные вдоль кромки сетки, первую бутиловую ленту, вторую бутиловую ленту, односторонний электроизоляционный слой, двухсторонний защитный слой. Техническим результатом является обеспечение одновременно простоты и скорости изготовления, низкого расхода материала при изготовлении, высокой надежности нагревательных свойств прибора и повышение несущих свойств для использования в качестве строительного элемента. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Сетчатый нагревательный прибор, включающий:

- сетку из стекловолокна;

- односторонний укрепляющий слой на водной основе, нанесенный разбрызгиванием по всей площади сетки, содержащий не менее 30% полиуретана, а также минеральные добавки, обеспечивающие коркообразование, улучшение термостойкости, снижение деструкции;

- односторонний электропроводящий слой на основе полиуретановой водной дисперсии, содержащей нанографит, нанесенный разбрызгиванием по всей площади сетки;

- ленточные сетчатые электроды или электроды с токопроводящим адгезивным слоем, установленные вдоль кромки сетки;

- первую бутиловую ленту, установленную поверх ленточного сетчатого медного проводника,

- вторую бутиловую ленту, установленную поверх сетки из стекловолокна с противоположной стороны от первой бутиловой ленты;

- односторонний электроизоляционный слой на водной основе с содержанием полиуретана не менее 30% и антитрекинговыми добавками, нанесенный разбрызгиванием по всей площади сетки;

- двухсторонний защитный слой на основе полимочевинной композиции с добавлением антипиренов и гидрофобизаторов, нанесенный разбрызгиванием по всей площади сетки.

2. Сетчатый нагревательный прибор по п. 1, в котором бутиловая лента выполнена из слоев бутил каучука, полиэтилена, нетканого полотна.

3. Сетчатый нагревательный прибор по п. 1 или 2, в котором односторонний электропроводящий слой на основе полиуретановой водной дисперсии, содержащей нанографит, нанесен разбрызгиванием полосами поперек сетки по всей площади сетки.