Гибкий полимерный нагреватель Советский патент 1987 года по МПК H05B3/36 

Изобретение относится к электрическим полимерным нагревателям и может быть использовано в одежде специального назначения, в медицинской практике, а также при обогреве труб, узлов, приборов и т.п.

Цель изобретения - повышение гибкости электронагревателя и уменьшение его массы.

На чертеже изображен нагреватель, общий вид.

Нагреватель (фиг. 1) состоит из тканой подложки 1, оснащенной по кра10

ПМЭ-ЮО в и 120 МП толуола. Диспергируют в течение 2-3 мин при скорости оборотов, мельницы 2000 мин .

Затем от навески лака КО-08, равной 190,3 г (при сухом остатке 32,8 г) в стакан мельницы выпивают 1/3 лака от его объема. Добавляют в качестве диспергирующего агента 300 см стеклянного бисера диаметром 1,5-2,5 мм. Мельницу включают на 40 мин. Затем добавляют половину оставшегося лака и диспергируют еще 40 мин. После этого вводят оставший20

ям двумя параллельными металлически- 15 и 100 мл толуола. Диспергируют еще 40 мин. Мельницу выключают, дисперсию отфильтровывают через металлическое сито и ее вязкость доводят толуолом до 16-18 с по вязко- зиметру ВЗ-4.

Состав композиции, мас.%:

Полиметилфенилсилоксановый лак

Натуральный

графит ГС-2

Печной техуглерод

ПМЭ-ЮО В

Толуол

ткани, например, прошиванием их на швейной мапшнке, токопроводящего слоя 3, которым пропитана подложка 1, и внешней изоляцией 4, выполненной из полиэтиленовой пленки. При этом токопроводящая полимерная композиция слоя 3 представляет собой дисперсию углеграфитового наполнителя, состоящего из натурального гра- -, фита и Печного техуглерода, в поли- метилфенилсилоксановом лаке при следующих соотношениях компонентов, мае.%:

Полиметил- фeнилcилoксановьй лак 42,2-43,65

Натуральный

графит .11,47-14,41

Печной

.техуглерод1,08-1,15

Органический

растворитель Остальное

Гибкий полимерный нагреватель работает при безопасном напряжении 1,5-36 В, в зависимости от его размеров и необходимой рабочей температуры. Нагреватель может эксплуатироваться как от сети переменного тока, так и от сухого источника постоянного тока, например карманной батарейки.

В качестве подложки 1 используют хлопчатобумажную или искусственную ткань,

Выбор процентного состава слоя 3, обеспечивающего повышение гибкости н агревателя, подтверждается следующими примерами его изготовления.

Пример 1. Готовят токопро- водящую композицию для слоя 3. В стакан быстроходной бисерной мельницы загружают 48 г натурального графита ГС-2, 4 г печного техуглерода

25

44,0 11,02

30}

35

40

перкаль размером 500

45

50

55

0,92 Остальное

Для контроля полученной композиции, производят определения удельного объемного сопротивления (f ) покрытия на ее основе.

Композицию наносят на стекло методом кольца, выдерживают на воздухе в течение 12-14 ч и термоот- верждают при 220-230°С в течение 5 ч. р композиции 0,4 .

Ткань

200 мм прошивают на швейной машинке медной или стальной проволокой толщиной 0., t-0,2 мм двумя параллельными швами по продольной стороне образца на расстоянии 1 см от края, оставляя концы проволоки не менее 10 см с каждой стороны, расстояние между швами 180 мм.

Приготовленную подложку прикрепляют на деревянную или другую поверх ность кнопками и из краскораспылителя при давлении 3-4 ати наносят токо проводящую композицию по три слоя на каждую сторону подложки во взаимно перпендикулярных направлениях. Подложка должна быть пропитана композицией тщательно.

Затем полученную заготовку подвешивают и сушат при комнатной темпе

ПМЭ-ЮО в и 120 МП толуола. Диспергируют в течение 2-3 мин при скорости оборотов, мельницы 2000 мин .

Затем от навески лака КО-08, равной 190,3 г (при сухом остатке 32,8 г) в стакан мельницы выпивают 1/3 лака от его объема. Добавляют в качестве диспергирующего агента 300 см стеклянного бисера диаметром 1,5-2,5 мм. Мельницу включают на 40 мин. Затем добавляют половину оставшегося лака и диспергируют еще 40 мин. После этого вводят оставшийсановый лак

Натуральный

графит ГС-2

44,0 11,02

ПМЭ-ЮО В

Толуол

0}

5

0

перкаль размером 500

5

0

5

0,92 Остальное

Для контроля полученной композиции, производят определения удельного объемного сопротивления (f ) покрытия на ее основе.

Композицию наносят на стекло методом кольца, выдерживают на воздухе в течение 12-14 ч и термоот- верждают при 220-230°С в течение 5 ч. р композиции 0,4 .

Ткань

200 мм прошивают на швейной машинке медной или стальной проволокой толщиной 0., t-0,2 мм двумя параллельными швами по продольной стороне образца на расстоянии 1 см от края, оставляя концы проволоки не менее 10 см с каждой стороны, расстояние между швами 180 мм.

Приготовленную подложку прикрепляют на деревянную или другую поверхность кнопками и из краскораспылителя при давлении 3-4 ати наносят токо- проводящую композицию по три слоя на каждую сторону подложки во взаимно перпендикулярных направлениях. Подложка должна быть пропитана композицией тщательно.

Затем полученную заготовку подвешивают и сушат при комнатной температуре 12-14 ч или в термошкафу при 80-90 С в течение ч. Сопротивление высохшей заготовки 91 Ом, Сухую заготовку обкладывают с двух сторон пленкой полиэтилена толщиной 0,02-0,03 мм и листами целлофана или лавсана и помещают между плитами холодного пресса. Дают давление 1,2-1,0 МПа и включают обогрев. Прогревают до , выдерживают при этой температуре 3-5 г-ик затем увеличивают давление до 5 №1а (подпрес совка)„ Тут же включают водяное ох- лаукдение, не снимая давлекия,. После полного охлаждения пресса образец вынимают. Его сопротивление 35 Ом„

Пример 2, Нагреватель получают по технологии, изложенной в примере 1 ,, при этом состав токопро водящей композиции следующий, мас,%

Полиметилфенилсилоксановый

лак КО-08 43

Натуральный

графит ТС-2

Печной техуглерод

т-1Э-100 В

Толуол

р, 0,25 Ом-см

Пример 3. готовлен по технологии примера 1, .но состав токопроводящей композиции следующий, мае,%;

Полиметилфенилсилоксановый

лак КО-08 42,92

Натуральный

графит ГС-2 12,99

Печной тех

углерод

ПМЭ-100 В 1508

ТолуолОстальное

р,. 0,18 Ом-см.

П р и i е р 4, Нагреватель изготовлен по технологии примера 1, за исключением состава токопроводящей композиции.

Состав токопроводящей композиции мае,%:

Полиметилфенилсилоксановый

лак КО-08

Натуральный

1,47

1, 1 - j Остальное

Нагреватель изграфит ГС-2

42,2 14,41

5

5

П

5

0

5

0

5

Печной тех- углерод

ПМЭ-100 В 1,11 ТолуолОстальное

f 0,13 Ом.см.

Пример 5. Нагреватель изготовлен по технологии, описанной в примере 1 только состав токопроводящей композиции следующий, мас.%; Полиметил- фенилсилок- сановый

лак КО-08 42,1 Натуральный

графит ГС-2 14,83 Печной тех- углерод

ПМЭ-100 В 1,06 ТолуолОстальное

р 0,11 Ом-см

Пример 6. Нагреватель, изготовлен так же, как изложено в примере 4. только да;вление при подпрессов- ке 4 МПа.

Пример 7. Нагреватель изготовлен так же, как изложено в примере 4, только давление при подпрес- совке 4,5 МПа.

Пример 8. Нагреватель изготовлен так же как изложено в примере 4, только давление при подпрес- совке 5,5 МПа.

Пример 9 о Нагреватель изготовлен так же, как в примере 4, только температура прессования 190 С.

Пример 10. Нагреватель изготовлен так же, как в примере 4, только температура прессования 210°С.

Электрические и механические свойства нагревателей, по примерам 1-10, представлены в таблице.

При пропитке токопроводящей композицией, содержание наполнителей в которой меньше 0,9 (пример 1), не достигается необходимая рабочая температура при напряжении 6 В.

При использовании токопроводящей композиции, соотношение компонентов которой находится в указанных пределах (пример 2-4),, и соблюдении выбранного режима прессования нагреватели имеют стабильные электрические свойства при изгибающих деформациях. При получении нагревателя на основе токопроводящей композиции, содержащей наполнителей больше указанных пределов по отнощ.ению к полимеру и уменьшение содержания техугле- рода в композиции (пример 5) приводит к повышению хрупкости покрытия и электрические свойства изменяются после 10 изгибов.

Технология горячего Прессования также оказывает существенное влияние на свойства гибкого нагревателя.

Прессование при давлении 4 МПа нагревателя, пропитанного токопрово- дящей композицией оптимального состава (пример 6), приводит к недостаточно прочному сцеплению ткани с токо- проводящим слоем, что при изгибающих деформациях ведет к резкому увеличению сопроуивления.

Нагреватель, полученный при давлении в указанных пределах (пример 7), имеет стабильные электрические свойства при изгибах.

Увеличение давления при прессовании (пример 8) приводит к расплющиванию образца, вследствие чего увеличивается сопротивление и возрастает его хрупкость.

Изменение, уменьшение или увеличение, температуры прессования приводит к недостаточной полимеризации токопроводящей композиции, что увеличивает электрическое сопротиг Олзние образца (пример 9) или к увеличению хрупкости нагревателя (пример 10).

Известный нагреватель при меньших размерах имеет больший вес и меньшую стабильность электрических свойств при изгибающих деформациях.

Таким образом, предлагаемый гиб- . кий полимерный нагреватель имеет вес не более 0,02 кг при размерах 500 180 мм, а стабильность его электрических свойств при изгибах значительно превосходит свойства известного.

Возможно изготовление нагревателей различных размеров. Например, для применения в медицинской практике предлагаются; для тепловой терапии болевых синдромов размерами от мм до 20«20 мм, имеющие температуру рабочей поверхности до 70°С при напряжении 1,3- 10 В, для физиотерапевтического назначения размерами мм, развивающие температуру до при напряжении до 24 В, для обогрева медицин0 ских столов и каталок в операционный и послеоперационный периоды размерами мм, с температурой до 30°С при напряжении до 24 В.

5 Формула изобретения

Гибкий полимерный нагреватель, содержащий изоляционное тканое основание, токопроводящий слой на основе

0 термореактивного полимерного связующего, углеграфитового наполнителя, и органического растворителя, токо- подводы и изоляционное покрытие, отличающийся тем, что, с

5 целью уменьшения его массы и повышения гибкости, в качестве углеграфи- тового наполнителя токопроводящего слоя он содержит натуральный графит и печной техуглерод, при этом ингре0 диенты взяты в следующих соотношениях, мас.%:

Реактивное полимерное эг связующее

(полиметил- фенилсилок- сановый лак) Натуральный 0 графит

Печной техуглеродОрганический растворитель

42-20-43,63 11,47-14,41 1,08-1,13 Остальное

о о

ъ

о

ш

ч

см -н/

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - снижение массы нагревателя и увеличение его гибкости. Нагреватель содержит подложку из ткани 1 с двумя закрепленными по краям токоподводами. Подложка 1 пропитана слоем 3 токопрово- дящей полимерной композиции, содержащей, мас,%: полиметилсилоксановый лак 42,2-43,65, графит натуральный 11,47-14,41, техуглерод печной 1,08- 1,15 и органический растворитель - остальное. Нагреватель предназначен для обогрева одежды и для медицинской практики, 1 ил., 1 табл. с ff fff f ff ff f f f i I 77 55