СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РЕЗИСТИВНОГО МАТЕРИАЛА
METHOD OF RESISTIVE MATERIAL PRODUCTION

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при изготовлении нагревателей резистивного типа.
Известны резистивные нагреватели на основе акриловой смолы и графита, которые обладают малым стабильным активным сопротивлением при воздействии высоких температур и влаги (Патент Франции №2241856, кл. H01C 7/02, 1975).
Известна нагревательная ткань, состоящая из стеклянной основы в качестве подложки, нагревательного слоя на основе поливинилхлорида и графита, слоя поливинилхлорида, защищающего электропроводящий материал от влаги (Патент США №3876968, кл. 338-211, 1975). Изготовление такого нагревателя требует специального оборудования (вальцы, каландры).
Известен способ изготовления резистивного материала, заключающийся в том, что токопроводящий материал с заданным сопротивлением получают нанесением токопроводного слоя на стеклоткань и дальнейшим распределением его с помощью валков (Патент РФ 2079209).
Недостатки - сложность изготовления, требует специального оборудования.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому, прототипом, является способ изготовления резистивного элемента для полимерного электронагревателя (авторское свидетельство 1793564, кл H05B 3/14), при котором приготавливают токопроводящее связующее из модифицированной фенолформальдегидной смолы, углерода элементного и растворителя и однократно пропитывают им армирующую ткань, в качестве которой используют полимерную токопроводящую ткань на основе нитей типа оболочка - ядро. Оболочка выполнена из винилхлорида, наполненного углеродом элементным, а ядро - из капрона. Поверхностное сопротивление квадрата ткани 100×100 мм от 1 кОм до 1,5 кОм.
Недостатками данного изобретения, как и вышеперечисленных, являются: сложность изготовления, требование специального оборудования, невозможность изготовления элементов с широким диапазоном сопротивления, пожароопасность готовых изделий, недостаточная равномерность резистивного материала и, как следствие, неравномерность теплового поля.
Задачей изобретения является устранение указанных недостатков известных аналогов: упрощение способа изготовления резистивного материала для плоских электронагревателей, возможность изготовления резистивных материалов с широким диапазоном сопротивления, устранение пожароопасности резистивных материалов, повышение равномерности теплового поля.
Технический результат достигается тем, что для изготовления резистивного материала готовят токопроводящий состав, включающий углерод, связующее и растворитель и однократно пропитывают им основу. При этом в качестве связующего используют органосиликатную композицию, углерод в виде графита коллоидного, в качестве растворителя - воду и дополнительно вводят модифицирующие добавки. Токопроводящий состав готовят путем смешения всех компонентов в определенном соотношении в зависимости от требуемых параметров резистивного материала, а в качестве основы используют бумагу.
Для изготовления резистивного материала компоненты связующего берут в соотношении, мас.%: органосиликатная композиция 10-50, коллоидный графит 8-20, модифицирующая добавка 0-1, вода - остальное, тщательно перемешивают, наносят на рулонную бумагу с помощью пропиточной машины, сушат нанесенный слой при температуре 150°С. После этого резистивный материал режут на листы необходимого размера, прикрепляют токоведущие шины и покрывают электроизоляционным материалом.
Пример 1 приготовления резистивного материала:
2
Для изготовления резистивного материала берут 10 мас.% органосиликатной композиции, 15 мас.% коллоидного графита, 0,5 мас.% модификатора, 74,5 мас.% воды. Все тщательно перемешивают, наносят на бумагу на пропиточной машине с последующей сушкой при температуре 150°С. В результате получают негорючий, равномерный по сопротивлению резистивный материал с удельным сопротивлением 100 Ом/м.
Примеры 2-7 осуществляют аналогично примеру 1, но при других соотношениях связующего, графита, модификатора и растворителя.
Результаты приведены в таблице.
Наименование
Соотношение компонентов, мас.%
1
2
3
4
5
6
7
Связующее
10
30
50
30
30
30
30
Графит коллоидный
15
15
15
8
20
15
5
Модификатор
0,5
0,5
0,5
0.5
0,5
0
1
Вода
74,5
54,5
34,5
61,5
50,5
55
64
Удельное
сопротивление
100
90
80
550
10
95
10000
резистивного
материала, Ом/м<sup>2</sup>
Из данных примеров видно, что различное соотношение компонентов позволяет получить резистивный материал различного удельного сопротивления, при этом резистивный материал становится абсолютно негорючим.
2
Механизм пропитки и свойства электропроводного состава, зависящие от соотношения компонентов, позволяют получать резистивный материал с равномерным по всей площади удельным сопротивлением и тепловым излучением. С помощью изменения скорости пропитки, соотношения компонентов электропроводного состава, наносимого на бумагу, удается достичь широкого диапазона удельного сопротивления резистивного материала: Rуд=10÷10000 Ом/м. Это позволяет создавать электронагреватели на основе данных резистивных материалов любой формы, на любое напряжение, любой мощности, и как следствие, расширить область применения электронагревателей.
Предлагаемый резистивный материал в составе изделия термоэлектрического мата строительного испытан АИЛ электронной аппаратуры и электроприборостроения ФГУ «Новосибирский ЦСМ» (протокол испытаний №ИЛ10-018 от 29.01.2008 на соответствие требованиям ГОСТ 12.2.007.9-93).
Как показали испытания, резистивный материал может быть использован в качестве нагревательного элемента для производства термоэлектрических матов строительных.
Данные термоэлектрические маты производит с февраля 2008 года в г.Новосибирске, предприятие ООО Завод «ЛВК» и используют на территории всей Российской Федерации для прогрева бетона, грунта и т.д.