RU2037217C1

RU2037217C1 - Process of manufacture of electrically heated band from expanded graphite

Info

Publication number: RU2037217C1
Authority: RU
Inventors: Клара Николаевна Завьялова; Юрий Семенович Исаев
Original assignee: Клара Николаевна Завьялова; Юрий Семенович Исаев
Priority date: 1992-08-10
Filing date: 1992-08-10
Publication date: 1995-06-09

Abstract

FIELD: electrical engineering. SUBSTANCE: manufacture of electrically heated band from expanded graphite includes double rolling. First rolling is conducted over backing impregnated with varnish. Prior to second rolling electrically heated band is treated thermally at 150-180 C. EFFECT: improved stability of electric and mechanical characteristics in the course of long-term storage and installation. 1 tbl

Description

Изобретение относится к электротехнике, в частности к способам изготовления электронагревательной ленты, которая может быть использована для изготовления нагревателей гибкого и жесткого типов для применения в нефтегазовой, сельскохозяйственной, химической и других отраслях промышленности. The invention relates to electrical engineering, in particular to methods for the manufacture of electric heating tape, which can be used for the manufacture of flexible and rigid types of heaters for use in the oil and gas, agricultural, chemical and other industries.

Известен способ получения полимерных и других электронагревателей, по которому их изготавливают обычно путем нанесения на подложку токопроводящей массы на основе различных полимерных и иных связующих и токопроводящих материалов, чаще всего технического углерода или графита, и последующей пропитки с уплотнением при различных температурных и временных режимах и давлении. При необходимости свободную поверхность токопроводящей массы покрывают изоляционным слоем [1]
Применение указанного способа ограничено нестабильностью механических и электрических свойств получаемых электронагревателей, а также сложностью технологии их изготовления.A known method of producing polymer and other electric heaters, by which they are usually made by applying a conductive mass to the substrate based on various polymeric and other binders and conductive materials, most often carbon black or graphite, and subsequent impregnation with compaction at various temperature and time conditions and pressure . If necessary, the free surface of the conductive mass is coated with an insulating layer [1]
The application of this method is limited by the instability of the mechanical and electrical properties of the resulting electric heaters, as well as the complexity of the technology for their manufacture.

В связи с необходимостью получения гибких нагревательных элементов в последнее время стали использовать в качестве токопроводящей массы расширенный графит. Из него можно получать пленки и ленты различной ширины, длины и толщины. Due to the need to obtain flexible heating elements, expanded graphite has recently been used as a conductive mass. From it you can get films and tapes of various widths, lengths and thicknesses.

Известен способ изготовления графитовой пленки, по которому вспученный графит вальцевали для получения пленки [2]
Данный способ не обеспечивает в случае использования пленки в качестве электронагревателя сохранение эксплуа- тационных свойств при длительном хранении.A known method of manufacturing a graphite film, according to which the expanded graphite was rolled to obtain a film [2]
In the case of using the film as an electric heater, this method does not ensure the maintenance of operational properties during long-term storage.

Известен способ получения графитовой пленки, взятый за прототип, по которому вспученный графит дважды прокатывают через валки [3]
Однако и этот способ несмотря на двухкратное вальцевание расширенного графита не обеспечивает сохранение стабильных свойств при длительном хранении.A known method of producing a graphite film, taken as a prototype, according to which expanded graphite is twice rolled through rolls [3]
However, this method, despite double rolling of expanded graphite, does not ensure the preservation of stable properties during long-term storage.

Дело в том, что при хранении даже в складских помещениях электронагревательная лента из расширенного графита становится влажной и увеличивается в весе из-за того, что сохранившаяся в расширенном графите в виде следов кислота, используемая в процессе окисления графита и непрореагировавшая до конца в процессе вспучивания, способна адсорбировать атмосферную влагу. Это приводит к частичной потере эксплуатационных характеристик электронагревательной ленты (в частности, к потере стабильности электрических свойств) и даже к ее порче из-за расслаивания графита. Поэтому в процессе изготовления возникает необходимость дополнительных мероприятий, которые должны быть направлены на повышение эксплуатационных свойств электронагревательной ленты путем применения простых в осуществлении и достаточно эффективных технологических операций. The fact is that when stored even in warehouses, the expanded graphite electric heating tape becomes wet and increases in weight due to the acid remaining in the expanded graphite in the form of traces, used in the process of graphite oxidation and unreacted to the end during expansion, able to adsorb atmospheric moisture. This leads to a partial loss of the operational characteristics of the electric heating tape (in particular, to a loss in the stability of electrical properties) and even to its damage due to delamination of graphite. Therefore, in the manufacturing process, the need arises for additional measures that should be aimed at improving the operational properties of the electric heating tape by using simple to implement and fairly effective technological operations.

Цель изобретения улучшение стабильности свойств электронагревательной ленты. The purpose of the invention is to improve the stability of the properties of electric heating tape.

Поставленная цель достигается тем, что первичное вальцевание расширенного графита производят на подложке, пропитанной лаком, а перед вторичным вальцеванием электронагревательную ленту дополнительно термообрабатывают при 150-180^оС.The goal is achieved in that the primary milling expanded graphite produced on a substrate impregnated with varnish, and before flaking secondary electric heating ribbon further heat-treated at 150-180 ° ^C.

Применение подложки обеспечивает постоянство геометрических размеров токопроводящего слоя расширенного графита электронагревательной ленты; предварительная пропитка подложки лаком при улучшении адгезии расширенного графита к подложке улучшает механические свойства электронагревательной ленты в целом (прочность и т.д.); первичное вальцевание обеспечивает получение электронагревательной ленты с требуемыми свойствами, но нарушающимися при длительном хранении; дополнительная термообработка обеспечивает выделение остатков кислоты из графита, причем температура обработки находится в диапазоне 150-180^оС, т. е. при температуре не выше температуры разложения слоя пропиточного лака и в то же время достаточной для выделения остатков кислоты из расширенного графита (применение температуры ниже 150^оС не обеспечивает удаление следов кислоты из графита, а выше 180^оС делает подложку хрупкой, ломкой); вторичное вальцевание способствует большему укреплению расширенного графита на подложке с размягченным после термообработки лаком и дает гладкую с металлическим блеском поверхность.The use of the substrate ensures the constancy of the geometric dimensions of the conductive layer of expanded graphite of the electric heating tape; pre-impregnation of the substrate with varnish while improving the adhesion of expanded graphite to the substrate improves the mechanical properties of the electric heating tape as a whole (strength, etc.); primary rolling ensures the production of an electric heating tape with the required properties, but disturbed during long-term storage; additional heat treatment provides the release of acid residues from graphite, and the processing temperature is in the range of 150-180 ^о С, i.e. at a temperature not higher than the decomposition temperature of the impregnating varnish layer and at the same time sufficient to separate acid residues from expanded graphite (application of temperature below 150 ^° C does not ensure the removal of traces of acid from graphite, and above 180 ^° C makes the substrate brittle, brittle); secondary rolling contributes to a greater strengthening of expanded graphite on a substrate with varnish softened after heat treatment and gives a surface with a metallic luster that is smooth.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. The proposed method is as follows.

Подложку, выполненную из стеклоленты, стеклоткани, стеклосетки или других материалов шириной 50 ± 2 мм, пропитанную лаком, подают на вальцы с фиксированным зазором и в этот зазор равномерно поступает расширенный графит из бункера-дозатора. Проходя между валками, графит уплотняется и прикатывается к основе-подложке с образованием слоя с однородными как по толщине, так и по ширине свойствами. В процессе изготовления для контроля электрических свойств ленты производится непрерывное измерение сопротивления погонного метра ленты с помощью омметра. The substrate made of glass tape, fiberglass, fiberglass or other materials with a width of 50 ± 2 mm, impregnated with varnish, is fed to the rollers with a fixed gap and expanded graphite uniformly enters from this gap from the metering hopper. Passing between the rollers, the graphite is compacted and rolled to the base substrate with the formation of a layer with properties that are uniform both in thickness and in width. In the manufacturing process, to control the electrical properties of the tape, a continuous measurement of the resistance of the running meter of the tape is made using an ohmmeter.

После этого ленту термообрабатывают при определенной температуре (в случае применения например лака бакелитового при 160^оС) в печи и далее направляют на вальцы для повторной прокатки. При этом используется тот же режим вальцевания, что и в случае первичного вальцевания.Thereafter, the tape is heat treated at a certain temperature (e.g. in case of varnish bakelite at 160 ° ^C) in a furnace and then fed to the rolls for re-rolling. In this case, the same rolling regime is used as in the case of primary rolling.

Далее графитовую ленту наматывают на катушки по 300-500 м. Плотность графитового покрытия составляет 4-12 г/см³; толщина ее равна 2-4 мкм, сопротивление 1 пог.м находится в пределах 6 ± 0,5 Ом.Next, the graphite tape is wound on coils of 300-500 m. The density of the graphite coating is 4-12 g / cm ³ ; its thickness is 2-4 microns, the resistance of 1 linear meter is in the range of 6 ± 0.5 Ohms.

В данном случае эта величина сопротивления является определяющей исходя из заданных условий применения, требуемых характеристик мощности и температуры нагрева. In this case, this resistance value is decisive on the basis of the given application conditions, the required power characteristics and heating temperature.

Примеры осуществления способа (1-8), выполненные как при использовании различных температур дополнительной термообработки (примеры 3-6), так и при применении вторичного вальцевания (примеры 6-8) сведены в таблице. Examples of the method (1-8), performed both when using various temperatures of additional heat treatment (examples 3-6), and when using secondary rolling (examples 6-8) are summarized in the table.

Таким образом, применение дополнительной термообработки и вторичного вальцевания (примеры 7-9) обеспечивает как в момент изготовления, так и после длительного хранения сохранение всех свойств нагревательной ленты в заданных параметрах. Thus, the use of additional heat treatment and secondary rolling (examples 7-9) ensures that at the time of manufacture, and after long-term storage, all properties of the heating tape are preserved in the specified parameters.

Использование предлагаемого способа изготовления электронагревательной ленты из расширенного графита обеспечивает по сравнению с существующими способами следующие преимущества: обеспечивается стабильность электрических и механических свойств даже при длительном хранении (до 3 лет и более); при использовании ленты для изготовления электронагревателей при их монтаже не происходит отслаивания графита от подложки. Using the proposed method for manufacturing electric heating tape from expanded graphite provides the following advantages compared to existing methods: the stability of electrical and mechanical properties is ensured even during long-term storage (up to 3 years or more); when using a tape for the manufacture of electric heaters during their installation does not peel graphite from the substrate.

Claims

METHOD FOR MANUFACTURING ELECTRIC HEATING TAPES FROM EXTENDED GRAPHITE, in which the latter is double-rolled, characterized in that the primary rolling is performed on a substrate impregnated with bakelite varnish, the obtained semi-finished product is heat treated at 150-180 ^° C, and then it is passed through the rolls, after which it is passed through a roll.