| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Ринок технологій / Актуальні винаходи і моделі / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2042694
електропровідних ФАРБА
Ім'я заявника: Товариство з обмеженою відповідальністю "ТІКО"
Ім'я винахідника: Титомир А.К .; Платонов Ю.М.
Ім'я патентовласника: Товариство з обмеженою відповідальністю "ТІКО"
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1994.11.01
Використання: для отримання штучних плівкових струмопровідних покриттів (резистів).
Сутність: фарба містить епоксидне сполучна 8-20% наповнювач суміш графіту з сажею при масовому співвідношенні 0,1: 1,0: 11-39% затверджувач 0,5-1,5% органічний розчинник інше. Характеристика властивостей: питомий опір 10 3 -10 4 Ом · см.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до виготовлення лакофарбових матеріалів на основі полімерних плівкоутворюючих сполучних і може бути використано в різних областях техніки для отримання штучних плівкових струмопровідних покриттів (резистів) на великих площах поверхні виробів, призначених для електротепловиделенія з метою обігріву навколишнього середовища, наприклад: основних і додаткових легкомонтуємий джерел тепла житлових і виробничих приміщень (теплі стіни, теплі підлоги); обладнання для парників; сушарок для сільськогосподарської продукції та побутових цілей; медичних електрогрелок; теплих крісел для автомобілів; сухих злітно-посадкових аеродромних смуг і т.п.
Відома електропровідна фарба на основі полімерного пленкообразующего сполучного, до складу якої входить розчинник полімерного сполучного і дрібнодисперсний електропровідний наповнювач у вигляді суміші срібла (60-75% від загальної ваги компонентів) і графіту (0,5-10% від загальної ваги компонентів). Плівка лакофарбового покриття з відомої фарби після висихання має питомий об'ємний опір порядку 10 3 -10 6 Ом х см (див. Заявку Франції N 2662703, кл З 09D 5/24, 1992). Високий питомий опір плівки лакофарбового покриття пояснюється тим, що незважаючи на високий процентний вміст срібла (володіє незначним питомим опором в чистому вигляді, порядку 1,49 х 10 -6 Ом х см) в лакофарбовому покритті практично неможливо забезпечити безпосередній щільний контакт дрібнодисперсних суміжних частинок срібла один з одним, тому що зазначені частки в процесі диспергування компонентів при виготовленні складу обволікаються полімерним сполучною, в результаті чого контакт суміжних частинок срібла в висохлому покритті здійснюється, переважно, через прошарок з матеріалу сполучного.
Наявність частинок графіту в складі сприяє деякому зниженню питомої опору плівки лакофарбового покриття з вищеописаного складу, тому що дрібнодисперсні частинки графіту, володіючи більшою пористістю в порівнянні з металами (зокрема сріблом), здатні адсорбувати сполучна і розчинник, за рахунок чого забезпечується щільний безпосередній контакт поверхонь суміжних частинок графіту. Однак при наявності в складі фарби частинок срібла, що перевищують за своїми розмірами розміри пір частинок графіту, в процесі диспергування зазначені пори будуть заповнюватися частками металу (срібла). В результаті цього не буде забезпечуватися щільний контакт між усіма наявними в плівці лакофарбового покриття частинками графіту. Тобто і в цьому випадку, з урахуванням того, що загальний вміст частинок графіту становить незначну частину від змісту в складі фарби частинок срібла, питомий об'ємний опір плівки покриття буде лімітувати, в основному питомим опором плівкоутворювального сполучного фарби, яке на кілька порядків вище, ніж у графіту і срібла.
Розрахунки показують, що при отриманні плівки лакофарбового покриття з даного відомого складу на підкладці в формі квадрата з діелектрика площею 1 м 2, при товщині покриття 25 мкм і доданому до відповідних ділянках покриття напрузі 220 В (з урахуванням, що питомий об'ємний опір плівки покриття становить 10 3 Ом х см) на даному зразку буде виділятися потужність близько 2 Вт.
Порівнюючи цю потужність з потужністю, наприклад, стандартного побутового масляного радіатора (800-1200 Вт) має приблизно таку ж площу тепловиділяючою поверхні, можна зробити висновок, що відома фарба не може бути застосована для її використання при виготовленні тепловидільних (резистивних) електропровідних поверхонь нагрівальних пристроїв, з огляду на дуже високої питомої об'ємного опору (10 3 -10 6 Ом х см) плівки лакофарбового покриття з відомого складу. Крім того, електропровідний фарба відомого складу є дуже дорогою, що обмежує область її використання, переважно, космічної та авіаційної промисловістю.
Відома електропровідна фарба на основі полімерного пленкообразующего сполучного, до складу якої входить і розчинник полімерного сполучного і дрібнодисперсний електропровідний наповнювач в співвідношенні 40-80% від загальної ваги складу (композиції). Електропровідний наповнювач може бути виконаний з частинок графіту або вуглецю з вмістом 10-50% від загальної ваги складу (композиції) (див. Заявка РСТ N 92-03509, кл. З 09 D 5/24, 1992).
Дана відома електропровідна фарба, може містити електропровідний наповнювач у вигляді суміші дрібнодисперсних металевих частинок і частинок графіту або тільки у вигляді графітовмісткі матеріалу.
Недоліки відомої електропровідної фарби, в якій електропровідний наповнювач виконаний у вигляді суміші металевих і вуглець часток описані вище. Тобто, в цьому випадку питомий об'ємний опір плівки покриття з даного відомого складу буде лімітувати питомим опором полімерного сполучного і мати величину порядку 10 3 -10 6 Ом х см, що не дозволяє використовувати дане плівкове покриття в якості тепловиділяючого (резистивного) елемента для електронагрівальних пристроїв і систем.
Виконання даного відомого складу електропровідної фарби з електропровідним наповнювачем у вигляді одних вуглецевмісних дрібнодисперсних частинок, і не забезпечить бажаного результату, оскільки для значного зниження питомої об'ємного опору плівки покриття з відомого складу потрібно не тільки підвищення процентного вмісту вуглець часток у складі відомої фарби, а й певне процентний вміст чистого вуглецю в зазначених частка в сукупності з певною питомою адсорбційної поверхнею згаданих вуглецевмісних частинок, що не передбачено в відомому технічному рішенні. Отже, отримати плівковий зі стабільними характеристиками на основі відомої композиції (для різних напруг в ланцюзі джерела електроживлення) практично неможливо. Крім того, підвищений вміст чистого вуглецю в відомої композиції значно знижує механічну міцність плівкового покриття (резисту) на основі відомої композиції і, отже, обмежує сферу застосування покриття внаслідок його малої довговічності.
Найбільш близьким технічним рішенням є композиція для плівкових резистів, яка утворює резистивні покриття зі стабільними фізико-механічними властивостями в умовах дії підвищених температур при високій вологості. Композиція містить 20-70 мас. вугільного порошку, 30-80 мас. сполучного епоксіноволака і 0,1-2 мас.ч затверджувача (імідазолу) на 100 мас. ч. сполучного (см.Заявка Японії N 61-276868, кл, С 09 D 5/24, 1986) прототип.
Недоліком відомої композиції є те, що високий процентний вміст вуглець наповнювача у вигляді вугільного порошку (сажі) несприятливо впливає на механічну міцність плівкових резистів з даної композиції, що обмежує область їх використання і знижує довговічність.
В основу винаходу була покладена задача створення такого лакофарбового складу (фарби), плівкове покриття (резист) з якого на діелектричній підкладці мало б високу механічну міцність і низьким значенням питомого об'ємного опору (від 10 -3 до 10 -4 Ом х см), що дозволяє використовувати дане електропровідного покриття в якості тепловиділяючого (резистивного) елемента електронагрівальних пристроїв і систем при різній напрузі в ланцюзі джерела електроживлення і при різних умовах експлуатації.
Поставлена мета вирішується тим, що електропровідний фарба, що включає епоксидне сполучна, вуглецевмісний наповнювач, затверджувач і органічний розчинник, відповідно до винаходу, містить в якості вуглець наповнювача суміш графіту з сажею при масовому співвідношенні графіту до сажі 0,1-1,0 при наступному співвідношенні компонентів , мас. Епоксидне сполучна 8-20
Вуглецевмісний наповнювач 11-39 Отвердитель 0,5-1,5
Органічний розчинник Решта
Поєднання в пропонованої композиції певного процентного вмісту вуглець наповнювача в сукупності з певним співвідношенням чистого вуглецю (сажі) та графіту в зазначеному наповнювачі дозволяє забезпечити щільний контакт всіх частинок вуглець наповнювача в отриманому з даної фарби плівковому покритті з питомим об'ємним опором лакофарбового покриття 10 -3 -10 -4 Ом х см, що на кілька порядків нижче, ніж у відомих технічних рішеннях. Крім того, пропоноване співвідношення чистого вуглецю (сажі) та графіту в углеродсодержащими наповнювачі дозволяє підвищити механічну міцність покриття на основі композиції і надати йому необхідну еластичність.
Спосіб отримання електропровідного лакофарбового складу (фарби) здійснюється наступним чином.
Всі компоненти (тобто пленкообразующее сполучна, мелкодісперсний електропровідний наповнювач, і органічний розчинник) у відповідному рецептурному співвідношенні завантажують в диспергуючу пристрій і проводять диспергування відповідно до технологічно заданого регламенту. Потім вміст розвантажують і безпосередньо перед нанесенням на непровідну підкладку в отриману композицію вводять розчин затверджувача в кількості від 0,5% до 1,5% від маси пленкообразующего сполучного композиції (фарби).
Як диспергирующего пристрою можна використовувати кульову або бісерні млин, диссольвер, швидкохідний змішувач. Наносити склад можна пензлем, валиком, або пневматичним, електростатичним і безповітряним розпиленням, струменевим обливом, однак найбільш краща аерозольна технологія нанесення складу на діелектричну підкладку.
Для отримання електропровідного лакофарбового складу (фарби) в якості сполучного найкращими є двокомпонентні системи, в яких використовуються в якості сполучного епоксидні олігомери Діановій групи, т.зв. діанові смоли з молекулярною масою 400-3000. Найбільш переважно використовувати епоксидні олігомери з молекулярної масою 400-1000. Наприклад, марки ЕД-20 і ЕД-22 (ГОСТ 10587-93) Е-40 (ТУ 6-21-48-90), Е-41 (ТУ 6-10-3342-4-87).
Як розчинник використовуються ароматичні вуглеводні, кетони, ефіри і містять хлор вуглеводні. Однак більш переважно використовувати ацетон (ГОСТ 2768-84), етил і бутилацетат (ГОСТ 8991-78), етилцелозольв (ГОСТ 8313-88), толуол (ГОСТ 9880-76), ксилол (ГОСТ 9410-78) і їх суміші.
Як затверджувачів використовуються ароматичні поліаміни, поліаміди, діїзоцианата і їх модифікації, а й комплекси трехфторіда бору, кислоти та їх ангідриди. Однак більш переважно використовувати імідазолінів і первинний, вторинний і третинний аміни. Наприклад, поліетіленполіамід марки ПЕПА (ТУ 6-17-12742-74) або аміни затверджувач N 1 (ТУ 6-10-12663-77).
Як електропровідного вуглець наповнювача використовується вуглець (сажа) та графіт. Найбільш переважно використовувати, наприклад, вуглець марки П 268-Е (ТУ 38.41579-83), або вуглець марки П 803 (ГОСТ 7885-86), або графіт малозольний (ГОСТ 18191-78Е), або графіт порошковий особливої чистоти (ГОСТ 23463- 79).
Вуглець отримують термоокислительной деструкцією рідкої вуглеводневої сировини, такого як, наприклад, бензин, толуол, нафталін при температурі рівній або більше 1000 о С.
Допускається заміна рідкого сировини газоподібними вуглеводнями, такими як, наприклад, етилен, пропилен, пропан, метан або окис вуглецю СО. Бажано, щоб вміст чистого вуглецю в електропровідному углеродсодержащими наповнювачі було б не менше 97 мас. а питома адсорбційна поверхня понад 230 м 3 / г.
Частинки графіту мають розгалужену форму (структуру), їх переважні розміри 0,3-30 нм, що підвищує еластичність плівкового покриття на основі запропонованої композиції (фарби).
Склади композицій конкретних електропровідних фарб представлені в таблиці.
1-й приклад (см.табл.) Склад композиції для отримання плівкового електропровідного покриття, що використовується при підводиться напрузі 12 В.
2-й приклад (см.табл.) Склад композиції для отримання плівкового електропровідного покриття, що використовується при підводиться напрузі 110 В.
3-й приклад (див. Табл.) Склад композиції для отримання плівкового електропровідного покриття, що використовується при підводиться напрузі 220 В.
Експериментально перевірено, що в кожному з вищевказаних прикладів відповідний якісний і кількісний склад електропровідних фарб при заданому значенні напруги, що підводиться забезпечує температуру нагрівання плівкового покриття (утвореного даними складом) в межах від 30 до 100 ° С.
Таким чином, основними перевагами пропонованого складу фарби є те, що отримується на його основі плівкове електропровідне покриття на діелектричній підкладці має такі властивості:
низький питомий опір (від 10 -3 до 10 -4 Ом х см), що дозволяє використовувати як безпечні (12-36 В), так і промислові (127-220 В) значення напружень при використанні лакофарбового плівкового покриття в якості тепловиділяючого (резистивного) елемента електронагрівальних пристроїв і систем;
висока адгезійна здатність, що дозволяє використовувати широкий спектр підкладок, включаючи скло, шаруваті пластики, гуму;
можливість створення нагрівальних поверхонь великої площі;
можливість в процесі виготовлення отримувати електротепловиделяющіе плівки з заданим вихідним температурним параметром в інтервалі температур 30 ° С-300 ° С;
економічність;
можливість виготовлення електротепловиделяющіх плівок з тепловим навантаженням від 150 до 1600 Вт / м 2;
оптимальні умови теплопередачі одержуваних електротепловиделяющіх плівок.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Електропровідних ФАРБА, що включає епоксидне сполучна, вуглецевмісний наповнювач, затверджувач і органічний розчинник, що відрізняється тим, що вона містить в якості вуглець наповнювача суміш графіту з сажею при масовому співвідношенні графіту до сажі 0,1: 1,0, при наступному співвідношенні компонентів, мас.
- Епоксидне сполучна 8-20
- Вуглецевмісний наповнювач 11-39
- затверджувач 0,5-1,5
- Органічний розчинник Решта
Версія для друку
Дата публікації 12.11.2006гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.