CN115996492A - 高弯曲加热线和放热体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高弯曲加热线和放热体。提供：用于汽车等且能实现细径化、并且具有高的弯曲耐久性和高的布线性的加热线、和安装有其的放热体。以如下方式构成解决上述课题：具有纤维芯(1)、设置于纤维芯(1)的外周的多条放热线(2)以螺旋状缠绕而成的放热部、和设置于放热部的外周的绝缘外壳(3)，放热线(2)的横绕密度为70％以上且98％以下的范围内。放热线(2)优选是以纤维芯(1)的外径D1的0.2～50倍的间距进行单层横绕而得到的，放热线(2)的条数优选为1～10条的范围内。

Description

高弯曲加热线和放热体

技术领域

本发明涉及高弯曲加热线和放热体，更详细地，涉及：用于汽车等、具有高的弯曲耐久性和高的布线性的加热线、和安装有其的放热体。

背景技术

加热线被用作电热地毯、电热毯等取暖制品、座位用加热器、转向加热器等车辆用取暖构件的放热源，提出了符合各自用途的形态。作为汽车的座位用的加热线，例如专利文献1中，提出了拉伸强度强、耐于弯折的放热线，具体而言，记载了如下放热线：a)使多条放热体线材加捻而构成放热体，在该放热体上设置绝缘外皮而成者；b)将螺带状的放热体线材以螺旋状缠绕于聚酯等的芯体上，在其上设置绝缘外皮而成者；c)将使多条放热体线材加捻而成的放热体以螺旋状缠绕于聚酯等的芯体上，在其上设置绝缘外皮而成者；d)将由经绝缘覆盖的1条或多条放热体线材构成的放热体以螺旋状缠绕于聚酯等的芯体上，在其上设置绝缘外皮而成者。

将加热线安装于汽车的座位的情况下，指出了，加热线在落座时带来异物感，或向座位的表皮面的浮起，必须使加热线具有挠性、柔软性。针对该要求，为了不带来异物感，提出了加厚垫片材料、隔着该垫片材料安装放热体的方案。然而，垫片材料成为绝热材料，有时妨碍迅速地加热座位的表皮面的速热性，相反地，如果想要改善速热性，则需要增大放热体的消耗电力，引起车辆的电池容量等所产生的限制。

针对这种问题，例如专利文献2中提出了使用落座感优异、且耐久性、可靠性高的放热线的放热体。该放热体如下构成：对多条利用了金属纤维强化的含银的铜合金线的线材分别地施加绝缘覆盖，将配置于具有挠性的支撑体的放热线以加捻线状构成，且不对放热线的外侧施加覆盖。由此，由于外径小，因此，无落座时的不舒适感，且使用了以金属纤维强化并分别施加了绝缘的线材，因此，可以进一步改善耐久性、可靠性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭61-47087号公报

专利文献2：日本特开2007-134341号公报

发明内容

发明要解决的问题

近年来，对于汽车的座位用等中使用的加热线，迫切期望以窄间距的布线来应对立即加热(迅速地加热)，因此，要求细径化。外径小的加热线的导热变良好，可以改善速热性，且可以减少落座时的不舒适感。

这样的加热线需要设计成所要求的电阻值，在将放热线以螺旋状缠绕于芯体时，通过芯体的粗细、放热线的材质、粗细、条数和横绕密度等来进行电阻值的调整。然而，如果放热线的横绕密度不适当，在放热线间产生间隙，则在挤出绝缘外壳时绝缘外壳会陷入进间隙而产生凹部，使外观变差。其结果，有在不意图的部位发生以该凹部为起点的弯曲而使加工性降低、或使弯曲耐久性降低的担心。特别是汽车的座位用加热线的情况下，由于在无纺布中以窄间距布线，因此，如果外观上存在凹部，则有被布线设备挂住而加工性降低，或产生断线等的担心。另外，在过度致密地卷绕使放热线中产生浮起而外观成为凸的情况下，也有在不意图的部位发生以该凸部为起点的弯曲而使加工性降低、或使弯曲耐久性降低的担心。

本发明是为了解决上述课题而作出的，其目的在于，提供：用于汽车等且能实现细径化、并且具有高的弯曲耐久性和高的布线性的加热线、和安装有其的放热体。

用于解决问题的方案

本发明的加热线的特征在于，具有：纤维芯；将多条放热线以螺旋状缠绕于该纤维芯的外周而成的放热部；和，设置于该放热部的外周的绝缘外壳，前述放热线的横绕密度为70％以上且98％以下的范围内。

根据本发明，放热线的横绕密度为上述范围内，因此，放热线间的间隙变小，挤出绝缘外壳时，绝缘外壳会陷入进该间隙而产生凹部或产生浮起的凸部的情况被抑制。其结果，外观不恶化，不产生以该凹凸为起点的弯曲，可以使加工性和弯曲耐久性优异。特别是汽车的座位用加热线的情况下，在无纺布中以窄间距布线时，也无被布线设备挂住而产生断线等的担心。

本发明的加热线中，前述放热线是以前述纤维芯的外径D1的0.2～50倍的间距进行单层横绕而得到的。

本发明的加热线中，前述放热线的条数为1～10条的范围内。

本发明的加热线中，从前述放热部拉拔前述绝缘外壳时的拉拔力为1N以上且8N以下的范围内。

本发明的加热线中，前述放热线为金属线材、或为在该金属线材上设有绝缘覆膜的烘烤线(焼付け線)。

本发明的放热体的特征在于，安装有上述本发明的加热线。

发明的效果

根据本发明，可以提供：用于汽车等且能实现细径化、并且具有高的弯曲耐久性和高的布线性的加热线、和安装有其的放热体。

附图说明

图1为示出本发明的加热线的一例的示意性说明图。

图2为对放热线的横绕密度进行说明的说明图。

图3的(A)为优选的横绕密度的范围内的绝缘外壳的外观，图3的(B)为横绕密度低于规定范围时的绝缘外壳的外观，图3的(C)为横绕密度超过规定范围时的绝缘外壳的外观。

图4为放热线的说明图。

图5为示出弯曲试验的方案的说明图。

图6为拉拔力的测定试样(A)和测定方法(B)的说明图。

附图标记说明

1 纤维芯

2 放热线

2a 金属线材

2b 绝缘覆膜

3 绝缘外壳

5 凹凸

5a 凹部(间隙)

5b 凸部(浮起)

10 加热线

41 载荷

42 芯棒

43 导引件

D1 纤维芯的外径

D2 放热线的线径

L 规定的长度

G 间隙

51 夹具

52 拉拔构件

53 孔

54 拉拔方向

具体实施方式

以下，对本发明的加热线和放热体，参照附图的同时进行说明。需要说明的是，本发明不限定于图示的实施方式。

[加热线]

本发明的加热线10如图1和图2所示，具有：纤维芯1；设置于纤维芯1的外周的多条放热线2以螺旋状缠绕而成的放热部；和，设置于该放热部的外周的绝缘外壳3。而且有如下特征：放热线2的横绕密度为70％以上且98％以下的范围内。需要说明的是，“具有”是指，在不妨碍本发明的效果的范围内，可以包含除此以外的构成，例如是指，可以在金属线材2a的表面设置镀层(未作图示)、绝缘覆膜2b，或可以在绝缘外壳3的外周设置熔接层等。

该加热线10的放热线2的横绕密度为上述范围内，因此，放热线间的间隙G变小，在挤出绝缘外壳3时，如图3的(A)所示，绝缘外壳3会陷入进其间隙G而产生凹部5a或产生浮起的凸部5b的情况被抑制。其结果，外观不恶化，不产生以该凹凸5为起点的弯曲，可以使加工性和弯曲耐久性优异。特别是汽车的座位用加热线的情况下，在无纺布中以窄间距布线时，也无被布线设备挂住而产生断线等的担心。需要说明的是，“横绕密度”如图3所示，是指规定的长度L中，将放热线2的线径(mm)设为D2、与相邻的放热线2的间隙G₁、··、G_n(mm)的平均设为G(mm)时，用[D2/(D2+G)]×100(％)表示。

以下，对加热线的各构成要素详细地进行说明。

(纤维芯)

纤维芯1是位于剖视加热线10时的中央作为芯材的必须的构成，优选作为卷芯发挥功能的高张力体。剖视时的中央是指，剖视时，纤维芯1的中心位置与加热线10的截面的中心位置一致或基本一致的位置。作为纤维芯1的例子，优选使用收束多条纤维而得到的纤维丝。作为构成纤维丝的纤维，如果具有强度且有耐热性则更好。例如，作为纤维，可以举出Tetoron(注册商标)等聚酯纤维、Kevlar(注册商标)等全芳香族聚酰胺纤维、Vectran(注册商标)等聚芳酯纤维、玻璃纤维等。另外，纤维芯1可以是将不同的材质的纤维、外径不同的纤维丝任意复合而得到的。

对于纤维芯1，将纤维丝形成集合线、加捻线或编入线，成为同心圆状(正圆形)或大致同心圆状的截面。此时，为了使纤维芯1为同心圆状或大致同心圆状的截面，更优选使纤维丝为加捻线。纤维芯1的外径D1没有特别限定，例如可以举出0.1～1.0mm的范围。由纤维丝形成的纤维芯1为柔软且容易变形，因此，纤维芯1为正圆形时，纤维芯1的外径D1作为其外径，纤维芯1为扁平形时，纤维芯1的外径D1作为由其截面积换算为正圆形的截面积的外径来评价。

纤维芯1通常用将纤维丝以重量换算表示的纤度(dtex)来表示，1dtex在长度10000m下为1g。纤维芯1的dtex的范围优选110～2000dtex。这种纤维芯1可以使用由单一的纤维丝形成者，也可以使用由2种以上的纤维丝形成者。由2种以上的纤维丝形成者来构成纤维芯1的情况下，只要使总计的dtex为上述范围内即可。低于110dtex时，容易成为耐久性不足。另一方面，如果超过2000dtex，则外径变大，对作业性、加工性容易产生影响。

(放热部)

放热部是将多条放热线2以螺旋状横绕于纤维芯1的外周而成的必须的构成部分。放热线2是通过电流而放热的电阻线，根据放热方式，可以任意选择成为规定电阻值的电阻线和其条数而使用。以螺旋状缠绕例如如后述的实施例，是将6条放热线2同时以螺旋状卷绕，从而每6条被卷为单层的形态。需要说明的是，以加热线10的最终外径不变粗的方式，通常为单层，也可以为2层。

放热线2是使用多条直径D2为0.04mm以上且0.2mm以下的电阻线而构成的。通过将细的放热线2以螺旋状缠绕，从而可以细径化，可以实现加热线整体的细径化与轻量化与柔软化。多条是指，图1所示的能以螺旋状缠绕的条数的范围，后述的实施例中，设为6条、7条，但例如优选可以举出1～10条。需要说明的是，以螺旋状缠绕时的间距根据纤维芯1的直径、放热线2的条数和直径而不同，因此，不能一概而论，例如优选以纤维芯1的外径D1的0.2～50倍的间距进行单层横绕。

放热线2的横绕密度为70％以上且98％以下的范围内。通过设为该范围的横绕密度，从而放热线间的间隙G变小，在挤出绝缘外壳3时，如图3所示，绝缘外壳3会陷入进其间隙G而产生凹部5a(参照图3的(B))或产生浮起的凸部5b(参照图3的(C))的情况被抑制。其结果，外观不恶化，不发生以该凹凸5(5a、5b)为起点的弯曲，可以使加工性和弯曲耐久性优异。特别是汽车的座位用加热线的情况下，在无纺布中以窄间距布线时，也无被布线设备挂住而产生断线等的担心。横绕密度如果变得低于70％，则在挤出绝缘外壳3时，绝缘外壳3会陷入进放热线2的间隙G，会在绝缘外壳3的表面产生凹部5a。另一方面，横绕密度如果超过98％，则会产生放热线2的浮起，有时会在绝缘外壳3的表面产生凸部5b。需要说明的是，更优选的横绕密度的范围为85％以上且95％以下的范围内。

“横绕密度”如图2所示，是指，规定的长度L中，将放热线2的线径(mm)设为D2、与相邻的放热线2的间隙G₁、··、G_n(mm)的平均设为G时，用[D2/(D2+G)]×100(％)表示。放热线彼此密合而单层卷绕的情况下，间隙G为0，因此，成为100％，例如产生相当于D2的1/4的间隙G的情况下，成为80％。“规定的长度L”是指，用于将间隙G作为平均值代入式中，算出横绕密度的长度，例如，将放热线2的线径D2的10倍设为规定的长度，以在该长度下的间隙G₁、··、G_n的平均G计算。该长度L没有特别限定，可以不是放热线2的线径D2的10倍，取5个间隙G₁、··、G₅的平均的情况下，只要为线径D2的5倍即可，或者取20个间隙G₁、··、G₂₀的平均的情况下，只要为线径D2的20倍即可。

放热线2可以举出：如图4的(A)所示，仅由金属线材2a构成，或如图4的(B)所示，由在金属线材2a上设有绝缘覆膜2b的烘烤线构成。作为金属线材2a，例如可以举出铜线、铜合金线等。作为铜合金线，可以举出CuAg合金、CuSn合金、CuNi合金等。可以对金属线材2a的表面施加镀层。作为镀层，优选镀焊料层、镀锡层、镀金层、镀银层、镀镍层等。作为绝缘覆膜2b，可以举出具有耐热性的聚氨酯(PU)、聚酯酰亚胺(PEI)、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)等。绝缘覆膜2b的厚度在一般的日本工业标准(JIS C3202：2014)中为1种、2种、3种的程度，从其中可以选择任意的厚度。

(绝缘外壳)

绝缘外壳3以覆盖放热线2的方式设置。例如，可以在设置放热线2后，以覆盖其外周的方式，由树脂挤出等形成。作为绝缘外壳3的构成材料，只要为有绝缘性、有耐热性的树脂材料即可，本发明中，绝缘外壳3优选可以举出尼龙、聚酯弹性体、ETFE、FEP、PFA的氟系树脂。另外，也可以为氯乙烯树脂、聚乙烯等聚烯烃、聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯。尼龙中包含尼龙12、尼龙11、尼龙6等。

绝缘外壳3的厚度也根据放热部的外径尺寸、最终加热线的外径而不同，优选0.03mm以上、更优选0.05mm以上，另一方面，优选1.0mm以下、更优选0.30mm以下。

绝缘外壳3期望由树脂挤出形成。挤出形成后的绝缘外壳3容易成为恒定的厚度，也可以减小其表面的凹凸。通过设置这种挤出形成的绝缘外壳3作为最外层，从而为了以窄间距的布线而细径化的情况下，也不易引起局部的弯曲。其结果，可以实现落座时无不舒适感的程度的细径化，可以进行形成放热体时的窄间距布线，且可以提高弯曲耐久性。

另外，期望将挤出成型绝缘外壳3时的条件(成型温度的设定、模具、接头等成型治具的设定等)设定为稳定且适当的值，其结果，如后述的实施例中说明，可以使从放热部(放热线2)拉拔绝缘外壳3时的拉拔力为1N以上且8N以下的范围内。通过使拉拔力为这种范围内，从而有如下优点：放热部(放热线2)与绝缘外壳3之间的密合适度，在加热线10的终端加工中剥离绝缘外壳3时无绝缘外壳3的错位，带来规定的尺寸精度，对弯曲耐久性也无不良影响。另一方面，无法将这种条件设定为稳定且适当的值的情况下，有时拉拔力成为低于1N，或超过8N。拉拔力低于1N的情况下，有时放热部(放热线2)与绝缘外壳3之间的密合弱，在加热线10的终端加工中剥离绝缘外壳3时绝缘外壳3的位置会错位，得不到规定的尺寸精度，或弯曲耐久性差。拉拔力超过8N的情况下，有时放热部(放热线2)与绝缘外壳3之间的密合过强，在加热线10的终端加工中剥离绝缘外壳3时绝缘外壳3不从放热部(放热线2)脱离，放热线2会伸长。

[放热体]

本发明的放热体安装有本发明的加热线10。这种放热体是用能实现弯曲耐久性的加热线10而形成的，因此，变得容易将加热线10布线性良好地缝到构成放热体的座位基材等对象物上。

作为放热体，可以举出用于各种用途的放热体，例如可以举出电热地毯、电热毯等取暖制品、座位加热器、转向加热器等车辆用取暖构件，优选可以安装于汽车用的座位。作为汽车用取暖构件的放热体中，加热线通过缝入座位基材等对象物而配置。

对于将加热线10缝到座位基材上而言，加热线10的外观表面均匀且无凹凸5时，不易引起应力集中，弯曲耐久性变良好，因此，可以布线性良好地缝入。布线加热线10并缝入时，对加热线10施加应力，但本发明的加热线10对这种应力的耐性高，因此，可以实现落座时无不舒适感的程度的细径化，而且也可以进行形成放热体时的窄间距布线。

实施例

以下，根据实施例，对本发明进一步详细地进行说明。需要说明的是，本发明不限定于此。

[实施例1]

作为纤维芯1，使用的是，收束聚芳酯纤维使外径为约0.27mm者。在该纤维芯1上，将外径0.120mm的铜合金线(含有0.3质量％的锡的铜合金所形成的金属线材2a。以下的实施例2、3、4和比较例1也相同)7条作为放热线2，以7条同时成为单层的方式，以间距2.4mm以螺旋状进行横绕。接着，以厚度成为0.2mm的方式将尼龙12进行熔融挤出，形成绝缘外壳3。如此制作总外径0.90mm的加热线10。此时的横绕密度为85.5％。

[实施例2]

作为纤维芯1，使用的是，收束聚芳酯纤维使外径为约0.17mm者。在该纤维芯1上，将外径0.09mm的铜合金线6条作为放热线2，以6条同时成为单层的方式，以间距2.0mm以螺旋状进行横绕。接着，以厚度成为0.27mm的方式将上述同样的尼龙12进行熔融挤出，形成绝缘外壳3。如此制作总外径0.90mm的加热线10。此时的横绕密度为80.3％。

[实施例3]

作为纤维芯1，使用的是，收束聚芳酯纤维使外径为约0.27mm者。在该纤维芯1上，将外径0.080mm的铜合金线7条作为放热线2，以7条同时成为单层的方式，以间距1.67mm以螺旋状进行横绕。接着，以厚度成为0.23mm的方式将上述同样的尼龙12进行熔融挤出，形成绝缘外壳3。如此制作总外径0.90mm的加热线10。此时的横绕密度为72.8％。

[实施例4]

作为纤维芯1，使用的是，收束聚芳酯纤维使外径为约0.17mm者。在该纤维芯1上，将外径0.080mm的铜合金线6条作为放热线2，以6条同时成为单层的方式，以间距0.91mm以螺旋状进行横绕。接着，以厚度成为0.28mm的方式将上述同样的尼龙12进行熔融挤出，形成绝缘外壳3。如此制作总外径0.90mm的加热线10。此时的横绕密度为93.6％。

[比较例1]

作为纤维芯1，使用的是，收束聚芳酯纤维使外径为约0.27mm者。在该纤维芯1上，将外径0.074mm的铜合金线7条作为放热线2，以5条同时成为单层的方式，以间距3.51mm以螺旋状进行横绕。接着，以厚度成为0.24mm的方式将上述同样的尼龙12进行熔融挤出，形成绝缘外壳3。如此制作总外径0.90mm的加热线10。此时的横绕密度为60.0％。

[特性评价]

(表面状态)

使各加热线10通过凹凸检测器，评价表面状态。凹凸检测器以能检测50μm以上的凹凸的方式进行设定。评价以长度10m中的凹部的个数进行，将凹部低于3个的情况记作“〇(良)”、凹部为3个以上的情况记作“▲(不良)”。需要说明的是，实施例1～4中，横绕密度为72.8％～93.6％是优选的范围。

(弯曲耐久性)

弯曲耐久性试验如图5所示，在半径5mm的芯棒42、42之间夹持各实施例和比较例中制作的长度1000mm的加热线10，在加热线10的下方端部安装载荷41，在与芯棒42垂直方向上，以每分钟30次的速度，将两侧各90度的弯曲作为1次，测定弯曲次数。对于弯曲次数的评价，以加热线10的电阻值上升10％为止的次数来进行。供于试验的加热线10的弯曲次数均超过5000次，因此，将评价记作“○(良)”，在超过的时刻结束测定。另一方面，比较例1中，弯曲次数未达到5000次，因此，将评价记作“△(不良)”。

[表1]

表1

	横绕密度	外观	弯曲耐久性
				实施例1	85.5％	○	○
实施例2	80.3％	○	○
				实施例3	72.8％	○	○
实施例4	93.6％	○	○
				比较例1	60.0％	▲	△

(拉拔力)

以图6所示的方法测定拉拔力。如图6的(A)所示，试样使用的是，切断得到的加热线10，以确保保持残留绝缘外壳3的部分(BC间)的长度50mm、放热部(放热线2)的露出部分(AB间)的长度成为25mm以上的方式，去除端部的绝缘外壳3而成者。如图6的(B)所示，测定如下：首先，将露出的放热部(放热线2)插入拉拔构件52的孔53，之后，用夹具51固定。未通过孔53的绝缘外壳3在孔53的周缘被保持，在该状态下，将拉拔构件52沿拉拔方向54以约250mm/分钟的速度移动。此时，将以载荷测定机测得的力作为从放热部(放热线2)拉拔绝缘外壳3时的拉拔力，用N(牛顿)评价。

拉拔力的评价按照基于预先进行的实验结果的以下的基准进行。拉拔力低于1N的情况下，放热部(放热线2)与绝缘外壳3之间的密合弱，在加热线10的终端加工中剥离绝缘外壳3时绝缘外壳3的位置会错位，得不到规定的尺寸精度，或弯曲耐久性差，因此，记作“△(不良)”。拉拔力超过8N的情况下，放热部(放热线2)与绝缘外壳3之间的密合过强，在加热线10的终端加工中剥离绝缘外壳3时绝缘外壳3不从放热部(放热线2)脱离，放热线2会伸长，因此，记作“△(不良)”。另一方面，拉拔力为1N以上且8N以下的范围内的情况下，放热部(放热线2)与绝缘外壳3之间的密合适度，在加热线10的终端加工中剥离绝缘外壳3时无绝缘外壳3的错位，带来规定的尺寸精度，对弯曲耐久性也不产生不良影响，因此，记作“○(良)”。对于实施例1～4的加热线10，测定拉拔力。其结果均为“○(良)”，为1N～8N的范围内。

Claims (6)

1.一种加热线，其特征在于，具有：纤维芯；将多条放热线以螺旋状缠绕于该纤维芯的外周而成的放热部；和，设置于该放热部的外周的绝缘外壳，所述放热线的横绕密度为70％以上且98％以下的范围内。

2.根据权利要求1所述的加热线，其中，所述放热线是以所述纤维芯的外径D1的0.2～50倍的间距进行单层横绕而得到的。

3.根据权利要求1或2所述的加热线，其中，所述放热线的条数为1～10条的范围内。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的加热线，其中，从所述放热部拉拔所述绝缘外壳时的拉拔力为1N以上且8N以下的范围内。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的加热线，其中，所述放热线为金属线材、或为在该金属线材上设有绝缘覆膜的烘烤线。

6.一种放热体，其特征在于，安装有权利要求1～5中任一项所述的加热线。

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