JP3867937B2 - コード状ヒータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、端末加工時のストリップ作業性を大幅に向上させたコード状ヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、各種機器の保温用ヒータ、加熱用ヒータなどとして様々な構成のコード状ヒータが使用されているが、それらの中でも、例えば、高温域での用途や高ワットでの用途に好適なコード状ヒータの一例として、ヒータ芯上に金属抵抗線をスパイラル状に巻装してなるヒータ線の周上に、フッ素系エラスマーを主体とした組成物からなる架橋絶縁体層を備えた構成のものが挙げられる。この種のコード状ヒータは、高温域での用途や高ワットでの用途以外にも、フッ素系エラストマーの特徴を生かして耐油性、耐溶剤性などが要求されるような用途でも好適に使用することが可能である。
【０００３】
しかしながら、上記構成のコード状ヒータにおいては、ヒータ線が、金属抵抗線をヒータ芯上にスパイラル状に巻装した構造となっており、金属抵抗線の間に絶縁体層が食い込んでいるため、一般の絶縁電線などと比べて端末加工時のストリップ作業が非常に難しく、絶縁体層をストリップする際、金属抵抗線が絶縁体層とともにストリップされてしまったり、絶縁体層の一部が金属抵抗線の間に残留してしまい、ストリップ条件の調整や残留した絶縁体層の除去に長時間を要してストリップ作業性が著しく低下してしまうという問題点があった。ヒータ線上に残留した絶縁体層を除去する場合は、金属抵抗線の表面に傷を付けたり、金属抵抗線の巻ピッチにズレ等を生じさせたりすることがないように極めて慎重な作業が要求されるため、その作業に長時間を要しストリップ作業性が低下してしまうのであった。この際、ヒータ線の表面にシリコーンオイル等を塗布して離型処理を施しておくことも考えられるが、絶縁体層の残留を完全には防止することができず、ストリップ作業性を大幅に向上させることはできなかった。
【０００４】
そこで、別の対策として、ヒータ線と絶縁体層との間にセパレータを介在させることが考えられる。セパレータとしては、従来より様々な種類のものが公知となっているが、例えば、上記構成のコード状ヒータのように、高温域での用途や高ワットでの用途に好適なコード状ヒータの場合には、絶縁体層との耐熱性の協調をとるために、耐熱性に優れたセパレータを使用することが好ましい。耐熱性に優れたセパレータとしては、例えば、ガラス繊維等の耐熱性繊維を横巻き若しくは編組したものなどが挙げられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ヒータ線上に耐熱性繊維からなるセパレータを備えた構成のコード状ヒータにおいては、絶縁体層の残留を防止することはできるものの、絶縁体層をストリップする際に、セパレータを構成する繊維材料が切断されずにヒータ線上に残ってしまうため、この除去作業が更に必要になって、結局ストリップ作業性を大幅に向上させることはできなかった。
【０００６】
また、その製造過程においても、セパレータの形成時に必要となる横巻き工程や編組工程が製造工程数を増加させて生産性を著しく低いものにしてしまうとともに、特に、耐熱性繊維としてガラス繊維を使用した場合には、ガラス繊維は周知のように皮膚刺激性があるとともに、毛羽立ちが発生することがあるため、安全衛生上好ましくなく、作業環境の悪化を招く恐れもあった。
【０００７】
本発明はこのような点に基づいてなされたもので、その目的とするところは、端末加工時のストリップ作業性を大幅に向上させたコード状ヒータを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するべく本発明によるコード状ヒータは、ヒータ線上に、放射線崩壊性ポリマーからなるテープ状成形体を介して、放射線により架橋された絶縁体層が形成されてなることを特徴とするものである。
この際、テープ状成形体が、放射線崩壊性フッ素系ポリマーからなり、絶縁体層がフッ素系エラストマーを主体とした組成物の架橋体からなることが考えられる。
また、テープ状成形体が、放射線崩壊性ポリオレフィン系ポリマーからなり、絶縁体層がポリオレフィン系ポリマーを主体とした組成物の架橋体からなることが考えられる。
更に、テープ状成形体が、ポリテトラフルオロエチレンの焼成テープからなり、絶縁体層がフッ素系エラストマーを主体とした組成物の架橋体からなることが考えられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
ヒータ線としては、ニッケルクロム合金線、銅ニッケル合金線、ステンレス線等の金属抵抗線の単線、撚り線をそのまま、或いは、それらの金属抵抗線を、ポリエステル繊維、ガラス繊維、芳香族ポリアミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維等の繊維材料からなるヒータ芯上に巻装したものなどを用いることができる。
これらは、本発明によって得られるコード状ヒータの使用条件等を考慮して適宜に選択すれば良いが、例えば、ヒータ芯上に金属抵抗線をスパイラル状に巻装したものを使用した場合には、金属抵抗線の巻ピッチ等を調整することにより、高ワット密度のコード状ヒータを容易に得ることができるとともに、本発明によるストリップ作業性の向上効果が顕著に現われることになる。
【００１０】
上記構成のヒータ線上に、放射線崩壊性ポリマーからなるテープ状成形体を形成して、後述する絶縁体層がヒータ線上へ残留することを防ぐためのセパレータとして機能させる。放射線崩壊性ポリマーとは、放射線の照射によって、その分子量が低下する（分子間の結合が崩壊する）性質を有するものであり、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、フルオロエチレンプロピレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系ポリマーや、ポリプロピレン、塩化ビニリデン、ポリイソブチレン等のポリオレフィン系ポリマーなどを挙げることができる。これらは、本発明によって得られるコード状ヒータの使用条件等を考慮して適宜に選択すれば良いが、例えば、後述する絶縁体層をフッ素系エラストマーを主体とした組成物から構成する場合は、放射線崩壊性フッ素系ポリマーを選択し、また、絶縁体層をポリオレフィン系ポリマーを主体とした組成物から構成する場合は、放射線崩壊性ポリオレフィン系ポリマーを選択することが、得られるコード状ヒータにおける耐熱性の協調をとるうえで好ましい。
【００１１】
テープ状成形体の態様としては、例えば、押出しフィルム状のものや、不織布状のものなどが考えられるが、これ以外の形態のものであってもセパレータとしての機能を果たすものであれば何でも良い。また、その形成方法についても、ヒータ線上に、縦添えしたり、横巻きしたりする方法などが考えられ、特に限定されないが、縦添成形によった方が、後述する絶縁体層を同時に押出成形することができるため、生産性が向上して好ましい。
【００１２】
絶縁体層は、放射線の照射により架橋することが可能な電気絶縁組成物から構成する。一例として、フッ素系エラストマーを主体としたものや、ポリオレフィン系ポリマーを主体としたものなどを挙げることができる。これらは従来より様々な種類のものが公知となっているので、それらを使用しても良い。
【００１３】
まず、フッ素系エラストマーを主体とした組成物については、例えば、当該出願人の提案による特開平２−２４５０４７号公報及び特開平２−３１１５４８号公報などに、テトラフルオロエチレン−α−オレフィン共重合体を主体とした組成物が開示されている。これらの公報に示された組成物は、いずれも、２００℃を超える高度な耐熱性に加え、耐油性、耐溶剤性、機械的強度及び可とう性などをバランス良く兼ね備えていることから、高温域での用途や高ワットでの用途をはじめとして、幅広い用途で用いられるコード状ヒータの絶縁被覆材料として好適である。
【００１４】
また、ポリオレフィン系ポリマーを主体とした組成物については、例えば、当該出願人の提案による特開平２−６５４６号公報、特開平２−１８４３２号公報及び特開平２−７３８３８号公報に、所定量の酢酸ビニル成分を含有したポリオレフィンポリマーを主体とした組成物が開示されている。これらの公報に示された組成物は、いずれも、高度な難燃性と１２５℃程度以上の優れた耐熱性に加え、耐寒性、機械的強度及び可とう性などをバランス良く兼ね備えていることから、防火対策などが要求されるような用途などで用いられるコード状ヒータの絶縁被覆材料として好適である。
【００１５】
絶縁体層を形成した後、その周囲から所定量の放射線を照射して、絶縁体層を架橋することにより、本発明のコード状ヒータが完成する。放射線としては、Ｘ線、γ線、電子線、陽子線、重陽子線、α線、β線等を挙げることができるが、これらの中でも、電子線は放射線管理が容易で操作しやすいことから好ましい。
【００１６】
本発明の要旨は、この放射線による照射処理と、既に説明した放射線崩壊性ポリマーからなるテープ状成形体とを組み合わせて採用したことにあり、これによってストリップ作業性の向上という所期の効果を実現している。このような効果の発現は、以下の理由によるものである。つまり、放射線は、絶縁体層を構成する組成物における架橋反応を進行させる一方、絶縁体層を通過して内部のテープ状成形体にも照射され、テープ状成形体を構成する放射線崩壊性ポリマーの分子量を低下させる。分子量が低下したテープ状成形体は、その機械的強度が低下して脆くなり、絶縁体層をストリップする際、同時に切断されて除去されることになる。従って、コード状ヒータの端末加工時に、絶縁体層及びテープ状成形体がヒータ線上に残留することがなく、ストリップ作業性が大幅に向上する。
【００１７】
尚、本発明においては、上述したようなストリップ作業性の向上効果に加え、優れた生産性をもって製造することができるという副次的な効果も備えている。つまり、その製造過程において、ヒータ線上に、テープ状成形体を縦添成形しながら、同時に絶縁体層を押出被覆することができるため、テープ状成形体と絶縁体層を一工程で成形することが可能である。また、絶縁体層を架橋させるための放射線による照射処理を利用して、テープ状成形体の機械的強度を低下させているため、テープ状成形体に対する特別な処理が不要である。従って、従来、この種のコード状ヒータを製造する場合と同様の製造方法、同様の生産性をもってコード状ヒータを得ることができる。
【００１８】
【実施例】
以下に本発明の実施例を比較例と併せて説明する。尚、実施例１では、テープ状成形体として、ポリテトラフルオロエチレン焼成テープを使用し、絶縁体層の構成材料としては、フッ素系エラストマーを主体とした組成物を使用した。フッ素系エラストマーを主体とした組成物としては、テトラフルオロエチレン−プロピレン共重合体を主体とし、これにエチレン系共重合体の他、充填剤、架橋助剤等の添加剤を適当量配合したものを採用した。（特開平２−２４５０４７号公報、特開平２−３１１５４８号公報参照）
【００１９】
また、実施例２では、テープ状成形体として、ポリプロピレンテープを使用し、絶縁体層の構成材料としては、ポリオレフィン系ポリマーを主体とした組成物を使用した。ポリオレフィン系ポリマーを主体とした組成物としては、エチレン−酢酸ビニル共重合体とエチレン−プロピレン系共重合体を主体とし、これに難燃剤、難燃助剤、架橋助剤等の添加剤を適当量配合したものを採用した。（特開平２−６５４６号公報、特開平２−１８４３２号公報、特開平２−７３８３８号公報参照）
【００２０】
実施例１
ガラス繊維束からなる外径１．６ｍｍのヒータ芯上に、金属抵抗線として外径０．０６ｍｍのニッケルクロム合金線をピッチ２．０ｍｍでスパイラル状に巻装してなるヒータ線上に、幅１０ｍｍ、厚さ５０μｍのポリテトラフルオロエチレン焼成テープからなるテープ状成形体を縦添成形しながら、同時にフッ素系エラストマーを主体とした組成物を肉厚０．４ｍｍで押出被覆して絶縁体層を形成した。その後、加速電圧９５０ｋｖ、照射線量６０ｋＧｙの条件で電子線を照射して絶縁体層を架橋しコード状ヒータを製造した。
【００２１】
比較例１
ヒータ線上に、テープ状成形体を介することなく、直接フッ素系エラストマーを主体とした組成物を押出被覆して絶縁体層を形成した他は、実施例１と同様の材料、同様の工法によりコード状ヒータを製造した。
【００２２】
比較例２
絶縁体層を形成した後、２００℃に保持された液体中に９０秒間浸漬して架橋した他は、実施例１と同様の材料、同様の工法によりコード状ヒータを製造した。尚、このものについては、絶縁体層を構成する組成物中に予め有機過酸化物からなる架橋剤を添加しておいた。
【００２３】
実施例２
ガラス繊維束からなる外径１．６ｍｍのヒータ芯上に、金属抵抗線として外径０．０６ｍｍのニッケルクロム合金線をピッチ２．０ｍｍでスパイラル状に巻装してなるヒータ線上に、幅１０ｍｍ、厚さ５０μｍのポリプロピレンテープからなるテープ状成形体を縦添成形しながら、同時にポリオレフィン系ポリマーを主体とした組成物を肉厚０．５ｍｍで押出被覆して絶縁体層を形成した。その後、加速電圧８００ｋｖ、照射線量１５０ｋＧｙの条件で電子線を照射して絶縁体層を架橋しコード状ヒータを製造した。
【００２４】
比較例３
ヒータ線上に、テープ状成形体を介することなく直接ポリオレフィン系ポリマーを主体とした組成物を押出被覆して絶縁体層を形成した他は、実施例２と同様の材料、同様の工法によりコード状ヒータを製造した。
【００２５】
比較例４
絶縁体層を形成した後、２００℃に保持された液体中に９０秒間浸漬して架橋した他は、実施例２と同様の材料、同様の工法によりコード状ヒータを製造した。尚、このものについては、絶縁体層を構成する組成物中に予め有機過酸化物からなる架橋剤を添加しておいた。
【００２６】
ここで、このようにして得られた６種類のコード状ヒータの端末加工性（ストリップ作業性）を評価するために、端末部の絶縁体層約３０ｍｍをワイヤーストリッパーによってストリップし、ヒータ線の表面状態を確認した。
【００２７】
その結果、実施例１及び実施例２のコード状ヒータは、絶縁体層をストリップする際、同時にテープ状成形体を除去することができ、また、ヒータ線を構成する金属抵抗線にも何の異常も認められなかった。
【００２８】
これに対して、テープ状成形体を備えていない比較例１及び比較例３のコード状ヒータの場合は、絶縁体層がヒータ線上に強固に密着しており、無理やりストリップを続けるとヒータ線を構成する金属抵抗線が変形して巻ピッチにズレが生じる恐れがあったため、途中で作業を中止した。そこで、ストリップする長さを約１０ｍｍに変更して再度作業を試みたたところ、絶縁体層をストリップすることはできたものの、金属抵抗線の間に絶縁体層の一部が粉状に付着しており、この残留した絶縁体層を除去するのに長時間を要してしまった。
【００２９】
また、テープ状成形体を備えているものの、放射線の照射によらず、化学架橋法により絶縁体層を架橋した比較例２及び比較例４のコード状ヒータは、絶縁体層をストリップすることはできたものの、ヒータ線上にテープ状成形体が切断されずに残っていたため、その除去作業が更に必要となってしまった。
【００３０】
本発明は上記の実施例に限定されるものではない。まず、上記の実施例では、テープ状成形体として、ポリテトラフルオロエチレン焼成テープとポリプロピレンテープを使用したが、放射線崩壊性ポリマーから構成され、且つ、セパレータとしての機能を果たすものであれば、これ以外のものを使用しても良い。また、その形成方法についても、縦添えによらず、横巻きによって形成するようにしても良い。また、絶縁体層の構成材料としては、上記の実施例で使用したもの以外にも様々な配合の組成物を採用することが可能である。要は、放射線の照射によって架橋体を形成し、且つ、テープ状成形体を構成する放射線崩壊性ポリマーとの耐熱性の強調をとることができるものであれば何でも良い。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ヒータ線と絶縁体層との間に、放射線崩壊性ポリマーからなるテープ状成形体を形成するとともに、これらに放射線を照射することにより、絶縁体層をストリップする際、同時にテープ状成形体を除去することが可能となった。また、その製造過程においては、ヒータ線上に、テープ状成形体を縦添成形しながら、同時に絶縁体層を押出被覆することができるとともに、放射線の照射によって絶縁体層を架橋すると同時にテープ状成形体の機械的強度を低下させているため、テープ状成形体に対する特別な処理も不要である。従って、端末加工時のストリップ作業性を大幅に向上させたコード状ヒータを優れた生産性をもって得ることができる。更に、この技術思想は、コード状ヒータのみにとどまらず、機器内配線用の各種絶縁電線などにも応用可能であるため、その工業的意義は極めて大きいものである。

Claims (4)

1. ヒータ線上に、放射線崩壊性ポリマーからなるテープ状成形体を介して、放射線により架橋された絶縁体層が形成されてなるコード状ヒータにおいて、上記絶縁体層を架橋させるための放射線による照射処理を利用して、上記テープ状成形体の機械的強度を低下させることを特徴とするコード状ヒータ。
2. テープ状成形体が、放射線崩壊性フッ素系ポリマーからなり、絶縁体層がフッ素系エラストマーを主体とした組成物の架橋体からなることを特徴とする請求項１記載のコード状ヒータ。
3. テープ状成形体が、放射線崩壊性ポリオレフィン系ポリマーからなり、絶縁体層がポリオレフィン系ポリマーを主体とした組成物の架橋体からなることを特徴とする請求項１記載のコード状ヒータ。
4. テープ状成形体が、ポリテトラフルオロエチレンの焼成テープからなることを特徴とする請求項２記載のコード状ヒータ。