JPH05507173A - 長尺電気抵抗ヒーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 長尺電気抵抗ヒータ一 本発明は、抵抗加熱要素、特にＰＴＣ挙動を示す導電性ポリマー組成物から作ら れた抗加熱要素を有して成る自己制御性ストリップヒーターを有して成る電気デ バイスに関する。

発明への導入 多（の用途の場合、例えばパイプまたはタンクのような基材を抵抗加熱要素を有 して成る長尺ヒーターにより加熱することが望ましい。抵抗要素と導電性基材と の間における電気的短絡を防止するために、抵抗加熱要素の周囲に電気絶縁性ジ ャケットを供給することがしばしば必要である。そのような絶縁性ジャケットは 電気的絶縁および環境的保護を提供するが、適当な摩耗抵抗を有さないことがあ る。結果として、靭性および摩耗抵抗のために絶縁ジャケット上にブレードを供 給することがしばしばある。ブレードが金属製である場合、接地ブレードとして も作用する。

発明の要約 近年、ポリマー絶縁ジャケットを有する長尺ヒーター、特に自己制御性導電性ポ リマーヒーターの易燃性を減らすことが強く望まれている。長尺ヒーターの易燃 性を評価する標準的な方法は、レファレンス・スタンダード・フォー・エレクト リカル・ワイヤーズ、ケーブルズ、アンド・フレキシブル・コーグ（Ｒｅｆｅｒ ｅｎｃｅ　５ｔａｎｄａｒｄ　ｆｏｒ　Ｅｌｅｃｔｉｒｉｃａｌ　ｆｉｒｅｓ、 　Ｃａｂｌｅｓ、　ａｎｄ　Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｃｏｒｄｓ）、Ｕk１５ ８１、Ｎｏ、１０８０　（１９８３年８月１５日）に記載されているアンダーラ イターズ・ラボラトリ−・ヴイー・ダブリュー　（Ｕｎｄｅｒｖｒｉｔｅｒ’　 ｓ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｖＷ）　−１燃焼試験である。ポリオレフィンジャ ケットおよび／またはポリオレフィン系の導電性ポリマーを有して成る抵抗要素 を含むヒーターは、フルオロポリマージャケントおよび／またはフルオロポリマ ーを有して成る抵抗要素よりｖｗ−１試験に合格しにくい。金属接地ブレードを 有して成るヒーターは、対応するブレードを有さないヒーターより一般的にはよ り燃え易い。ヒーターの易燃性は、小さい易燃性を有するポリマーを（絶縁ジャ ケットおよび／または導電性ポリマーからできている場合は抵抗要素に）使用す ることにより、例えばポリオレフィンの代わりにフン素化ポリマーを使用するこ とにより減らすことができる。易燃性は、また、難燃剤、例えば二酸化ニアンチ モンおよび／またはハロゲン含有添加剤をポリマーに含ませることにより減らす ことができる。しかしながら、これらの方法では、コストおよび重量が増える、 処理が困難である、また、可撓性のような物性に悪影響があるなどの欠点が問題 となる。更に、ハロゲン含有物質の使用が禁止されたり、抑制されたりする環境 がある。

我々は、長尺ヒーターの易燃性は、追加の絶縁ジャケットを供給することにより 、あるいは単一のノヤケット（２つの絶縁ジャケットの一方を含む）を２つまた はそれ以上のジャケットに置き換えることにより減らすことができることを見い だした。このようにすると、ｖｗ−１試験に不合格のヒーターをｖｗ−１試験に 合格するものに変換することができる。現存するヒーターの通常のジャケットの 上に、またはその下に追加の絶縁ツヤヶソトを加える場合、追加の絶縁ジャケッ トの材料の易燃性により（これにより影響を受けるがもしれないが）易燃性の減 少は決定されない。通常は可燃性と見なされる材料でできたジャケットであって も有効であり得る。例えば、既知のヒーターの通常の絶縁ジャケットの周囲にポ リエチレンテレフタレートの薄いフィルムを巻き付けることにより易燃性を顕著 に減少させることができた。同様に、単一の絶縁ツヤヶットを２つの絶縁ジャケ ットの組み合わせにより置換する場合、この組み合わせは易燃性以外の性質につ いては単一のジャケントと実質的に同等の組み合わせであってよい。例えば、単 一のポリオレフィン系絶縁ジャケットを、同じ材料がらできており、また、同じ 全体の肉厚を有する２つの絶縁ジャケットにより置換することにより易燃性を低 下てきることを我々は見いだした。

過去に、２つ（またはそれ以上）の絶縁ジャケットを有する長尺ヒーターが使用 され、または、そのようなヒーターを使用することが提案されてきたが、それは 、我々の知る限りでは易燃性に関する目的のためのものではない。そのような既 知のヒーターは、それ自体、我々の発明の一部分を構成するものではないことは もちろんである。しかしながら、我々の発明は、絶縁ジャケットの既知の組み合 わせを使用するが、既知のヒーターとは、例えばそのような組み合わせが以前に 周囲に配置されていたものとは異なる加熱コアを使用する点で、異なるヒーター を含む。特に、本発明は、従来技術においてはヒーターコア（またはヒーターの １つまたはそれ以上の他の要素）に関する理由故に選択されていた絶縁ツヤヶッ トの既知の組み合わせを含む新規なヒーターコアを含む。そのような理由は、新 規なヒーターには当て嵌まらない。

第１の要旨において、本発明はＶＷ−１燃焼試験に合格する長尺ヒーターを提供 し、該ヒーターは、 （１）抵抗加熱要素を有して成るコア。

（２）（ａ）コアを包囲し、また、 （ｂ）有機ポリマーを含んで成る第１絶縁材料でできている第１絶縁ジヤケツト 、および （３）第１絶縁ジヤケツトを包囲し、また、それに接触する第２絶縁ジヤケツト を有して成り、 ヒーターの要素は、（ａ）第２絶縁ジヤケツトを含まない以外は実質的に同じで あるヒーターがＶＷ−１燃焼試験に不合格となり、また（ｂ）第１絶縁ジヤケツ トを含まない以外は実質的に同じであるヒーターがｖｗ−１燃焼試験に不合格と なるようになっている。

第２の要旨において、本発明は、基材を加熱するためのヒーターアッセンブリを 提供し、このアッセンブリは、 （１）（ａ）抵抗加熱要素を有して成るコア、（ｂ）コアを包囲し、有機ポリマ ーを含んで成る第１絶縁材料からできている第１絶縁ジャケット、および （Ｃ）第１絶縁ジヤケツトの周囲に第２絶縁材料の予備成形テープまたは金属化 ポリマーテープを巻き付けて、その結果、テープの縁が重なるようにすることに より形成された第２絶縁ジヤケツトであって、テープは好ましくはポ？ジエステ ルを含んで成り、０．００５インチ以下の厚さを有する第２絶縁ジヤケツト を有して成るヒーター、ならびに （２）ＰＶＣ，好ましくはＰＶＣフオームを含んで成る絶縁層を有して成り、 該ヒーターは基材と接触するように配！され、絶縁層により囲まれている。

図面の簡単な説明 第１図および第２図が本発明の長尺ヒーターの断面図を示す図面により本発明を 説明している。

発明の詳細な説明 本発明の長尺ヒーターは、好ましくは、以下に説明しく「燃焼試験Ｊ　（Ｆｌａ ｍｅｔｅｓｔ）と称する）、また、レファレンス・スタンダード・フォー・エレ クトリカル・ワイヤーズ、ケーブルズ、アンド・フレキ／プル・コーグ、Ｕ、Ｌ １５８１゜Ｎｏ、１０８０　（１９８３年８月１５日）に記載されているアンダ ーライターズ・ラボラド＋）−ＶＷ−１垂直ワイヤー燃焼試験に合格する。この レファレンス・スタンダードの記載事項を本発明においても参照できる。

本発明の長尺ヒーターは、抵抗加熱要素を有して成り、第１絶縁ジヤケツトおよ び第２絶縁ジヤケツトにより包囲されたコアを有して成る。第１絶縁ジヤケント は内側ジャケットであり、第２絶縁ジヤケツトは外側ジャケットである。本発明 は、第１ジヤケツトの材料、厚さなどを第２ジヤケツトに使用でき、その逆も可 能であるヒーターを含むことが理解されよう。

また、ヒーターコアは、好ましくは、その間で並列に接続された抵抗加熱要素を 有する２本の長尺電極を有して成る。しかしながら、直列または直列／並列混合 ヒーターも使用できる。抵抗加熱要素は連続ストリップの形態または複数の間隔 を隔てて離れた個々の！ｌｌＯ！ｌｌＩ要素の形態であってよい。加熱要素を剛 性を有する、脆性を有する、または硬質の材料から製造する場合、後者の配列が 好ましい。コアが２本の間隔を隔てて離れた電極を有して成る場合、電極は通常 中実または撚り金属ワイヤー、例えばスズ−またはニッケルー被覆銅線であるが 、他の導電性材料、例えば導電性塗料、金属箔またはメソシュを使用できる。複 数の加熱要素が存在する場合、それぞれは電極ｌ：電気的に、また、物理的に接 続されている。

電極は、全体的に、または部分的に抵抗要素の材料中に埋設され、あるいは抵抗 要素の表面に取り付けれられていてよい。加熱要素が連続ストリップの形態であ る場合、電極はその中に埋設されていてよく、あるいはカマス（Ｋａｍａｔｈ） の米国特許第４．４５９．４７３号に記載されいるように（本明細書においてこ れを参照できるが）、連続ストリップは、例えば、場合によって存在する電気絶 縁性のスペーサーにより離されている電極の周囲にファイバーを巻き付けること により、それぞれの電極と交互に間欠的に接触を形成してよい。

抵抗加熱要素はいずれの適当な抵抗材料でできていてもよく、例えばＢａＴｉ２ Ｏ３のような導電性セラミック、酸化マグネシウムもしくは酸化アルミニウムの ような金属酸化物、あるいは好ましくは導電性ポリマー組成物からできていてよ い。導電性ポリマー組成物は、ポリマー成分およびその中に分散または分布して いる粒状導電性充填剤を含んで成る。ポリマー成分は有機ポリマー（この用語は 、シロキサンを含むものとして使用している。）、非結晶熱可塑性ポリマー（例 えばポリカーボネートまたはポリスチレン）、エラストマー（例えばポリブタジ ェンまたはエチレン／プロピレン（ＥＰＤＭ）ポリマー）またはこれらの少なく とも１種を含んで成るブレンドであってよい。特に好ましいのは、結晶性有機ポ リマー、例えば１種またはそれ以上のオレフィンのポリマー、特にポリエチレン ；少なくとも１種のオレフィンおよびそれと共重合可能な少なくとも１種のモノ マーのコポリマー、例えばエチレン／アクリル酸、エチレン／アクリル酸エチル およびエチル／酢酸ビニルコポリマー：溶融成形可能なフルオロポリマー、例え ばポリビニリデンフルオライドおよびエチレンテトラフルオロエチェン、ならび にそのようなポリマーの２種またはそれ以上のブレンドである。そのような結晶 性ポリマーは、組成物がＰＴＣ（抵抗正温度係数、ｐｏｓｉｔｉｖｅ　ｔｅｍｐ ｅｒａｔｕｒｅ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｆ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）挙動 を示すのが望ましい場合に特に好ましい。本明細書においては、ｒＰＴＣ挙動」 なる用語は、少なくとも２．５のＲ１４値および／または少なくとも１０のＲ１ ００値を有する組成物または電気デバイスを意味するものとして使用し、好まし くは少なくとも６のＲ３゜値を有する必要がある。ここで、Ｒ１４は、１４℃の 温度範囲の終わりと最初における抵抗率の割合（比）であり、Ｒ１００は、１０ ０℃の温度範囲の終わりと最初における抵抗率の割合であり、Ｒ８゜は３０℃の 温度範囲の終わりと最初における抵抗率の割合である。また、組成物は、粒状の 導電性充填剤、例えばカーボンブラック、グラファイト、金属、金属酸化物また は粒状の導電性ポリマー、あるいはこれらの組み合わせを含んで成る。場合によ り、導電性ポリマー組成物は、不活性充填剤、抗酸化剤、安定剤、分散剤、架橋 剤または他の成分を含んで成る。混合は、好ましくは溶融処理、例えば溶融押出 により行う。組成物は、放射線照射または化学的手段により架橋してよい。電極 が長尺ワイヤーを有して成り、抵抗加熱要素が導電性ポリマー組成物を有して成 る自己制御性ストリップヒーターが特に有用である。本発明において使用するの に適当な導電性ポリマーおよび本発明に基づいて絶縁ジャケットを修正できるヒ ーターは、米国特許第３．８３８．１４４号（ベダード（Ｂｅｄａｒｄ）ら）、 同第３．８６１．０２９号（スミス−ヨハンセン（Ｓｍｉｔｈ−Ｊｏｈａｎｎｓ ｅｎ）ら）、同第４．０１７．７１５号（ホワイトニー（Ｗｈｉｔｅｎｅｙ）ら ）、同第４．１８８．２７６号（ライオンズ（Ｌｙｏｎｓ）ら）、同第４．２３ ７．４４１号（ファン・コニ不ンブルグ（ｖａｎ　Ｋｏｎｙｎｅｎｂｕｒｇ）ら ）、同第４．２４２．５７３号（）くトリワーラ（Ｂａｔｌｉｗａｌｌａ）　） 　、同第４．２４６．４６８号（ホース？　（Ｈｏｒｓｍａ）　）　、同第４． ３３４゜１４８号（カムペ（Ｋａｍｐｅ）　）　、同第４．３３４．３５１号（ ソポリー（Ｓｏｐｏｒｙ）　）、同第４．３８８．６０７号（トイ（Ｔｏｙ）ら ）、同第４．３９８．０８４号（ウオルティ−（ｌａｉｔｙ）　）　、同第４． ４００．６１４号（ソポリー）、同第４．４２５゜４９７号（リアリー（Ｌｅａ ｒｙ）　）　、同第４．４２６．３３９号（カマス（Ｋａｍａｔｈ）ら）、同第 ４，４３５．６３９号（グアヴイソチ（Ｇｕｒｅｖｉｃｈ）　）　、同第４．４ ５９゜４７３号（カマス）、同第４．４７０．８９８号（ペネック（Ｐｅｎｎｅ ｃｋ）ら）、同第４．５１４．６２０号（チェノ（Ｃｈｅｎｇ）ら）、同第４． ５３４，８８９号（ファン・コニネンブルグら）、同第４．５４７．６５９号（ リアリー）、同第４．５６０．４９８号（ホースマら）、同第４．５８２．９８ ３号（ミツドグレイ（Ｍｉｄｇｌｅｙ）ら）、同第４．５７４．１８８号（ミツ ドグレイら）、同第４．５９１．７００号（ソポリー）、同第４．６５８．１２ １号（ホースマら）、同第４，６５９．９１３号（ミツドグレイら）、同第４． ６６１．６８７号（アフクハムバワー（Ａｆｋｈａｍｐｏｕｒ）ら）、同第４． ６７３．８０１号（リアリー）、同第４．７６４．６６４号（カマスら）、同第 ４．７７４．０２４号（ディープ（Ｄｅｅｐ）ら、同第４．７７５．７７８号（ ファン・コニネンブルグら）および同第４．９８０．５４１号（シエイフ（Ｓｈ ａｒｅ）ら）：ヨーロッパ特許公開第３８，７１３号、同第３８．７１８号、同 第７４．２８１号、同第１９７．７５９号および同第２３１．０６８号：ならび に国際公開第ＷＯ９０／１１００１号（バトリワーラら）および同第ＷＯ９１１ ０３８２２（エメット（Ｅ闘ｅｔｔ）に記載されている。これらの特許、公開お よび出願の開示事項を本明細書において参照できる。

加熱要素が、埋設された電極を有する導電性ポリマーの連続ストリップの形態で ある場合、ストリップの断面形状はいずれの適当な形状であってもよく、例えば 矩形、丸または亜鈴状であってよい。多くの有用な長尺ヒーターは、ＰＴＣ挙動 を示す導電性ポリマー組成物からでき、ヒーターの長さに沿って実質的に一定の 断面を有するコアを有して成る。断面のアスペクト比が小さい程、ＶＷ−１燃焼 試験においてヒーターの性能が良好であることを我々は見いだした。加熱要素の 断面の最小寸法（しばしばヒーターの厚さである）に対する加熱要素の断面の最 大寸法（しばしば電極の軸である）に対する割合は、多くの場合７：１を越えず 、好ましくは３．１を越えず、特に２１を越えず、例えば約１・１である。

断面の最大寸法はしばしば１インチ（２５４ｃｍ）以下、例えば０６インチ（１ ３ｃｍ）以下であり、および／または断面の最大面積は１．２５インチ”　（８ ，０ｃｍ２）以下、例えば０５インチ’　（３，２ｃｍ”）以下である。

第１絶縁ジャケットは、コアを包囲（そして、好ましくは接触）し、有機ポリマ ーを含んて成る。適当なポリマーには、導電性ポリマー組成物において使用する のに適当なもの、ならびにポリウレタンのような他のポリマーが含まれる。とり わけ、第１絶縁／ヤケソトに使用するポリマー組成物は、例えばＡ１□０３・３ Ｈ２０のような難燃剤もしくは５ｂ２０３および臭素化難燃剤の混合物または池 の充填剤によりしばしば変性されるので、比較的可撓性であるポリマーが好まし い。

コアと第１絶縁ツヤケントとの間で良好な物理的結合が存在するのが望ましい場 合、コアおよび第１絶縁ジヤケツトに使用する組成物は同じポリマーを含んてよ い。第１絶縁ジヤケツトはいずれの好都合な手段を用いてコアに適用してもよく 、例えば溶融成形、溶液流延またはコア上への予備成形ソート材料の成形によっ てよい。一般的には、チューブダウン（ｔｕｂｅ−ｄｏｗｎ）または加圧押出（ ｐｒｅｓｓｕｒｅｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）法によりコア上にジャケットを溶融押し 出しするのが好ましい。ヒーターをアニールする必要がある場合、即ち、コアの ポリマー成分の結晶溶融点以上で熱処理する場合、第１絶縁ジヤケツトの有機ポ リマーの融点は、コアの融点より高い必要がある。一般的には、第１絶縁ジヤケ ツトは０．０７５インチ（０１９ｃｍ）以下、好ましくは００５０インチ（０， １２５ｃｍ）以下、特に０．０４０インチ（０，１Ｃｍ）以下、例えば０．０１ ５〜０．０３０インチ（０，０４〜０゜０７３ｃｍ）の厚さを有する。

第２絶縁ジャケットは第１絶縁ジヤケツトを包囲する。第２絶縁ジヤケツトは、 第１絶縁ジヤケツトにしばしば接触し、第１絶縁ジヤケツトに結合してよい。第 ２絶縁ジヤケツトは、第１絶縁ジヤケツトと同じであっても、または異なっても よい有機ポリマーを含んで成ってよ（、あるいはガラス、例えばガラス繊維、セ ラミック、織りまたは不織繊維製品、金属、例えばアルミニウム箔、あるいは絶 縁金属、例えば金属化ポリエステルのようなもう１つの物質を含んで成ってよい 。

可撓性および軽量化のために、第２絶縁ジャケットは有機ポリマーを含んで成る 絶縁材料であるのが好ましい。ある用途の場合、第２絶縁ジヤケツトの少なくと も７５重量％の有機ポリマーは、第１絶縁／ヤケノドの有機ポリマーの少なくと も７５重量％と同じであるのが好ましい。

好ましい態様ては、第２絶縁／ヤケツトは、０．０２０インチ（０，０４ｃｍ） 以下、特に０．０１０インチ（０，０２，５ｃｍ）以下、より特に０．００６イ ンチ（０゜１５ｃｍ）以下、最も特に０．００５インチ（０，１３ｃｍ）以下、 例えば０．００１〜０００５インチ（０，００２〜０．０１．３ｃｍ）の厚さを 有する。特に適当であるのは、ポリエステル（例えばポリエチレンテレフタレー ト、デュポン（ＤｕＰ。

ｎｔ）から商品名マイラー（Ｍｙｌａｒ、商標）で市販）、ポリイミド（例えば デュポンから商品名カプトン（Ｋａｐｔｏｎ、商標）で市販されているフィルム ）、ポリビニリデンフルオライド（例えばペンウォルト（Ｐｅｎｎｗａｌｔ）か ら商品名カイナー（Ｋｙｎａｒ、商標）で市販されているフィルム）、ポリテト ラフルオロエチレン（例えばデュポンから商品名テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ、商標 ）で市販されているフィルム）またはポリエチレンのようなポリマーのフィルム である。更に、アルミニウム被覆ポリエステルも有用であり、絶縁材層からの湿 気または可塑剤がコアまたは第１絶縁ジヤケツトに浸透して損傷を与えるのを防 止することが重要である用途に特に有用である。シート、即ち、予備成形フィル ムまたはテープの形態であるそのようなフィルムを、第１絶縁ジヤケツトの周囲 に巻き付けてよく、例えば重ね目がヒーター上を螺旋状に走るように螺旋状に、 あるいはヒーター上を重ね目が真っすぐに走るようにいわゆる「巻きタバコ巻き 付け」で巻き付けてよい。普通の条件下では、接着剤を存在させることなく螺旋 状巻き付けまたは巻きタバコ状巻き付けを行い、従って、絶縁層は、湿気の侵入 に対して完全なバリヤーを提供しない。従って、これらのヒーターは、長い時間 浸漬する必要がある用途には、例えば水分の多い土壌用のヒーターに使用するの には適当ではないだろう。そのような時間の間に流体が巻き付けた絶縁材の重ね 目から入ってくることがあり得る。あるいは、他のいずれかの適当な方法、例え ばチューブダウン法による、あるいは溶液流延による溶融押出を用いてフィルム を構成する材料を第１絶縁ジヤケント上に形成してよい。ある場合では、第２絶 縁ジヤケツトを構成する材料は、ＶＷ−１試験の条件下で第２ジヤケツトが燃焼 する前に収縮するように配向されているものであってもよい。

１つの態様では、第２絶縁ジヤケツトの材料は、第１絶縁ジヤケツトの材料と同 じである。

１つの態様では、第１および第２ジヤケツトの全体の厚さは、００２５インチ（ ０，０６ｃｍ）以下である。

ある態様では、金属製ブレードを第２絶縁ジヤケツト上に供給してよい。

第２絶縁層がポリエステルフィルムまたは金属化（積層化アルミニウム）ポリエ ステルフィルムのようなフィルムを有して成る場合、第２絶縁層は、外部の絶縁 層、特にポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）フオームからの可塑剤の浸透により生じるヒ ーターの抵抗の増加から保護するのに非常に有用に成り得る。そのようなフオー ム絶縁材は、ヒーターをパイプまたは他の基材の周囲に巻き付ける場合にヒータ ーを絶縁（隔離）するために一般的に使用される。

本発明を図面により説明するが、第１図は、本発明の長尺ヒーター１の断面図で ある。２本の電極５．７の周囲に形成された導電性ポリマー組成物３を有して成 る抵抗加熱要素は、第１絶縁ジヤケツト９により包囲されている。第２絶縁ジヤ ケツト１１、例えばポリエチレン、ポリエステルまたはポリイミドのような絶縁 ポリマーの薄いフィルム、アルミニウムのような薄い金属箔または金属化ポリマ ーフィルムは、重なり領域１３が存在するような方法で第１絶縁ジヤケントの周 囲に巻き付けられている。場合により、金属接地ブレード１５が第２絶縁ノヤケ ツトを覆う。

第２図は、本発明の第２の長尺ヒーターの断面図である。この態様では、抵抗加 熱要素は、導電性ポリマー組成物３および２本の長尺電極５．１７を有して成り 、薄い第１絶縁ジヤケツト９および薄い第２絶縁ジヤケツト１１により包囲され ている。

以下の実施例により本発明を説明する。

実施例１−１９ それぞれの実施例の場合、以下に説明するヒーター１の手順でヒーターストリ・ ツブを製造した。ある実施例においては、その次に、説明するように第２絶縁ジ ヤケツトをヒーターストリップに巻き付けた。ブレード付きと示したヒーターの 場合、２８ＡＷＧスズ被覆銅ワイヤーの５本ストランドを有して成る金属ブレー ドを第２絶縁ジヤケツトまたは単一の絶縁ジャケット上に形成して表面の８６〜 ９２％を覆った。ブレードは約０．０３０インチ（０，０７６ｃｍ）の厚さを有 し、これは１８ＡＷＧワイヤーに相当する。それぞれのヒーターを以下に説明す る燃焼試験を用いて試験した。

ヒーター１ 第工表の組成１に記載の成分を予備混合して、次に、同時回転２軸スクリ；−押 出機で混合してベレットを形成した。それぞれが０．０３１インチ（０，０７９ ｃｍ）の直径を有する２本の２２ＡＷＧ７／３０ｍり二・７ケル／銅ワイヤーの 周囲に１，５インチ（３，８ｃｍ）押出機によりこのベレット化組成物を押し出 して、ワイヤー中心からワイヤー中心までの電極間隔が０．１０６インチ（０， ２６９ｃｍ）でワイヤーの間の中点における厚さが０．０８３インチ（０，２１ １ｅａ）のコアを製造した。エチレン／酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ）１０重 量％、中密度ポリエチレン３６．８％、エチレン／プロピレンゴム１０．３％、 デカブロモジフエニｋｔ＊サイＦ　（ＤＢＤＰＯ）２３．４９ｆｉ、酸化アンチ モン（Ｓｂ２０３）８．５％、タルク９．４％、酸化マグネシウム１．０％およ び抗酸化剤０．７％を含む組成物を含んで成る厚さ０．０３０インチ（０，０７ ６ｃ＋ａ）の第１絶縁シヤケ・ソトを次にコア上に押し出した。このジャケット 付きヒーターを１５Ｍｒａｄの線量で照射しブニ。

ヒーター２ 第工表の組成２に記載の成分を使用して、ヒーター１の手順を使用して、ヒータ ーを製造し、押し出し、ツヤケットを供給し、照射した。

ヒーター３ 第１表の組成３に記載の成分を使用して、ヒーター１の手順を使用して、ヒータ ーを製造し、押し出し、ツヤケントを供給し、照射した。

燃焼試験 レファレンス・スタンダード・フォー・エレクトリカル・ワイヤーズ、ケーブル ズ、アンド・フレキシブル・コープ、ＵＬ１５８１．Ｎｏ、１０８０　（１９８ ３年８月１５日）に記載されているアンダーライターズ・ラボラトリ−（ＵＬ） ＶＷ−１垂直ワイヤー燃焼試験の手順に従ってヒーターを試験した。この記載は 、本明細書において参照できる。この試験では、長さ１９．６８インチ（０，５ １１１）のヒーターサンプルを幅１２インチ（３０，５ｃｍ）　、奥行１４イン チ（３５，）ＣＩｌ＋）高さ２４インチ（６１，０ｃｍ）の寸法で上と前面が開 いた金属エンクロージャー内に垂直状態で保持する。このエンクローシャーを通 風の無い排気フード内に配置する。厚さ０．２５〜１．０インチ（０，６〜２． ５ｃｍ）の未処理外科用綿の水平層をヒーターの下でフードの床上に配置する。

幅０．５インチ（１，３ｃｍ）の非強化６０ポンドクラフトペーパー（９４ｇ／ ＋ａ”）のストリップから作ったインジケーターフラッグ（ｉｎｄｉｃａｔｏｒ 　ｆｌａｇ）をヒーターの頂部付近に位置させ、エンクロージャーの背面に向か って０．７５インチ（１，９ｃｍ）突出させる。８１６℃の火炎先端温度および １．５インチ（３，８ＣＩｎ）の円錐状の青色火炎を有するチリル（Ｔｉｒｒｉ ｌｌ）ガスバーナーを、ペーパーフラッグの下の縁の下方１０インチ（２５，４ ｃｍ）の距離でヒーターの前の箇所に５回順次適用する。試験火炎の順次適用の 間の時間は、（１）サンプルの燃焼が１５秒以内に終了する場合は、１５秒であ り、あるいは（２）燃焼が１５秒以上続（が６０秒以下である場合は、サンプル の燃焼時間の間である。

この試験に合格するには、試験火炎の５回の１５秒の適用のいずれの後でもサン プルは６０秒以上「燃焼」してはならない。更に、エンクロージャーの底部でサ ンプルの下にある綿は、試験の間に引火してはならず、サンプルの頂部Ｉこある ペーパーフラッグはその面積の２５％以上損傷を受けたり、あるいは燃焼しては ならない。

それぞれのヒーターについて、少な（とも５つのサンプルを燃焼試験条件下で試 験した。１つまたはそれ以上のサンプルが５回の火炎適用に耐えて試験に合格し たヒーターの場合、全部のサンプルが破壊するまで試験を継続した。試験に合格 したサンプルのパーセント数および破壊までに火炎を適用した回数を第■表に記 載した。

（重量％で示した成分） ＥＥＡは、エチレン／アクリル酸エチルコポリマーである。

ＭＤＰＥは、中密度ポリエチレンである。

ＣＢは、粒子寸法が２８ｎｍのカーボンブラックである。

抗酸化剤は、米国特許第３．９８６．９８１号に記載されている、平均重合度が ３〜４の４，４−チオビス（３−メチル−１−６−６−ブチルフェノール）のオ リゴマーである。

５ｂ２ｏ３は、粒子寸法が１，０〜１．８μｍの二酸化ニアンチモンである。

ＤＢＤＰＯは、（デカブロモジフェニルエーテルとしても知られている）デカブ ロモジフェニルオキサイドである。

第■表 第■表の注釈： ＰＥ５ｌは、ベルチャーーハミルトン・コーポレイション（Ｐｅｌｃｈｅｒ−Ｈ ａｍｉｌｔｏｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）からファネソクス（Ｐ　ｈａｎｅｘ 、登録商標）ＩＨＣとして市販されている、厚さ０．００１インチ（０，ＯＯ２ ５ｃｍ）の透明ポリエステルフィルムである。

ＰＥ５２は、ベルチャーーハミルトン・コーポレイノヨンからファネソクスＹＶ Ｃとして市販されている、厚さ０００１インチ（０，ＯＯ２５ｃｍ）の白色ポリ エステルフィルムである。

ＰＥ５３は、ネプコ・コーポレイション（Ｎｅｐｃｏ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ）から製品番号Ｎ０．１２３２とじて市販されている、厚さ０００１インチのポ リエステルおよび０００１インチ（０，００２５ｃｍ）のフィルムラミネートで ある。

ＡＩ／ＰＥｓは、厚さ０．００１インチ（０，００２５ｃｍ）のアルミニウム化 ポリエステルフィルムである。

Ａ１は、厚さ０．００１インチ（０，ＯＯ２５ｃ＋＋１）のアルミニウム箔であ る。

ＴＦＥは、ケムファブ・コーポレイション（Ｋｅｍｆａｂ　Ｃｏｒｐｒａｔｉｏ ｎ）からＤＦｌｏｏとして市販されている、厚さ０．００２インチの多層流延ポ リテトラフルオロエチレンフィルムである。

ＰＩは、デュポンからカプトンＨＮ２００として市販されている、厚さ０．００ ２インチ（０，ＯＯ５ｃｍ）のポリイミドフィルムである。

ガラスは、フレイン（Ｃｒａｎｅ）からフレイングラス（Ｃｒａｎｅｇｌａｓ） 　２３０として市販されている、厚さ０．００５インチのガラス繊維織りテープ である。

ＰＥＩは、ギリズ・アンド・レイン（Ｇｉｌｌｉｓ　ａｎｄ　Ｌａｎｅ）から市 販されている、厚さ１．２５インチ（０，ＯＯ３ｃｍ）の低密度ポリエチレンフ ィルムである。

ＰＥ２は、ギリズ・アンド・レインから市販されている、厚さＯ，ＯＯ３インチ （０，００８ｃｍ）の低密度ポリエチレンフィルムである。

ＰＶＦ２は、ペンウォルトから市販されている、厚さ０．００２インチ（０，０ ０５ｃ１１）のカイナーポリビニリデンフルオライドフィルムである。

実施例２４（比較例） エチレン／アクリル酸エチル３９重量％、中密度ポリエチレン３９％、カーボン ブラック２２％および抗酸化剤１０％を含んで成る導電性組成物を調製し、それ ぞれが領０３１インチ（０，０７９ｃｍ）の直径を有する、２本の２２Ａ、ＷＧ ７／３０撚りニッケル／銅ワイヤー上に押し出してほぼ円形形状のコアを製造し た。コアの直径は約０１４５インチ（０，３６８ｃｍ）であり、電極の間隔は、 ワイヤーの中心からワイヤーの中心までで約０．０７５インチ（０，１９１，ｃ ｍ）であった。次に、３０重量％の難燃剤（Ｓｂ２０３８％およびＤＢＤＰ０２ ２％）を含む熱可塑性ゴム（リッチホールド・ケミカルズ（Ｒｉｃｈｈｏｌｄ　 Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）から市販されているＴＰＲ（登録商標）８２２２Ｂ）を含 んで成る、厚さ００３５インチ（０，０８９ｃｍ）の第１絶縁ジヤケツトをコア 上に押し出した。ジャケット付きヒーターを約１０　Ｍｒａｄの線量で照射した 。ｖｗ−１条件下で試験した場合、ヒーターは破壊した。

実施例２５ 実施例２４の手順に従ってヒーターコアを製造した。熱可塑性ゴム（リッチホー ルト・ケミカルズから市販されているＴＰＲ８２２２Ｂ）を含んで成る、厚さ０ ０２０インチ（０，０５１ｃｍ）の第１絶縁ジヤケントをコア上に押し出した。

次に、同じ材料を含んで成る、厚さ０．０１８〜００２０インチ（０，０４６〜 ０、０５１ｃＩ１１）の第２絶縁ジヤケツトを第１絶縁ジヤケツト上に押し出し た。ジャケットを供給したヒーターを約１（Ｔｈｉｒａｄの線量で照射した。こ のヒーターは、”ｖ’Ｗ−１試験に合格した。

実施例２６（比較例） エチレン／アクリル酸エチル２９３重量％、高密度ポリエチレン３２４％、カー ボンブラック１７２％、酸化亜鉛２０．２％、加工助剤０．６％、および抗酸化 剤０５％を含んで成る導電性組成物を調製し、２本の１６ＡＷＧ１９擦りニッケ ル／銅ワイヤ−（それぞれの直径は、０．０５フインチ（０，１４５ｃｍ）　） 上に押し出してワイヤーの中心からワイヤーの中心までのワイヤー間隔が０２６ ０インチ（０，６６０ｃｍ）のコアを製造した。ワイヤーの間においてヒーター コアの断面はほぼ矩形であった。次１こ、実施例１にて説明した／ヤヶット用組 成物を含んで成る、厚さ０．０３０インチ（０，０７６ｃｍ）の第１絶縁／ヤケ ツトをコア上に押し出した。次に、スズ被覆銅接地ブレードを第１絶縁ジヤケツ トの周囲に配置した。このヒーターはｖｗ−１試験に合格した。

異なる絶縁層と接触する場合、８８°Ｃ（１９０″’Ｆ）における熱的エージン グ（経時変化）に対するヒーターの応答は、ヒーターを長さ１２インチ（３０， ５ｃｍ）に切断して電極を一端で露出させて測定した。他方の端部を熱収縮性エ ンドキャップにより覆って湿気または他の流体が侵入するのを防止した。それぞ れのサンプルを厚さ０３７５インチ（０，９５ｃｍ）のアルミニウムプレート上 に配置し、次に、厚さ０．３８〜０．７５インチ（０，９７〜１．９０ｃｍ）の 絶縁材シートにより覆った。厚さ０．１２５インチ（０，３２ｃｍ）のアルミニ ウムのトッププレートを絶縁材層の上に配置した。２１℃（７０°Ｆ）における 抵抗値を測定して初期抵抗とし、次に、サンプルを８８℃に加熱した空気循環オ ーブンに配置した。

周期的にサンプルをオーブンから取り出し、２１℃まで冷却し、その抵抗値を測 定した。エージング後の抵抗値を初期値で割ることにより「正規化抵抗Ｊ：ＲＮ を算出した。試験の結果を第■表に示す。

実施例２７ 厚さ０００１インチ（０００２５ｃｍ）のポリエステルフィルムスＩＨＣとして ペルチャー−ハミルトン・コーポレイションから市販）でできている第２絶縁層 を第１絶縁層と接地ブレードとの間に第１絶縁層の周囲に螺旋状に巻き付けるこ とにより挿入した以外は、実施例２６に従ってヒーターを製造した。試験の結果 を第■表に示す。

実施例２８ 第２絶縁層が厚さ０．００１インチ（０．　０　０　２　５ｃｍ）のアルミニウ ム化ポリエステルフィルムからできている以外は、実施例２７に従ってヒーター を製造した。

試験の結果を第■表に示す。

ポリエステルまたは金属化ポリエステルを巻き付けたヒーターは、可塑剤を含む ＰＶＣフオーム対して露出した場合、優秀な性能を有したことが明らかである。

第■表に対する注釈 シリコーン（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）は、インスレクトロ（Ｉｎｓｕｌｅｃｔｒｏ） からコーラスティック（Ｃｏｈｒｌａｓｔｉｃ）フオーム、ソフトグレードとし て市販されているシリコーンフオームの厚さ０．３８インチ（０，９７ｃｍ）の シートである。

ルーバテックス（Ｒｕｂａｔｅｘ、商標）は、ルーバテックスから市販されてい る厚さ０．７５インチ（１，９１ｃｍ）のポリ塩化ビニルフオーム絶縁材である 。これは、可塑剤を含んでいる。

アーマテックス（Ａｒｍａｔｅｘ、商標）は、アームストロング（Ａｒｍｓｔｒ ｏｎｇ）から市販されている厚さ０．７．５インチ（１，９１ｃｍ）のポリ塩化 ビニルフオーム絶縁材である。これは、可塑剤を含んでいる。

要約書 抵抗加熱要素のコアが第１絶縁ジヤケツト（９）および第２絶縁ジヤケツト（１ １）により包囲されている長尺ヒーター。好ましい態様では、抵抗加熱要素のコ アは、導電性ポリマー組成物（３）を含んで成り、ヒーターはＶＷ−１燃焼試験 に合格する。第２絶縁ジヤケント（１１）は、第１絶縁ジヤケツト（９）と同じ 材料からできていてよい。ある用途の場合、第２絶縁ジヤケツトは薄いフィルム 、例えばポリエステルフィルムであるのが好ましい。

国際調査報告 ｋｍｒ１１＋１−−−＋　ａ−−ｂ−−＋＋　ｐｃＴ／Ｉ！＜Ｑ＋　／ｎ１１り １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ＶＷ−１燃焼試験に合格する長尺ヒーターであって、（１）抵抗加熱要素を 有して成るコア、（２）（ａ）コアを包囲し、また、 （ｂ）有機ポリマーを含んで成る第１絶縁材料からできている第１絶縁ジャケッ ト、および （３）第１絶縁ジャケットを包囲してそれに接触する第２絶縁ジャケットを有し て成り、 ヒーターの要素は、（ａ）第２絶縁ジャケットを含まない以外は実質的に同じヒ ーターはＶＷ−１燃焼試験に不合格となり、また、（ｂ）第１絶縁ジャケットを 含まない以外は実質的に同じヒーターはＶＷ−１燃焼試験に不合格となるように なっているヒーター。 ２．以下の特徴： （１）第１絶縁ジャケットおよび第２絶縁ジャケットの少なくとも一つの厚さは 、０．０１５インチ（０．０３８ｃｍ）以下、好ましくは０．０１０インチ（０ ．０２５ｃｍ）以下、特に０．００５インチ（０．０１３ｃｍ）以下であること 、（２）第２絶縁ジャケットは、第１絶縁ジャケットの周囲に予備成形されたテ ープを巻き付けることにより形成されていること、（３）ヒーターは、第２絶縁 ジャケットを包囲する金属製ブレードを含んでいること、 （４）第１絶縁材料の有機ポリマーの少なくとも７５重量％は、ポリウレタン、 ポリビニリデンフルオライドおよびポリエチレンの１種またはそれ以上から選択 されるポリマーでないポリマーであること、（５）第２絶縁ジャケットは、有機 ポリマーを含んで成り、有機ポリマーの少なくとも７５重量％は、ポリエチレン 、エチレン／テトラフルオロエチレンコポリマーおよびフッ素化エチレンプロピ レンコポリマーの１種またはそれ以上から選択されるポリマーでないポリマーで あること、（６）第２絶縁ジャケットは、有機ポリマーを含んで成る第２絶縁材 料からできており、第１絶縁材料中の有機ポリマーの少なくとも７５重量％は第 ２絶縁材料中の有機ポリマーの少なくとも７５重量％と同じであること、（７） 第２ジャケットは、チューブダウン押出法により形成されていること、（８）ヒ ーターのコアは、 （ａ）ＰＴＣ挙動を示す導電性ポリマー組成物からでき、ヒーターの長さに沿っ て実質的に一定の断面を有する抵抗加熱要素、および（ｂ）抵抗加熱要素内に埋 設されている２本の長尺の間隔を隔てて離れている電極 を有して成り、 加熱要素の断面の最小寸法に対する加熱要素の断面の最大寸法の割合は、７：１ を越えず、好ましくは３：１を越えず、特に２：１を越えず、例えば約１：１で あり、断面の最大寸法は、好ましくは１インチ（２．５４ｃｍ）以下、特に０． ６インチ（１．５２ｃｍ）以下、より特に０．３５インチ（０．８９ｃｍ）以下 、更に特に０．２インチ（０．５１ｃｍ）以下であり、あるいは断面の最大面積 は、好ましくは１．２５インチ２（８．０６ｃｍ２）以下、特に０．５インチ２ （３．２３ｃｍ２）、より特に０．１インチ２（０．６５ｃｍ２）以下、更に特 に０．０４インチ２（０．２６ｃｍ２）以下、最も特に０．０２インチ２（０． １３ｃｍ２）以下であること、（９）ヒーターのコアは、 （ａ）２本の長尺の間隔を隔てて離れた電極、および（ｂ）それぞれの電極と間 欠的に交互に接触する連続ストリップの形態である抵抗加熱要素 を含んで成ること、 （１０）ヒーターのコアは、 （ａ）２本の長尺の間隔を隔てて離れた電極、および〔ｂ）それぞれが各電極と 接触する複数の間隔を隔てて離れた抵抗加熱要素を含んで成ること、 （１１）第２ジャケットは、ＶＷ−１試験の条件下で第２ジャケットが燃焼する 前に収縮するように配向されている有機ポリマーを含んで成る第２絶縁材料から できていること、 （１２）第２ジャケットは第１ジャケットに結合されていないこと、（１３）第 １ジャケットの厚さおよび第２ジャケットの厚さは合計で０．０４０インチ（０ ．１０ｃｍ）以下、好ましくは０．０２５インチ（０．０６４ｃｍ）以下である こと、 （１４）ヒーターのコアが、 （ａ）ＰＴＣ挙動を示す導電性ポリマー組成物からできている抵抗加熱要素、お よび （ｂ）抵抗加熱要素に埋設されている２本の長尺の間隔を隔てて離れた電極を有 して成る場合、 加熱要素の周囲に第１絶縁ジャケットを配置した後に、加熱要素のいずれのポリ マーの結晶融点以上の温度まで加熱要素を加熱することを含んで成る方法により ヒーターが形成されていないこと、 （１５）第１および第２絶縁ジャケットが、第１絶縁材料からできて第１および 第２ジャケットの厚さの総和と同じ厚さを有する単一の絶縁ジャケットにより置 換されていることを除いて、実質的に同じであるヒーターはＶＷ−１試験に不合 格であるように第１絶縁材料はなっていること、（１６）第１および第２絶縁ジ ャケットが、第２絶縁材料からできて第１および第２ジャケットの厚さの総和と 同じ厚さを有する単一の絶縁ジャケットにより置換されていることを除いて、実 質的に同じであるヒーターはＶＷ−１試験に不合格であるように第２絶縁材料は なっていること、（１７）ヒーターは、第２絶縁ジャケットを包囲する金属製ブ レードを含んでいること、ならびに （１８）抵抗加熱要素、第１絶縁ジャケットおよび第２絶縁ジャケットの少なく とも１つは、臭素含有成分を含まず、好ましくは塩素含有およびヨウ素含有成分 を含まず、特に全てのハロゲン含有成分を含まないことの少なくとも１つが存在 する請求の範囲第１項記載のヒーター。 ３．抵抗加熱要素は、 （ａ）導電性ポリマーの連続ストリップの形態であり、（ｂ）ＰＴＣ挙動を示し 、および （ｃ）導電性ポリマーに埋設された２本の長尺電極を含んで成る導電性ポリマー を含んで成る請求の範囲第１項記載のヒーター。 ４．第２絶縁ジャケットは、第１絶縁ジャケットに接触し、（ａ）有機ポリマー を含んで成り、また、（ｂ）第１絶縁材料と同じである 第２絶縁材料からできている請求の範囲第１〜３項のいずれかに記載のヒーター 。 ５．第２絶縁ジャケットは、第１絶縁ジャケットの周囲に第２絶縁材料の予備成 形テープをその縁が重なるように巻き付けることにより形成されている請求の範 囲第１〜４項のいずれかに記載のヒーター。 ６．テープの厚さは、０．００５インチ（０．００１３ｃｍ）以下、好ましくは ０．００２インチ（０．００５ｃｍ）以下である請求の範囲第５項記載のヒータ ー。 ７．テープは、ポリエステルを含んで成り、好ましくはポリエチレンテレフタレ ートから本質的に成る請求の範囲第６項記載のヒーター。 ８．（４）第２絶縁ジャケットを包囲してそれに接触する金属製ブレードを更に 有して成る請求の範囲第７項記載のヒーター。 ９．テープの縁がシールされないで重なるので水分の多い環境におけるヒーター の用途として適当ではない請求の範囲第５項記載のヒーター。 １０．基材を加熱するヒーターアッセンブリであって、（１）（ａ）抵抗加熱要 素を有して成るコア、（ｂ）コアを包囲し、有機ポリマーを含んで成る第１絶縁 材料からできている第１緯緑ジャケット、および （ｃ）縁か重なるように第１絶縁ジャケットの周囲に第２絶縁材料の予備成形テ ープまたは金属化ポリマーテープを巻き付けることにより形成された第２絶縁ジ ャケット を有して成るヒーター、ならびに （２）ＰＶＣ、好ましくはＰＶＣフォームを含んで成る絶縁層を有して成り、該 ヒーターは基材と接触して配置され、絶縁層により包囲されているヒーターアッ センブリ。