JPH0636285U - 面状ヒーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】可撓性に富んで、小さな曲面部を有する被加熱
体に巻き付けた場合の耐久性が良好な、各種配管の保温
や加温に好適な面状ヒーターを提供すること。 【構成】可撓性発熱繊維束シートを熱可塑性樹脂あるい
はゴムで絶縁被覆してなる面状ヒーターにおいて、該可
撓性発熱繊維が、有限長のステンレススチール細線20〜
80重量％と、有限長の耐熱非導電性糸条80〜20重量％と
が混紡されてなり、通電されたとき該ステンレススチー
ル細線同志の接触抵抗により発熱する可撓性発熱混紡糸
条からなり、該可撓性発熱混紡糸状同志は互いに接触す
ることなく略平行に配置され、かつ熱可塑性樹脂あるい
はゴムにより複合一体化されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は面状ヒーターに関し、さらに詳しくは配管等の保温あるいは加温に好 適な、可撓性に富む面状ヒーターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来より、配管されたパイプ、凹凸を有する被加熱部、さらに曲面部を有する 被加熱体を保温、加熱するための１つの手段として、テープ状の面状ヒーターを 巻き付けて加熱することが行なわれている。従来の面状ヒーターは、発熱体とし てニクロム線等の電熱線を使用しているためヒーターの可撓性が不足し、被加熱 体の形状に沿って密着して被覆させることが困難な場合が多く、特に径の細いパ イプへの巻き付け等繊細な作業を要する所では使用することができなかった。

【０００３】 また、発熱体として、芯糸の周囲にカーボン粒子および金属粒子を分散させた 合成樹脂からなる導電層を被覆した糸状発熱体を用いることが提案されている。 しかし、このような発熱体では、カーボンの体積固有抵抗が大きいため、面状ヒ ーターの用途に使用できるほどの発熱量を得ることができない。

【０００４】 このような問題を解決するため、本考案者らは先に、不連続な金属線と耐熱性 繊維とを混合した糸条発熱体を織成した細幅織物からなる発熱テープを開示した （特開平３−２３４８４２号公報）。しかしながら、該発熱テープを水等に曝さ れる用途に使用する場合には、樹脂あるいはゴム等で絶縁被覆する必要があり、 前記織物と樹脂あるいはゴムとの接着性をいかに高めるかが重要となってくる。

【０００５】 即ち、織物の場合には糸状間の空隙が少ないために樹脂あるいはゴムの含浸が 不良となり、織物と樹脂あるいはゴムが容易に剥離を起こすという問題が発生す る。例えば、円筒状のパイプなどに連続的にヒーターを巻き付けていく場合、ヒ ーターには長手方向の張力の他にねじれの力が加わるため、容易に剥離を起こし 、ヒーターの耐久性が低下するとともに、加熱効率が低下するという問題が発生 する。特に、糸条発熱体の場合には、糸自体が高温になるので、ＲＦＬなどの化 学的処理による接着力向上は効果がなく、これらの問題を解消する技術の開発が 切望されている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案の目的は、上記従来技術の有する問題点を解消し、可撓性に富んで、例 えば小さな曲面部を有する被加熱体に巻き付けた場合の耐久性が良好な面状ヒー ターを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案者らが上記目的を達成するために鋭意検討した結果、可撓性発熱混紡糸 状を互いに接触することなく略平行に配置し、熱可塑性樹脂あるいはゴムで複合 一体化することにより、可撓性に富んで、しかも発熱体と樹脂あるいはゴムとの 剥離のない面状ヒーターが得られることを究明した。

【０００８】 かくして本考案によれば、可撓性発熱繊維束を熱可塑性樹脂あるいはゴムで絶 縁被覆してなる面状ヒーターにおいて、可撓性発熱繊維が、有限長のステンレス スチール細線20〜80重量％と、有限長の耐熱非導電性糸条80〜20重量％とが混紡 されてなり、通電されたとき該ステンレススチール細線同志の接触抵抗により発 熱する可撓性発熱混紡糸条であって、該可撓性発熱混紡糸状同志は互いに接触す ることなく略平行に配置され、かつ前記熱可塑性樹脂あるいはゴムにより複合一 体化されていることを特徴とする面状ヒーターが提供される。

【０００９】 以下、本考案を添付図面を参照しつつ説明する。 〔図１〕は本考案の面状ヒーターの一実施態様の一部を示す斜視図であり、１は 可撓性発熱混紡糸状、２は熱可塑性樹脂あるいはゴムを示す。

【００１０】 本考案に使用する有限長のステンレススチールの細線とは、体積固有抵抗値が 10^-5〜10^-6Ω・cmの程度の連続したステンレススチールを牽切して得られるもの であり、直径は 4〜30μm のものが好ましく使用される。直径が30μm を越える ものは可撓性が不良となるし、直径が 4μm 未満の場合は容易に断線し、取り扱 い性が不良となるので好ましくない。また、該不連続繊維の長さは平均繊維長が 100mm 〜800mm のものが好ましく使用される。該平均繊維長が100mm 未満では混 紡糸の中のステンレススチールからなる不連続繊維同士の接触回数が減少し均一 で安定な電気抵抗が得られないし、一方800mm を越えるとダイレクトに流れる電 流が増加するので好ましくない。

【００１１】 ステンレススチールと混紡する、耐熱性を有する有限長の非導電性糸条として は、その体積固有抵抗値が10¹²Ω・cm以上あるものが使用される。具体的には通 常の合成繊維、再生繊維、天然繊維のうち前記ステンレススチール細線の発生す る熱に耐えるものが採用されるが、なかでも耐熱性に優れた芳香族ポリアミドを 用いれば、ステンレススチールの温度が上がりすぎても発火したりする懸念がな いので好ましい。

【００１２】 これらの非導電性の不連続繊維とステンレススチールの不連続繊維を混紡する 際には、ステンレススチール細線の不連続繊維が糸全重量の20〜80％含まれるこ とが必要である。ステンレススチール細線の糸全重量に対する割合は、所望の電 気抵抗値に応じて20〜80％の範囲で適宜選択すればよいが、この割合が20％未満 ではヒーター用材料として有用な発熱量が得られないし、一方80％を越える場合 には電気抵抗が小さくなり、発熱量が大きくなりすぎるので好ましくない。

【００１３】 上記の混紡糸条１は、線抵抗値が0.05〜10Ω／cmの範囲にあり、ヒーター用に 好適な電気抵抗値を有している上、ニクロム線やカーボン発熱体に比べて可撓性 に優れ、しかも充分な引張強度を有している。

【００１４】 かかる混紡糸条１は特開昭６２−２２３３８号公報の第３図に示すような装置 により製造することができる。その概略を記すと、連続ステンレススチール細線 と非導電性の連続繊維とをある幅に広げて重ね合わせた状態で供給ローラーに供 給し、これと牽切ローラーとの間で牽切して共に不連続な繊維で構成される混紡 糸条を得る。この場合供給ローラーと牽切ローラーの間隔が不連続繊維の平均繊 維長を決定する。また、該混紡糸条の番手は供給ローラーと牽切ローラーとの速 度比を調節して決定することができる。該混紡糸条は牽切ローラーの下流に配し た圧空ノズルにより集束性を付与することが好ましい。該圧空ノズルは旋回流を 発生させるものや繊維同士を相互に交絡させるもの等適宜使用することができる 。

【００１５】 次に、上記可撓性発熱混紡糸状１は、熱可塑性樹脂シートあるいは未加硫のゴ ムシート上に、互いに接触することなく略平行に並べられ、さらに熱可塑性樹脂 シートあるいは未加硫のゴムシートで挟んだ後、加熱プレスあるいは加硫を行な い、複合一体化される。この際、使用する発熱混紡糸状の繊度、本数には特に制 限はなく、面状ヒーターに所望の発熱量が得られる様、適宜調整すればよい。ま た、熱可塑性樹脂シートあるいは未加硫のゴムシートの厚みにも特に制限はない が、あまり厚くなると熱効率が低下するので、10ｍｍ以下程度が好ましい。

【００１６】 発熱混紡糸状と熱可塑性樹脂あるいは未加硫ゴムとの複合一体化に際しては、 前述の方法の他、樹脂あるいはゴムを押出機で押出しながら発熱混紡糸状に含浸 させる方法、樹脂あるいはゴムを溶剤に溶解して発熱混紡糸状に含浸させた後、 加熱成形する方法等任意の方法を用いてよい。

【００１７】 また、上記の加熱成形に際しては、金型を用いてヒーターに任意の形状を付与 することも可能である。前述のように、本考案の面状ヒーターは極めて良好な可 撓性を有しており、曲面部を有する被加熱体に任意の形態で巻き付けることが可 能であるが、予め所望の形状に賦形しておくことにより、さらにその耐久性を向 上させることができる。

【００１８】 例えば、円筒状のパイプに巻き付けて使用する面状ヒーターを製造する場合に は、発熱混紡糸条と樹脂あるいはゴムを複合一体化したものを、切断用の螺旋状 溝部を有する、円筒状金型に巻き付けて加熱成形を行ない、螺旋形状に賦形すれ ばよい。上記の賦形を行なうことにより、ヒーターにかかるねじれの力が弱まり 、ヒーターの耐久性が向上する。

【００１９】 複合一体化に用いる熱可塑性樹脂あるいはゴムは、非導電性で可撓性を有し、 発熱による温度上昇に耐えられるものであれば特に制限はなく、一般にはポリ塩 化ビニル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステルなどのいわゆる汎用熱可 塑性樹脂あるいはクロロプレンゴム、フッ素ゴム、シリコンゴムなどの合成ゴム あるいはこれらの混合物を使用することが好ましい。これらの樹脂あるいはゴム にはその物性を損なわない範囲で難燃剤、改質剤、畜熱剤、遠赤外線発生剤等を 添加することもできる。

【００２０】

【作用】

本考案は、以上の構成を採っているので、以下の作用を奏する。 即ち、可撓性発熱混紡糸状は、ともに有限長のステンレススチール細線と耐熱非 導電性糸状から構成されており、可撓性に優れるとともに、糸状表面に多数の毛 羽を有しているので、毛羽による物理的なアンカー効果が働き、熱可塑性樹脂あ るいはゴムとの接着性が良好となる。しかも、発熱混紡糸状同志は互いに接触す ることなく、即ち発熱混紡糸状の周囲には繊維軸方向に沿って連続的に熱可塑性 樹脂あるいはゴムが存在しており、織物等に比べて樹脂あるいはゴムとの接触面 積が広いので接着力が格段に向上し、耐久性が良好となる。

【００２１】 また、本考案では、発熱混紡糸状を互いに接触させることなく、熱可塑性樹脂 あるいゴム中に配置しているので、例えば面状ヒーターにねじれの力が加わった 場合、熱可塑性樹脂あるいはゴムがその歪みを吸収するので、発熱混紡糸状自体 の損傷が少なくなり、ヒーターの耐久性が向上する。

【００２２】

【実施例】 以下、実施例をあげて本考案をさらに具体的に説明する。 体積固有抵抗が10^-5Ω・ｃｍオーダーを有し、直径12μｍの太さを有するステン レススチールの連続長繊維を900 本束ねたものに、コポリパラフェニレン−３， ４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド連続長繊維（帝人 (株) 製テクノー ラ、単繊維デニール1.5 ｄｅ）を7000本束ねたものを重ね合わせて供給し、供給 ローラーと牽切ローラーとからなる牽切域で該ローラー間の距離を1000ｍｍに設 定して両ローラ間で30倍に引き千切った後、圧空圧力を 3ｋｇ／ｃｍ² に設定し た空気旋回ノズルを通して集束性を付与し、平均繊維長が約310 ｍｍ、ステンレ ススチールの混率が50％の混紡糸を得た。該混紡糸にＺ 500Ｔ／Ｍの下撚を付与 し、該混紡糸を２本合糸した後、Ｓ 350Ｔ／Ｍの上撚を付与して可撓性発熱混紡 糸条を得た。

【００２３】 該可撓性発熱混紡糸条を、口金温度70℃で押出機より押出した、幅10ｍｍ、厚 さ 2ｍｍの未加硫シリコンゴムシート上に、互いに接触しないように、略平行に 1.5 ｍｍの間隔で 6本並べ、さらにその上に、前記と同様のシリコンゴムシート を押出し、２枚のシートで発熱混紡糸条束を複合一体化した。次いで、該複合シ ートを、180 ℃の加熱空気中で３分間熱処理し、オリゴマー等の不純物を除去し た後金型に入れ、200 ℃で 5時間加硫し、幅10ｍｍ、長さ4000ｍｍの面状ヒータ ーを得た。

【００２４】

【比較例】

実施例１において、可撓性発熱混紡糸状Ａと、前記コポリパラフェニレン−３ ，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド連続長繊維Ｂ（トータルデニール 1000ｄｅ）にＳ 350Ｔ／Ｍの撚を付与したものとを下記の配列で経糸に用い、緯 糸に該コポリパラフェニレン−３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド 連続長繊維Ｂを用いて織成した幅18ｍｍの細幅織物を用い、シリコンンゴムシー トの幅を20ｍｍとした以外は実施例１と同様に実施した。 （経糸配列） 両耳部：Ｂ ３本 中央部：Ａ ２本／Ｂ ２本を６回くり返し

【００２５】 得られた面状ヒーターに電極を取り付けて、直径6.5 ｍｍの中空円筒状パイプ に巻き付け、120 Ｗの供給電力で 1時間通電した後取りはずした。この作業を50 0 回くり返した後面状ヒーターを分解して、発熱体（糸または織物）とシリコン ゴムとの接着性を調べた。

【００２６】 比較例の織物は、シリコンゴムと剥離している部分が多く、ヒーターの一部が 絶縁破壊を起こしていたのに対し、本考案のヒーターには剥離は全く見られず、 ヒーターを分解するのが困難であった。

【００２７】

【考案の効果】

本考案によれば、可撓性に富んで、小さな曲面部を有する被加熱体等に巻き付 けた場合の耐久性が良好な、各種配管の保温や加温あるいは分析機器配管の焼結 清掃に好適な面状ヒーターが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の面状ヒーターの１例を示す斜視図

【符号の説明】

１ 可撓性発熱混紡糸状 ２ 熱可塑性樹脂あるいはゴム

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性発熱繊維束シートを熱可塑性樹脂
   あるいはゴムで絶縁被覆してなる面状ヒーターにおい
   て、該可撓性発熱繊維が、有限長のステンレススチール
   細線20〜80重量％と、有限長の耐熱非導電性糸条80〜20
   重量％とが混紡されてなり、通電されたとき該ステンレ
   ススチール細線同志の接触抵抗により発熱する可撓性発
   熱混紡糸条であって、該可撓性発熱混紡糸状同志は互い
   に接触することなく略平行に配置され、かつ前記熱可塑
   性樹脂あるいはゴムにより複合一体化されていることを
   特徴とする面状ヒーター。
2. 【請求項２】 ゴムがシリコンゴムであることを特徴と
   する請求項１記載の面状ヒーター。