JPH0897005A

JPH0897005A - 感熱ヒータ線とその製造方法

Info

Publication number: JPH0897005A
Application number: JP23098394A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Obara; 和幸小原; Yoshio Kishimoto; 良雄岸本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-09-27
Filing date: 1994-09-27
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】電気カーペットに用いる可撓性を有する線状
の感熱ヒータ線に関するもので、優れた耐熱寿命特性を
有する感熱ヒータ線を提供する。【構成】感熱ヒータ線６は、芯糸１上に内巻金属箔状
電極線２、筒状の高分子感温体３、外巻金属箔状電極線
４および絶縁外被５を順次形成して構成され、その高分
子感温体層３は、酸化防止剤として亜燐酸エステルを含
有する熱安定性ナイロン１２組成物中にルイス酸金属の
ヨウ化物よりなる導電性付与剤を含んだ組成物よりな
り、これに接する一対の前記金属箔状電極線２、４の少
なくとも一方は、前記ルイス酸金属のヨウ化物と同一の
金属を少なくともその表面に有する金属によって構成さ
れ、それに陽極成分電界が印加される構成よりなる。そ
の金属箔状電極線はまた発熱線にも兼用して利用され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、おもに電気カーペット
に用いる可撓性を有する線状の感熱ヒータ線とその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気毛布、電気カーペット等電気
採暖器具に用いる可撓性を有する線状の温度センサに
は、温度検知線とヒータ線という別個の二本の線を用い
る二線式方式と、これらを一体化した感熱ヒータ線を用
いる一線式方式とがある。これらは高分子感温体を温度
センサ材料として用い、広い面積中の局所過熱を優先的
に検出する方法として国内における布製電気採暖器具の
温度制御方式はほとんどこの方式となっている。この温
度センサは、二重スパイラル電極線間に高分子感温体を
配設して構成された可撓性電線で、その長さ方向に一並
列等価回路を持つセンサである。一方、ヒータはその線
の長さ方向に通電加熱されている。

【０００３】この中でも一線式方式は、採暖機器内に一
本の感熱ヒータ線を配線すればよいという特徴を持ち、
それ一本で温度検知機能のほかヒータや保安用温度ヒュ
ーズの機能も兼ねている。

【０００４】この一線式方式の感熱ヒータ線には、上記
の温度ヒューズ機能の他に、１）優れた耐熱特性のほ
か、２）高いサーミスタＢ定数をもつこと、３）直流分
極による経時変化をしないこと、が要求されていた。

【０００５】一方、この感熱ヒータ線を構成する高分子
感温体にも高い耐熱性と優れた温度感度が要求され、そ
の一例として、特開昭５８−２１５４４９号公報にヨウ
化亜鉛を添加した高分子感温体、特開昭６０−１０６１
０１〜６号公報にヨウ化ニッケル、ヨウ化コバルトなど
を各々添加した高分子感温体が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の高分子
感温体にも、上記したような高い要求を満たすものがな
く、優れた感熱ヒータ線が望まれていた。

【０００７】本発明は、きわめて優れた耐熱寿命特性を
有する感熱ヒータ線を提供することを第一の目的として
いる。第二の目的は、その感熱ヒータ線の製造方法を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第二の目的を達成す
るために、本発明の感熱ヒータ線は、芯糸上に内巻金属
箔状電極線、筒状の高分子感温体、外巻金属箔状電極線
を順次形成して構成され、その高分子感温体は、酸化防
止剤として亜燐酸エステルを含有する熱安定性ナイロン
１２組成物中にルイス酸金属のヨウ化物よりなる導電性
付与剤を含んだ組成物よりなり、これに接する一対の前
記金属箔状電極線の少なくとも一方は、前記ルイス酸金
属のヨウ化物と同一の金属を少なくともその表面に有す
る金属によって構成され、陽極成分電界が印加される構
成よりなる。

【０００９】用いるルイス酸金属としては、ニッケル、
クロムおよび亜鉛より選ばれた一種であることが望まし
い。

【００１０】また、上記第二の目的を達成する本発明の
感熱ヒータ線の製造方法は、芯糸上に内巻金属箔状電極
線、筒状の高分子感温体、外巻金属箔状電極線を順次形
成する工程よりなり、前記金属箔状電極線の少なくとも
一方が、ルイス酸金属イオンを生成する金属を少なくと
もその表面に有する金属被覆銅線よりなり、前記金属箔
状電極線が、直径０．５〜１．５ｍｍの丸形銅線に前記
ルイス酸金属イオンを生成する金属を鍍金被覆した後、
前記鍍金被覆層と共に直径０．１５〜０．４５ｍｍに伸
線する工程、さらに製箔工程をへて製線する製造方法よ
りなる。

【００１１】

【作用】本発明の高分子感温体は上記構成よりなり、耐
熱寿命特性の高い高分子感温体を構成するものである。
本発明におけるルイス酸金属イオンとは、ルイス酸の性
質を有する金属イオンで、電子対受容性を有し、ルイス
塩基から不対電子を受容して配位結合を形成する性質を
有する。

【００１２】ルイス酸としては、一般にＡｌＣｌ₃、Ｚ
ｎＣｌ₂、ＦｅＣｌ₃、ＢＦ₃、ＳｎＣｌ₄などの金属ハロ
ゲン化物が最もよく知られ、中心金属が電子対を受容す
る性質を有する。トリメチルホウ素のような有機金属の
ルイス酸も各種ある。

【００１３】本発明におけるルイス酸金属イオンとして
は、ニッケル、クロムおよび亜鉛より選ばれた少なくと
も一種のイオンであることが好ましい。明確には解って
いないが、ルイス酸金属イオンの酸性度は強い方が好ま
しく、原子価は混合原子価金属の方が好ましいと考えら
れる。

【００１４】しかし、上記の高分子感温体は直流成分電
界下で少しづつ経時変化が生じ、充分な耐熱寿命ではな
く、本発明ではこれに接する一対の前記金属箔状電極線
の少なくとも一方を、前記ルイス酸金属のヨウ化物と同
一の金属を少なくともその表面に有する金属によって構
成している。具体的には、この金属箔状電極線として
は、亜鉛被覆銅線、ニッケル被覆銅線、クロム被覆銅
線、真鍮、Ｃｕ−Ｚｎ合金などが望ましい。この金属箔
状電極線は陽極成分電界が印加される側の電極に用いら
れる時、効果的である。

【００１５】酸化防止剤としての亜燐酸エステルは、高
い熱安定性をナイロン１２組成物に与える作用をしてい
る。

【００１６】ナイロン１２組成物は、アミド基間の強い
水素結合により自己分子鎖間の凝集力の方が強く、相溶
性を有するものは少ない。しかし、ナイロン１２マトリ
クスに相溶するルイス酸金属のヨウ化物塩を相溶性導電
付与剤とすることにより、ナイロン１２に導電性を付与
させ、好ましい高いインピーダンス温度係数を得ること
ができる。ヨウ化物は電気陰性度の弱いヨウ素をアニオ
ンとするため、その安定化にはイオン性の高いルイス酸
金属イオンの方が、安定化作用は高いと考えられる。中
でも亜鉛イオンは、酸性の強いルイス酸金属イオンとし
ての働きをする。アミド基はこのルイス酸金属イオンに
対して、親和性を示し配位結合を形成する。

【００１７】ここでの導電性は、ルイス酸金属イオンを
含む相溶性導電付与剤がポリアミドであるナイロン１２
に良く相溶するのに加えて、ルイス酸金属イオンにアミ
ド基が配位して、プロトン伝導をうまく進めるためであ
ると思われる。よってこのインピーダンス温度特性は、
直流成分電界下でも電解や分極による径時変化が少ない
優れた寿命特性を示す。

【００１８】しかし、熱劣化によるポリアミドの分解時
には、アミド基の分解で生成したカルボン酸がルイス酸
金属イオンと反応し塩を形成する。即ち、ルイス酸金属
イオンはカルボン酸に捕獲され、濃度低下を起こす。本
発明の感熱ヒータ線では不足したルイス酸金属イオンを
前記ルイス酸金属のヨウ化物と同一の金属を少なくとも
その表面に有する金属箔状電極線からの溶出金属イオン
によって補充するために、感温特性を高寿命に保つ。

【００１９】一方、本発明の第二の目的を達成する上記
構成では、ルイス酸金属イオンを生成する金属を少なく
ともその表面に有する金属被覆銅線よりなる金属箔状電
極線が、まず直径０．５〜１．５ｍｍの丸形銅線に前記
ルイス酸金属イオンを生成する金属を鍍金被覆された
後、前記鍍金被覆層と共に直径０．１５〜０．４５ｍｍ
に伸線する工程、さらに製箔工程をへて製線される。上
記の線径の範囲でメッキ被覆線であっても、伸線機によ
ってうまくメッキ層と芯の銅線が一緒に伸線される。こ
の工程は伸線後に長くなった線をメッキするのではなく
太い被覆丸線を伸線するため、被覆加工（メッキ）とい
う工数のかかる被覆工程もそれほど工数として寄与せ
ず、製線工程上大きなメリットがある。

【００２０】

【実施例】本発明の一実施例を説明する。

【００２１】感熱ヒータ線６は、図１のように芯糸１上
に内巻金属箔状電極線２、筒状の高分子感温体３、外巻
金属箔状電極線４および絶縁外被５を順次形成して構成
され、その高分子感温体層３は、酸化防止剤として亜燐
酸エステルを含有する熱安定性ナイロン１２組成物中に
ルイス酸金属のヨウ化物よりなる導電性付与剤を含んだ
組成物よりなり、これに接する一対の前記金属箔状電極
線２、４の少なくとも一方は、前記ルイス酸金属のヨウ
化物と同一の金属を少なくともその表面に有する金属に
よって構成され、それに陽極成分電界が印加される構成
よりなる。その金属箔状電極線はまた発熱線にも兼用し
て利用される。

【００２２】本発明に用いるポリアミドとしては、ナイ
ロン１２、ナイロン１１のほか、これらのナイロン１
２、ナイロン１１をベースとしたＮ−アルキル置換アミ
ド、エーテルアミド、エステルアミドなどの共重合体が
適している。

【００２３】このナイロン１２組成物（１００重量部）
中に加えられる上記の各種添加剤は、およそ１５重量部
以下で、酸化防止剤では０．２〜３．０重量部程度、導
電付与剤で１〜８重量部程度添加する。

【００２４】この高分子感温体用の高分子組成物は、各
添加材料をナイロンペレットとミキサーにて混合の後、
二軸押し出し機によって混練され、添加剤がよく分散さ
れた均一な組成のナイロン１２組成物としてペレット状
にて取り出される。

【００２５】本発明におけるヒータ線として兼用する金
属箔状電極線としては、ヒータ容量によりその導電率か
ら材料が選択されるが、本発明の金属線電極としては導
電率の高い銅をコア材として、アルミニウム被覆銅線、
亜鉛被覆銅線、ニッケル被覆銅線、クロム被覆銅線など
の被覆銅線のほか、真鍮、Ｃｕ−Ｚｎ合金などの材料が
好ましい。

【００２６】次に本発明の具体的実施例を述べる。（実施例１）ナイロン１２（１００重量部）に対し、亜
燐酸エステル系酸化防止剤（テトラフェニルテトラ（ト
リデシル）ペンタエリスリトールテトラフォスファイ
ト）０．５重量部とフェノール系酸化防止剤（イルガノ
ックス１０１０、チバガイギー社製）１．０重量部とを
含有する熱安定性ナイロン１２組成物ペレットと、ヨウ
化ニッケル５重量部をヘンシルミキサーにて混合し、二
軸押し出し機にて混練し、添加剤がよく分散された均一
な組成のナイロン１２組成物としてペレット状にて取り
出した。

【００２７】また、ヒータにも用いる外巻用の電極用金
属線として、０．９ｍｍ径の銀入り銅線にニッケルメッ
キを施した。次いで、このニッケルメッキ層を被覆した
銀入り銅線を３段の伸線機により直径０．３ｍｍに伸線
した。これを厚み０．１１ｍｍのリボン線に製箔工程に
より製箔して外巻用の電極用金属線とした。

【００２８】次にこの高分子感温体を用いて感熱ヒータ
線６を構成するために、図１のように１５００デニール
の芳香族ポリエステル芯糸１上に、０．１８ｍｍ径の銀
入り銅線を製箔してなるリボン銅線を巻線機にて巻線し
内巻金属箔状電極線２を形成し、上記の高分子感温体層
３を製線押し出し機により被覆後、０．３ｍｍ径のニッ
ケルメッキ銅線を製箔したリボン状ニッケルメッキ銅線
をよりなるヒータ用の外巻金属線電極４を巻線機により
形成した。次いで耐熱ポリ塩化ビニルよりなる絶縁外被
５を順次形成して感熱ヒータ線６を構成した。この感熱
ヒータ線６を１００℃にて、１００Ｖ半波の電界を印加
しながら耐熱寿命試験をしたところ、１０００時間後に
初期の温度特性とのズレが６℃というきわめて優れた耐
熱特性が得られた。この感熱ヒータ線を長さ４０ｍづ
つ、２本に切断し、２畳用電気カーペット本体内に配線
・接着し、外巻金属線電極をヒータ線として用いて電気
制御回路に接続し一線式の電気カーペットを動作させた
ところ、優れた温度制御ができた。

【００２９】（実施例２）実施例１のヨウ化ニッケルを
ヨウ化亜鉛に、ニッケルメッキ銅線を亜鉛メッキ銅線に
変えて、実施例１と同様の実験をした。その結果、１０
０℃にて、１００Ｖ半波の電界を印加しながらの耐熱寿
命試験で、１０００時間後に初期の温度特性とのズレが
４℃という実施例１より優るきわめて優れた寿命特性が
得られた。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明は、きわめて優れた
耐熱寿命特性を有する感熱ヒータ線を提供する。

【００３１】また高分子感温体に接する金属箔状電極線
を形成する金属被覆銅線を形成するのに際して、上記の
線径の太いメッキ被覆銅線を、伸線機によってメッキ層
と芯の銅線とを一緒に伸線する高効率な製造方法に関す
るもので、被覆加工（メッキ）というの工数のかかる被
覆工程もそれほど高い工数とならず、製線工程上大きな
メリットがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高分子感温体を用いた感熱ヒータ線の
構造の一例を示す図

【符号の説明】

１芯糸２内巻金属箔状電極線３高分子感温体４外巻金属箔状電極線５絶縁外被５６感熱ヒータ線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯糸上に内巻金属箔状電極線、筒状の高分
子感温体、外巻金属箔状電極線を順次形成してなる感熱
ヒータ線であって、前記高分子感温体が酸化防止剤とし
て亜燐酸エステルを含有する熱安定性ナイロン１２組成
物中にルイス酸金属のヨウ化物よりなる導電性付与剤を
含んだ組成物よりなり、これに接する一対の前記金属箔
状電極線の少なくとも一方が前記ルイス酸金属のヨウ化
物と同一の金属を少なくともその表面に有し、陽極成分
電界が印加されてなることを特徴とする感熱ヒータ線。
【請求項２】ルイス酸金属が、ニッケル、クロムおよび
亜鉛より選ばれた一種である請求項１に記載の感熱ヒー
タ線。
【請求項３】芯糸上に内巻金属箔状電極線、筒状の高分
子感温体、外巻金属箔状電極線を順次形成してなる感熱
ヒータ線の製造方法であって、前記金属箔状電極線の少
なくとも一方が、ルイス酸金属イオンを生成する金属を
少なくともその表面に有する金属被覆銅線よりなり、前
記金属箔状電極線が、直径０．５〜１．５ｍｍの丸形銅
線に前記ルイス酸金属イオンを生成する金属を鍍金被覆
した後、前記鍍金被覆層と共に直径０．１５〜０．４５
ｍｍに伸線する工程、さらに製箔工程をへて製線される
ことを特徴とする感熱ヒータ線の製造方法。