NO302450B1

NO302450B1 - Elongated electric resistance heating device

Info

Publication number: NO302450B1
Application number: NO924306A
Authority: NO
Inventors: Neville S Batliwalla; James C Thompson
Original assignee: Raychem Corp
Priority date: 1990-05-07
Filing date: 1992-11-09
Publication date: 1998-03-02
Also published as: JPH05507173A; CA2081029C; NO924306L; CA2081029A1; DE69111237D1; DE69111237T2; EP0536165B1; FI100844B; ATE125096T1; FI925037A; NO924306D0; EP0536165A1; KR100245568B1; JP3255232B2; WO1991017642A1; FI925037A0; EP0536165A4

Abstract

An elongate heater (1) in which a resistive heating element core is surrounded by a first insulating jacket (9) and a second insulating jacket (11). In a preferred embodiment the resistive heating element core comprises a conductive polymer composition (3) and the heater passes the VW-1 flame test. The second insulating jacket (11) may be made from the same material as the first insulating jacket (9). For some applications it is preferred that the second insulating jacket be a thin film, e.g. polyester film.

Description

Oppfinnelsen angår elektriske anordninger omfattende motstandsvarmeelementer, spesielt selvregulerende, strimmelform-ede varmeanordninger som omfatter motstandsvarmeelementer som er dannet av en ledende polymersammensetning som oppviser PTC-atferd. The invention relates to electrical devices comprising resistance heating elements, in particular self-regulating, strip-shaped heating devices comprising resistance heating elements formed from a conductive polymer composition exhibiting PTC behavior.

For mange anvendelser er det ønskelig å oppvarme et substrat, f.eks. et rør eller en beholder, ved hjelp av en langstrakt oppvarmingsanordning omfattende et motstandsvarmeelement. Ofte er det nødvendig å anbringe en elektrisk isole-rasjonsmantel rundt motstandsvarmeelementet for å hindre elektrisk kortslutning mellom motstandselementet og et elektrisk ledende substrat. Selv om slike isolasjonsmantler gir elektrisk isolasjon og beskyttelse mot omgivelsene, kan de oppvise mangelfull slitasjemotstand. Derfor blir av og til fletninger anordnet over den isolasjonsmantel for å oppnå styrke og slitasjemotstand. Når fletningen er av et metall, kan den også virke som en jordingsfletning. For many applications it is desirable to heat a substrate, e.g. a tube or container, by means of an elongate heating device comprising a resistance heating element. It is often necessary to place an electrical insulation jacket around the resistance heating element to prevent an electrical short circuit between the resistance element and an electrically conductive substrate. Although such insulating sheaths provide electrical insulation and protection from the environment, they may exhibit poor wear resistance. Therefore, braids are sometimes arranged over the insulation jacket to achieve strength and wear resistance. When the braid is made of a metal, it can also act as a grounding braid.

En varmeanordning av den aktuelle type er kjent fra US-patent nr. 3 861 029. Patentskriftet viser et langstrakt varmeelement som omfatter et motstandselement som kjerne innenfor en første isolasjonsmantel som er sammensatt av isolasjons-materialer som omfatter en organisk polymer, og en andre isolasjonsmantel som omgir og er i kontakt med den første isolasjonsmantel. Patentskriftet beskriver en fremgangsmåte for fremstilling av en strimmelvarmeanordning på basis av en PTC-ledende polymer som har et lavt innhold av kjønrøk (dvs. mindre enn 15 vekt%) og således har gode fysiske egenskaper såvel som gode elektriske egenskaper. Den ekstruderte strimmel med innleirede elektroder oppvarmes til 150 °C i mer enn 15 timer inntil den oppnår en stabil motstandsverdi. A heating device of the type in question is known from US patent no. 3 861 029. The patent document shows an elongated heating element comprising a resistance element as a core within a first insulating jacket which is composed of insulating materials comprising an organic polymer, and a second insulating jacket which surrounds and is in contact with the first insulating jacket. The patent describes a method for producing a strip heating device based on a PTC conducting polymer which has a low content of carbon black (ie less than 15% by weight) and thus has good physical properties as well as good electrical properties. The extruded strip with embedded electrodes is heated to 150 °C for more than 15 hours until it reaches a stable resistance value.

I de senere år er det blitt lagt økende vekt på ønskelig-heten av å redusere antenneligheten av langstrakte varmeanordninger med isolasjonsmantler av polymermateriale, spesielt selvregulerende varmeanordninger av ledende polymer. En vanlig metode for å måle antenneligheten av en langstrakt varmeanordning er Underwriters' Laboratory VW-l-flammetest, beskrevet i Reference Standard for Electrical Wires, Cables, and Flexible Cords, UL 1581, nr. 1080, 15. august 1983. Varmeanordninger som har polyolefinmantler og/eller motstandselementer som omfatter ledende polymerer på basis av polyolef iner, er mindre tilbøyelige til å bestå VW-l-testen enn varmeanordninger som inneholder fluorpolymermantler og/eller motstandselementer omfattende fluorpolymerer. En varmeanordning som omfatter en metallisk jordings fletning, er vanligvis mer antennelig enn den tilsvarende varmeanordning uten fletning. Antenneligheten av en varmeanordning kan reduseres ved at det (i isolasjonsmantelen og/eller i motstandselementet, dersom dette består av en ledende polymer), anvendes en polymer med lav antennelighet, f.eks. en fluorert polymer istedenfor et polyolefin. Antenneligheten kan også reduseres gjennom innlemmelse av flammeretarderende midler, f. eks. antimontrioksid og/eller halogenholdige additiver, i poly-meren. Imidlertid er disse foranstaltninger beheftet med ulemper, som f.eks. økede kostnader og øket vekt, bearbeidelsesvanske-ligheter og dårligere fysikalske egenskaper, som f.eks. bøyelig-het. Dessuten finnes det omstendigheter hvor bruk av halogenholdige materialer er forbudt eller ikke anbefales. In recent years, increasing emphasis has been placed on the desirability of reducing the flammability of elongated heating devices with insulating sheaths of polymer material, especially self-regulating heating devices of conductive polymer. A common method for measuring the flammability of an elongated heater is the Underwriters' Laboratory VW-l flame test, described in Reference Standard for Electrical Wires, Cables, and Flexible Cords, UL 1581, No. 1080, August 15, 1983. Heaters that have polyolefin sheaths and/or resistance elements comprising conductive polymers based on polyolefins are less likely to pass the VW-1 test than heating devices containing fluoropolymer sheaths and/or resistance elements comprising fluoropolymers. A heating device that includes a metallic grounding braid is usually more flammable than the corresponding heating device without braiding. The flammability of a heating device can be reduced by using a polymer with low flammability (in the insulation jacket and/or in the resistance element, if this consists of a conducting polymer), e.g. a fluorinated polymer instead of a polyolefin. Flammability can also be reduced through the incorporation of flame retardants, e.g. antimony trioxide and/or halogen-containing additives in the polymer. However, these measures are subject to disadvantages, such as e.g. increased costs and increased weight, processing difficulties and poorer physical properties, such as e.g. pliability. In addition, there are circumstances where the use of halogen-containing materials is prohibited or not recommended.

Det har nå vist seg at antenneligheten av en langstrakt varmeanordning kan reduseres ved at varmeanordningen forsynes med en ytterligere isolasjonsmantel eller ved at én enkelt isolasj onsmantel erstattes med to eller flere mantler. På denne måte kan en varmeanordning som ikke består VW-l-testen, overføres til én som består VW-l-testen. Når en ytterligere isolasjonsmantel føyes til en eksisterende varmeanordning, på toppen av eller under den eller de konvensjonelle mantler, bestemmes reduksjonen av antenneligheten ikke av antenneligheten av materialet i den ytterligere isolasjonsmantel (skjønt den kan bli påvirket av dette). Selv mantler som er fremstilt av materialer som normalt ville anses å være antennelige, kan være effektive. Eksempelvis er det blitt oppnådd bemerkelsesverdige reduksjoner i antenneligheten ved å vikle en tynn film av polyetylentereftalat rundt kjente varmeanordningers konvensjonelle isolasjonsmantler. Når én enkelt isolasjonsmantel erstattes med en kombinasjon av to isolasjonsmantler, kan på tilsvarende måte kombinasjonen være én som, med tanke på andre egenskaper enn antenneligheten, er i det vesentlige ekvivalent med den ene mantel. Eksempelvis har det vist seg at det, når én enkelt isolasj onsmantel på polyolef in-basis erstattes med to isolasjonsmantler fremstilt av det samme materiale og med samme totale tykkelse, oppnås en reduksjon av It has now been shown that the flammability of an elongated heating device can be reduced by providing the heating device with an additional insulating jacket or by replacing a single insulating jacket with two or more jackets. In this way, a heating device that does not pass the VW-l test can be transferred to one that passes the VW-l test. When an additional insulation jacket is added to an existing heating device, on top of or below the conventional jacket(s), the reduction in flammability is not determined by the flammability of the material in the additional insulation jacket (although it may be affected by this). Even mantles made from materials that would normally be considered flammable can be effective. For example, remarkable reductions in flammability have been achieved by wrapping a thin film of polyethylene terephthalate around the conventional insulation jackets of known heating devices. When a single insulating sheath is replaced by a combination of two insulating sheaths, the combination can similarly be one which, in terms of properties other than flammability, is essentially equivalent to the single sheath. For example, it has been shown that, when a single polyolefin-based insulation jacket is replaced by two insulation jackets made of the same material and with the same total thickness, a reduction of

antenneligheten. the flammability.

Langstrakte varmeanordninger med to (eller sogar flere) isolasjonsmantler er tidligere blitt benyttet eller foreslått benyttet, men bare for formål som, så vidt vites, ikke har noen sammenheng med antennelighet. Slike kjente varmeanordninger utgjør selvfølgelig ikke i seg selv noen del av den foreliggende oppfinnelse. Imidlertid omfatter oppfinnelsen varmeanordninger som gjør bruk av slike kjente kombinasjoner av isolasjonsmantler, men som for øvrig avviker fra de kjente varmeanordninger, f.eks. ved anvendelse av varmekjerner som er forskjellige fra dem rundt hvilke slike kombinasjoner tidligere er blitt anbragt. Spesielt omfatter oppfinnelsen nye varmeanordninger som inneholder kjente kombinasjoner av isolasjonsmantler som, i henhold til den tidligere kjente teknikk, ble valgt av årsaker som hadde sammenheng med varmeanordningskjernen (eller med én eller flere andre bestanddeler av varmeanordningen) når disse årsaker ikke er relevante for de nye varmeanordninger. Elongated heating devices with two (or even more) insulation jackets have previously been used or proposed to be used, but only for purposes which, as far as is known, have no connection with flammability. Of course, such known heating devices do not in themselves form any part of the present invention. However, the invention includes heating devices which make use of such known combinations of insulation jackets, but which otherwise differ from the known heating devices, e.g. by using heating cores different from those around which such combinations have previously been placed. In particular, the invention encompasses new heating devices containing known combinations of insulation jackets which, according to the prior art, were chosen for reasons related to the heating device core (or to one or more other components of the heating device) when these reasons are not relevant to the new heating devices.

Ifølge en første side ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en langstrakt varmeanordning som består Underwriters' Laboratory (UL) VW-l-flammetest med vertikal tråd, omfattende According to a first aspect of the invention, there is provided an elongated heating device which passes the Underwriters' Laboratory (UL) VW-1 vertical wire flame test, comprising

(1) en kjerne som omfatter et motstandsvarmeelement, (1) a core comprising a resistance heating element,

(2) en første isolasjonsmantel som omgir kjernen og er sammensatt av et første isolasjonsmateriale omfattende en organisk polymer, og (3) en andre isolasj onsmantel som omgir og er i kontakt med den første isolasjonsmantel, (2) a first insulating jacket surrounding the core and composed of a first insulating material comprising an organic polymer, and (3) a second insulating jacket surrounding and in contact with the first insulating jacket,

hvilken varmeanordning er kjennetegnet ved at den andre isolasj onsmantel er dannet ved at et på forhånd fremstilt bånd er viklet rundt den første isolasjonsmantel. which heating device is characterized by the fact that the second insulation jacket is formed by a pre-made band being wound around the first insulation jacket.

Ifølge en andre side ved oppfinnelsen er det tilveiebrakt en varmeanordningsmontas j e for oppvarming av et substrat, omfattende en langstrakt varmeanordning som består Underwriters' Laboratory (UL) VW-l-flammetest med vertikal tråd, og som omfatter According to another aspect of the invention, there is provided a heating device assembly for heating a substrate, comprising an elongated heating device that passes the Underwriters' Laboratory (UL) VW-1 vertical wire flame test, and that comprises

(2) en første isolasjonsmantel som omgir kjernen og er sammensatt av et første isolasjonsmateriale omfattende en organisk polymer, og (3) en andre isolasj onsmantel som omgir og er i kontakt (2) a first insulating jacket surrounding the core and composed of a first insulating material comprising an organic polymer, and (3) a second insulating jacket surrounding and in contact with

med den første isolasjonsmantel, with the first insulating jacket,

hvilken montasje er kjennetegnet ved at den andre isolasjonsmantel er dannet ved at et på forhånd fremstilt bånd er viklet rundt den første isolasjonsmantel, idet varmeanordningen er anbrakt i kontakt med substratet og er omgitt av et isolasjonslag som omfatter PVC, fortrinnsvis PVC-skum. which assembly is characterized by the fact that the second insulation jacket is formed by a pre-made band being wound around the first insulation jacket, the heating device being placed in contact with the substrate and surrounded by an insulation layer comprising PVC, preferably PVC foam.

De langstrakte varmeanordninger ifølge oppfinnelsen består fortrinnsvis Underwriters' Laboratory VW-l-flammetest med vertikal tråd, slik den er beskrevet nedenfor ( "Flammetesten" ). Som foran nevnt, er testen publisert i Reference Standard for Electrical Wires, Cables, and Flexible Cords, UL 1581, nr. 1080, 15. august 1983. The elongated heating devices according to the invention preferably consist of the Underwriters' Laboratory VW-1 flame test with a vertical wire, as described below (the "Flame Test"). As previously mentioned, the test is published in Reference Standard for Electrical Wires, Cables, and Flexible Cords, UL 1581, No. 1080, 15 August 1983.

De langstrakte varmeanordninger ifølge oppfinnelsen omfatter en kjerne som omfatter et motstandsvarmeelement, og som er omgitt av en første isolasjonsmantel og en andre isolasjonsmantel. Den første isolasjonsmantel er den indre mantel, og den andre isolasj onsmantel er den ytre mantel. Man vil forstå at oppfinnelsen omfatter varmeanordninger i hvilke de materialer, tykkelser osv., som er gitt for den første mantel, også benyttes for den andre mantel og omvendt. The elongated heating devices according to the invention comprise a core which comprises a resistance heating element, and which is surrounded by a first insulating jacket and a second insulating jacket. The first insulating sheath is the inner sheath, and the second insulating sheath is the outer sheath. It will be understood that the invention includes heating devices in which the materials, thicknesses, etc., which are given for the first mantle, are also used for the second mantle and vice versa.

Varmeanordningskjernen omfatter også fortrinnsvis to langstrakte elektroder som har motstandsvarmeelementet eller The heating device core also preferably comprises two elongated electrodes having the resistance heating element or

-elementene koplet i parallell mellom seg. Imidlertid kan det også benyttes en seriekoplet eller blandet serie- og parallell-koplet varmeanordning. Motstandsvarmeelementet kan være i form av en kontinuerlig strimmel eller i form av flere på avstand fra hverandre anordnede, individuelle varmeelementer. Det sistnevnte arrangement foretrekkes når varmeelementet fremstilles av et stivt eller sprøtt materiale. Når kjernen omfatter to langstrakte, på avstand fra hverandre anordnede elektroder, har elektrodene vanligvis form av kompakte eller flertrådede metalltråder, f.eks. tinn- eller nikkelbelagte kobbertråder, skjønt også andre elektrisk ledende materialer, f.eks. ledende malinger, metall-folier eller metallnettinger, kan benyttes. Når det benyttes flere varmeelementer, er hvert av disse elektrisk og fysisk forbundet med elektrodene. Elektrodene kan være helt eller delvis innleiret i materialet i motstandselementet eller festet til overflaten av motstandselementet. Når varmeelementet foreligger i form av en kontinuerlig strimmel, kan elektrodene være -the elements connected in parallel between themselves. However, a series-connected or mixed series- and parallel-connected heating device can also be used. The resistance heating element can be in the form of a continuous strip or in the form of several individual heating elements arranged at a distance from each other. The latter arrangement is preferred when the heating element is made of a rigid or brittle material. When the core comprises two elongated electrodes arranged at a distance from each other, the electrodes usually take the form of compact or multi-stranded metal wires, e.g. tin or nickel-plated copper wires, although also other electrically conductive materials, e.g. conductive paints, metal foils or metal mesh can be used. When several heating elements are used, each of these is electrically and physically connected to the electrodes. The electrodes can be fully or partially embedded in the material of the resistance element or attached to the surface of the resistance element. When the heating element is in the form of a continuous strip, the electrodes can be

innleiret i denne, eller den kontinuerlige strimmel kan - som beskrevet i US patentskrift nr. 4 459 473 (Kamath) - være i intermitterende, vekselvis kontakt med hver av elektrodene, f .eks. ved spiralvikling av fiberen eller fibrene rundt elektrodene, som eventuelt er atskilt fra hverandre ved hjelp av et elektrisk isolerende avstandselement. embedded in this, or the continuous strip can - as described in US Patent No. 4,459,473 (Kamath) - be in intermittent, alternating contact with each of the electrodes, e.g. by spirally winding the fiber or fibers around the electrodes, which are optionally separated from each other by means of an electrically insulating spacer element.

Motstandsvarmeelementet kan være sammensatt av et hvilket som helst motstandsmateriale, f.eks. et ledende keramisk materiale, som f .eks. BaTi203, et metalloksid som f .eks. magnesiumoksid eller aluminiumoksid eller, hvilket foretrekkes, et ledende polymermateriale. Et ledende polymermateriale omfatter en poly-merbestanddel og, dispergert eller fordelt på annen måte i denne, et partikkelformig, ledende fyllstoff. Polymerbestanddelen kan være en organisk polymer (betegnelsen er ment å skulle omfatte siloksaner), en amorf, termoplastisk polymer (f. eks. polykarbonat eller polystyren), en elastomer (f.eks. polybutadien eller etylen/propylendien-polymer (EPDM)) eller en blanding omfattende minst én av disse. Særlig foretrukne er krystallinske, organiske polymerer, som f.eks. polymerer av ett eller flere olefiner, spesielt polyetylen; kopolymerer av minst ett olefin og minst én monomer som er sampolymeriserbar med dette, som f.eks. etylen/- akrylsyre-, etylen/etylakrylat- og etylen/vinylacetat-kopolymerer; smelteformbare fluorpolymerer som f.eks. polyvinylidenfluorid og etylentetrafluoretylen; og blandinger av to eller flere slike polymerer. Slike krystallinske polymerer foretrekkes spesielt når det ønskes at materialet skal oppvise PTC-atferd (en positiv temperaturkoeffisient for motstanden). Uttrykket "PTC-atferd" benyttes her for å betegne et materiale eller en elektrisk anordning som har en R14-verdi på minst 2,5 og/eller en R100-verdi på minst 10, idet det er særlig foretrukket at materialet eller den elektriske anordning har en R30-verdi på minst 6, hvor R14er forholdet mellom resistivitetsverdiene i enden og i begynnelsen av et temperaturområde på 14°C, R100er forholdet mellom resistivitetsverdiene i enden og i begynnelsen av et temperaturområde på 100°C, og R30er forholdet mellom resistivitetsverdiene i enden og i begynnelsen av et temperaturområde på 30°C. Materialet omfatter også et partikkelformig, ledende fyllstoff, f.eks. kjønrøk, grafitt, metall, metalloksid eller en partikkelformig, ledende polymer, eller en kombinasjon av disse. Eventuelt kan det ledende polymermateriale omfatte inerte fyllstoffer, antioksidasjonsmidler, stabiliseringsmidler, dispergeringsmidler, tverrbindingsmidler eller andre bestanddeler. Smelting foretas fortrinnsvis ved smeltebearbeidelse, f.eks. smelteekstrudering. Materialet kan tverrbindes ved bestråling eller ved hjelp av kjemiske midler. Selvregulerende strimmelvarmeanordninger i hvilke elektrodene omfatter tråder og motstandsvarmeelementene omfatter et ledende polymermateriale, er særlig anvendelige. Egnede ledende polymerer for bruk i henhold til oppfinnelsen og varmeanordninger hvis isolasjonsmantler kan modifiseres i henhold til oppfinnelsen, er beskrevet i US patentskrifter nr. 3 858 144 (Bedard et al.), 3 861 029 (Smith-Johannsen et al.), 4 017 715 (Whitney et al.), 4 188 276 (Lyons et al.), 4 237 441 (van Konynenburg et al.), 4 242 573 (Batliwalla), 4 246 468 (Horsma), 4 334 148 (Kampe), 4 334 351 (Sopory), 4 388 607 (Toy et al.), 4 435 639 (Gurevich), 4 459 473 (Kamath), 4 470 898 (Penneck et al.), 4 514 620 (Cheng et al.), 4 534 889 (van Konynenburg et al.), 4 547 659 (Leary), 4 560 498 (Horsma et al), 4 582 983 (Midgley et al.), 4 574 188 (Midgley et al. ), 4 591 700 (Sopory), 4 658 121 (Horsma et al.), 4 659 913 (Midgley et al.), 4 661 687 (Afkhampour et al.), 4 673 801 (Leary), 4 764 664 (Kamath et al. ), 4 774 024 (Deep et al. ), 4 775 778 (van Konynenburg et al. ) og 4 980 541 (Shafe et al.), europeiske patentpublikasjoner nr. 38 713, 38 718, 74 281, 197 759 og 231 068, og internasjonale patentpublikasjoner nr. WO 90/11001 (Batliwalla et al.) og WO 91/03822 (Emmett). The resistance heating element can be composed of any resistance material, e.g. a conductive ceramic material, such as BaTi203, a metal oxide which e.g. magnesium oxide or aluminum oxide or, which is preferred, a conductive polymer material. A conductive polymer material comprises a polymer component and, dispersed or otherwise distributed therein, a particulate conductive filler. The polymer component may be an organic polymer (the term is intended to include siloxanes), an amorphous thermoplastic polymer (e.g. polycarbonate or polystyrene), an elastomer (e.g. polybutadiene or ethylene/propylene diene polymer (EPDM)) or a mixture comprising at least one of these. Particularly preferred are crystalline, organic polymers, such as e.g. polymers of one or more olefins, especially polyethylene; copolymers of at least one olefin and at least one monomer that is copolymerizable with this, such as e.g. ethylene/acrylic acid, ethylene/ethyl acrylate and ethylene/vinyl acetate copolymers; melt-formable fluoropolymers such as polyvinylidene fluoride and ethylene tetrafluoroethylene; and mixtures of two or more such polymers. Such crystalline polymers are particularly preferred when it is desired for the material to exhibit PTC behavior (a positive temperature coefficient of resistance). The term "PTC behavior" is used here to denote a material or an electrical device that has an R14 value of at least 2.5 and/or an R100 value of at least 10, it being particularly preferred that the material or the electrical device has an R30 value of at least 6, where R14 is the ratio between the resistivity values at the end and at the beginning of a temperature range of 14°C, R100 is the ratio between the resistivity values at the end and at the beginning of a temperature range of 100°C, and R30 is the ratio between the resistivity values in at the end and at the beginning of a temperature range of 30°C. The material also comprises a particulate, conductive filler, e.g. carbon black, graphite, metal, metal oxide or a particulate conductive polymer, or a combination thereof. Optionally, the conductive polymer material may comprise inert fillers, antioxidants, stabilizers, dispersants, cross-linking agents or other components. Smelting is preferably carried out by smelting, e.g. melt extrusion. The material can be cross-linked by irradiation or by means of chemical agents. Self-regulating strip heating devices in which the electrodes comprise wires and the resistance heating elements comprise a conductive polymer material are particularly applicable. Suitable conductive polymers for use in accordance with the invention and heating devices whose insulating jackets can be modified in accordance with the invention are described in US Patent Nos. 3,858,144 (Bedard et al.), 3,861,029 (Smith-Johannsen et al.), 4 017 715 (Whitney et al.), 4 188 276 (Lyons et al.), 4 237 441 (van Konynenburg et al.), 4 242 573 (Batliwalla), 4 246 468 (Horsma), 4 334 148 (Kampe) , 4,334,351 (Sopory), 4,388,607 (Toy et al.), 4,435,639 (Gurevich), 4,459,473 (Kamath), 4,470,898 (Penneck et al.), 4,514,620 (Cheng et al. ), 4,534,889 (van Konynenburg et al.), 4,547,659 (Leary), 4,560,498 (Horsma et al.), 4,582,983 (Midgley et al.), 4,574,188 (Midgley et al.), 4 591,700 (Sopory), 4,658,121 (Horsma et al.), 4,659,913 (Midgley et al.), 4,661,687 (Afkhampour et al.), 4,673,801 (Leary), 4,764,664 (Kamath et al. . ), 4,774,024 (Deep et al. ), 4,775,778 (van Konynenburg et al. ) and 4,980,541 (Shafe et al.), European Patent Publications Nos. 38,713, 38,718, 74,281, 197,759 and 231,068 , and International Patent Publication Nos. WO 90/11001 (Batliwalla et al.) and WO 91/03822 (Emmett).

Når varmeanordningen foreligger i form av en kontinuerlig strimmel av ledende polymer med innleirede elektroder, kan strimmelens tverrsnitt ha en hvilken som helst egnet form, f.eks. rektangulær, rund eller manualformet. Mange anvendelige, langstrakte varmeanordninger omfatter en kjerne som er sammensatt av et ledende polymermateriale som oppviser PTC-atferd, og som har praktisk talt konstant tverrsnitt langs lengden av varmeanordningen. Det har vist seg at jo mindre tverrsnittets sideforhold er, jo bedre er varmeanordningens ytelse ved VW-1-flammetesten. Forholdet mellom varmeanordningens tverrsnitts største dimensjon (ofte elektrodenes akse) og minste dimensjon (ofte varmeanordningens tykkelse) er som oftest høyst 7:1, fortrinnsvis høyst 3:1, spesielt høyst 2:1, f.eks. ca. 1:1. Tverrsnittets største dimensjon er ofte mindre enn 2,54 cm, f.eks. mindre enn 1,5 cm, og/eller tverrsnittets maksimale areal er mindre enn 8,0 cm<2>, f.eks. mindre enn 3,2 cm<2>. When the heating device is in the form of a continuous strip of conductive polymer with embedded electrodes, the cross-section of the strip can have any suitable shape, e.g. rectangular, round or hand-shaped. Many useful elongated heaters include a core composed of a conductive polymer material exhibiting PTC behavior and having a substantially constant cross-section along the length of the heater. It has been found that the smaller the aspect ratio of the cross-section, the better the performance of the heater in the VW-1 flame test. The ratio between the largest dimension of the heating device's cross-section (often the axis of the electrodes) and the smallest dimension (often the thickness of the heating device) is usually at most 7:1, preferably at most 3:1, especially at most 2:1, e.g. about. 1:1. The largest dimension of the cross-section is often less than 2.54 cm, e.g. less than 1.5 cm, and/or the maximum area of the cross-section is less than 8.0 cm<2>, e.g. less than 3.2 cm<2>.

Den første isolasjonsmantel omgir (og fortrinnsvis sammen-presser) kjernen og omfatter en organisk polymer. Egnede polymerer er de som egner seg for bruk i et ledende polymermateriale og likeledes andre polymerer, som f.eks. polyuretaner. Spesielt fordi polymermaterialet som benyttes i den første isolasjonsmantel ofte modifiseres gjennom tilstedeværelse av flammeforsinkende midler, f. eks. A1203* 3H20 eller en blanding av Sb203og et bromert, flammeforsinkende middel, eller andre fyllstoffer, foretrekkes polymerer som er relativt bøyelige. Dersom det ønskes å ha en god fysisk binding mellom kjernen og den første isolasj onsmantel, kan materialene som benyttes i kjernen og den første isolasj onsmantel, inneholde den samme polymer. Den første isolasjonsmantel kan påføres kjernen på hvilken som helst hensiktsmessig måte, f.eks. ved smelteforming, ved oppløsnings-middelstøping eller ved at en på forhånd dannet plate eller folie av materialet formes over kjernen. Det foretrekkes vanligvis at mantelen smelteekstruderes over kjernen ved enten en slangeekstruderingsprosess eller en trykkekstruderingsprosess. Dersom varmeanordningen skal varmebehandles, dvs. varmebehandles til over det krystallinske smeltepunkt for polymerbestanddelen i kjernen, må smeltepunktet for den organiske polymer i den første isolasjonsmantel være høyere enn for kjernen. Vanligvis har den første isolasj onsmantel en tykkelse som er mindre enn 0,19 cm, fortrinnsvis mindre enn 0,125 cm, spesielt mindre enn 0,1 cm, f.eks. en tykkelse på fra 0,04 til 0,075 cm. The first insulating jacket surrounds (and preferably compresses) the core and comprises an organic polymer. Suitable polymers are those which are suitable for use in a conductive polymer material and likewise other polymers, such as e.g. polyurethanes. Especially because the polymer material used in the first insulation jacket is often modified through the presence of flame retardants, e.g. Al 2 O 3 * 3H 2 O or a mixture of Sb 2 O 3 and a brominated flame retardant, or other fillers, polymers which are relatively flexible are preferred. If it is desired to have a good physical bond between the core and the first insulation jacket, the materials used in the core and the first insulation jacket can contain the same polymer. The first insulating jacket may be applied to the core in any suitable manner, e.g. by melt forming, by solvent casting or by a previously formed plate or foil of the material being formed over the core. It is generally preferred that the cladding be melt extruded over the core by either a tube extrusion process or a pressure extrusion process. If the heating device is to be heat treated, i.e. heat treated to above the crystalline melting point of the polymer component in the core, the melting point of the organic polymer in the first insulating jacket must be higher than that of the core. Typically, the first insulating jacket has a thickness of less than 0.19 cm, preferably less than 0.125 cm, especially less than 0.1 cm, e.g. a thickness of from 0.04 to 0.075 cm.

En andre isolasj onsmantel omgir den første isolasj onsmantel. Den er ofte i kontakt med eller kan festes til den første isolasj onsmantel. Den andre isolasj onsmantel kan omfatte en organisk polymer som kan være den samme som eller en annen enn den som benyttes i den første isolasj onsmantel, eller den kan omfatte et annet materiale, som f.eks. et glass, f.eks. fiberglass, et keramisk materiale, et vevet eller ikke-vevet tekstilmateriale, et metall, f.eks. aluminiumfolie, eller et isolert metall, f.eks. metallisert polyester. For å oppnå bøyelighet og lav vekt foretrekkes det at den andre isolasjonsmantel er et isolerende materiale som omfatter en organisk polymer. For enkelte anven- deiser foretrekkes det at minst 75 vekt% av den organiske polymer i den andre isolasjonsmantel er det samme materiale som minst 75 vekt% av den organiske polymer i den første isolasjonsmantel. A second insulation jacket surrounds the first insulation jacket. It is often in contact with or can be attached to the first insulation jacket. The second insulation jacket may comprise an organic polymer which may be the same as or different from that used in the first insulation jacket, or it may comprise another material, such as e.g. a glass, e.g. fiberglass, a ceramic material, a woven or non-woven textile material, a metal, e.g. aluminum foil, or an insulated metal, e.g. metallized polyester. In order to achieve flexibility and low weight, it is preferred that the second insulating jacket is an insulating material comprising an organic polymer. For certain applications, it is preferred that at least 75% by weight of the organic polymer in the second insulation jacket is the same material as at least 75% by weight of the organic polymer in the first insulation jacket.

I en foretrukken utførelse har den andre isolasjonsmantel en tykkelse som er mindre enn 0,04 cm, spesielt mindre enn 0,025 cm, mer spesielt mindre enn 0,015 cm og helt spesielt mindre enn 0,013 cm, f.eks. en tykkelse på fra 0,002 til 0,013 cm. Særlig velegnede er folier av slike polymerer som polyestere (f.eks. polyetylentereftalat som selges under varenavnet "Mylar" av DuPont), polyimid (f.eks. folier som selges under varenavnet "Kapton" av DuPont), polyvinylidenfluorid (f.eks. folier som selges under varenavnet "Kynar" av Pennwalt), polytetrafluor-etylen (f.eks. folier som selges under varenavnet "Teflon" av DuPont) eller polyetylen. Dessuten er aluminiumbelagt polyester anvendelig, spesielt for anvendelser hvor det er viktig at eventuell fuktighet eller mykner fra et isolasjonssjikt hindres i å trenge inn i og beskadige kjernen eller den første isolasj onsmantel . Slike folier, i form av forhåndsdannede folier eller bånd, kan vikles rundt den første isolasjonsmantel, f.eks. i en spiral med en overlappende søm som løper i spiral langs varmeanordningen, eller i en såkalt "sigarettomhylling" slik at det fåes en overlappende søm som løper i varmeanordningens lengderetning. Under normale betingelser foretas så vel spiralom-hylling som sigarettomhylling uten noe klebemiddel til stede, slik at isolasjonssjiktet ikke tilveiebringer noen total sperre mot inntrengning av fuktighet. Disse varmeanordninger ville således ikke være velegnede for anvendelser som ville medføre neddykking av varmeanordningen i lengre tid, f. eks. i en varmeanordning for et vannbad, hvorunder væsken ville kunne trenge inn gjennom sømmene i den omhyllede isolasjon. Alternativt kan materialene som utgjør foliene, påføres den første isolasj onsmantel ved anvendelse av hvilken som helst annen egnet prosess, f.eks. smelteekstrudering, utført f.eks. ved en slangeekstruderingsprosess, eller ved oppløsningsmiddelstøping. I visse tilfeller vil materialet som utgjør den andre isolasj onsmantel være et materiale som er blitt orientert slik at den andre mantel, under betingelsene ved VW-l-testen, krymper før den brenner. In a preferred embodiment, the second insulating jacket has a thickness of less than 0.04 cm, in particular less than 0.025 cm, more particularly less than 0.015 cm and most particularly less than 0.013 cm, e.g. a thickness of from 0.002 to 0.013 cm. Particularly suitable are films of such polymers as polyesters (e.g. polyethylene terephthalate sold under the trade name "Mylar" by DuPont), polyimide (e.g. films sold under the trade name "Kapton" by DuPont), polyvinylidene fluoride (e.g. films sold under the trade name "Kynar" by Pennwalt), polytetrafluoroethylene (e.g. films sold under the trade name "Teflon" by DuPont) or polyethylene. In addition, aluminium-coated polyester is useful, especially for applications where it is important that any moisture or plasticizer from an insulation layer is prevented from penetrating and damaging the core or the first insulation jacket. Such foils, in the form of preformed foils or tapes, can be wrapped around the first insulating jacket, e.g. in a spiral with an overlapping seam that runs in a spiral along the heating device, or in a so-called "cigarette wrapper" so that an overlapping seam is obtained that runs in the longitudinal direction of the heating device. Under normal conditions, both spiral wrapping and cigarette wrapping are carried out without any adhesive present, so that the insulation layer does not provide a total barrier against the ingress of moisture. These heating devices would thus not be suitable for applications that would entail submersion of the heating device for a longer time, e.g. in a heating device for a water bath, under which the liquid would be able to penetrate through the seams of the sheathed insulation. Alternatively, the materials making up the foils may be applied to the first insulating coat using any other suitable process, e.g. melt extrusion, carried out e.g. by a tube extrusion process, or by solvent casting. In certain cases, the material that makes up the second insulating jacket will be a material that has been oriented so that the second jacket, under the conditions of the VW-1 test, shrinks before it burns.

I én utførelsesform er materialet i den andre isolasjons- In one embodiment, the material in the second insulating

mantel identisk med materialet i den første isolasjonsmantel. jacket identical to the material in the first insulation jacket.

I én utførelsesform er den totale tykkelse av den første og den andre mantel mindre enn 0,06 cm. In one embodiment, the total thickness of the first and second sheaths is less than 0.06 cm.

En metallisk fletning kan tilveiebringes over den andre isolasj onsmantel i enkelte utførelsesformer. A metallic braid can be provided over the second insulation jacket in some embodiments.

Når den andre isolasj onsmantel omfatter en folie, som f .eks. en polyesterfolie eller en metallisert polyesterfolie (f.eks. laminert aluminium), kan den være meget nyttig med hensyn til å beskytte varmeanordningen mot motstandsøkninger som skyldes inntrengning av myknere fra et utvendig isolasjonslag, spesielt polyvinylkloridskum (PVC). En slik skumisolasjon anvendes ofte for å isolere varmeanordningen når denne vikles rundt et rør eller annet substrat. When the second insulation jacket comprises a foil, which e.g. a polyester foil or a metallized polyester foil (e.g. laminated aluminium), it can be very useful in protecting the heating device against resistance increases due to the ingress of plasticizers from an outer insulation layer, especially polyvinyl chloride foam (PVC). Such foam insulation is often used to insulate the heating device when it is wrapped around a pipe or other substrate.

Oppfinnelsen skal nedenfor beskrives nærmere under henvis-ning til tegningen, der fig. 1 og 2 viser tverrsnitt gjennom langstrakte varmeanordninger ifølge oppfinnelsen. Fig. 1 viser et tverrsnitt gjennom en langstrakt varmeanordning 1 ifølge oppfinnelsen. Et motstandsvarmeelement omfattende et ledende polymermateriale 3 som er formet rundt to elektroder 5, 7, er omgitt av en første isolasjonsmantel 9. En andre isolasj onsmantel 11, f. eks. en tynn folie av en isolerende polymer som f.eks. polyetylen, polyester eller polyimid, en tynn metallfolie av f.eks. aluminium eller en metallisert polymer-folie, er viklet rundt den første isolasjonsmantel på en slik måte at det foreligger et overlappingsområde 13. En valgfri metallisk jordingsfletning 15 dekker den andre isolasjonsmantel. Fig. 2 viser et tverrsnitt gjennom en andre langstrakt varmeanordning ifølge oppfinnelsen. I denne utførelse er mot-standsvarmeanordningen omfattende det ledende polymermateriale 3 og de to langstrakte elektroder 5, 7 omgitt av en tynn, første isolasjonsmantel 9 og av en tynn, andre isolasjonsmantel 11. The invention will be described in more detail below with reference to the drawing, where fig. 1 and 2 show cross-sections through elongated heating devices according to the invention. Fig. 1 shows a cross-section through an elongated heating device 1 according to the invention. A resistance heating element comprising a conductive polymer material 3 which is formed around two electrodes 5, 7 is surrounded by a first insulating jacket 9. A second insulating jacket 11, e.g. a thin foil of an insulating polymer such as polyethylene, polyester or polyimide, a thin metal foil of e.g. aluminum or a metallized polymer foil, is wrapped around the first insulating jacket in such a way that there is an overlapping area 13. An optional metallic ground braid 15 covers the second insulating jacket. Fig. 2 shows a cross section through a second elongated heating device according to the invention. In this embodiment, the resistance heating device comprising the conductive polymer material 3 and the two elongated electrodes 5, 7 is surrounded by a thin, first insulating jacket 9 and by a thin, second insulating jacket 11.

Oppfinnelsen illustreres ved følgende eksempler. The invention is illustrated by the following examples.

Eksempler 1- 23 Examples 1-23

For hvert eksempel ble det fremstilt en varmestrimmel etter prosedyren beskrevet under Varmeanordning 1 nedenfor. I noen av eksemplene ble varmestrimmelen deretter omviklet med en andre isolasjonsmantel som nærmere angitt. For de nedenfor angitte varmeanordninger som angis å være forsynt med en fletning, ble en metallfletning omfattende fem strenger av 28 AWG-tinnbelagt koppertråd påført over den andre isolasjonsmantel eller den eneste isolasj onsmantel for å dekke fra 86 til 92 % av overflaten. Fletningen hadde en tykkelse av 0,076 cm og var ekvivalent med 18 AWG-tråd. Hver varmeanordning ble så testet ved den nedenfor beskrevne flammetest. For each example, a heating strip was produced according to the procedure described under Heating device 1 below. In some of the examples, the heating strip was then wrapped with a second insulating jacket as further indicated. For the heating devices listed below that are specified to be provided with a braid, a metal braid comprising five strands of 28 AWG tin-plated copper wire was applied over the second insulating jacket or the only insulating jacket to cover from 86 to 92% of the surface. The braid had a thickness of 0.076 cm and was equivalent to 18 AWG wire. Each heating device was then tested by the flame test described below.

Varmeanordning 1 Heating device 1

Bestanddelene oppført under materiale 1 i Tabell I ble forhåndsblandet og deretter blandet i en samroterende dobbelt-skrueekstruder for fremstilling av pellets. Det pelletiserte materiale ble ekstrudert gjennom en 3,8 cm ekstruder rundt to 22 AWG 7/30 tvinnede nikkel/kobber-tråder som hver hadde en diameter på 0,079 cm, for dannelse av en kjerne med en elektrodeavstand på 0,269 cm fra trådsenter til trådsenter og en tykkelse av 0,211 cm på midtpunktet mellom trådene. En første isolasjonsmantel med en tykkelse av 0,076 cm, omfattende et materiale inneholdende 10 vekt% etylen/vinylacetat-kopolymer (EVA), 36,8 % polyetylen av middels densitet, 10 % etylen/propylen-gummi, 23,4 % dekabromdifenyloksid (DBDPO), 8,5 % antimonoksid (Sb203), 9,4 % talkum, 1,0 % magnesiumoksid og 0,7 % antioksidasjonsmiddel, ble så ekstrudert over kjernen. Den mantlede varmeanordning ble bestrålt til en dose på 15 Mrad. The ingredients listed under material 1 in Table I were premixed and then mixed in a co-rotating twin-screw extruder to produce pellets. The pelletized material was extruded through a 3.8 cm extruder around two 22 AWG 7/30 stranded nickel/copper wires each having a diameter of 0.079 cm to form a core with an electrode spacing of 0.269 cm wire center to wire center and a thickness of 0.211 cm at the midpoint between the strands. A first insulating jacket with a thickness of 0.076 cm, comprising a material containing 10% by weight ethylene/vinyl acetate copolymer (EVA), 36.8% medium density polyethylene, 10% ethylene/propylene rubber, 23.4% decabromodiphenyl oxide (DBDPO ), 8.5% antimony oxide (Sb 2 O 3 ), 9.4% talc, 1.0% magnesium oxide and 0.7% antioxidant, was then extruded over the core. The jacketed heater was irradiated to a dose of 15 Mrad.

Varmeanordning 2 Heating device 2

Ved bruk av bestanddelene oppført under materiale 2 i Tabell I ble en varmeanordning fremstilt, ekstrudert, forsynt med mantel og bestrålt under anvendelse av prosedyren beskrevet under Varmeanordning 1. Using the components listed under material 2 in Table I, a heater was fabricated, extruded, jacketed and irradiated using the procedure described under Heater 1.

Varmeanordning 3 Heating device 3

Ved bruk av bestanddelene oppført under materiale 3 i Tabell I ble en varmeanordning fremstilt, ekstrudert, forsynt med mantel og bestrålt under anvendelse av prosedyren beskrevet under Varmeanordning 1. Using the ingredients listed under material 3 in Table I, a heater was fabricated, extruded, jacketed and irradiated using the procedure described under Heater 1.

Flammetest Flame test

Varmeanordningene ble testet i henhold til Underwriters' Laboratory (UL) VW-l-flammetest med vertikal tråd, som beskrevet i Reference Standard for Electrical Wires, Cables, and Flexible Cords, UL 1581, nr. 1080, 15. august 1983. Ved denne test holdes en varmeanordningsprøve med lengde 0,5 m i vertikal stilling inne i et metallkammer med bredde 30,5 cm, dybde 35,5 cm og høyde 61,0 cm, og med åpen topp og front. Kammeret er anbrakt i en trekkfri avtrekkshette. Et horisontalt lag av ubehandlet medisinsk bomull med tykkelse 0,6-2,5 cm legges på gulvet i hetten under varmeanordningen. Et indikatorflagg fremstilt av en strimmel av et 1,3 cm bredt, ikke-forsterket kraftpapir (94 g/m<2>) anbringes nær varmeanordningens øvre ende og strekker seg 1,9 cm mot kammerets bakside. En Tirrill gassbrenner med en blå flammekjegle på 3,8 cm og en temperatur i flammespissen på 816°C holdes i tur og orden fem ganger mot et punkt på varmeanordningens fremside i en avstand av 25,4 cm nedenfor papirflaggets nedre kant. Tiden mellom hver påføring av testflammen er enten (1) 15 sekunder, dersom prøven stopper å brenne i løpet av 15 sekunder, eller (2) den tid prøven brenner med flamme, dersom brenningen varer lenger enn 15 sekunder, men kortere enn 60 sekunder. The heaters were tested according to the Underwriters' Laboratory (UL) VW-l vertical wire flame test, as described in Reference Standard for Electrical Wires, Cables, and Flexible Cords, UL 1581, No. 1080, August 15, 1983. At this test, a heating device sample with a length of 0.5 m is kept in a vertical position inside a metal chamber with a width of 30.5 cm, a depth of 35.5 cm and a height of 61.0 cm, and with an open top and front. The chamber is housed in a draft-free fume hood. A horizontal layer of untreated medical cotton with a thickness of 0.6-2.5 cm is placed on the floor of the hood under the heating device. An indicator flag made from a strip of 1.3 cm wide, unreinforced kraft paper (94 g/m<2>) is placed near the upper end of the heater and extends 1.9 cm towards the back of the chamber. A Tirrill gas burner with a blue flame cone of 3.8 cm and a temperature at the flame tip of 816°C is held in turn five times against a point on the front of the heating device at a distance of 25.4 cm below the lower edge of the paper flag. The time between each application of the test flame is either (1) 15 seconds, if the sample stops burning within 15 seconds, or (2) the time the sample burns with flame, if the burning lasts longer than 15 seconds but shorter than 60 seconds.

For å bestå testen må prøven ikke "brenne med flamme" lenger enn 60 sekunder etter noen av de fem 15-sekunders påføringer av testflammen. Dessuten må bomullen under prøven i bunnen av kammeret ikke antennes under testen og papirflagget i den øvre ende av prøven ikke beskadiges eller brennes over mer enn 25 % av sitt areal. To pass the test, the sample must not "burn with flame" for more than 60 seconds after any of the five 15-second applications of the test flame. Also, the cotton under the sample at the bottom of the chamber must not be ignited during the test and the paper flag at the upper end of the sample must not be damaged or burned over more than 25% of its area.

For hver varmeanordning ble minst fem prøver testet under flammetestbetingelsene. For varmeanordninger for hvilke én eller flere prøver overlevet de fem flammepåsettinger og bestod testen, ble testen fortsatt inntil alle prøver hadde sviktet. Den prosentvise andel av prøvene som bestod testen, og antallet flammepåføririger inntil svikt fant sted, er angitt i Tabell II. For each heating device, at least five samples were tested under the flame test conditions. For heaters for which one or more samples survived five flame applications and passed the test, the test was continued until all samples had failed. The percentage of samples that passed the test, and the number of flame application cycles until failure took place, is indicated in Table II.

Anmerkninger til Tabell I: Notes to Table I:

EEA er etylen/etylakrylat-kopolymer. EEA is ethylene/ethyl acrylate copolymer.

MDPE er polyetylen av middels densitet. MDPE is polyethylene of medium density.

CB er kjønrøk (carbon black) med en partikkelstørrelse på 28 nm. CB is carbon black with a particle size of 28 nm.

Antioksidasjonsmiddelet er en oligomer av 4,4-tio-bis-(3-metyl-l-6-6-butylfenol) med en midlere polymerisa-sjonsgrad på 3-4, som beskrevet i US patentskrift nr. The antioxidant is an oligomer of 4,4-thio-bis-(3-methyl-1-6-6-butylphenol) with an average degree of polymerization of 3-4, as described in US patent document no.

3 986 981. Sb203er antimontrioksid med en partikkelstørrelse på 1,0-1,8 um. DBDPO er dekabromdifenyloksid (også betegnet dekabromdi- fenyleter). 3 986 981. Sb 2 O 3 is antimony trioxide with a particle size of 1.0-1.8 µm. DBDPO is decabromodiphenyl oxide (also called decabromodi- phenyl ether).

Anmerkninger til Tabell II: Notes to Table II:

PEs 1 er en klar, 0,0025 cm tykk polyesterfilm som selges av Pelcher-Hamilton Corporation under varenavnet "Phanex IHC". PEs 1 is a clear, 0.0025 cm thick polyester film that is sold by Pelcher-Hamilton Corporation under the trade name "Phanex IHC".

PEs 2 er en hvit, 0,0025 cm tykk polyesterfilm som selges av Pelcher-Hamilton Corporation under varenavnet "Phanex YVC". PEs 2 is a white, 0.0025 cm thick polyester film sold by Pelcher-Hamilton Corporation under the trade name "Phanex YVC".

PEs 3 er et filmlaminat av en 0,0025 cm tykk polyester og et 0,0025 cm tykt, blått polyetylen, som fåes fra Nepco Corporation som produkt nr. 1232. PEs 3 is a film laminate of a 0.0025 cm thick polyester and a 0.0025 cm thick blue polyethylene, available from Nepco Corporation as Product No. 1232.

Al/PEs er aluminiumbelagt polyesterfolie med en tykkelse på Al/PEs are aluminium-coated polyester foil with a thickness of

0,0025 cm. 0.0025 cm.

Al er aluminiumfolie med en tykkelse på 0,0025 cm. Al is aluminum foil with a thickness of 0.0025 cm.

TFE er en 0,005 cm tykk multilaminær, støpt polytetrafluor-etylenfolie som fåes fra Kemfab Corporation under varenavnet "DF100". TFE is a 0.005 cm thick multilaminar cast polytetrafluoroethylene foil available from Kemfab Corporation under the trade name "DF100".

PI er en 0,005 cm tykk polyimidfilm som fåes fra DuPont PI is a 0.005 cm thick polyimide film obtained from DuPont

under varenavnet "Kapton HN200". under the trade name "Kapton HN200".

Glass er et 0,013 cm tykt vevet fiberglassbånd som fåes fra Glass is a 0.013 cm thick woven fiberglass tape obtained from

Crane under varenavnet "Craneglas 230". Crane under the trade name "Craneglas 230".

PE 1 er en folie av polyetylen med lav densitet med en PE 1 is a low-density polyethylene film with a

tykkelse på 0,003 cm, som fåes fra Gillis and Lane. thickness of 0.003 cm, which is obtained from Gillis and Lane.

PE 2 er en folie av polyetylen med lav densitet med tykkelse 0,008 cm, som fåes fra Gillis and Lane. PE 2 is a film of low density polyethylene with a thickness of 0.008 cm, which is obtained from Gillis and Lane.

PVF2er "Kynar", en polyvinylidenfluoridfolie med en tykkelse på 0,005 cm, som fåes fra Pennwalt. PVF2 is "Kynar", a 0.005 cm thick polyvinylidene fluoride foil available from Pennwalt.

Eksempel 24 ( Sammenligninqseksempel) Example 24 (Comparison example)

Et ledende materiale omfattende 39 vekt% etylen/etylakrylat, 39 % polyetylen av medium densitet, 22 % kjønrøk og 1,0 % antioksidasjonsmiddel ble fremstilt og ble så ekstrudert over to 22 AWG 7/30 flertrådede nikkel/kobber-tråder som hver hadde en diameter på 0,079 cm, for å danne en kjerne med stort sett rund form. Kjernens diameter var omtrent 0,368 cm, og avstanden mellom elektrodene var ca. 0,191 cm, regnet fra trådsenter til trådsenter. En første isolasjonsmantel med en tykkelse på 0,089 cm, bestående av termoplastisk gummi ("TPR 8222B" fra Reichhold Chemicals) inneholdende 30 vekt% flammeforsinkende middel (8 vekt% Sb203og 22 % DBDPO) ble så ekstrudert over kjernen. Den mantlede varmeanordning ble bestrålt til en dose på ca 10 Mrad. Varmeanordningen sviktet da den ble testet under VW-1-betingelser . A conductive material comprising 39% by weight ethylene/ethyl acrylate, 39% medium density polyethylene, 22% carbon black and 1.0% antioxidant was prepared and then extruded over two 22 AWG 7/30 stranded nickel/copper wires each having a diameter of 0.079 cm, to form a core of substantially round shape. The diameter of the core was approximately 0.368 cm, and the distance between the electrodes was approx. 0.191 cm, counted from thread center to thread center. A first insulating jacket 0.089 cm thick, consisting of thermoplastic rubber ("TPR 8222B" from Reichhold Chemicals) containing 30 wt% flame retardant (8 wt% Sb 2 O 3 and 22% DBDPO) was then extruded over the core. The jacketed heating device was irradiated to a dose of about 10 Mrad. The heater failed when tested under VW-1 conditions.

Eksempel 25 Example 25

Det ble fremstilt en varmeanordningskjerne etter prosedyren ifølge eksempel 24. En første isolasjonsmantel med en tykkelse på 0,051 cm, av termoplastisk gummi ("TPR 8222B" fra Reichhold Chemicals) ble ekstrudert over kjernen. En andre isolasj onsmantel med en tykkelse på fra 0,046 til 0,051 cm, av det samme materiale, ble så ekstrudert over den første isolasjonsmantel. Den mantlede varmeanordning ble bestrålt til en dose på ca. 10 Mrad. Denne varmeanordning bestod VW-l-testen. A heater core was prepared following the procedure of Example 24. A first 0.051 cm thick insulating jacket of thermoplastic rubber ("TPR 8222B" from Reichhold Chemicals) was extruded over the core. A second insulating jacket having a thickness of from 0.046 to 0.051 cm, of the same material, was then extruded over the first insulating jacket. The jacketed heating device was irradiated to a dose of approx. 10 Mrad. This heating device passed the VW-l test.

Eksempel 26 ( Sammenliqninqseksempel) Example 26 (Comparative example)

Et ledende materiale omfattende 29,3 vekt% etylen/etylakrylat, 32,4 % polyetylen med høy densitet, 17,2 % kjønrøk, 20,0 % sinkoksid, 0,6 % prosesshjelpemidler og 0,5 % antioksidasjonsmiddel ble fremstilt og ble deretter ekstrudert over to 16 AWG 19-tråders nikkel/kobber-tråder, hver med en diameter på 0,145 cm) for fremstilling av en kjerne med en avstand mellom trådene på 0,660 cm, regnet fra trådsenter til trådsenter. Varmeanordningskjernens tverrsnitt mellom trådene var stort sett rektangulært. En første isolasjonsmantel med en tykkelse på 0,076 cm, bestående av mantelmaterialet beskrevet i eksempel 1, ble så ekstrudert over kjernen. En tinnbelagt jordingsfletning av kobber ble deretter anbrakt rundt den første isolasjonsmantel. Denne varmeanordning bestod VW-l-testen. A conductive material comprising 29.3 wt% ethylene/ethyl acrylate, 32.4% high density polyethylene, 17.2% carbon black, 20.0% zinc oxide, 0.6% process aids and 0.5% antioxidant was prepared and then extruded over two 16 AWG 19-strand nickel/copper wires, each 0.145 cm diameter) to produce a core with a wire spacing of 0.660 cm from wire center to wire center. The cross-section of the heating device core between the wires was largely rectangular. A first insulating jacket with a thickness of 0.076 cm, consisting of the jacket material described in Example 1, was then extruded over the core. A tin-plated copper grounding braid was then placed around the first insulating jacket. This heating device passed the VW-l test.

Varmeanordningens respons på termisk aldring ved 88 °C i kontakt med forskjellige isolasjonssjikt ble bestemt ved at varmeanordningen ble skåret opp i 30,5 cm lange prøver med elektrodene eksponert i den ene ende. Den andre ende ble dekket med en varmkrympbar endekapsel for å hindre inntrengning av fuktighet eller andre fluider. Hver av prøvene ble anbrakt på en aluminiumplate med en tykkelse på 0,95 cm og ble deretter dekket med en isolasjonsplate med en tykkelse på fra 0,97 til 1,90 cm. En øvre aluminiumplate med tykkelse 0,32 cm ble anbrakt over isolasjonslaget. Motstanden ved 21°C ble målt som begynnelses-motstanden, og prøvene ble så anbrakt i en luftsirkulasjonsovn oppvarmet til 88°C. Med mellomrom ble prøvene tatt ut av ovnen og avkjølt til 21°C, hvoretter deres motstand ble målt. En "normalisert motstand" RN, ble så beregnet ved at motstandsver-dien etter aldring ble dividert med begynnelsesverdien. Resultatene av testingen er oppført i Tabell III. The heating device's response to thermal aging at 88 °C in contact with different insulation layers was determined by cutting the heating device into 30.5 cm long samples with the electrodes exposed at one end. The other end was covered with a heat-shrinkable end cap to prevent the ingress of moisture or other fluids. Each of the samples was placed on an aluminum plate having a thickness of 0.95 cm and was then covered with an insulating plate having a thickness of from 0.97 to 1.90 cm. An upper aluminum plate with a thickness of 0.32 cm was placed over the insulation layer. The resistance at 21°C was measured as the initial resistance, and the samples were then placed in an air circulation oven heated to 88°C. At intervals the samples were removed from the oven and cooled to 21°C, after which their resistance was measured. A "normalized resistance" RN was then calculated by dividing the resistance value after aging by the initial value. The results of the testing are listed in Table III.

Eksempel 27 Example 27

En varmeanordning ble fremstilt i henhold til eksempel 26, bortsett fra at et andre isolasjonssjikt bestående av en 0,0025 cm tykk polyesterfilm ("Phanex IHC" fra Pelcher-Hamilton Corporation) ble anbrakt mellom det første isolasjonssjikt og jordingsfletningen ved at den ble viklet rundt det første isolasj onssj ikt. Resultatene av testingen er vist i Tabell III. A heating device was prepared according to Example 26, except that a second insulating layer consisting of a 0.0025 cm thick polyester film ("Phanex IHC" from Pelcher-Hamilton Corporation) was placed between the first insulating layer and the ground braid by wrapping it around the first insulation inspection. The results of the testing are shown in Table III.

Eksempel 28 Example 28

En varmeanordning ble fremstilt i henhold til eksempel 27, bortsett fra at det andre isolasjonssjikt bestod av en aluminiumbelagt polyesterfolie med en tykkelse på 0,0025 cm. Resultatene av testingen er vist i Tabell III. A heating device was prepared according to Example 27, except that the second insulating layer consisted of an aluminum coated polyester foil with a thickness of 0.0025 cm. The results of the testing are shown in Table III.

Det vil ses at varmeanordningene som var omviklet med enten polyester eller metallisert polyester, oppviste bedre ytelse når de ble utsatt for et PVC-skum som inneholdt myknere. It will be seen that the heaters wrapped with either polyester or metallized polyester exhibited better performance when exposed to a PVC foam containing plasticizers.

Anmerkninger til Tabell III: Notes to Table III:

Silikon er en 0,97 cm tykk plate av silikonskum av myk kvalitet, markedsført som "Cohrlastic"-skum av Insu-lectro. Silicone is a 0.97 cm thick sheet of soft silicone foam quality, marketed as "Cohrlastic" foam by Insu-lectro.

"Rubatex" er et isolasjonsskum av polyvinylklorid med en tykkelse på 1,91 cm, som markedsføres av Rubatex. Det inneholder myknere. "Rubatex" is a polyvinyl chloride insulating foam with a thickness of 1.91 cm, which is marketed by Rubatex. It contains plasticizers.

"Armatex" er et isolasjonsskum av polyvinylklorid med tykkelse 1,91 cm, som markedsføres av Armstrong. Det inneholder myknere. "Armatex" is a 1.91 cm thick polyvinyl chloride insulating foam marketed by Armstrong. It contains plasticizers.

Claims

1. Elongated heating device passing the Underwriters' Laboratory (UL) VW-l vertical wire flame test, comprising

(1) a core comprising a resistance heating element,

(2) a first insulating jacket surrounding the core and composed of a first insulating material comprising an organic polymer, and

(3) a second insulating jacket that surrounds and is in contact with the first insulating jacket, CHARACTERIZED in that the second insulating jacket is formed by wrapping a pre-made tape around the first insulating jacket.

2. Heating device according to claim 1, CHARACTERIZED in that the resistance heating element comprises a conductive polymer which (a) is in the form of a continuous strip of conductive polymer, (b) exhibits PTC behavior and (c) comprises two elongated electrodes embedded in it conductive polymer.

3. Heating device according to claim 1, CHARACTERIZED in that the resistance heating element comprises a conductive polymer which (a) is in the form of a continuous strip of conductive polymer, (b) exhibits PTC behavior and (c) comprises two elongated, spaced apart electrodes which are arranged so that the continuous strip forms intermittent contact alternately with each of the electrodes.

4. Heating device according to one of claims 1-3, CHARACTERIZED that the second insulating jacket is composed of a second insulating material comprising an organic polymer which is oriented so that the jacket, under the conditions of the VW-1 test, shrinks before it burns.

5. Heating device according to one of claims 1-4, CHARACTERIZED in that the second insulation jacket is formed by winding the pre-manufactured band around the first insulation jacket, so that the edges of the band overlap each other.

6. Heating device according to claim 5, CHARACTERIZED in that the tape has a thickness that is less than 0.013 cm, preferably less than 0.005 cm.

7. Heating device according to claim 6, CHARACTERIZED in that the band comprises a polyester and preferably consists essentially of polyethylene terephthalate.

8. Heating device according to claim 7, CHARACTERIZED in that it further comprises a metallic braid which surrounds and is in contact with the second insulating jacket.

9. Heating device according to claim 5, CHARACTERIZED in that it is not suitable for use as a heating device in a water bath, because the edges of the tape overlap each other without being sealed.

10. A heater assembly for heating a substrate, comprising an elongate heater that passes the Underwriters' Laboratory (UL) VW-l vertical wire flame test, and comprising

(1) a core comprising a resistance heating element,

(3) a second insulating jacket surrounding and in contact with the first insulating jacket, CHARACTERIZED in that the second insulating jacket is formed by a previously produced band being wrapped around the first insulating jacket, the heating device being placed in contact with the substrate and surrounded by an insulating layer comprising PVC, preferably PVC foam.