JP7780976B2 - Cord heaters and surface heaters - Google Patents
Cord heaters and surface heatersInfo
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Description
本発明は、電気毛布、電気カーペット、カーシートヒータ、ステアリングヒータなどに好適に使用可能で、耐屈曲性が高く、加工性を向上させたコード状ヒータと、このコード状ヒータを使用した面状ヒータに関する。 The present invention relates to a cord-shaped heater that is suitable for use in electric blankets, electric carpets, car seat heaters, steering wheel heaters, etc., and has high flexibility and improved processability, as well as a surface heater that uses this cord-shaped heater.
コード状ヒータは、電気毛布、電気カーペット、カーシートヒータ等に使用されている。一般的に知られているコード状ヒータは、まず、芯線にヒータ線を螺旋状に巻き、その上から絶縁体層による外被を被覆して形成されている。ヒータ線は、銅線やニッケルクロム合金線などの導体素線を複数本引き揃えるか、この導体素線を複数本撚合せて形成されている。熱融着部材がヒータ線の外周に形成され、この熱融着部材により、ヒータ線は例えば不織布やアルミ箔で形成された基材に接着される（例えば、特許文献１など参照）。 Cord heaters are used in electric blankets, electric carpets, car seat heaters, and more. A commonly known cord heater is formed by first spirally winding a heater wire around a core wire, and then covering that with an insulating layer. The heater wire is formed by either pulling together multiple conductor wires such as copper wire or nickel-chromium alloy wire, or twisting multiple such conductor wires. A heat-sealing member is formed around the heater wire, and this heat-sealing member bonds the heater wire to a substrate made of, for example, nonwoven fabric or aluminum foil (see, for example, Patent Document 1).
導体素線が引張られたり屈曲されたりしたときに、導体素線の一部が断線することがある。従来は、コード状ヒータの各導体素線が接した状態となっているため、導体素線の一部が断線した場合、この断線した部分でヒータ線の径が細くなる。ヒータ線の径が細くなった部分は単位断面積当たりの電流量が増加するため、この部分は通常以上の発熱を起こす可能性がある。別の例で、導体素線の１本ずつを個別に絶縁被膜を形成してヒータ線を形成した場合、それぞれの導体素線が並列回路を形成する。このヒータ線の場合、導体素線の一部に断線が生じたとき、並列回路の一部が断線することになる。このヒータ線の場合、過大な発熱を防止できる（例えば、特許文献２、特許文献３など参照）。 When a conductor wire is pulled or bent, part of the conductor wire may break. Conventionally, the conductor wires of a cord-shaped heater are in contact with each other, so if a part of a conductor wire breaks, the diameter of the heater wire narrows at the broken part. The narrowed diameter of the heater wire increases the amount of current per unit cross-sectional area, so this part may generate more heat than usual. In another example, if a heater wire is formed by individually coating each conductor wire with an insulating coating, the individual conductor wires form a parallel circuit. With this heater wire, if a part of the conductor wire breaks, part of the parallel circuit will break. With this heater wire, excessive heat generation can be prevented (see, for example, Patent Documents 2 and 3).
又、本発明に関連する技術として、当該出願人より特許文献４、５が出願されている。 Furthermore, the applicant has filed patent applications in patent documents 4 and 5 as technologies related to this invention.
ここで、上記特許文献２，３には、導体素線の絶縁被膜の複数の材料が記載されている。主に使用されている導体素線は所謂エナメル線と称されており、エナメル線の絶縁被膜の一般的な材料は、ポリウレタン樹脂である。ポリウレタン樹脂は耐熱性が低く、難燃性も十分ではない。絶縁被膜に耐熱や難燃の要求がある場合、耐熱性や難燃性に優れたシリコーン樹脂やポリイミド樹脂などの硬質材料が絶縁被膜の材料として使用される。シリコーン樹脂やポリイミド樹脂を使用した導体素線の端末を加工するのは容易ではない。シリコーン樹脂やポリイミド樹脂は、耐熱性が高く、難燃性に優れている。例えば、導体素線を半田付けによってリード線に接続する場合、シリコーン樹脂やポリイミド樹脂の絶縁被膜は半田の溶融温度では溶融しないので除去できない。端子の圧着によって導体素線をリード線と接続する場合、シリコーン樹脂やポリイミド樹脂は硬質であるため、圧着の圧力では絶縁被膜が破壊されず、導体素線とリード線とが導通しない。従って、接続する工程とは別の研磨する工程でシリコーン樹脂やポリイミド樹脂の絶縁被膜を除去する必要がある。しかし、コード状ヒータに使用される導体素線は、例えば外径０．１ｍｍ以下というように極めて細い。研磨する工程を行うためには、断線を防止するために細心の注意が必要であり、生産性が悪かった。 Here, the above-mentioned Patent Documents 2 and 3 describe several materials for the insulating coating of conductor wires. The most commonly used conductor wires are so-called enameled wires, and the insulating coating of enameled wires is typically made of polyurethane resin. Polyurethane resin has low heat resistance and insufficient flame retardancy. When heat resistance and flame retardancy are required for the insulating coating, hard materials such as silicone resin and polyimide resin, which have excellent heat resistance and flame retardancy, are used as the insulating coating material. It is difficult to process the terminals of conductor wires made of silicone resin or polyimide resin. Silicone resin and polyimide resin have high heat resistance and excellent flame retardancy. For example, when connecting a conductor wire to a lead wire by soldering, the insulating coating of silicone resin or polyimide resin cannot be removed because it does not melt at the melting temperature of solder. When connecting a conductor wire to a lead wire by crimping a terminal, the hardness of silicone resin and polyimide resin prevents the insulating coating from being destroyed by the pressure of the crimping, resulting in no electrical continuity between the conductor wire and the lead wire. Therefore, it is necessary to remove the silicone resin or polyimide resin insulating coating in a polishing process separate from the connection process. However, the conductor wires used in cord-shaped heaters are extremely thin, with an outer diameter of 0.1 mm or less. The polishing process requires careful attention to prevent wire breakage, resulting in poor productivity.
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、端末加工性を向上させたコード状ヒータ及びそれを使用した面状ヒータを提供することにある。 The present invention was made to solve these problems with the prior art, and its purpose is to provide a cord-shaped heater with improved terminal workability and a surface heater using the same.
上記目的を達成するべく、本発明によるコード状ヒータは、絶縁被膜により被覆された１本又は複数本の導体素線を有するコード状ヒータであって、上記絶縁被膜が、少なくとも、上記導体素線上に形成された内層と、該内層の外側に形成された外層とからなり、上記内層を構成する材料の熱分解温度が、上記外層を構成する材料の融点または熱分解温度の内の低い方より低く、上記内層の厚さが２μｍ以上であり、上記内層の厚さが、５μｍ以下であるか、または、絶縁被膜の全厚さの２／３未満であり、上記外層の厚さが、１μｍ以上であり、上記外層の厚さが、５μｍ以下であるか、または、絶縁被膜の全厚さの３／４未満であることを特徴とするものである。
また、上記内層を構成する材料が、ポリウレタン樹脂またはポリエステル樹脂であり、上記外層を構成する材料が、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂またはシリコーン樹脂の何れかであることが考えられる。
又、本発明による面状ヒータは、上記のコード状ヒータを基材に配設したものである。
なお、熱分解温度とは、温度を徐々に上げていった際における重量減少が始まる温度のことであり、ＪＩＳ－Ｋ７１２０－１９９７プラスチックの熱重量測定方法（またはＩＳＯ７１１１－１９９７）に準拠して測定される。
In order to achieve the above object, the cord-shaped heater according to the present invention is a cord-shaped heater having one or more conductor wires covered with an insulating coating, wherein the insulating coating comprises at least an inner layer formed on the conductor wires and an outer layer formed outside the inner layer, the thermal decomposition temperature of the material constituting the inner layer is lower than the lower of the melting point and the thermal decomposition temperature of the material constituting the outer layer, the thickness of the inner layer is 2 μm or more and is 5 μm or less or is less than two-thirds of the total thickness of the insulating coating, and the thickness of the outer layer is 1 μm or more and is 5 μm or less or is less than three-quarters of the total thickness of the insulating coating.
It is also conceivable that the material constituting the inner layer is a polyurethane resin or a polyester resin, and the material constituting the outer layer is any one of a polyimide resin, a polyamide-imide resin, and a silicone resin.
The planar heater according to the present invention is obtained by disposing the cord-shaped heater described above on a substrate.
The thermal decomposition temperature is the temperature at which weight loss begins when the temperature is gradually increased, and is measured in accordance with JIS-K7120-1997 Thermogravimetric Measurement Method for Plastics (or ISO7111-1997).
本発明のコード状ヒータは、外層が溶融または熱分解する温度以下で、内層が熱分解する。そのため、内層の熱分解温度以上、外層の融点または熱分解温度の内の低い方の温度以下の温度では、内層のみが熱分解して無くなるため、導体素線と絶縁被膜の間に空間ができる。押出やテープ横巻の工法によって外層が形成されると、その外層は長さ方向に延伸がかけられた状態となる。また、塗布硬化の工法で外層が形成されると、その外層は硬化時に収縮の力が生じる。いずれの外層も、長さ方向に対して圧縮する方向の残留応力が存在する。そのため、絶縁被膜の外層と導体素線との間に空間が生じ、且つ、外層に熱を加えられると、絶縁被膜の外層は収縮する。この結果、例えば、導体素線の端部を、（半田の溶融温度等の）上述した所定の温度に加熱すると、絶縁被膜が除去されて導体素線が露出する。
特に、内層と外層の厚さが上記の範囲内であれば、上述した外層の収縮がより確実になる。そのため、より確実に、絶縁被膜が除去されて導体素線が露出する。
In the cord-shaped heater of the present invention, the inner layer undergoes thermal decomposition below the temperature at which the outer layer melts or thermally decomposes. Therefore, at temperatures above the thermal decomposition temperature of the inner layer and below the lower of the melting point or thermal decomposition temperature of the outer layer, only the inner layer thermally decomposes and disappears, creating a space between the conductor wire and the insulating coating. When the outer layer is formed by extrusion or tape winding, the outer layer is stretched in the longitudinal direction. When the outer layer is formed by a coating and curing method, the outer layer experiences a shrinkage force during curing. Both outer layers have residual stress in the longitudinal direction, compressing them. Therefore, when a space is created between the outer layer of the insulating coating and the conductor wire, and when heat is applied to the outer layer, the outer layer of the insulating coating shrinks. As a result, for example, when the end of the conductor wire is heated to the aforementioned predetermined temperature (such as the melting temperature of solder), the insulating coating is removed, exposing the conductor wire.
In particular, if the thicknesses of the inner layer and outer layer are within the above ranges, the shrinkage of the outer layer is more reliably achieved, and therefore the insulating coating is more reliably removed to expose the conductor wires.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。これらの実施の形態は、本発明を面状ヒータとし、車両用シートヒータに適用することを想定した例を示すものである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. These embodiments illustrate examples in which the present invention is applied to a sheet heater as a vehicle seat heater.
まず、図１～図５を参照して本実施の形態を説明する。この実施の形態におけるコード状ヒータ１０の構成から説明する。本実施の形態におけるコード状ヒータ１０は図１に示すような構成になっている。芯線３は外径約０．２ｍｍの芳香族ポリアミド繊維束で形成されている。該芯線３の外周に、素線径０．０８ｍｍの硬質錫入り銅合金線である５本の導体素線５ａを引き揃えて、ピッチ約１．０ｍｍで、螺旋状に巻装されている。図１、図２に示すように、導体素線５ａの周囲には、絶縁被膜５ｂが形成されている。絶縁被膜５ｂは、ポリウレタン樹脂製の内層５ｃと、ポリアミドイミド樹脂製の外層５ｄとから形成されている。絶縁被膜５ｂの内層５ｃは、導体素線５ａの周囲にポリウレタンワニスを塗布し乾燥させることで厚さ４μｍの層となるように形成された。次に、外層５ｄは、この内層５ｃの外周にポリアミドイミドワニスを塗布し乾燥して厚さ４μｍの層となるように形成された。発熱線１は、芯線３上に導体素線５ａを巻装して形成されている。コード状ヒータ１０は、発熱線１の外周に絶縁体層７を被覆して形成されている。絶縁体層７は、発熱線１の外周に、難燃剤が配合されたポリエチレン樹脂を０．２ｍｍの厚さとなるように押出被覆して形成されている。この実施の形態では、絶縁体層７のポリエチレン樹脂は、熱融着材として機能する。以上のコード状ヒータ１０の仕上外径は０．８ｍｍである。芯線３は屈曲性や引張強度が高くなる点で有効である。芯線３を使用せずに、複数本の導体素線を引き揃えるか或いは撚り合わせて発熱線１とすることも可能である。 First, this embodiment will be described with reference to Figures 1 to 5. The configuration of the cord-shaped heater 10 in this embodiment will be described. The cord-shaped heater 10 in this embodiment is configured as shown in Figure 1. The core wire 3 is formed of a bundle of aromatic polyamide fibers with an outer diameter of approximately 0.2 mm. Five conductor strands 5a, each made of hard tin-containing copper alloy wire with a strand diameter of 0.08 mm, are wound helically around the core wire 3 at a pitch of approximately 1.0 mm. As shown in Figures 1 and 2, an insulating coating 5b is formed around the conductor strands 5a. The insulating coating 5b is composed of an inner layer 5c made of polyurethane resin and an outer layer 5d made of polyamide-imide resin. The inner layer 5c of the insulating coating 5b is formed by applying polyurethane varnish around the conductor strands 5a and drying it to form a layer with a thickness of 4 μm. Next, the outer layer 5d is formed by applying polyamide-imide varnish around the inner layer 5c and drying it to form a layer with a thickness of 4 μm. The heating wire 1 is formed by winding conductor wires 5a around a core wire 3. The cord-shaped heater 10 is formed by coating the outer periphery of the heating wire 1 with an insulating layer 7. The insulating layer 7 is formed by extrusion coating the outer periphery of the heating wire 1 with polyethylene resin containing a flame retardant to a thickness of 0.2 mm. In this embodiment, the polyethylene resin of the insulating layer 7 functions as a thermal adhesive. The finished outer diameter of the cord-shaped heater 10 is 0.8 mm. The core wire 3 is effective in terms of its high flexibility and tensile strength. It is also possible to form the heating wire 1 without using the core wire 3 by aligning or twisting together multiple conductor wires.
次に、上記構成をなすコード状ヒータ１０を接着・固定する基材１１の構成について説明する。本実施例における基材１１は、低融点ポリエステルを鞘成分とする芯鞘構造を有する熱融着性繊維１０％と、難燃性ポリエステル繊維からなる難燃性繊維９０％とを混合させた不織布（目付１００ｇ／ｍ２、厚さ０．６ｍｍ）で形成されている。この基材１１は、型抜き等の公知の手法によって所望の形状に形成される。 Next, the structure of the substrate 11 to which the cord-shaped heater 10 having the above-described structure is adhered and fixed will be described. In this embodiment, the substrate 11 is formed from a nonwoven fabric (basis weight 100 g/m2, thickness 0.6 mm) made from a mixture of 10% heat-fusible fibers having a core-sheath structure with a low-melting-point polyester as the sheath component and 90 % flame-retardant fibers made from flame-retardant polyester fibers. The substrate 11 is formed into a desired shape by a known method such as die-cutting.
次に、上記コード状ヒータ１０を基材１１上に所定のパターン形状で配設して接着・固定する構成について説明する。図３はコード状ヒータ１０を基材１１上に接着・固定させるためのホットプレス式ヒータ製造装置１３の構成を示す図である。まず、ホットプレス治具１５について説明する。このホットプレス治具１５の上面に、複数個の係り止め機構１７が配置されている。図４に示すように、上記係り止め機構１７はピン１９を備えていて、このピン１９はホットプレス冶具１５に穿孔された孔２１に対して、その下方から上方に向けて挿入されている。このピン１９の上面には、係り止め部材２３がピン１９の軸方向に移動可能に取り付けられ、係り止め部材２３はコイルスプリング２５によって常時上方に付勢されている。そして、図４中仮想線で示すように、コード状ヒータ１０は、複数個の係り止め機構１７の上面の係り止め部材２３に係止されながら、係り止め部材２３の位置に対応した所定のパターン形状となるように配設される。 Next, we will explain the configuration for arranging, adhering, and fixing the cord heater 10 on the substrate 11 in a predetermined pattern. Figure 3 shows the configuration of a hot-press heater manufacturing apparatus 13 for adhering and fixing the cord heater 10 on the substrate 11. First, we will explain the hot-press jig 15. Multiple locking mechanisms 17 are arranged on the top surface of this hot-press jig 15. As shown in Figure 4, the locking mechanisms 17 include pins 19, which are inserted upward into holes 21 drilled in the hot-press jig 15. Locking members 23 are attached to the top surfaces of the pins 19 so as to be movable in the axial direction of the pins 19. The locking members 23 are constantly biased upward by coil springs 25. As shown by the phantom lines in Figure 4, the cord heater 10 is arranged in a predetermined pattern corresponding to the positions of the locking members 23 while being locked by the locking members 23 on the top surfaces of the multiple locking mechanisms 17.
図３に戻って、上記複数個の係り止め機構１７の上方位置には、プレス熱板２７が昇降可能に配置されている。まず、コード状ヒータ１０が複数個の係り止め機構１７の係り止め部材２３に引っ掛けられながら所定のパターン形状を描くように配設され、次に、基材１１がコード状ヒータ１０の上に置かれる。その状態で上記プレス熱板２７が降下して基材１１をコード状ヒータ１０に押し当てる。このとき、例えば、プレス熱板２７は２３０℃／５秒間の加熱・加圧を基材１１とコード状ヒータ１０に施す。すると、コード状ヒータ１０の熱融着部９と基材１１の熱融着性繊維はともに加熱・加圧されて互いに融着する。その結果、コード状ヒータ１０と基材１１が接着されて固定される。上記加熱・加圧時、上記プレス熱板２７は複数個の係り止め機構１７の係り止め部材２３のコイルスプリング２５の付勢力に抗して下方に移動する。 Returning to Figure 3, a press hot plate 27 is positioned above the multiple locking mechanisms 17 and is capable of being raised and lowered. First, the cord-shaped heater 10 is hooked onto the locking members 23 of the multiple locking mechanisms 17 and arranged to form a predetermined pattern. Next, the substrate 11 is placed on the cord-shaped heater 10. In this state, the press hot plate 27 descends to press the substrate 11 against the cord-shaped heater 10. At this time, the press hot plate 27 applies heat and pressure to the substrate 11 and cord-shaped heater 10 at 230°C for 5 seconds, for example. This heats and pressurizes the heat-sealable portion 9 of the cord-shaped heater 10 and the heat-sealable fibers of the substrate 11, fusing them together. As a result, the cord-shaped heater 10 and the substrate 11 are bonded and fixed together. During this heating and pressure application, the press hot plate 27 moves downward against the biasing force of the coil springs 25 of the locking members 23 of the multiple locking mechanisms 17.
基材１１におけるコード状ヒータ１０を配設しない面には、接着層を形成したり、或いは、両面テープを貼り付けたりしても良い。これらの接着層や両面テープは、面状ヒータ３１を座席に固定する際に利用される。 An adhesive layer may be formed or double-sided tape may be applied to the surface of the base material 11 on which the cord heater 10 is not disposed. These adhesive layers or double-sided tape are used to secure the planar heater 31 to the seat.
上記作業を行うことにより、図５に示すような車両用シートヒータの面状ヒータ３１を得ることができる。リード線４０は接続端子（図示しない）を介して、上記面状ヒータ３１におけるコード状ヒータ１０の両端と、温度制御装置３９とに接続されている。コード状ヒータ１０と、温度制御装置３９と、コネクタ３５は、リード線４０によって互いに接続されている。この接続端子によるコード状ヒータ１０とリード線４０の接続について詳述する。コード状ヒータ１０の端部では、ストリップ加工機によって発熱線１の絶縁体層７を除去して発熱線１を露出させる。また、リード線４０の端部でも、ストリップ加工機によってリード線４０の絶縁体を除去して導線を露出させる。発熱線１を露出させたコード状ヒータ１０の端部と導体を露出させたリード線４０の端部とを接続端子に半田付けする。これにより、コード状ヒータ１０、リード線４０及び接続端子が互いに接続される。コード状ヒータ１０の導体素線５ａに形成された絶縁被膜５ｂは半田付けの熱により除去されており、導体素線５ａと、リード線４０の導体とが、電気的接続される。この作用機構について、以下に具体的に説明する。半田付けの温度は約３６０℃である。この温度は内層５ｃを構成するポリアミド樹脂の熱分解より高いため、内層５ｃは熱分解する。一方で、この３６０℃の温度は、外層５ｄを構成するポリアミドイミド樹脂の融点以下であり且つ熱分解温度以下でもある。即ち、導体素線５ａが半田付けの温度で加熱されると、絶縁被膜５ｂの内層５ｃが熱分解し、絶縁被膜５ｂの外層５ｄと導体素線５ａの間に空間が形成される。また、外層５ｄは、内層５ｃの周囲に塗布された後に乾燥工程を経ており、外層５ｄは延伸された状態となっているので、圧縮方向の残留応力が外層５ｄに生じている。コード状ヒータ１０の端部において、絶縁被膜５ｂの外層５ｄと導体素線５ａとは密着していない状態となると、絶縁被膜５ｂは加熱されて収縮する。従って、導体素線５ａの端部が自ずと露出する。以上のように、導体素線５ａの端部が自ずと露出するため、導体素線５ａの端部を研磨して絶縁被膜５ｂを除去する必要がなくなる。これにより、導体素線５ａの端部の加工性は大きく向上する。コード状ヒータ１０は、コネクタ３５を介して図示しない車両の電気系統に接続される。 By performing the above steps, a sheet heater 31 for a vehicle seat heater as shown in Figure 5 can be obtained. Lead wires 40 are connected to both ends of the cord-shaped heater 10 in the sheet heater 31 and to the temperature control device 39 via connection terminals (not shown). The cord-shaped heater 10, temperature control device 39, and connector 35 are connected to each other via lead wires 40. The connection between the cord-shaped heater 10 and lead wires 40 via these connection terminals will be described in detail below. At the end of the cord-shaped heater 10, the insulation layer 7 of the heating wire 1 is removed using a stripping machine to expose the heating wire 1. At the end of the lead wire 40, the insulation of the lead wire 40 is also removed using a stripping machine to expose the conductor. The end of the cord-shaped heater 10 where the heating wire 1 is exposed and the end of the lead wire 40 where the conductor is exposed are soldered to connection terminals. This connects the cord-shaped heater 10, lead wire 40, and connection terminals to each other. The insulating coating 5b formed on the conductor wires 5a of the cord-shaped heater 10 is removed by the heat of soldering, electrically connecting the conductor wires 5a to the conductor of the lead wire 40. The mechanism of this action is described in detail below. The soldering temperature is approximately 360°C. This temperature is higher than the thermal decomposition temperature of the polyamide resin constituting the inner layer 5c, so the inner layer 5c thermally decomposes. On the other hand, this temperature of 360°C is below the melting point and thermal decomposition temperature of the polyamide-imide resin constituting the outer layer 5d. That is, when the conductor wires 5a are heated at the soldering temperature, the inner layer 5c of the insulating coating 5b thermally decomposes, forming a space between the outer layer 5d of the insulating coating 5b and the conductor wires 5a. Furthermore, since the outer layer 5d is applied around the inner layer 5c and then dried, the outer layer 5d is in a stretched state, and therefore compressive residual stress is generated in the outer layer 5d. When the outer layer 5d of the insulating coating 5b and the conductor wire 5a are no longer in close contact at the end of the cord heater 10, the insulating coating 5b is heated and shrinks. Therefore, the end of the conductor wire 5a is naturally exposed. Because the end of the conductor wire 5a is naturally exposed as described above, there is no need to polish the end of the conductor wire 5a to remove the insulating coating 5b. This significantly improves the workability of the end of the conductor wire 5a. The cord heater 10 is connected to the vehicle's electrical system (not shown) via a connector 35.
そして、上記面状ヒータ３１は、図１２に示すような状態で、車両用のシート４１内に埋め込まれた状態で配置されることになる。すなわち、上記した通り、車両用シート４１の表皮カバー４３又は座席パット４５に、面状ヒータ３１が貼り付けられる。 The sheet heater 31 is then embedded in the vehicle seat 41 as shown in Figure 12. That is, as described above, the sheet heater 31 is attached to the upholstery cover 43 or seat pad 45 of the vehicle seat 41.
尚、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。まず、従来公知の種々のコード状ヒータをコード状ヒータ１０として使用されることができる。 Note that the present invention is not limited to the above embodiment. First, various conventionally known cord-shaped heaters can be used as the cord-shaped heater 10.
発熱線１は、例えば、以下の構成とすることができる。
１．図１に示す上記実施の形態のように、まず、絶縁被膜５ｂにより被覆された導体素線５ａを複数本撚り合わせ又は引き揃えて芯線３上に巻装し、さらに、その外周に絶縁被覆７を被覆して形成される発熱線１
２．図６に示すように、絶縁被膜５ｂにより被覆された導体素線５ａを複数本撚り合わせて形成される発熱線１
３．図７に示すように、絶縁被膜５ｂにより被覆された導体素線５ａを複数本引き揃えて形成される発熱線１
４．図８に示すように、絶縁被膜５ｂによって被覆された導体素線５ａと、絶縁被膜５ｂによって被覆されていない導体素線５ａとを、交互に配置して形成される発熱線１
５．図９に示すように、絶縁被膜５ｂにより被覆された導体素線５ａの本数を図８に示すものよりも増やした状態で、絶縁被膜５ｂにより被覆された導体素線５ａを引き揃えて配置して形成される発熱線１
発熱線１は、これら以外にも様々な構成のものが想定できる。又、発熱線１は、芯線３と導体素線５ａを撚り合せて形成することもできる。
The heating wire 1 can have, for example, the following configuration.
1. As shown in FIG. 1, first, a plurality of conductor wires 5a covered with an insulating coating 5b are twisted or pulled together and wound around a core wire 3, and then an insulating coating 7 is applied to the outer periphery of the conductor wires 5a to form a heating wire 1.
2. As shown in FIG. 6, a heating wire 1 is formed by twisting together a plurality of conductor wires 5a covered with an insulating coating 5b.
3. As shown in FIG. 7, a heating wire 1 is formed by arranging a plurality of conductor wires 5a covered with an insulating coating 5b.
4. As shown in FIG. 8, the heating wire 1 is formed by alternately arranging the conductor wires 5a covered with the insulating coating 5b and the conductor wires 5a not covered with the insulating coating 5b.
5. As shown in FIG. 9, the number of conductor wires 5a coated with insulating coatings 5b is increased compared to that shown in FIG. 8, and the conductor wires 5a coated with insulating coatings 5b are arranged in a line to form a heating wire 1.
In addition to these, various other configurations are conceivable for the heating wire 1. The heating wire 1 can also be formed by twisting together the core wire 3 and the conductor wires 5a.
芯線３としては、例えば、ガラス繊維等の無機繊維や、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル繊維、脂肪族ポリアミド繊維、芳香族ポリアミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維等の有機繊維のモノフィラメント、マルチフィラメント、スパン、或いはそれらの繊維材料、若しくは、それらの繊維材料を構成する有機高分子材料を芯材とし、その周上に熱可塑性の有機高分子材料が被覆された構成を有する繊維などが挙げられる。又、熱収縮性及び熱溶融性を有する芯線３を使用した場合、導体素線５ａが断線して異常加熱すると、芯線３が溶融して切断されるとともに収縮する。芯線３が収縮すると、芯線３に巻装された導体素線５ａは芯線３の動作に追従するため、断線した導体素線５ａの端部同士が分離する。そのため、断線した導体素線５ａのそれぞれの端部が、接したり離れたりすることを繰り返さなくなる。また、断線した導体素線５ａのそれぞれの端部が点接触のようなわずかな接触面積で接することがなくなる。すると、異常発熱が防止される。又、導体素線５ａが絶縁被膜５ｂにより絶縁されている場合、芯線３が絶縁材料で形成されている必要はない。例えば、芯線３として、ステンレス鋼線やチタン合金線等を使用できる。しかし、導体素線５ａが断線する可能性があるので、芯線３は絶縁材料で形成される方が良い。 The core wire 3 may be, for example, a monofilament, multifilament, or spun inorganic fiber such as glass fiber; polyester fiber such as polyethylene terephthalate; or organic fiber such as aliphatic polyamide fiber, aromatic polyamide fiber, or wholly aromatic polyester fiber. Alternatively, these fiber materials, or fibers having a core made of an organic polymer material constituting these fiber materials, are coated with a thermoplastic organic polymer material. Furthermore, when a heat-shrinkable and heat-meltable core wire 3 is used, if a conductor wire 5a breaks and abnormal heating occurs, the core wire 3 melts and is severed, and also shrinks. When the core wire 3 shrinks, the conductor wires 5a wound around the core wire 3 follow the movement of the core wire 3, causing the ends of the broken conductor wire 5a to separate. This prevents the ends of the broken conductor wire 5a from repeatedly coming into contact and separating. Furthermore, the ends of the broken conductor wire 5a do not come into contact with each other over a small area, such as a point contact. This prevents abnormal heat generation. Furthermore, if the conductor wires 5a are insulated by the insulating coating 5b, the core wire 3 does not need to be made of an insulating material. For example, stainless steel wire or titanium alloy wire can be used as the core wire 3. However, since there is a possibility that the conductor wires 5a may break, it is better for the core wire 3 to be made of an insulating material.
導体素線５ａとしては、従来公知のものを使用することができ、例えば、銅線、銅合金線、ニッケル線、鉄線、アルミニウム線、ニッケル－クロム合金線、鉄－クロム合金線、などが挙げられ、銅合金線としては、例えば、錫－銅合金線、銅－ニッケル合金線、銅固溶体と銅銀共晶がファイバー状になった銀入り銅合金線などが挙げられる。このうち、コストと特性のバランスの点から、銅線又は銅合金線を使用することが好ましい。これら銅線又は銅合金線には軟質のものと硬質のものがあるが、耐屈曲性の観点から、軟質のものよりも硬質のものの方が特に好ましい。尚、硬質銅線や硬質銅合金線とは、線引き加工等の冷間加工によって個々の金属結晶粒が加工方向に長く引き伸ばされ繊維状組織となったものである。このような硬質銅線や硬質銅合金線は、再結晶温度以上で加熱すると、金属結晶内に生じた加工歪みが解消されるとともに、新たな金属結晶の基点となる結晶核が出現し始める。この結晶核が発達して、順次旧結晶粒と置換される再結晶が起き、更に結晶粒が成長した状態となる。軟質銅線や軟質銅合金線はこのような結晶粒が成長した状態のものである。この軟質銅線や軟質銅合金線は、硬質銅線や硬質銅合金線と比べて伸びや電気抵抗値は高いものの引張強さが低い性質となるため、耐屈曲性は硬質銅線や硬質銅合金線と比べて低くなる。このように、硬質銅線や硬質銅合金線は、熱処理によって耐屈曲性が低い軟質銅線や軟質銅合金線になるため、できるだけ熱履歴の少ない加工を行うことが好ましい。尚、硬質銅線はＪＩＳ－Ｃ３１０１（１９９４）、軟質銅線はＪＩＳ－Ｃ３１０２（１９８４）においても定義がなされており、外径０．１０～０．２６ｍｍでは伸び１５％以上、外径０．２９～０．７０ｍｍでは伸び２０％以上、外径０．８０～１．８ｍｍでは伸び２５％以上、外径２．０～７．０ｍｍでは伸び３０％以上のものが軟質銅線とされる。また、銅線には錫メッキが施されているものも含まれる。錫メッキ硬質銅線はＪＩＳ－Ｃ３１５１（１９９４）、錫メッキ軟質銅線はＪＩＳ－Ｃ３１５２（１９８４）にて定義がなされている。又、導体素線５ａの断面形状についても種々のものが使用でき、通常使用される断面円形のものに限られず、いわゆる平角線と称されるものを使用しても良い。 Conventional conductor wires (5a) can be used, including copper wire, copper alloy wire, nickel wire, iron wire, aluminum wire, nickel-chromium alloy wire, and iron-chromium alloy wire. Examples of copper alloy wire include tin-copper alloy wire, copper-nickel alloy wire, and silver-bearing copper alloy wire, which is a fibrous copper solid solution and copper-silver eutectic. Among these, copper wire or copper alloy wire is preferred from the perspective of balancing cost and performance. These copper wires and copper alloy wires are available in both soft and hard varieties, but hard wires are particularly preferred over soft wires in terms of flex resistance. Hard copper wire and hard copper alloy wire are formed by cold processing, such as wiredrawing, which elongates individual metal crystal grains in the processing direction, resulting in a fibrous structure. When such hard copper wire or hard copper alloy wire is heated above its recrystallization temperature, the processing strain within the metal crystals is eliminated, and crystal nuclei that serve as the starting points for new metal crystals begin to appear. These crystal nuclei develop, and recrystallization occurs, successively replacing the old crystal grains, leading to further growth of the crystal grains. A soft copper wire or soft copper alloy wire is a wire in this state of crystal grain growth. Although these soft copper wires or soft copper alloy wires have higher elongation and electrical resistance than hard copper wires or hard copper alloy wires, they have lower tensile strength, and therefore lower bending resistance than hard copper wires or hard copper alloy wires. As such, hard copper wires or hard copper alloy wires become soft copper wires or soft copper alloy wires with low bending resistance through heat treatment, so it is preferable to carry out processing with as little thermal history as possible. Hard copper wire is defined in JIS-C3101 (1994), and soft copper wire is defined in JIS-C3102 (1984). Soft copper wire is defined as wire with an elongation of 15% or more for an outer diameter of 0.10 to 0.26 mm, 20% or more for an outer diameter of 0.29 to 0.70 mm, 25% or more for an outer diameter of 0.80 to 1.8 mm, and 30% or more for an outer diameter of 2.0 to 7.0 mm. Tin-plated copper wire is also included. Tin-plated hard copper wire is defined in JIS-C3151 (1994), and tin-plated soft copper wire is defined in JIS-C3152 (1984). Various cross-sectional shapes are also available for the conductor wires 5a, and are not limited to the commonly used circular cross-section; so-called rectangular wires may also be used.
但し、芯線３に導体素線５ａを巻装する場合は、上記した導体素線５ａの材料の中でも、巻付けたときのスプリングバックする量が小さいものが良く、復元率が２００％以下となるものが好ましい。例えば、銅固溶体と銅銀共晶がファイバー状になった銀入り銅合金線などは、抗張力性に優れ引張強度や屈曲強度には優れるものの、巻付けたときスプリングバックし易い。そのため、芯線３に巻装する際に、導体素線５ａの浮きや、過度の巻付けテンションによる導体素線５ａの破断が生じ易く、又加工後には撚り癖が生じ易いため好ましくない。特に、導体素線５ａに絶縁被膜５ｂが被覆される形態とした場合は、この絶縁被膜５ｂによる復元力も加わることになる。そのため、導体素線５ａの復元率が小さいものを選定し、絶縁被膜５ｂによる復元力をカバーすることが重要となる。 However, when winding the conductor wires 5a around the core wire 3, among the above-mentioned materials for the conductor wires 5a, those with a small amount of springback when wound are preferred, with a recovery rate of 200% or less. For example, a silver-copper alloy wire, in which a copper solid solution and a copper-silver eutectic are fibrous, has excellent tensile strength and bending strength, but is prone to springback when wound. Therefore, when winding the conductor wires 5a around the core wire 3, the conductor wires 5a are likely to lift or break due to excessive winding tension. Furthermore, they are prone to twisting after processing, making them undesirable. In particular, when the conductor wires 5a are coated with an insulating coating 5b, the recovery force of this insulating coating 5b is also added. Therefore, it is important to select a conductor wire 5a with a small recovery rate to compensate for the recovery force of the insulating coating 5b.
ここで、本発明で規定する復元率の測定について詳しく記述する。まず、導体素線に一定荷重を掛けながら、導体素線径の６０倍の径の円柱形マンドレルに対して、導体素線が重ならないように３回以上巻きつける。１０分後、荷重を取り去り、導体素線をマンドレルから外し、弾性により復元した形状の内径を測定して、導体素線のスプリングバックする割合を次の式（Ｉ）により算出して、復元率として評価する。
Ｒ＝（ｄ２／ｄ１）×１００―――（Ｉ）
記号の説明：
Ｒ：復元率（％）
ｄ１：巻付試験に用いたマンドレル径（ｍｍ）
ｄ２：導体素線をマンドレルに巻きつけた後、荷重を開放して復元した形状の内径（ｍｍ）
The measurement of the recovery rate defined in the present invention will now be described in detail. First, while applying a constant load to the conductor wire, the conductor wire is wound three or more times around a cylindrical mandrel with a diameter 60 times the diameter of the conductor wire without overlapping. After 10 minutes, the load is removed, the conductor wire is removed from the mandrel, and the inner diameter of the shape restored by elasticity is measured. The rate of springback of the conductor wire is calculated using the following formula (I) and evaluated as the recovery rate.
R=(d2/d1)×100---(I)
Explanation of symbols:
R: Recovery rate (%)
d1: Mandrel diameter (mm) used in the winding test
d2: Inner diameter (mm) of the conductor wire wound around the mandrel and restored to its original shape after the load is released
導体素線５ａに被覆される絶縁被膜５ｂは、上記実施の形態のように、内層５ｃと外層５ｄの２層によって形成されても良いし、３層以上の複数層によって形成されても良い。但し、内層を構成する材料の熱分解温度は、外層を構成する材料の融点または熱分解温度の内の低い方より低くなければならない。ここで、内層とは、導体素線５ａ上に形成される層である。また、外層とは、この内層より外側であればよいので、外層のさらに外側に他の外層を形成したり、内層と外層の間に他の中間層を形成したりすることも可能である。 The insulating coating 5b that covers the conductor wires 5a may be formed of two layers, an inner layer 5c and an outer layer 5d, as in the above embodiment, or it may be formed of three or more layers. However, the thermal decomposition temperature of the material that makes up the inner layer must be lower than the lower of the melting point or thermal decomposition temperature of the material that makes up the outer layer. Here, the inner layer refers to a layer that is formed on the conductor wires 5a. The outer layer may be any layer that is outside the inner layer, so it is possible to form another outer layer outside the outer layer, or to form another intermediate layer between the inner and outer layers.
絶縁被膜５ｂの材料は、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ナイロン樹脂、ポリエステルナイロン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂など種々の材料が挙げられる。これらの材料は、複数種類を組み合わせて使用しても良いし、難燃剤や老化防止剤などの公知の添加剤を種々配合しても良い。これらの樹脂の中から材料を組み合わせて、内層を構成する材料の熱分解温度が、外層を構成する材料の融点または熱分解温度の内の低い方より、低くなる材料にする。内層の材料は、ポリウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリメチルメタクリレート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ポリビニルアルコール等を選択できる。特に、内層の材料が、熱硬化性樹脂であり、外層を構成する材料が、熱硬化性樹脂であることが好ましい。ここで熱硬化性樹脂には、架橋性材料も含まれる。コード状ヒータとしての発熱特性や、半田付け等の端末加工の容易さの観点から、内層の材料は、ポリウレタン樹脂またはポリエステル樹脂であり、外層の材料は、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂またはシリコーン樹脂の何れかであることが好ましい。特に、内層の材料が、ポリウレタン樹脂であり、外層の材料が、ポリアミドイミド樹脂であることが好ましい。このポリウレタン樹脂は、例えばイミド含有ポリウレタン等、種々の変性や配合をしているようなものであっても良い。 The insulating coating 5b may be made of a variety of materials, including polyurethane resin, polyamide resin, polyimide resin, polyamideimide resin, polyesterimide resin, nylon resin, polyesternylon resin, polyethylene resin, polystyrene resin, polypropylene resin, polyester resin, polybenzimidazole resin, vinyl chloride resin, fluororesin, and silicone resin. These materials may be used in combination, or may contain various known additives, such as flame retardants and antioxidants. By combining these resins, the thermal decomposition temperature of the material constituting the inner layer is lower than the lower of the melting point or thermal decomposition temperature of the material constituting the outer layer. Materials for the inner layer may include polyurethane resin, vinyl chloride resin, polyacetal resin, polystyrene resin, polypropylene resin, polyester resins such as polymethyl methacrylate and polyethylene terephthalate, and polyvinyl alcohol. It is particularly preferable that the material for the inner layer be a thermosetting resin and the material for the outer layer be a thermosetting resin. Thermosetting resins also include crosslinkable materials. From the perspective of heat generation characteristics as a cord-shaped heater and ease of terminal processing such as soldering, it is preferable that the material of the inner layer be polyurethane resin or polyester resin, and the material of the outer layer be either polyimide resin, polyamide-imide resin, or silicone resin. It is particularly preferable that the material of the inner layer be polyurethane resin and the material of the outer layer be polyamide-imide resin. This polyurethane resin may be variously modified or compounded, such as imide-containing polyurethane.
本発明は、外層が溶融または熱分解する温度以下で、内層が熱分解する。そのため、絶縁被膜により被覆された導体素線の端部を、内層の熱分解温度以上、外層の融点または熱分解温度の内の低い方の温度以下の温度とすると、内層のみが熱分解し、導体素線と絶縁被膜の間に空間ができる。一方、外層は、押出工法またはテープ横巻の工法によって形成されると、長さ方向に延伸がかけられて形成される。また、外層は、塗布硬化の工法で形成されると、硬化時に収縮の力が生じる。即ち、外層には、長さ方向に対して圧縮する方向の残留応力が存在する。絶縁被膜により被覆された導体素線の内層が熱分解すると、絶縁被膜と導体素線との間に空間が生じる。さらに、熱を加えられると、絶縁被膜の外層は収縮する。このような作用により、例えば、絶縁被膜により被覆された導体素線の端部を、半田の溶融温度等の所定の温度に加熱すると、絶縁被膜を除去して導体素線を露出させることができる。これにより、端末加工性を向上させることができる。 In this invention, the inner layer undergoes thermal decomposition below the temperature at which the outer layer melts or thermally decomposes. Therefore, when the end of a conductor wire coated with an insulating coating is heated to a temperature above the thermal decomposition temperature of the inner layer and below the lower of the outer layer's melting point or thermal decomposition temperature, only the inner layer thermally decomposes, creating a gap between the conductor wire and the insulating coating. On the other hand, when the outer layer is formed using an extrusion method or a tape horizontal winding method, it is stretched longitudinally. Furthermore, when the outer layer is formed using a coating and curing method, a shrinkage force occurs during curing. In other words, the outer layer has residual stress in a compressive direction relative to the longitudinal direction. When the inner layer of a conductor wire coated with an insulating coating thermally decomposes, a gap is created between the insulating coating and the conductor wire. Furthermore, when heat is applied, the outer layer of the insulating coating shrinks. Due to this effect, for example, when the end of a conductor wire coated with an insulating coating is heated to a predetermined temperature, such as the melting temperature of solder, the insulating coating can be removed to expose the conductor wire. This improves terminal workability.
また、端末加工性を向上させる要因は以下のように説明できる。導体素線は、半田等が接触して加熱されると、熱膨張する。銅線、銅合金線、ニッケル線等の金属材料を主体することが多い導体素線よりも、樹脂材料やゴム材料を主体とする絶縁被膜の方が熱膨張係数は大きい。そのため、導体素線よりも絶縁被膜の方が大きく熱膨張し、導体素線から絶縁被膜を剥離させようとする力が加わり、絶縁被膜にクラックが入る。半田等は絶縁被膜のこのクラックに浸入し、絶縁被膜の内層の熱分解を促進する。併せて、内層が熱分解すると分解性ガスが発生し、分解性ガスは外層を導体素線から押し剥がす。以上の考察に基づくと、絶縁被膜の材料は、熱膨張係数が大きいものが好ましい。また、内層の材料が熱分解する温度が、外層を構成する材料のガラス転移点以下であると、外層はゴム状態とならず、外層にクラックが入りやすくなる。 The factors that improve termination workability can be explained as follows: Conductor wires expand thermally when heated by contact with solder or other materials. Insulation coatings, which are primarily made of resin or rubber materials, have a higher thermal expansion coefficient than conductor wires, which are often primarily made of metals such as copper, copper alloy, or nickel. As a result, the insulation coating expands more thermally than the conductor wire, exerting a force that tries to peel the insulation coating from the conductor wire, causing cracks in the insulation coating. Solder or other materials penetrate these cracks in the insulation coating and promote the thermal decomposition of the inner layer of the insulation coating. Furthermore, the thermal decomposition of the inner layer generates decomposing gases, which push the outer layer away from the conductor wire. Based on these considerations, insulation coating materials with a high thermal expansion coefficient are preferred. Furthermore, if the temperature at which the inner layer material thermally decomposes is below the glass transition point of the outer layer material, the outer layer will not become rubbery and will be more susceptible to cracking.
また、端末加工性を向上させる他の要因は以下のように説明できる。半田等が接触して加熱されると、絶縁被膜の内層が熱分解する。熱分解して生じる分解性ガスが、例えば、水素、一酸化炭素、アルデヒド、低分子量アルカン等の還元性ガスである場合、この還元性ガスによって導体素線表面の酸化被膜が還元される。導体素線表面の酸化被膜が還元されると、半田等との濡れ性を高める。導体素線表面の濡れ性が高められると、導体素線と絶縁被膜の間に半田等が浸透浸入しやすくなり、内層の熱分解と絶縁被膜の剥離を進行させるとともに、半田等と導体素線との接合が確実に行われる。上記実施の形態で内層５ｃの材料として使用したウレタン樹脂は、熱分解時に還元性ガスを発生する。また、熱分解時に還元性ガスを発生する材料を種々の樹脂やゴム等に配合し、内層５ｃを構成する材料をこの配合した材料とすることもできる。これらの要因は発明者が推測しているものであり、これによって本発明や特許権利の範囲に影響を与えたり制限したりするものではない。 Another factor that improves termination workability can be explained as follows: When solder or other materials come into contact with the insulating coating and are heated, the inner layer of the insulating coating thermally decomposes. If the decomposition gases produced by the thermal decomposition are reducing gases, such as hydrogen, carbon monoxide, aldehydes, or low-molecular-weight alkanes, the reducing gases reduce the oxide coating on the surface of the conductor wire. The reduction of the oxide coating on the surface of the conductor wire increases its wettability with solder or other materials. Increased wettability of the conductor wire surface facilitates penetration of solder or other materials between the conductor wire and the insulating coating, promoting the thermal decomposition of the inner layer and the peeling of the insulating coating, while ensuring reliable bonding between the solder or other materials and the conductor wire. The urethane resin used as the material for the inner layer 5c in the above embodiment generates reducing gases upon thermal decomposition. Alternatively, materials that generate reducing gases upon thermal decomposition can be blended with various resins, rubbers, etc., and the resulting blend can be used as the material for the inner layer 5c. These factors are conjectured by the inventors and do not affect or limit the scope of the present invention or patent rights.
内層５ｃの厚さは、２μｍ以上であることが好ましい。２μｍ未満であると、内層５ｃが熱分解したとしても、導体素線５ａと外層５ｄの間に十分な空間が得られず、外層５ｄが除去できなくなるおそれがある。また、内層５ｃの厚さが、５μｍ以下であるか、または、絶縁被膜５ｂの全厚さの２／３未満であることが好ましい。内層５ｃの厚さが５μｍを超え、且つ、絶縁被膜５ｂの全厚さの２／３以上となると、内層５ｃの熱分解時の発生ガス量が多くなる。例えば、この発生ガスが燃焼するものであると難燃性に悪影響を及ぼす可能性があるなど、発生ガスの影響を無視できなくなる。外層５ｄの厚さは、１μｍ以上であることが好ましい。上記のように、内層５ｃは比較的低温で熱分解するものであるため、外層５ｄの厚さが十分でないと、特に高温時で絶縁性能を維持できなくなる可能性がある。外層５ｄの厚さは、５μｍ以下であるか、または、絶縁被膜の全厚さの３／４未満であることが好ましい。外層５ｄの厚さが、５μｍを越え、且つ、絶縁被膜の全厚さの３／４以上となると、外層５ｄの剛性が強くなりすぎ、例え内層５ｃが熱分解したとしても、外層５ｄの除去が困難となるおそれがある。 The thickness of the inner layer 5c is preferably 2 μm or more. If it is less than 2 μm, even if the inner layer 5c thermally decomposes, there may not be enough space between the conductor wires 5a and the outer layer 5d, making it impossible to remove the outer layer 5d. Furthermore, the thickness of the inner layer 5c is preferably 5 μm or less, or less than two-thirds of the total thickness of the insulating coating 5b. If the thickness of the inner layer 5c exceeds 5 μm and is equal to or greater than two-thirds of the total thickness of the insulating coating 5b, a large amount of gas is generated during thermal decomposition of the inner layer 5c. For example, if this generated gas is combustible, it may adversely affect flame retardancy, making the effects of the generated gas unnegligible. The thickness of the outer layer 5d is preferably 1 μm or more. As mentioned above, since the inner layer 5c thermally decomposes at a relatively low temperature, if the outer layer 5d is not thick enough, it may not be able to maintain its insulating performance, especially at high temperatures. The thickness of the outer layer 5d is preferably 5 μm or less, or less than three-quarters of the total thickness of the insulating coating. If the thickness of the outer layer 5d exceeds 5 μm and is equal to or greater than 3/4 of the total thickness of the insulating coating, the outer layer 5d will be too rigid, and even if the inner layer 5c is thermally decomposed, it may be difficult to remove the outer layer 5d.
上記導体素線５ａを芯材３の周囲に巻装する場合、撚り合せるよりも、引き揃えた方が好ましい。なぜなら、引き揃えたもののほうが発熱芯４の径が細くなるとともに、表面も平滑になるためである。又、引き揃える方法と、撚り合わせる方法の他に、芯材３の周囲に導体素線５ａを編組することもできる。 When winding the conductor wires 5a around the core material 3, it is preferable to wind them in a parallel fashion rather than twist them together. This is because winding them in a parallel fashion results in a smaller diameter for the heating core 4 and a smoother surface. In addition to winding and twisting the conductor wires 5a in a parallel fashion, it is also possible to braid the conductor wires 5a around the core material 3.
絶縁体層７は押出成形等によって形成しても良いし、予めチューブ状に成形した絶縁体層７を使用しても良い。絶縁体層７を形成する方法は特に限定されない。押出成形によって絶縁体層７を形成したときは、導体素線５ａの位置が固定されているので、絶縁体層７と導体素線５ａとの位置ズレが生じにくい。この結果、導体素線５ａの摩擦や屈曲が防止され、耐屈曲性が向上されるため好ましい。絶縁体層７の材料は、コード状ヒータの使用形態や使用環境などによって適宜設計すれば良く、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、芳香族ポリアミド系樹脂、脂肪族ポリアミド系樹脂、塩化ビニル樹脂、変性ノリル樹脂（ポリフェニレンオキサイド樹脂）、ナイロン樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素樹脂、合成ゴム、フッ素ゴム、エチレン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー等、種々のものが挙げられる。特に、難燃性を有する高分子組成物が好ましく使用される。ここでの難燃性を有する高分子組成物とは、ＪＩＳ－Ｋ７２０１（１９９９年）燃焼性試験における酸素指数が２１以上のものを示す。酸素指数が２６以上のものは特に好ましい。このような難燃性を得るため、上記した絶縁体層７を構成する材料に適宜難燃材等を配合してもよい。難燃剤としては、例えば、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の金属水和物、酸化アンチモン、メラミン化合物、リン系化合物、塩素系難燃剤、臭素系難燃剤などが挙げられる。これらの難燃剤には公知の方法で適宜表面処理を施しても良い。 The insulator layer 7 may be formed by extrusion molding or a pre-formed tubular insulator layer 7 may be used. The method for forming the insulator layer 7 is not particularly limited. When the insulator layer 7 is formed by extrusion molding, the position of the conductor wires 5a is fixed, making it less likely for the insulator layer 7 and the conductor wires 5a to become misaligned. This is preferable because it prevents friction and bending of the conductor wires 5a and improves flex resistance. The material for the insulator layer 7 can be appropriately designed depending on the usage form and environment of the cord-shaped heater. Examples include polyolefin resins, polyester resins, polyurethane resins, aromatic polyamide resins, aliphatic polyamide resins, vinyl chloride resins, modified Noryl resin (polyphenylene oxide resin), nylon resins, polystyrene resins, fluororesins, synthetic rubber, fluororubber, ethylene-based thermoplastic elastomers, urethane-based thermoplastic elastomers, styrene-based thermoplastic elastomers, polyester-based thermoplastic elastomers, and polyamide-based thermoplastic elastomers. Flame-retardant polymer compositions are particularly preferred. Here, a flame-retardant polymer composition refers to one with an oxygen index of 21 or higher in the flammability test of JIS-K7201 (1999). An oxygen index of 26 or higher is particularly preferred. To achieve such flame retardancy, a flame retardant or the like may be blended into the material constituting the insulator layer 7. Examples of flame retardants include metal hydrates such as magnesium hydroxide and aluminum hydroxide, antimony oxide, melamine compounds, phosphorus-based compounds, chlorine-based flame retardants, and bromine-based flame retardants. These flame retardants may be surface-treated as appropriate using known methods.
又、この絶縁体層７を熱融着材で形成することにより、加熱加圧によりコード状ヒータ１０を基材１１に熱融着することができる。このような場合、上記した絶縁体層７を構成する材料の中でも、基材１１との接着性に優れるオレフィン系樹脂が好ましい。オレフィン系樹脂としては、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン－α－オレフィン共重合体、エチレン－不飽和エステル共重合体などが挙げられる。エチレン－不飽和エステル共重合体としては、例えば、エチレン－酢酸ビニル共重合体、エチレン－（メタ）アクリル酸メチル共重合体、エチレン－（メタ）アクリル酸エチル共重合体、エチレン－（メタ）アクリル酸ブチル共重合体などが挙げられ、これらの単独又は２種以上の混合物であってもよい。ここで「（メタ）アクリル酸」とは、アクリル酸とメタクリル酸の両方を表すものである。これらの内から任意に選択すれば良いが、上記した絶縁被膜５ｂを構成する材料の分解開始温度以下又は融点以下の温度で溶融する材料である方が良い。又、基材１１との接着性に優れる材料として、ポリエステル系熱可塑性エラストマーが挙げられる。ポリエステル系熱可塑性エラストマーとしては、ポリエステル－ポリエステル型、ポリエステル－ポリエーテル型のものがあるが、ポリエステル－ポリエーテル型の方が高い接着性を有するため好ましい。尚、コード状ヒータ１０と基材１１を熱融着する場合、コード状ヒータ１０と基材１１との接着強度は非常に重要なものである。この接着強度が充分でないと、使用していくうちに基材１１とコード状ヒータ１０とが剥離してしまい、それにより、コード状ヒータ１０には予期せぬ屈曲が加わることになるため、導体素線５ａが断線する可能性が高くなる。導体素線５ａが断線すると、ヒータとしての役を果たさなくなるだけでなく、チャタリングによりスパークに至るおそれもある。また、コード状ヒータ１０の使用温度が高い場合は、ポリアミド系熱可塑性エラストマーを使用することが好ましい。もちろん、上記したような絶縁体層７の材料は、複数種類を組み合わせて使用しても良いし、難燃剤や老化防止剤などの公知の添加剤を種々配合しても良い。 Furthermore, by forming the insulator layer 7 from a heat-sealing material, the cord-shaped heater 10 can be heat-sealed to the substrate 11 by applying heat and pressure. In such cases, among the materials used to compose the insulator layer 7, olefin-based resins are preferred because of their excellent adhesion to the substrate 11. Examples of olefin-based resins include high-density polyethylene, low-density polyethylene, very-low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, polypropylene, polybutene, ethylene-α-olefin copolymer, and ethylene-unsaturated ester copolymer. Examples of ethylene-unsaturated ester copolymers include ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-methyl (meth)acrylate copolymer, ethylene-ethyl (meth)acrylate copolymer, and ethylene-butyl (meth)acrylate copolymer. These may be used alone or in combination. Here, "(meth)acrylic acid" refers to both acrylic acid and methacrylic acid. While any of these may be selected, it is preferable to use a material that melts at a temperature below the decomposition onset temperature or melting point of the material that composes the insulating coating 5b. Polyester-based thermoplastic elastomers are also an example of materials with excellent adhesion to the substrate 11. Polyester-based thermoplastic elastomers include polyester-polyester and polyester-polyether types, with polyester-polyether types being preferred due to their higher adhesive properties. When heat-sealing the cord-shaped heater 10 to the substrate 11, the adhesive strength between the cord-shaped heater 10 and the substrate 11 is extremely important. If this adhesive strength is insufficient, the substrate 11 and the cord-shaped heater 10 may peel off over use, resulting in unexpected bending of the cord-shaped heater 10 and increasing the likelihood of the conductor wire 5a breaking. Breaking the conductor wire 5a not only renders the heater ineffective, but also risks sparks due to chattering. Furthermore, when the operating temperature of the cord-shaped heater 10 is high, polyamide-based thermoplastic elastomers are preferred. Of course, the above-mentioned materials for the insulator layer 7 may be used in combination, or various known additives such as flame retardants and antioxidants may be added.
絶縁体層７は１層だけでなく、複数層形成してもよい。例えば、導体素線５ａの外周にフッ素樹脂による層を形成し、その外周に熱融着材としてポリエチレン樹脂の層を形成し、これら２層により絶縁体層７を構成するような形態も考えられる。もちろん、３層以上となっていても構わない。又、絶縁体層７は、長さ方向に連続して形成することに限定されない。例えば、コード状ヒータ１０の長さ方向に沿って直線状やスパイラル線状に形成する、ドット模様に形成する、断続的に形成するなどの態様が考えられる。この際、熱融着材がコード状ヒータの長さ方向に連続していなければ、例え、熱融着材の一部に着火しても、燃焼部が広がらないため好ましい。又、熱融着材の体積が充分に小さければ、熱融着材が燃焼性の材料であっても、すぐに燃焼物がなくなり消火することになるし、ドリップ（燃焼滴下物）も発生しなくなる。従って、熱融着材の体積は、基材１１との接着性を保持できる最低限とすることが好ましい。 The insulator layer 7 may consist of one or more layers. For example, a fluororesin layer may be formed around the conductor wire 5a, followed by a polyethylene resin layer as a heat-sealing material. These two layers may form the insulator layer 7. Of course, three or more layers are also acceptable. Furthermore, the insulator layer 7 does not have to be formed continuously along its length. For example, it may be formed in a straight or spiral pattern along the length of the cord-shaped heater 10, in a dotted pattern, or intermittently. In this case, it is preferable for the heat-sealing material not to be continuous along the length of the cord-shaped heater, because this prevents the combustion from spreading even if a portion of the heat-sealing material ignites. Furthermore, if the volume of the heat-sealing material is sufficiently small, even if the heat-sealing material is flammable, the combustion will quickly disappear and the fire will be extinguished, and no drips (burning droplets) will be generated. Therefore, it is preferable to keep the volume of the heat-sealing material to the minimum necessary to maintain adhesion to the substrate 11.
また、上記のようにして得られたコード状ヒータ１０は、自己径の６倍の曲率半径で９０度ずつの屈曲を行う屈曲性試験において、導体素線が少なくとも１本切れるまでの屈曲回数が２万回以上であることが好ましい。 Furthermore, the cord-shaped heater 10 obtained as described above preferably can be bent 20,000 times or more before at least one of the conductor wires breaks in a bending test in which the cord is bent 90 degrees at a radius of curvature six times its own diameter.
また、コード状ヒータ１０の端末加工に際しては、上記実施の形態のように半田付け加工を行っても良いし、他の方法を用いることもできる。例えば、発熱線１を露出した端部について、所定の温度の熱源を近接させたり、所定の温度の温風を吹きかけたりすることでも、内層５ｃが熱分解するとともに絶縁被膜５ｂ（外層５ｄ）が収縮し、導体素線５ａの端部が露出することになる。なお、ここでの所定の温度とは内層５ｃの熱分解温度以上の温度のことを示す。 When processing the ends of the cord heater 10, soldering may be used as in the above embodiment, or other methods may be used. For example, by bringing a heat source of a predetermined temperature close to the end where the heating wire 1 is exposed, or by blowing hot air of a predetermined temperature onto the end, the inner layer 5c will thermally decompose and the insulating coating 5b (outer layer 5d) will shrink, exposing the end of the conductor wire 5a. Note that the predetermined temperature here refers to a temperature equal to or higher than the thermal decomposition temperature of the inner layer 5c.
基材１１としては、上記実施の形態で示した不織布の他に、例えば、織布、紙、アルミ箔、マイカ板、樹脂シート、発泡樹脂シート、ゴムシート、発泡ゴムシート、延伸多孔質体等、種々のものが使用できるが、ＦＭＶＳＳ－Ｎｏ．３０２自動車内層材料の燃焼試験に合格する難燃性を有するものが好ましい。ここで、ＦＭＶＳＳとは、Ｆｅｄｅｒａｌ Ｍｏｔｏｒ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｔａｎｄａｒｄ、即ち、米国連邦自動車安全基準のことであり、そのＮｏ．３０２として、自動車内装材料の燃焼試験が規定されている。これらの中でも、不織布は、風合いが良く柔軟であるため、特にカーシートヒータの用途において好ましい。又、不織布を使用する場合も、上記実施の形態の場合には、不織布を構成する熱融着性繊維として、低融点ポリエステルを鞘成分とする芯鞘構造を有する繊維を使用しているが、それ以外にも、例えば、低融点ポリプロピレンを鞘成分とする芯鞘構造を有する繊維、又はポリエチレンを鞘成分とする芯鞘構造を有する繊維等の使用が考えられる。このような熱融着性繊維を使用することで、熱融着性繊維の芯部を取り囲んだ状態で、熱融着性繊維の鞘部と上記熱融着部９とが互いに融着し一体化することとなるため、コード状ヒータ１と不織布との接着は非常に強固なものとなる。又、難燃性繊維としては、例えば、上記の難燃性ポリエステルの他に、種々の難燃性繊維の使用が考えられる。ここで、難燃性繊維とは、ＪＩＳ－Ｌ１０９１（１９９９年）に合格する繊維のことを指す。このような難燃性繊維を使用することで、基材は優れた難燃性を付与されることとなる。 In addition to the nonwoven fabric described in the above embodiment, various materials can be used for the substrate 11, such as woven fabric, paper, aluminum foil, mica plate, resin sheet, foamed resin sheet, rubber sheet, foamed rubber sheet, and expanded porous body. However, materials with flame retardancy that passes the FMVSS-No. 302 combustion test for automotive interior materials are preferred. FMVSS stands for Federal Motor Vehicle Safety Standard, and No. 302 specifies the combustion test for automotive interior materials. Among these, nonwoven fabric is particularly preferred for use in car seat heaters due to its pleasant texture and flexibility. Furthermore, even when a nonwoven fabric is used, in the above embodiment, the heat-fusible fibers constituting the nonwoven fabric have a sheath-core structure with a low-melting-point polyester as the sheath component. However, other heat-fusible fibers, such as those with a sheath-core structure with a low-melting-point polypropylene or a polyethylene, can also be used. By using such heat-fusible fibers, the sheath of the heat-fusible fiber and the heat-fusible portion 9 are fused together and integrated, surrounding the core of the heat-fusible fiber, resulting in extremely strong adhesion between the cord heater 1 and the nonwoven fabric. Furthermore, in addition to the above-mentioned flame-retardant polyester, various other flame-retardant fibers can be used. Here, flame-retardant fibers refer to fibers that meet JIS-L1091 (1999) standards. The use of such flame-retardant fibers imparts excellent flame retardancy to the substrate.
熱融着性繊維の混合割合は、５％以上が好ましく、又、２０％以下が好ましい。熱融着性繊維の混合割合が５％未満だと、十分な接着性が得られない。又、熱融着性繊維の混合割合が２０％を超えると、不織布が固くなり、着座者が違和感を訴えることになり得るのみでなく、逆にコード状ヒータとの接着性が低下してしまう。更には、熱融着する際の熱によって基材が収縮し、設計で意図した寸法が得られなくなる可能性もある。難燃性繊維の混合割合は、７０％以上であり、好ましくは７０％以上９５％以下である。難燃性繊維の混合割合が７０％未満だと、十分な難燃性が得られない。又、難燃性繊維の混合割合が９５％を超えると、相対的に熱融着性繊維の混合割合が不足してしまい、十分な接着性が得られない。尚、熱融着性繊維の混合割合と難燃性繊維の混合割合を合算して１００％になる必要はなく、他の繊維を適宜混合させても良い。又、熱融着性繊維が混合されていない場合であっても、例えば、上記の熱融着部の材料と基材を構成する繊維の材料を同系統の材料とすることで、必要充分な接着性を得られることもあるので、熱融着性繊維が混合されていないことも充分に考えられる。 The blend ratio of heat-fusible fibers is preferably 5% or more, and preferably 20% or less. If the blend ratio of heat-fusible fibers is less than 5%, sufficient adhesion cannot be achieved. Furthermore, if the blend ratio of heat-fusible fibers exceeds 20%, the nonwoven fabric becomes stiff, which may cause discomfort to the seat occupant and may actually reduce adhesion to the cord-shaped heater. Furthermore, the heat generated during heat fusion may cause the base material to shrink, potentially preventing the intended dimensions from being achieved. The blend ratio of flame-retardant fibers is 70% or more, and preferably 70% to 95%. If the blend ratio of flame-retardant fibers is less than 70%, sufficient flame retardancy cannot be achieved. Furthermore, if the blend ratio of flame-retardant fibers exceeds 95%, the blend ratio of heat-fusible fibers becomes relatively insufficient, resulting in insufficient adhesion. The blend ratio of heat-fusible fibers and the blend ratio of flame-retardant fibers do not need to add up to 100%, and other fibers may be mixed in as appropriate. Even if heat-fusible fibers are not mixed in, sufficient adhesiveness may be obtained by, for example, using the same type of material for the heat-fusible portion and the fiber material that makes up the base material, so it is entirely possible that heat-fusible fibers may not be mixed in.
又、不織布の大きさや厚さなどは、使用用途によって適宜に変更するものであるが、その厚さ（乾燥時に測定した値）は、例えば、０．６ｍｍ～１．４ｍｍ程度とすることが望ましい。このような厚さの不織布を使用すれば、加熱・加圧によりコード状ヒータと不織布とを接着・固定した際、不織布がコード状ヒータの外周の３０％以上、好ましくは５０％以上の部分と良好に接着することになるからであり、それによって、強固な接着状態を得ることができるからである。 The size and thickness of the nonwoven fabric may be varied as appropriate depending on the intended use, but it is desirable for the thickness (measured when dry) to be approximately 0.6 mm to 1.4 mm, for example. If a nonwoven fabric of this thickness is used, when the cord-shaped heater and nonwoven fabric are bonded and fixed together by applying heat and pressure, the nonwoven fabric will adhere well to at least 30%, and preferably at least 50%, of the circumference of the cord-shaped heater, resulting in a strong bond.
上記基材の中でも、空隙を有しているものが好ましく、特に、コード状ヒータが配設される面（以下、配設面と記す）が、コード状ヒータが配設されない面（以下、非配設面と記す）よりも空隙が多くなっているように構成されることが好ましい。空隙が多い状態とは、例えば、織布や不織布等の布体の場合、目付け、即ち単位体積当たりの繊維重量が小さい状態、発泡樹脂シートや発泡ゴムシートのような多孔体の場合、気孔率が大きい状態のことを示す。本発明による基材の具体的な態様としては、例えば、温度や圧力を調節するなどして片面のみ又は両面で強弱異なるカレンダー加工を行った織布又は不織布、片面のみからニードルパンチを行った不織布、片面にパイル形成や起毛をさせた布体、厚さ方向で気孔率が傾斜するように発泡制御した発泡樹脂シート又は発泡ゴムシート、空隙の多さが異なる材料を貼り合わせたもの、などが挙げられる。又、特に基材の空隙は連続していることが好ましい。これは、溶融した熱融着層が連続した空隙に浸透していくことで、アンカー効果が増して接着強度が向上するためである。このような空隙が連続している態様としては、繊維の集合体である織布や不織布等の布体、連続気孔を有する発泡樹脂シートや発泡ゴムシートなどが考えられる。尚、非配設面は空隙を有していないものも考えられる。 Among the above substrates, those with voids are preferred, and it is particularly preferred that the surface on which the cord-shaped heater is disposed (hereinafter referred to as the "disposition surface") have more voids than the surface on which the cord-shaped heater is not disposed (hereinafter referred to as the "non-disposition surface"). A "high void state" refers to, for example, a low basis weight (i.e., fiber weight per unit volume) in the case of fabrics such as woven fabrics and nonwoven fabrics, or a high porosity in the case of porous materials such as foamed resin sheets and foamed rubber sheets. Specific embodiments of the substrate according to the present invention include, for example, woven fabrics or nonwoven fabrics that have been calendered to varying degrees on one or both sides by adjusting the temperature and pressure, nonwoven fabrics that have been needle-punched on one side only, fabrics with pile formation or nap formation on one side, foamed resin sheets or foamed rubber sheets whose foaming has been controlled so that the porosity varies in the thickness direction, and laminated materials with different void counts. Furthermore, it is particularly preferred that the voids in the substrate be continuous. This is because the molten heat-sealing layer penetrates into the continuous voids, increasing the anchoring effect and improving the adhesive strength. Examples of forms with continuous voids include fabrics such as woven or nonwoven fabrics that are aggregates of fibers, and foamed resin or foamed rubber sheets with continuous pores. Note that the non-application surface may not have voids.
又、コード状ヒータ１０を基材１１に配設する際、加熱加圧による融着によって接着・固定する態様でなく、他の態様によりコード状ヒータ１０を基材１１に固定しても良い。例えば、温風により熱融着材からなる絶縁体層７を溶融させて接着・固定する態様、導体素線５ａに通電してその発熱により熱融着材からなる絶縁体層７を溶融させて接着・固定する態様、加熱しながら一対の基材１１で挟持固定する態様など、種々の態様が考えられる。 Furthermore, when the cord-shaped heater 10 is disposed on the substrate 11, the cord-shaped heater 10 may be fixed to the substrate 11 in a manner other than by fusing with heat and pressure. For example, various methods are possible, such as using hot air to melt the insulating layer 7 made of a thermal adhesive material to bond and fix the heater, passing electricity through the conductor wires 5a to generate heat that melts the insulating layer 7 made of a thermal adhesive material to bond and fix the heater, or clamping and fixing the heater between a pair of substrates 11 while heating the heater.
又、熱融着材を使用しない形態も考えられ、例えば、縫製によってコード状ヒータ１０を基材１１上に配置することや、一対の基材１１でコード状ヒータ１０を挟持固定することも考えられる。このような場合、図１０や図１１に示すように絶縁体層７を形成しないことが考えられる。 It is also possible to consider configurations that do not use a heat-sealing material. For example, the cord-shaped heater 10 may be placed on the base material 11 by sewing, or the cord-shaped heater 10 may be sandwiched and fixed between a pair of base materials 11. In such cases, it is possible to avoid forming the insulating layer 7, as shown in Figures 10 and 11.
又、面状ヒータ３１を座席に固定するための接着層については、基材１１の伸縮性の点や、良質な風合いの保持という点からすると、離型シート等の上に接着剤のみからなる接着層を形成し、該接着層を上記離型シートから上記基材１１表面に転写することによって接着層を形成することが好ましい。又、この接着層は、難燃性を有するものが好ましく、それ単独でＦＭＶＳＳ－Ｎｏ．３０２自動車内装材料の燃焼試験に合格するような難燃性を有するものが好ましい。例えば、高分子アクリル系粘着剤などが挙げられる。接着層は基材の配設面に形成しても良いし非配設面に形成しても良い。 Furthermore, with regard to the adhesive layer used to secure the sheet heater 31 to the seat, in terms of the flexibility of the substrate 11 and maintaining a high-quality texture, it is preferable to form an adhesive layer consisting only of an adhesive on a release sheet or the like, and then transfer the adhesive layer from the release sheet to the surface of the substrate 11 to form the adhesive layer. This adhesive layer is also preferably flame-retardant, and preferably has flame retardancy sufficient to pass the FMVSS-No. 302 automotive interior material combustion test on its own. For example, a polymeric acrylic adhesive may be used. The adhesive layer may be formed on either the surface to be mounted or the surface not to be mounted of the substrate.
また、上記構成をなす面状ヒータ３１は、図１３に示すような状態で、ステアリングホイール７１に設置されてもよい。このステアリングホイール７１は、ホイール部７２、スポーク部７３及びボス部７４からなり、面状ヒータ３１は、ホイール部７２のホイール芯材７７と被覆材７８の間に設置されることになる。 The planar heater 31 having the above configuration may also be installed on a steering wheel 71 in the state shown in Figure 13. This steering wheel 71 consists of a wheel portion 72, spoke portions 73, and boss portions 74, and the planar heater 31 is installed between the wheel core material 77 and covering material 78 of the wheel portion 72.
上記実施の形態によって得られるコード状ヒータ１０（図１参照）を実施例１として、加工性試験（接続端子との導通確認）、絶縁性試験（絶縁破壊電圧試験）、燃焼性試験（水平難燃試験）を行った。 The cord-shaped heater 10 (see Figure 1) obtained according to the above embodiment was used as Example 1, and a processability test (continuity with the connection terminal), an insulation test (dielectric breakdown voltage test), and a flammability test (horizontal flame retardancy test) were conducted.
加工性試験は、端子加工後の導通を確認することによって行った。まず、コード状ヒータ１０について、導体素線５ａの有効長が９０ｍｍとなるよう切り出しし、端部８ｍｍについて絶縁体層７をストリップ加工した。また、リード線について、導体（１．７３ｍｍφ）の有効長が９０ｍｍとなるように切り出し、端部８ｍｍについて絶縁体をストリップ加工した。これらのコード状ヒータ１０とリード線とを揃えて配置して、端部に接続端子（市販のスプライス端子）をセットし、フラックス入り半田（融点３４０℃）を使用して半田付け加工をしコード状ヒータ１０とリード線とを接続した。その後、コード状ヒータ１０とリード線の間の抵抗値を測定した。試料数は２０として平均値を算出した（但し、測定不能なほど抵抗値が大きかった試料は除いて平均値を算出）。平均値が１Ω未満であり、且つ、測定不能の試料が１つもなかったものを合格、平均値が１Ω以上か、または、測定不能の試料があったものを不合格とした。表１に結果を示し、合格のものを「〇」、不合格のものを「×」と示す。 The workability test was conducted by confirming continuity after terminal processing. First, the cord-shaped heater 10 was cut so that the conductor wire 5a had an effective length of 90 mm, and the insulator layer 7 was stripped off from the end 8 mm. Similarly, the lead wire was cut so that the conductor (1.73 mm diameter) had an effective length of 90 mm, and the insulator was stripped off from the end 8 mm. The cord-shaped heater 10 and lead wire were aligned, and connection terminals (commercially available splice terminals) were attached to the ends. The cord-shaped heater 10 and lead wire were then soldered using flux-cored solder (melting point 340°C) to connect them. The resistance between the cord-shaped heater 10 and lead wire was then measured. The average value was calculated for 20 samples (excluding samples with resistance values so high that they could not be measured). Samples with an average value of less than 1 Ω and no samples that could not be measured were deemed to have passed, while samples with an average value of 1 Ω or more or samples that could not be measured were deemed to have failed. The results are shown in Table 1, with passed samples marked with "O" and failed samples marked with "X".
絶縁性試験は、絶縁被膜５ｂの絶縁破壊電圧の試験を行った。導体素線５ａに、ＡＣ１．５ｋＶを印加し、絶縁破壊がなかったものを合格、絶縁破壊があったもの不合格とした。表１に結果を示し、合格のものを「〇」、不合格のものを「×」と示す。 The insulation test involved testing the breakdown voltage of the insulating coating 5b. 1.5 kV AC was applied to the conductor wire 5a, and samples that did not experience breakdown were rated as passing, while samples that did experience breakdown were rated as failing. The results are shown in Table 1, with passing samples marked with "O" and failing samples marked with "X."
燃焼性試験は、ＵＬ１５８１水平燃焼試験（２００８年、第４版）に基づいて測定し、燃焼距離（炎の影響を受けた幅）を測定した。燃焼距離が３０ｍｍ以下のものを合格、燃焼距離が３０ｍｍを超えていたものを不合格とした。表１に結果を示し、合格のものを「〇」、不合格のものを「×」と示す。 The flammability test was performed based on the UL1581 horizontal burning test (2008, 4th edition), and the burning distance (width affected by the flame) was measured. A burning distance of 30 mm or less was deemed a pass, while a burning distance of more than 30 mm was deemed a fail. The results are shown in Table 1, with passing marks indicated by "O" and failing marks indicated by "X".
上記実施例１（上記実施の形態）によるコード状ヒータ１０に対し、絶縁被膜５ｂを構成する材料を変化させたものについて、比較例１～３とした。比較例１は、絶縁被膜５ｂについて、ポリアミドイミド樹脂の単層としたものである。比較例２は、絶縁被膜５ｂについて、ポリウレタン樹脂の単層としたものである。比較例３は、絶縁被膜５ｂの内層５ｃをイミド含有ウレタン樹脂とし外層５ｄをアクリル樹脂としたものである。また、上記実施例１（上記実施の形態）によるコード状ヒータ１０に対し、絶縁被膜５ｂにおける内層５ｃと外層５ｄの厚さを変化させたものについて、実施例２～８、比較例４～１１とした。実施例１～８の内層５ｃ及び外層５ｄの材料及び厚さは、表１に示す。また、比較例１～１１の内層５ｃ及び外層５ｄの材料及び厚さは、表２に示す。これらについても実施例１と同様に試験を行った。実施例の試験結果を表１に、比較例の試験結果を表２に示す。 Comparative Examples 1 to 3 were prepared by changing the material of the insulating coating 5b of the cord-shaped heater 10 according to Example 1 (the above-described embodiment). Comparative Example 1 employed a single layer of polyamide-imide resin for the insulating coating 5b. Comparative Example 2 employed a single layer of polyurethane resin for the insulating coating 5b. Comparative Example 3 employed an inner layer 5c of the insulating coating 5b made of imide-containing urethane resin and an outer layer 5d of acrylic resin. Furthermore, Comparative Examples 2 to 8 and Comparative Examples 4 to 11 were prepared by changing the thicknesses of the inner layer 5c and outer layer 5d of the insulating coating 5b of the cord-shaped heater 10 according to Example 1 (the above-described embodiment). The materials and thicknesses of the inner layer 5c and outer layer 5d of Examples 1 to 8 are shown in Table 1. The materials and thicknesses of the inner layer 5c and outer layer 5d of Comparative Examples 1 to 11 are shown in Table 2. Tests were also conducted on these samples in the same manner as in Example 1. The test results for the examples are shown in Table 1, and the test results for the comparative examples are shown in Table 2.
実施例１～８におけるコード状ヒータは、何れも、内層を構成する材料の熱分解温度が、外層を構成する材料の融点または熱分解温度の内の低い方より、低いものである。一方、比較例３におけるコード状ヒータは、内層を構成する材料の熱分解温度が、外層を構成する材料の融点より、高いものである。これら熱分解温度については、ＪＩＳ－Ｋ７１２０－１９９７プラスチックの熱重量測定方法（またはＩＳＯ７１１１－１９９７）に準拠して測定した。また、融点については、ＪＩＳ－Ｋ７１２１－１９８７プラスチックの転移温度測定方法に準拠して測定した。 In all of the cord-shaped heaters in Examples 1 to 8, the thermal decomposition temperature of the material making up the inner layer is lower than the lower of the melting point or thermal decomposition temperature of the material making up the outer layer. On the other hand, in the cord-shaped heater in Comparative Example 3, the thermal decomposition temperature of the material making up the inner layer is higher than the melting point of the material making up the outer layer. These thermal decomposition temperatures were measured in accordance with JIS-K7120-1997, Thermogravimetric Measurement Method for Plastics (or ISO7111-1997). Furthermore, the melting points were measured in accordance with JIS-K7121-1987, Transition Temperature Measurement Method for Plastics.
表１及び表２に示すように、本実施例によるコード状ヒータ１０は、端末の加工性に優れていることが確認された。比較例１，３によるコード状ヒータは、測定不能、即ち、絶縁被膜が全く除去されていない試料が半数以上を占めており、製品としての歩留まりが悪いものであった。また、本実施例によるコード状ヒータ１０は、燃焼性の試験にも合格するものであり、実施例２によるコード状ヒータは特に燃焼性に優れていた。比較例２，３によるコード状ヒータは、燃焼範囲が合格ラインをはるかに超えてしまっており、燃焼性の面で劣るものであった。 As shown in Tables 1 and 2, the cord-shaped heater 10 according to this example was confirmed to have excellent terminal workability. The cord-shaped heaters according to Comparative Examples 1 and 3 were unmeasurable, meaning that more than half of the samples had no insulating coating removed, resulting in poor product yields. Furthermore, the cord-shaped heater 10 according to this example also passed the flammability test, with the cord-shaped heater according to Example 2 exhibiting particularly excellent flammability. The flammability range of the cord-shaped heaters according to Comparative Examples 2 and 3 far exceeded the pass line, resulting in inferior flammability.
また、実施例１～４，６によるコード状ヒータ１０は、内層５ｃの厚さが２μｍ以上５μｍ以下であり、外層５ｄの厚さが１μｍ以上５μｍ以下である。実施例５によるコード状ヒータ１０は、内層５ｃの厚さが２μｍ以上かつ絶縁被膜５ｂの厚さの２／３未満となっており、外層５ｄの厚さが１μｍ以上５μｍ以下である。実施例７，８によるコード状ヒータ１０は、内層５ｃの厚さが２μｍ以上５μｍ以下となっており、外層５ｄの厚さが１μｍ以上かつ絶縁被膜５ｂの厚さの３／４未満である。そのため、加工性試験、耐電圧試験、燃焼性試験の何れにおいても、優れた結果を得ることができた。一方、比較例４は、内層５ｃの厚さが２μｍ未満であるため、外層５ｄの除去が確実にはできておらず、加工性が不合格となった。比較例５～７は、内層５ｃの厚さが５μｍを超え且つ絶縁被膜５ｂの厚さの２／３以上であるため、燃焼範囲が合格ラインをはるかに超えてしまっており、燃焼性の面で劣るものであった。比較例８は、外層５ｄの厚さが１μｍ未満であるため、絶縁破壊をした箇所が発生し、絶縁性に劣るものであった。比較例９～１１は、外層５ｄの厚さが５μｍを超え且つ絶縁被膜５ｂの厚さの３／４以上であるため、外層５ｄの除去が確実にはできておらず、加工性が不合格となった。 In addition, the cord-shaped heaters 10 of Examples 1 to 4 and 6 have an inner layer 5c thickness of 2 μm or more and 5 μm or less, and an outer layer 5d thickness of 1 μm or more and 5 μm or less. In the cord-shaped heater 10 of Example 5, the inner layer 5c thickness is 2 μm or more and less than two-thirds the thickness of the insulating coating 5b, and the outer layer 5d thickness is 1 μm or more and 5 μm or less. In the cord-shaped heaters 10 of Examples 7 and 8, the inner layer 5c thickness is 2 μm or more and 5 μm or less, and the outer layer 5d thickness is 1 μm or more and less than three-quarters the thickness of the insulating coating 5b. Therefore, excellent results were obtained in the processability test, voltage resistance test, and flammability test. On the other hand, in Comparative Example 4, the inner layer 5c thickness was less than 2 μm, so the outer layer 5d could not be reliably removed, and the processability failed. In Comparative Examples 5 to 7, the thickness of the inner layer 5c exceeded 5 μm and was more than two-thirds the thickness of the insulating coating 5b, so the flammable range far exceeded the acceptable line and the samples were inferior in terms of flammability. In Comparative Example 8, the thickness of the outer layer 5d was less than 1 μm, so there were areas of insulation breakdown and the samples had poor insulation. In Comparative Examples 9 to 11, the thickness of the outer layer 5d exceeded 5 μm and was more than three-quarters the thickness of the insulating coating 5b, so the outer layer 5d could not be removed reliably and the samples were unsatisfactory in terms of processability.
上記実施例１によるコード状ヒータ１０について、基材１１上に直線形状で配設し、上記のようにホットプレス式ヒータ製造装置１３を使用して、コード状ヒータ１０を基材１１上に接着・固定した。この基材１１上に接着・固定したコード状ヒータ１０についても、上記同様に屈曲性試験を行った。また、上記実施例１によるコード状ヒータ１０について、基材１１上に直線形状で配設し、粘着テープを使用して、コード状ヒータ１０を基材１１上に接着・固定した。この基材１１上に接着・固定したコード状ヒータ１０について、上記同様に屈曲性試験を行った。いずれにおいても、充分な耐屈曲性の値を示しており、本実施例によるコード状ヒータ１０は、基材１１上に接着・固定した状態でも充分な耐屈曲性を得ることが確認された。 The cord-shaped heater 10 according to Example 1 was arranged in a linear shape on the substrate 11, and the cord-shaped heater 10 was adhered and fixed to the substrate 11 using the hot press heater manufacturing apparatus 13 as described above. The cord-shaped heater 10 adhered and fixed to the substrate 11 was also subjected to a bending test in the same manner as described above. The cord-shaped heater 10 according to Example 1 was also arranged in a linear shape on the substrate 11, and the cord-shaped heater 10 was adhered and fixed to the substrate 11 using adhesive tape. The cord-shaped heater 10 adhered and fixed to the substrate 11 was also subjected to a bending test in the same manner as described above. In both cases, sufficient bending resistance values were observed, confirming that the cord-shaped heater 10 according to this example can achieve sufficient bending resistance even when adhered and fixed to the substrate 11.
以上詳述したように本発明によれば、加工性を向上されたコード状ヒータを得ることができる。このコード状ヒータは、例えば、アルミ箔、発泡樹脂、不織布等の基材上に蛇行形状等の所定の形状に配設されて面状ヒータとし、電気毛布、電気カーペット、カーシートヒータ、ステアリングヒータ、暖房便座、防曇鏡用ヒータ、カメラ用凍結防止ヒータ、加熱調理器具等に好適に使用可能である。又、コード状ヒータ単体としても、例えば、パイプや槽等に巻き付けて接着したり、パイプ内に配置したりするような態様が考えられる。具体的な用途としては、例えば、配管や冷凍庫のパイプドレーンなどの凍結防止用ヒータ、エアコンや除湿機などの保温用ヒータ、冷蔵庫や冷凍庫などの除霜用ヒータ、乾燥用ヒータ、床暖房用ヒータとして好適に使用することができる。又、上記面状ヒータの用途として例示した電気毛布、電気カーペット、カーシートヒータ、ステアリングヒータ、暖房便座、防曇鏡用ヒータ、加熱調理器具、床暖房等について、加熱対象物に本発明のコード状ヒータを直接貼り付けたり、巻き付けたりすることもできる。 As described above, the present invention provides a cord-shaped heater with improved processability. This cord-shaped heater can be arranged in a predetermined shape, such as a serpentine shape, on a substrate such as aluminum foil, foam resin, or nonwoven fabric to form a surface heater, which can be suitably used in electric blankets, electric carpets, car seat heaters, steering wheel heaters, heated toilet seats, heaters for anti-fog mirrors, anti-freeze heaters for cameras, and cooking appliances. The cord-shaped heater can also be used alone, for example, by wrapping and adhering it around pipes or tanks, or by placing it inside a pipe. Specific applications include anti-freeze heaters for pipes and freezer pipe drains, heat-retention heaters for air conditioners and dehumidifiers, defrosting heaters for refrigerators and freezers, drying heaters, and floor heating heaters. Furthermore, for the applications of the above-mentioned surface heaters, such as electric blankets, electric carpets, car seat heaters, steering wheel heaters, heated toilet seats, heaters for anti-fog mirrors, cooking appliances, and floor heating, the cord-shaped heater of the present invention can be directly attached to or wrapped around the object to be heated.
１ 発熱線
３ 芯材
５ａ 導体素線
５ｂ 絶縁被膜
５ｃ 内層
５ｄ 外層
７ 絶縁体層
１０ コード状ヒータ
１１ 基材
３１ 面状ヒータ
４１ 車両用シート
Reference Signs List 1 Heating wire 3 Core material 5a Conductor wire 5b Insulating coating 5c Inner layer 5d Outer layer 7 Insulating layer 10 Cord-shaped heater 11 Base material 31 Planar heater 41 Vehicle seat
Claims (3)
上記絶縁被膜が、少なくとも、上記導体素線上に形成された内層と、該内層の外側に形成された外層とからなり、
上記内層を構成する材料の熱分解温度が、上記外層を構成する材料の融点または熱分解温度の内の低い方より低く、
上記内層の厚さが２μｍ以上であり、
上記内層の厚さが、５μｍ以下であるか、または、絶縁被膜の全厚さの２／３未満であり、
上記外層の厚さが、１μｍ以上であり、
上記外層の厚さが、５μｍ以下であるか、または、絶縁被膜の全厚さの３／４未満であり、
上記内層を構成する材料が、ポリウレタン樹脂またはポリエステル樹脂であり、上記外層を構成する材料が、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂またはシリコーン樹脂の何れかであることを特徴とするコード状ヒータ。 A cord-shaped heater having one or more conductor wires covered with an insulating coating,
the insulating coating comprises at least an inner layer formed on the conductor wire and an outer layer formed outside the inner layer,
the thermal decomposition temperature of the material constituting the inner layer is lower than the melting point or the thermal decomposition temperature of the material constituting the outer layer, whichever is lower;
The thickness of the inner layer is 2 μm or more,
the thickness of the inner layer is 5 μm or less or is less than two-thirds of the total thickness of the insulating coating;
The thickness of the outer layer is 1 μm or more,
the thickness of the outer layer is 5 μm or less or is less than 3/4 of the total thickness of the insulating coating;
A cord-shaped heater characterized in that the material constituting the inner layer is a polyurethane resin or a polyester resin, and the material constituting the outer layer is any one of a polyimide resin, a polyamide-imide resin, and a silicone resin .
上記絶縁被膜が、少なくとも、上記導体素線上に形成された内層と、該内層の外側に形成された外層とからなり、
上記内層を構成する材料の熱分解温度が、上記外層を構成する材料の融点または熱分解温度の内の低い方より低く、
上記内層の厚さが２μｍ以上であり、
上記内層の厚さが、５μｍ以下であるか、または、絶縁被膜の全厚さの２／３未満であり、
上記外層の厚さが、１μｍ以上であり、
上記外層の厚さが、５μｍ以下であるか、または、絶縁被膜の全厚さの３／４未満であり、
上記内層を構成する材料が、ポリウレタン樹脂であり、上記外層を構成する材料が、ポリアミドイミド樹脂であることを特徴とするコード状ヒータ。 A cord-shaped heater having one or more conductor wires covered with an insulating coating,
the insulating coating comprises at least an inner layer formed on the conductor wire and an outer layer formed outside the inner layer,
the thermal decomposition temperature of the material constituting the inner layer is lower than the melting point or the thermal decomposition temperature of the material constituting the outer layer, whichever is lower;
The thickness of the inner layer is 2 μm or more,
the thickness of the inner layer is 5 μm or less or is less than two-thirds of the total thickness of the insulating coating;
The thickness of the outer layer is 1 μm or more,
the thickness of the outer layer is 5 μm or less or is less than 3/4 of the total thickness of the insulating coating;
A cord-shaped heater characterized in that the material constituting the inner layer is a polyurethane resin, and the material constituting the outer layer is a polyamide-imide resin.
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