專(zhuān)利名稱(chēng)：一種與引線(xiàn)電纜組合的加熱器電纜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種與一根引線(xiàn)電纜組合的加熱器電纜。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種能夠最大限度地減小從該加熱器電纜產(chǎn)生泄漏磁場(chǎng)的線(xiàn)路圖形。
一種常規(guī)的片狀加熱器具，例如電熱毯或電熱地毯，是將一個(gè)加熱器電纜40和一個(gè)傳感器電纜50組合起來(lái)，在地毯織物材料中進(jìn)行布線(xiàn)而制造出來(lái)的。例如

圖15所示，該加熱器電纜40包括一根以給定的距離間隔，在一根聚酯芯線(xiàn)31的外表面上繞成螺旋形的加熱元件電線(xiàn)32；一個(gè)設(shè)置在該加熱元件電線(xiàn)32上的尼龍或聚酯制成的熔斷層33；一根在該熔斷層33的外表面上繞成螺旋形的短路電線(xiàn)34；和一個(gè)設(shè)置在該短路電線(xiàn)34上的聚氯乙烯(PVC)制成的保護(hù)涂層35。另外，如圖16所示，該傳感器電纜50包括一根在聚酯芯線(xiàn)41的外表面上繞成螺旋形的信號(hào)電線(xiàn)42；一個(gè)設(shè)置在該信號(hào)電線(xiàn)42上的熔斷層43；另一根在該熔斷層43的外表面上繞成螺旋形的信號(hào)電線(xiàn)44；和設(shè)置在該信號(hào)電線(xiàn)44上的一個(gè)保護(hù)涂層45。
在這種常規(guī)的片狀加熱器具中，當(dāng)接通時(shí)，只有一股電流送入該加熱器電纜40的加熱元件電線(xiàn)32中。
該熔斷層33和43具有所謂“熔斷功能”(保險(xiǎn)絲作用)。當(dāng)該加熱器電纜40過(guò)熱時(shí)，其結(jié)果使在該片狀加熱器具上的傳感器電線(xiàn)50發(fā)生故障，并且，該加熱器電纜40的溫度局部升高，接近該熔斷層33和43的樹(shù)脂材料(以后稱(chēng)為熔斷層材料)的熔點(diǎn)；這時(shí)，該熔斷層材料變軟或熔斷，使該加熱元件電線(xiàn)32和短路電線(xiàn)34，以及信號(hào)電線(xiàn)42和44之間短路，使電源斷開(kāi)。更具體地說(shuō)，該熔斷層33和43設(shè)計(jì)成最終起一個(gè)安全電路的作用，以保護(hù)該片狀加熱器具不致過(guò)熱。
用于該熔斷層33和43的聚酰胺樹(shù)脂例如尼龍-12的可模制成形性，機(jī)械性質(zhì)和熱性質(zhì)都能滿(mǎn)足上述熔斷層材料所要求的水平。
當(dāng)按已知圖形布置的該常規(guī)的加熱器具的加熱器電纜40通電時(shí)，在該加熱器電纜40中流動(dòng)的電流，可以產(chǎn)生一個(gè)泄漏磁場(chǎng)。結(jié)果，該泄漏磁場(chǎng)的高的頻率發(fā)出一種磁噪聲，這種磁噪聲對(duì)其它電氣器具有不利的影響?，F(xiàn)在認(rèn)為，低的頻率對(duì)人體也有影響。因此，這些問(wèn)題在常規(guī)的片狀加熱器具，即用于人體取暖的電熱毯和電熱地毯中尤為突出。
本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題而提出的，其目的是要提供一種線(xiàn)路圖形，這種線(xiàn)路圖形在用于一種片狀加熱器具中時(shí)，例如電熱毯或電熱地毯，能夠削弱從該加熱器電纜產(chǎn)生的泄漏磁場(chǎng)。
作為本發(fā)明的第一個(gè)特點(diǎn)，提供一種與一根引線(xiàn)電纜組合的加熱器電纜，其中，該加熱器電纜包括一根在一個(gè)芯線(xiàn)的外表面上繞成螺旋形的加熱元件電線(xiàn)，涂敷在該加熱元件電線(xiàn)上的一個(gè)熔斷層，在該熔斷層的外表面上繞成螺旋形的一個(gè)信號(hào)電線(xiàn)，和設(shè)在該信號(hào)電線(xiàn)上的一個(gè)保護(hù)涂層；該引線(xiàn)電纜包括一根在其外表面上覆蓋著一個(gè)絕緣涂層的導(dǎo)線(xiàn)；該加熱器電纜和該引線(xiàn)電纜形成一個(gè)圖形，使該加熱器電纜和該引線(xiàn)電纜，彼此隔開(kāi)一個(gè)預(yù)先確定的距離L，并且通入方向相反的電流。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)特點(diǎn)，在與引線(xiàn)電纜組合的加熱器電纜中，分別通入該加熱器電纜10和該引線(xiàn)電纜20中的兩個(gè)方向相反的電流，使由該兩個(gè)電流感應(yīng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度互相抵消，因此，可以削弱上述泄漏磁場(chǎng)。
作為本發(fā)明的第二個(gè)特點(diǎn)，提供了一根引線(xiàn)電纜組合的加熱器電纜，其特征為，該距離L不大于10毫米。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)特點(diǎn)，在與引線(xiàn)電纜組合的加熱器電纜中，在線(xiàn)路圖形中彼此均勻地隔開(kāi)的，該加熱器電纜10和該引線(xiàn)電纜20之間的距離L，設(shè)定成不大于10毫米，這樣，可以有效地削弱該泄漏磁場(chǎng)。
要求上述的熔斷層包括具有下列特性(a)和／或(b)，和(c)至(f)的共聚體聚酯樹(shù)脂。
(a)基線(xiàn)與用JIS K7121方法形成的DSC曲線(xiàn)的吸熱峰值的切線(xiàn)之間的夾角α為90°～120°。
(b)基線(xiàn)與在膨脹狀態(tài)下，用熱-機(jī)械式測(cè)量方法確定的TMA曲線(xiàn)的偏移部分的切線(xiàn)之間的夾角α’為90°～100°。
(c)熔點(diǎn)為160℃～210℃。
(d)粘度降低不低于0．5分升／克。
(e)在20℃溫度和相對(duì)濕度65％的條件下，吸濕率不大于1．0％。
(f)用JIS K7215方法測(cè)量的硬度為HDD 40～74。
另外，還要求該熔斷層的樹(shù)脂的抗熱損壞性能在140℃下，達(dá)到500小時(shí)。
現(xiàn)在，較詳細(xì)地來(lái)說(shuō)明上述共聚體聚酯樹(shù)脂的成份。它的酸成份之一是芳族二羧酸，這種酸可以選自對(duì)苯二酸、間苯二酸、2，6-萘二羧酸、聯(lián)苯二羧酸等及其酯類(lèi)。同樣，該共聚體聚酯樹(shù)酯的具有2～20個(gè)碳原子的脂肪族二羧酸成份可以選自丁二酸、戊二酸、己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷雙酸、二聚酸等及其酯類(lèi)。該共聚體聚酯樹(shù)脂的脂環(huán)族二羧酸成份，可以選自1，4-環(huán)己烷二羧酸等及其酯類(lèi)。該共聚體聚酯樹(shù)脂的羥基-羧酸成份，可以選自對(duì)羥基-芳香酸等及其酯類(lèi)。
該共聚體聚酯樹(shù)脂的二元醇類(lèi)成份為脂肪族二元醇類(lèi)，它可以選自1，4-丁二醇、1，3-丁二醇、1，2-丁二醇、乙二醇、丙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，5-戊二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、1，9-壬二醇、1，6-己二醇、十二烷雙酸(doracanedionic acid)、新戊二醇、新戊二醇羥基新戊酸酯、2-乙基-2-丁基丙二醇，和雙酚-A-環(huán)氧乙烷或環(huán)氧丙烷衍生物等。
與上述不同的其它共聚體成份為二元醇類(lèi)，例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚四甲撐乙二醇等，ε-己內(nèi)酯，羥基己酸，聚己內(nèi)酯和三環(huán)癸烷二羥甲基等。
為了生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的一種形式的共聚體聚酯樹(shù)脂，上述材料可以所希望的組合或比例，任意組合，而不會(huì)偏離上述的特性(a)～(f)。如果希望的話(huà)，根據(jù)本發(fā)明的共聚體聚酯樹(shù)脂中可以加入抗氧化劑、穩(wěn)定劑、抗銅劑、無(wú)機(jī)填充料、成核劑、表面活性劑、抗靜電劑、阻燃劑、增塑劑和增厚劑等。
根據(jù)分子結(jié)構(gòu)的不同，一般熱塑性樹(shù)脂可分成結(jié)晶的聚合物和非結(jié)晶的聚合物。與無(wú)機(jī)的化合物和金屬物質(zhì)比較，基于聚合物的主鏈的運(yùn)動(dòng)，在給定的溫度范圍內(nèi)，這種聚合物的熔點(diǎn)范圍很寬，并且沒(méi)有明顯的相位偏移，因此，沒(méi)有確定的熔點(diǎn)。這就使得在加熱器電纜中的該熔斷層的樹(shù)脂材料，通常要使用具有較確定熔點(diǎn)的聚酰胺樹(shù)脂(尼龍-11和尼龍-12)。然而，聚酰胺樹(shù)脂的吸濕性不如其它樹(shù)脂好。發(fā)明者們集中精力從事共聚體聚酯樹(shù)脂的研究，企圖開(kāi)發(fā)出一種沒(méi)有聚酰胺樹(shù)脂缺點(diǎn)的新型材料。在仔細(xì)研究了該樹(shù)脂的成份和軟化與熔融性能之后，發(fā)明了一種在DSC和TMA特性與對(duì)加熱器電纜很重要的熔斷特性之間，具有特殊關(guān)系的新型的共聚體聚酯樹(shù)脂。現(xiàn)在詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明中所述的特性(a)～(f)的作用。
特性(a)，即，基線(xiàn)與DSC曲線(xiàn)的吸熱峰值的切線(xiàn)之間的夾角α為90°～120°(最好為90°～110°)，可使該熔斷層具有明顯的熱熔斷功能。但是，當(dāng)夾角α超過(guò)120°時(shí)，該樹(shù)脂的軟化流動(dòng)性范圍將增大，因此，熱熔斷功能降低。
特性(b)，即，基線(xiàn)與TMA曲線(xiàn)的偏移部分的切線(xiàn)之間的夾角α’為90°～100°(最好為90°～95°)，使該熔斷層的熱熔斷功能，與性質(zhì)(a)提供的熱熔斷功能一樣明顯。但是，當(dāng)角度α’超過(guò)100°時(shí)，該樹(shù)脂的軟化流動(dòng)性范圍增大，因此，熱熔斷功能降低。這可以造成實(shí)際測(cè)量的熔斷溫度或多或少有些變化。
另外，因?yàn)闊嵝阅苁怯商匦?a)和(b)支配的，因此，實(shí)際上，熔點(diǎn)被限制在一個(gè)確定的范圍(160℃～210℃)內(nèi)。這就允許熔斷溫度在該范圍內(nèi)任意改變。因而，熔斷溫度可從比聚酰胺樹(shù)脂的熔斷溫度更寬的范圍內(nèi)選擇，因此，可以制造出實(shí)際上更有用的加熱器電纜。
如特性(c)所述，該共聚體聚酯樹(shù)酯的熔點(diǎn)范圍為160℃～210℃(優(yōu)選為170℃～200℃)，因此，可以很好地用作該熔斷層的材料。如果熔點(diǎn)設(shè)定成低于160℃，則根據(jù)該樹(shù)脂的使用條件，經(jīng)?？梢跃植康貙⒃摷訜崞麟娎|加熱至接近160℃，并且，該溫度可以容易地升高至由設(shè)計(jì)準(zhǔn)則確定的過(guò)熱保護(hù)的溫度極限值。這會(huì)影響該加熱器電纜作為商業(yè)產(chǎn)品的可靠性。當(dāng)熔點(diǎn)設(shè)定成高于210℃時(shí)，該熔斷層的熔斷溫度太高，即該產(chǎn)品的表面溫度太高，這樣，幾乎不能滿(mǎn)足所使用的安全標(biāo)準(zhǔn)。
又如特性(d)所述，該共聚體聚酯樹(shù)脂的粘度降低不小于0．5分升／克(dl／g)(優(yōu)選不低于0．7分升／克)，并可以很好地用作該熔斷層的材料。如果粘度降低設(shè)定成小于0．5分升／克，則在管材擠壓過(guò)程中，樹(shù)脂的輸送將不穩(wěn)定，這樣，就不能形成該熔斷層的均勻厚度。這樣會(huì)引起該加熱器電纜的機(jī)械性質(zhì)不好，例如，強(qiáng)度和可拉伸性更小，使加熱器電纜的工作壽命縮短。
又如特性(e)所述，在20℃溫度和65％的相對(duì)濕度下，該共聚體聚酯樹(shù)脂的吸濕率不大于1．0％(優(yōu)選不大于0．8％)，并可以很好地用作該熔斷層的材料。如果吸濕率超過(guò)1．0％，則該樹(shù)脂容易受周?chē)鷹l件(濕氣)的影響。
在20℃溫度和65％的相對(duì)濕度條件下，通常使用的尼龍-11或尼龍-12的吸濕率基本為1．3％(引自Hiroshi Matsuzaki和Kenji Oshina著，日本Maruzen出版社出版的“化學(xué)纖維Ⅱ”406頁(yè))，這個(gè)值比1．0％高得多。事實(shí)上，由于迄今為止還沒(méi)有能代替尼龍-11和尼龍-12的適合于制造該熔斷層的材料，因此，這種尼龍-11和尼龍-12仍在使用，只是將其吸濕性缺點(diǎn)設(shè)法彌補(bǔ)一下。
現(xiàn)已知一種包括對(duì)苯二酸和乙二醇的聚酯樹(shù)脂，它的吸水(濕)性小，電氣特性良好。這種樹(shù)脂適合大量生產(chǎn)，并且被壓倒優(yōu)勢(shì)地接受作為最普遍使用的樹(shù)脂中的一種。現(xiàn)在，這種樹(shù)脂被用作加熱器電纜中的加熱導(dǎo)體的電纜芯，但不作為熔斷層的材料。原因之一是該樹(shù)脂的熔點(diǎn)高達(dá)256℃～265℃(引自ShunsukeMurahashi著的“合成聚合物V”)，因此，考慮到安全性要求，不適合于用作熱熔斷器。
如特性(f)所述，該共聚體聚酯樹(shù)脂的硬度為HDD 40～74(優(yōu)選HDD 50～70)，并可以很好地用作該熔斷層的材料。如果硬度小于HDD 40，則當(dāng)進(jìn)行擠壓時(shí)，該熔斷層將太軟。這會(huì)使得當(dāng)卷繞短路信號(hào)線(xiàn)時(shí)，該短路信號(hào)線(xiàn)陷入該熔斷層中，從而使熔斷溫度或多或少地發(fā)生變化。如果硬度超過(guò)HDD 74，則當(dāng)進(jìn)行擠壓時(shí)，該熔斷層將太硬。這會(huì)使該加熱器電纜的撓性降低，因而，在生產(chǎn)電熱毯或電熱地毯時(shí)，使線(xiàn)路難以工作。
圖1為表示用在根據(jù)本發(fā)明的線(xiàn)路圖形中的一種加熱器電纜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為表示用在根據(jù)本發(fā)明的線(xiàn)路圖形中的一種引線(xiàn)電纜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的線(xiàn)路圖形的一個(gè)例子的示意圖，其右端為部分放大的視圖；圖4為表示測(cè)量該加熱器電纜上的泄漏磁場(chǎng)的一種泄漏磁場(chǎng)檢測(cè)方法的示意圖；圖5為表示該加熱器電纜上的泄漏磁場(chǎng)的綜合測(cè)量的圖；圖6為表示該加熱器電纜的熔斷檢測(cè)回路的示意圖；圖7為表示共聚體聚酯樹(shù)脂(A)的DSC曲線(xiàn)的圖；圖8為表示共聚體聚酯樹(shù)脂(B)的DSC曲線(xiàn)的圖；圖9為表示尼龍-12的DSC曲線(xiàn)的圖；圖10為表示共聚體聚酯樹(shù)脂(A)的TMA曲線(xiàn)的圖；圖11為表示共聚體聚酯樹(shù)脂(B)的TMA曲線(xiàn)的圖；圖12為表示尼龍-12的TMA曲線(xiàn)的圖；圖13為DSC曲線(xiàn)模型的圖；圖14為T(mén)MA曲線(xiàn)模型的圖；圖15為表示一個(gè)常規(guī)的加熱器電纜的結(jié)構(gòu)示意圖；圖16為表示一個(gè)常規(guī)的信號(hào)電線(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
本發(fā)明將以附圖所示的優(yōu)選實(shí)施例的形式來(lái)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不是僅局限于所示的實(shí)施例。
1．第一實(shí)施例圖1為表示用在本發(fā)明的線(xiàn)路圖形中的一種加熱器電纜的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖1所示，加熱器電纜10的結(jié)構(gòu)包括一根芯線(xiàn)1，一根以給定的距離間隔，在該芯線(xiàn)1的外表面上繞成螺旋形的加熱元件電線(xiàn)2，一個(gè)設(shè)置在該加熱元件電線(xiàn)2上的熔斷層3，一根在該熔斷層3的外表面上繞成螺旋形的信號(hào)電線(xiàn)4，和一個(gè)設(shè)置在該信號(hào)電線(xiàn)4上的保護(hù)涂層5。
該芯線(xiàn)1可以是聚酯織物。該加熱元件電線(xiàn)2可以為扁的方形銅線(xiàn)、扁的方形銅合金線(xiàn)、圓的銅線(xiàn)或圓的銅合金線(xiàn)。該熔斷層3可以由尼龍或聚酯制成。該信號(hào)電線(xiàn)4可以為扁的方形銅線(xiàn)、扁的方形銅合金線(xiàn)、圓的銅線(xiàn)或圓的銅合金線(xiàn)。該保護(hù)涂層5可以由PVC制成。
圖2為表示用在本發(fā)明的線(xiàn)路圖形中的一種引線(xiàn)電纜的結(jié)構(gòu)的示意圖。
如圖2所示，該引線(xiàn)電纜20的結(jié)構(gòu)包括一根其外表面涂有一個(gè)絕緣涂層12的導(dǎo)線(xiàn)11。該導(dǎo)線(xiàn)11可以選自一根單一銅線(xiàn)、銅合金線(xiàn)或它們的電鍍線(xiàn)；一根多芯銅線(xiàn)、多芯銅合金線(xiàn)或它們的電鍍線(xiàn)；和扭成適當(dāng)節(jié)距的一根銅線(xiàn)扭絞電纜、銅合金線(xiàn)扭絞電纜或它們的電鍍線(xiàn)扭絞電纜。該絕緣層12可以由PVC制成。
圖3為表示本發(fā)明的加熱器電纜與一根引線(xiàn)電纜組合的一個(gè)例子的示意圖，其右端為部分放大的視圖。
如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的線(xiàn)路圖形使圖1所示的該加熱器電纜10，與圖2所示的該引線(xiàn)電纜20一起延伸，構(gòu)成線(xiàn)路圖形100。在該線(xiàn)路圖形100中，為了最大限度地減小泄漏磁場(chǎng)的產(chǎn)生，將方向相反的電流通入該加熱器電纜10和該引線(xiàn)電纜20中。另外，為了有效地減弱該泄漏磁場(chǎng)的強(qiáng)度，該線(xiàn)路圖形100中的該加熱器電纜10和引線(xiàn)電纜20之間的距離L，設(shè)定為不大于10毫米的一個(gè)常數(shù)。
結(jié)果，根據(jù)本發(fā)明的線(xiàn)路圖形100，可以很好地作為一種片狀的加熱器具例如電熱毯或電熱地毯使用。如果該加熱器電纜10和該引線(xiàn)電纜20之間的距離L大于10毫米，則該泄漏磁場(chǎng)的強(qiáng)度幾乎不能被減弱。
2．加熱電纜上的泄漏磁場(chǎng)的測(cè)量現(xiàn)參照?qǐng)D3和圖4說(shuō)明當(dāng)通電時(shí)該線(xiàn)路圖形中的加熱器電纜上的泄漏磁場(chǎng)的測(cè)量。圖4為表示測(cè)量在該加熱器電纜上的泄漏磁場(chǎng)的一種泄漏磁場(chǎng)測(cè)量方法的示意圖。
如圖3所示，在根據(jù)本發(fā)明的線(xiàn)路圖形100上，使用泄漏磁場(chǎng)測(cè)量方法時(shí)，當(dāng)該加熱器電纜10和引線(xiàn)電纜20與一個(gè)控制器c連接，并由一個(gè)交流電源d供電，使兩個(gè)方向相反的電流I1和I2，如箭頭所示那樣，分別流過(guò)時(shí)，在該加熱器電纜10上的泄漏磁場(chǎng)可利用圖4所示的一個(gè)磁場(chǎng)檢測(cè)器z的檢測(cè)頭k進(jìn)行測(cè)量。
下面所示的表1列出的當(dāng)該加熱器電纜10和引線(xiàn)電纜20之間的距離L，分三檔0毫米、10毫米和20毫米變化時(shí)，對(duì)于通入第一個(gè)實(shí)施例的該線(xiàn)路圖形100中的不同電流大小，泄漏磁場(chǎng)的最終測(cè)量結(jié)果。測(cè)量結(jié)果還用圖形表示在圖5中。
表2作為比較，列出了常規(guī)的線(xiàn)路圖形中的加熱器電纜40(在表2和圖5中用“單一的加熱器電纜”表示)由不同的電流供電，并用同樣的檢測(cè)泄漏磁場(chǎng)的方法測(cè)量。最終的測(cè)量結(jié)果表示在圖5中。
為了便于測(cè)量，該交流電源d的頻率為60赫茲。作為上述泄漏磁場(chǎng)檢測(cè)器z，使用根據(jù)VDU(可見(jiàn)的顯示裝置)測(cè)試的MPR-Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)的一個(gè)單一的檢測(cè)器[更具體地說(shuō)，為日本豐田技術(shù)公司(Toyotechnica)的產(chǎn)品“Combinova”MFM10]。表1
表2
從表1、表2和圖5中可以看出，第一實(shí)施例的線(xiàn)路圖形100中的加熱器電纜10上的泄漏磁場(chǎng)強(qiáng)度是隨著通入電流的大小而變化的，并且其強(qiáng)度大小比通常線(xiàn)路圖形中的單一加熱器電纜上的泄漏磁場(chǎng)強(qiáng)度小得多。另外，還證明當(dāng)該加熱器電纜和引線(xiàn)電纜之間的距離L不大于10毫米時(shí)，該泄漏磁場(chǎng)可以明顯地被削弱，其中，加熱器電纜和引線(xiàn)電纜是彼此隔開(kāi)，而不是緊密接觸的。
根據(jù)本發(fā)明的線(xiàn)路圖形允許該加熱器電纜與該引線(xiàn)電纜一起布線(xiàn)，而通入該加熱器電纜和引線(xiàn)電纜的電流方向相反。因此，本發(fā)明的線(xiàn)路圖形可以有效地削弱泄漏磁場(chǎng)。
如上所述，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的線(xiàn)路圖形具體地作為一種片狀的加熱器具例如電熱毯或電熱地毯使用時(shí)，它可以削弱影響人體的泄漏磁場(chǎng)。當(dāng)應(yīng)用在一種電子裝置或類(lèi)似的裝置中時(shí)，也有同樣的效果。因此，本發(fā)明可以方便地用于各種工業(yè)部門(mén)。
3．第二實(shí)施例現(xiàn)在來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的線(xiàn)路圖形中，其熔斷層為由共聚體聚酯樹(shù)脂制成的實(shí)施形態(tài)。注意，下面各例子中的術(shù)語(yǔ)“份”代表重量份。
實(shí)驗(yàn)1熔斷層用的共聚體聚酯樹(shù)脂(A)的生產(chǎn)將856份對(duì)苯二酸二甲酯的酸基和897份的二元醇類(lèi)的1，4-丁二醇，與用作催化劑的0．37份鈦酸四-正丁酯一起，加入帶有一個(gè)攪拌器、一個(gè)溫度計(jì)和一個(gè)蒸餾冷凝器的容器中，在160℃～210℃的溫度下，進(jìn)行4小時(shí)的酯化反應(yīng)。然后，再加入216份二元醇類(lèi)的ε-己內(nèi)酯和用作穩(wěn)定劑的1．08份Irganox(一種Ciba-Geigy公司產(chǎn)品)，并且在220℃下混合30分鐘至1小時(shí)，以激發(fā)進(jìn)一步的反應(yīng)。在整個(gè)40分鐘持續(xù)時(shí)間內(nèi)，壓力降低至5毫米汞柱，同時(shí)反應(yīng)溫度增加至255℃以后，在壓力小于0．3毫米汞柱的真空條件下，最終進(jìn)行1小時(shí)的縮聚過(guò)程。結(jié)果，得到用于熔斷層的共聚體聚酯樹(shù)脂(A)的白色產(chǎn)品。下面的表3中，表示利用NMR(核磁共振)分析得到的該產(chǎn)品的成份。
實(shí)驗(yàn)2用于熔斷層的共聚體聚酯樹(shù)脂(B)的生產(chǎn)將823份對(duì)苯二酸二甲酯，961份1，4-丁二醇和0．40份鈦酸四-正丁酯加入與例1的容器相似的容器中，并在160℃～210℃的溫度下進(jìn)行4小時(shí)的酯化反應(yīng)。然后，再加入312份十二烷雙酸和1．1份Irganox，并在160℃～210℃的溫度下，混合1小時(shí)20分鐘，以激發(fā)酯化反應(yīng)。在整個(gè)40分鐘的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，壓力降低至5毫米汞柱，同時(shí)，反應(yīng)溫度增加至255℃以后，在壓力小于0．3毫米汞柱的真空條件下，最后進(jìn)行50分鐘的縮聚過(guò)程。結(jié)果，得到用于熔斷層的共聚體聚酯樹(shù)脂(B)的白色產(chǎn)品。下面的表3中，也表示了由NMR方法分析得出的該產(chǎn)品的成份。表3 NMR方法分析得出的成份比較1用于熔斷層的樹(shù)脂為尼龍-12現(xiàn)在來(lái)詳細(xì)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2生產(chǎn)的共聚體聚酯樹(shù)脂(A)和(B)及比較1的樹(shù)脂(尼龍-12)的不同的特性值的測(cè)量和評(píng)價(jià)方法。
(a)基線(xiàn)與用JIS7121測(cè)定的DSC曲線(xiàn)的吸熱峰值的切線(xiàn)之間的夾角αDSC曲線(xiàn)是根據(jù)利用熱分析測(cè)量裝置(Seiko Electronics精工電子公司的H-5200和DSC-220C)，采用與JISK7121(塑料轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)量)有關(guān)的方式記錄的共聚體聚酯樹(shù)脂(A)和(B)及尼龍-12的測(cè)量數(shù)據(jù)做出的。該測(cè)量是利用精確稱(chēng)量的3．5毫克的一個(gè)試件，在下列條件下進(jìn)行的溫度升高速度為10℃／分，測(cè)量溫度范圍為-50℃～250℃，數(shù)據(jù)檢索速度(data retrieval)為1次／秒，壓力為大氣壓，有空氣存在。測(cè)量結(jié)果的DSC曲線(xiàn)表示在圖7，圖8和圖9中；沿著X軸的溫度讀作7．6毫米／10℃，沿著Y軸的熱量單位(卡路里)讀作6．0毫米／100微瓦(μw)。
現(xiàn)參照?qǐng)D13的DSC曲線(xiàn)來(lái)說(shuō)明α角的計(jì)算。如圖13所示，DSC曲線(xiàn)是基于對(duì)卡路里測(cè)量的微分掃描，做在由Y軸和X軸定義的一個(gè)圖上的。該Y軸代表每一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)，加在該試件和一個(gè)參考物質(zhì)上的，使該試件與該參考物質(zhì)的溫度彼此相等的兩個(gè)熱能輸入之間的差ΔT(DSC微瓦)；而該X軸代表溫度?；€(xiàn)B1和B2為該DSC曲線(xiàn)的兩個(gè)部分，該部分表示在該試件上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)變和反應(yīng)。吸熱峰值P為在基線(xiàn)B1和B2之間的DSC曲線(xiàn)的一部分。S表示該吸熱峰值P的左邊分支的切線(xiàn)。夾角α在該切線(xiàn)S和該基線(xiàn)B1之間給出。
圖7，圖8和圖9所示的α角測(cè)量值列在表4中。表4基線(xiàn)與吸熱峰值的切線(xiàn)之間的夾角α
(b)基線(xiàn)與用熱-機(jī)械式測(cè)量方法，在膨脹狀態(tài)下測(cè)量的TMA曲線(xiàn)偏移部分的切線(xiàn)之間的夾角α’TMA曲線(xiàn)是根據(jù)利用熱分析裝置(精工電子公司的H-5200和TMA／SS-150C)，采用一種TMA膨脹狀態(tài)方式記錄的該共聚體聚酯樹(shù)脂(A)和(B)及尼龍-12的測(cè)量結(jié)果做出的。所使用的每個(gè)試件均為方形的，其尺寸為5×5平方毫米，厚度為1毫米，試件夾持在兩個(gè)二氧化硅圓盤(pán)(直徑為10毫米，厚度為1毫米)之間。測(cè)量是在下列條件下進(jìn)行的溫度升高速度為5℃／分，測(cè)量溫度范圍為0℃～250℃，采樣速度為1次／秒，壓力為大氣壓，有空氣存在。最終的測(cè)量結(jié)果表示成一條TMA曲線(xiàn)，在該曲線(xiàn)中，沿X軸的溫度讀作6．3毫米／10℃，沿Y軸的曲線(xiàn)偏移讀作15毫米／100微米TMA曲線(xiàn)表示在圖10，圖11和圖12中。
現(xiàn)參見(jiàn)圖14所示的一個(gè)TMA曲線(xiàn)模型來(lái)說(shuō)明α’角的計(jì)算。該模型沿其Y軸表示TMA微米，沿X軸表示溫度?；€(xiàn)B1和B2為T(mén)MA曲線(xiàn)的一部分，該部分表示在試件上沒(méi)有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)變和反應(yīng)。偏移曲線(xiàn)H為該基線(xiàn)B1和B2之間的該TMA曲線(xiàn)的一部分。該偏移曲線(xiàn)H的切線(xiàn)用S表示。角度α’為該切線(xiàn)S和基線(xiàn)B1之間的夾角。從圖10，圖11和圖12得到的α’角的測(cè)量結(jié)果表示在下面的表5中。表5基線(xiàn)與偏移曲線(xiàn)的切線(xiàn)之間的夾角α’
(c)共聚體聚酯樹(shù)脂(A)和(B)及尼龍-12的熔點(diǎn)熔點(diǎn)的測(cè)量是利用熱分析測(cè)量裝置(精工電子公司的H-5200和DSC-220C)，采用基于JISK7121的方式(塑料轉(zhuǎn)變溫度的測(cè)量)進(jìn)行的，將DSC曲線(xiàn)上的溫度(Tpm)記錄下來(lái)，作為熔點(diǎn)。熔點(diǎn)測(cè)量的結(jié)果表示在下面的表6中。表6熔點(diǎn)
(d)粘度降低的測(cè)量粘度降低(分升／克)的測(cè)量是這樣進(jìn)行的從已經(jīng)完全干燥的每一種樹(shù)脂中，取出0．1克的試件，將該試件溶解在含有苯酚／四氯乙烷(重量比為6／4)的25毫升的混合溶劑中，利用粘度計(jì)，在30℃溫度下進(jìn)行測(cè)量。粘度降低的測(cè)量結(jié)果表示在下面的表7中。表7粘度的降低
注*符合DIN53727(e)吸濕率測(cè)量吸濕率測(cè)量是利用一個(gè)由每一種樹(shù)脂制成，并在真空干燥器中完全干燥的，長(zhǎng)15厘米，寬4厘米，厚100微米的試件開(kāi)始進(jìn)行的。然后，將該試件放入一個(gè)密封不漏氣的，瓶蓋可以打開(kāi)的稱(chēng)量瓶中，并用化學(xué)天平稱(chēng)重。測(cè)出的重量用Ws表示。然后，除去瓶蓋，并將該稱(chēng)量瓶放入一個(gè)溫度為20±2℃，相對(duì)濕度為65±2％的一個(gè)正常溫度和正常濕度的容器中。經(jīng)過(guò)72小時(shí)或更長(zhǎng)的時(shí)間以后，將瓶蓋再蓋在稱(chēng)量瓶上。將該稱(chēng)量瓶從上述容器中取出，再次稱(chēng)量。所測(cè)出的重量用Wm表示。稱(chēng)量瓶本身的重量用Wo表示。利用下述的公式(1)可以計(jì)算吸濕率(％)。吸濕率測(cè)量的結(jié)果表示在下面的表8中。
公式1吸濕率(％)=(Wm-Ws)／(Ws-Wo)×100％表8吸濕率
(f)硬度測(cè)量硬度的測(cè)量是利用基于JISK7215(采用塑料的硬度計(jì)測(cè)定硬度)的方法進(jìn)行的。試件用熱壓的方法制成30平方毫米，5毫米厚的形狀，并用儀器制造公司(Instrument&Mfg．Co．，Inc．)生產(chǎn)的硬度計(jì)測(cè)量其硬度。硬度測(cè)量的結(jié)果表示在下面的表9中。表9硬度
從表4至表9所示的特性(a)～(f)的試驗(yàn)結(jié)果可看出，實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的共聚體聚酯樹(shù)脂(A)和(B)滿(mǎn)足特性(a)～(f)的要求。
相反，比較1的尼龍-12的吸濕率百分?jǐn)?shù)和硬度較高。
實(shí)驗(yàn)3具有熔斷功能的加熱器電纜(A)的制作現(xiàn)參見(jiàn)圖1，來(lái)說(shuō)明具有熔斷功能的加熱器電纜(A)的制作。將三根直徑為0．14毫米的銅絲，在直徑為0．45毫米、1500D和120T／m的聚酯芯線(xiàn)1的外表面上繞成螺旋形，形成一個(gè)加熱導(dǎo)體2。利用沒(méi)有示出的一種管材擠壓機(jī)(40毫米，L／D=25)，將厚度為0．445毫米的一個(gè)熔斷層敷設(shè)在該加熱導(dǎo)體2上。該管材擠壓機(jī)在下列條件下，將該共聚體聚酯樹(shù)脂(A)擠壓成管子形狀液壓缸入口溫度180℃，液壓缸中間溫度190℃，液壓缸出口溫度190℃，壓模頭溫度200℃，外徑減小率15～20％，線(xiàn)性擠壓速度280米／分。然后，將三根0．13毫米直徑的銅絲，在該熔斷層3的外表面上，繞成螺旋形，形成一根短路信號(hào)線(xiàn)4。通過(guò)擠壓一定劑量的PVC，使外徑為2．35毫米，從而在該短路信號(hào)線(xiàn)4上形成一個(gè)保護(hù)涂層5。這樣，帶有熔斷功能的加熱器電纜10就完成了。該加熱器電纜10設(shè)計(jì)用于額定的電壓和功率為100伏及350瓦。
實(shí)驗(yàn)4具有熔斷功能的加熱器電纜(B)的制作除了熔斷層3用共聚體聚酯樹(shù)脂(B)制作外，加熱器電纜(B)的制作方法與實(shí)驗(yàn)3相同。
比較2除了熔斷層3用尼龍-12制成外，加熱器電纜(C)的制作方法與實(shí)驗(yàn)3相同。
1．熔斷試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)4及比較2的加熱器電纜(A)，(B)和(C)，基本上切成2米長(zhǎng)，每一個(gè)長(zhǎng)度又分割為5段。在對(duì)兩端進(jìn)行處理后，試件的長(zhǎng)度為25厘米。將這些試件裝入一個(gè)常溫容器中，在試件的加熱導(dǎo)體和短路信號(hào)線(xiàn)之間，加上100伏的電壓，并以1℃／分的速率加熱。測(cè)試該加熱導(dǎo)體和短路信號(hào)線(xiàn)短路時(shí)的溫度，并記錄下來(lái)作為熔斷溫度。圖6中表示了用于熔斷試驗(yàn)的回路。熔斷試驗(yàn)的最終測(cè)量結(jié)果列在下面的表10中。表10加熱器電纜的熔斷溫度(n=5)
2．抗熱損壞試驗(yàn)(自身徑向纏繞估計(jì)試驗(yàn))考慮到受熱后電纜品質(zhì)會(huì)惡化，為了考查實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)4及比較2的加熱器電纜(A)，(B)和(C)的工作壽命，進(jìn)行了抗熱損壞試驗(yàn)。從每一根加熱器電纜上，切出長(zhǎng)30厘米的三個(gè)試件，并放入設(shè)定為140℃的一個(gè)常溫容器中，進(jìn)行受熱惡化。為了評(píng)價(jià)抗熱損壞性能，以相等的時(shí)間間隔，從該常溫容器中取出該試件，撕去其PVC保護(hù)涂層，并緊密地在直徑比該加熱器電纜直徑大兩倍的圓棒料上繞10次，同時(shí)用一個(gè)負(fù)載(350克)拉伸該試件，看看在其熔斷層上有無(wú)出現(xiàn)裂紋的痕跡。當(dāng)發(fā)現(xiàn)一條裂紋時(shí)，對(duì)該加熱器電纜的(熔斷層材料)的抗熱損壞試驗(yàn)即告結(jié)束。當(dāng)每一根加熱器電纜的三個(gè)試件一組中的任何一個(gè)試件產(chǎn)生一個(gè)裂紋痕跡時(shí)，說(shuō)明結(jié)果不好。試驗(yàn)結(jié)果表示在下面的表11中。表11加熱器電纜的抗熱損壞特性(n=3) ○沒(méi)有裂紋×發(fā)現(xiàn)裂紋從表10可看出，根據(jù)本發(fā)明的加熱器電纜(A)和(B)的熔斷溫度基本上與尼龍-12的熔斷溫度相等。另外，從表11所示的抗熱損壞試驗(yàn)結(jié)果可以看出，該加熱器電纜(A)和(B)的(熔斷層材料)，在140℃下，經(jīng)過(guò)504小時(shí)的加熱時(shí)間后(超過(guò)336小時(shí))沒(méi)有出現(xiàn)裂紋的痕跡。相反，比較2的加熱器電纜(C)的抗熱損壞性能只有較低的288小時(shí)。因此，本發(fā)明的加熱器電纜的工作壽命比常規(guī)的加熱器電纜的工作壽命長(zhǎng)大約1．7倍。
根據(jù)本發(fā)明的用于熔斷層的共聚體聚酯樹(shù)脂的特性(a)～(f)，與加熱器電纜的熔斷層所希望的特性非常相同。因此，使用同樣的樹(shù)脂制作的本發(fā)明的加熱器電纜，對(duì)熔斷作用(對(duì)溫度的響應(yīng))是非常靈敏和精確的，其熔斷功能非常理想。特別是，其吸濕率基本上比尼龍-12小1／2，這可使該熔斷層吸收的濕氣減小，因此，可以最大限度地減小，由于吸收濕氣造成的熔斷功能的精確性偏差。
在根據(jù)本發(fā)明的加熱器電纜中，對(duì)該加熱器電纜的熔斷功能起最大作用的該熔斷層樹(shù)脂的抗熱損壞性能，比由尼龍-12制成的熔斷層的抗熱損壞性能高1．7倍，因此，大大改善了加熱器電纜的工作壽命。因此，可以保證性能可靠，帶有熔斷功能的加熱器電纜的質(zhì)量較高。
另外，本發(fā)明的共聚體聚酯樹(shù)脂的撓性很明顯，因此，該加熱器電纜的彈性較大。這使得在生產(chǎn)片狀加熱器具過(guò)程中，可以很容易地將該加熱器電纜在基體材料中布線(xiàn)，和放置在其中，因此，可以明顯地提高生產(chǎn)率。此外，本發(fā)明的共聚體聚酯樹(shù)脂的熔融粘度(220℃時(shí)為900泊)小，基本上為尼龍-12的熔融粘度(220℃時(shí)為4500泊)的1／5。這就可以使用普通的管材擠壓機(jī)來(lái)制作該熔融層，同時(shí)，大大提高擠壓速度。因而，由于該加熱器電纜的生產(chǎn)成本降低，因此，本發(fā)明可對(duì)工業(yè)應(yīng)用的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
權(quán)利要求
1．一種與一根引線(xiàn)電纜組合的加熱器電纜，其中，該加熱器電纜包括一根在一個(gè)芯線(xiàn)的外表面上繞成螺旋形的加熱元件電線(xiàn)，涂敷在該加熱元件電線(xiàn)上的一個(gè)熔斷層，在該熔斷層的外表面上繞成螺旋形的一個(gè)信號(hào)電線(xiàn)，和設(shè)在該信號(hào)電線(xiàn)上的一個(gè)保護(hù)涂層；該引線(xiàn)電纜包括一根在其外表面上覆蓋著一個(gè)絕緣涂層的導(dǎo)線(xiàn)；該加熱器電纜和該引線(xiàn)電纜形成一個(gè)圖形，使該加熱器電纜和該引線(xiàn)電纜，彼此隔開(kāi)一個(gè)預(yù)先確定的距離L，并且通入方向相反的電流。
2．如權(quán)利要求1所述的與一根引線(xiàn)電纜組合的加熱器電纜，其特征為，該距離L不大于10毫米。
3．如權(quán)利要求1或2所述的與一根引線(xiàn)電纜組合的加熱器電纜，其特征為，由共聚體聚酯樹(shù)脂制成的該熔斷層，具有下列(a)和／或(b)和(c)至(f)的特性的熔斷功能(a)基線(xiàn)與用JIS K7121方法形成的DSC曲線(xiàn)的吸熱峰值的切線(xiàn)之間的夾角α為90°～120°；(b)基線(xiàn)與在膨脹狀態(tài)下，用熱-機(jī)械式測(cè)量方法確定的TMA曲線(xiàn)的偏移部分的切線(xiàn)之間的夾角α’為90°～100°；(c)熔點(diǎn)為160℃～210℃；(d)粘度降低不低于0．5分升／克；(e)在20℃溫度和相對(duì)濕度65％的條件下，吸濕率不大于1．0％；(f)用JIS K7215方法測(cè)量的硬度為HDD 40～74。
4．如權(quán)利要求1，2或3所述的與一根引線(xiàn)電纜組合的加熱器電纜，其特征為，該熔斷層的抗熱損壞性能，在140℃溫度下，可堅(jiān)持工作500小時(shí)。
全文摘要
一種與一根引線(xiàn)電纜組合的加熱器電纜,該兩根電纜形成一個(gè)圖形,使該加熱器電纜和該引線(xiàn)電纜彼此隔開(kāi)一個(gè)預(yù)先確定的距離L,并可以通入方向相反的電流。該加熱器電纜具有一根芯線(xiàn),一根在該芯線(xiàn)外表面上繞成螺旋形的加熱元件電線(xiàn),一個(gè)設(shè)置在該加熱元件電線(xiàn)上的熔斷層,一根在該熔斷層的外表面上繞成螺旋形的信號(hào)電線(xiàn),和一個(gè)設(shè)在該信號(hào)電線(xiàn)上的保護(hù)涂層。該引線(xiàn)電纜具有在其外表面上覆蓋著一個(gè)絕緣涂層的導(dǎo)線(xiàn)。
文檔編號(hào)H05B3/02GK1291855SQ9911892
公開(kāi)日2001年4月18日 申請(qǐng)日期1999年8月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月27日
發(fā)明者宮原正平, 青木秀和, 古巖井和彥, 中嶋淳, 西脅敏和, 水村裕 申請(qǐng)人:東京特殊電線(xiàn)株式會(huì)社, 東洋紡績(jī)株式會(huì)社