炭素繊維発熱管の寿命に影響を与える要因

カーボンファイバー・ヒーター・チューブ は、従来の金属線発熱管とは異なる新しいタイプの電気発熱体である。発熱体材料に炭素繊維、外殻に石英管を使用している。長寿命、高い電熱変換率、赤外線放射加熱、耐酸性、耐アルカリ性、耐熱衝撃性などの特長があります。これらの管は、工業用トンネル炉、工業用オーブン、工業用乾燥機に広く使用されており、徐々に家庭用ヒーターのハロゲン加熱管や抵抗線加熱管に取って代わりつつある。

カーボンファイバー・ヒーター・チューブ は、その形状、石英管の材質、加工技術によって多くの種類に分類することができる。主な分類方法は以下の通り：

1. 発熱体材料
2. 石英管内へのガス充填
3. アウター石英チューブ
4. 配線方法
5. 加熱管の全体形状

100種類以上の名称があるため、ここではそれぞれの名称を列挙しない。その代わりに、リニア炭素繊維赤外線加熱管の性能と寿命に影響を与える要因に焦点を当てます。

現在、最も一般的なのは カーボンファイバー発熱体 カーボンフェルト、カーボンファイバー織物テープ、スパイラル状発熱線などがある。それぞれのタイプには利点と用途があり、ユーザーにさまざまなメリットをもたらしている。

カーボンファイバーフェルトを発熱体として使用する場合、出力が不安定になるという小さな問題がある。これは主に製造工程に起因するもので、炭素繊維フェルト固有の特性により、均一な厚みを確保することが難しいからです。さらに、切断時の精密制御も課題となり、発熱体の出力不安定につながります。

炭素繊維で織られたテープを加工する場合、繊維が引っ張られて切れやすくなり、発熱体の出力部にバリが発生することがある。そのため、使用中に断線箇所に輝点が発生することがある。しかし、複数本の炭素繊維を螺旋状に編んだものを使用することで、発熱体の電気的特性を高め、表面温度を下げ、発熱管の寿命を大幅に延ばすことができます。

の製作期間中 カーボンファイバー発熱体炭素繊維発熱管は、炭素繊維の原糸をロープ状またはテープ状に編んだ後、マンドレルに巻き付けて螺旋状の発熱線を形成します。巻き取り後、熱処理を経て、中空と中実（芯棒付き）の2種類の炭素繊維発熱管ができる。

フィラメントが固まった後に芯棒を取り外す中空炭素繊維加熱管は、固定工程で使用する接着剤の量に大きく依存する。

1. 過剰な接着剤:
   • 熱処理後に不純物を生成し、石英管内部の汚染を引き起こし、外観に影響を与える可能性がある。
   • ヒーティングワイヤーが硬くなりすぎると、脆くなり、ねじ切りやシーリングなどの後工程で破損や損傷を起こす可能性がある。
2. 接着剤不足:
   • バリや撚りの緩みを引き起こし、運転中の欠陥箇所での破損につながる可能性がある。
   • その結果、剛性が不足し、発熱線がスパイラル形状を失い、外側の石英管に接触して寿命を縮める。
3. 不均一な接着剤:
   • 運転中に局所的な輝点を生じ、加熱管の寿命に影響を及ぼす。

ヒーティング・ワイヤーの太さは、ヒーティング・チューブの寿命に重要な役割を果たす。同じ出力のヒーティング・チューブでは、ヒーティング・ワイヤーが細いほどカーボン・ファイバーの長さが短くなり、巻線密度が低くなるため、相対的に寿命が短くなります。巻数やスパイラルのピッチなどのパラメータも寿命に直接影響します。最適な選択には、材料の使用量が多いほど製造コストが高くなることを理解した上で、メーカーによる実践的な経験が必要です。