JP2002313541A - ヒューズ機能を有するｐｔｃ面状発熱体 - Google Patents
ヒューズ機能を有するｐｔｃ面状発熱体Info
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
- H05B2203/006—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using interdigitated electrodes
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- Control Of Resistance Heating (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 異常温度上昇を速やかに感知し、電気回路を
完全に遮断することが可能なＰＴＣ面状発熱体を提供す
る。 【解決手段】 ヒューズ機能を有するＰＴＣ面状発熱体
は、シート状基体上にＰＴＣ特性を有する発熱層を有す
るものであって、その発熱層の片面または両面に、熱膨
張性球状体または熱分解性化合物を含有する熱膨張性層
を設けたことを特徴とする。熱膨脹性層は、１００℃以
上で熱膨張する平均粒子径５〜５０μｍの球状体または
１００℃以上で熱分解して気体を発生する熱分解性化合
物と、水溶性バインダー樹脂とより構成される。
完全に遮断することが可能なＰＴＣ面状発熱体を提供す
る。 【解決手段】 ヒューズ機能を有するＰＴＣ面状発熱体
は、シート状基体上にＰＴＣ特性を有する発熱層を有す
るものであって、その発熱層の片面または両面に、熱膨
張性球状体または熱分解性化合物を含有する熱膨張性層
を設けたことを特徴とする。熱膨脹性層は、１００℃以
上で熱膨張する平均粒子径５〜５０μｍの球状体または
１００℃以上で熱分解して気体を発生する熱分解性化合
物と、水溶性バインダー樹脂とより構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、正の抵抗温度係数
（いわゆる「ＰＴＣ」）を有するＰＴＣ面状発熱体の発
熱層に隣接して熱膨張性層を設けたヒューズ機能を有す
るＰＴＣ面状発熱体に関する。
（いわゆる「ＰＴＣ」）を有するＰＴＣ面状発熱体の発
熱層に隣接して熱膨張性層を設けたヒューズ機能を有す
るＰＴＣ面状発熱体に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＰＴＣ特性を有する樹脂組成物を用いた
面状発熱体については、これまで多数のものが開示され
ている（特開２００１−１１３５４号公報など）。しか
しながら、従来提案されている発熱体は、所定の温度を
越えて高温域に達すると、ＰＴＣ特性がＮＴＣ特性（負
の抵抗温度特性）に変わり、電気抵抗が低くなることに
よって過剰の電流が流れて発熱、発火に到る危険性があ
った。この現象をＰＴＣの暴走現象と称している。この
ような現象に対し、面状発熱体の系の温度を調整する制
御回路を設置することが試みられているが、ＰＴＣの暴
走現象が局部的なものである場合には、異常な温度上昇
を検知できなかった。
面状発熱体については、これまで多数のものが開示され
ている（特開２００１−１１３５４号公報など）。しか
しながら、従来提案されている発熱体は、所定の温度を
越えて高温域に達すると、ＰＴＣ特性がＮＴＣ特性（負
の抵抗温度特性）に変わり、電気抵抗が低くなることに
よって過剰の電流が流れて発熱、発火に到る危険性があ
った。この現象をＰＴＣの暴走現象と称している。この
ような現象に対し、面状発熱体の系の温度を調整する制
御回路を設置することが試みられているが、ＰＴＣの暴
走現象が局部的なものである場合には、異常な温度上昇
を検知できなかった。
【０００３】また、特開平７−３７６７９号公報には、
ＰＴＣ発熱体の中に熱膨張性物体である微小中空体を含
ませたものが開示されている。この発熱体では、ＰＴＣ
の暴走現象が起きた時に加熱膨張して電気回路を遮断す
る。しかしながら、この発熱体は、熱可塑性樹脂により
構成された外壁を有する微小中空体が発熱体中に含有さ
れているため、発熱体を作る際の使用溶剤が限定され、
かつ暴走現象がごく局部的なものである場合には、電気
回路を完全に遮断できないという欠点を有していた。
ＰＴＣ発熱体の中に熱膨張性物体である微小中空体を含
ませたものが開示されている。この発熱体では、ＰＴＣ
の暴走現象が起きた時に加熱膨張して電気回路を遮断す
る。しかしながら、この発熱体は、熱可塑性樹脂により
構成された外壁を有する微小中空体が発熱体中に含有さ
れているため、発熱体を作る際の使用溶剤が限定され、
かつ暴走現象がごく局部的なものである場合には、電気
回路を完全に遮断できないという欠点を有していた。
【０００４】また、電気回路を完全に遮断する機能（い
わゆるヒューズ機能）を持たせる方法として、高分子材
料が軟化溶融する性質を利用する方法が知られている。
すなわち、一定温度以上になると高分子材料が軟化、溶
融して電気回路を遮断することを利用する方法が知られ
ている。しかしながら、この方法は電気の流れが単純な
線状のニクロム線には適しているが、面状の発熱体には
有効ではない。
わゆるヒューズ機能）を持たせる方法として、高分子材
料が軟化溶融する性質を利用する方法が知られている。
すなわち、一定温度以上になると高分子材料が軟化、溶
融して電気回路を遮断することを利用する方法が知られ
ている。しかしながら、この方法は電気の流れが単純な
線状のニクロム線には適しているが、面状の発熱体には
有効ではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】面状発熱体の場合、一
部分に不具合が生じても電流はその部分を迂回して流れ
るので、瞬時に不具合部分を消去する必要がある。ま
た、ヒューズ機能を作動させる前に、ＰＴＣ面状発熱体
そのものが安定であることも必須である。したがって、
面状発熱体においては、局部的な異常温度上昇を速やか
に感知し、電気回路を完全に遮断する（いわゆるヒュー
ズ機能）ことが、面状発熱体の安全性、信頼性を高め、
実用化の必須項目となっている。
部分に不具合が生じても電流はその部分を迂回して流れ
るので、瞬時に不具合部分を消去する必要がある。ま
た、ヒューズ機能を作動させる前に、ＰＴＣ面状発熱体
そのものが安定であることも必須である。したがって、
面状発熱体においては、局部的な異常温度上昇を速やか
に感知し、電気回路を完全に遮断する（いわゆるヒュー
ズ機能）ことが、面状発熱体の安全性、信頼性を高め、
実用化の必須項目となっている。
【０００６】本発明は、従来の技術における上記のよう
な問題点を解決することを目的としてなされたものであ
る。すなわち、本発明の目的は、異常温度上昇を速やか
に感知し、電気回路を完全に遮断することが可能なＰＴ
Ｃ面状発熱体を提供することにある。
な問題点を解決することを目的としてなされたものであ
る。すなわち、本発明の目的は、異常温度上昇を速やか
に感知し、電気回路を完全に遮断することが可能なＰＴ
Ｃ面状発熱体を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、検討の結
果、ＰＴＣ特性を有する面状発熱体の片面または両面
に、所定の温度以上に上昇した場合、急激に熱膨張して
異常過熱の部分を破壊させ、電気回路を瞬時に遮断させ
る層を設けることにより、全面ヒューズ機能を持つもの
が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
果、ＰＴＣ特性を有する面状発熱体の片面または両面
に、所定の温度以上に上昇した場合、急激に熱膨張して
異常過熱の部分を破壊させ、電気回路を瞬時に遮断させ
る層を設けることにより、全面ヒューズ機能を持つもの
が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】すなわち，本発明のヒューズ機能を有する
ＰＴＣ面状発熱体は、シート状基体上にＰＴＣ特性を有
する発熱層を有するものであって、この発熱層の片面ま
たは両面に、熱膨張性球状体または熱分解性化合物を含
有する熱膨張性層を設けたことを特徴とする。
ＰＴＣ面状発熱体は、シート状基体上にＰＴＣ特性を有
する発熱層を有するものであって、この発熱層の片面ま
たは両面に、熱膨張性球状体または熱分解性化合物を含
有する熱膨張性層を設けたことを特徴とする。
【０００９】本発明において、熱膨張性層は、線状、格
子状または点状に設けられてもよい。熱膨脹性層は、１
００℃以上で熱膨張する平均粒子径５〜５０μｍの球状
体または１００℃以上で熱分解して気体を発生する熱分
解性化合物と、水溶性または水分散性バインダー樹脂と
より構成されるのが好ましい。
子状または点状に設けられてもよい。熱膨脹性層は、１
００℃以上で熱膨張する平均粒子径５〜５０μｍの球状
体または１００℃以上で熱分解して気体を発生する熱分
解性化合物と、水溶性または水分散性バインダー樹脂と
より構成されるのが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明のヒューズ機能を有するＰ
ＴＣ面状発熱体について図面を参照して説明する。図１
は、本発明のヒューズ機能を有するＰＴＣ面状発熱体の
一例の断面図である。シート状基体１の上には、櫛型電
極３が印刷により設けられて、その上に熱膨張性層５が
設けられている。更にその上にＰＴＣ特性を有する発熱
層４が積層されている。図２は、本発明のヒューズ機能
を有するＰＴＣ面状発熱体の他の一例の断面図である。
この図においては、ＰＴＣ特性を有する発熱層４の上に
熱膨張性層５が設けられている。図３は、本発明のヒュ
ーズ機能を有するＰＴＣ面状発熱体の更に他の一例の断
面図である。この図においては、発熱層４の両面に熱膨
張性層５Ａおよび５Ｂが設けられている。なお、他の符
号は図１の場合と同意義を有する。
ＴＣ面状発熱体について図面を参照して説明する。図１
は、本発明のヒューズ機能を有するＰＴＣ面状発熱体の
一例の断面図である。シート状基体１の上には、櫛型電
極３が印刷により設けられて、その上に熱膨張性層５が
設けられている。更にその上にＰＴＣ特性を有する発熱
層４が積層されている。図２は、本発明のヒューズ機能
を有するＰＴＣ面状発熱体の他の一例の断面図である。
この図においては、ＰＴＣ特性を有する発熱層４の上に
熱膨張性層５が設けられている。図３は、本発明のヒュ
ーズ機能を有するＰＴＣ面状発熱体の更に他の一例の断
面図である。この図においては、発熱層４の両面に熱膨
張性層５Ａおよび５Ｂが設けられている。なお、他の符
号は図１の場合と同意義を有する。
【００１１】本発明のヒューズ機能を有するＰＴＣ面状
発熱体のベースとなるシート状基体としては、公知のも
のならば如何なるものでも使用することができ、例え
ば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエ
ステルフィルム、ポリイミドフィルム等の合成樹脂フィ
ルムが使用される。
発熱体のベースとなるシート状基体としては、公知のも
のならば如何なるものでも使用することができ、例え
ば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエ
ステルフィルム、ポリイミドフィルム等の合成樹脂フィ
ルムが使用される。
【００１２】ＰＴＣ特性を有する発熱層は、主成分とし
て、カーボン粒子（ａ）、ウレタン樹脂（ｂ）及びワッ
クス（ｃ）から構成されるものが好ましい。カーボン粒
子（ａ）としては、具体的には、黒鉛、カーボンブラッ
ク、カーボンウイスカー等の炭素粒子を使用することが
でき、その形状は、柱状または円盤状であって、その径
が１〜３０μｍ、かつ、高さが０．１〜１０μｍである
のが好ましい。径が１μｍ未満であると発熱し難くなる
という不都合があり、３０μｍを越えると所望のＰＴＣ
特性が発現し難くなるという不都合がある。また、高さ
が０．１μｍ未満であると発熱し難くなるという不都合
があり、１０μｍを越えると所望のＰＴＣが発現し難く
なるという不都合が生じる。
て、カーボン粒子（ａ）、ウレタン樹脂（ｂ）及びワッ
クス（ｃ）から構成されるものが好ましい。カーボン粒
子（ａ）としては、具体的には、黒鉛、カーボンブラッ
ク、カーボンウイスカー等の炭素粒子を使用することが
でき、その形状は、柱状または円盤状であって、その径
が１〜３０μｍ、かつ、高さが０．１〜１０μｍである
のが好ましい。径が１μｍ未満であると発熱し難くなる
という不都合があり、３０μｍを越えると所望のＰＴＣ
特性が発現し難くなるという不都合がある。また、高さ
が０．１μｍ未満であると発熱し難くなるという不都合
があり、１０μｍを越えると所望のＰＴＣが発現し難く
なるという不都合が生じる。
【００１３】発熱層におけるカーボン粒子（ａ）の含有
量は、３０〜６０重量％の範囲に設定すればよい。カー
ボン粒子の含有量が３０重量％未満であると発熱を十分
に行うことができず、また、６０重量％を越えると、所
望のＰＴＣ特性が発現され難くなるという不都合が生じ
るので、上記の範囲が好ましい。
量は、３０〜６０重量％の範囲に設定すればよい。カー
ボン粒子の含有量が３０重量％未満であると発熱を十分
に行うことができず、また、６０重量％を越えると、所
望のＰＴＣ特性が発現され難くなるという不都合が生じ
るので、上記の範囲が好ましい。
【００１４】発熱層の構成成分であるウレタン樹脂
（ｂ）としては、公知のものであれば如何なるものでも
使用することができ、その含有量は、２０〜６０重量％
の範囲に設定すればよい。含有量が２０重量部未満の場
合には、シート状基体との密着が悪くなり、６０重量部
を越えると発熱が十分に行えないという不都合を生じる
ので、上記の範囲が好ましい。
（ｂ）としては、公知のものであれば如何なるものでも
使用することができ、その含有量は、２０〜６０重量％
の範囲に設定すればよい。含有量が２０重量部未満の場
合には、シート状基体との密着が悪くなり、６０重量部
を越えると発熱が十分に行えないという不都合を生じる
ので、上記の範囲が好ましい。
【００１５】発熱層の他の構成成分であるワックス
（ｃ）としては、ポリエチレンワックス、エステルワッ
クス、エーテルワックス等の合成ワックス、およびパラ
フィンワックス、モンタンワックス、カルナバワックス
等の天然ワックスが使用でき、軟化点が４０℃ないし１
２０℃の範囲であるものが好ましく使用される。例え
ば、日本精蝋社製パラフィンワックス、マイクロクリス
タリンワックス、クラリアントジャパン社製ポリオレフ
ィンワックス等があげられる。ワックスの軟化点が４０
℃未満の場合には、ＰＴＣ特性が発現し難くなり、１２
０℃を越える場合には、面状発熱体を一般暖房用として
の用途には適さなくなるので、軟化点は上記の範囲が好
ましい。
（ｃ）としては、ポリエチレンワックス、エステルワッ
クス、エーテルワックス等の合成ワックス、およびパラ
フィンワックス、モンタンワックス、カルナバワックス
等の天然ワックスが使用でき、軟化点が４０℃ないし１
２０℃の範囲であるものが好ましく使用される。例え
ば、日本精蝋社製パラフィンワックス、マイクロクリス
タリンワックス、クラリアントジャパン社製ポリオレフ
ィンワックス等があげられる。ワックスの軟化点が４０
℃未満の場合には、ＰＴＣ特性が発現し難くなり、１２
０℃を越える場合には、面状発熱体を一般暖房用として
の用途には適さなくなるので、軟化点は上記の範囲が好
ましい。
【００１６】発熱層におけるワックスの含有量は、１０
〜５０重量％の範囲にあればよい。ワックスの含有量が
１０重量部未満の場合には十分なＰＴＣ特性が得られ
ず、５０重量部を越える場合にはシート状基体への密着
が悪くなるという不都合を生じるので、上記の範囲が好
ましい。発熱層には、その他、スペーサー等を含有させ
てもよい。また、発熱層形成用塗布液を作製のために、
溶剤、分散剤等を用いることができる。
〜５０重量％の範囲にあればよい。ワックスの含有量が
１０重量部未満の場合には十分なＰＴＣ特性が得られ
ず、５０重量部を越える場合にはシート状基体への密着
が悪くなるという不都合を生じるので、上記の範囲が好
ましい。発熱層には、その他、スペーサー等を含有させ
てもよい。また、発熱層形成用塗布液を作製のために、
溶剤、分散剤等を用いることができる。
【００１７】上記ＰＴＣ特性を有する発熱層の片面また
は両面に設ける熱膨張性層は、バインダー樹脂中に熱膨
張性球状体または熱分解性化合物を含有するものであっ
て、熱膨張性球状体または熱分解性化合物としては、所
定の温度、例えば、１００℃の温度を感知するものとす
る場合には、１００℃以上で熱膨張するものが使用され
る。
は両面に設ける熱膨張性層は、バインダー樹脂中に熱膨
張性球状体または熱分解性化合物を含有するものであっ
て、熱膨張性球状体または熱分解性化合物としては、所
定の温度、例えば、１００℃の温度を感知するものとす
る場合には、１００℃以上で熱膨張するものが使用され
る。
【００１８】熱膨張性の球状体としては、一般的にマイ
クロカプセル或いはマイクロバルーンと称されるものの
中で、平均粒子径が５〜５０μｍであるものが使用され
る。平均粒子径が５μｍ未満の場合には、膨張した層の
厚さが薄くなり、ヒューズ機能が不十分になりやすく、
５０μｍを越える場合には、シート状基体及び発熱層と
の密着性が悪くなるので、上記の範囲が好ましい。本発
明において、熱膨張性の球状体は、熱膨張性の高い有機
物を高分子素材でカプセル化した構造を有するものであ
って、熱膨張性の高い有機物としては、イソブタン、ｎ
−ペンタン、イソペンタン、ｎ−ヘキサン、石油エーテ
ル等が使用され、高分子素材としては、（メタ）アクリ
ル共重合体、アクリロニトリル共重合体、塩化ビニリデ
ン共重合体等が使用される。具体的には、例えば、日本
フィライト社製ＥＸＰＡＮＣＥＬ、松本油脂製薬社製マ
イクロスフェアー等があげられる。
クロカプセル或いはマイクロバルーンと称されるものの
中で、平均粒子径が５〜５０μｍであるものが使用され
る。平均粒子径が５μｍ未満の場合には、膨張した層の
厚さが薄くなり、ヒューズ機能が不十分になりやすく、
５０μｍを越える場合には、シート状基体及び発熱層と
の密着性が悪くなるので、上記の範囲が好ましい。本発
明において、熱膨張性の球状体は、熱膨張性の高い有機
物を高分子素材でカプセル化した構造を有するものであ
って、熱膨張性の高い有機物としては、イソブタン、ｎ
−ペンタン、イソペンタン、ｎ−ヘキサン、石油エーテ
ル等が使用され、高分子素材としては、（メタ）アクリ
ル共重合体、アクリロニトリル共重合体、塩化ビニリデ
ン共重合体等が使用される。具体的には、例えば、日本
フィライト社製ＥＸＰＡＮＣＥＬ、松本油脂製薬社製マ
イクロスフェアー等があげられる。
【００１９】また、熱分解性の化合物としては、常温で
は安定であって、熱により化学分解を起こして気体を発
生する有機化合物が用いられるが、本発明においては、
塩化ビニル、ゴム、ポリエチレンなどのプラスチックに
配合してスポンジ製品を製造するために用いられる発泡
剤の中で、１００℃以上で熱分解するものが使用でき
る。具体的には、４，４′−オキシビス（ベンゼンスル
ホニルヒドラジド）、アゾビスイソブチロニトリル、ア
ゾジカルボンアミド等があげられる。
は安定であって、熱により化学分解を起こして気体を発
生する有機化合物が用いられるが、本発明においては、
塩化ビニル、ゴム、ポリエチレンなどのプラスチックに
配合してスポンジ製品を製造するために用いられる発泡
剤の中で、１００℃以上で熱分解するものが使用でき
る。具体的には、４，４′−オキシビス（ベンゼンスル
ホニルヒドラジド）、アゾビスイソブチロニトリル、ア
ゾジカルボンアミド等があげられる。
【００２０】バインダー樹脂としては、発熱体層との密
着性が良好なポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ア
クリル樹脂の中から選択された少なくとも１種が使用で
きるが、これらのうち、水溶性または水分散性樹脂が好
ましい。何故ならば、油溶性樹脂は有機溶剤を使用する
ために、発熱層の上に設ける場合、その有機溶剤が発熱
層を溶解するのに対して、水溶性または水分散性樹脂は
そのような問題がないからである。
着性が良好なポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ア
クリル樹脂の中から選択された少なくとも１種が使用で
きるが、これらのうち、水溶性または水分散性樹脂が好
ましい。何故ならば、油溶性樹脂は有機溶剤を使用する
ために、発熱層の上に設ける場合、その有機溶剤が発熱
層を溶解するのに対して、水溶性または水分散性樹脂は
そのような問題がないからである。
【００２１】上記熱膨張性球状体または熱分解性化合物
は、ヒューズ機能を持たせるためには、バインダー樹脂
１００重量部に対し少なくとも５０重量部含有されるこ
とが必要である。その含有量が５０重量部よりも少ない
と、ヒューズ機能が不完全になって完全には断線せず、
発熱が続くことになる。また、含有量が４００重量部よ
りも多い場合には、フィルム状基体等に対する接着性が
不十分になって、剥離が生じるようになる。したがっ
て、本願発明においては、熱膨張性球状体または熱分解
性化合物は、バインダー樹脂１００重量部に対して５０
〜４００重量部の範囲で含有させればよい。
は、ヒューズ機能を持たせるためには、バインダー樹脂
１００重量部に対し少なくとも５０重量部含有されるこ
とが必要である。その含有量が５０重量部よりも少ない
と、ヒューズ機能が不完全になって完全には断線せず、
発熱が続くことになる。また、含有量が４００重量部よ
りも多い場合には、フィルム状基体等に対する接着性が
不十分になって、剥離が生じるようになる。したがっ
て、本願発明においては、熱膨張性球状体または熱分解
性化合物は、バインダー樹脂１００重量部に対して５０
〜４００重量部の範囲で含有させればよい。
【００２２】本発明において、上記熱膨張性層は、発熱
層の片面に上層（オーバーコート）または下層（アンダ
ーコート）として設けてもよく、また発熱層の両面にサ
ンドイッチ構造となるように設けてもよい。しかしなが
ら、フィルム状基体と発熱層の間に熱膨張性層が存在す
る構造のもの、すなわち、アンダーコートおよびサンド
イッチ構造の場合がより好ましい。また、熱膨張性層
は、線状、格子状、点状等のパターン状に設けてもよ
い。
層の片面に上層（オーバーコート）または下層（アンダ
ーコート）として設けてもよく、また発熱層の両面にサ
ンドイッチ構造となるように設けてもよい。しかしなが
ら、フィルム状基体と発熱層の間に熱膨張性層が存在す
る構造のもの、すなわち、アンダーコートおよびサンド
イッチ構造の場合がより好ましい。また、熱膨張性層
は、線状、格子状、点状等のパターン状に設けてもよ
い。
【００２３】本発明のヒューズ機能を有するＰＴＣ面状
発熱体は、例えば、シート状基体上に、上記の成分を含
有する発熱層形成用塗布液、上記の成分を含有する熱膨
張性層形成用塗布液、および櫛型電極用の塗布液を、例
えばスクリーン印刷法などによって塗布することによっ
て容易に作製することができる。発熱層の膜厚は、通常
１０〜５０μｍの範囲に設定され、熱膨張性層の膜厚
は、通常２０〜２００μｍの範囲に設定される。
発熱体は、例えば、シート状基体上に、上記の成分を含
有する発熱層形成用塗布液、上記の成分を含有する熱膨
張性層形成用塗布液、および櫛型電極用の塗布液を、例
えばスクリーン印刷法などによって塗布することによっ
て容易に作製することができる。発熱層の膜厚は、通常
１０〜５０μｍの範囲に設定され、熱膨張性層の膜厚
は、通常２０〜２００μｍの範囲に設定される。
【００２４】
【実施例】以下の例において、「部」はすべて重量部を
意味する。また、ワックスの軟化点は、柳本製作所製の
融点測定機：ＭＩＣＲＯ ＭＥＬＴＩＮＧ ＰＯＩＮＴ
ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ Ｍｏｄｅｌ−ＭＰを用いて測定し
た。
意味する。また、ワックスの軟化点は、柳本製作所製の
融点測定機：ＭＩＣＲＯ ＭＥＬＴＩＮＧ ＰＯＩＮＴ
ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ Ｍｏｄｅｌ−ＭＰを用いて測定し
た。
【００２５】製造例１ 攪拌棒及び温度計をセットした４つ口フラスコに、数平
均分子量２０００のポリエステルポリオール（クラポー
ルＰ−２０１０、クラレ社製）２０００部及びイソホロ
ンジイソシアネート６６６部を加え、窒素雰囲気下８０
〜９０℃で反応を行い、さらに溶剤：ジメチルホルムア
ミド（ＤＭＦ）７８５部および３，９−ビス（１，１−
ジメチルー２−ヒドロキシエチル）−２，４，８，１０
−テトラオキサスピロ「５，５」ウンデカン（スピログ
リコール、日本ヒドラジン工業社製）３０４部を加え、
７０〜８０℃で２時間反応を行った。次いで、ジメチル
ホルムアミド１４１３部および溶剤（ソルベッソ１５
０、エクソン化学社製）９４２部を加えて希釈した後、
イソホロンジアミン１７０部を加え、３０〜５０℃にお
いて粘度４０Ｐａ・ｓｅｃ／３０℃になるまで反応させ
て鎖延長を行い、固形分５０％のポリウレタン樹脂を得
た。
均分子量２０００のポリエステルポリオール（クラポー
ルＰ−２０１０、クラレ社製）２０００部及びイソホロ
ンジイソシアネート６６６部を加え、窒素雰囲気下８０
〜９０℃で反応を行い、さらに溶剤：ジメチルホルムア
ミド（ＤＭＦ）７８５部および３，９−ビス（１，１−
ジメチルー２−ヒドロキシエチル）−２，４，８，１０
−テトラオキサスピロ「５，５」ウンデカン（スピログ
リコール、日本ヒドラジン工業社製）３０４部を加え、
７０〜８０℃で２時間反応を行った。次いで、ジメチル
ホルムアミド１４１３部および溶剤（ソルベッソ１５
０、エクソン化学社製）９４２部を加えて希釈した後、
イソホロンジアミン１７０部を加え、３０〜５０℃にお
いて粘度４０Ｐａ・ｓｅｃ／３０℃になるまで反応させ
て鎖延長を行い、固形分５０％のポリウレタン樹脂を得
た。
【００２６】製造例２ 冷却用コンデンサ付きの２リットル４つ口フラスコに、
溶剤（ソルベッソ１５０）１９６ｇ、ワックス（ＨＮＰ
−９：軟化点７６℃、日本精蝋社製）３３．８ｇを仕込
み、７５℃まで加熱攪拌した。ワックスの溶解確認後、
３０℃まで冷却を行い、平均粒子径３μｍのカーボン
（ＪＳＰ、日本黒鉛社製）１６２ｇを混合した後、製造
例１で作製したポリウレタン樹脂４７３ｇを添加混合し
て、固形分５０％の発熱層形成用インクを得た。
溶剤（ソルベッソ１５０）１９６ｇ、ワックス（ＨＮＰ
−９：軟化点７６℃、日本精蝋社製）３３．８ｇを仕込
み、７５℃まで加熱攪拌した。ワックスの溶解確認後、
３０℃まで冷却を行い、平均粒子径３μｍのカーボン
（ＪＳＰ、日本黒鉛社製）１６２ｇを混合した後、製造
例１で作製したポリウレタン樹脂４７３ｇを添加混合し
て、固形分５０％の発熱層形成用インクを得た。
【００２７】製造例３ ２リットルフラスコに、水溶性ポリエステル樹脂（ＰＥ
−６０：フタバファインケミカル社製、樹脂分３０％）
３３３．３部を仕込み、攪拌した。次いで、攪拌しなが
ら熱膨張性の球状体（ＥＸＰＡＮＣＥＬ ００９ＤＵ８
０、日本フェライト社製）１００部を徐々に加えて混合
し、熱膨張性層形成用のインクを得た。
−６０：フタバファインケミカル社製、樹脂分３０％）
３３３．３部を仕込み、攪拌した。次いで、攪拌しなが
ら熱膨張性の球状体（ＥＸＰＡＮＣＥＬ ００９ＤＵ８
０、日本フェライト社製）１００部を徐々に加えて混合
し、熱膨張性層形成用のインクを得た。
【００２８】実施例１ 製造例２で得られた面状発熱体用インクを、銀ペースト
の印刷により形成された膜厚９μｍの電極を有する厚さ
１５０μｍのＰＥＴフィルム上に、乾燥後の膜厚が２０
μｍになるようにスクリーン印刷機にて塗布し、乾燥し
て、面状発熱体を作製した。図４はその場合を示すもの
であって、ＰＥＴフィルムよりなるシート上基体１の上
には、銀ペーストにより、集合電極部分２Ａ，２Ｂと幅
２ｍｍの櫛形部分３Ａ，３Ｂを有する２つの櫛形電極
が、櫛形部分において互いに２５ｍｍの間隔で対向する
ように印刷されており、その櫛形部分の上に、上記イン
クをスクリーン印刷機によって塗布して発熱層４を形成
した。得られた面状発熱体のスイッチング温度は６０℃
であった。さらに、この上に製造例３で得られた熱膨張
性層形成用インクを、乾燥後の膜厚が５０μｍになるよ
うスクリーン印刷機にて塗布し、乾燥して図２に示す構
造のヒュ−ズ機能を有する面状発熱体を作製した。
の印刷により形成された膜厚９μｍの電極を有する厚さ
１５０μｍのＰＥＴフィルム上に、乾燥後の膜厚が２０
μｍになるようにスクリーン印刷機にて塗布し、乾燥し
て、面状発熱体を作製した。図４はその場合を示すもの
であって、ＰＥＴフィルムよりなるシート上基体１の上
には、銀ペーストにより、集合電極部分２Ａ，２Ｂと幅
２ｍｍの櫛形部分３Ａ，３Ｂを有する２つの櫛形電極
が、櫛形部分において互いに２５ｍｍの間隔で対向する
ように印刷されており、その櫛形部分の上に、上記イン
クをスクリーン印刷機によって塗布して発熱層４を形成
した。得られた面状発熱体のスイッチング温度は６０℃
であった。さらに、この上に製造例３で得られた熱膨張
性層形成用インクを、乾燥後の膜厚が５０μｍになるよ
うスクリーン印刷機にて塗布し、乾燥して図２に示す構
造のヒュ−ズ機能を有する面状発熱体を作製した。
【００２９】実施例２ ＰＥＴフィルム上に、まず熱膨張性層形成用インクを塗
布し、次いで櫛型電極を印刷し、次に面状発熱体用イン
クを塗布した以外は、実施例１と同様のものを用い、同
様にして図１に示す構造のヒュ−ズ機能を有する面状発
熱体を作製した。 実施例３ ＰＥＴフィルム上に、まず熱膨張性層形成用インクを塗
布し、次いで櫛型電極を印刷し、次に面状発熱体用イン
クを塗布し、さらにその上に熱膨張性層形成用インクを
塗布した以外は、実施例１と同様のものを用い、同様に
して図３で示す構造のヒュ−ズ機能を有する面状発熱体
を作製した。
布し、次いで櫛型電極を印刷し、次に面状発熱体用イン
クを塗布した以外は、実施例１と同様のものを用い、同
様にして図１に示す構造のヒュ−ズ機能を有する面状発
熱体を作製した。 実施例３ ＰＥＴフィルム上に、まず熱膨張性層形成用インクを塗
布し、次いで櫛型電極を印刷し、次に面状発熱体用イン
クを塗布し、さらにその上に熱膨張性層形成用インクを
塗布した以外は、実施例１と同様のものを用い、同様に
して図３で示す構造のヒュ−ズ機能を有する面状発熱体
を作製した。
【００３０】実施例４ 実施例１の熱膨張性層形成用インクにおいて、水溶性ポ
リエステル樹脂の代わりに水溶性ポリウレタン樹脂（パ
スコールＶ−３０００、明成化学工業社製、樹脂分４０
％）２５０部を用い、さらに熱膨張性の球状体の代わり
に、熱分解性化合物：４，４′−オキシビス（ベンゼン
スルホニルヒドラジド）（セルマイクＳ、三協化成社
製）１００部を用いた以外は、実施例１と同様にして図
２で示す構造のヒュ−ズ機能を有する面状発熱体を作製
した。 実施例５ 熱膨張性層形成用インクとして、実施例１における水溶
性ポリエステル樹脂の代わりに水溶性ポリウレタン樹脂
（パスコールＶ−３０００、明成化学工業社製、樹脂分
４０％）２５０部を用い、さらに熱膨張性の球状体の代
わりに、熱分解性化合物：４，４′−オキシビス（ベン
ゼンスルホニルヒドラジド）（セルマイク Ｓ、三協化
成社製）１００部を用いたものを使用し、その他は実施
例３と同様にして図３で示す構造のヒュ−ズ機能を有す
る面状発熱体を作製した。
リエステル樹脂の代わりに水溶性ポリウレタン樹脂（パ
スコールＶ−３０００、明成化学工業社製、樹脂分４０
％）２５０部を用い、さらに熱膨張性の球状体の代わり
に、熱分解性化合物：４，４′−オキシビス（ベンゼン
スルホニルヒドラジド）（セルマイクＳ、三協化成社
製）１００部を用いた以外は、実施例１と同様にして図
２で示す構造のヒュ−ズ機能を有する面状発熱体を作製
した。 実施例５ 熱膨張性層形成用インクとして、実施例１における水溶
性ポリエステル樹脂の代わりに水溶性ポリウレタン樹脂
（パスコールＶ−３０００、明成化学工業社製、樹脂分
４０％）２５０部を用い、さらに熱膨張性の球状体の代
わりに、熱分解性化合物：４，４′−オキシビス（ベン
ゼンスルホニルヒドラジド）（セルマイク Ｓ、三協化
成社製）１００部を用いたものを使用し、その他は実施
例３と同様にして図３で示す構造のヒュ−ズ機能を有す
る面状発熱体を作製した。
【００３１】比較例１〜４ 熱膨張性層形成用インクにおける熱膨張性球状体の量
を、０部（比較例１）、２０部（比較例２および３）、
４５０部（比較例４）に代えた以外は、実施例２又は３
と同様にして面状発熱体を作製した。 比較例５ 熱分解性層形成用インクにおける熱分解性化合物の量を
２０部に変更した以外は実施例５と同様にして面状発熱
体を作製した。
を、０部（比較例１）、２０部（比較例２および３）、
４５０部（比較例４）に代えた以外は、実施例２又は３
と同様にして面状発熱体を作製した。 比較例５ 熱分解性層形成用インクにおける熱分解性化合物の量を
２０部に変更した以外は実施例５と同様にして面状発熱
体を作製した。
【００３２】上記実施例１〜５および比較例１〜５の面
状発熱体について、ヒューズ機能を評価した。その結果
を表１および２に示す。これらの表におけるヒューズ機
能の評価基準は、次の通りである。 ○：完全に断線し、発熱しない。△：ごく微小の電流が
流れるが、発熱しない。×：完全には断線せず、発熱が
続く。
状発熱体について、ヒューズ機能を評価した。その結果
を表１および２に示す。これらの表におけるヒューズ機
能の評価基準は、次の通りである。 ○：完全に断線し、発熱しない。△：ごく微小の電流が
流れるが、発熱しない。×：完全には断線せず、発熱が
続く。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】
【発明の効果】本発明のヒューズ機能を有するＰＴＣ面
状発熱体は、上記の構成を有するから、発熱層が所定温
度以上に上昇した場合、異常温度上昇を速やかに感知し
て熱膨張性層が急激に熱膨張し、異常過熱の部分を破壊
して電気回路を瞬時にかつ完全に遮断する。
状発熱体は、上記の構成を有するから、発熱層が所定温
度以上に上昇した場合、異常温度上昇を速やかに感知し
て熱膨張性層が急激に熱膨張し、異常過熱の部分を破壊
して電気回路を瞬時にかつ完全に遮断する。
【図１】 本発明のヒューズ機能を有するＰＴＣ面状発
熱体の一例の断面図である。
熱体の一例の断面図である。
【図２】 本発明のヒューズ機能を有するＰＴＣ面状発
熱体の他の一例の断面図である。
熱体の他の一例の断面図である。
【図３】 本発明のヒューズ機能を有するＰＴＣ面状発
熱体の更に他の一例の断面図である。
熱体の更に他の一例の断面図である。
【図４】 実施例１において、熱膨張性層を形成する前
の面状発熱体の平面図である。
の面状発熱体の平面図である。
１…シート状基体、２Ａ，２Ｂ…集合電極部分、３，３
Ａ，３Ｂ…櫛型電極、４…発熱層、５，５Ａ，５Ｂ…熱
膨張性層。
Ａ，３Ｂ…櫛型電極、４…発熱層、５，５Ａ，５Ｂ…熱
膨張性層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K034 AA05 AA06 AA10 AA15 AA34 BA08 BA15 BB08 BB11 BC12 CA03 CA14 CA22 JA01 JA09 3K058 AA12 AA42 CA12 CA23 CA57 CA91 CE05 CE13 CE19 3K092 QA05 QB19 QB21 QB30 QB60 QC07 QC25 QC49 RF02 RF14 RF17 RF22 TT30 UA02 UA17 VV25
Claims (9)
- 【請求項１】 シート状基体上にＰＴＣ特性を有する発
熱層を有する面状発熱体において、該発熱層の片面また
は両面に、熱膨張性球状体または熱分解性化合物を含有
する熱膨張性層を設けたことを特徴とするヒューズ機能
を有するＰＴＣ面状発熱体。 - 【請求項２】 熱膨張性層が、線状、格子状または点状
に設けられたことを特徴とする請求項１記載のヒューズ
機能を有するＰＴＣ面状発熱体。 - 【請求項３】 熱膨張性層が、１００℃以上で熱膨張す
る平均粒子径５〜５０μｍの球状体または１００℃以上
で熱分解して気体を発生する熱分解性化合物と、バイン
ダー樹脂とよりなることを特徴とする請求項１記載のヒ
ューズ機能を有するＰＴＣ面状発熱体。 - 【請求項４】 熱膨張性球状体または熱分解性化合物の
含有量が、バインダー樹脂１００重量部に対し５０〜４
００重量部である請求項１記載のヒューズ機能を有する
ＰＴＣ面状発熱体。 - 【請求項５】 バインダー樹脂が、水溶性または水分散
性のポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂およびアクリ
ル樹脂から選択された少なくとも１種よりなることを特
徴とする請求項３記載のヒューズ機能を有するＰＴＣ面
状発熱体。 - 【請求項６】 発熱層の主成分が、カーボン粒子
（ａ）、ウレタン樹脂（ｂ）及びワックス（ｃ）からな
る請求項１記載のヒューズ機能を有するＰＴＣ面状発熱
体。 - 【請求項７】 発熱層の主成分が、カーボン粒子（ａ）
３０〜６０重量％、ウレタン樹脂（ｂ）２０〜６０重量
％、ワックス（ｃ）１０〜５０重量％からなる請求項６
記載のヒューズ機能を有するＰＴＣ面状発熱体。 - 【請求項８】 カーボン粒子（ａ）の形状が柱状または
円盤状であって、径が１〜３０μｍかつ高さが０．１〜
１０μｍである請求項６記載のヒューズ機能を有するＰ
ＴＣ面状発熱体。 - 【請求項９】 ワックス（ｃ）の軟化点が４０℃ないし
１２０℃である請求項６記載のヒューズ機能を有するＰ
ＴＣ面状発熱体。
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|---|---|---|---|
| JP2001109698A JP4529111B2 (ja) | 2001-04-09 | 2001-04-09 | ヒューズ機能を有するｐｔｃ面状発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001109698A JP4529111B2 (ja) | 2001-04-09 | 2001-04-09 | ヒューズ機能を有するｐｔｃ面状発熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002313541A true JP2002313541A (ja) | 2002-10-25 |
| JP4529111B2 JP4529111B2 (ja) | 2010-08-25 |
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|---|---|---|---|
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009518785A (ja) * | 2005-12-11 | 2009-05-07 | ヴィー・エー・テー・オートモーティヴ・システムス・アクチェンゲゼルシャフト | 平型ヒータ |
| JP2009231634A (ja) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 基板装置および照明装置 |
| JP2012037794A (ja) * | 2010-08-10 | 2012-02-23 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 定着ベルトヒーター |
| JP2012181956A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-20 | Hokuto Co Ltd | Ｐｔｃ導電性塗料の製造方法、ｐｔｃ面状発熱体の製造方法、ｐｔｃ導電性塗料及びｐｔｃ面状発熱体 |
| JP2017016757A (ja) * | 2015-06-29 | 2017-01-19 | 富士ゼロックス株式会社 | 発熱器、定着器、および画像形成装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61186195U (ja) * | 1985-05-10 | 1986-11-20 | ||
| JPH0785772A (ja) * | 1993-09-20 | 1995-03-31 | Toppan Printing Co Ltd | ヒューズ |
| JPH0952450A (ja) * | 1995-08-10 | 1997-02-25 | Dainippon Printing Co Ltd | 盛り上げ画像形成用熱転写シートおよびそれを用いた画像形成方法 |
| JPH10275545A (ja) * | 1997-03-29 | 1998-10-13 | Uchihashi Estec Co Ltd | 温度ヒュ−ズ及び二次電池における温度ヒュ−ズの取付け構造 |
| JP2001011354A (ja) * | 1999-07-02 | 2001-01-16 | Honny Chem Ind Co Ltd | 自己温度制御ヒーター用印刷インク |
-
2001
- 2001-04-09 JP JP2001109698A patent/JP4529111B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
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| JP2012037794A (ja) * | 2010-08-10 | 2012-02-23 | Konica Minolta Business Technologies Inc | 定着ベルトヒーター |
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| JP2017016757A (ja) * | 2015-06-29 | 2017-01-19 | 富士ゼロックス株式会社 | 発熱器、定着器、および画像形成装置 |
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|---|---|
| JP4529111B2 (ja) | 2010-08-25 |
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