JP2012113871A - 面状発熱体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】導電性材料として導電性高分子を用いることでバインダーを軽減することができ、柔軟性も維持できる。導電性を付与する繊維シート2に対して、導電性ペースト、好ましくは金属繊維を編み込むことで電極4を形成させて電源6と端子間の接触抵抗を軽減させることにより、良好な発熱特性を得ることもできる。
【選択図】図1
Description
幅12cm、長さ12cm、厚み0.3mm、目付120g/m2 で繊維径100デニール、24フィラメントのポリエステル繊維シートに錫メッキした銅繊維を電極部分に編み込んだ。電極部分の幅は、1cm、電極部分を形成した箇所(体積)において、構成繊維に対する金属繊維の比率は、50%であった。また、電極間距離は10cmに調整した。
過硫酸アンモニウム20%、パラトルエンスルホン酸10%の溶液に浸漬し、0.25MPaの圧で100mmφの径のマングルで、過剰の溶液を除去した。その後湿った繊維シートを平坦に広げた状態で反応室に入れ、室内に設置したエバポレーターからピロールの蒸気を室内に充満させ、1時間放置してピロールの気相重合を行った。反応終了後繊維シートを反応室から取出し、1Lの蒸留水で3回洗浄し、水切りした後、105℃で1時間乾燥した。処理前および処理後の重量差から、ポリピロールの付着率は、10%と計算された。
得られた実施例1の導電性繊維シートからなる面状発熱体の平均表面抵抗率は、300Ω/□であった。また、得られた面状発熱体の電極部分である金属繊維を長さ10cmの金属クリップで挟み、これを端子として50Vで通電した。1分後の面状発熱体の平均表面温度は、25℃から45℃まで上昇した。30分後の面状発熱体の平均表面温度は、43℃で、1分後の初期の発熱と比較しても変化が少なく安定していた。
幅12cm、長さ12cm、厚み0.45mm、目付を150g/m2、繊維径3デニールのポリエステル不織布シートに錫メッキした銅繊維を電極部分に編み込んだ。それ以外は実施例1と同じ操作を繰り返し、ポリエステル不織布シートに導電性高分子を付着させた。ポリピロールの付着率は11%と計算された。
得られた実施例2の導電性不織布シートからなる面状発熱体の平均表面抵抗率は、150Ω/□であった。電極間距離を10cmとし、長さ10cmの金属クリップで挟み、これを端子として50V通電での1分後の面状発熱体の平均表面温度は、25℃から55℃まで上昇した。30分後の面状発熱体の平均表面温度は、55℃で、1分後の初期の発熱と比較しても変化が少なく安定していた。
東亞合成(株)アクリルエマルジョンNW−400(固形分50%、自己架橋型)72.5%、アセチレンブラック2.5%、水25%の割合で十分混合し、導電性ペーストを作製した。実施例2で得られた150Ω/□の導電性不織布シートに、作製した導電性ペーストを十分に含浸させ、0.15MPaの圧で100mmφの径のマングルで、余分な導電性ペーストを取り除いた。その後得られた導電性不織布シートを120℃、1hrで乾燥させた。処理前および処理後の重量差から、アセチレンブラックの付着率は、3%と計算された。
得られた実施例3の導電性不織布シートからなる面状発熱体の平均表面抵抗率は、導電性高分子をコートした元の導電性不織布シートの表面抵抗率150Ω/□より高く200Ω/□であった。電極間距離を10cmとし、長さ10cmの金属クリップで挟み、これを端子として50V通電での1分後の面状発熱体の平均表面温度は、25℃から50℃まで上昇した。30分後の面状発熱体の平均表面温度は、50℃で、1分後の初期の発熱と比較しても変化がなく安定していた。
実施例3で得られた導電性高分子とカーボンの導電性ペーストをコートした導電性不織布シートからなる面状発熱体に、東洋インキ社製の銀系の導電性インキ「REXALPHA RAFS」をコート(幅1cm、長さ12cmで、電極間距離10cm)し、100℃、0.25hrで乾燥させた。
得られた実施例4の導電性不織布シートからなる面状発熱体の電極部に長さ10cmの金属クリップで挟み、これを端子として50Vで通電した。1分後の面状発熱体の平均表面温度は、25℃から50℃まで上昇した。30分後の面状発熱体の平均表面温度は、50℃で、1分後の初期の発熱と比較しても変化が少なく安定していた。
錫メッキした銅繊維を編み込んでいない実施例1のポリエステル繊維シートを用いたこと以外は実施例1と同じ操作を繰り返し、ポリエステル繊維シートに導電性高分子を付着させた。ポリピロールの付着率は10%と計算された。 得られた導電性繊維シートの平均表面抵抗率は、300Ω/□であった。この導電性繊維シートの電源端子と接触させる箇所に実施例3で作製した導電性ペーストをコート(幅1cm、長さ12cmで、電極間距離10cm)し、120℃、1hrで乾燥させた。
得られた実施例5の導電性繊維シートからなる面状発熱体の電極部に長さ10cmの金属クリップで挟み、これを端子として50Vで通電した。1分後の面状発熱体の平均表面温度は、25℃から40℃まで上昇した。30分後の面状発熱体の平均表面温度は、39℃で、1分後の初期の発熱と比較しても変化が少なく安定していた。
過硫酸アンモニウム25%、パラトルエンスルホン酸15%に変更した以外は実施例1と同じ操作を繰り返し、ポリエステル繊維シートに導電性高分子を付着させた。ポリピロールの付着率は16%と計算された。
得られた実施例6の導電性繊維シートからなる面状発熱体の平均表面抵抗率は、90Ω/□であった。また、得られた面状発熱体の電極部分である金属繊維を長さ10cmの金属クリップで挟み、これを端子として50Vで通電した。1分後の面状発熱体の平均表面温度は、25℃から57℃まで上昇した。30分後の面状発熱体の平均表面温度は、57℃で、1分後の初期の発熱と比較しても変化が少なく安定していた。
パラトルエンスルホン酸第二鉄塩(40%含有)のエタノール溶液を実施例2で使用したポリエステル不織布シートに十分含浸させ、0.25MPaの圧で100mmφの径のマングルで、過剰の溶液を除去した。その後湿った不織布シートを平坦に広げた状態で反応室に入れ、室内に設置したエバポレーターから3,4−エチレンジオキシチオフェンの蒸気を室内に充満させ、1時間放置して気相重合を行った。反応終了後不織布シートを反応室から取出し、1Lのエタノールと蒸留水でそれぞれ交互に各3回洗浄し、水切りした後、105℃で1時間乾燥した。処理前および処理後の重量差から、ポリエチレンジオキシチオフェンの付着率は9%と計算された。得られた導電性不織布シートの平均表面抵抗率は、900Ω/□であった。その導電性不織布シートの電源端子と接触させる箇所に実施例3で作製した導電性ペーストをコート(幅1cm、長さ12cmで、電極間距離10cm)し、120℃、1hrで乾燥させた。
得られた実施例7の導電性不織布シートからなる面状発熱体の電極部に長さ10cmの金属クリップで挟み、これを端子として50Vで通電した。1分後の面状発熱体の平均表面温度は、25℃から35℃まで上昇した。30分後の面状発熱体の平均表面温度は、36℃で、1分後の初期の発熱と比較しても変化が少なく安定していた。
幅12cm、長さ12cm、厚み0.45mm、目付を150g/m2、繊維径3デニールのポリエステル不織布シートに、実施例3で作製したアセチレンブラック入り導電性ペーストを十分に含浸させて、0.15MPaの圧で100mmφの径のマングルで、余分な導電性ペーストを取り除いた。得られた導電性不織布シートを120℃、1hrで乾燥させた。処理前および処理後の重量差から、アセチレンブラックの付着率は、3%と計算された。得られた導電性不織布シートの平均表面抵抗率は、1,750Ω/□であった。
得られた導電性不織布シートの電極間距離を10cmとし、その電極部を長さ10cmの金属クリップで挟み、これを端子として50Vで通電した。1分後の導電性不織布シートの平均表面温度は、25℃から28℃まで上昇した。30分後の導電性不織布シートの平均表面温度は、28℃であり、わずかながら発熱するが、面状発熱体としては利用価値の少ない導電性不織布シートであった。
電極部分を錫メッキした銅繊維で構成していないこと以外は、実施例1のポリエステル繊維シートを用いて実施例1と同様の操作を繰り返した。ポリエステル繊維シートのポリピロール付着率は、10%と計算された。
得られた導電性繊維シートの平均表面抵抗率は、300Ω/□であった。また、得られた導電性繊維シートの端子間距離が10cmとなるように、その通電部を長さ10cmの金属クリップで挟みこれを端子として50Vで通電した。1分後の導電性繊維シートの平均表面温度は、25℃から45℃まで上昇した。しかし、クリップで挟みこんでいた箇所は、接触抵抗が高い影響からか局所発熱し、クリップと接触している部分であるポリエステル繊維シートが一部溶融して、30分後の導電性繊維シートの平均表面温度は25℃であり、面状発熱体としての機能がなくなった。
2・・・繊維シート
3・・・導電性繊維シート部分
4・・・電極
5・・・リード線
6・・・電源
Claims (10)
- 繊維シートであって、前記繊維シートは、少なくとも部分的に導電性高分子を含んでおり、そして前記繊維シートへ電流を流すための電極が形成されていることを特徴とする面状発熱体。
- 前記繊維シートは、ドーパントを含む酸化剤溶液で含浸した繊維シートをモノマーと接触させ、酸化重合することにより生成された導電性高分子により被覆されていることを特徴とする請求項1に記載の面状発熱体。
- 前記導電性高分子は、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェンまたはそれらの誘導体であることを特徴とする請求項1又は2に記載の面状発熱体。
- 表面抵抗率が103Ω/□以下であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の面状発熱体。
- 前記繊維シートは、合成繊維の布帛、不織布または紙若しくはそれらの複合体からなることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の面状発熱体。
- 前記電極は、前記繊維シートへ金属繊維を編み込むこと又は導電性ペーストをコートすることにより形成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の面状発熱体。
- 少なくとも部分的に導電性高分子を含んでおり、そして電極が形成されている前記繊維シートの表裏面は、絶縁シートでさらに覆われていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の面状発熱体。
- (a)繊維シート基材を準備するステップと、
(b)前記繊維シートを、ドーパントを含む酸化剤溶液で含浸するステップと、
(c)含浸した前記繊維シートをモノマーと接触させ、酸化重合することより生成された導電性高分子によって、前記繊維シートを少なくとも部分的に被覆するステップと、そして
前記ステップ(a)および/または(c)の後に、(d)前記繊維シートへ電極を形成するステップ、を含んでいる面状発熱体の製造方法。 - 前記ステップ(c)において生成される前記導電性高分子は、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチオフェンまたはそれらの誘導体であることを特徴とする請求項8に記載の面状発熱体の製造方法。
- 前記ステップ(c)において、前記繊維シートに対するポリピロールの付着率は1〜20重量%に調整されていることを特徴とする請求項9に記載の面状発熱体の製造方法。
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