JPH02154099A - 炭素繊維混抄発熱シート及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は炭素繊維混抄発熱シート及びその製造方法に関
する。

〈従来の技術〉 従来、床暖房用、施設園芸用、寝具、健康器具又は畜舎
等に利用可能な炭素繊維を混入した発熱シートについて
は、種々提案がなされており１例えば特開昭５０−１８
７０２号公報には、アクリロニトリル系樹脂体（合成パ
ルプ）と炭素繊維からなる紙状組成物が開示されている
。

しかしながら、該紙状組成物では１発熱シートとした際
に、電気抵抗が均一でなく、該発熱シートの面積を大き
くすることができないので、実用性に問題がある。また
特開昭６２−２８１２９３号公報には、繊維表面の少な
くとも一部が粘剤固形分によって部分的に被覆されてい
る／足載炭素繊維と、植物パルプとを含有する炭素繊維
混抄発熱シートが開示されている。

該発熱シートでは、炭素繊維の分散性及び該炭素繊維と
植物繊維との絡みを強固なものとするために、粘剤固形
分を必須の成分として含有するが。

該粘剤固形分の使用には限度があり、発熱シート全体の
電気抵抗を完全に均一にすることができず、また発熱シ
ートの温度を５０℃以上に上げることは困難である。更
に該発熱シートでは、炭素繊維を定寸にカットして用い
るため、各繊維の分散に長時間を要し、且つその際に定
寸に裁断された各繊維が折れて不定寸法になるという欠
点がある。

更に発熱シートとするための電極は、従来、銀ペースト
等により行なわれていたが、該電極では、実際に電極を
取る部分により発熱温度が異なり、発熱シート全体を同
一温度に保つことが不可能であって、しかも、電極自身
の電気抵抗よりも、電極間（発熱シート）の電気抵抗の
方が少なくなると電極自身が発熱するという欠点がある
。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明の目的は、極めて安定な電気抵抗及び温度特性を
有し、軽量、且つ機械的強度に優れ、しかも経済的にも
非常に有利な炭素繊維混抄発熱シート及びその製造方法
を提供することにある。

本発明の別の目的は、発熱と共に遠赤外線を放射する炭
素繊維混抄発熱シート及びその製造方法を提供すること
にある。

く課題を解決するための手段〉 本発明によれば、長さ３ｍ以上、５１ｍ未満及び長さ５
ｍ＋以上、１Ｏｒｒｎ以下の少なくとも２種以上の異な
る長さを有するピッチ系炭素繊維及び／又はＰＡＮ　（
ポリアクリロニトリル）系炭素繊維３〜２０重量％と、
植物パイプ９７〜８０重量％とを含有する厚さ１５０μ
ｍ以下、坪量５５ｇ／ｍ２以下の炭素繊維混抄発熱シー
トが提供される。

また本発明によれば、前記炭素繊維混抄発熱シートに少
なくとも対向する２個の導電性ペースト電極と、該導電
性ペースト電極に沿って金屑箔の補助電極とを備えてな
る炭素繊維混抄発熱シートが提供される。

更に本発明によれば、長さ３冊以上、５ｍｍ未満及び長
さ５ｍ以上、１０ａｙｎ以下の少なくとも２種以上の異
なる長さを有するピッチ系炭素繊維及び／又はＰＡＮ系
炭素繊Ｗｉ３〜２０重量％と、植物パルプ９７〜８０重
量％とを含む原料成分を混合、分散し、厚さ１５０μｍ
以下、坪量５５ｇ／イ以下に抄造することを特徴とする
炭素繊維混抄発熱シートの製造方法が提供される。

以下本発明を更に詳細に説明する。

本発明の炭素繊維混抄発熱シートは、長さ３ｍ以上、５
ｍ未満及び長さ５膓以上、１０ｍｍ以下、好ましくは長
さ３．５園以上、４．５１ｎ以下及び長さ６調以上、９
ｎｍ以下の少なくとも２種以上の異なる長さを有するピ
ッチ系炭素線及び／又はＰＡＮ系炭素繊維を必須の構成
成分として含有する。

この際長さが一定である炭素繊維１種のみを使用する場
合には、炭素繊維を発熱シートに均一に分散させること
が困難であり、開繊させるために長時間撹拌させると各
繊維が不定寸法に折れて安定した電気抵抗及び温度特性
が得られず、しかも各繊維が折れて繊維同士の絡みが弱
くなり、強度的にも欠点が生じる。また該炭素繊維の長
さが３ｍ未満の場合には、他の炭素繊維又は植物パルプ
との絡みが弱くなり、１０ｍａを超える場合には、植物
パルプへの分散性が低下し、炭素繊維ムラを生じると共
に電気抵抗及び温度特性が不安定となるので使用できな
い。前記ピッチ系炭素繊維及び／又はＰＡＮ系炭素繊維
は、引張強度２００〜８００ｋｇ／ａｍ”程度の高弾性
炭素繊維であることが好ましく、特にピッチ系炭素繊維
としては、水素添加工程を含む液晶ピッチ系炭素繊維等
を好ましく挙げることができる。

本発明に用いる植物パルプとしては、例えば針葉樹、広
葉樹等の木材繊維、綿、カポック等の種子毛繊維、三オ
正、猪、施皮、桑、黄麻、亜麻、大麻、芋麻、ラミー等
の靭皮繊維、マニラ麻、サイザル麻等の葉繊維及び稲わ
ら、モミガラ、竹、バガス、エスパルト等の力本科繊維
等から成る群の１！１又は２種以上より選択されること
が好ましい。

また前記植物パルプに合成パルプを混合して用いること
も可能であるが、経済性１強度の点から植物パルプ単独
の使用が望ましい。

本発明において、前記ピッチ系炭素繊維及び／又はＰＡ
Ｎ系炭素繊維と、前記植物パルプとの含有割合は、ピッ
チ系炭素繊維及び／又はＰＡＮ系炭素繊維が３〜２０重
量％、好ましくは８〜１２重量％であり、植物パルプが
９７〜８０重量％である。この際ピッチ系炭素繊維及び
／又はＰＡＮ系炭素繊維が３重量％未満では、電気抵抗
が高くなり、所望の発熱温度が得られず、２０重量％を
超える場合には、分散率が悪くなって、安定な電気抵抗
及び温度特性が得られないので前記範囲内の含有割合と
する必要がある。

本発明の炭素繊維混抄発熱シートの厚さは１５５μｍ以
下、好ましくは１００μｍ以下であり１坪量は５５ｇ／
イ以下、好ましくは３６　ｇ　／　ｍ以下である。この
際厚さが１５５μｍ及び坪量が５５ｇ／ｒ＋ｆを超える
場合には、発熱シート自身が眉間剥離を起こし、またし
なやかさに欠ける恐れがある。

本発明の炭素繊維混抄発熱シートにおいて、電極部分は
、該発熱シートに少なくとも対向する２個の導電性ペー
ストと、該電導性ペース１〜電極に沿って金属箔の補助
電極を貼着させることにより、発熱シートの発熱温度を
安定化させることができる。また、従来の導電性ペース
トのみの使用では、電極の電気抵抗が、電極間（発熱シ
ート）の電気抵抗よりも少なくなると電極自身が発熱す
るという恐れがあったが、この点も防止することができ
る。ここで発熱シートに少なくとも２個の電極とは、電
極が対向しておれば、２箇所でもそれ以上でもよく、発
熱シート自身の大きさ及び形状に応じて、なるべく電気
抵抗値を少なくするように設計するこができることであ
る。例えば長方形の発熱シートの両端辺に前記電極を貼
着し、前記両端辺より等距離の位置にもう１個の電極を
貼着することで、電極間の距離を狭くし、電極間の電気
抵抗を少なくすることにより、より高温度な発熱温度を
保持することができる。前記導電性ペーストとしては、
例えば金ペースト、銀ペースト、銅ペースト、ニッケル
ペースト、アルミペースト等を好ましく挙げることがで
きる。また前記金属箔としては、例えばアルミ、銅、ニ
ッケル、ステンレス等を好ましく挙げることができる。

本発明において、炭素繊維混抄発熱シートを製造するに
は、前記長さの異なるピッチ系炭素繊維及び／又はＰＡ
Ｎ系炭素繊維と、植物パルプとを混合、分散し、所定の
厚さ疎び坪量に抄造すればよい、前記混合、分散は１例
えば前記長さの異なるピッチ系炭素繊維及び／又はＰＡ
Ｎ系炭素繊維と、植物パルプとを、パルパー等の公知の
撹拌機により、好ましくは水に１０〜５０分間、特に好
ましくは２０〜３０分間回流させて混合１分散させる方
法又は長さの異なるピッチ系炭素繊維及び／又はＰＡＮ
系炭素繊維と、植物パルプとを別々に水に分散させた後
、混合、分散させる方法等を用いることができる。この
際必要に応じて、シリコーン、エステル化合物、パラフ
ィンワックス。

鉱油系、ポリアルキレン系等の消泡剤及び／又はポリエ
チレン系、ワックス系、シリコン系等のドライヤ剥離剤
を添加することも可能である。次に前記ピッチ系炭素繊
維及び／又はＰＡＮ系炭素繊維と、植物パルプとを混合
、分散させた原料溶液を抄造するには、公知の円網式抄
紙機（ヤンキーマシン）、長網抄紙機等により前記所望
の厚さ及び坪量に抄造することができる。前記得られる
炭素繊維混抄発熱シートは、機械的強度、耐候性等を向
上させるために、フィルム、合成繊維等で被覆すること
もできる。

〈発明の効果〉 本発明の炭素繊維混抄発熱シートは、長さの異なるピッ
チ系炭素繊維及び／又はＰＡＮ系炭素繊維を使用するの
で、従来の発熱シートに比して分散性に優れており、植
物パルプとも強固な絡み構造を形成することができる。

しかも電極に補助電極を設けることにより、電気量の消
費及び電極の発熱を防止でき、従って、発熱シート自身
の大きさを増しても、また形状を変えても、極めて安定
した温度特性を得ることが可能である。更に、粘剤等を
使用しなくしても従来品よりも紙間強度を増大させるこ
ともできる。

また前述のとおり、炭素繊維の分散性に非常に優れてい
るので、従来の発熱シートよりも、少ない電気量にて、
高い発熱温度を得ることができる。

換言すれば、同温度の発熱を得るために電気量を減少さ
せることが可能であり、炭素繊維の含有割合が少量でも
各繊維が折れずに相互に絡み合うことができるので、経
済的に非常に有利である。更に製造においても分散時間
を短縮することができ、工業的にも有利である。また本
発明の炭素繊維混抄発熱シートが発熱することにより波
長５〜２０μｍの遠赤外線を放射するという効果も得ら
れる。

〈実施例〉 以下本発明を実施例、比較例及び試験例により更に詳細
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。

去斯Ｌｆ［ 長さ８ＩＩＩＴｌのＰＡＮ系炭素繊維０２５ｇ、マニラ
バルブ１．１８８ｇ及びクラフトパルプ（Ｎ−ＢＫＰ）
０．９０ｇを試験用小型ミキサーに水と共に投入し、１
０秒間混合撹拌して、各成分を分散させた。次いで、長
さ４叫のＰＡＮ系炭素繊維０２５ｇを添加し再び１０秒
間混合撹拌を行った。

得られた分散液を２５０Ｘ２５０ｎｎの大きさのタッピ
マシンに流し込み坪量３５ｇ／ｒｄに抄造した後、乾燥
ドラムを通過させて、厚さ９５μｍの炭素繊維混抄発熱
シートを得た。得られた発熱シートを２００×２０ｏｌ
ｆｆｌＩと、１／１０（１）大きさの２０Ｘ２０ｎｙｎ
とに裁断し、各発熱シートの対向する２辺沿いに銀ペー
ストを貼着し、次いで該銀ペーストに沿って銅箔の補助
電極を取着した後、各発熱シートの電気抵抗値を測定し
て、面積抵抗比率差を求めた、その結果を表１に示す。

叉凰何主二見 長さの異なる炭素繊維の配合量を、表１に示すとおり代
えた以外は、実施例１と同様に炭素繊維混抄発熱シート
を製造し、各試験を行った。その結果を表１に示す。

ル蚊且工 長さ８ｍのＰＡＮ系炭素繊維２ｇを用い、粘剤としてポ
リエチレンオキサイドの原液０．００１％希釈液１００
０ｃｃを用いた以外は、実施例１と同様に炭素繊維混抄
発熱シートを製造した。得られた発熱シートの坪量は４
０　ｇ　／　ｍ　、厚さは１１０μｍであった。得られ
た発熱シートの電気抵抗値を測定し、面積抵抗比率差を
求めた。その結果メｚｍ 実施例７及び比較例１で製造した２００　Ｘ　２００ｍ
ｍの炭素繊維混抄発熱シートを断熱材の上に載せ、室温
２０℃、電圧２４Ｖで５分間通電試験を行った。

その結果をグラフにまとめ第１図に示す。

Ｘ腹孤又 実施例１で製造した２００Ｘ２００ｒｒｎの炭素繊維混
抄発熱シートを、室温２１．５℃において、表面温度３
８℃迄上昇させた際の、分光放射率と波長とを測定した
ところ、波長５〜２０μｍの遠赤外線がほぼ１００％放
射されていることが判った。その測定結果をグラフにま
とめ第２図に示す。

以上、実施例及び比較例より１本発明の炭素繊維混抄発
熱シートは、従来品よりも電気抵抗値及び面積抵抗比率
差が低く、炭素繊維自身が十分に分散されていることが
判った。また試験例から、同電圧での温度上昇が、従来
品で室温＋３０℃、本発明のシートで室温＋５０℃であ
ったので、従来品に比して１．６７倍の高い発熱温度が
得られることが判った。

【図面の簡単な説明】 □第１図は、試験例１で行った通電試験の結果を示すグ
ラフ、第２図は試験例２で行った遠赤外線放射試験を示
すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）長さ３ｍｍ以上、５ｍｍ未満及び長さ５ｍｍ以上、
   １０ｍｍ以下の少なくとも２種以上の異なる長さを有す
   るピッチ系炭素繊維及び／又はＰＡＮ（ポリアクリロニ
   トリル）系炭素繊維３〜２０重量％と、植物パルプ９７
   〜８０重量％とを含有する厚さ１５０μｍ以下、坪量５
   ５ｇ／ｍ＾２以下の炭素繊維混抄発熱シート。 ２）長さ３ｍｍ以上、５ｍｍ未満及び長さ５ｍｍ以上、
   １０ｍｍ以下の少なくとも２種以上の異なる長さを有す
   るピッチ系炭素繊維及び／又はＰＡＮ系炭素繊維３〜２
   ０重量％と、植物パルプ９７〜８０重量％とを含む構成
   成分を抄造してなる厚さ１５０μｍ以下、坪量５５ｇ／
   ｍ＾２以下の発熱シートであって、該発熱シートに少な
   くとも対向する２個の導電性ペースト電極と、該導電性
   ペースト電極に沿って金属箔の補助電極とを備えてなる
   炭素繊維混抄発熱シート。 ３）長さ３ｍｍ以上、５ｍｍ未満及び長さ５ｍｍ以上、
   １０ｍｍ以下の少なくとも２種以上の異なる長さを有す
   るピッチ系炭素繊維及び／又はＰＡＮ系炭素繊維３〜２
   ０重量％と、植物パルプ９７〜８０重量％とを含む原料
   成分を混合、分散し、厚さ１５０μｍ以下、坪量５５ｇ
   ／ｍ＾２以下に抄造することを特徴とする炭素繊維混抄
   発熱シートの製造方法。