JPH0343986A - 抵抗と電気特性による温度の自己制御機能を有する繊維状面上発熱体の製造方法 - 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】 は、カーボンブラックと架橋型高分子のモノマと線状（
鎖状）高分子化合物の微粉末及び炭化水素と反応誘導体
等を添加し重合するようになった抵抗と電気特性による
温度の自己制御機能を有する繊維状面上発熱体の製造方
法に関するものである。

このような種類の従来技術は熱硬化性樹脂或いは熱可塑
性樹脂または熱可塑性樹脂に黒鉛、力ーポンプラック及
び金属粉等の伝導性物質を配合し伝導性樹脂を形成した
後これを面状発熱体として用いている。

しかしながら上述の抵抗発熱体は温度上昇を制御する機
能が欠如されたため、局部的な過熱や高熱が発生する危
険性が内在し、これを遮断するための手段として過熱防
止センサー及び過熱防止器具等の別途の制御装置が要求
されることによシ、産業上利用範囲が極めて制限的な欠
点があった。

更に通電と遮断との繰や返し作動によシ製品に、加熱及
び冷却が誘起される場合、抵抗値の復元性が喪失されな
から硬示状態に変更され、結局汎用性が欠如される問題
点があった。

本発明は上述した従来技術の諸問題点を解決するための
ものであって、従来発熱体に用いた黒鉛ｌたはカーボン
ブラックの伝導特性を検討した結結合力が比較的柔軟で
かなシの吸着力を有する特性によ多面間の膨脹と縮退作
用をすることになり、かつ２次元の平面内では芸域系共
有結合による絶縁性を帯び層面間にはｗ　Ｈｗ電子雲が
存在するようになり、これに伴ない金属で起るものと同
じ様な伝導性が発生することを見出した。

そこで上記の黒鉛またはカーボンブラックを主材料とし
これに温度の自己制御をする物質を発見し配合すること
によシミ気抵抗による正特性を求めようとした。

このような黒鉛またはカーボンブラックの層間には吸着
特性の強い誘導体を吸着しようとする物質を配合し層間
距離を拡大すると共に、その上下の無気層間に微細な炭
化水素を浸透させ吸着された誘導体の一部！たは全量を
置換するか無気層と直接吸着せしめ架橋化し、その架橋
分子の長さを変更するに従い眉間の誘導抵抗を自在に制
御出来るようにした。

これによシー殻内に低温に属する８０℃以下の温度域で
は望む所の安定した温度を維持することになり、過熱の
危険性を抹消し、長期通電や加温及び冷却作用の繰り返
しにも抵抗が一定値に復元し経時変化をなくシ、一つの
素材として直流及び交流（ＤＣ１２Ｖ−ＡＣ２２０Ｖ　
）を併用できる新素材を提供するようになった。

以下、本発明の製造方法を説明すれば次のとｐシである
。

第１工程：配合 黒鉛と架橋型高分子間の関係から見るに導電性物質１０
０％に対し黒鉛１０〜６０％、架橋型高分子は４０〜９
０％の範囲が適当である。架橋型高分子が９０％を超え
ると導電性が不良になり、４０％よう少く配合すると増
量効果を示さなくなる。

線状（鎖状）高分子化合物は導電性の安定化を期するた
め、上記架橋型高分子と黒鉛との配合量を合せたものを
１００％とし、１５〜１００％の範囲で添加するのが良
い。

１００％を超えると導電性が非常に悪く実用化ができな
くなる。

次に炭化水素は５〜３０％以内にすることが好筐しく、
この際３０％を超えると製品の特性が低下し５％以下の
時は自己温度を制御するポイントが低くなる。

更に反応誘導体はそのいずれにおいても２５％以上が必
要であるが、溶剤として稀釈に要する量により任意に増
減ができる。

第２工程；焼成及び繊維状面処理 上記工程によシ一定比率で重合された物質を繊維状面に
コーティングし１５０℃〜２５０℃の温度下で１０〜３
０分程焼成する。焼成時間が１０分以下の場合、電気的
々特性が発生せず、３０分を超えると効果が低下する。

第３工程：冷却及び完成 焼成が完了した直後に第２または第３の場所で平常温度
以下で１分以上急冷させた後耐水、耐圧、絶縁処理はす
るが発熱素子に化学的影響を与えない樹脂で密閉させる
。

上述の工程において発熱体を構成する各関連物質を具体
的に説明すれば下記のとｂｐである。

１　黒鉛またはカーボンブラックは天然または人造黒鉛
として７アエスブラツク、アセチレンブラックを挙げる
ことができ、その粒子は０．１　以下のものですること
でろＪｏ、０１　　以下が更に好ましい。

２、　架橋型高分子は３次元網状構造を形成している熱
硬化性樹脂のモノマ、例えばフェノール樹脂、エポキシ
樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエ
ステル樹脂、シリコンｍ脂等のモノマを選択して用いる
ことができる。

３、　線状高分子化合物としてはポリエチレン、エチレ
ン酢酸ビニール共重合体、エチレン塩化ビニール共重合
体、ポリプロフィン等のオレフィン系重合体、ポリアミ
ノ樹脂等よシ選ぶことができ、好ましいのはポリエチレ
ンである。

４、　反応誘導体にはエチレングリコール、プロピレン
グリコール、１，４ブタンジオール等の脂肪族グリコー
ル、シクロメタン１，２ジオール等の置換族ジオールヒ
ドロ、キノール等を挙げられる。

本発明の実施例を添付図面に基づき説明すれば下記のと
おシである。

第１図は本発明の基本原板にして綿糸２０番手を２合に
織り電源を伝達するリード線を３極以上の一定極間で合
糸して構造したものである。

第２図はリード線の端部に連結したタミナールにして電
源を連結するようドし各極間と配線方法によシ抵抗と電
圧とを換えるようになる。

更に、第１図の原板にセラ□ツクカーボンを含む有機物
質が配合された原料を図上にコーティングしたものであ
って、約１５０℃以上の温度で焼成するようになる。

第３図は上記素子に耐水性、耐圧性、絶縁性を有する樹
脂系のフィルムを上下面に被せて１２５℃以上の高熱で
接着させた繊維状面発熱体の原素材図である。

第４図は図上の各極を連結するバットにして総電圧と電
流に耐え得る容量の銅線を面」二’Ｗｆ極に連結するよ
うに構成されており、パッドも第６図のようにフィルム
が接着されていて、これにより、面繊維状発熱体素子を
完成するようになるものである。

第５図は抵抗変化と湿度を示す特性であり、抵抗変化に
伴なう電流と湿度変化とを示した。

更に、本発明は設計によシ温度と制御の結果が表われる
ため、この際の構造上原板材質を繊維状の面にし、繊維
織物の如くリード線を織る方法でリード線の極間距離に
よシ製品化しようとする素材を製造するようになる。

このように本発明は荷重による衝撃を受ける個所や、浸
水しやすい所等でも使用することができ、特に温度を自
から制御できる機能を有することによシサーモスタット
センサーや別途の装置がなくても通電するだけでどんな
場所においても使用できることは勿論であシ、供給電源
が直流や交流等のいずれの形態でも使用できるので広範
囲なる産業分野への適用が可能であって、高分子低重合
体の半導体であることから、構造が簡単で故障の要因が
全くなくなり、半永久的耐久性を有する素材として用い
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は繊維状面織物の平面図及びその断面図、第２図
はｔａ＃′状面上にセラミックをコーティングした状態
図及びその断面図、 第３図は繊維状面上コーティングにフィルムを接着した
状態図及びその断面図、 第４図は第３図にパワーパッドを取付けた状態図及びそ
の断面図、 第５図はセ□パワーの特性曲線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 黒鉛またはカーボンブラックの量を１０〜６０％とする
   ものの架橋型高分子は４０〜９０％を配合し、上記黒鉛
   と架橋型高分子との配合量を合わせたものを１００％と
   したとき線状（鎖状）高分子化合物は１５−１００％の
   範囲で添加し、これに炭化水素は５〜３０％程添加する
   ことになり、反応誘導体は２５％以上を稀釈し溶剤とし
   て稀釈に要する量により任意に増減せしめることができ
   るようにしたことを特徴とする抵抗と電気特性による温
   度の自己制御機能を有する繊維状面上発熱体の製造方法
   。