JPH0347878A - 導電性発熱体 - Google Patents

導電性発熱体

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JPH0347878A
JPH0347878A JP1182419A JP18241989A JPH0347878A JP H0347878 A JPH0347878 A JP H0347878A JP 1182419 A JP1182419 A JP 1182419A JP 18241989 A JP18241989 A JP 18241989A JP H0347878 A JPH0347878 A JP H0347878A
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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〕 本発明は発熱性塗料又はペースト及びそれより得られた
発熱体、特に低電圧で適用可能な発熱体に関する。
〔従来の技術〕
従来、導電性微粉末とバインダーからなる導電性シー１
〜或いは塗膜を有する発熱体は種々知られており、導電
性微粉末としてカーボングラツク、グラファイト、金属
或いは金属酸化物の微粉末が用いられている（特開昭６
０−５９１３１号公報、特開昭５４−１４９７５８号公
報等）。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のカーボングラツク或いはグラフアイ１〜を導電性
微粉末として用いる発熱体は、一般商用電圧１００〜２
０ＯＶ用には使用できるが、電源が電池の如き低電圧（
１，２〜２４■）用にはそのカーボンブラック或いはク
ラファイトの抵抗が高すぎるため発熱せず、使用できな
い。発熱体の抵抗（Ω）を前記カーボングラツク或いは
グラファイト微粉末を含有する発熱体の数１０分の１か
ら数１００分の１にするには金属粉が着目され得る。
しかしながら、これらの金属粉末は微粉化しても塗料液
に混合すると金属の比重が高いために導電性塗料として
保持している間、又は液状塗料膜が固化する製造過程で
金属微粉末が下部に沈殿する。したがって、金属粉を用
いて発熱体を製造する場合、均一な発熱面を得ることが
困難となる。
又、この沈殿を防止するために増粘剤や沈殿防止剤を該
塗料に混合することが考えられるが、これら従来の増粘
剤や沈殿防止剤では、これらの金属粉末を有効に分散さ
せることはできず、部分的に抵抗の異なる導電性発熱性
塗膜しか得られないため、均一な温度分布が要求される
面状発熱体（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｈｅａｔｅｒ：　Ｓ　、
　Ｈ、）には不向きとなる。
従って今日、電池を用いるような、低電圧の面状発熱体
は実用化されていないのが現状である。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は低電圧で使用可能なすぐれた発熱体を得るべく
、種々研究の結果、中空の樹脂粉末或いはガラス中空微
粉体に金属をメッキしたものが、発熱塗膜中に均一に分
散でき、低電圧で使用できる発熱体が得られることを見
出し、本発明に到達したものである。
即ち、本発明は、ガラス又は樹脂の中空球状微細粒子に
金属をメッキした密度０．２〜０．９（ｇ／ｃＪ）未満
の導電性微細粒子粉末と合成樹脂バインダーからなる導
電性発熱性塗料又はペースト、および上記の塗料又はペ
ーストで所望の形状の固体又は固体表面を塗布或いは浸
漬処理してなる導電性発熱体および製造法に関する。
本発明のガラス又は樹脂中空球状微細粒子は、３ 例えば、ガラスではスコッチライト（登録商標）グラス
バルブ（Ｓ　６０／１００００等、住友スリーエム株式
会社製）等が、樹脂ではポリメタクリル酸メチル（Ｉ）
ＭＭＡ）、ポリスチレン等が挙げられる。
これらのガラスはソーダ石灰硼珪酸ガラス（Ｓｉ　０２
５４．　Ａ　Ｑ　２０３１４．　Ｂ　ｅ　０３８．３．
　Ｆ　ｅ　０３０．２゜Ｎ　ａ　２００．５．　Ｍ　ｇ
　０１．　Ｃａ　０２２）等であり、又耐熱性樹脂は、
ポリアミド樹脂等が用いられる。
これらガラス又は耐熱性樹脂の中空球状微細粒子の大き
さは４〜３５０μφが適当であり、好ましくは１０〜２
００μφである。４μφ以下では面状発熱体としての抵
抗（Ω）が過大になり、３５０μφ以上では分散が困難
となるので好ましくない。又、中空体のガラス又は樹脂
の厚みは０゜５〜２μであることができる。
これらのガラス又は樹脂の中空球状微細粒子への金属メ
ッキは無電解メッキ法、又は無電解メッキ法と電解メッ
キ法の併用等で行なわれる。金属メッキをする場合の金
属の種類は、Ｐｔ、Ａｕ、ＡｇおよびＮ」が適当である
。他の金属、例えば４− Ｃｕ、Ｓｎ等は発熱体の使用中に酸化され電気抵抗が上
昇するため適当でない。
金属のうち、コスト及び品質の安定性の双方を満足させ
得るものはＡｇであった。
金属メッキの厚さは０．０３〜０．８μｍ、好ましくは
０．１〜０．３μｍである。この厚さが０．０３μｍ以
下では抵抗（Ω）が過大になり、０．８μｍ以上となる
と分散が困難になり、そのためコストアップすることに
なる。
金属メッキされたガラス又は樹脂の中空球状微細粒子粉
末の密度は合成樹脂バインダーと同程度のものであり、
０．２〜０．９未満（ｇ　／　ｃｉ　）であり、０．２
以下だと偏析（ｓｅ（Ｈｒｅｇａｔｉｏｎ）　Ｌ／強度
不足となり、又０．９以上となると沈殿するため分散性
が悪く好ましくない。
導電性物質の合成樹脂バインダーとしては熱可塑性、熱
硬化性及び電子線硬化樹脂が用いられ、その発熱体の適
応分野に応じて適宜に選択することができる。熱可塑性
樹脂としては、軟化点が１５℃以上、平均分子量が数千
〜数十万のものであリ、熱軟化性樹脂又は反応型樹脂と
しては塗布液の状態では２００，０００以下の分子量で
あり、塗布乾燥後、加熱により縮合、付加等の反応によ
り分子量は無限大のものとなる。又ラジカル重合性を有
する不飽和二重結合を示すアクリル酸、メタクリル酸、
あるいはそれらのエステル化合物のようなアクリル系二
重結合、ジアリルフタレートのようなアリル系二重結合
、マレイン酸、マレイン酸誘導体等の不飽和結合等の、
放射線照射による架橋あるいは重合乾燥する基を熱可塑
性樹脂の分子中に含有または導入した放射線軟化系樹脂
を用いることができる。
これらの合成樹脂は例えば、ポリイミド樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、シリコーン樹
脂、ポリチタノカルボシラン樹脂、フェノール樹脂、エ
ポキシ樹脂、ポリパラバン酸樹脂、ポリウレタン樹脂、
ポリエステル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、
ポリフェニレンサルフィド樹脂、ポロフロン樹脂、ポリ
オレフィン樹脂、塩ビ樹脂等であり、塗膜の所望の目的
温度に応じて軟化温度或いは分解温度を有する樹脂を選
択することができる。
本発明の導電性中空球状微細粒子粉末と合成樹脂バイン
ダーの量割合は、所望する発熱温度、発熱面の大きさ等
により、該導電性微細粒子粉末、及び合成樹脂の種類及
び組合せ等により種々選択されるが、一般的には該導電
性微細粒子粉末１゜０重量部（以下部と略す）に対して
、２５〜３３０部好ましくは３０〜２００部である。
合成樹脂の割合が２５部以下では抵抗値の小さいものが
得られ、高温の発熱体（広い発熱面をもつものに応用で
きる）が得られるが、塗膜強度が不足すると共に電気抵
抗の温度係数が小さくなって、温度むらが生じやすい。
一方、合成樹脂の量が３３０部以上では発熱に必要な電
流が得られず（抵抗値が過大になって）実用に適さない
ものとなる。
本発明において使用可能な印加電圧は０．５〜２００Ｖ
であり、使用可能な印加電圧は合成樹脂バインダーと導
電性微粉末の割合及び膜厚を変え７− る等により調節することができ、例えば低電圧電池用に
は膜を厚くし、又導電性微粉末の量割合を多くすること
により調節することができる。本発明では、発熱体の表
面温度を塗料配合、塗布厚さ、印加電圧等の組合せによ
り最大約４５０℃までの任意温度に（環境温度−３０℃
〜４０℃で）長時間安定して得ることができる。
この発明の導電性微細粒子粉末と合成樹脂とを主成分と
する塗料は各種塗装方式、例えば、はけぬり塗装、ロー
ラー塗装、吹き付は塗装、静電塗装、電着塗装或いは粉
体塗装等の塗装剤に又は浸漬用に応じて他の添加剤或い
は補助剤を加えることができる。　これらの添加剤、補
助剤は、例えば希釈溶剤、沈降防止剤或いは分散剤、酸
化防止剤、他の顔料その他の必要な添加剤であることが
できる。
希釈溶剤としては、塗料に使用される溶剤１例えば脂肪
族炭化水素、芳香族石油ナフサ、芳香族炭化水素（トル
エン、キシレンなど）、アルコール（イソプロピルアル
コール、ブタノール、エチ一 ルヘキシルアルコール等）、エーテルアルコール（エチ
ルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチレングリコール
モノエーテル等）、エーテル類（ブチルエーテル）、酢
酸エステル、酸無水物、エーテルエステル（エチルセロ
ソルブアセテ−１−）、ケトン（メチルエチルケトン、
メチルイソブチルケトン）Ｎ−メチル２−ピロリドン、
ジメチルアセトアミド、テトラヒドロフラン等が使用さ
れる。
これらはバインダーである合成樹脂に応じて適宜、好ま
しいものが選択される。この希釈溶剤の使用量は樹脂１
００部に対して４００部以下の範囲で選択される。
必要により用いる沈降防止剤としては、メチルセルロー
ズ、炭酸カルシウム、変成ベントナイト微粉等が挙げら
れ、又分散剤としては、各種界面活性剤が使用され、ア
ニオン系活性剤（脂肪酸塩類、液体脂肪油硫酸エステル
塩類）、カチオン系活性剤（脂肪族アミン塩類、第４級
アンモニウム塩類）、両性系活性剤或いはノニオン系活
性剤が挙げられる。又塗料又はペーストの乾燥固化又は
硬化を短時間で容易に行なうために硬化剤を加えること
ができる。
これらの硬化剤は樹脂に応じて、それぞれ選択し得、脂
肪族、或いは芳香族ポリアミン、ポリイソシアネート、
ポリアミド、アミン、チオ尿素、酸無水物などの通常の
硬化剤が用いられる。
その他、安定剤、可塑剤、酸化防止剤などが適宜に用い
られる。
本発明の導電性発熱性塗料は、プラスチック、セラミッ
クス、木質、繊維、紙、電気絶縁被覆した金属材料その
他の基剤から形成される所望の形状の固体或いは固体表
面に塗布或いは浸漬して発熱体を製造することができる
。
例えば、２本以上の金属製端子を固定した電気絶縁被覆
した金属材料、セラミックス、プラスチックス、木質体
又はそれらの組合せ体の基台に、本発明の塗料を約０．
２ｎ＋＋ｎ〜３　、５ｍｍの厚さに塗布する（硬化後の
塗膜厚０．１ｍｍ〜３　ｍｍ）。
前記基台の形状は平面、曲面ともに格別限定されず、線
状、棒状、円筒状、平面状、又はその他の３次元曲面状
のものからなる発熱体とすることができる。
基台表面はセラミックス皮覆が望ましいが、］５５℃以
下の所望温度であれば、木質によっても使用可能な場合
がある。さらに木質、又はプラスチック体又は金属体に
、セラミックスを表面被覆し、複合体とする等の組合せ
体も可能である。
塗布される固体表面が広く、ハケ塗り、ロール塗り、ス
プレィ塗りをする時には、塗料の流動性を上げて作業性
をよくする。この場合は希釈用に溶媒を伝導粉末の合計
１００部に対して、４００部以下の範囲で混合すること
がよく、それ以上では塗料がながれすぎて所定の塗膜厚
さになりにくく、所望の塗膜表面温度をうるのに適当で
ない。
塗膜の表面同化又は硬化は約３５０℃〜７０℃の温度で
硬化或いは乾燥固化するか或いは電子線（放射線）硬化
される。
乾燥同化或いは硬化を約３５０℃〜７０°Ｃで充分な時
間をかけると、平滑な所定厚さの膜かえられる。それよ
り高温では、発砲、波動、亀裂、変１ 質の危険があり７０℃以下では長時間を要するので好ま
しくない。
膜厚約０．２ｍｍ〜３．５ｍｍに塗布して、該塗料を３
５０℃以下の温度で反応硬化させると約０．１ｍｍ〜３
６０ｍｍ厚さの乾燥固化した塗膜を得て、低温は勿論、
高温の電気抵抗発熱塗膜体を得る。塗布厚は約０゜１ｍ
ｍ〜３　、０ｍｍが好ましくＯ，ｌ＋＋＋ｍ以下では電
気抵抗が過大となり、単位面積当り電力が過小となり、
又膜強度が不足し、３　、０ｍｍ以上では、粒子の沈降
分離が起って偏析しやすく、又均−な塗膜が得られにく
い。この塗膜の金属端子間の電気抵抗は、前述のとおり
常温で０．１〜３００Ω／口（Ω／口とは正方形面積に
対する電気抵抗値を表わす）である。
漏電の心配がある場合は、発熱塗膜体の上に電気１Ｉ４
Ａｅ皮膜を強度上必要限度に薄くカバーする。
厚すぎると熱の移動が妨げられる。
又、繊維、又は紙を本発明の金属メッキ中空球状微細粒
子と合成樹脂とを含有する塗料又はペーストで処理する
ことにより、同様に発熱体とすることができる。
２ 又電子線（放射線）及び硬化性樹脂を用いることにより
、すぐれた表面性を有する発熱体を得ることができる。
本発明の電導性発熱塗料では、金属メッキ中空球状微細
粒子及び合成樹脂の種類、配合比及び膜厚とそれらの組
合せを選択することにより、更に発熱面積を選択したり
、又使用電圧を選択することにより、発熱体の温度を所
望の温度に調節することができる。
〔作用〕
本発明の導電性発熱性塗料は自己温度制御作用があり、
特に厳密に塗膜の厚さを均一化する必要がなく、所望の
形状の固体表面を手塗りで塗膜が形成でき、又、所望の
形状の含浸性固体物質（繊維、紙）に浸漬して発熱体を
製造できるので、種々の分野、例えば室内壁面、床、屋
根、炉内面、管内外面、カーペット、毛布、簡易ヒータ
ー、保温器、凍結防止器、゛信号カバー、鍋等で広く利
用される発熱体とすることができる。特に暖房、保温、
加熱部品のものとして、すぐれた発熱体とすることかで
きる。そして本発明では、自己温度制御作用があり約４
５０℃迄の間の温度範囲において、所望の温度に自由に
調節でき、又広い発熱面から狭い発熱面にわたり、又種
々の形状及び面（凹凸面等、含めて）において、均一の
温度分布を有する発熱体とすることができる。
失胤貫 本発明を実施例にて更に詳細に説明するが、本発明はこ
れらの例に限定されるものでないことは言う迄もない。
夫應析↓ ガラス（ソーダ石灰硼珪酸）の中空球状粒子（３０〜７
０μφ）に無電解メッキ法によりＡｇメッキ（メッキ厚
０．１〜０．２μｍ）して得たカッ゛密度０６６〜０．
８（ｇ／ｃｉ）の導電性Ａｇメッキガラス中空球状粒子
粉末（ＰＭ）とバインダーとして各種樹脂（Ｒ）を用い
た場合のＲ／ＰＭとΩ／口の関係を第１図に示す。これ
は両端に端子を設けた３ＧＸ３ｃｍのガラス板上にＰＭ
１００部に対して、Ｒを５０部、１００部、２００部及
び３００部配合した塗料を用いて膜厚１ｍの発熱体を製
作し、Ω計によってその抵抗Ω／口を測定すると、上下
二つの曲線の範囲に入る。樹脂の種類により抵抗が相違
し、例えばＲ／Ｐ、Ｍ＝２において、高抵抗のものでは
常温で１０Ω／口を示しく常温硬化１液型シリコン、ウ
レタン樹脂等）、低抵抗のものでは３Ω／口を示した（
不飽和ポリエステル樹脂）。
エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフロン樹脂、ポリ
エーテルエーテルケ１〜ン樹脂、ポリチタノカルボシラ
ン樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂等は中間に入り
、樹脂の種類や製造条件によって変った値を表し、この
２つの曲線の間の範囲であることがわかった。
これから明らかなように樹脂バインダーを増すと抵抗Ω
／口が増加することがわかり、樹脂の種類、割合により
、種々の温度の発熱体を得ることができることを示すも
のである。
失庭粁Ｉ 実施例１と同様にして得られたＡｇメッキガラス中空球
状粉末〔３０〜７０μφ、０．１〜０．２μｍメツ１５ 膜厚、密度０．６〜０．８（ｇ／ａ＆）　）　１００部
に硬化剤ドデセニル無水コハク酸（ＤＤＳＡ）を配合し
た１液性工ポキシ１３０部配合して得られた導電性塗料
を用い、これを１０■Ｘ　１０ｃｍガラス基板に２皿厚
に塗布し、１００℃で硬化して得られた面状発熱体にお
けるΩ／口と温度の関係は第２図に示すとおりである。
この発熱体に６ｖの電圧を印加すると５５℃の表面温度
となった（室温１８℃）。
この実験から推定すると１０Ω／口の塗膜は１００■を
印加すると１７２ａｎ　Ｘ　１７２Ｇサイズを５５℃に
昇温することができる。
宍１１鮭」− Ａｇメッキガラス中空球状粉末〔３０〜７０μφ。
０．１〜０．２μｍメッキ厚、密度０．６〜０．８（ｇ
／ｃ＋１？）　〕１００部に対して６０部のポリアミド
樹脂からなる塗膜を９５％Ａ１□０３のセラミック板（
２０Ｇ×２０■サイズ、２ｃｍ厚）に形成して２４Ｖｏ
ｌｔ（１４４Ｗ）を板両端に平行して塗膜に埋め込んだ
銅電極に印加すると２１０℃の高温を得た（室温２０℃
）。１００ｖを印加すると１４４Ｗが２，５００Ｗにな
り、約８０ＣＩＩＩＸ８０Ｑ１１サイ＝１６− ズが２１０℃になって従来考えられなかった大面積のＳ
、Ｈ，が可能になった。これに対して、従来のＳ、Ｈ，
は１５ＱＩＩ　Ｘ　３０ａｎ、１００Ｖ、　２００℃、
ＳｉＣ。
Ｎｉ−Ｃｒ発熱体が最大寸法である。
【図面の簡単な説明】
第１図は樹脂と導電性粉末との割合に対する抵抗を示す
グラフ、第２図は本発明の発熱体の６■における発熱温
度と電気抵抗の関係を示すグラフである。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ガラス又は耐熱性樹脂の中空球状微細粒子に金属
    をメッキした密度０．２〜０．９未満（ｇ／／ｃｍ＾３
    ）の導電性微細粒子粉末と合成樹脂バインダーからなる
    導電性発熱性塗料又はペースト。
  2. （２）ガラス又は耐熱性樹脂の微細中空状粒子が４〜３
    ５０μφである請求項１記載の発熱性塗料又はペースト
    。
  3. （３）金属メッキの厚さが０．０３〜０．８μｍである
    請求項１記載の発熱性塗料又はペースト。
  4. （４）導電性微細粒子粉末１００重量部に対して合成樹
    脂バインダー３０〜３６０重量部の割合である請求項１
    記載の発熱性塗料又はペースト。
  5. （５）合成樹脂バインダーがシリコン樹脂、ウレタン樹
    脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂から選択されたもの
    である請求項１記載の発熱性塗料又はペースト。
  6. （６）所望の形状の固体又は固体表面を請求項１、２、
    ３、４、又は５記載の塗料又はペーストで塗布或いは浸
    漬処理して得られた導電性発熱体。
  7. （７）所望の形状の固体又はその表面を請求項１、２、
    ３、４、５又は６記載の塗料又はペーストで塗布又は浸
    漬し、ついで７０℃〜３５０℃の温度で硬化することを
    特徴とする請求項７記載の導電性発熱体の製造方法。
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