JPH09326291A - 面状発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 織密度を高くしても熱圧着加工で電気絶縁加
工ができ、しかも電気絶縁樹脂フィルム接着性の優れた
耐久性のある面状発熱体を提供する。 【解決手段】 発熱体織物の地組織を広い空隙を有する
搦織組織や模紗織組織とし、電極部は織密度の高い平織
組織にして、電極部以外の地組織の空隙を介して両面の
熱可塑性樹脂フィルムを熱圧着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、融雪、床暖、座席
や温熱布団等の発熱体に用いられる面状発熱体に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、融雪シート、ホットカーペット、
温熱座席、温熱布団等の発熱製品は発熱体を敷物に埋設
して使用している。発熱体にはニクロム線、導電材を樹
脂に付与した合成樹脂発熱糸、導電材を樹脂に塗布した
フィルム発熱体がある。

【０００３】合成樹脂発熱糸は、可撓性に富むもので比
較的電気抵抗値の高い発熱線である。したがって、電極
部を有する織物に織り込んで使用されることが多く、実
開昭５３ー１５８５１６号、特開昭６２−１００９６８
号公報等により知られている。比較的電気抵抗値の低い
ニクロム線発熱体は電極間距離が長く取れるのでニクロ
ム線の両端に直接電圧をかけて通電発熱させて発熱体を
得ることができる。

【０００４】合成樹脂発熱糸を用いた発熱体は、複数の
電極糸を収束させた電極部を所定間隔に複数列設け、電
極間に合成樹脂発熱糸を電極部と交差するように多数織
り込み、電極部間及び合成樹脂発熱糸間には電気抵抗値
の高い合成繊維を織り込んで織物にし、織り上がり織物
の表面は電気絶縁性が無いのでそのままでは発熱体とし
て使用することができないので、電気絶縁性を得るた
め、織物表面を電気絶縁樹脂フィルム等で被覆してい
る。織物表面を樹脂フィルムで被覆する方法として接着
剤式と熱圧着式がある。接着剤式は接着剤を織物または
フィルムに塗布して張り合わせる方法であり、熱圧着式
は粗い密度で織った織物の両面に熱可塑性樹脂フィルム
を重ねて熱圧着する方法で、織物両面の熱可塑性樹脂フ
ィルムが粗い織り織物の間隙を通過してお互いに熱融着
して一体化する方法である。

【０００５】接着剤式は一般的であるが接着剤塗布、接
着剤乾燥、圧着、キュアと工程数が多く加工コストが高
くなる問題がある。熱圧着式は単に熱圧着するだけで接
着剤を使用しないため加工しやすいが、発熱体織物の織
密度を粗くする必要がある。発熱体織物の織り密度を過
度に粗くすると電極糸と発熱糸の密着性が弱くなる。ま
た、発熱体織物の織り密度を高くするにしたがって熱可
塑性樹脂フィルムの融着性が弱くなる問題がある。特開
平８−１７５６２号に面状発熱体織物に織り込んだバイ
ンダー繊維を介して電気絶縁樹脂フィルムを熱圧着する
方法が提案されているがコストアップの問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
現状に鑑みててされたもので、電極糸と発熱糸の密着性
が強く、熱圧着方式で熱可塑性樹脂フィルムの接着性も
強い面状発熱体を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、このよう
な課題を解決するために鋭意検討の結果、電極部は平織
り組織で、電極部以外の地組織を搦織や模紗織組織にす
ることによって目的とする面状発熱体を得ることを見い
だし本発明に到達した。

【０００８】すなわち、本発明は、複数の電極糸を収束
させて所定間隔で複数列配列した電極部に対し交差する
ように合成樹脂発熱糸を配し、電極部間及び合成樹脂発
熱糸間に電気抵抗値が高い合成繊維を織り込んだ織物の
両面を電気絶縁樹脂フィルムで被覆した面状発熱体にお
いて、電極部は平織組織で、電極部以外の地組織は搦
織、模紗織組織からなる織物であり、この地組織の織目
空隙を介して両面の電気絶縁樹脂フィルムが熱圧着され
ていることを特徴とする面状発熱体を要旨とするもので
ある。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の一例を示す面状発熱体の平面概略図で
ある。図１において、面状発熱体１は、経方向に複数の
電極糸よりなる電極部４を両耳部と中央の３列配列し、
この電極部に交差するように緯方向に合成樹脂発熱糸５
を配し、電極部間に電気抵抗値の高い合成繊維２を経糸
として織り込み、合成樹脂発熱糸間にも電気抵抗値の高
い合成繊維３を緯糸として織り込んで、電極部同士や発
熱糸同士が一定の距離を保って短絡しないようにすると
共に、この織物の両面が電気絶縁樹脂フィルム６で被覆
されて、面状発熱体全体の電気絶縁性が保たれている。
そして電極部４に電圧をかけると発熱糸５に電気が流れ
て発熱する。

【００１０】図２は、図１の面状発熱体の電極部付近を
緯糸方向に切断した断面構造を示す概略断面構造図であ
る。図２において、電極部４の間には電極部間の経糸と
して織り込まれた電気抵抗値の高い合成繊維２があり、
発熱糸５の間には緯糸として織り込まれた電気抵抗値の
高い合成繊維３があって、電極部同士や発熱糸同士が一
定の距離を保って短絡しないようにすると共に、両面の
電気絶縁樹脂フィルム６が熱圧着されていて、面状発熱
体全体の電気絶縁性が保たれている。

【００１１】本発明の面状発熱体には特殊な場合を除い
て、経糸に電極糸７を複数本収束して電極部として複数
列帯状に所定間隔に設ける。電極部の間隔は発熱糸の発
熱性能及び目的とする面状発熱体の発熱温度によって決
定する。発熱糸の電気抵抗値が１００Ω／cmである場
合、使用電源が１００Ｖで５５cm、２４Ｖで１５cm、１
２Ｖで５cm程度の電極間距離が発熱体の表面温度が４０
〜６０℃を得るのに適している。

【００１２】電極糸の収束本数は、電極糸の通電能力と
面状発熱体の消費電流によって決定される。電極糸とし
ては、銅線の撚糸や合成繊維を芯糸としてその表面に銅
箔をテープ状にして巻き付けたカバリング糸が用いられ
る。銅箔カバリング糸は耐屈曲疲労性に優れ、発熱体の
加工工程での熱処理温度条件での熱伸縮性を他の繊維素
材に合わせることが容易である。銅箔は他の金属をメッ
キ加工して使用することもできる。

【００１３】電極部に対し交差させて用いる合成樹脂発
熱糸は、芯糸に導電性粒子を分散した導電性樹脂を被覆
して得る。芯糸に用いる糸条は特に限定しないが、特開
平２−３００３７８号公報に開示されている鞘部に融点
の低い熱可塑性樹脂を配した芯鞘型複合繊維を用いるの
が導電性樹脂との接着性のよい発熱糸が得られ、耐屈曲
疲労性が向上するので好ましい。導電性粒子としては、
特に限定するものではなく、カーボン、グラファイト、
金属等のいずれでも用いることができ、これらを併用し
てもよい。カーボン粒子としては、アセチレンブラッ
ク、ケッチェンブラック、ファーネスブラック等があ
り、グラファイトとしては、天然グラファイトと合成グ
ラファイトがある。また、金属としては、金、銀、アル
ミニューム、ニッケル、スズ等があり、金属を合成樹脂
や無機粒子の表面にメッキや蒸着処理により被覆したも
のを導電性粒子として用いることもできる。導電性粒子
を分散するベース樹脂としては、ポリウレタン系樹脂、
ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、ブチラール系樹
脂等の熱可塑性樹脂が好ましい。

【００１４】芯糸に導電性樹脂を被覆する方法として
は、ベース樹脂を溶媒に溶解して導電性粒子を分散した
ペースト液に芯糸を漬浸した後、円形ダイスにて余分の
ペースト液を除去し、熱処理して溶媒を除去して導電性
樹脂を固化する方法が一般的である。

【００１５】電極部間及び合成樹脂発熱糸間に織り込む
電気抵抗値の高い合成繊維は、体積固有抵抗が１０¹²Ω
・cm以上の合成樹脂よりなる繊維であり、この合成樹脂
としては、ポリエステル樹脂、ナイロン樹脂、アクリル
樹脂、ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。また、電気
抵抗値の高い合成繊維は、フィラメント糸であっても紡
績糸であってもよく、フィラメント糸の場合もモノフィ
ラメントであってもマルチフィラメントであってもよ
く、捲縮加工等が施されたものであってもよいが、高圧
空気をノズルから噴射させて攪乱気流を作り、該攪乱気
流域にマルチフィラメントを通過させてマルチフィラメ
ントのフィラメントの交錯、ループ、クリンプ等を形成
させた流体攪乱加工糸にすると、その表面には複雑なフ
ィラメントの乱れを有しているため糸間の滑りが妨げら
れて発熱体織物の織り組織の変形や裁断部のほつれを防
止することができて好ましい。

【００１６】本発明の面状発熱体の織物を製織する組織
は、電極部は平織組織で可能な限り織密度は高いのが好
ましい。電極部では電極糸が発熱糸を保持して電極糸か
ら発熱糸に電気を流す接点になる。したがって、織り密
度が大きいほど電極糸と発熱糸の接合が強くなり好まし
い。織密度は無限に大きくできるものでなく電極糸の太
さと緯糸、発熱糸の太さから織密度限界は決定される。
しかし、面状発熱体織物は電気絶縁フィルムで両面を熱
圧着して被覆する。熱圧着は織物の織空隙を通過した熱
可塑性樹脂電気絶縁フィルムによって接着される。織物
全体の織り密度が高過ぎると熱圧着による接着が弱くな
る。そこで、電極部間の織り組織は広い空隙を形成する
ことのできる搦織組織または模紗織組織にする。図３に
本発明で使用することのできる搦織組織の組織状態の例
を示す。また、図４に本発明で使用することのできる模
紗織組織の組織図の例を示す。搦織や模紗織は糸を部分
的に収束させて大きい空隙を確保できる。すなわち、電
極部は平織組織で、電極部以外の地組織は搦織や模紗織
組織にすることで熱可塑性樹脂電気絶縁フィルムが容易
に織り目を通過して接着される。したがって電極部の緯
糸密度を織密度限界まで高くするこが可能になる。

【００１７】面状発熱体の電気絶縁性を保証するために
両面を被覆する電気絶縁樹脂フィルムは、体積固有抵抗
値が１０¹⁴Ω・cm以上の熱可塑性樹脂よりなるものが好
ましい。この樹脂としては、塩化ビニル系樹脂、ポリエ
ステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等を用いることが
できる。フイルムの被覆は面状発熱体用の織物の表裏に
電気絶縁樹脂フィルムを重ねて、フィルムの融点より高
い温度で熱圧着加工する。

【００１８】

【実施例】次に、本発明を実施例によって具体的に説明
する。

【００１９】実施例１ 体積固有抵抗が１０¹⁴Ω・cmのポリエステルマルチフィ
ラメント２５０ｄ／２４ｆ（融点２５５℃）を芯糸に幅
０．５mm、厚み０．１mmの錫メッキした銅箔のテープを
２０５０Ｔ／ｍでカバリングして得た電極糸を図１のご
とく両耳部に３６本並べて配置し、ポリエステルマルチ
フィラメント５００ｄ／７０ｆを株式会社愛機製作所製
ＡＴ機にヘバーライン社製エアーノズル Hemajet 341 t
ype を取り付け、オ−バ−フィード率５％にてエアー圧
５kg／cm² 、加工速度１００ｍ／min.で交絡加工した糸
条を電極糸間に６２１本と耳部の電極糸の外側にそれぞ
れ６本配置して経糸とし、緯糸に発熱糸として芯部に融
点が２１０℃のナイロン６・６６共重合樹脂、鞘部に融
点１４０℃のナイロン６・１２共重合樹脂を配した４２
０ｄの芯鞘複合モノフィラメント糸を熱可塑性ポリウレ
タン樹脂〔商品名：クリスボン８５６６，大日本インキ
化学工業株式会社製〕１００部に平均粒子径５３ミリミ
クロンのアセチレンブラック〔商品名：デンカブラック
ＨＳ−１００，電気化学工業株式会社製〕を２０部、平
均粒子径５０ミクロンの合成グラファイト〔商品名：フ
ァインパウダーＳＧＰ５０，株式会社ＳＥＣ製〕を２０
部、イソシアネート架橋剤〔商品名：バーノックＤＮ９
５０，大日本インキ化学工業株式会社製〕を５部それぞ
れ添加、攪拌、混合したカーボンペーストに漬浸し直径
１．３mmの円形状ダイスに通した後１６０℃のオーブン
で熱処理した電気抵抗１１０Ω／cmの糸条と経糸に用い
た交絡加工糸条をＳ方向に６０Ｔ／ｍで３本合撚した糸
条を１：５の割合で用いて、全幅８３０mm、電極間幅８
００mm、経糸密度２０本／吋、緯糸密度２０本／吋の電
極部は平織組織で、地組織は図３に組織状態を示す搦織
組織である発熱体織物を得た。得られた発熱体織物を５
６０mmの長さに切断し、体積固有抵抗が１０¹⁴Ω・cmで
厚さ４００ミクロンの塩化ビニルフィルム〔商品名：ア
ルトロンフィルム、三菱ビニル化成株式会社〕を幅８６
０mm、長さ６００mmの大きさに２枚用意して、発熱体織
物の両面にフィルムを重ね合わせて片面ヒーター付きの
圧着機を用いて温度１８０℃、圧力５００ｇ／cm² で１
５０秒熱圧着して本発明の面状発熱体を得た。

【００２０】実施例２ 体積固有抵抗が１０¹⁴Ω・cmのポリエステルマルチフィ
ラメント２５０ｄ／２４ｆ（融点２５５℃）を芯糸に幅
０．５mm、厚み０．１mmの錫メッキした銅箔のテープを
２０５０Ｔ／ｍでカバリングして得た電極糸を図１のご
とく両耳部に３６本並べて配置し、ポリエステルマルチ
フィラメント５００ｄ／７０ｆを株式会社愛機製作所製
ＡＴ機にヘバーライン社製エアーノズル Hemajet 341 t
ype を取り付け、オ−バ−フィード率５％にてエアー圧
５kg／cm² 、加工速度１００ｍ／min.で交絡加工した糸
条を電極糸間に６２１本と耳部の電極糸の外側にそれぞ
れ６本配置して経糸とし、緯糸に発熱糸として芯部に融
点が２１０℃のナイロン６・６６共重合樹脂、鞘部に融
点１４０℃のナイロン６・１２共重合樹脂を配した４２
０ｄの芯鞘複合モノフィラメント糸を熱可塑性ポリウレ
タン樹脂〔商品名：クリスボン８５６６，大日本インキ
化学工業株式会社製〕１００部に平均粒子径５３ミリミ
クロンのアセチレンブラック〔商品名：デンカブラック
ＨＳ−１００，電気化学工業株式会社製〕を２０部、平
均粒子径５０μの合成グラファイト〔商品名：ファイン
パウダーＳＧＰ５０，株式会社ＳＥＣ製〕を２０部、イ
ソシアネート架橋剤〔商品名：バーノックＤＮ９５０，
大日本インキ化学工業株式会社製〕を５部それぞれ添
加、攪拌、混合したカーボンペーストに漬浸し直径１．
３mmの円形状ダイスに通した後１６０℃のオーブンで熱
処理した電気抵抗１１０Ω／cmの糸条と経糸に用いた交
絡加工糸条をＳ方向に６０Ｔ／ｍで３本合撚した糸条を
１：５の割合いで用いて、全幅８３０mm、電極間幅８０
０mm、経糸密度２０本／吋、緯糸密度２０本／吋の電極
部は平織組織で、地組織が図４の６×６模紗組織である
発熱体織物を得た。得られた発熱体織物を５６０mmの長
さに切断し、体積固有抵抗が１０¹⁴Ω・cmで厚さ４００
ミクロンの塩化ビニルフィルム〔商品名：アルトロンフ
ィルム、三菱ビニル化成株式会社〕を幅８６０mm、長さ
６００mmの大きさに２枚用意して、発熱体織物の両面に
フィルムを重ね合わせて片面ヒーター付きの圧着機を用
いて温度１８０℃、圧力５００ｇ／cm² で１５０秒熱圧
着して本発明の面状発熱体を得た。

【００２１】比較例１ 体積固有抵抗が１０¹⁴Ω・cmのポリエステルマルチフィ
ラメント２５０ｄ／２４ｆ（融点２５５℃）を芯糸に幅
０．５mm、厚み０．１mmの錫メッキした銅箔のテープを
２０５０Ｔ／ｍでカバリングして得た電極糸を図１のご
とく両耳部に３６本並べて配置し、ポリエステルマルチ
フィラメント５００ｄ／７０ｆを株式会社愛機製作所製
ＡＴ機にヘバーライン社製エアーノズル Hemajet 341 t
ype を取り付け、オ−バ−フィード率５％にてエアー圧
５kg／cm² 、加工速度１００ｍ／min.で交絡加工した糸
条を電極糸間に６２１本と耳部の電極糸の外側にそれぞ
れ６本配置して経糸とし、緯糸に発熱糸として芯部に融
点が２１０℃のナイロン６・６６共重合樹脂、鞘部に融
点１４０℃のナイロン６・１２共重合樹脂を配した４２
０ｄの芯鞘複合モノフィラメント糸を熱可塑性ポリウレ
タン樹脂〔商品名：クリスボン８５６６，大日本インキ
化学工業株式会社製〕１００部に平均粒子径５３ミリミ
クロンのアセチレンブラック〔商品名：デンカブラック
ＨＳ−１００，電気化学工業株式会社製〕を２０部、平
均粒子径５０ミクロンの合成グラファイト〔商品名：フ
ァインパウダーＳＧＰ５０，株式会社ＳＥＣ製〕を２０
部、イソシアネート架橋剤〔商品名：バーノックＤＮ９
５０，大日本インキ化学工業株式会社製〕を５部それぞ
れ添加、攪拌、混合したカーボンペーストに漬浸し直径
１．３mmの円形状ダイスに通した後１６０℃のオーブン
で熱処理した電気抵抗１１０Ω／cmの糸条と経糸に用い
た交絡加工糸条をＳ方向に６０Ｔ／ｍで３本合撚した糸
条を１：６の割合いで用いて、全幅８３０mm、電極間幅
８００mm、経糸密度２０本／吋、緯糸密度１４本／吋の
電極部の組織及び地組織が共に平織組織である発熱体織
物を得た。得られた発熱体織物を５６０mmの長さに切断
し、体積固有抵抗が１０¹⁴Ω・ｃｍで厚さ４００ミクロ
ンの塩化ビニルフィルム〔商品名：アルトロンフィル
ム、三菱ビニル化成株式会社〕を幅８６０ｍｍ、長さ６
００mmの大きさに２枚用意して、発熱体織物の両面にフ
ィルムを重ね合わせて片面ヒーター付きの圧着機を用い
て温度１８０℃、圧力５００ｇ／cm² で１５０秒熱圧着
して本発明の面状発熱体を得た。

【００２２】比較例２ 体積固有抵抗が１０¹⁴Ω・cmのポリエステルマルチフィ
ラメント２５０ｄ／２４ｆ（融点２５５℃）を芯糸に幅
０．５mm、厚み０．１mmの錫メッキした銅箔のテープを
２０５０Ｔ／ｍでカバリングして得た電極糸を図１のご
とく両耳部に３６本並べて配置し、ポリエステルマルチ
フィラメント５００ｄ／７０ｆを株式会社愛機製作所製
ＡＴ機にヘバーライン社製エアーノズル Hemajet 341 t
ype を取り付け、オ−バ−フィード率５％にてエアー圧
５kg／cm² 、加工速度１００ｍ／min.で交絡加工した糸
条を電極糸間に６２１本と耳部の電極糸の外側にそれぞ
れ６本配置して経糸とし、緯糸に発熱糸として芯部に融
点が２１０℃のナイロン６・６６共重合樹脂、鞘部に融
点１４０℃のナイロン６・１２共重合樹脂を配した４２
０ｄの芯鞘複合モノフィラメント糸を熱可塑性ポリウレ
タン樹脂〔商品名：クリスボン８５６６，大日本インキ
化学工業株式会社製〕１００部に平均粒子径５３ミリミ
クロンのアセチレンブラック〔商品名：デンカブラック
ＨＳ−１００，電気化学工業株式会社製〕を２０部、平
均粒子径５０ミクロンの合成グラファイト〔商品名：フ
ァインパウダーＳＧＰ５０，株式会社ＳＥＣ製〕を２０
部、イソシアネート架橋剤〔商品名：バーノックＤＮ９
５０，大日本インキ化学工業株式会社製〕を５部それぞ
れ添加、攪拌、混合したカーボンペーストに漬浸し直径
１．３mmの円形状ダイスに通した後１６０℃のオーブン
で熱処理した電気抵抗１１０Ω／cmの糸条と経糸に用い
た交絡加工糸条をＳ方向に６０Ｔ／ｍで３本合撚した糸
条を１：５の割合で用いて、全幅８３０mm、電極間幅８
００mm，経糸密度２０本／吋、緯糸度２０本／吋の電極
部の組織及び地組織が共に平織組織である発熱体織物を
得た。得られた発熱体織物を５６０mmの長さに切断し、
体積固有抵抗が１０¹⁴Ω・ｃｍで厚さ４００ミクロンの
塩化ビニルフィルム〔商品名：アルトロンフィルム、三
菱ビニル化成株式会社〕を幅８６０ｍｍ、長さ６００mm
の大きさに２枚用意して、発熱体織物の両面にフィルム
を重ね合わせて片面ヒーター付きの圧着機を用いて温度
１８０℃、圧力５００ｇ／cm² で１５０秒熱圧着して本
発明の面状発熱体を得た。

【００２３】実施例及び比較例で得られた面状発熱体の
塩化ビニルフィルム剥離強力をＪＩＳ Ｌ１０６６の試
験法に準じて測定した測定値を表１に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】表１から明らかなように本発明品は緯糸密
度を高くしても塩化ビニルフィルム剥離強力の高いもの
が得られた。これに対して、比較例１は、フィルム剥離
強力が低く、電極部を２つ折りにして電気抵抗値を測定
すると若干電気抵抗値が高くなる傾向があった。また比
較例２は、フィルム剥離強力が低かった。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、電極部の織密度が高く
電極糸と発熱糸の接続性が優れ、地織部は織目空隙を広
くとることができ、フィルムの接着性が向上し過酷な使
用に耐える信頼性の高いものが得られた。さらに熱圧着
加工が容易で、コストの面でも有利な面状発熱体を提供
することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例を示す面状発熱体の概略平面図で
ある。

【図２】本発明の面状発熱体の電極部付近の概略断面構
造図である。

【図３】本発明に用いることのできる搦織組織の組織状
態を示す図である。

【図４】本発明に用いることのできる模紗織組織の組織
図である。

【符号の説明】

１ 面状発熱体 ２ 電気抵抗の高い合成繊維 ３ 電気抵抗の高い合成繊維 ４ 電極部 ５ 発熱糸 ６ 電気絶縁樹脂フィルム ７ 電極糸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の電極糸を収束させ所定間隔で複数
   列配列した電極部に対し交差するように合成樹脂発熱糸
   を配し、電極部間及び合成樹脂発熱糸間に電気抵抗値が
   高い合成繊維を織り込んだ織物の両面を電気絶縁樹脂フ
   ィルムで被覆した面状発熱体において、電極部の組織は
   平織組織で、電極部以外の地組織は搦織組織あるいは模
   紗織組織であり、電極部以外の地組織では織目空隙を介
   して両面の電気絶縁樹脂フィルムが熱圧着されているこ
   とを特徴とする面状発熱体。