JPS5841637B2 - 面発熱体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は面発熱体の製造方法に関するものである。

最近、生活様式の向上に痒い、居室の暖房への関心が高
１す、中でも無公害型、快適性等の面から電気加熱式の
床暖房が注目されてきている。

しかしながら床暖房等に使用される面発熱体としては、
機械的強度を要求されるので、ガラス繊維強化熱硬化性
樹脂からなる面発熱体の開発が要望されてきた。

従来、か＼る面発熱体の製法として発熱素子とこれを被
覆する補強熱硬化性樹脂層は、この層の熱硬化性樹脂に
より接合されるものであるが界面で剥離を生ずる釦それ
があり、床面に敷設した状態で界面剥離を生ずると歩行
時に層間のずれによる床鳴り現象を生じ、居住者に不快
感を与えることになる。

又、層間で剥離を生ずると、機械的強度の低いものとし
かならないものであシ、更に従来の面発熱体では熱伝導
性が劣り発熱の立上り時間が長くなり、更に絶縁層が外
傷を受は易く満足できるものではなかった。

本発明はか＼る欠点を解消するためになされたものであ
って、その要旨は、熱硬化性樹脂に、該熱硬化性樹脂層
よりも熱伝導率が高い無機質粉末と導電性繊維とを混合
分散した樹脂組成物層と、熱伝導性繊維とガラス繊維と
の繊維混合物層とを積層し、加圧して樹脂組放物層の前
記熱硬化性樹脂と前記無機質粉末の一部を繊維混合物層
に移行させたのち硬化させることを特徴とする面発熱体
の製造方法に存する。

以下本発明の内容を詳細に説明する。

本発明において使用する熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂
、不飽和ポリエステル樹脂等の通常の熱硬化性樹脂であ
り、無機質粉末としては、炭酸カルシウム、アルミナ、
クレー、タルク、マイカ等の前記熱硬化性樹脂より熱伝
導率の高いものが使用される。

本発明においては、上記熱硬化性樹脂に前記無機質粉末
と導電性繊維とを混合分散させて硬化して導電層を形成
するのである。

この導電層が、通電すると発熱する発熱素子となるので
ある。

そして第１図に示すようにこの導電層１の片面もしくは
両面に、熱硬化性樹脂に熱伝導性繊維と前記無機質粉末
とガラス繊維とが混合分散されて硬化された絶縁層２が
一体に設けられる。

本発明に使用する導電性繊維としては、電気抵抗が１０
−２２−ｃｍ。

以下の導電性を示すものがよく、例えばスチールファイ
バー、ステンレスファイバー等の金属繊維、炭素繊維等
が好適である。

導電性繊維の形状としては、繊維長が長い方が繊維相互
が接触し易く、導電層の電気抵抗が小さくなり、強度が
向上し、更にガラス繊維を通過して面発熱体の表面に導
電性繊維が突出することがなくなり好筐しい。

しかし、繊維長が余り長すぎると混合される繊維同志が
絡み合い分散が不均一となり、導電層が均一に発熱しな
くなる。

したがって本発明に用いる導電性繊維の好ましい繊維長
としては、Ｑ、 ３ ｍｍ−２５１１Ｎの範囲、更に好
ましくは３朋〜１０１！ｔ１１Ｌの範囲である。

また導電性繊維の太さは、できるだけ細いものを使用す
るのが好ましい。

太い繊維は、細い繊維に比べて同量の繊維を使用しても
分散密度が粗くなり電気抵抗が低下せず、それだけ均一
に発熱しなくなシ、強度も低下し、繊維の混合量を増や
さなければならなくなるからである。

したがって本発明に用いる導電性繊維の太さは、平均直
径を５０ミクロン以下となすのが好ましい。

本発明の導電層における熱硬化性樹脂に対する前記無機
質粉末と導電性繊維の量としては、熱硬化性樹脂ｉｏｏ
重量部に対して前記無機質粉末が５０〜ｉｏｏ重量部、
導電性繊維が０．４〜３０重量部の範囲となすのが好ま
しい。

前記無機質粉末は熱伝導性を向上させる働きを有すると
ともに導電性繊維の分散を助ける働きを有するものであ
り、したがってその混合量が少なすぎると熱伝導性が低
下するし、導電性繊維の分散が不均一となりやすく、又
混合量が多くなシすぎやも導電性繊維の分散性が悪くな
るのである。

また、導電性繊維は電気抵抗を低下させるものであり、
混合量が少なすぎると発熱が困難となるし、多くなりす
ぎると均一な分散が困難となると共にコスト高となるの
である。

本発明に使用する熱伝導性繊維とは、熱伝導性の良好な
繊維のことであって、例えばガラス繊維等に熱伝導性の
良好なアルミニウム等の金属がコーティングされたもの
等である。

熱伝導性繊維の形状としては、上記導電性繊維はど厳密
ではないが、分散性等を考慮すると繊維長が３５間以下
のものが好筐しい。

この熱伝導性繊維は熱伝導性の良好な性質を有すると共
に若干の導電性をも有しているので８層への混合量によ
っては該絶縁層が導電性ともなり得るので注意を要する
。

したがって、絶縁層に導電性を付与せずに熱伝導性のみ
を付与させる為には、絶縁層の熱硬化性樹脂１００重量
部に対して熱伝導性繊維を３５重量部以下となすのが好
１しく、更に好ましい熱伝導性を得るためには５重量部
〜３０重量部の範囲となすのがよい。

本発明に使用するガラス繊維としては、通常の熱硬化性
樹脂の補強材として用いられているガラス繊維のチョッ
プ、ロービング等である。

絶縁層におけるガラス繊維の混合量としては、上記熱伝
導性繊維自体もガラス繊維と同様に補強効果を有するの
で、両者を合はせて絶縁層の熱硬化性樹脂１００重量部
に対して５重量部〜５０重量部の範囲とするのが好筐し
い。

また、絶縁層への前記無機質粉末の量としては、熱硬化
性樹脂１００重量部に対して５０〜２００重量部の範囲
が好ましい。

本発明の面発熱体を製造するには、熱硬化性樹脂に前記
無機質粉末と導電性繊維とを混合分散した樹脂組成物層
と、熱伝導性繊維とガラス繊維との繊維混合物層を積層
し、加圧して樹脂組成物層の上記熱硬化性樹脂と前記無
機質粉末の一部を繊維混合物層に含浸させたのち硬化さ
せて、導電層と絶縁層とを一体に成形する。

熱硬化性樹脂に前記無機質粉末と導電性繊維とを混合分
散させるには、一般に用いられている攪拌機によって行
ない得るが、先に熱硬化性樹脂に前記無機質粉末を添加
し混合分散させた後に、導電性繊維を添加して攪拌混合
するのが導電性繊維の分散が均一となり好ましい。

これは前記無機質粉末によって熱硬化性樹脂の粘度が調
整されると共に前記無機質粉末によって導電性繊維の絡
み合いが防止されて分散が助長されるためと思われる。

熱硬化性樹脂に前記無機質粉末と導電性繊維とを混合分
散させた樹脂組成物を均一な厚みに敷設し、その上に熱
伝導性繊維とガラス繊維との繊維混合物を載置し、ロー
ル等で加圧すると、上記樹脂組放物中の熱硬化性樹脂と
前記無機質粉末の一部が繊維混合物層に移行して含浸さ
れ、導電性繊維は下部に圧縮されて残るのである。

これを硬化させれば、導電層の片面に絶縁層が一体に設
けられた面発熱体が簡単に得られ、更に導電性繊維は圧
縮されるので少量の混合で所望の電気抵抗値が得られる
ものとなる。

そして用途により、上記面発熱体の他の片面に絶縁性を
有する断熱層を設けるとか同様に熱伝導性繊維とガラス
繊維を有する絶縁層を設ける等すればよいのである。

面発熱体を大量生産する場合等には、あらかじめ面発熱
体成形用のシート状成形材料（ＳＭＣ）を作成してお・
いて、それをカットしてプレス成形機に供給し成形する
のが、生産性が高く、成形の自動化、省力化が容易とな
り便利である。

本発明面発熱体の製造方法によれば、前記の構成にされ
ているので導電層を形成する樹脂組成物層中の熱硬化性
樹脂及び前記無機質粉末の一部が絶縁層を形成する繊維
混合層に移行して含浸され、硬化された際に導電層と絶
縁層間に接合箇所がなく完全一体化された機械的強度の
大きく界面剥離のおそれのない面発熱体が得られる。

そして繊維混合物層において、加圧により熱硬化性樹脂
だけでなく前記無機質粉末が移行されるので、導電層に
おいて発生した熱は絶縁層を良好に伝導し表面に熱を充
分に伝えることができる。

又絶縁層に３いては、前記無機質粉末と導電性繊維とに
よって熱伝導性が向上し発熱の立上り速度が大きくなる
。

又繊維混合物層は、熱硬化性樹脂及び前記無機質粉末な
予じめ含浸させて釦く必要がないので、積層に関しべと
つきがなく取扱いが容易となる。

以下に本発明の実施例を示す。

実施例 不飽和ポリエステル樹脂（熱伝導率：０．１５Ｋｃａｌ
／ｍ Ｈｈｒ ・℃） ７２重量部に、触媒１重量部
、重合禁止剤０．０３重量部、増粘剤０．５重量部、内
部離型剤４．５重量部を加え攪拌混合し、更に炭酸カル
シウム（熱伝導率： ０．８０ Ｋｃａｌ／ｍ−ｈｒ
・’Ｃ） ６０重量部を加え攪拌混合し、次いで炭素繊
維（繊維長６朋、繊維径１２．５μ）１重量部を加えて
攪拌混合して樹脂組成物を調製した。

次いでこの樹脂組成物をポリエチレンフィルム上ニ約６
間の厚さに敷き、その上にアルミニウムコーティングガ
ラスチョップ（繊維長３ｍｍ、比熱０．２５ｃａｌ／？
、熱伝導率１８．０ Ｋｃａｌ／ｍ−ｈｒ ・℃） ６
重量部とガラス繊維チョップ（繊維長２５間）７．５重
量部どの混合物を均一な厚みに載置し、更にその上にポ
リエチレンフィルムを覆い、ロールで加圧して繊維混合
物層に樹脂分を含浸させた。

これを２４時後、ポリエチレンフィルムを剥して、炭素
繊維の含１れている側を内側にして２枚重ねて、１４０
℃、２０ ｋｇ／ｃｒｒｉ、で１０分間加熱加圧成形し
た。

得られた面発熱体は、厚さが５間であり、中央導電層の
厚みが２間でその両面に１．５朋の絶縁層が形成されて
いた。

該面発熱体の体積固有抵抗は８．２− ｌ５−７７７、
であり、表面絶縁抵抗は２Ｘ１０６ＭＪ２（５００Ｖ絶
縁抵抗計）であった。

この面発熱体と、実施例中のアルミニウムコーティング
ガラスチョップをガラス繊維チョップ（繊維長２５２Ｉ
！ｍ）ＦＣ置き換えた他は実施例と同様にして作成した
面発熱体（比較例）とに、１５００Ｗａｔｔ／Ｗ 通電
して発熱の昇温速度を測定した。

その結果を第２図のグラフに示す。

本発明の面発熱体は、グラフの実線で示すと釦り、点線
の比較例に較べて、発熱の立上りが速いことがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明面発熱体の一例を示す断面図、第２図は
本発明の面発熱体と熱伝導性繊維の加えうしていない面
発熱体の昇温速度を示すグラフである。 １・・・導電層、 ２・・・絶縁層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱硬化性樹脂に、該熱硬化性樹脂よりも熱伝導率が
   高い無機質粉末と導電性繊維とを混合分散した樹脂組成
   物層と、熱伝導性繊維とガラス繊維との繊維混合物層と
   を積層し、加圧して樹脂組放物層の前記熱硬化性樹脂と
   前記無機質粉末の一部を繊維混合物層に移行させ、硬化
   させることを特徴とする面発熱体の製造方法。 ２ 熱硬化性樹脂に、該熱硬化性樹脂よりも熱伝導率が
   高い無機質粉末を混合した後に導電性繊維を混合分散さ
   せて樹脂組成物を作成するようにした特許請求の範囲第
   １項記載の面発熱体の製造方法。 ３ 樹脂組成物層と繊維混合物層とを積層し、加圧して
   該繊維混合物層に熱硬化性樹脂と該熱硬化性樹脂よりも
   熱伝導率が高い無機質粉末の一部を移行させたものをあ
   らかじめシート状に作成しておいてから、成形機に供給
   し硬化させるようにした特許請求の範囲第１項又は第２
   項記載の面発熱体の製造方法。 ４ 熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル樹脂で、該熱硬
   化性樹脂よりも熱伝導率が高い無機質粉末が炭酸カルシ
   ウムで、導電性繊維が炭素繊維で、熱伝導性繊維がアル
   ミニウムコーティングガラス繊維である特許請求の範囲
   第１項、第２項又は第３項記載の面発熱体の製造方法。 ５ シート状に作成された成形材料の二枚を、その導電
   性繊維の含まれている側を内側にして重ねて成形硬化さ
   せた特許請求の範囲第３項記載の面発熱体の製造方法。