JPS6116953A - 高分子複合発熱体 - Google Patents
高分子複合発熱体Info
- Publication number
- JPS6116953A JPS6116953A JP13678984A JP13678984A JPS6116953A JP S6116953 A JPS6116953 A JP S6116953A JP 13678984 A JP13678984 A JP 13678984A JP 13678984 A JP13678984 A JP 13678984A JP S6116953 A JPS6116953 A JP S6116953A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heating element
- polymer composite
- vinylidene fluoride
- conductive carbon
- resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
- H01C7/027—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient consisting of conducting or semi-conducting material dispersed in a non-conductive organic material
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- Electromagnetism (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、高分子複合発熱体に関する。さらに詳しくは
導電性カーボンを３〜３０重量％を配合したフッ素樹脂
を抵抗体とする高分子複合発熱体に関する。
導電性カーボンを３〜３０重量％を配合したフッ素樹脂
を抵抗体とする高分子複合発熱体に関する。
背景技術
従来より耐熱性高分子に導電性カーボンを配合すること
により、抵抗発電体として使用できることが知られてい
る。この抵抗発熱体は高分子がマトリクス物質として使
われているため、加工性が良く、面状発熱体やパイプ状
発熱体といったものに加工され、種々な用途開発がなさ
れている。たとえばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥと略す）に導電性カーボンを分散させた抵抗発熱体
は、電気カーペットなどに利用されており、そのＰＴＦ
Ｂの耐熱性などのすぐれた特性によって極めて安定性、
信頼性の高い電気カーペットが実現されており、故障な
どを皆無にしている。
により、抵抗発電体として使用できることが知られてい
る。この抵抗発熱体は高分子がマトリクス物質として使
われているため、加工性が良く、面状発熱体やパイプ状
発熱体といったものに加工され、種々な用途開発がなさ
れている。たとえばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥと略す）に導電性カーボンを分散させた抵抗発熱体
は、電気カーペットなどに利用されており、そのＰＴＦ
Ｂの耐熱性などのすぐれた特性によって極めて安定性、
信頼性の高い電気カーペットが実現されており、故障な
どを皆無にしている。
しかしながら、従来より使われている発熱体の体積固有
抵抗の温度変化は、室温から約２００度の間においては
、非常に少ない。したがってこのような発熱体を電気カ
ーペットなどのヒータとして使用するとき、ヒータとし
ての出力密度を大きくとればヒータのスイッチを入れれ
ばすぐに加熱するが、設定温度に達したときのノ〜ンチ
ング（スイッチの制御のときの温度の振れ幅）が大きく
なり、電気カーペットとして使用する際に好ましくない
。またヒータの出力密度を小さくとれば、ノ＼ンチング
は小さくなるがスイッチを入れてから暖かくなるまで時
間が長くかかつてしまうことになる。
抵抗の温度変化は、室温から約２００度の間においては
、非常に少ない。したがってこのような発熱体を電気カ
ーペットなどのヒータとして使用するとき、ヒータとし
ての出力密度を大きくとればヒータのスイッチを入れれ
ばすぐに加熱するが、設定温度に達したときのノ〜ンチ
ング（スイッチの制御のときの温度の振れ幅）が大きく
なり、電気カーペットとして使用する際に好ましくない
。またヒータの出力密度を小さくとれば、ノ＼ンチング
は小さくなるがスイッチを入れてから暖かくなるまで時
間が長くかかつてしまうことになる。
電気カーペットの発熱機構として最も好ましいのは速暖
タイプのものである。すなわち、初期通電時には電流が
多く流れて速暖性を示し、定常時になったときには流れ
る電流が少なく、出力密度が小さくなってハンチングが
小さく、かつ消費電力が小さいものである。
タイプのものである。すなわち、初期通電時には電流が
多く流れて速暖性を示し、定常時になったときには流れ
る電流が少なく、出力密度が小さくなってハンチングが
小さく、かつ消費電力が小さいものである。
近年のエレクトロニクスの技術では、電気回路的に前述
の速暖性になるように制御することは簡単に実現できる
が、そのようにすればコストアップにつながり、また制
御空間が増大することとなり、好ましくない。したがっ
て最も好ましいのは、発熱体そのものの抵抗の温度特性
が変化し、抵抗体自体が速暖性を示すものである。
の速暖性になるように制御することは簡単に実現できる
が、そのようにすればコストアップにつながり、また制
御空間が増大することとなり、好ましくない。したがっ
て最も好ましいのは、発熱体そのものの抵抗の温度特性
が変化し、抵抗体自体が速暖性を示すものである。
本発明者は上記の現状に鑑み、鋭意研究の結果フッ化ビ
ニリデン（ＶＤＦと略す）を３０〜８５モルチ含むフッ
化ビニリデンートリフルオロエチモノマーを添加した三
元重合体に導電性カーボンを３〜３５重量％配合した高
分子複合発熱体が、温度が高くなるに従い抵抗が高くな
るという、抵抗の正特性を用い、発熱体として速暖性を
有することを見出し、本発明を完成するに至った。
ニリデン（ＶＤＦと略す）を３０〜８５モルチ含むフッ
化ビニリデンートリフルオロエチモノマーを添加した三
元重合体に導電性カーボンを３〜３５重量％配合した高
分子複合発熱体が、温度が高くなるに従い抵抗が高くな
るという、抵抗の正特性を用い、発熱体として速暖性を
有することを見出し、本発明を完成するに至った。
発明の構成および作用
本発明に詔いて導電性カーボンのマトリクスとして用い
られるＶ Ｄ Ｆ −Ｔ ｒ Ｆ Ｅ共重合体は、第３
成分モノマーとして共重合が可能な０．５〜１５モル係
のビニルフルオライド、テトラフルオロエチレン、クロ
ロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン（
Ｉ（ＦＰと略す）といったモノマーを含んだ三元共重合
体をも含む。
られるＶ Ｄ Ｆ −Ｔ ｒ Ｆ Ｅ共重合体は、第３
成分モノマーとして共重合が可能な０．５〜１５モル係
のビニルフルオライド、テトラフルオロエチレン、クロ
ロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン（
Ｉ（ＦＰと略す）といったモノマーを含んだ三元共重合
体をも含む。
導電性カーボンとしては主としてオイルファーネス系或
はアセチレン系のものが好ましく、またこれら有機導電
性カーボンとグラファイトや炭素繊維を混合したものを
用いてもよい。ここで導電性カーボ／の配合割合として
は、フッ素樹脂に対し３〜３５重量％（以下重量％）、
好ましくは５〜２（ｌであって、３チ以下では発熱体の
導電性が悪くなり、３５チ以上では発熱体の成形性が悪
くなる傾向を示す。Ｖ Ｄ Ｆ −Ｔ ｒ Ｆ Ｅ共重
合体と、導電性カーボンとの高分子複合発熱体は、ヒー
タ材料としてそのまま用いてもよいし、或は強度向上の
ためにポリエステル、ポリフロビンなどの汎用フィルム
にラミネートして用いてもよい。この場合汎用フィルム
とヒータ材との接着性の向上のために、汎用フィルムの
種類によっては接着性向上のための汎用フィルムのコロ
ナ放電やプラズマ処理が望ましい。
はアセチレン系のものが好ましく、またこれら有機導電
性カーボンとグラファイトや炭素繊維を混合したものを
用いてもよい。ここで導電性カーボ／の配合割合として
は、フッ素樹脂に対し３〜３５重量％（以下重量％）、
好ましくは５〜２（ｌであって、３チ以下では発熱体の
導電性が悪くなり、３５チ以上では発熱体の成形性が悪
くなる傾向を示す。Ｖ Ｄ Ｆ −Ｔ ｒ Ｆ Ｅ共重
合体と、導電性カーボンとの高分子複合発熱体は、ヒー
タ材料としてそのまま用いてもよいし、或は強度向上の
ためにポリエステル、ポリフロビンなどの汎用フィルム
にラミネートして用いてもよい。この場合汎用フィルム
とヒータ材との接着性の向上のために、汎用フィルムの
種類によっては接着性向上のための汎用フィルムのコロ
ナ放電やプラズマ処理が望ましい。
発熱体の形状を一定にしておくことにより発熱体の単位
面積当りの出力の密度ｑは、発熱体の体積固有抵抗Ｐｖ
より推定され、体積固有抵抗Ｐｖから発熱体の材料評価
が可能である。すなわち発熱体の固体固有抵抗Ｐｖから
、第１式に示されるように発熱体の抵抗値Ｒが求まる。
面積当りの出力の密度ｑは、発熱体の体積固有抵抗Ｐｖ
より推定され、体積固有抵抗Ｐｖから発熱体の材料評価
が可能である。すなわち発熱体の固体固有抵抗Ｐｖから
、第１式に示されるように発熱体の抵抗値Ｒが求まる。
ここでｌは電極間距離（−であり、Ｗは幅（Ｃ雇）、ｄ
は厚さくｃｙＦＬ）である。
は厚さくｃｙＦＬ）である。
電圧Ｅを印加することにより発熱体の出力Ｐ（Ｗ）が第
２式で求まる。
２式で求まる。
第２式より単位面積当りの出力の密度（１（ｗ／ｃｍ２
）は第３式で表される。
）は第３式で表される。
以下、実施例を用いて本発明を具体的に示す。
実施例１〜６
Ｖ Ｄ Ｆ −Ｔ ｒ Ｆ Ｅ共重合体にオイルファネ
スカーボンブラック（コロンビャカーボ／株式会社製。
スカーボンブラック（コロンビャカーボ／株式会社製。
＋９５０）を１０重量％を配合した高分子複合発熱体の
３０℃における体積固有抵抗Ｐｖと、１０００Ｃと３０
°Ｃとにおける体積固有抵抗Ｐｖの比の値Ｋを求めた。
３０℃における体積固有抵抗Ｐｖと、１０００Ｃと３０
°Ｃとにおける体積固有抵抗Ｐｖの比の値Ｋを求めた。
なお試料は１０重量部のＶＤＦ−ＴｒＦｇ共重合体と、
１．１重量部の導電性カーボンを１００重量部のメチル
エチルケトン（ＭＥＫ）に溶かし、さらに１００重量部
の３〜５ ｒｒＬｍ ９６のガラスピーズを入れて撹拌
器にて９０分間撹拌し、その後ガラス板の上にキャスト
して測定用の試料とした。その結果を第１表に示す。
１．１重量部の導電性カーボンを１００重量部のメチル
エチルケトン（ＭＥＫ）に溶かし、さらに１００重量部
の３〜５ ｒｒＬｍ ９６のガラスピーズを入れて撹拌
器にて９０分間撹拌し、その後ガラス板の上にキャスト
して測定用の試料とした。その結果を第１表に示す。
第 １ 表
比較例１〜３
トリフルオロエチレンの単独重合体（ＰＴｒＦＥと略す
）を比較例１として、ＶＤＦを１３モルチを含むＶ Ｄ
Ｆ −Ｔ ｒ Ｆ Ｅ共重合体を比較例２として、お
よびＶＤＦの単独重合体（ＰＶＤＦ）を比較例３として
、それぞれの体積固有抵抗Ｐｖと、１００°Ｃと３００
Ｃとにおける体積固有抵抗Ｐｖの比の値Ｋを第２表に示
す。
）を比較例１として、ＶＤＦを１３モルチを含むＶ Ｄ
Ｆ −Ｔ ｒ Ｆ Ｅ共重合体を比較例２として、お
よびＶＤＦの単独重合体（ＰＶＤＦ）を比較例３として
、それぞれの体積固有抵抗Ｐｖと、１００°Ｃと３００
Ｃとにおける体積固有抵抗Ｐｖの比の値Ｋを第２表に示
す。
第 ２ 表
第１表および第２表に示した結果より、ｖＤＦを３０〜
８５モルチ含むＶＤＦ−ＴｒＦＥ共重合体においては、
体積固有抵抗値Ｐｖが昇温とともに大きくなり、すなわ
ち抵抗の正特性を示し、かつ室温３０°Ｃと１０００Ｃ
との間での変化率の大きいことが理解される。
８５モルチ含むＶＤＦ−ＴｒＦＥ共重合体においては、
体積固有抵抗値Ｐｖが昇温とともに大きくなり、すなわ
ち抵抗の正特性を示し、かつ室温３０°Ｃと１０００Ｃ
との間での変化率の大きいことが理解される。
実施例７〜９
Ｖ Ｄ Ｆ −Ｔ ｒ Ｆ Ｅ共重合体の共重合比を１
＝１に保って第３成分七ツマーとしてヘキサフルオロプ
ロピレン（ＲＦＰと略す）を加えた三元共重合体をマト
リクスとしたときの高分子複合発熱体の特性を示す。試
料の作成およびＰｖの測定は第１表に示した実施例のと
きと同じである。
＝１に保って第３成分七ツマーとしてヘキサフルオロプ
ロピレン（ＲＦＰと略す）を加えた三元共重合体をマト
リクスとしたときの高分子複合発熱体の特性を示す。試
料の作成およびＰｖの測定は第１表に示した実施例のと
きと同じである。
第 ３ 表
第３表に示した結果より、実施例７〜９における三元共
重合体では、抵抗の正特性を示し、室温（３０°Ｃ）と
１０００Ｃの間での変化率の大きいことが理解される。
重合体では、抵抗の正特性を示し、室温（３０°Ｃ）と
１０００Ｃの間での変化率の大きいことが理解される。
ここで実施例７の発熱体を用いて、抵抗発熱による発熱
体の昇温特性を図面のラインＡに示す。
体の昇温特性を図面のラインＡに示す。
なお比較例としてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）をマトリクスとし、これに同様の導電性カーボンを
３０重量係均−に含浸させた面状発熱体を同時に同一条
件で測定し、図面のラインＢで示す。測定は厚さ５Ｔｎ
ｍで２０Ｘ２０（ｃｙａ）の面積のＰＴＦＥのシート体
の上に厚さ５μｍで１゜Ｘ １０ （ｃｌｒＬ）のポリ
エステルフィルムを両面ラミネートした発熱体に、クロ
メル−アルメル系の熱漬対を温度測定用として装着し、
さらにその上に保温用として厚さ５００ ａｍのＰＴＦ
Ｅ製の厚紙を１０枚重ね、測定を行った。
Ｅ）をマトリクスとし、これに同様の導電性カーボンを
３０重量係均−に含浸させた面状発熱体を同時に同一条
件で測定し、図面のラインＢで示す。測定は厚さ５Ｔｎ
ｍで２０Ｘ２０（ｃｙａ）の面積のＰＴＦＥのシート体
の上に厚さ５μｍで１゜Ｘ １０ （ｃｌｒＬ）のポリ
エステルフィルムを両面ラミネートした発熱体に、クロ
メル−アルメル系の熱漬対を温度測定用として装着し、
さらにその上に保温用として厚さ５００ ａｍのＰＴＦ
Ｅ製の厚紙を１０枚重ね、測定を行った。
図から明らかなように、抵抗の正特性を有するＶ Ｄ
Ｆ −Ｔ ｒ Ｆ ’Ｆ２共重合体系の発熱体は、抵抗
の正特性を示さないＰＴＦＥ重合体の発熱体と比較して
速暖性のあることが理解される。
Ｆ −Ｔ ｒ Ｆ ’Ｆ２共重合体系の発熱体は、抵抗
の正特性を示さないＰＴＦＥ重合体の発熱体と比較して
速暖性のあることが理解される。
実施例１０．１１
Ｖ Ｄ Ｆ −Ｔ ｒ Ｆ Ｅ共電体の共重合比を１：
１にして、第３成分モノマーとしてＨＦＰを５モル係添
加したもの、およびパーフルオロビニールエーテル（ｇ
ｖｇと略す）を１モル係添加したものを用いて実験を行
なった。これらの三元共重合体フィルムをポリエステル
フィルムで両面ラミネートした試料の特性を第４表に示
す。試料の作成および体積固有抵抗Ｐｖの測定は実施例
１の場合と同じである。
１にして、第３成分モノマーとしてＨＦＰを５モル係添
加したもの、およびパーフルオロビニールエーテル（ｇ
ｖｇと略す）を１モル係添加したものを用いて実験を行
なった。これらの三元共重合体フィルムをポリエステル
フィルムで両面ラミネートした試料の特性を第４表に示
す。試料の作成および体積固有抵抗Ｐｖの測定は実施例
１の場合と同じである。
第 ４ 表
実施例１０から明らかなように、ポリエステルフィルム
でラミネートしても特性の低下はほとんどないのが理解
される。
でラミネートしても特性の低下はほとんどないのが理解
される。
実施例１２〜１６
ＶＤＦを５２モルチ含むＶ Ｄ Ｆ −Ｔ ｒ Ｆ Ｅ
共重合体に、導電性カーボンの量を違えて混合したもの
の結果を第５表に示す。
共重合体に、導電性カーボンの量を違えて混合したもの
の結果を第５表に示す。
第 ５ 表
図面は、抵抗発熱による発熱体の昇温特性を示すグラフ
である。
である。
Claims (3)
- （１）フッ化ビニリデンを３０〜８５モル％含むフッ化
ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体に導電性カ
ーボンを３〜３５重量％混合して成ることを特徴とする
高分子複合発熱体。 - （２）フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合
体は、共重合可能な第３成分モノマーを含んだ三元重合
体であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
高分子複合発熱体。 - （３）前記第３成分モノマーは、ヘキサフルオロプロピ
レンであることを特徴とする特許請求範囲第１項または
第２項記載の高分子複合発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13678984A JPS6116953A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 高分子複合発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13678984A JPS6116953A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 高分子複合発熱体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6116953A true JPS6116953A (ja) | 1986-01-24 |
Family
ID=15183552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13678984A Pending JPS6116953A (ja) | 1984-07-02 | 1984-07-02 | 高分子複合発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6116953A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63254150A (ja) * | 1987-04-10 | 1988-10-20 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | 電極用導電性プラスチツク |
| JPH02129253A (ja) * | 1987-10-16 | 1990-05-17 | E I Du Pont De Nemours & Co | 導電性フルオロポリマー組成物 |
| JPH0679462U (ja) * | 1993-04-28 | 1994-11-08 | 昌一 柴田 | 回転粘着クリーナー保持具 |
| JP2006021761A (ja) * | 2004-07-07 | 2006-01-26 | Buell Motorcycle Co | 自動二輪車用保護装置 |
-
1984
- 1984-07-02 JP JP13678984A patent/JPS6116953A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63254150A (ja) * | 1987-04-10 | 1988-10-20 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | 電極用導電性プラスチツク |
| JPH0125780B2 (ja) * | 1987-04-10 | 1989-05-19 | Meidensha Electric Mfg Co Ltd | |
| JPH02129253A (ja) * | 1987-10-16 | 1990-05-17 | E I Du Pont De Nemours & Co | 導電性フルオロポリマー組成物 |
| JPH0338302B2 (ja) * | 1987-10-16 | 1991-06-10 | Ii Ai Deyuhon De Nimoasu Ando Co | |
| JPH0679462U (ja) * | 1993-04-28 | 1994-11-08 | 昌一 柴田 | 回転粘着クリーナー保持具 |
| JP2006021761A (ja) * | 2004-07-07 | 2006-01-26 | Buell Motorcycle Co | 自動二輪車用保護装置 |
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