JPS63132948A

JPS63132948A - 発泡発熱体ゴム材料

Info

Publication number: JPS63132948A
Application number: JP61281350A
Authority: JP
Inventors: Tomoji Mashita; 真下　智司; Yoshio Yamaguchi; 山口　良雄; Toru Noguchi; 徹野口; Toshimichi Takada; 俊通高田
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 1986-11-25
Filing date: 1986-11-25
Publication date: 1988-06-04
Also published as: JPH0346492B2

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）本発明は発泡発熱体ゴム材料に係り、詳しくは電気抵抗
値が温度の上昇と共に増加する正の温度抵抗係数（ＰＴ
Ｃ）特性が大きく、環境温度の変化に対しても優れた自
己温度制御能力を有する発泡発熱体ゴム材料に関する。

（従来技術）従来より発熱体組成物としてゴムもしくは結晶性高分子
に導電性カーボンブラック、あるいは導電性カーボンブ
ラックとグラファイトを組み合わせたものが一般に知ら
れており、例えば特開昭５１３−７５７０５号公報、特
開昭５６−８４４３号公報等に開示されている。

この種の発熱体ゴム組成物は一般にＰＴＣ特性を有する
ことはよく知られている。ＰＴＣ特性をもった発熱体に
電流を通すと、発熱体は温度を上昇していくが、温度の
上昇と共に電気抵抗値が増加して電流の低下を起こし、
最終的に発熱と放熱が均衡する温度に保持される。

このような自己温度制御作用を有する発熱体は、例えば
屋根の融雪、道路の凍結防止、水道の凍結防止を初めと
する種々の用途に通用されている。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、従来の発熱体組成物はＰＴＣ特性が小さいた
めに所定の温度に至るまでには比較的時間を要し、また
発熱と放熱の均衡する温度も不安定でバラツキやすく電
力の消費量も多い欠点があった。特に、カーボンブラッ
クを用いた発熱体においては結晶構造の消滅や熱膨張に
よるカーボンブラックの粒子間距離の増大及びストラフ
チャーの破壊に起因してＰＴＣ特性をもたらすが、前述
の傾向は著しい。

しかも、特に環境温度が急激に変化する状態では、これ
に従って発熱体の温度も低下する傾向がある。一定の温
度を維持するためには必要以上の電流を流すため電力消
費量が大きくなる欠点があった。

本発明はこのような問題点に対処するものであり、その
目的とするところはＰＴＣ特性を大きくして自己の温度
制御作用が非常に正確で環境温度の変化に対しても一定
温度を保持でき、また消費電力を少なくし得る発泡発熱
体ゴム材料を提供するにある。

（問題点を解決するための手段）即ち、本発明の特徴とするところはゴムに導電性カーボ
ンブラックおよび短繊維を添加したものを発泡成形して
なる発泡発熱体ゴム材料にある。

本発明において使用されるゴムとしては、例えば天然ゴ
ム、ポリブタジェンゴム、ポリイソプレンゴム、スチレ
ン−ブタジェン共重合体ゴム、ニトリルゴム、ブチルゴ
ム、クロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジェン
共重合体ゴム、エチレン−プロピレン共重合体ゴム、シ
リコンゴムなどがあるが、このうちこれらのゴムを２種
類使用することも可能である。そして、上記ゴムは機械
的強度及び耐熱性を向上させるために硫黄、硫黄化合物
又は過酸化物で架橋可能なゴムを用い、また架橋して使
用される。

また、本発明において使用する導電性カーボンブラック
としては、例えば通常用いられるファーネスブラック系
、アセチレンブラック系、サーマルブラック系、チャン
ネルブラック系等が使用され、比表面積（よそ素膜着量
）が２〜７０ｍｇ／ｇでストラフチャ（ＤＢＰの吸油量
ｍ　ｌ／　１００ｇ）が１００以上が好ましい。

上記カーボンブラックの添加量はゴム１００重量部に対
して１０〜７０重量部、好ましくは３０〜５０重量部で
あり、１０重量部未満の場合にはゴム材料の抵抗値が大
きくなりすぎて発熱体にならない。また、逆に７０重量
部を越えるとＰＴＣ特性が低下し正確に自己温度制御が
出来なくなる。

そして、本発明において使用する短繊維としてはポリブ
チレンテレフレート、ポリブチレンテレフレート、ポリ
プロピレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケト
ン、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、綿、ビニロ
ン、レーヨン、アクリル等の有機繊維、あるいはガラス
、セラミ・７り、カーボン、金属等の無ｍ繊維を単独又
は複数あるいは複合糸（コンジュゲート糸）として使用
され、そのうちポリエチレンテレフタレート、ポリブチ
レンテレフタレートあるいは分子量の異なるポリエチレ
ンテレフタレートの複合糸が好ましい。

上記短繊維は本発明の発泡発熱体ゴム材料の優れたＰＴ
Ｃ特性を発揮して非常に正確な自己温度制御を与えるう
えで必要な構成部材になっている。

同時に少なくとも上記短繊維の充填量及び長さ、太さそ
してアスペクト比も上記ＰＴＣ特性に影響を及ぼしてい
る。

上記短繊維の充填量は０．５〜２０　ｖｏ１％、好まし
くは１〜１５νｏ１％であり、また繊維長２０μｍ以上
、繊維直径０．０５μｍ以上、そしてアスペクト比が２
０以上、好ましくは１００〜３５００であり、上記短繊
維は発熱体内に配向もしくはランダム状態、且つ不連続
に分散している。これらの条件を満足する短繊維を使用
した発泡発熱体ゴム材料は大きなＰＴＣ特性を有する。

特に、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレ
フタレートあるいはポリブチレンテレフレート複合糸等
を使用した場合には他の短繊維に比べて比較的価れたＰ
ＴＣ特性を有することがわかった。短繊維の充填量が多
くなるとＰＴＣ特性が小さくなる傾向があり、またアス
ペクト比も小さくなると同様の傾向を示す。

また、本発明の発泡発熱体ゴム材料に使用される発泡剤
は、例えばＮ、Ｎ’　　−ジニトロソ・ペンタメチレン
・テトラミン、Ｎ、Ｎ’　　−ジメチル−ＮＳＮ’　　
−ジニトロソ・テレフタルアミド等のニトロソ化合物、
アゾジカルボンアミド、アゾジカルボンアミドを主成分
とする複合発泡剤等のアゾ化合物、ベンゼン・スルフォ
ニル・ヒドラジド、。

Ｐ−Ｐ”−オキシビス（ベンゼンスルホニル・ヒドラシ
ト）、トルエン・スルホニル・ヒドラジド等のスルホニ
ル・ヒドラジドを初めとする有機発泡剤、あるいは重炭
酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム
等の無機発泡剤等があり、その添加量はゴム１００重量
部に対して２〜３０重量部であり、もし２重量部以下の
場合には所定の発泡倍率が得られなく、また３０重量部
を越えると発泡倍率はそれ程度化せず、発泡状態の悪い
いびつな形状の発泡体が得られることが多い。

尚、本発明においては尿素およびその化合物等の発泡助
剤を添加して発泡剤の分散温度を調節することができる
。

本発明における発泡発熱体ゴム材料は温度の上昇又は低
下により膨張又は収縮する。その際、ゴム中に混入分散
された短繊維とゴムとの界面領域、特に末端部分は局所
的に大きな変形を受けることが知られている。これによ
り、この領域に存在するカーボンブラックのストラフチ
ャが発泡発熱体ゴム材料の膨張又は収縮に応じて接近ま
たは離反されやすい環境下におかれている。これまでの
発熱体に比べて微かな温度変化でも局所的な変形が大き
いために、より大きいＰＴＣ特性を有するようになる。

本発明の発泡発熱体ゴム材料が優れたＰＴＣ特性を発揮
する１つの原因が短繊維の存在にあると推定される。

また、この場合マトリックスは弾性率が短繊維よりも小
さいものが好ましく、例えば合成樹脂であれば上記短繊
維の両端領域に生じる歪分布は生じにくいため、ゴムが
最も好ましい。

次に、前記各成分を混合する方法としては特に制限はな
く、例えばバンバリーミキサ−、ニーグー、ロール等を
用い、適宜公知の手段、方法によって混練されシート化
され、これを金型に設置して発泡成形することができる
。

そして、本発明においては通常、ゴムに使用される軟化
剤、老化防止剤、加硫助剤、加硫促進剤、架橋剤等を添
加することができる。

（実施例）次に、本発明を具６体的な実施例により更に詳細に説明
する。

実施例１クロロプレンゴム１００重量部に、ステアリン酸２重量
部、酸化マグネシウム４重量部、ＺｎＯ３重量部、ナフ
テン系プロセスオイル４重量部、エチレンチオウレア０
．５重量部、老化防止剤２重量部、カーポツプラック（
ジースト　１１６）３０重量部、発泡剤（セルマイクＳ
　三協化成社り１０．２０もしくは３０重量部、短繊維
（ＰＥＴ糸　アスペクト比２８６）　　１０　　ｖｏｉ
％からなるゴム配合物をバンバリーミキサ−で混練後、
ロールを用いて厚さ２龍のシートに押し出した。このシ
ートの上下面に繊維電極材（ポリエステル繊維糸にニッ
ケルをメッキさせた織布）を積層してモールドに挟み加
硫条件１５３℃Ｘ２０分で一次加硫して発泡させた。更
に、加硫の完全化、形状安定化のために１６０℃ＸＩＯ
分の乾熱常圧加硫による二次加硫を行った。得られた発
泡発熱体の発泡倍率は１．ｓ（ｇであった。

得られたシートを４０Ｘ４０鰭に切断してテストピース
とし、該テストピースを所定温度におけるテストピース
の厚さ方向の電気抵抗値Ｒｃｔ＝温度℃）をデジタルマ
ルチメータにより測定した。

ＰＴＣ特性として抵抗値変化率（％）　＝　（Ｒ（１０
０℃）−Ｒ（２０°Ｃ））／Ｒ（２０℃）×１００を求
めた。

第１図に発泡剤の充填量とＲ（２０°Ｃ）及びＲ（１０
０°Ｃ）／Ｒ（２０℃）幼関係を示すが、発泡剤の充填
量が増加するにつれ２０℃での抵抗値Ｒ（２０°Ｃ）及
びＰＴＣ特性Ｒ（１００℃）／Ｒ（２０℃）が向上して
いる。

また、第２図に本発明の発泡発熱体ゴム材料（発泡剤１
０重量部添加）と発泡体を混入させない無発泡発熱体ゴ
ム材料（比較例）のＰＴＣ特性、即ち温度と抵抗値変化
率の関係を示すが、この結果によると発泡発熱体ゴム材
料も無発泡体と同様に良好なＰＴＣ特性を示している。

実施例２実施例１に示される配合（発泡剤２０重量部）に基づき
、実施例１と同様に厚さ２龍のシートを押し出した後、
繊維繊布の電極材を上下に積層してモールドに挟み一次
加硫として加硫条件１５３”ＣＸ２０分、二次加硫とし
て１６０’ＣＸ１０分の乾熱常圧加硫して発泡成形した
後、該シートを４０×４０龍に切断してテストピースを
作製した。

また、比較例として発泡剤を含まないゴム組成物から同
様に無発泡発熱ゴム材料を４０Ｘ４０ｍに切断して比較
用テストピースを作製した。

これらの各テストピースを断熱材入りの魔法ビン中に設
置して雰囲気温度一定下において発泡発熱ゴム材料及び
無発泡発熱ゴム材料の消費電力量が一定となるように電
圧（直流）を印加してテストピースを発熱させ、その表
面温度と消費電力量を測定した。雰囲気温度（Ｔ　ａ　
）は電圧印加から５時間後までを２０℃とした。

その後、５〜１０時間にＴａを２０℃から１５℃に低下
させた場合のテストピースの表面温度と消費電力を測定
した。その結果を第３図に示す。

これによると同じ電力消費量（０〜５時間）の条件下に
おいては発泡発熱体ゴム材料の方が無発泡発熱体に比べ
て上昇温度が高くなっている。即ち、上昇温度を同一に
しようとすれば消費電力量は発泡発熱体の方が小さいこ
とを示している。

また、雰囲気温度が低下しても（５時間以降）発泡発熱
体ゴム材料の表面温度は維持されているが、無発泡発熱
体ゴム材料においてはわずかに低下している。このため
、無発泡発熱体ゴム材料は表面温度を維持するためテス
トピースに流れる電流値が大きくなっていることから、
発泡発熱体ゴム材料に比べて電力消費量が多くなってい
る。

（効果）以上のように本発明の発泡発熱体ゴム材料は、ゴムマト
リックス中にカーボンブラックと短繊維を混入して発泡
成形したもので、優れたＰＴＣ特性を発揮し、また電圧
を印加することにより優れた自己温度制御をもち、しか
も雰囲気温度が低下しても表面温度が保持される特性を
有すると共に、消費電力量の小さい条件で設定しても無
発泡発熱体ゴム材料と同じ表面温度を維持できるため、
特に環境温度が変化しやすい条件の下で使用される温度
制御発熱体、温度感知センサー等に巾広く通用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る発泡発熱体ゴム材料における発
泡剤充填量と抵抗値及び抵抗値変化率の関係を示すグラ
フ、第２図は発泡発熱体ゴム材料と無発泡発熱体ゴム材
料のＰＴＣ特性を示すグラフ、第３図は雰囲気温度を変
化させた場合の発熱体ゴム材料の発熱曲線と消費電力と
の関係を示すグラフである。特許出願人　　　三ツ星ベルト株式会社第２図１犬（’Ｃ）手続補正性（自発）昭和６２年　５月７９日

Claims

【特許請求の範囲】

１、ゴム中に導電性カーボンブラック及び短繊維等を添
加したものを所望の形状に発泡成形し正の温度抵抗係数
を有してなることを特徴とする発泡発熱体ゴム材料。