JPS63270876A

JPS63270876A - 糸状発熱体

Info

Publication number: JPS63270876A
Application number: JP10557787A
Authority: JP
Inventors: 巽　弘明; 洋高橋; 岡　研一郎
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1987-04-28
Filing date: 1987-04-28
Publication date: 1988-11-08

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】３産業上の利用分野］本発明は可撓性に富み、長期間の使用に耐える電気的に
発熱する糸状発熱体に関するものである。

［従来の技術］従来から、機器類の保温ないし加熱用に金属細線から成
る可撓性の発熱線が使用されているが、特に、電気毛布
、カーペット等民生用にも広く普及し、その便利さから
今後盤々商品に多様化が促進される趨勢にある。

従来、これらの発熱体には、ステンレス線、ニクロム線
等の金属細線から成る抵抗体が使用されていたが、前記
の各製品に可撓性であることを要求される場合には、可
撓性の芯糸に極細い抵抗線をスパイラル状にまきつけた
もの、布帛上にカーボン粒子を樹脂バインダーにより固
着させたもの等が使用されている。

しかしながら、これらは何れも、耐屈曲性、耐摩擦性等
の点で要求する性能を満たすことができず、また、可撓
性が不足しており、その改善が要求されている。

可撓性に富む糸状の発熱体を得る試みとして、例えば、
ナイロンのコンジュゲートフィラメントを加熱により軟
化させるか、おるいは膨潤剤により膨潤させて、カーボ
ンブラック粒子をフィラメント表層部に固着させて糸状
の発熱体とした特開昭５１−１０９３２１号公報がある
が、この発熱体は、長さ当たりの抵抗値が高すぎ、発熱
素子として用いるには適さないものである。

また、補強材でおる芯糸にアクリル樹脂などの接着剤を
塗布した後、導電性粒子を接着させて糸状の発熱体とし
た実公昭４０−１５７５０号公報がある。これらの方法
ではカーボン粒子を均一に固着させるのは難しく、した
がって抵抗値にバラツキが大きく、要求される抵抗値の
ものを工業的に安定して供給することができなかった。

また、導電性粒子をゴムまたはプラスチックに配合した
導電性樹脂を芯糸に被覆した発熱体が実公昭３８−１４
７０号公報に開示されているが、導電性粒子としてはカ
ーボンブラック粒子のみ配合した導電性樹脂であり、そ
のため体積固有抵抗（比抵抗）がたかだか２００ｃｍ程
度であり、０．３〜１．５履φの径を有する糸状発熱体
として加工しても十分な発熱効果を有するものが得られ
ないばかりでなく、また被覆して得られた発熱体は抵抗
値のバラツキが大きく、工業的に安定して供給すること
は側底困難であった。

また、直鎖低密度ポリエチレンとポリプロピレンもしく
は高密度ポリエチレンにカーボンブラック粒子とグラフ
ァイト粒子を分散した導電性樹脂をフィルム状に成型し
た面状発熱体として使用した特開昭５８−２２３２０９
＠公報がある。この導電性樹脂を使用してフィルム状の
発熱体としても、耐屈曲性、耐摩擦性等の点で要求する
性能を満たすことができず、また可撓性が不足しており
、用途が限定されることから、それらの改善が要求され
ていた。

［発明が解決しようとする問題点コ本発明はかかる従来の問題点を改善し、可撓性に冨み、
長さ当たりの抵抗１直のバラツキが小さく、長期間安定
して使用でき、低温発熱体として好ましく使用される糸
状発熱体を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］前記した本発明の目的は、カーボンブラック粒子および
グラファイト粒子を炭化水素系共重合体ゴム中に分散し
た導電性樹脂より成る導電層を芯糸の周囲に形成させた
糸状発熱体により達成できる。

本発明に用いる芯糸の素材としては、天然繊維、再生繊
維または合成繊維の糸条が用いられるが、発熱体として
通常使用される温度、すなわち、２０〜１００℃という
低温範囲で長期間安定した性能を維持できるものが好ま
しい。ここで、合成繊維とはポリアミド、ポリエステル
、ポリオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリビニル
アルコール、ポリ塩化ビニル等の一般的に知られた合成
繊維の伯、ガラス繊維、アルミナあるいはジルコニア等
の無機繊維や各種金属繊維が含まれる。中でもポリアミ
ド、ポリエステル、ポリオレフィンなどの熱可塑性合成
繊維は、非吸湿性、耐薬品性であり、上記発熱体使用温
度範囲く２０〜１００’Ｃ）での劣化が少ないほか、万
一局所的異常加熱が生じた場合には溶断するというヒユ
ーズ機能を有するので好ましい。また、芳香族ポリアミ
ド、仝芳香族ポリエステル、ポリベンズイミダゾール、
ポリフェニレントリアゾール、ポリオキサジアゾール、
ポリイミド、熱硬化性樹脂繊維などの耐熱性合成繊維、
無機繊維あるいは金属繊維などを用いた場合には使用可
能な温度範囲を高くでき、また製品寿命を著しく延ばす
ことができるなどの利点があり好ましい。

本発明に用いる芯糸の形態としては紡績糸、マルチフィ
ラメント、モノフィラメントなど、形態を問わないが、
導電層との接着性が良好で、剥離し難いもの、たとえば
、紡績糸、表層部に短繊維を有するダブルストラクチヤ
ードヤーンあるいは嵩高加工を施したフィラメントなど
が好ましい。また、単糸の断面形状を異形とすればさら
に好ましい。紡績糸やマルチフィラメントの場合、撚糸
、特に双糸や玉子を芯糸とする糸状発熱体は、布帛とし
たときに方向ムラがなく、品質が良好となるため好まし
い。

カーボンブラック粒子およびグラファイト粒子を分散配
合させる炭化水素系共重合体ゴムと芯糸の両方に対する
親和性の高い物質で、あらかじめ芯糸を処理してあくこ
とも好ましい。

本発明で使用する炭化水素系共重合体ゴムとは、発熱体
の使用する範囲（２０〜１００℃）で安定した電気抵抗
性能を保ち、使用温度の上ジエン共重合体ゴム、エチレ
ン−１−ブテン共重合体ゴム、エチレン−イソブチレン
共重合体ゴム、ポリイソブチレン、ポリイソプレン、ポ
リブタジェン、スチレン−ブタジェンランダム共重合体
ゴム、スチレン−ブタジェンブロック共重合体ゴム（水
素添加ゴムを含む）、天然ゴム、アタクチックポリプロ
ピレンおよびこれらレンーブテン共重合体ゴム、スチレ
ン−ブタジェンブロック共重合体ゴム（水素添加ゴム含
む）が好ましい。

本発明において、上記炭化水素系共重合体ゴムを用いる
ことにより、耐屈曲性、耐摩擦性等の殿械的特性に優れ
、十分な可撓性を有する糸状発熱体を得ることができる
。

本発明に使用するカーボンブラック粒子は、特に制限は
ないが、通常粉体として市販されているカーボンブラッ
クを使用することができ、具体的にはアセチレンブラッ
ク、チャンネルブラック、ファーネスブラック等が挙げ
られる。

これらのカーボンブラック粒子は１種または２種以上混
合して使用することができ、その平均粒子径としては、
炭化水素系共重合体ゴムに対する分散性の点から通常１
〜５００ｍμ、好ましくは５〜３００ｍμ、さらに好ま
しくは１０〜２００ｍμのものが使用される。

本発明に使用するグラファイト粒子は、特に制限はない
が、通常粉体として市販されているグラファイト、すな
わち天然に産出する生状黒鉛、リン片状黒鉛、リン状黒
鉛や人工的に造られる黒鉛を使用することができる。こ
れらのグラファイト粒子は１種または２種以上混合して
使用することができ、その平均粒子径としては、炭化水
素系共重合体ゴムに対する分散性の点から０．１〜１０
０μ７ｎ、好ましくは０．２〜５０μｍ、ざらに好まし
くは０．５〜２０μｍのものが使用される。カーボンブ
ラック粒子とクラファイト粒子との合計配合量は炭化水
素系共重合体ゴムに対し所望の抵抗値を有する糸状発熱
体が１ｑられる点より、好ましくは３０〜１２０重量％
であり、より好ましくは４０〜１００重攪％でおる。３
０重倦％未満では得られる糸状発熱体の抵抗値、が高く
なるので単位容積当たりの発熱量が低下し、また、前記
１２０重副％を越えると炭化水素系共重合体ゴムが不足
するので得られる糸状発熱体の抵抗値バラツキが大きく
なり、また耐屈曲性、耐摩擦性等の機械的強度が低下す
る傾向にある。

カーボンブラック粒子とグラファイト粒子の配合重量比
（カーボンブラック粒子／グラフ？イト粒子）は、好ま
しくは１〜４、より好ましくは１．５〜２．５である。

前記１未満または４以上を越えると得られる糸状発熱体
の抵抗値が高くなるので単位容積当たりの発熱量が低下
する傾向となり、また抵抗値のバラツキも大きくなる。

また、本発明における導電性樹脂は、目的に応じて種々
の改質剤や添加剤を含有することができる。

本発明においては、必要に応じて導電層を複数層設ける
ことも行なわれる。この場合、炭化水素系共重合体ゴム
中に分散させたカーボンブラック粒子およびグラファイ
ト粒子の組成および含有口を、必要に応じて各層毎に変
更することができる。例えば、糸状発熱体の表面滑性を
高めるために、最外層における含有量を内層より少なく
する等適宜に決定して実施できる。

本発明の糸状発熱体の抵抗値は、炭化水素系共重合体ゴ
ム中に含有されるカー・ボンブラック粒子およびグラフ
ァイト粒子の含有量、被覆する層の厚さ等により適宜決
定することができるが、好ましくは１〜１００に０７ｍ
、より好ましくは３〜５０に０７ｍでおる。抵抗値が１
にΩ／ｍ未満であると翠位長ざ当たりの発熱量が大きす
ぎ、また、１００にΩ／ＴｒＬを越えると単位長さ当た
りの発熱量が小さ過ぎるため、本発明の発熱体の主要な
用途である均一加熱可能な低温発熱体として使用する上
で好ましくない。

また、その抵抗値のバラツキＣＶ（％）はできるだけ小
さいことが好ましく、好ましくは１０％以下、より好ま
しくは８％以下、さらに好ましくは６％以下である。

本発明の糸状発熱体の糸径は必要とされる導電層および
製品形態によって適宜選択できるが、できるだけ細いも
のが好ましく、導電層を被覆した糸状発熱体の状態で１
．５＃径以下のものが好ましい。

本発明の糸状発熱体の製造方法の一例を挙げて次に示す
。

第１図に本発明の糸状発熱体を１ける好適な実施態様を
示す。芯糸１は実質的に延伸されることなく連続走行し
ながらダイ５に入り、一方力−ボンブラック粒子および
グラファイト粒子を分散配合した導電性樹脂２はメルト
エクストルーダー３で加熱流動化され計量ポンプ４で連
続計量される。計量された該導電性樹脂は芯糸１とは別
口からダイ５に入り、第２図に示したようにダイ５の中
のニップル９のニップル孔１０を通過してきた芯糸上に
溶融被覆される。導電性樹脂を被覆された芯糸は、ダイ
５のダイ孔８から出た後、オーバーフロー型の水冷水槽
６で水冷され、巻き取り＠７で巻き取られる。

かくして得られた本発明の糸状発熱体は、可撓性に富み
、耐屈曲性、耐摩擦性等の機械的強度に優れ、単位長さ
当たりの抵抗値が均一であり、各種の発熱体製品の発熱
素材、特に低温発熱素材として有利に利用できる。

［実施例］以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、
実施例中得られた糸条発熱体の特性の測定は次の方法に
よった。

Ａ、Ｎ気抵抗値：テスタを用いて１ｍ当たりの抵抗値を
ｎ−４０で測定し、その平均値とバラツキＣＶ（％）−
標準偏差÷平均値Ｘ１００を求めた。

Ｂ。糸径：糸横断面の顕微鏡観察による平均径から決定
した。

実施例１第１図において、ニップル孔０．４０ｓφのニップルを
通って５０ｍ／分の速度で連続走行している融点２６０
℃のポリエステル双糸の紡績糸（断面積：　０．０３１
　Ｘ　１０’ｍ２）に、エチレン含有量６０１１％であ
るエチレン−プロピレン共重合体プム１００重量部に平
均粒子径４０ｍμのカーボンブラック粒子４０重量部と
平均粒子径８．８μｍのグラファイト粒子２４重量部を
分散配合した導電性樹脂を２００℃で加熱流動化し、計
量ポンプにより１０Ｘ１０−６Ｔｒｌ！／分の割合で連
続計量し、ダイ孔０．６＃Ｉ２φ（断面積０．２８３　
Ｘ　１０−６ｍ２）のダイを通して溶融被覆した。この
ようにして得た糸の外径は、０．５４％、長さ当たりの
抵抗値は、１３゜９１４Ｑ／７７Ｚ、　ソ（７）ＣＶが
５．４％であり、均一であった。その断面を顕微鏡で観
察したところ、導電層と芯糸との合着性は良好であった
。また、この糸状発熱体を数十日子で折り曲げ、柔軟で
子の配合量を表１のように変更した点を除き、実施例１
と同様の方法で糸状発熱体を製造した。

実施胸２〜１５により得た糸状発熱体の外径は。

０．５４ｍφであり、柔軟性を有し、はぼ均一な抵抗値
を示した。

比較実施例１カーボンブラック粒子６４重量部を用い、グラフ１イト
粒子を使用せず、実施例１と同様の方法により、糸状発
熱体を製造した。得られた糸状発熱体の外径は０．５４
ｍｍφであり、また柔軟性を有していたが、長さ当たり
の抵抗値は１２６．７にΩ／ｍと高く、また、そのＣＶ
は１３．６％であり抵抗値のバラツキが大きがった。

比較実施例２グラファイト粒子６４重量部を用い、カーボンブラック
粒子を使用せず、実施例１と同様の方法により、糸状発
熱体を製造した。得られた糸状発熱体の外径は０．５４
＃φでおり、また柔軟性を有していたが、長さ当たりの
抵抗値は１４０．２にΩ／ｍと高く、また、そのＣＶは
−１７，０％であり抵抗値のバラツキが大きかった。

比較実施例３直鎮低密度ポリエチレン２４重量部と高密度ポリエチレ
ン７６重量部の混合物に、平均粒子径４０ｍμのカーボ
ンブラック粒子４８重量部と平均粒子径８．８μｍのグ
ラファイト粒子１２重量部を分散した導電性樹脂（体積
固有抵抗値＝１．６０・α）を用いて、実施例１と同じ
方法により０．５４＃φの径を有する糸状発熱体を製造
した。この発熱体の抵抗値を測定したところ、８２．１
にΩ／Ｗであり、発熱効果を有することは確認できたが
、これを数十日子で折り曲げたところ、導電層に亀裂が
生じていた。

［発明の効果］本発明の糸状発熱体は、可撓性に富み、導電Ｍ（発熱層
）と芯糸との接着が良好で屈曲、摩擦等により剥離し難
く、かつ長期間安定して使解血る糸状の発熱体である。

これにより、製織編可能で、衣料分野、連装分野、農業
、水産、土木分野など各種の用途に適用できる発熱体を
提供し得たものでおる。熱論、自動車、電車などの車両
や航空機、船舶、宇宙ロケットなど必らゆる乗物にも適
用され得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の糸状発熱体の製造装置の一例であり、
第２図はその中のダイの断面図を示す。１：芯糸２：導電性樹脂３：メルトエクストルーダー４二計量ポンプ５：ダイ６：冷却水槽７：巻き取り機８：ダイ孔９：ニップル１０：ニップル孔

Claims

【特許請求の範囲】

（１）カーボンブラック粒子およびグラファイト粒子を
炭化水素系共重合体ゴム中に分散した導電性樹脂より成
る導電層を芯糸の周囲に形成させた糸状発熱体。
（２）カーボンブラック粒子およびグラファイト粒子の
合計配合量が炭化水素系共重合体ゴムに対し、３０〜１
２０重量％であることを特徴とする特許請求の範囲第（
１）項記載の糸状発熱体。
（３）カーボンブラック粒子とグラファイト粒子の配合
重量比（カーボンブラック粒子／グラファイト粒子）が
１〜４であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
項または第（２）項記載の糸状発熱体。