JPS6345804A - 発熱体ゴム組成物 - Google Patents

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） 本発明は発熱体ゴム組成物に係り、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（ＰＴＣ
）特性が大きく、優れた自己温度制御能力を有する発熱
体ゴム組成物に関する。

（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ンク、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５８−７５７０５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力の低下を起こし、
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、カーボンブラン
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。

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な発熱体ゴム組成物を促供するに
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分散せしめてなる発熱体ゴム
組成物にある。

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、そ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ンク系
、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（よう素吸着量
）が２０〜７０　ｍｇ／　ｇでストラフチャ（ＤＢＰの
吸油量ｍｌ／　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１０〜５０重量部、好ましくは３０〜４０重量部で
あり、１０重量部未満の場合にはゴム組成物の抵抗値が
大きくなりすぎて発熱体にならない。また、逆に５０重
量部を越えるとＰＴＣ特性を示さず正確に自己温度制御
が出来な（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
、セラミック、カーボン、金属等の無機繊維を単独又は
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熱体ゴム組成物の優れたＰＴＣ
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１〜２０　ｖｏｌ％、好ましくは
５〜１５　ｖｏｌ％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２０
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
た発熱体ゴム組成物は大きな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硬れた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。

本発明における発熱体ゴム組成物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
が発熱体ゴム組成物の膨張又は収縮に応じて破壊又は結
合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
の発熱体ゴム組成物が優れた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短繊維と異質のものが好
ましく、例えば合成ｌＨ詣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−、ニーダ−、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
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、本発明を具体的な実施例により更に詳細に説明す
る。

実施例１・比較例１ 第１表に示す配合にもとづき、ゴム配合物をバンバリー
ミキサ−で混線後、ロールを用いて厚さ２ｆｉのシート
に圧延した。そのシートをモールドに挟み加硫条件１５
０℃×２０分で加硫した。得られたシートを２０　Ｘ　
２Ｑ　ｍｍに切断してテストピースとし、該テストピー
スを所定温度のギヤーオーブン中で４〜６分間放置した
後、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Ｒｔ（ｔ＝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
（ｔ）−Ｒ（２０℃）］／Ｒ（２０℃）×１００　（た
だしｔ＝１００℃）の測定結果を求め、これを第１表に
併記する。

また、第１図にカーボンブランクを３０〜３８重量部変
化させた場合における本発明の発熱体ゴム組成物のＰＴ
Ｃ特性、即ち温度と抵抗値変化率の関係を示す。この結
果より、カーボンブランクを３０〜４０重量部含むテス
トピースが良好なＰＣＴ特性を示している。

また、上記テストピース（Ｎｏ、１−４）の両面に銀ペ
ーストを塗布して電極層を作り、この電極間に電圧ＡＣ
１００Ｖを与えてテストピースを発熱させた。その結果
を第２図に示す。これによると短繊維を混入した発熱体
ゴム組成物は非常に短時間で一定温度になり、これを維
持して優れた自己温度制御作用を有している。

更に、電極層間に電圧をＡＣｌｏｏＶ、ＡＣ３０■そし
てＡＣ３０Ｖと変化させると、第３図に示されるように
、本発明の発熱体ゴム組成物は印加した電圧に応じて発
熱温度を制御することが可能となる。

更に、テストピース１−２．１−３そして１−４に所定
の電圧（直流）を印加すると、電圧が大きくなるに従っ
て発熱量が大きくなり、印加電圧が小さい場合でも発熱
する効果がある。この結果は第４図に示される。

以　　　下　　　余　　　白 実施例２ クロロプレンゴムに代わってＮＢＲ，、ＮＲ，ＥＰＴ、
シリコンゴム、そして５ＩＳ（スチレン−イソプレン−
スチレンブロックコポリマー）にＰＥＴ糸を１０　ｖｏ
ｌ％混入したテストピースについてＰＴＣ特性を検討し
た。配合は第２表に示され、該テストピースの抵抗値変
化率（％）も第２表に併記される。

この結果によれば、ＥＰＴはクロロプレンゴムとほぼ類
似したＰＣＴ特性を有している。

以　　　下　　　余　　　白 第　　　２　　　表　　　　単位：重量部＊７：　エチ
レングリコオール−ジメタアクリレート実施例３・比較
例２ 短繊維としてポリエチレンテレフタ−）　（ＰＥＴ）、
ポリエチレンテレフタート複合糸、そして６−ナイロン
を１０ｖｏｌ％混入したテストピースについてＰＴＣ特
性を検討した。配合は第３表に示され、該テストピース
のＰＴＣ特性は第５図に示される。

この結果によれば短繊維を混入したゴム組成物は混入し
ないものに比べて優れたＰＴＣ特性を示した。

第　　　３　　　表 ＊９　アスペクト比　２２２　一 実施例４ 実施例３　（Ｎｏ、３−１）の配合をベースにして太さ
２１μｍのＰＥＴ糸の長さを６ｖａ、２ｆｌ、そして０
．５ｍに変化させた場合の抵抗値変化率（％）を測定し
たところ夫々６Ｘ１０＋、６×１０３モして３×１０３
であうた。

実施例５ 実施例３　（Ｎｏ、３−１）を配合ベースにして第４表
に示されるカーボンブラックを用いて抵抗値変化率（％
）を測定した決を第４表に併記する。

これによると、比表面積が２０〜７０ｍｇ／ｇでストラ
フチャが１００以上のカーボンブラックを使用した場合
において、好ましいＰＴＣ特性が得られた。

第　４　表（カーボンブラックの種類）（発明の効果） 以上のように本発明の発熱体ゴム組成物は、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させること
により、優れたＰＴＣ特性を発揮するため、電圧を印加
することにより優れた自己温度制御作用を有し、温度制
御発熱体を初めとして温度感知センサにも幅広く適用可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１に係る発熱体ゴム組成物のＰ
ＴＣ特性を示すグラフ、第２図は実施例１に係る発熱体
ゴム組成物の発熱曲線を示すグラフ、第３図は実施例１
に係る発熱体ゴム組成物に印加する電圧を変化させた場
合の発熱曲線を示すグラフ、第４図は実施例１に係る発
熱体ゴム組成物の直流印加電圧と上昇温度との関係を示
すグラフ、そして第５図は実施例３に係る発熱体ゴム組
成物のＰＴＣ特性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１図 シュ廣（°す 第３図 ＊　　ｙ、ｑ　　（つｒン −第４図 印励鬼ｆｉ−（ＣＩＣｖ） 手続補正書（自発） 昭和６２年　５月２０日

Claims (1)

1. 【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を分散
   し所望の形状からなり正の温度抵抗係数を有することを
   特徴とする発熱体ゴム組成物。 ２、上記導電性カーボンブラックの添加量はゴム１００
   重量部に対して１０〜５０重量部であり、上記短繊維の
   充填量が１〜２０ｖｏｌ％であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の発熱体ゴム組成物。