JP2000323301A - 自己温度制御発熱体組成物 - Google Patents
自己温度制御発熱体組成物Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 使用温度以上での自己温度制御特性に優れ、
しかもこれを損うことなく使用温度以下での温度変化に
よる電気抵抗の変化が抑制された、自己温度制御発熱体
組成物を提供すること。 【解決手段】 スチレン・ブタジエンゴム、室温よりも
高い結晶融点を有する１，２ポリブタジエン及び導電性
物質を含む組成物を放射線架橋する。これによって発熱
体を構成して、低温下で繰返し電源投入しても過大電流
が流れない面状発熱体が可能となる。
しかもこれを損うことなく使用温度以下での温度変化に
よる電気抵抗の変化が抑制された、自己温度制御発熱体
組成物を提供すること。 【解決手段】 スチレン・ブタジエンゴム、室温よりも
高い結晶融点を有する１，２ポリブタジエン及び導電性
物質を含む組成物を放射線架橋する。これによって発熱
体を構成して、低温下で繰返し電源投入しても過大電流
が流れない面状発熱体が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、床・壁暖房等の暖
房器具等における面状発熱体に用いられる自己温度制御
発熱体組成物に関する。
房器具等における面状発熱体に用いられる自己温度制御
発熱体組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】暖房器具に用いられる自己温度制御発熱
体組成物においては、温度上昇と共に電気抵抗が上昇
し、発熱量が低下する性能が求められ、製品安全上から
使用温度以上では温度上昇による電気抵抗の上昇が急激
である自己温度制御発熱体組成物が要求される。
体組成物においては、温度上昇と共に電気抵抗が上昇
し、発熱量が低下する性能が求められ、製品安全上から
使用温度以上では温度上昇による電気抵抗の上昇が急激
である自己温度制御発熱体組成物が要求される。
【０００３】他方、使用温度未満の温度範囲において
は、抵抗上昇が緩かである方が望ましい。この理由は、
電源投入時の低温度範囲における電気抵抗が、使用温度
における電気抵抗よりも極端に低い場合には、使用温度
へ温度上昇する迄の間に、過大な電流が流れることとな
り、これによって当該暖房器具等の製品寿命に悪影響を
及ぼすことになるためである。又、製品設計に際して、
使用温度条件における電流に比し、電源投入時に過大な
電流が流れることを想定して構造設計を行うことが必要
となり、製品設計に大きな制約を与えるためである。
は、抵抗上昇が緩かである方が望ましい。この理由は、
電源投入時の低温度範囲における電気抵抗が、使用温度
における電気抵抗よりも極端に低い場合には、使用温度
へ温度上昇する迄の間に、過大な電流が流れることとな
り、これによって当該暖房器具等の製品寿命に悪影響を
及ぼすことになるためである。又、製品設計に際して、
使用温度条件における電流に比し、電源投入時に過大な
電流が流れることを想定して構造設計を行うことが必要
となり、製品設計に大きな制約を与えるためである。
【０００４】従来のこの種の組成物において、スチレン
・ブタジエンゴム等のガラス転移点の低いゴム・エラス
トマを配合し、これを架橋させたものは、要求される急
激な抵抗上昇を或る程度満たすことができる。又、適正
に架橋された上記組成物においては、長期の連続あるい
は繰り返し荷電を行った場合の抵抗値変化が小さく、要
求される長期安定性を或る程度満たすことが出来る。
・ブタジエンゴム等のガラス転移点の低いゴム・エラス
トマを配合し、これを架橋させたものは、要求される急
激な抵抗上昇を或る程度満たすことができる。又、適正
に架橋された上記組成物においては、長期の連続あるい
は繰り返し荷電を行った場合の抵抗値変化が小さく、要
求される長期安定性を或る程度満たすことが出来る。
【０００５】なお、上記のような組成物から成る薄膜の
面状発熱体を製造する方法としては、架橋前の組成物を
溶媒に溶解して塗料とし、得られた塗料を電極を配設し
たフィルム等へ印刷・塗付して乾燥し、しかる後に電子
線照射、紫外線照射あるいは加熱等により架橋する方法
も採用される。
面状発熱体を製造する方法としては、架橋前の組成物を
溶媒に溶解して塗料とし、得られた塗料を電極を配設し
たフィルム等へ印刷・塗付して乾燥し、しかる後に電子
線照射、紫外線照射あるいは加熱等により架橋する方法
も採用される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低いガ
ラス転移点を持つゴム・エラストマ類を配合成分とする
発熱体組成物は、低温域においても、温度変化による電
気抵抗変化が大きいという欠点があった。例えば、従来
におけるスチレン・ブタジエンゴム系の自己温度制御発
熱体組成物のある種の物においては、０℃と４０℃の電
気抵抗値に１０倍以上の差があるが、これを寒冷地にお
ける、床、壁暖房用の面状発熱体として使用した場合に
は、室温が０℃又はそれ以下の温度である時に電源を投
入したとすれば、使用温度条件における電流の１０倍以
上の電流が流れることとなり、製品について長期の信頼
性を得るためには、かかる過大な電流に耐え得る構造と
することが必要となるので、製品設計上、製品製造上の
困難な制約となっていた。
ラス転移点を持つゴム・エラストマ類を配合成分とする
発熱体組成物は、低温域においても、温度変化による電
気抵抗変化が大きいという欠点があった。例えば、従来
におけるスチレン・ブタジエンゴム系の自己温度制御発
熱体組成物のある種の物においては、０℃と４０℃の電
気抵抗値に１０倍以上の差があるが、これを寒冷地にお
ける、床、壁暖房用の面状発熱体として使用した場合に
は、室温が０℃又はそれ以下の温度である時に電源を投
入したとすれば、使用温度条件における電流の１０倍以
上の電流が流れることとなり、製品について長期の信頼
性を得るためには、かかる過大な電流に耐え得る構造と
することが必要となるので、製品設計上、製品製造上の
困難な制約となっていた。
【０００７】本発明の目的は、スチレン・ブタジエンゴ
ム等と導電性物質等の配合物を架橋せしめた自己温度制
御発熱体組成物であって、使用温度以上での自己温度制
御特性に優れ、しかもこれを損うことなく使用温度以下
での温度変化による電気抵抗の変化が抑制された発熱体
組成物を提供し、これによって、繰返して低温下で電源
投入した場合においても、過大な電流が流れることが防
止された自己温度制御発熱体を提供することにある。
ム等と導電性物質等の配合物を架橋せしめた自己温度制
御発熱体組成物であって、使用温度以上での自己温度制
御特性に優れ、しかもこれを損うことなく使用温度以下
での温度変化による電気抵抗の変化が抑制された発熱体
組成物を提供し、これによって、繰返して低温下で電源
投入した場合においても、過大な電流が流れることが防
止された自己温度制御発熱体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による自己温度制
御発熱体組成物は、スチレン・ブタジエンゴムと１，２
ポリブタジエンと導電性物質とを含有する組成物を放射
線架橋したものである。
御発熱体組成物は、スチレン・ブタジエンゴムと１，２
ポリブタジエンと導電性物質とを含有する組成物を放射
線架橋したものである。
【０００９】本発明にける組成物は、スチレン・ブタジ
エンゴム、１，２ブタジエン及び導電性物質等の組成成
分を、配合、混練する等して製造される。
エンゴム、１，２ブタジエン及び導電性物質等の組成成
分を、配合、混練する等して製造される。
【００１０】本発明に用いられるスチレン・ブタジエン
ゴムとしては、乳化重合スチレン・ブタジエンゴム、溶
液重合スチレン・ブタジエンゴムが挙げられるが、放射
線架橋における架橋性が優れるために、溶液重合スチレ
ン・ブタジエンゴムを使用するのが好ましい。
ゴムとしては、乳化重合スチレン・ブタジエンゴム、溶
液重合スチレン・ブタジエンゴムが挙げられるが、放射
線架橋における架橋性が優れるために、溶液重合スチレ
ン・ブタジエンゴムを使用するのが好ましい。
【００１１】本発明に用いられる１，２ポリブタジエン
としては、スチレン・ブタジエンに相溶し、室温より高
温域に結晶融点を持つエラストマとしての１，２ポリブ
タジエンが挙げられる。
としては、スチレン・ブタジエンに相溶し、室温より高
温域に結晶融点を持つエラストマとしての１，２ポリブ
タジエンが挙げられる。
【００１２】本発明における、１，２ポリブタジエンの
結晶融点は、６０℃〜１１０℃の範囲内とすることが好
ましい。その理由は、１，２ポリブタジエンに、その結
晶融点の２０℃〜３０℃下の温度まで電気抵抗の上昇を
抑える働きがあり、上記の如き結晶融点を有する１，２
ポリブタジエンを使用することによって、暖房器具用発
熱体としての使用温度である３０℃〜８０℃まで電気抵
抗の上昇を抑えることが出来るためである。なお、かか
る説明からも理解される如く、１，２ポリブタジエンの
結晶融点を選択・決定することによって、目的とする暖
房器具等の発熱体の使用温度を設定・制御することが出
来る。
結晶融点は、６０℃〜１１０℃の範囲内とすることが好
ましい。その理由は、１，２ポリブタジエンに、その結
晶融点の２０℃〜３０℃下の温度まで電気抵抗の上昇を
抑える働きがあり、上記の如き結晶融点を有する１，２
ポリブタジエンを使用することによって、暖房器具用発
熱体としての使用温度である３０℃〜８０℃まで電気抵
抗の上昇を抑えることが出来るためである。なお、かか
る説明からも理解される如く、１，２ポリブタジエンの
結晶融点を選択・決定することによって、目的とする暖
房器具等の発熱体の使用温度を設定・制御することが出
来る。
【００１３】本発明の自己温度制御発熱体組成物におい
ては、スチレン・ブタジエンゴムと１，２ポリブタジエ
ンの割合を、両者の合量（重量）を基準として、スチレ
ン・ブタジエンゴム８０〜１０重量％、１，２ポリブタ
ジエン２０〜９０重量％とすることが好ましい。
ては、スチレン・ブタジエンゴムと１，２ポリブタジエ
ンの割合を、両者の合量（重量）を基準として、スチレ
ン・ブタジエンゴム８０〜１０重量％、１，２ポリブタ
ジエン２０〜９０重量％とすることが好ましい。
【００１４】本発明における、１，２ポリブタジエンの
配合割合は、組成物における上記スチレン・ブタシエン
ゴムと１，２ポリブタジエンの合量（重量）に対して２
０〜９０重量％の範囲とすることが好ましいが、その理
由は、２０重量％以下では、温度上昇による電気抵抗の
上昇を抑制する効果が顕著でなく、又、９０重量％以上
では、使用温度以上での電気抵抗変化が十分な大きさと
ならず、ＰＴＣ性が過小となるためである。
配合割合は、組成物における上記スチレン・ブタシエン
ゴムと１，２ポリブタジエンの合量（重量）に対して２
０〜９０重量％の範囲とすることが好ましいが、その理
由は、２０重量％以下では、温度上昇による電気抵抗の
上昇を抑制する効果が顕著でなく、又、９０重量％以上
では、使用温度以上での電気抵抗変化が十分な大きさと
ならず、ＰＴＣ性が過小となるためである。
【００１５】本発明における導電性物質としては、各種
の微細導電性充填剤が含まれるが、好適実施例において
使用される炭素系導電性物質として、グラファイト、グ
ラファイト化カーボンファイバが挙げられる。
の微細導電性充填剤が含まれるが、好適実施例において
使用される炭素系導電性物質として、グラファイト、グ
ラファイト化カーボンファイバが挙げられる。
【００１６】本発明における放射線架橋方法として、各
種の架橋法が含まれるが、好適実施例において、電子線
照射架橋が挙げられる。
種の架橋法が含まれるが、好適実施例において、電子線
照射架橋が挙げられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態例を添
付図面を参照しつつ説明し、次いで実施例について説明
する。
付図面を参照しつつ説明し、次いで実施例について説明
する。
【００１８】図１は、本発明の自己温度制御発熱体組成
物を使用した試験用面状発熱体の横断面概略図である。
物を使用した試験用面状発熱体の横断面概略図である。
【００１９】図１に示される如く、ＰＥＴ（ポリエチレ
ンテレフタレート）フィルム１上に、電極２が配設さ
れ、さらにその上に本発明による自己温度制御発熱体組
成物から成る発熱体３が設けられることによって試験用
面状発熱体が構成される。その製造工程の概略は、ＰＥ
Ｔフィルム１上に電極２を配設する工程、電極２を配設
されたＰＥＴフィルム１上に架橋前の状態の発熱体組成
物による被覆層を形成し、次いで架橋処理して架橋され
た状態にある自己温度制御発熱体組成物による被覆層と
して発熱体３を形成する工程によって実施することが出
来、その詳細は下記の実施例中に示される。
ンテレフタレート）フィルム１上に、電極２が配設さ
れ、さらにその上に本発明による自己温度制御発熱体組
成物から成る発熱体３が設けられることによって試験用
面状発熱体が構成される。その製造工程の概略は、ＰＥ
Ｔフィルム１上に電極２を配設する工程、電極２を配設
されたＰＥＴフィルム１上に架橋前の状態の発熱体組成
物による被覆層を形成し、次いで架橋処理して架橋され
た状態にある自己温度制御発熱体組成物による被覆層と
して発熱体３を形成する工程によって実施することが出
来、その詳細は下記の実施例中に示される。
【００２０】本発明による自己温度制御発熱体組成物に
おいては、結晶融点を有する１，２ポリブタジエンが必
須の配合成分とされ、これによって、低温側での温度変
化による電気抵抗の過大変化が防止される。
おいては、結晶融点を有する１，２ポリブタジエンが必
須の配合成分とされ、これによって、低温側での温度変
化による電気抵抗の過大変化が防止される。
【００２１】即ち、従来におけるゴム・エラストマ発熱
体組成物においては、ガラス転移点が低いため、使用温
度（３０〜８０℃）以下の温度においても熱膨張が起こ
るので、これによる電気抵抗の変化が現れる。これに対
して、結晶融点を持つエラストマである１，２ポリブタ
ジエンを配合・混合することによって、融点の数十℃低
温までの温度範囲においては、結晶によって熱膨張が抑
えられることによって、温度変化による抵抗変化が防止
される。
体組成物においては、ガラス転移点が低いため、使用温
度（３０〜８０℃）以下の温度においても熱膨張が起こ
るので、これによる電気抵抗の変化が現れる。これに対
して、結晶融点を持つエラストマである１，２ポリブタ
ジエンを配合・混合することによって、融点の数十℃低
温までの温度範囲においては、結晶によって熱膨張が抑
えられることによって、温度変化による抵抗変化が防止
される。
【００２２】
【実施例】実施例１，２及び比較例１，２について、表
１及び図１を参照しつつ、以下に説明する。
１及び図１を参照しつつ、以下に説明する。
【００２３】（１）塗料の製造：表１に示す配合割合
（重量部、ｐｈｒ）の配合成分１００重量部に対して、
芳香族系溶剤（ＹＳ−１００，山一化学工業（株）製）
を４００重量部加えて攪拌、溶解し、次いで塗料用三本
ロール混練機を使用し、混練、分散して発熱体組成物塗
料とした。
（重量部、ｐｈｒ）の配合成分１００重量部に対して、
芳香族系溶剤（ＹＳ−１００，山一化学工業（株）製）
を４００重量部加えて攪拌、溶解し、次いで塗料用三本
ロール混練機を使用し、混練、分散して発熱体組成物塗
料とした。
【００２４】（２）電極配設フィルムの製造：１００μ
ｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム
に、エポキシ樹脂をバインダーとした銀の電極塗料を用
い、スクリーン印刷によって電極を印刷し、次いで１２
５℃、１５分間加熱硬化させて、電極２が配設されたフ
ィルム１とした。
ｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム
に、エポキシ樹脂をバインダーとした銀の電極塗料を用
い、スクリーン印刷によって電極を印刷し、次いで１２
５℃、１５分間加熱硬化させて、電極２が配設されたフ
ィルム１とした。
【００２５】（３）架橋前の状態の発熱体組成物による
被覆層の形成：上に得られた電極配設フィルムに、上に
得られた発熱体組成物塗料を、スクリーン印刷によって
印刷し、次いで８０℃、１０分間乾燥した。
被覆層の形成：上に得られた電極配設フィルムに、上に
得られた発熱体組成物塗料を、スクリーン印刷によって
印刷し、次いで８０℃、１０分間乾燥した。
【００２６】（４）架橋発熱体組成物による被覆層の形
成：架橋前の状態の発熱体組成物による被覆層を形成さ
れた電極配設フィルムを、線量２０Ｍｒａｄ、加速電圧
１２０ｋＶ、ビーム電流５ｍＡの条件で電子線照射架橋
処理して、架橋発熱体組成物による被覆層から成る発熱
体３が形成された電極配設フィルムとし、試験用面状発
熱体を得た。
成：架橋前の状態の発熱体組成物による被覆層を形成さ
れた電極配設フィルムを、線量２０Ｍｒａｄ、加速電圧
１２０ｋＶ、ビーム電流５ｍＡの条件で電子線照射架橋
処理して、架橋発熱体組成物による被覆層から成る発熱
体３が形成された電極配設フィルムとし、試験用面状発
熱体を得た。
【００２７】（５）評価試験：上に得られた試験用面状
発熱体における架橋発熱体組成物について、０℃、４０
℃、６０℃及び８０℃における抵抗値Ｒ0 、Ｒ40、Ｒ60
及びＲ80を測定し、抵抗率変化率としてＲ40／Ｒ0 、Ｒ
60／Ｒ0 及びＲ80／Ｒ0 を算出し、抵抗率変化率によっ
て評価を行った。なお、抵抗率の測定は、恒温槽を用い
て、試験体温度が所定温度になってから３０分後に行っ
た。
発熱体における架橋発熱体組成物について、０℃、４０
℃、６０℃及び８０℃における抵抗値Ｒ0 、Ｒ40、Ｒ60
及びＲ80を測定し、抵抗率変化率としてＲ40／Ｒ0 、Ｒ
60／Ｒ0 及びＲ80／Ｒ0 を算出し、抵抗率変化率によっ
て評価を行った。なお、抵抗率の測定は、恒温槽を用い
て、試験体温度が所定温度になってから３０分後に行っ
た。
【００２８】実施例１、２及び比較例１、２の評価試験
の結果は、表１中に示される。
の結果は、表１中に示される。
【００２９】
【表１】
【００３０】表１中に示される如く、本発明の実施例１
及び２の場合においては、Ｒ40／Ｒ0 の値が２．４〜
３．５と充分に低く、且つ、Ｒ80／Ｒ0 の値が５２０〜
６３０と充分に高く、必要なＰＴＣ特性が得られること
が判る。
及び２の場合においては、Ｒ40／Ｒ0 の値が２．４〜
３．５と充分に低く、且つ、Ｒ80／Ｒ0 の値が５２０〜
６３０と充分に高く、必要なＰＴＣ特性が得られること
が判る。
【００３１】同様に、比較例１の場合には、Ｒ40／Ｒ0
が１７と高く、過大であり、又、比較例２の場合には、
Ｒ80／Ｒ0 が１０．５と低く、過小であり、必要なＰＴ
Ｃ特性が得られることが判る。
が１７と高く、過大であり、又、比較例２の場合には、
Ｒ80／Ｒ0 が１０．５と低く、過小であり、必要なＰＴ
Ｃ特性が得られることが判る。
【００３２】以上の如く、本発明の実施例においては、
使用温度以下における、温度変化による電気抵抗変化が
充分抑制された自己温度制御発熱体組成物が可能とな
り、製品設計上、製造上の制約を受けることなく、優れ
た信頼性を有する自己温度制御発熱体組成物から成る発
熱体を具備する製品を得ることができた。
使用温度以下における、温度変化による電気抵抗変化が
充分抑制された自己温度制御発熱体組成物が可能とな
り、製品設計上、製造上の制約を受けることなく、優れ
た信頼性を有する自己温度制御発熱体組成物から成る発
熱体を具備する製品を得ることができた。
【００３３】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、自己温度
制御特性に優れ、しかも、低温側においては温度変化に
よる電気抵抗変化が抑制された自己温度制御発熱体組成
物が可能となる。これによって、応用製品の設計上、製
造上の制約を受ける事なく、優れた信頼性を有する暖房
器具等が提供される。
制御特性に優れ、しかも、低温側においては温度変化に
よる電気抵抗変化が抑制された自己温度制御発熱体組成
物が可能となる。これによって、応用製品の設計上、製
造上の制約を受ける事なく、優れた信頼性を有する暖房
器具等が提供される。
【図１】本発明の自己温度制御発熱体組成物より成る発
熱体を有する試験用面状発熱体の横断面概略図である。
熱体を有する試験用面状発熱体の横断面概略図である。
１ ＰＥＴフィルム ２ 電極 ３ 発熱体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松栄 豊和 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社日高工場内 Ｆターム(参考） 5E034 AA08 AB01 AC10 DA02 DC03 DC05 DE05
Claims (3)
- 【請求項１】 スチレン・ブタジエンゴムと１，２ポリ
ブタジエンと導電性物質とを含有する組成物を放射線架
橋したことを特徴とする自己温度制御発熱体組成物。 - 【請求項２】 上記組成物における上記スチレン・ブタ
ジエンゴムと上記１，２ポリブタジエンの割合が、両者
の合量（重量）を基準として、スチレン・ブタジエンゴ
ム８０〜１０重量％対１，２ポリブタジエン２０〜９０
重量％であることを特徴とする請求項１記載の自己温度
制御発熱体組成物。 - 【請求項３】 上記１，２ポリブタジエンの結晶融点
が、６０〜１１０℃であることを特徴とする請求項１又
は２記載の自己温度制御発熱体組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11133924A JP2000323301A (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 自己温度制御発熱体組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11133924A JP2000323301A (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 自己温度制御発熱体組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000323301A true JP2000323301A (ja) | 2000-11-24 |
Family
ID=15116281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11133924A Pending JP2000323301A (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | 自己温度制御発熱体組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000323301A (ja) |
-
1999
- 1999-05-14 JP JP11133924A patent/JP2000323301A/ja active Pending
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