JPH0363571B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特定のポリエステルアミドから成る感
熱性素子に関するものである。更に詳しくは電気
毛布、電気カーペツトなどにおいて温度制御のた
めの温度検知材料として用いられる感温体に関す
るものである。

高分子材料の持つ電気的な性質の温度依存性を
利用してこれを温度検知体として用いることは、
例えば電気毛布やで電気カーペツトの場合に見ら
れるように従来からよく知られている。

これらの暖房器具用途における感熱温度制御線
は、第１図に示すように本質的にはヒーター線
２、感熱性素子３、信号機４、外被５および芯線
６から構成されている。

いまヒーター線２に電源をつなぐと、該制御線
または面が低温であればヒーター線２自体が発熱
し、感熱温度制御線または面１全体が昇温する。
ここで昇温の程度とともに供給される電気エネル
ギーの減少または供給停止がなされなければ、そ
の供給エネルギーに見合うエネルギーの発熱がヒ
ーター線２に起こる。しかし感熱温度制御線１は
適度の温度に保たれることが要求されるので、そ
の温度をヒーター線２の供給源に知らせて供給さ
れる電気エネルギーの制御に役立たせるものがい
る。この役目をするのが信号線４である。そして
信号線４はヒーター線２の発熱量を何らかの形で
感知しなければならない。

通常このヒーター線２の発熱量はヒーター線と
信号線の間に介在する感温体の電気的特性に変換
させて信号線４に伝える。この感温物体が感熱性
素子３であり、温度による自己の電気特性の変化
によつて温度検知機能を発揮する。従つてこのよ
うな感熱素子材料として要求される特性は、誘電
率、直流抵抗、交流インピーダンス等の電気特性
の温度依存性が大きいことである。ポリアミドは
一般に電気特性の温度による変化が大きく、機械
物性、成形加工性、耐熱性にも優れた好適な感熱
素子材料であり、なかでもとくに吸湿性の低いナ
イロン11、ナイロン12が電気毛布、電気カーペツ
トの感熱体として実用に供されている。実際の温
度制御回路においてはその制御因子として用いら
れる電気特性にはいくつかの可能性があり、従来
ナイロン11、ナイロン12を感熱素子材料とする場
合主に誘電率或いは交流インピーダンスが制御因
子とされてきており、これらの電気特性の温度依
存性を改良する試みも数多く成されてきた（例え
ば特公昭48−10978号公報、特開昭56−104938号
など）。しかし電気毛布、電気カーペツトの温度
制御回路が多様化するのにともない感熱体高分子
の直流抵抗を制御因子とする温度制御回路も開発
されている。ナイロン11、ナイロン12は直流抵抗
の温度変化は非常に大きく、このような制御回路
にも適した材料であるが、本来絶縁体であるた
め、室温付近の抵抗が高過ぎるという欠点があ
る。室温付近の抵抗が大きいと、制御回路を設計
する際に抵抗を検知する抵抗計として大容量のも
のを用いなければならず、大容量の抵抗計を使え
ばその分感度が低下し温度制御の精密性に欠ける
結果となる。実用的な温度制御範囲内において精
密な温度制御ができるようにするためには、感熱
素子材料の室温の体積固有抵抗をナイロン11、ナ
イロン12の1/50以上程度にすることが必要であ
る。ナイロンの導電性を増すために炭素粉末、
Al粉末等の導電性充填材を混入させることは従
来公知の技術であるが、このような充填材を用い
る処方は本用途においては非常に薄い感熱相
（200〜300μ）中に異物が入ることになり、均一
性が損われまた絶縁不良の原因ともなり得るので
好ましくない。またイオン性物質を添加して導電
性を付与すると、直流印加下で使用中に電気泳動
によつて添加剤が流失し、電気特性が経時変化す
るためこの方法も不適当である。

そこで本発明者らは充填材、添加剤処方などに
よらず、室温付近の抵抗値が小さく、精密な温度
制御のできる高性能感熱素子を開発すべく鋭意検
討した結果、特定の脂肪族成分からなるポリエス
テルアミドが室温付近の抵抗値が低く、且つ温度
による抵抗の変化も大きい優れた感熱素子材料で
あることを見出し本発明に到達した。

すなわち本発明は(A)下記（）式で示されるポ
リアミド単位90〜60重量部、および(B)下記（）
および／または（）式で示されるポリエステル
単位10〜40重量部より構成されるポリエステルア
ミドより成ることを特徴とする感熱性素子を提供
するものである。

（ここでｋは10または11、ｌは３〜11の整数、Ｒ
は二価の脂肪族、脂環族の基、ｎは４〜10の整数
を表わす。） 本発明のポリエステルアミドのポリアミド単位
はウンデカンアミドまたはドデカンアミド単位で
あり、各々相当するアミノ酸、ラクタムから誘導
される。一方ポリエステル単位の内（）式で示
されるものは、ラクトン類から誘導されるもので
あり、モノマ原料の例としてブチロラクトン、カ
プロラクトン等を挙げることができる。また
（）式で表わされるポリエステル単位を形成す
るジオール成分としてはエチレングリコール、
１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−
１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオ
ール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキ
サンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノ
ール等を挙げることができ、ジカルボン酸として
はアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデ
カン二酸等が挙げられる。

本発明のポリエステルアミドの代表的な製造方
法としてはアミド成分原料のアミノ酸またはラク
タム、エステル成分のラクトンまたはジオールと
ジカルボン酸を混合し、触媒の存在下に加熱減圧
縮重合させる方法を挙げることができるが、製造
方法はこれらに限られるものでなく、例えばアミ
ド成分、エステル成分のいずれか一方又は両方を
適当な分子量を持つオリゴマとした後これを原料
として用いる方法も採用できる。またポリエステ
ルアミドの共重合比は(A)ポリアミド単位90〜60重
量部に対し、(B)ポリエステル単位10〜40重量部が
適当であり、(A)ポリアミド単位が90重量部を越え
ると室温における体積固有抵抗特性の改良効果が
不十分であり、また(A)ポリアミド単位が60重量部
以下の場合にはポリマ融点が低くなりすぎて暖房
器具の発熱部分で使用される感熱素子としての実
用に耐えない。

本発明のポリエステルアミドにはその物性をそ
こなわない限りにおいて重合時もしくは重合後成
形前に酸化防止剤、熱分解安定剤、耐光剤、耐加
水分解性向上剤、着色剤、難燃剤、各種成形助剤
などを適宜用いることができる。

上記ポリエステルアミドを通常の押出機などに
供給し、電熱線またはシートなどの形状に成形す
ることにより、感熱性素子が得られる。

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳しく述べ
る。実施例および比較例中の諸特性の評価は次の
ように行なつた。

(1) 溶液相対粘度：ポリマ0.5ｇを100mlのオルト
クロロフエノールに溶解した溶液の25℃におけ
る相対粘度。

(2) 融点：Perkin−Elmer製DSC−1B型示差差
動熱量計を用いて20℃／分の昇温速度で測定し
た際の融解ピーク温度。

(3) 体積固有抵抗：ポリマを乾燥後、溶融プレス
によつて厚さ約0.2mmのシート状に成形し、こ
のシートの両面に導電性塗料を円状に塗布して
電極とし、電極間の直流抵抗を測定した後、電
極面積とシート厚とから体積固有抵抗を算出し
た。

実施例 １ 12−アミノドデカン酸76.4部、ドデカン二酸
24.3部、１，４−ブタンジオール17.1部を混合し
加熱均一化した後、触媒の存在下に250〜270℃で
３〜４時間減圧縮重合することによつて溶液相対
粘度1.63の溶融時均一透明なポリマが得られた。
このポリマはドデカンアミド単位とブチレンドデ
カジオエート単位との重量比が70／30であり、そ
の融点は150℃であつた。このポリマの体積固有
抵抗の温度依存性は第２図に示す通りであり、30
℃付近の体積固有抵抗が4.2×10¹¹Ω・cmでナイロ
ン12より低く、且つ温度依存性の大きい極めて優
れた感熱素子材料であることが判明した。

比較例 １ ω−ラウロラクタムを原料として通常の加圧溶
融重合を行なつて得られたナイロン12の体積固有
抵抗を実施例１と同様の方法で測定しその温度変
化を第２図に示した。30℃付近の体積固有抵抗値
が2.6×10¹⁴Ω・cmと高過ぎ、特性が不十分であつ
た。

実施例 ２ 12−アミノドデカン酸39.3部、分子量3000〜
4000のポリカプロラクトン9.0部を触媒と共に混
合し、以下実施例１と同様に縮重合反応を行な
い、ドデカンアミド単位とカプロラクトン単位の
重量比が80／20の溶融時均一透明なポリエステル
アミドを得た（相対粘度1.55、融点163℃）。この
ポリマの体積固有抵抗の温度依存性を実施例１と
同様に測定し、結果を第２図に示した。本ポリマ
も低温部特性、温度依存性共に極めて良好な感熱
素子材料であることが判明した。

【図面の簡単な説明】

第１図は有機高分子材料からなる感熱性素子を
使用した感熱ヒーター線の一例を示す側面図であ
る。 １：感熱ヒーター線、２：発熱線、３：感熱性
素子、４：信号線、５：絶縁材、６：芯線、 第２図は本発明のポリエステルアミドおよび比
較材料の直流体積固有抵抗の温度依存性を示すグ
ラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (A)下記（）式で示されるポリアミド単位90
   〜60重量部および(B)下記（）式および／または
   （）式で示されるポリエステル単位10〜40重量
   部より構成されるポリエステルアミドより成るこ
   とを特徴とする感熱性素子。 （ここでｋは10または11、ｌは３〜11の整数、Ｒ
   は二価の脂肪族、脂環族の基、ｎは４〜10の整数
   を表わす。）