JPH04259782A - 感熱樹脂材料及び感熱発熱体 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気カーペット等に用
いられる感熱樹脂材料及び感熱発熱体に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】電気カーペット等の広面積暖房器具には
、ポリ塩化ビニル樹脂を主成分とする感熱樹脂材料をサ
ーミスタとしてとして用いたコード状の感熱発熱体が使
用されている。ポリ塩化ビニル樹脂は吸湿が殆ど無く、
吸湿によるインピーダンス〜温度特性の変化が極めて小
さいという特性があるために感熱樹脂材料として用いら
れているのである。

【０００３】そして近年の電気カーペットにあっては、
カーペット地からなる表面材や、電気カーペットに被せ
て使用するカバー材として、本物志向や高級志向から分
厚いものが好まれる傾向にあり、感熱発熱体の発熱温度
を従来よりも高くする必要が生じてきている。しかし、
感熱発熱体の温度を従来よりも高温にすると、部分的に
断熱状態になるときに生じる部分断熱高温部の温度が非
常に高くなり、ポリ塩化ビニル樹脂を主成分とする感熱
樹脂材料では高温での熱劣化のために温度センサーとし
ての固有インピーダンス（以下｜Ｚ｜と略記）と温度と
の関係の特性が経時変化し、｜Ｚ｜の変化によって検知
する温度が危険な高温になってしまうおそれがあった。 この現象は■ポリ塩化ビニル樹脂中の可塑剤が高温の作
用でブリードアウトしてポリ塩化ビニル樹脂のガラス転
移点が高温側にシフトしてしまう、■ポリ塩化ビニル樹
脂が高温にさらされると脱塩素反応をおこして劣化し、
この脱塩素が金属電極の腐食を発生させて感熱樹脂材料
と電極の密着を低下させる、等が原因になっていると考
えられる。

【０００４】そこで、耐熱性が高く、可塑剤を含まず、
熱劣化しても塩酸のような強力な酸を発生しないポリア
ミド系樹脂をポリ塩化ビニル樹脂の代替品として用いる
ことが検討されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ポリアミド系
樹脂は吸湿性が高く、ポリアミド系樹脂の中で吸湿率が
最も低いナイロン１２でも飽和吸水率は１．６％程度で
あり、このナイロン１２の場合、飽和状態にまで吸湿す
ると水が可塑剤的な役割をしてガラス転移点が約２５℃
も変化する。従ってナイロン１２を主成分として感熱樹
脂材料を作成すると、長期間放置と通電使用時の間に序
々に吸湿して吸水率が高くなると｜Ｚ｜の変化によって
検知する温度が２５℃以上も変化してしまうことになり
、実用化することは非常に困難である。また、｜Ｚ｜〜
温度特性の変化率を大きくしてサーミスタ特性を高める
ためにポリアミド系樹脂の場合に使用されているイオン
性添加剤は、特公昭５９−２４６７号公報や、特開昭５
１−４５９７号公報に示されているＣｕＩやＫＩなどの
ハロゲン化鉛やハロゲン化カリウムであるが、これらは
いずれも分子量が小さいために高温にさらされるとブリ
ードアウトされ、高温に長時間さらされるとサーミスタ
特性が安定しなくなるという問題もあった。

【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、吸湿性を小さくして感熱温度の変化を小さくする
ことができると共にイオン性添加剤のブリードアウトを
防いでサーミスタ特性を安定させることができる感熱樹
脂材料、及びこの感熱樹脂材料を用いた感熱発熱体を提
供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る感熱樹脂材
料は、ナイロン１２とポリエチレンとの共重合樹脂に、
過塩素酸よりなる第四級アンモニウム塩をイオン性添加
剤として配合して成ることを特徴とするものである。ま
た本発明に係る感熱発熱体は、絶縁性の芯糸に金属線を
巻いて内巻電極とし、ナイロン１２とポリエチレンとの
共重合樹脂に過塩素酸よりなる第四級アンモニウム塩を
イオン性添加剤として配合して調製した感熱樹脂材料を
内巻電極の外側に被覆し、その外側に金属線を巻いて外
巻電極とすると共に内巻電極と外巻電極の少なくとも一
方を発熱抵抗体とし、これらを絶縁体で覆って成ること
を特徴とするものである。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。ナイロン
１２は化学式が Ｈ−〔ＨＮ−（ＣＨ２　）１１−ＣＯ〕ｎ−ＯＨで示さ
れるポリアミド系樹脂であり、本発明ではこのナイロン
１２とポリエチレンとを共重合化して用いる。ナイロン
１２とポリエチレンとの比率は特に限定されるものでは
なく任意であるが、重量比で５０：５０程度が好ましい
。ナイロン１２の成分比率が多いと吸湿率を低下させる
改善効果が小さく、逆にポリエチレンの成分比率が多い
と融点が低下して高温時の強度低下が大きくなるために
、５０：５０程度が好ましいのである。

【０００９】また本発明では、このナイロン１２とポリ
エチレンとの共重合樹脂に過塩素酸よりなる第四級アン
モニウム塩をイオン性添加剤として配合することによっ
て、温度上昇に伴ってイオン伝動によりインピーダンス
低下を引き起こさせ、｜Ｚ｜〜温度特性の変化率を大き
くすることによってサーミスタ特性を高めて温度検知の
精度を高めるようにしている。この過塩素酸よりなる第
四級アンモニウム塩としては、式（１）の一般式で表さ
れるＮ−２ヒドロキシエチル−Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリアルキ
ルアンモニウム過塩素酸塩を用いることができる。なか
でも式（２）の構造式で表されるドデシルジメチル−２
−ヒドロキシエチルアンモニウム過塩素酸塩や、式（３
）の構造式で表されるステアラミドプロピルジメチル−
β−ヒドロキシエチルアンモニウム過塩素酸塩などを用
いるのが好適である。

【００１０】

【化１】

【００１１】本発明においてイオン性添加剤として上記
のように過塩素酸（式（４））のタイプのものを用いる
のは、式（５）、式（６）、式（７）、式（８）等のタ
イプのものではいずれも耐熱性が低く、また共重合樹脂
の熱劣化に悪影響が大きいためである。

【００１２】

【化２】

【００１３】またイオン性添加剤の配合量は、共重合樹
脂１００重量部に対して０．５〜５重量部の範囲が好ま
しい。イオン性添加剤の配合量が少ないと、｜Ｚ｜〜温
度特性の変化率を大きくしてサーミスタ特性を高める効
果を十分に得ることができないために上記のように下限
が設定されるものである。逆にイオン性添加剤の配合量
が多すぎると、共重合樹脂の熱劣化に悪影響を与えるお
それがあり、イオン性添加剤の上限は製造バラツキが発
生しにくく、配合を増量してもサーミスタ特性がそれ以
上良くならない限界の飽和添加量より少しだけ過飽和の
量になるように設定するのがよい。

【００１４】上記のように作成される本発明に係る感熱
樹脂材料を用いて、図４に示すようなコード状の感熱発
熱体Ａを製造することができる。この感熱発熱体Ａは、
絶縁性の芯糸１に金属線をスパイラル状に巻いて内巻電
極２とし、上記のようにして調製される感熱樹脂材料３
を例えば押し出し成形して内巻電極２の外側に被覆し、
その外側に金属線を巻いて外巻電極４とし、さらにその
外側に樹脂フィルムを巻いて分離層１０を形成した後に
、その外側に絶縁体５を被覆することによって製造され
るものであり、内巻電極２と外巻電極４の少なくとも一
方を発熱抵抗体（ヒータ）として通電することによって
発熱させることができるものである。この感熱発熱体Ａ
にあって、電極２，４の一方を発熱させると感熱樹脂材
料３は温度変化に伴って｜Ｚ｜が変化するために、電極
２，４間の電位差を検出することによって発熱温度を検
知することができるのである。

【００１５】このように製造される感熱発熱体Ａを例え
ば図５及び図６に示すように、ポリエステル繊維等の厚
さ１０ｍｍ程度の裏面布１１と厚さ９μ程度の均熱アル
ミニウム平面体１２との間に挟んで、ジグザグ状に配置
し、そして均熱アルミニウム平面体１２の上にポリエス
テル繊維等の厚さ５ｍｍ程度の表面布１３を積層するこ
とによって電気カーペットＢを作成することができる。 図５において１４は電源コード、１５は温度コントロー
ラである。

【００１６】

【作用】ナイロン１２にポリエチレンを共重合させた樹
脂として用いるようにしているために、吸水が殆どない
ポリエチレンで吸湿性を低下させることができる。また
過塩素酸よりなる第四級アンモニウム塩をイオン性添加
剤として配合しているために、ブリードアウトを低減し
てサーミスタ特性を安定させることができる。

【００１７】

【実施例】次に、本発明を実施例によってさらに説明す
る。 実施例　　ナイロン１２とポリエチレンとを５０：５０
の重量比で共重合化し、この共重合樹脂１００重量部に
既述の式（２）で示す過塩素酸よりなる第四級アンモニ
ウム塩をイオン性添加剤として２．５重量部配合して感
熱樹脂材料を調製した。

【００１８】比較例　　ナイロン１２に１００重量部当
たり２重量部の添加量でイオン性添加剤としてヨウ化カ
リウムを配合して感熱樹脂材料を調製した。実施例及び
比較例で得た感熱樹脂材料を用いて図４のワイヤー状の
感熱発熱体Ａを作成した。すなわち、全芳香族ポリエス
テル系１０００デニール繊維で形成した芯糸１に銅合金
よりなる０．１１ｍｍφの金属線５本をピッチ１．２５
ｍｍでスパイラル状に巻いて内巻電極２とし、その外側
に感熱樹脂材料３を押し出し成形して被覆し、その外側
にＮｉメッキした幅０．５ｍｍ、厚み０．０５ｍｍの金
属線をピッチ１．８ｍｍでスパイラル状に巻いて外巻電
極４とし、さらにその外側に厚み１２μのポリエチレン
テレフタレートフィルムを巻いて分離層１０を形成した
後に、厚み０．４ｍｍの耐熱ポリ塩化ビニル樹脂の絶縁
体５で絶縁被覆することによって、内巻電極２を発熱抵
抗体として用いる感熱発熱体Ａを製造することができる
。

【００１９】このように作成される感熱発熱体の感熱樹
脂材料について、絶乾状態及び９０％の相対湿度の雰囲
気に４０℃の条件下吸湿が飽和するまで放置して飽和吸
水率まで吸湿させた状態の｜Ｚ｜〜温度特性を、周波数
６０Ｈｚ、感熱発熱体の長さ３６ｍの条件でそれぞれ測
定した。結果を実施例のものを図１に、比較例のものを
図２にそれぞれ示す。比較例のものでは１．６％の吸水
率まで吸湿し、図２にみられるように絶乾時では６０℃
の｜Ｚ｜に対応する温度が吸湿後は２６℃低下して３４
℃になっているのに対して、実施例のものでは吸水率が
０．８％に低減し、図１にみられるように絶乾時では約
６０℃の｜Ｚ｜に対応する温度が吸湿後は約１２℃低下
するだけにとどまる。従って、比較例のものでは電気カ
ーペットの温度設定を６０℃にして６０℃の温度が感知
されるように感熱樹脂材料の｜Ｚ｜を設定しても、感熱
樹脂材料が飽和吸水率まで吸湿すると３４℃で作動して
通電をＯＦＦしてしまうことになる。従って暖房温度が
ぬるいだけでなく、３４℃程度の温度では感熱樹脂材料
を乾燥させて正常な状態にまで復帰させることができず
、実用には到底耐えない。これに対して、実施例のもの
では感熱樹脂材料が飽和吸水率まで吸湿しても通電後は
４８℃にまで温度上昇するために、比較的短時間（２時
間程度）に感熱樹脂材料は加熱乾燥されることになり、
正常な状態に復帰させて実用上支障がなくなるものであ
る。従って本発明のように、ナイロン１２とポリエチレ
ンとを共重合して用いることによって吸湿を低下させる
ようにしたことが評価されることになる。

【００２０】図３は感熱発熱体を１１０℃の雰囲気中に
放置して定期的に｜Ｚ｜の変化を測定し、高温雰囲気に
さらされたときの｜Ｚ｜の経時安定性を検討したもので
ある。尚、従来のポリ塩化ビニル樹脂を主成分とする感
熱樹脂材料を用いたものを従来例として示した。従来例
のものではポリ塩化ビニル樹脂の熱劣化や可塑剤のブリ
ードアウトのために｜Ｚ｜の値が大きくなる方向に変化
することが確認される。また比較例のものでは初期から
｜Ｚ｜の値が序々に上昇しているのに対して、実施例の
ものでは｜Ｚ｜の値の変化は殆どない。このことから、
比較例ではイオン性添加剤として分子量の小さいヨウ化
カリウムを用いているために、ブリードアウトが発生し
ているが、実施例のものでは過塩素酸よりなる第四級ア
ンモニウム塩をイオン性添加剤として用いているために
、ブリードアウトの発生を低減して｜Ｚ｜が安定してい
ることが確認される。尚、ナイロン１２とポリエチレン
との共重合樹脂である実施例の感熱樹脂材料は、ポリ塩
化ビニル樹脂である従来例のものよりも融点が明確に発
現されるために、異常高温部が発生すると内巻電極と外
巻電極との間が溶融短絡され、温度コントローラーをＯ
ＦＦ作動させて安全性を高めることができるものである
。ちなみにポリ塩化ビニル樹脂は炭化して硬化してしま
い、短絡が生じにくい。

【００２１】

【発明の効果】上記のように本発明は、ナイロン１２と
ポリエチレンとの共重合樹脂に、過塩素酸よりなる第四
級アンモニウム塩をイオン性添加剤として配合して感熱
樹脂材料を調製するようにしたので、ナイロン１２にポ
リエチレンを共重合させた樹脂は吸水が殆どないポリエ
チレンで吸湿性が低くなり、ナイロン１２を用いた感熱
樹脂材料による感熱温度の変化を小さく抑えることがで
きるものであり、また過塩素酸よりなる第四級アンモニ
ウム塩は高温にさらされてもブリードアウトの発生が小
さく、感熱樹脂材料のサーミスタ特性を経時的に安定さ
せることができるものである。

【００２２】また本発明に係る感熱発熱体は、絶縁性の
芯糸に金属線を巻いて内巻電極とし、上記感熱樹脂材料
を内巻電極の外側に被覆し、その外側に金属線を巻いて
外巻電極とすると共に内巻電極と外巻電極の少なくとも
一方を発熱抵抗体とし、これらを絶縁体で覆って形成し
たものであるので、感熱樹脂材料は発熱される内巻電極
や外巻電極に接していて、感熱樹脂材料が吸湿してもこ
の発熱で迅速に乾燥されることになり、感熱樹脂材料の
吸湿が実用上問題にならないようにすることができるも
のである。

【００２３】従って、感熱発熱体の感熱温度を高温に設
定しても吸湿による｜Ｚ｜の変化や経時による｜Ｚ｜の
変化を低く抑えることができるために、断熱性の大きい
カバー材等を使用する電気カーペットに使用しても十分
に暖かさを感じる温度に設定することが可能になるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における固有インピーダンス〜
温度曲線のグラフである。

【図２】比較例における固有インピーダンス〜温度曲線
のグラフである。

【図３】固有インピーダンスの経時変化を示すグラフで
ある。

【図４】コード状感熱発熱体の正面図である。

【図５】電気カーペットの斜視図である。

【図６】電気カーペットの拡大した断面図である。

【符号の説明】

１　　芯糸 ２　　内巻電極 ３　　感熱樹脂材料 ４　　外巻電極 ５　　絶縁体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ナイロン１２とポリエチレンとの共重
   合樹脂に、過塩素酸よりなる第四級アンモニウム塩をイ
   オン性添加剤として配合して成ることを特徴とする感熱
   樹脂材料。
2. 【請求項２】　　絶縁性の芯糸に金属線を巻いて内巻電
   極とし、ナイロン１２とポリエチレンとの共重合樹脂に
   過塩素酸よりなる第四級アンモニウム塩をイオン性添加
   剤として配合して調製した感熱樹脂材料を内巻電極の外
   側に被覆し、その外側に金属線を巻いて外巻電極とする
   と共に内巻電極と外巻電極の少なくとも一方を発熱抵抗
   体とし、これらを絶縁体で覆って成ることを特徴とする
   感熱発熱体。