JPH0572081B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気毛布や電気カーペツト等に、発
熱線とともに配線して使用される温度検知機又
は、発熱線と温度検知線を１本の線で兼用できる
ようにした感熱発熱線及び感熱面状発熱体等の改
良に関するものである。 〔従来の技術〕 一般に電気毛布や電気カーペツト等の面状採暖
具は、コード状の発熱線と、温度検知線とが、蛇
行状に配設されており、温度検知線は、面状採暖
具の温度を検知して発熱線の温度を好みの温度に
制御したり、部分的な断熱状態や、他の暖房器具
との併用などの場合に部分的に高温部が発生して
いることを検知して電源をしや暖して、安全を確
保する等の役目をしている。 また、近年では、発熱線と温度検知線とを１本
の線で兼用できる様にした感熱発熱線や、それを
面状に形成した面状発熱体も実用化されている。 感熱発熱線や温度検知線の構造は、ほぼ同様で
あり、例えば第１図に示す如く、絶縁性の芯糸１
と、その外周囲にスパイラル状に巻いた金属より
成る内巻電極２と、その外周囲に負の温度係数を
有するプラスチツクサーミスタ材より成る感熱樹
脂層３を押出成形加工により被覆し、次に、その
感熱樹脂層３の外周囲に金属より成る外巻電極６
をスパイラル状に巻いた後、分離層４となるテー
プを巻、更に絶縁層５を押出成形により被覆し、
さらに、その外周囲に熱接着層７を押出成形によ
り被覆して成るものである。感熱発熱線は、前述
の内巻電極２又は外巻電極６のいずれか一方が発
熱線を兼用する様にしたものである。 また、感熱面状発熱体は、例えば第２図に示す
如く、感熱樹脂フイルム３′の両面に金属箔をラ
ミネートしてエツチング加工により発熱線を兼用
する電極２′と温度検知電極６′及び反射電極８と
を対面する様にパターン形成した後、絶縁フイル
ム５′をラミネートし、さらにその外面に熱接着
層７′をラミネート加工したものである。 ここで感熱樹脂層３や感熱樹脂フイルム３′は、
塩化ビニル樹脂に耐熱性の可塑剤であるDTDP
（ジトリデシル・フタレート）、TOTM（トリメリ
ツト酸エステル）などを加えた軟質塩化ビニル樹
脂に第四級アンモニウム塩等のイオン性の添加材
を加えてイオン伝導により、インピーダンス値が
温度上昇によつて低下する様にしたプラスチツク
サーミスタが使用され、温度の変化をインピーダ
ンス変化として検出して温度制御している。 〔発明が解決しようとする課題〕 第１図、第２図に示す従来の感熱線、感熱発熱
線、感熱面状発熱体などは、次に述べる欠点があ
りその改善が望まれていた。すなわち、感熱樹脂
材料が塩化ビニル樹脂材に可塑剤を加えてTg（ガ
ラス転移点温度）を85℃付近から室温領域に低下
させて室温領域よりイオン伝導性を発現させて負
特性のサーミスタ樹脂化すると同時に軟質化して
柔軟性を持たせていることから発生する問題であ
り、具体的には、電気カーペツト等に使用された
場合、座布団等で部分的に断熱される状態が発生
した場合に、蓄熱等により感熱線、感熱発熱線、
感熱面状発熱体の温度が高温になつてしまい、感
熱樹脂材料中の可塑剤が、ブリードアウトして減
少したり、表面に折出して分散が不均一化してし
まつたりする場合があつた。この様になつた場合
には、第３図ハに示す様に、温度〜インピーダン
ス特性が高温側にシフトしてしまい温度の検知能
力が低下し、温度が危険な方向にしだいに変化し
てしまうという問題があつた。 この現象は、前述のTg点が、可塑剤のブリー
ドアウトや析出によつて高温側にシフトしてしま
うことにより説明できる。もちろん可塑剤の選定
に当たつては、分子量が大きく、耐熱性や塩化ビ
ニルに対する相容性等も考慮してあるし、第１図
の感熱発熱線の場合にはポリエステルフイルム等
より成る分離層４を巻いて感熱樹脂材よりの可塑
剤のブリードアウトを少なくしたり、また第２図
の感熱面状発熱体の場合にも絶縁フイルム５′の
選定により可塑剤のブリードアウトを防止する様
にしているが、いずれの場合も完全に防止するこ
とは出来ず、インピーダンス値が経時変化を起こ
すという問題があつた。 〔課題を解決するための手段〕 本発明は前記課題を解決するためになされたも
ので、内部可塑化塩化ビニル樹脂に第４級アンモ
ニウム塩等のイオン性添加剤を加えたことを特徴
とするイオン伝導性の感熱樹脂材料及びこの感熱
樹脂材料を使用した感熱発熱体及び発熱体を提供
することにより、従来の欠点である可塑剤のブリ
ードアウトや折出によつて発生するインピーダン
スの経時変化を防止するものである。又内部可塑
化塩化ビニル樹脂としてEVA、アクリロニトリ
ル、ポリウレタン樹脂単独又は塩化ビニルとグラ
フト共重合可能な第３物質を組合せてグラフト共
重合させることも可能である。 また、イオン性添加剤は内部可塑化塩化ビニル
樹脂100重量部に対して0.5〜５重量部の範囲で加
えるのが適する。イオン性添加剤の添加量が少な
いとサーミスタ特性が悪くなり、逆にイオン性添
加剤の添加量が多過ぎると成形性低下、耐熱性低
下、表面ブルーム等が発生するおそれがある。そ
して、イオン性添加剤として本発明で使用される
第４級アンモニウム塩としては、過塩素酸ClO₄ ^-
型の第４級アンモニウム塩が好ましく、その一例
として、

〔作用〕

塩化ビニル樹脂とEVA、アクリロニトリル、
又は、ポリウレタン樹脂を共重合させることで、
外部可塑剤を添加することなく、樹脂に柔軟性を
与え、Tg点を低下させ、第３図ニ，ホ，ヘに示
すような温度−インピーダンス特性が得られる。
又、共重合させたことにより、第４級アンモニウ
ム塩の均一分散性や、樹脂との相容性が向上す
る。 〔実施例〕 以下、本発明の感熱樹脂材料を使用した感熱発
熱体の一実施例を第３図ニ、第４図ニに示した。 EVA（エチレン−酢酸ビニル共重合体）と塩化
ビニル樹脂とをグラフト共重合して得た可塑剤を
含まない内部可塑化塩化ビニル樹脂（積水化学工
業株式会社製のセキスイPVC・TGシリーズ）
に、第４級アンモニウム塩より成るイオン性添加
剤を２％と鉛系の熱安定剤10％を加えて作つたコ
ンパウンドより成る感熱樹脂材料を使用して作つ
た感熱発熱線の温度−インピーダンス特性は第３
図ニに示す如き特性を示し、第４図ニに示す如
く、110℃で2000時間処理してもインピーダンス
の経時変化を起こさない。 他の実施例を第３図ホ、第４図ホに示した。 アクリロニトリルと塩化ビニルとグラフト共重
合して得た、可塑剤を含まない内部可塑化塩化ビ
ニル樹脂（三井東圧化学工業株式会社製のグラフ
トARシリーズ）に第４級アンモニウム塩より成
るイオン性添加剤を２％、及び鉛系の熱安定剤10
％を加えて作つたコンパウンドより成る感熱樹脂
材料を使用して作つた感熱発熱線の温度−インピ
ーダンス特性は第３図ホに示す如き特性を示し、
第４図ホに示す如く、110℃で2000時間処理して
もインピーダンスの経時変化を起こさない。 他の実施例を第５図を用いて説明する。 他の実施例を第３図ヘ、第４図ヘに示した。ポ
リウレタン樹脂と塩化ビニル樹脂とをグラフト共
重合化して得た可塑剤を含まない内部可塑化塩化
ビニル樹脂（東ソ−株式会社、商品名ドミナス
（DOMINAS））に、第４級アンモニウム塩より
成るイオン性添加剤を２％と鉛系の熱安定剤10％
を加えて作つたコンパウンドより成る感熱樹脂材
料を使用して作つた感熱発熱線の温度〜インピー
ダンス特性は、第３図ヘに示す如き特性を示し、
第４図ヘに示す如く、110℃で2000時間処理して
もインピーダンスの経時変化を起こさない。 テトロン糸などの絶縁性の芯糸１と、その外周
にスパイラル状に巻いた銅合金等より成る、発熱
線を兼用する内巻電極２と、その外周にアクリロ
ニトリルと塩化ビニル樹脂とをグラフト共重合し
て得た内部可塑化した塩化ビニル樹脂（三井東圧
化学株式会社製グラフトARシリーズ）に第４級
アンモニウム塩より成るイオン性添加剤、鉛系の
熱安定剤を加えて作つた負特性の感熱樹脂層３を
押出成形加工により被覆し、次に前記感熱樹脂層
３の外周に銅合金等より成る外巻電極６をスパイ
ラル状に巻いた後、分離層４となるテトロンフイ
ルム等より成るテープを巻、更にその外周に、
TOTM（トリメリツト酸エステル系）などの耐熱
可塑剤鉛系の熱安定剤などを加えて外部可塑化し
た軟質塩化ビニル樹脂より成る絶縁層５を押出成
形により被覆し、さらにその外周にポリエチレン
などの熱接着層７を押出成形加工により被覆した
ものである。 また、感熱線のみとして使用する場合は、内巻
電極２は電極のみとして作用し、また電極には耐
熱性を向上させる為にニツケルメツキ等を施され
ることがある。 この構成の感熱発熱線を電気カーペツトに使用
して、絶縁層５に添加されている耐熱性可塑剤が
ブリードアウトする温度以上になる使われ方（例
えば、他の暖房器具との併用など）の場合、絶縁
層５の可塑剤が、分離層４を介して感熱樹脂層３
に移行する現象が発生してもTgを低下させる方
向のためインピーダンスが低下する方向へ変化
し、より低温側で電源をしや断することになる
為、安全性が向上できる。 〔効果〕 第４図は、本発明の実施例と従来例を第１図に
示す感熱発熱線に仕上げて、感熱発熱線全体を
110℃の恒温槽に放置したまま、インピーダンス
の経時変化を比較したものである。 (1) 第４図からもわかる様に、従来例ロにあつて
は、可塑剤がブリードアウトするに従つてイン
ピーダンスが大きくなつているが本発明実施例
ニ，ホ，ハにあつては、可塑剤を含まないの
で、インピーダンスの変化がほとんどない。 (2) また、第１図に示す様な線状の感熱発熱線に
あつては、可塑剤を含まない感熱樹脂を使用す
ると、熱履歴によつて感熱樹脂材の体積減少が
なく電極と感熱樹脂材の密着性が保たれること
もインピーダンス変化のない理由である。換言
すると、従来例にあつては、可塑剤がブリード
アウトによるTg点の変化以外に感熱樹脂材の
体積減少によつて感熱樹脂と電極との密着が悪
くなつたこともインピーダンス変化の大きな原
因と考えられる。 第２図に示す面状の感熱発熱素子にあつて
は、さらに、可塑剤のブリードアウト現象が、
接着面の接着強度を著しく低下させ、電極と感
熱樹脂との間で剥離減少が発生するという問題
があつたが、本発明によれば、接着力の経時低
下のほとんどないものが得られる。 本発明によれば、可塑剤を使用しない塩化ビ
ニル樹脂を感熱樹脂材料として使用しているの
で、インピーダンス特性の高温での変化がな
く、耐熱性が向上するので、例えば、電気カー
ペツトに応用する場合、クツシヨン性の良い、
ぶ厚いカバー材を使用した場合にも充分暖かく
できる高温設定が可能となる等の実用面での効
果も大きい。 (4) また、本発明実施例の様にグラフト共重合化
すると、塩化ビニル樹脂に可塑剤を均一分散さ
せて塩ビの線状ポリマー分子相互間の動きを容
易にしてTgを低下させる方法と異なり枝状に
異質なものが共重合されるので塩ビの線状分子
がきれいに並ばなくなつて内部可塑化されてい
るのでTgを超えて分子相互の動きが活発にな
ると可塑剤の場合よりもイオンの移動が容易と
なりインピーダンスの変化の大きなものが得ら
れやすい。（Ｂ定数が大） また、共重合する相手の種類や分子量、重合
比率を変えることによりTg点の設定が比較的
行ないやすく、再現性も大きいという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の感熱発熱線又は温度検知線の
構造図である。第２図は従来例の感熱面状発熱体
の断面図である。第３図は本発明の感熱樹脂材料
の温度−インピーダンス特性図である。第４図は
本発明の感熱樹脂材料のインピーダンスの経時変
化特性図である。第５図は本発明の他の実施例を
示す感熱発熱線の構造図である。 ２……内巻電極、２′……発熱線を兼用する電
極、３，３′……感熱樹脂材料、５……絶縁樹脂
層、６……外巻電極、６′……外巻電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部可塑化塩化ビニル樹脂に第４級アンモニ
   ウム塩からなるイオン性添加剤を内部可塑化塩化
   ビニル樹脂100重量部に対して0.5〜５重量部加え
   たことを特徴としたイオン伝導性の感熱樹脂材
   料。 ２ 内部可塑化塩化ビニル樹脂を、EVAと塩化
   ビニル樹脂をグラフト共重合して得た内部可塑化
   塩化ビニル樹脂としたことを特徴とした特許請求
   の範囲第１項記載のイオン伝導性の感熱樹脂材
   料。 ３ 内部可塑化塩化ビニル樹脂を、アクリロニト
   リルと塩化ビニル樹脂をグラフト共重合して得た
   内部可塑化塩化ビニル樹脂としたことを特徴とし
   た特許請求の範囲第１項記載のイオン伝導性の感
   熱樹脂材料。 ４ 内部可塑化塩化ビニル樹脂を、ポリウレタン
   樹脂と塩化ビニル樹脂をグラフト共重合して得た
   内部可塑化塩化ビニル樹脂としたことを特徴とし
   た特許請求の範囲第１項記載のイオン伝導性の感
   熱樹脂材料。 ５ 特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、及
   び第４項記載の感熱樹脂材料を使用したことを特
   徴とした感熱発熱体。 ６ 特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、及
   び第４項記載の感熱樹脂材料を使用したことを特
   徴とした感熱体。 ７ 特許請求の範囲第５項及び第６項記載の感熱
   発熱体及び感熱体において絶縁樹脂層に外部可塑
   化した塩化ビニル樹脂材料を使用したことを特徴
   とした感熱発熱体及び感熱体。