JPS62100968A - 糸状発熱体及びその製造方法 - Google Patents

糸状発熱体及びその製造方法

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JPS62100968A
JPS62100968A JP60240351A JP24035185A JPS62100968A JP S62100968 A JPS62100968 A JP S62100968A JP 60240351 A JP60240351 A JP 60240351A JP 24035185 A JP24035185 A JP 24035185A JP S62100968 A JPS62100968 A JP S62100968A
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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、電気的に発熱する新規な糸状発熱体及びその
製造方法に関し、更に詳細には、可撓性に富み、長期間
の使用に耐える糸状発熱体に関するものである。
〔従来技術〕
従来から、機器類の保温ないし加熱用に金属細線から成
る可撓性の発熱線が使用されているが、特に、電気毛布
、電気カーペット等民生用にも広く普及し、その便利さ
から今後益々商品の多用化が促進される趨勢にある。
従来、これらの発熱体には、ステンレス線、ニクロム線
等の金属細線から成る抵抗体が使用されていたが、前記
の各製品に可撓性であることを要求される場合には、可
撓性の芯に極細い抵抗線をスパイラル状に瞳き付けたも
の、布帛上にカーボンを樹脂バインダーにより固着させ
たもの等が使用されている。しかしながら、これらは何
れも、耐屈曲性、耐摩擦性等の点で要求する性能を充た
すことができず、又、暖房用の衣料や、老人、病人用に
使用するには、なお可撓性が不足しており、更に、改善
が要求されている。
そこで、可撓性に冨む糸をカーボン粒子で被覆した糸状
の加熱体を得る各種の試みがなされている。例えば、特
開昭５１−１０９３２１号公報の発明は、ナイロン製の
コンジュゲートフィラメント等の繊維を膨潤させてカー
ボン粒子を含浸・分散させ、加熱処理により正の電気抵
抗の温度係数を持つ糸状加熱体としたものである。この
発熱体は、前記のとおり正の抵抗温度係数としたために
温度制御装置を使用しないで済む等の特徴を持つもので
あるが、ここに開示された方法では、要求される抵抗値
のものを工業的に安定して供給することができずなお改
善の必要が認められる。
その他の方法としては、芯糸にカーボン粒子を樹脂バイ
ンダーで固着させたものが提案されているが、カーボン
粒子の樹脂への混入量に限度があるので低い電気抵抗の
糸状発熱体を得ることができない、しかもこれらのもの
は、導電層が一層で形成されているため、屈曲、摩擦等
によって樹脂層が剥離し易く、しかも、発熱線の各部分
の電気抵抗が均一でない等の欠点が認められ広く使用さ
れるに至っていない。
〔発明の目的〕
そこで、本発明は、従来の問題点を改善し、各部の電気
抵抗が均一で、しかも、可撓性に富み、発熱体層と芯糸
との接着が良好で屈曲、摩擦等により剥離し難く、長期
間安定して使用し得る糸状の発熱体及びその製造方法を
提供することを目的としている。
〔発明の構成〕
以上の目的を達成するための本発明の糸状発熱体は、芯
糸の周囲に、カーボン粒子を合成樹脂中に分散させたカ
ーボン粒子層が複数積層されて導電層を形成しているこ
とを特徴とするものである。
又、前記積層された糸状発熱体を製造する本発明の方法
は、カーボン粒子の合成樹脂懸濁溶液に芯糸を浸漬し、
乾燥固着させてカーボン粒子を合成樹脂中に分散させた
カーボン粒子層を前記芯糸上に形成させ、次いで、前記
と同種又は異種のカーボン粒子の合成樹脂懸濁溶液に浸
漬、乾燥固着することを１回以上繰り返して、前記芯糸
の周囲にカーボン粒子層を積層させたことことを特徴と
するものである。
次に、以上の本発明の各構成要素について順次説明する
。
本発明に使用し得る芯糸は、天然又は合成繊維の糸条を
用いことができるが、好ましくは、加熱体として通常使
用される温度、卯ち、２０〜１００℃の下で長期間安定
した物性を与えるものとして、熱可塑性の合成樹脂を原
料とする繊維の使用が好ましい。
前記の熱可塑性合成樹脂の使用が好ましい理由としては
、耐熱性、非吸湿性であり、耐薬品性である上に熱によ
る劣化が少ないことの外、何等かの理由で局部的過熱が
生じた場合に溶断して、一種の温度フユーズとして作用
するからである。前記のとおり使用する素材は特に限定
されないが、好ましくは、ナイロン系、ポリエステル系
、ポリオレフィン系などの繊維であり、カーボン粒子層
との接着を良くするために、これらの繊維を糸状、好ま
しくは、紡績糸又はシースコアヤーンとして使用する。
糸状の形状としては、撚糸が好ましく、特に三子撚り糸
が織物としたときに方向ムラがなく、品質のよい面状発
熱体を得ことができるので、高級品用として適している
。
又、前記のシースコアヤーンは、フィラメントを芯とし
てその表面に綿状の短繊維を巻き付は処理によって形成
したものであり、表面は紡績糸様のものである。
本発明に使用する前記合成樹脂としては、前記記載の温
度に対し安定した性能を保ち、かつ接着性、耐屈曲性、
耐摩擦性等に優れた合成樹脂ならば、特に制限はないが
、好適に使用し得る樹脂としては、ポリウレタン樹脂、
ポリアクリル樹脂、ブチラール樹脂等が挙げられ、前記
と同様の理由で熱可塑性のものの使用が好ましい。
本発明に使用するカーボン粒子は、通常粉体として市販
されているカーボンを使用することができ、粒子径とし
ては、通常２０〜４０ｍμのものが使用される。その使
用量は、前記樹脂固形分１００重量部あたり、通常、５
〜１５重量部、好ましくは、７〜１２重量部が使用され
る。前記５重量部以下となると、抵抗値が高くなるので
単位容積当りの発熱量が低下し、又、前記１５重量部以
上となると樹脂分が不足するので均一なコーティングが
できず、しかも、耐屈曲性、耐摩擦性等の機械的強度が
低下するので好ましくない。
本発明の糸状発熱体は、前記のとおりカーボン粒子層を
複数層積層するものであるが、合成樹脂層に分散された
カーボン粒子の濃度は、必要に応じ各層毎に変更するこ
とができる。例えば、糸状発熱体の表面滑性を高めるた
めには、最内層から順次１２重量％、１０重量％、最外
層を５重量％とする等適宜に決定して実施できる。
本発明の糸状発熱体の抵抗値は、前記合成樹脂中のカー
ボン含有量、積層する層の厚さ等により一定しないが、
通常は０．４〜０．６　ｍｍφ、好ましくは０．５〜０
．５５ｍｍφとしたときに、はぼ１２〜１４に０７ｍの
抵抗体を得ることができる。この糸状発熱体を更に複数
本ｌ然り合せ太くすることにより、抵抗値を小さくする
ことが可能である。本発明において、前記積層する数に
は、特に制限はないが、通常２〜４層程度のものが使用
される 本発明の前記糸状発熱体は、次の各工程により製造する
ことができる。即ち、 く準備工程〉 芯糸の準備：結び玉のない糸条を用窓する。
カーボン粒子の樹脂懸濁液の準備：適切な溶媒に、樹脂
を通常溶液粘度が２０〜１００ボイズとなるように溶解
し、これにが−ポン粒子を懸濁させ、事前によく攪拌し
たものを、溶媒の蒸発を防ぐために糸道以外を密閉型の
容器に入れる。
前記粘度は、カーボン粒子が沈降しない範囲で作業性を
考慮して適宜選定する。
くコーティング工程〉 カーボン粒子を懸濁させた１笥記樹脂懸濁液を攪拌しな
がら前記芯糸を浸漬させた後取り出し、必要な大きさの
ダイスを通して前記懸濁液の付着量を調節する。この場
合、発熱体層の機械的強度を向上させるには、糸を構成
している各単繊維が前記懸濁液で十分に濡れることが必
要であり、そのためには、粘度のコントロールとダイス
径の調整が必要である。工業的には、ボビンに巻取った
芯糸をローラ機構により、連続的に引き出して懸濁液中
を潜らせる方法を採用することが好ましい。
〈乾燥工程〉 コーティング工程から引き出された芯糸は、連続して次
の乾燥工程に送られる。乾燥は、通常の通気乾燥で良い
が、生産性の向上環を考慮して乾燥空気の加温、赤外線
ランプによる製品の加熱等、乾燥を促進するために通常
用いられる各種の手段を併用することができる。
〈積層工程〉 本発明において、導電層を積層構造に形成する工程が特
に重要であり、具体的には、前記コーティング工程と乾
燥工程を所定回数繰り返して芯糸上に合成樹脂に分散さ
せたカーボン粒子層を年輪状に形成させるものである。
その際、前回の工程で形成した樹脂層が溶剤に再溶解し
ないように前工程の乾燥を十分行う必要がある。
積層する各層のカーボン粒子の分散濃度あるいは樹脂の
種類が異なる場合は当然として、カーボン粒子の分散濃
度が同一の場合でも、工業的に実施するときには、一般
に各積層工程の含浸液をそれぞれ別とする方が能率的で
ある。
く後工程〉 以上によって得た糸状発熱体は、必要に応じ電線を被ｒ
ｉ絶縁すると動揺に表面を絶縁する。
使用される絶縁材料には、特に限定はなく、又、下地と
なる発熱体層との接着性に問題がある場合には、前処理
として、アンダーコート材を使用する等通常、この種の
工程に使用される技術を適宜用いることができる。
かくして得られた本発明の糸状発熱体は、可痴性に冨み
、耐屈曲性、耐摩擦性等の機械的強度に優れ、発熱線単
位長さ当りの抵抗値が均一であり、各種の発熱体製品の
発熱素材として有利に利用できる。以下、実施例を掲げ
て本発明、及びその優れた特性を具体的に説明する。
〔実施例１〕 平均粒径４０ｍμの炭素粒子を１０％含有するポリエス
テル型ウレタン樹脂（大日精化製品）をメチルエチルケ
トンとＤＭＦとの重量比８０　：　２０の混合溶媒に濃
度２４重量％となるように均一に溶解（以下「含浸液」
と言う）させた。このようにして得たカーボン懸濁溶液
の粘度は、Ｂ型粘度計で測定したところ３０℃の下で４
５ポイズであった。
前記の含浸液を攪拌しながら、その中にポリエステル２
０番双糸の紡績糸を２０℃で２ｍ／分の速度で浸漬・通
過させた後、直径が第１表に示す径のダイスで糸付着量
を１節した。使用したダイスは、ステンレス製で、糸掛
は時に２分割できるタイプのものを使用した。その後、
連続して１２０℃に調節した乾燥機を通過させて芯糸の
周囲にウレタン樹脂に分散したカーボン粒子層を乾燥固
着させた。この第１段の乾燥固着によって得られた各糸
状の概観並びに諸特性のデータを第１表に示す。
次に、表中のサンプル３．４について、同一含浸液中に
全く同一手法で第２段処理を行った。
但し、このときのダイスの直径は、サンプル３について
は　０．８　ｍｍφを、サンプル４については０．７　
ａ＋ａ＋φを用いた。
更に、サンプル４については、第１段、第２段と全く同
様の手法で第３段処理を重ねた。このときのダイスの直
径は０．８　ｍｍφであった。
第２段、第３段の処理を終了した糸状発熱体を前記と同
様に評価した結果を第２表に示す。
（以下余白） 第１表及び第２表から次の結論が得られる。
（１）付着樹脂量がほぼ等しいサンプル１　（１回通し
）とサンプル３　（２回通し）とサンプル４　（３回通
し）とを比較したとき、ウレタン樹脂の付着量の均一性
は、サンプル４　（３回通し）〉サンプル３　（２回通
し）〉サンプル１　（１回通し）の順であり、糸状発熱
体の径、電気抵抗の斑も同様の傾向にある。
（２）同一の樹脂付着量で、電気抵抗値を比較すると非
常に面白いことに、多段階に積層固着したものほど電気
抵抗は低くなっている。即ち、本発明の糸条発熱体は発
熱層を多段積層したものであるが、これは単に糸状発熱
体の径を均一化するだけではなく、次の新事実を根幹と
する設計に基づいてなされたものである。
＾、　積層することにより、糸状発熱体の密度が高（な
り導電性が強化されることが、糸状体の樹脂付着量と直
径とから判定できる。
Ｂ、　　各浸漬処理の段階で、カーボンのマイグレーシ
ョンを生じさせ、年輪状にカーボン層を作ることが断面
の顕微鏡による観察で確認され、これにより、電流に対
する流路を増加させることができる。
（３）積層処理により表面の凹凸が小さくなり、糸状体
の表面が滑らかになるので摩擦係数が小さくなり、本糸
状発熱体を用いた商品化の際に行う編み、織り等の加工
性が高くなった。
〔実施例２〕 実施例１と同一手法によって第１段の含浸を行ったサン
プル２について、第２段の含浸液として、ポリエステル
樹脂による絶縁層との接着性を上げるために、カーボン
粒子を分散させる合成樹脂としてポリエステルウレタン
樹脂を使用し、これをベースに炭素粒子を８．３重量％
を加えた混合物の２６重量％ＭＥＫ溶液を作った。
以上の２つの含浸液により２段処理してサンプル２（２
回通し）の糸状発熱体を得た。このものの諸性質を第３
表に示す。
（以下余白） 第３表の結果によりこの糸状発熱体は、編又は織り後の
樹脂加工の際の接着性が非常に優れていることがわかる
。
〔性能測定例１〕 実施例１のサンプル４　（３回通し）を用い、温度と電
気抵抗値との関係を測定した。
ｆｉｌ　　外部加熱試験は市販の実験用オーブンを用い
た。試験糸状発熱体に電源がら２ボルトの電圧をかけ、
加熱状態下での電流値を読み取り電気抵抗値を計算によ
り求めた。
（２）　　自己加熱試験は、室温２０°Ｃの下で、前記
試験体に電源の設定電圧を２４ボルトに固定し、前記試
料の長さを種々変化させて発熱量をコントロールし、試
料の温度が安定した後の温度を熱電対により測定する方
法で測定した。
以上の測定結果を第４表にしめす。
第４表の結果から、本発明の糸状発熱体は、温度上昇と
共に電気抵抗値が上がるので自己温度制御特性を持つこ
とが分る。
〔性能測定例２〕 第２表のサンプル３及び比較にニクロム線及び市販コー
ドヒーターを用いて屈曲強度及び摩擦強度を測定した結
果を第５表に示す。
第５表から、本発明の糸状発熱体が、従来の金属ヒータ
ー線に比し抜群の耐久性があることがわかる。
以上実施例１、実施例２及び各性能測定例にから理解さ
れるとおり、本発明の糸状発熱体は、１１１　　防寒用
衣料分野としてライダースーツ、釣服、ダイパー服、イ
ンナースーツ、各種業務用、下着等、（２）防寒用達寝
装分野としてカーペット、毛布、スポーツ膝掛は毛布、
鉄道、バス等のモケット等、（３）　　メディカル分野
として遠赤外線利用の医療用途としてサポータ−１腹巻
等、いわゆるシルバー産業商品としてのマット等、メデ
ィカルシート、（４）暖房用生活資材分野として手袋、
靴、靴下、座蒲団等、（５）暖房用建材分野として床材
、炬燵用資材等、（６）電材分野としてＯＡ機器、自動
車計器等の保温、（７）農業、土木資材として温床シー
ト、養生シート等の各種の用途の発熱用素材として有利
に利用することができる。
〔発明の効果〕
本発明の糸状発熱体は、以上のように合成繊維等の芯糸
に、前記のカーボン粒子層を積層する構成としたことに
より、次の効果が得られる。
■　発熱層となるカーボン粒子分散層の付着が均一化さ
れており、しかも体層曲性、体摩擦性等の緒特性に優れ
ている。
■　カーボン粒子分散層を積層することにより電流路が
分散されるので、電流密度の均一化が達成され、局部的
過熱が防止され安全性が保たる。このことは、前記分散
層中のカーボン粒子がマイグレーション現象を起してい
ることによるものと考えられる。
■　カーボン粒子分散層の各層が緻密構造となっている
ので、各種の機械的強度が向上し耐久性が得られる外、
従来のこの種製品では得られなかった低抵抗値の素線を
得ることができる。
■　しかも、カーボン粒子分散層は正の抵抗温度係数を
持つので、自己温度制御作用を発揮できるので安全であ
る。
■　コーティングを繰り返すことによりカーボン粒子分
散層の表面が平滑となるので、面状発熱体とする等の際
の加工、即ち、織り、編み等の際に高い加工性が得られ
るので従来得られなかったような高度な商品化を可能に
する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）芯糸の周囲に、カーボン粒子を合成樹脂中に分散
    させたカーボン粒子層が複数積層されて導電層を形成し
    ていることを特徴とする糸状発熱体。
  2. （２）カーボン粒子の合成樹脂懸濁溶液に芯糸を浸漬し
    、乾燥固着させてカーボン粒子を合成樹脂中に分散させ
    たカーボン粒子層を前記芯糸上に形成させ、次いで、前
    記と同種又は異種のカーボン粒子の合成樹脂懸濁溶液に
    浸漬、乾燥固着することを１回以上繰り返して、前記芯
    糸の周囲にカーボン粒子層を積層させたことを特徴とす
    る糸状発熱体の製造方法。
JP60240351A 1985-10-29 1985-10-29 糸状発熱体及びその製造方法 Granted JPS62100968A (ja)

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