WO1987002855A1

WO1987002855A1 - Element chauffant fibreux, sa production et element chauffant plan obtenu a partir dudit element chauffant fibreux

Info

Publication number: WO1987002855A1
Application number: PCT/JP1986/000540
Authority: WO
Inventors: Katsunori Ohgushi; Masao Hijiri; Zenwemon Kitazawa
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1985-10-29
Filing date: 1986-10-28
Publication date: 1987-05-07
Anticipated expiration: 1988-04-29
Also published as: US4983814A; JPH0261794B2; EP0243504A1; KR880700610A; EP0243504A4; JPS62100968A

Description

明細書

糸状発熱体、その製法およびこれから得た面状発熱体技術分野

本発明は、糸のように織製、編成することができ、又縫成等によつて対象物に取り付けることのできる糸状の発熱体、その製造法および前記糸状の発熱体によつて得られる布帛状の面状発熱体に関するものである , 背景技術

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、電気カーぺ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

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従来、これらの発熱体には、通常ニクロム線が使用されていたが、前記の各製品のように可撓性であることが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捲き付けたもの、布帛上にカーボンを樹脂バインダ一により固着させたもの等が使用されている。

例えば、特公昭 52 - 14449号公報には、スズメツキ銅線を織り込んだガラス織維布にシリコーン系導電塗料をコーティングした導電性クロスからなる面状発熱体が記載されている。

しかしながら、かかる面状発熱体は柔軟性に乏しくこれらは何れも、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ない。しかも暖房用の衣料や、医療用途に使用するには、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、可撓性に富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、低融点の鞘成分を有するコンジユゲートフィラメン卜の鞘成分を加熱により膨潤させてカーボン粒子を付着 ' 含有させ、その後加熱処理すること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。この発熱体は正の抵抗温度係数を持っために温度制御装置を必要としない。

しかしながら、カーボン粒子を付着させる方法をと、つているため、特にフィラメントが太い場合には、発熱体として必要な抵抗値を有する程度のカーボン粒子量を舍有させることが難かしい。実施例によれば、得られたフィラメントの電気抵抗値は 10 ⁷ Ω Ζ αηと極めて高く、発熱体用の抵抗値としては満足できるものではない。

別の先行技術として、特公昭 58 - 25086号公報には熱収縮性高分子から成る織維に導電層を被覆した後、熱処理して低い単位長さ当りの抵抗値を有する制電性織維の発明が開示されている。しかしながら、この発明はあくまでもカーぺット等の制電性の改善を目的とするものであって、電気抵抗値は 3. 3 X 10⁷ Ω Ζ αα程度にすぎず、発熱体としての使用は不可能である。

発明の開示本発明の第 1 の目的は、金属より高く、制電性繊維より低い電気抵抗値を有し、柔軟性に富み、しかも屈曲、摩耗等に対する機械的強度が高く製織、編成等による各種の加工が可能であり、縫い糸のように使用できる糸状の発熱体を提供することにある。

本発明の第 2の目的は、前記の糸状の発熱体を製造する方法を提供することにある。

本発明の第 3 の目的は、前記糸状の発熱体を布帛状の発熱体とすることにより、布帛のように柔軟で、衣類その他の織維製品に縫製等の手段によ取付けることを可能とした面状の発熱体を提供することにある。以上の目的は、芯糸に導電性粒子を分散して含有する可撓性合成樹脂導電層を 1層以上被覆して糸状の発熱体とすることにより達成された。

即ち、本発明の導電体粒子を可撓性合成樹脂に分散して含有した導電層は、金属抵抗体より遙かに高く、制電性織維より低い抵抗値を有する抵抗体として作用し、この導電層を 1層以上芯糸に被覆した糸状の発熱体は、柔軟であり、且つ耐屈曲性、耐摩耗性等の機械的強度が高く、したがって、この糸状の発熱体を用いて布帛状とした発熱体は、布帛と同様の柔軟性および加工性を有する。

図面の簡単な説明第 1図は織物からなる面状発熱体の構成を説明するための平面図。

第 2図は編成によるメッシュ面状発熱体の構成を説明するための平面図。

第 3図は糸状発熱体の一例を一部破断して示す斜視第 4図は糸状発熱体の一例の断面図。

第 5図は電極部を絡み織りとした面状発熱体の部分平面図。

第 6図は狭い電極間隔に長い糸扰発熱体を織り込む手段の説明図。

発明を実施するための最良の形態

まず、本発明の糸状発熱体を用いた布帛状の面状発熱体について説明する。

第 1図は、織物からなる面状発熱体の一例を示す部分平面図である。

図において、面状発熱体 1 は、経糸にスズメツキした銅の細線から成る電極 2 と明瞭には記載されていなぃポリェステル繊維等から成る非導電性の糸条 3を使用し、緯糸に、以下に説明する糸状発熱体 4及び所望の発熱量を得るために必要な割合で前記と同様の非導電性の糸条 5を使用して得た織物からなる。かかる織物は通常の織機を使用して得ることができる。なお、前記電極 2 は糸状発熱体 4に電流を供給するためのものであり、図にはもう一方の電極の記載を省略した。

この面状発熱体 1 は、通常、表面を可撓性の絶縁性樹脂、例えばポリエチレン樹脂、シリコン樹脂等で被覆して絶緣層を形成することができる（図には記載を省略してある）。

前記絶縁層を形成させるには、使用する樹脂の種類に応じたコーティング手段によって行なうことができる。又別の手段として、熱可塑性樹脂フィルムで面状発熱体の表裏両面を覆い、熱セットにより絶縁層を形成させることもできる。前記絶縁被覆の厚さは、使用する電源の電圧により調整する必要がある。この際、面状発熱体の少なくとも電極線部分に、溶融状態の絶緣性樹脂を溶融押出機の口金スリットから供給し、必要に応じてその上に熱可塑性樹脂フィルムをかぶせた後、冷却したローラーで加圧すると、電極線と糸状発熱体の接触部分が常に密着した状態に保たれた面状発熱体が得られる。該面状発熱体は、通電中に外力によつて屈曲しても、火花が発生することはなく、極めて安全性が高いので好ましい態様である。

第 1図に示す面状発熱体は、きわめて柔軟性が高く電気毛布、電気カーぺットゃ、衣料、医療補助具、寝具、ソファー類等のほか、氷結防止、霜防止、結露防止、乾燥用等産業用資材として広い分野の加熱源として使用することができる。

第 2図は、緯糸揷入ラッセル編みによる面状発熱体 10の基本的構造を示す。

即ち、面状発熱体 10は、電極部 11と発熱部 12とから成り、いずれもループ糸と捕強糸とから成っている。そして電極部 11の補強糸 13には単線又は複数本の電極線、例えばスズメツキした銅線を用い、ループ糸 14によって糸状発熱体 4 と電気的に接続するようにした。なお、ループ糸 14も導電性のものを用いることが好ましい。，

発熱部 12は、通常ポリエステルマルチフィラメントのような非導電性糸条による捕強糸 15およびループ糸 6を用いて構成する。なお、通常の柽編機によるメッシュ編とすることによりメッシュ状にすることができる。更に第 2図に示す編み方以外に、既知の他の編み方によつて本発明の布帛状の面状発熱体とすることができる。

本発明の面状発熱体は、既知手段によるメッシュ編み、メッシュ織とすることができるが、その際の絶緣被覆手段は次のようにして行なうことができる。即ち溶融状、溶液状の樹脂液に浸瀆してコ一ティングすることができる。別の手段として、熱可塑性樹脂フィルムを両面から張り合わせた後、溶融温度に昇温し、十分高い温度としたり、更に気流を吹き付けたり、予め針を埋め込んだローラでビンホールを作った後溶融温度に加熱したりする手段等により網目を開口させてコ一ティングすることができる。

本発明の面状発熱体は、前記各図により具体的に説明したとおり、通常の織機、編機により製造する布帛であるので、非導電性基材上に導電層を形成する従来の面状発熱体と比較して、はるかに柔軟性が高い特徴を有する。

更に、本発明の面状発熱体は、電気毛布、カーぺット、衣料、その他の発熱体として使用する場合、従来の.面状発熱体と異なり、縫製等によって他の素材と結合することができるので、生産上きわめて有利である , 次に、本発明の糸状癸熱体について図面と対照して説明する。

第 3図は紡績糸を三子燃り糸とした芯糸を用いた本発明の糸状発熱体の一例を一部破断して示した斜視図 c ある。

図において糸状発熱体 4 は、ポリエステル紡績糸を三子撚り糸とした芯糸 20の周囲に、カーボン粒子を分散したボリウレタン樹脂から成る導電層 21 , 22 , 23を形成したものである。

以下に、本糸状発熱体を構成する各素材および製法について順次説明する。

本発明の糸状発熱体に使用する芯糸は、通常 0. 4 〜 0. 6 « ø、好ましくは 0. 5〜 0. 55 η øの太さのものを用いる。また、好ましい芯糸の形態は、紡績糸、ダブノレストラクチャード ' ヤーン、マルチフィラメントおよび加工糸である。これらの各糸条は、導電層を形成する合成樹脂との接触面積が大きいので前記樹脂と強く接着する。このため、その後の加工に十分耐える耐摩擦性、耐屈曲性等の機械的強度特性を得ることができる ο

前記紡績糸としては、撚糸が好ましく、双糸、三子燃りが好ましい。特に三子撚り糸は、燃りによる表面のムラがないので品質のよい糸状癸熱体とすることができる。

前記の芯部が実質的に無撚糸から成るダブルストラクチャ一ド . ヤーンから成る芯糸は、マルチフィラメントの表面に綿状の短織維又は実質的に無撚りのマルチフィラメントを巻き付けて構成したものである。前記ダブルストラクチャ一ド · ヤーンをマルチフィラメントによつて構成すると、芯糸の伸度を極力押え伸長による電気抵抗値の変化を防ぎ、常に一定の発熱量え得ることができる。前記マルチフィラメントが、 100T/ mを越える撚数では一般に芯糸の伸びが大きくなり、発熱量に変化を来たすので、これ以下とすることが望ましく、特に好ましくは 60T/_m 以下の撚数を有するものが選択される。しかし、芯部の集束性が悪いと糸の平均太さのバラツキが大きくなり、それが癸熱層の厚さに大きく影響を与え、その結果、発熱量に影響を与える。したがって、無撚であるよりはある程度集束性を有する程度、たとえば l OT/m 程度の撚をかけることが好ましい。

本発明の芯糸の表層を形成する織維は、導電層を接着するのに適した形状を持つことが好ましい。たとえば、芯部の周囲に空気によりインターレースしたものや燃により二重構造にしたもの、さらに加工糸や捲縮糸を用いて適宜のルー？'を形成したものなどが用いられる。本発明に使用する芯糸には、前記糸状発熱体を複数本撚り合わせたものを使用することによって、単位長さ当りの抵抗値を低減させることができる。

前記芯糸に使用する織維は、天然繊維、合成織維のいずれでもよいが、使用目的によって、次の各繊維が推奨される。

熟可塑性合成繊維は、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、一種の温度フュ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、明確な融点を持つナイロン系、ポリエステル系、ポリオレフイン系などの織維である。

又、前記とは異なり明確な融点を有しない耐熱性織維は、高い温度の加熱体が得られるので好ましい織維である。'例えば、好ましい繊維としてポリフロロェチレン系繊維、全芳香族ボリアミド系織維などがある。特に後者は、高抗張力繊維とすることができる（例えば、米国デュポン社、ケブラ—）ので、産業用として有用である。

本発明に用いる芯糸を構成する繊維には、通常の丸型断面形状の繊維の外、異形断面形状の織維も使用でき、この場合、導電層との接着性を改善することができる。特にマルチフィラメント糸を使用するときは異形断面糸が好ましい。即ち、三角断面、 Y字型断面、 T字型断面、 +字型断面、星型断面、楔形断面などのマルチローバル糸や U字型断面、 C字型断面、偏平断面、偏平凸囬断面（舍波型）などが挙げられる。かかる織維は単独の形状同志、さらに各種形状のものとの混合、混織の形で糸条を構成することができる。本発明で、異形断面織維を用いる場合、好ましくはかかる断面形状において、瞵り合う開口距離を W、突起の高さを H、最長軸半径 O R、横断面積を Aとした場合、 H Z W≥ 0. 6かつ H Z R ≥ 0. 7および A Z R ²≤ 0. 5 であるものが本発明の芯糸の構成素材として好ましく用いられる。すなわち、隣り合う突起または枝葉の開口距離 Wは、突起または枝葉の高さ（凹部の深さ） H に対して、充分狭い方が投錨効果が高く、開口部からの剝離を防止する作用があるので好ましく、 H Z Wが 0. 6以上、さらに好ましくは 0. 8以上であるものが好ましい。さらに突起または枝葉の高さが充分高く（凹部が充分深く）繊維周辺に多くの空間を有するものが好ましく、横断面の最長軸半径 Rとする H Z Rが 0. 7 以上であるのが好ましい。さらにわずかの織維で大きな体積を占め、空隙率を高くするために、繊維横断面積を Aとすると、好ましくは A Z π R ² 力 0. 5以下、特に望ましくは 0. 4以下に設定するのが好ましい。かかる異形断面繊維はフイラメントであってもステープルであっても、それらの混用であってもさしっかえない。

又、本発明の芯糸に、根幹ボリマーに直結した官能基を有する合成繊維を使用すると得られる糸状発熱体の導電層との接着性を改善することができる。

根幹ポリマーに直結したとは、該繊維を構成するポリマーの分子鎖に結合した官能基であって、かかる官能基としては、パーォキサイド基、カルボキシル基、カルボニル基、スルホォキサイド基、ヒドロォキサイド基、アミノ基、アミド基、第 4級ァミノ基等が包含される。

かかる官能基を形成させる手段としては酸化処理、分解処理、プラズマ処理があるが、その中でも機械的特性の点からプラズマ処理が好ましい。

酸化処理は織維表面を酸化剤により酸化して、酸素を含有する官能基を付与するものであり、通常の液相酸化と気相酸化の 2方法が適用できる。

分解処理はポリマー表面を分解することにより、末端官能基を増加させる方法で、たとえばポリエステルのアルカリ分解などがその代表である。いずれの場合も織維表面を処理するに止めるのが好ましい。

前記プラズマ処理は、織維処理として通常行なわれている方法を適用することができる。

プラズマ処理により.合成樹脂の表面（3000 A以内）の分子鎮に結合する官能基が増加する。たとえば、力ルボニル基、カノレポキシル基、ヒドロォキシル基、ヒドロォキシパーォキサイド基、アミノ基、アミド基などを雰囲気ガスの選択により形成付与することができる。

また、芯糸は必ずしも集束した状態である必要はなく、導電層中に分散して存在していても良い。このような構造にすると、芯糸を構成する単繊維または単織維群と導電層との接触面積が大きく、しかも、応力が生じても各単繊維または単繊維群に分散されるので機械的強度を高めることができる。

上述の構造を有する糸状発熱体を得るためには、芯糸として、紡糸した後、延伸した糸条をそのまま使用するか、または、一旦ボビンに巻き取ったものを卷きもどして使用する。各単織維または単繊維群の間に前記懸濁液が侵入しにくい場合には、芯糸が分散した状態で浸瀆することが好ましい。分散する手段としては、気流を吹き付ける方法、静電気を利用する方法等を適宜用いることができる。

本発明に使用する前記可撓性合成樹脂としては、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、ボリアクリル樹脂、プ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。

本発明において導電性粒子としては、通常はカーボン粒子、金属粒子が使用される。カーボンの場合、より微細な粒子とすることができるので好ましい。粒子 '径としては、通常 20〜40 m 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、カーボン粒子分散層を 1層以上形成するものであるが、糸径ゃ抵抗値のバラツキを抑えるためには、 2 〜 4層程度積層するのが好ましい。また、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。

本発明の糸状発熱体の抵抗値は、前記合成樹脂中の導電性粒子の含有量、積層する層の数および厚さ等により広い範囲で自由に設定できる。実用的な抵抗値の範囲は通常、 1 〜 100 k Ω Ζ πι、好ましくは 5 〜50 k Ω Ζ πι程度である。代表的には、太さを 0. 4 〜 0. 6 « Φ、好ましくは 0. 5 〜0. 55 « ø としたときに、ほぼ 5 〜50 k / m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燃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。また.、本発明の糸状発熱体には、場合により絶緣材料で被覆することも可能である。

本発明の前記糸状発熱体は、たとえば次の各工程により製造することができる。即ち、

〈準備工程〉

芯糸の準備 ·' 連続して作るために結び玉等の傷のない糸条を用意する。

カーボン粒子を懸濁させた樹脂溶液（以下、懸濁液と言う）の準備：適切な溶媒に、樹脂を溶液粘度が通常 20〜： LOO ボイズとなるように溶解レ、これにカーボン粒子を懸濁させ、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。

〈コーティング工程〉

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、所定の径のダイスを通して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、粘度とダイス择の調整が必要である。工業的には、ボビンに巻取つ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に浸瀆させる方法が好ましい。芯糸はコーティングを経た後、連繞して乾燥される。乾燥は、一般的には通気乾燥で良いが、生産性の向上を考慮して供給空気の加温等、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。

〈積層コ一ティング工程〉

糸径ゃ抵抗値のバラツキを抑え、均一な特性の糸状発熱体を得るためには、導電層を複数形成することが望ましい。導電層を複数形成するには、前記コーティング工程と乾燥工程を所定回数繰り返す。この際、前工程で形成した樹脂層が懸濁液に再溶解しないように前工程での乾燥を十分行う必要がある。

本発明の糸状発熱体の導電層に微細な気泡を形成させると、柔軟性を改善することができる。

本発明の糸状発熱体において、導電層を形成する樹脂を架橋構造として機械的強度特性、耐熱性、耐溶剤性を改善することができる。

架橋反応手段：架橋反応を起させる工程と芯糸に前記懸濁液を付着させる工程とを同時に実施すると、反応進行と同時にゲル化により粘度の上昇が生ずる恐れがあるので、通常は芯糸に前記懸濁液を付着させてから乾燥 · 固化させるとき、又は前記の乾燥 · 固化が行われた後に架橋反、を実施することが好ましい。

採用し得る架橋反応手段としては、例えばラジカル反応、電子線による反応、光反応等を用いることができる。

以下ボリウレタン樹脂を例にとつて前記の各架橋反応をより具体的に説明する。

通常、軟質ポリウレタン樹脂はポリオール成分とィソシアナ一ト成分とを反応させて得ることができ、前記ボリオール成分としては、ポリエステル型とポリェ一テル型のものが主に用いられている。

前記のポリエステル型ボリオールは、通常ジ力ルボン酸とジオールとから得られる。

前記酸成分としては、アジビン酸、セバシン酸等のジ力ルポン酸類であり、これに小量のチレフタル酸、イソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸を混合使用するしとも仃われる。

前記ポリエステル型ジオールを得るためのジォール成分としては、通常エチレングリコール、プロピレングリコール、 2， 3—ブタンジオール、力プロラクトンジォール等が挙げられる。

前記ポリエーテル型ポリオールとしては、ボリェチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブタンジオール等が挙げられる。

又、前記イソシアナ一ト成分としては、へキサメチレンジイソシアナ一ト、トリレンジイソシアナ一ト、キシリレンジイソシアナ一ト、ビス一 4 一イソシアナ — トフェニルメタン、イソホロンジイソシアナ一ト等が通常使用される。

以上に例示した各成分から得られるポリゥレタン樹脂を橋かけ構造とするには、メチレン基の水素を引き抜くことによりラジカルを発生させるベンゾィルペルォキシドのような架橋剤をもちいた方法、 r線や放射線などの電子線によって高分子の主鎖又は側鎖を切断して再配列を行わせる方法、 1，2—又は 1 , 4ポリブタジェンジォ—ルのような二重結合を有するジォールをもちいたポリウレタンに光を照射して架橋させる方法等がある。このように、導電層を橋かけ構造とすることにより耐熱性、耐溶剤性、強度等を向上させることができる本発明の面状発熱体は、上記糸状発熱体を用いて通常の方法で織物、編物を形成することにより製造することができる。この際、通常は緯糸の一部に該糸状発熱体を、また、経糸の一部に電極線を配置する。

以上によって得た本発明の糸状発熱体を用いた布帛からなる面状発熱体は、通常 2本の電極の間に糸状発熱体と非導電性糸条からなる発熱部（面）が配置されるという基本構造からなるものである。したがって電極を外部電源と接続するための手段が重要となる。

第 5図は、電極 2 と糸状発熱体 4 とを緊縛するために絡み糸を使用した場合の一例である。

絡み糸 35は、熱収縮性の糸条からなるもので、電極線 2を使用した経糸部分に使用する。この電極線 2 と交差する総ての緯糸に絡ませることにより織り上げる, 即ち、図に示すように絡み糸 35は、糸状発熱体 4及び非導電性織維から成る緯糸 36と平行して 2本の電極線 2を跨ぎ、緯糸と交差するときは電極線 2の反対側で交差することにより電極線 2及び緯糸 36を強く経糸側に押し付ける。織り上げた後、熱処理し絡み糸 35を熱収縮させ緊縛力を更に強めることができる。また、編地にもこの方法を適用することが可能である。

本発明の織編物面状発熱体は、電極と交叉している他の糸条のために、電源を接繞するリード線を取り付けるときに電極を取り出すことが函難となる。以下、これを解決する手段を説明する。

第 1 の手段は、糸状発熱体及びこれと交叉する電極線が織り込まれた織物体の表面が絶緣体により被覆されており、且つ前記電極線と前記絶縁体との間の所定部位に剝離剤を塗布するか、又はカバーから成る保護層を設けるものである。

本発明に使用し得る前記剝離剤には特に限定はないが、通常はシリコーン樹脂系、弗素樹脂系のものが使用される。又、本発明の前記カバーは、例えば、裏面に容易に剝離できる離型剤を塗布した離型紙、導電性箔ないし導電性の薄板を二つ折りとし、電極とハンダ付けするか、又は導電性接着剤で接着する等任意の手段で設けることができる。この手段を織物からなる面状発熱体に適用する場合、電極取り出し部分の電極を織り組織から部分的に除外すると、織物から該部分の電極が浮き出した状態となるので、前記処理の効果をより有効なものとすることができる。

リード線を接続する別の手段としては、面状発熱体の電極部分の両面に、少なく共一方の表面に突起を有する 2枚の端子板を押し当て、該突起が電極部分を貫通するようにして、両端子板を締付ける手段も有効である。この手段によると、電極部分が樹脂膜に被覆されていても、それを除去することなく電気的に接繞することができる。

糸状発熱体の配置方法は、第 1図に示すような並列回路を構成するのが通常であるが、電極線の間に糸状発熱体を緯糸に沿って蛇行させ、間欠的に電極線と接触するように配置すれば発熱量を任意に調節することができる。

その他の変形として、例えば経 · 緯糸のいずれにも糸状発熱体を用い適宜の位置に電源端子を取り付けて面状発熱体とすることもできる。又、例えば、自動車のハンドルゃォートノィのハンドルの保温に使用する場合には、これに糸状発熱体を捲き付けて発熱面とすることもできる。更に、布帛中に糸状発熱体を設ける別の手段として、糸状発熱体を縫い糸として縫い込むこともできる。

本発明の布帛からなる面状発熱体は、原反上に単位発熱体毎のパターンとして作ることができるが同じバターンの長尺のものとし、必要な長さに切り分けて使用することができる。また、電極を何条にも入れて原反を作り、使用する電圧に合わせて経糸方向に切り分けて使用するようにして、織編パターンの仕様の数を減らすことができるので、生産コストを低下できる。この際、リ一ド線を接繞しない電極は、各糸状発熱体に流れる電流を均一化し、また、部分的に導通不良箇所が発生したときのバイバス回路を形成する機能を有する。

本発明の面状発熱体には、従来から使用されている温度制御装置を組み込むことができる。，以下に実施例にもとづき本発明糸状発熱体の各物性を説明する。 -

(実施例 1 )

合成樹脂懸濁液の調整：

平均粒径 40 m のカーボン粒子を 10 %舍有するポリヱステル型ボリウレタン樹脂（大日精化㈱製）をメチルヱチルケトン（以下 M E Kと言う）とジメチルホルムアミド（以下 D M F と言う）との重量比 80 ： 20の混合溶媒に濃度 24重量％となるように一に溶解させた。このようにして得た懸濁液の粘度は、 B型粘度計で測定したところ 30での下で 45ボイズであった。

コーティング条件：

前記の含浸液を攪拌しながら、その中にポリエステル 20番双糸の紡績糸を 20 'cにおいて 2 πι Ζ分の速度で浸瀆 · 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調節した。使用したダイスは、ステンレス製で、糸掛け時に 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 でに保った熱風乾燥機を通過させて芯糸の周囲に力一ボン粒子層を分散含有する導電層を形成した。この第 1段の乾燥固着によって得られた各糸条の概観並びに諸特性のデータを第 1表に示す。

積層コーティング条件： - 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 0ときのダイスの直径は、サンプル 3 については 0. 8 « øを、サンプル 4については 0. 7 β ø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 « øであった。

第 2段、第 3段の処理.を終了した糸状尧熱体を前記と同様に評価した結果を第 2表に示す。

(本頁以下余白）

付着樹脂量糸状発熱休の径電気抵抗値顕微鏡親察

サンプル

(g/m) (ΙίΩ/κι) 表面構造断面構造

1 1.0 0.80 0.62±0.15 22.5±1.8 凹凸斑大外周辺にカーボン環がある

2 S 0.8 0.74 0.55±0.15 24.9 ±2.0

3 0.7 0.66 0.49±0.11 27.8±2.4 〃 /,

4 0.5 0.51 0.43±0.13 31.1±3.1

第 2 表ダイス搔付着樹脂量糸状発熱休の柽電気抵抗値顕微鏡観察サンプレ («ø)

(1回 /2回 /3回) (g/m) (Ι(Ω/ιιι) 表面構造断面構造

3 (2回目) 0.7/1.0 0.78 0.56±0.09 18.8±1.2 凹凸斑中断面中層と外層に 2重に力

—ボン環が見られる。

4 (2回目) 0.5/0.7 0.67 0.49±0.09 25.7±1.9 凹凸斑中

4 (3回目) 0.5/0.7/1.0 0.79 0.55±0.03 13.8±0.5 ΠΠ凸斑小断面中層に 2段と最外層にカーボン環が見られる *

第 1表及び第 2表より次のような積層の効果が認められた。

(1) 付着樹脂量がほぼ等しいサンプル 1 ( 1回通し）とサンブル 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る。

(3) 積層処理により表面の凹凸が小さくなり、糸状発熱体の表面が滑らかになるので摩擦係数が小さくなり、製編織性に優れたものとなる。

次に前記サンプル 2 について、第 2段の懸濁液の力一ボン粒子濃度を 8. 3重量％、対溶媒樹脂濃度 26重量 %の M E K溶液によってコーティングしたときの諸特性を第 3表に示す。

(本頁以下余白）

> ノ、ノ ^ノ7^β

ノレ付着曾 ¾ス i ίffΚ ί ί几ί* ffi捲樹脂量値

(g/m) (kQ/m)

サンプル 3 (2回），

2 (2回目) 0.85 17.5 ± 4 (2回）にくらべ

0.9 て平滑性で良好である第 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。

第 2表のサンプル 3及び比較に二クロム線及び市販コードヒータ一を用いて屈曲強度及び摩擦強度を渺定した結果を第 4表に示す。

第 4 表抵抗値切断折り切断摩 (Ω/m) 曲げ回数耗回数ニク ni|| (0.10 ) 154 2 〜 3 2

(0.32 Φ ) 18 5

市販：!- Fヒ-タ-

(2.1 ø ) 46〜48 200〜300 糸状発熱体 13,000〜 3,000〜 122

(1.700D) 14,300 5,000 第 4表から、本発明の糸状発熱体が、従来の金属ヒータ一線に比し抜群の耐久性があることがわかる。

(実施例 2 )

平均粒径 20 mの力一ボン粒子をそれぞれ 12重量％_: 10重量 5重量％舍有するヱステル型ポリウレタン樹脂（大日精化㈱製）を M E Kと D M Fとの重量比を 80 ： 20とした混合溶媒に濃度 24 %となるように溶解し力一ボン粒子含有量の異なる 3種類の懸濁液を得た。次いで、ボリエステル紡績糸を三子燃り糸とした芯糸（30番三子）を、 20でに温度調節した前記のカーボン粒子を 12重量％含む懸濁液中に、 2 m Z分の速度で浸瀆した後、ダイスにより含浸液の付着量を調整し、連続して温度を 120 でとした乾燥機中を通過させて乾燥 11着させて、力一ボン粒子の分散層でコ一ティングした糸状体を得た。さらに、カーボン粒子を 10重量％含む懸濁液および力一ボン粒子を 5重量％含む懸濁液を用いた前記と周じ操作により、 3層にカーボン粒子分散層が積層された糸状発熱体を得た。このようにして得た糸状発熱体は、柔軟性に富み、耐屈曲性、耐摩擦性にすぐれ、 12 : 8 k Ω Ζ ιηの電気抵抗値を有していた。

(実施例 3 )

実施例 1 で作製したサンプル 4 と、ポリエステル 4 番の紡績糸とを緯糸に、 100デニールのボリエステルフィラメントと、柽 0. 1 M 0のスズメツキした銅の細線とを経糸として、通常の方法により平織組織の織物を作製した。この際、緯糸は、ポリエステル 4番の紡績糸の 3本おきにサンプル 4を 1本打ち込んだ。また. スズメツキした銅の細線は、経糸の耳部分の内側に隣接してそれぞれ 20本ずつ左右両側に設け、電極線とした。両電極線の間隔は 10cmとした。

上記のようにして作製した織物の電極線部分に、メルトインデックス 3.7g八 Omin、密度 0.923g/c のポリヱチレンを 310 'Cで溶融し、溶融押出ラミネーターの口金スリットから供給するとともに、厚さ 25 //のボリエステルフィルムで織物の上下両面をはさんだ後、 30 でに保たれた水'冷ロール間で 1 Okg/cm の圧力をかけ、絶緣被膜を形成し、縦 20cm、横 llcmd面状発熱体を得た。

該面状発熱体において、電極線部分にリ一ド線を接続すると、ヒーターとして利用することが可能となる , 該面状発熱体の抵抗値は 14Ωであり、しなやかで、通常の布帛と同様に縫製することができた。

以上実施例から理解されるとおり、本発明の糸状発熱体は、（1) 防寒用衣料分野として、ライダースーツ約服、ダイバー服、インナースーッ、各種業務服、下着等、（2) 防寒用建寝装分野として、カーぺット、毛布、スポーツ膝掛け毛布、鉄道、自動車等の座席、その他各部材の加温等、）メディカル分野として、医療用サボ一ター、腹卷等、保温マット、保温シ一ト、 (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、壁、オンル等、（6) 電材分野として、電気機器や各種計器等の保温、）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効に利用することができる。

Claims

請求の筆囲

1 . 芯糸に導電性粒子を分散して含有する可撓性合成樹脂導電層を 1層以上被覆されてなることを特徴とする糸状発熱体。

2 . 芯糸が紡績糸、ダブルストラクチヤード ' ヤーン、マルチフィラメント及び加工糸から選ばれることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の糸状発熱体。

3 . 芯糸を構成する繊維が明確な融点を有する合成織維であることを特徴とする請求の範囲第 1項及び第 2項のいずれかに記載の糸状発熱体。

4 . 芯糸を構成する織維が異形断面を有する繊維であることを特徴とする請求の範囲第 1項及び第 2項のいずれか記載の糸状発熱体。 -

5 . 芯糸を構成する織維が耐熱性、且つ明確な融点を有しない合成繊維であることを特徴とする請求の範囲第 1項及び第 2項のいずれかに記載の糸状発熱体。

6 . 導電性粒子がカーボン粒子であることを特徴とする請求の範囲第 1項及び第 2項のいずれかに記載の糸状発熱体。

7 . 可撓性合成樹脂がボリウレタン樹脂、ポリアクリル樹脂、プチラール樹脂、シリコーン樹脂から成る群から選ばれた 1種以上の樹脂であることを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項のいずれかに記載の糸状発熱体。

8 . 導電性粒子を分散舍有する可撓性合成樹脂導電層が気泡を舍むことを特徴とする請求の範囲第 1項、第 2項及び第 7項のいずれかに記載の糸状発熱体。

9 . 導電性粒子を分散舍有する可撓性合成樹脂導電層を形成する合成樹脂が架橋構造を有することを特徴とする請求の範囲第 1項、第 2項及び第 7項のいずれかに記載の糸状発熱体。

10. 導電性粒子を懸濁した可撓性合成樹脂溶液に芯糸を浸瀆して芯糸に前記懸濁液を付着させた後、乾燥 ♦ 固化させて前記芯糸上に導電層を形成させることを特徴とする糸状発熱体の製造方法。

11. 可撓性合成樹脂の溶媒に対する濃度及び導電性粒子の前記樹脂に対する濃度をそれぞれ所定の値とした合成樹脂懸濁液により、複数回芯糸の浸漬、通過及び乾燥 · 固化を操り返すことを特徴とする請求の範囲第 10項に記載の糸状発熱体の製造方法。

12. 芯糸を導電性粒子を懸濁した可撓性合成樹脂溶液に浸漬して芯糸に前記懸濁液を付着させた後、可撓性合成樹脂を架橋反応させることを特徴とする請求の範囲第 10項及び第 11項のいずれかに記載の糸状発熱体の製造方法。

13. 芯糸に導電性粒子を分散して舍有する可撓性合成樹脂導電層を 1層以上被覆されてなる糸状発熱体を形成し、この糸状発熱体を含む布帛から成ることを特徴とする面状発熱体。

14. 糸状発熱体の芯糸が紡績糸、ダブルストラクチヤード · ヤーン、マルチフィラメント及び加工糸から選ばれることを特徴とする請求の範囲第 13項に記載の面状発熱体。

15. 複数の糸状発熱体と導電線から成る電流供給用の電極線が交叉していることを特徴とする請求の範囲第 13項及び第 14項のいずれかに記載の面状発熱体。

16. 布帛が製織により得られることを特徴とする請求の範囲第 13項、第 14項及び第 15項のいずれかに記載の面状発熱体。

17. 布帛が編成により得られることを特徴とする請求の範囲第 13項、第 14項及び第 15項のいずれかに記載の面状発熱体。

18. 電極線が織編物の経糸として用いられており、且つ熱収縮性繊維から成る絡み糸が電極線を絡むように織り込まれており、前記絡み糸は製織後熱収縮処理されることを特徴とする請求の範囲第 16項に記載の面状発熱体。