JP2008091308A - Ptc planar heating element - Google Patents
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Landscapes
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- Resistance Heating (AREA)
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Abstract
Description
本発明は、PTC面状発熱体に関し、特に床暖房用に好適なPTC面状発熱体に関するものである。 The present invention relates to a PTC sheet heating element, and more particularly to a PTC sheet heating element suitable for floor heating.
従来、床暖房用の電気式発熱体として、自己温度制御性(PTC特性:電気抵抗の正温度係数の略であり、温度上昇につれて電気抵抗が大きくなる性質)を有しない抵抗発熱体、たとえばニクロム線を使用した発熱体は広く利用されている。しかし、この発熱体の宿命的欠陥は、温度が、実用上または安全上好ましくない程度の高い領域までに異常に上昇する危険があり、とりわけ閉塞された場所での異常過熱の危険性は顕著であり、従って複雑な過熱防止機構が必要不可欠であった。また、線状の発熱体であるので、面状発熱体と同様に面全体を加熱するための発熱体として用いるには、ニクロム線の工夫された配置と高性能な均熱材が必要となる。
また、PTC特性を有する導電性塗料を例えば繊維布帛に含浸乃至塗布し、ついで焼成し、これを面状発熱体として使用することが知られている。導電性塗料にPTC特性を付与する付与剤としてパラフィンが知られている。一般的にパラフィンはその融点が低く、60℃以下であるのが通常である。かかるパラフィンを用いた導電性塗料は、これから得られる面状発熱体が比較的低い温度で軟化してしまうという欠陥を有している。Conventionally, as an electric heating element for floor heating, a resistance heating element that does not have self-temperature controllability (PTC characteristic: an abbreviation of a positive temperature coefficient of electric resistance, and the electric resistance increases as the temperature rises), for example, nichrome Heating elements using wires are widely used. However, this fatal defect of the heating element has a danger that the temperature will rise abnormally to an unpreferably high range for practical use or safety, and the risk of abnormal overheating especially in a blocked place is remarkable. Therefore, a complicated overheat prevention mechanism was indispensable. Moreover, since it is a linear heating element, in order to use it as a heating element for heating the entire surface like a planar heating element, a special arrangement of nichrome wires and a high-performance heat equalizing material are required. .
In addition, it is known that a conductive paint having PTC characteristics is impregnated or applied to, for example, a fiber cloth and then fired, and this is used as a planar heating element. Paraffin is known as an imparting agent for imparting PTC characteristics to a conductive paint. In general, paraffin has a low melting point and is usually 60 ° C. or lower. Such a conductive paint using paraffin has a defect that a planar heating element obtained therefrom is softened at a relatively low temperature.
面状発熱体に用いられるパラフィン使いのPTC導電性塗料は、導電性物質としてのカーボンブラック或いはグラファイト、PTC付与剤としてのパラフィン、構造材としての熱可塑性樹脂の樹脂成分、及び溶剤から構成されているものが一般的である。かかるPTC導電性塗料から面状発熱体を取得する典型的な製法は、該塗料を繊維布帛あるいはフィルム等に含浸乃至塗布し、ついで焼成する工程からなる。このようにして得られる従来の面状発熱体は、▲1▼柔軟性に欠けて耐屈曲性に劣り、屈曲を繰り返すことにより亀裂が生じ抵抗を無視し得ないほど変化させてしまうとか、▲2▼上述した様にパラフィンの融点が低いことに起因して耐熱安定性に欠けるばかりでなく、低すぎる温度でPTC特性が発揮されるために暖房機能が劣るとか、▲3▼閉塞された場所での異常過熱を防ぐことを狙いとして優秀なPTC特性(高いPTC倍率)を付与せんとすると初期電気抵抗が高くなりすぎ、即ち優秀なPTC特性と低い初期電気抵抗との兼備が困難であり、結局発熱量の大きな面状発熱体が得られないとか、および▲4▼長期間使用後の経時変化を免れ得ないものがあるとか等の欠陥を有し面状発熱体の典型的用途である床暖房システムに適するものが極めて少ない。
面状発熱体を取得するのに導電性塗料を繊維布帛に含浸乃至塗布する方法においては、繊維布帛として綿布が一般的に使用されている。しかし、このような短繊維からなる布帛を使用する場合は、含浸乃至塗布後焼成して取得される発熱シートにいわゆるケバ・ヒゲ等が発生し易く、発熱シートの最重要項目である電気抵抗値のコントロールが難しいという欠点があることが判明した。ケバ・ヒゲが発熱シートの電気抵抗値の無視できない変動要因になるのである。プレス等の方法によるケバ・ヒゲの押さえつけは、ある程度可能であるが、限界がある。また、ケバ・ヒゲを一時的に押さえ込んでも、その後復元してしまう恐れも多分にある。
一方、面状発熱体を取得するのにフィルムに導電性塗料を塗布する方法の場合は、焼成して取得した発熱シートに関してフィルムと生成した導電性塗膜とが剥離し昜いという問題が存在する。とりわけ繰返し屈曲により剥離してしまう恐れが大きい。よって、これを防ぐために、フィルムに対する接着性能の極めて良好な導電性塗料を使用しなければならないが、さりとてこれに適う導電性塗料を選定するのは極めて困難であるのが現状である。The PTC conductive paint using paraffin used for the planar heating element is composed of carbon black or graphite as a conductive substance, paraffin as a PTC imparting agent, a resin component of a thermoplastic resin as a structural material, and a solvent. What is common is. A typical production method for obtaining a planar heating element from such a PTC conductive paint comprises a step of impregnating or coating the paint on a fiber fabric or film and then firing. The conventional planar heating element obtained in this way has (1) lack of flexibility and inferior bending resistance, and cracking occurs due to repeated bending, and the resistance is changed to a level that cannot be ignored. 2 ▼ As mentioned above, the heat resistance is not only lacking due to the low melting point of paraffin, but also the heating function is inferior due to the PTC characteristics being exhibited at a temperature that is too low, or If an excellent PTC characteristic (high PTC magnification) is imparted with the aim of preventing abnormal overheating, the initial electric resistance becomes too high, that is, it is difficult to combine the excellent PTC characteristic with a low initial electric resistance. This is a typical application of a planar heating element having defects such as the fact that a planar heating element with a large calorific value cannot be obtained, and (4) that there is an inevitable change over time after long-term use. Suitable for floor heating system What is extremely small.
In a method of impregnating or applying a conductive paint to a fiber cloth to obtain a planar heating element, a cotton cloth is generally used as the fiber cloth. However, in the case of using a fabric made of such short fibers, the heat generation sheet obtained by impregnation or baking after application is likely to generate so-called blemishes and beards, and the electrical resistance value which is the most important item of the heat generation sheet It has been found that there is a drawback that is difficult to control. In other words, the beards and whiskers become non-negligible fluctuation factors in the electric resistance value of the heat generating sheet. It is possible to press down the whiskers and beards by a method such as a press, but there is a limit. Also, even if you temporarily hold down a beard or beard, there is a risk that it will be restored afterwards.
On the other hand, in the case of a method of applying a conductive paint to a film to obtain a planar heating element, there is a problem that the film and the generated conductive coating film are apt to peel off with respect to the heating sheet obtained by baking. To do. In particular, there is a high risk of peeling due to repeated bending. Therefore, in order to prevent this, it is necessary to use a conductive paint having a very good adhesion performance to the film, but it is very difficult to select a conductive paint suitable for this.
従って、本発明の目的は、高いPTC倍率のPTC特性と低い初期電気抵抗値とを兼備し、よって閉塞した場所での異常局部過熱を生じない高発熱機能を有し、かつ優れた柔軟性及び良好な形態安定性を有し、加えて厚さの薄い新規な面状発熱体を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、フィルム基材使用例に見られる如き導電性塗膜の基材からの剥離の恐れがなく、且つケバ・ヒゲ等の発生が極力抑えられ、従って安定した電気抵抗値を有していて安定した発熱性能を有する新規な面状発熱体を提供することにある。Accordingly, an object of the present invention is to combine a high PTC magnification PTC characteristic and a low initial electrical resistance value, thus having a high heat generation function that does not cause abnormal local overheating in a blocked place, and excellent flexibility and An object of the present invention is to provide a novel planar heating element having good shape stability and a small thickness.
Further, another object of the present invention is that there is no fear of peeling of the conductive coating film from the substrate as seen in the film substrate use example, and generation of blemishes, whiskers, etc. is suppressed as much as possible, and thus stable electric It is an object of the present invention to provide a novel planar heating element having a resistance value and having a stable heat generation performance.
本発明者らが、鋭意検討した結果、本発明の上記目的は下記の構成を有する本発明によって工業的に有利に達成された。 As a result of intensive studies by the inventors, the above object of the present invention has been industrially advantageously achieved by the present invention having the following constitution.
〔1〕カーボンブラック或いはグラファイト、パラフィン、及び熱可塑性エラストマからなるPTC導電性組成物が合成繊維からなる長繊維織物に含侵乃至塗布及び焼成されて成る面状発熱シートに対して順次その両面に絶縁フィルムを、片面もしくは両面に均熱シートを被覆してなり、かつ下記▲1▼〜▲5▼の条件を満足するPTC面状発熱体;
▲1▼厚さが0.6mm〜1.5mmの範囲内であること
▲2▼D25が250W/m2〜600W/m2の範囲内であること
▲3▼D25/D45が2以下であること
▲4▼D45/D80が10以上であること
▲5▼D25/D80が20以上であること
ただし、D25、D45、D80は、それぞれ25℃、45℃、80℃における電力密度を意 味する。
〔2〕D25/D80が30以上であることを特徴とする上記〔1〕に記載のPTC面状発熱体。
〔3〕D45/D80が15以上であることを特徴とする上記〔1〕及び〔2〕のいずれかに記載のPTC面状発熱体。
〔4〕合成繊維からなる長繊維織物が電極線を織り込んだものであることを特徴とする上記〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のPTC面状発熱体。
〔5〕合成繊維からなる長繊維織物がポリエステル系長繊維織物であることを特徴とする上記〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載のPTC面状発熱体。
〔6〕均熱シートが樹脂フィルム/アルミニュウムの積層品であることを特徴とする上記〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載のPTC面状発熱体。
〔7〕絶縁フィルムがポリエチレンテレフタレートフィルムであることを特徴とする上記〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載のPTC面状発熱体。
〔8〕PTC導電性組成物が更に結晶性熱可塑性樹脂を含有すことを特徴とする上記〔1〕〜〔7〕のいずれかに記載のPTC面状発熱体。
〔9〕PTC導電性組成物が更に熱硬化性樹脂を含有すことを特徴とする上記〔1〕〜〔8〕のいずれかに記載のPTC面状発熱体。
〔10〕PTC導電性組成物中のカーボンブラック或いはグラファイトの量が12重量%〜22重量%の範囲内であることを特徴とする上記〔1〕〜〔9〕のいずれかに記載のPTC面状発熱体。
〔11〕パラフィンの融点が70℃〜85℃の範囲内であることを特徴とする上記〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載のPTC面状発熱体。
〔12〕床暖房用である上記〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載のPTC面状発熱体。[1] A sheet-like heat generating sheet formed by impregnating, coating and firing a long-fiber fabric made of synthetic fiber with a PTC conductive composition made of carbon black or graphite, paraffin, and a thermoplastic elastomer is sequentially applied to both sides of the sheet. A PTC planar heating element comprising an insulating film coated with a soaking sheet on one or both sides and satisfying the following conditions (1) to (5);
▲ 1 ▼ thickness is in the range of 0.6mm~1.5mm ▲ 2 ▼ that D 25 is in the range of 250W / m 2 ~600W / m 2 ▲ 3 ▼ D 25 / D 45 is 2 (4) D 45 / D 80 is 10 or more (5) D 25 / D 80 is 20 or more, provided that D 25 , D 45 , and D 80 are 25 ° C. and 45 ° C., respectively. , Which means power density at 80 ° C.
[2] The PTC planar heating element according to the above [1], wherein D 25 / D 80 is 30 or more.
[3] The PTC planar heating element according to any one of the above [1] and [2], wherein D 45 / D 80 is 15 or more.
[4] The PTC planar heating element as set forth in any one of [1] to [3], wherein a long fiber fabric made of synthetic fibers is woven with electrode wires.
[5] The PTC planar heating element according to any one of the above [1] to [4], wherein the long fiber fabric made of synthetic fibers is a polyester long fiber fabric.
[6] The PTC planar heating element according to any one of [1] to [5], wherein the soaking sheet is a resin film / aluminum laminate.
[7] The PTC planar heating element according to any one of [1] to [6], wherein the insulating film is a polyethylene terephthalate film.
[8] The PTC planar heating element according to any one of [1] to [7], wherein the PTC conductive composition further contains a crystalline thermoplastic resin.
[9] The PTC planar heating element according to any one of [1] to [8], wherein the PTC conductive composition further contains a thermosetting resin.
[10] The PTC surface according to any one of [1] to [9] above, wherein the amount of carbon black or graphite in the PTC conductive composition is in the range of 12 wt% to 22 wt%. Heating element.
[11] The PTC planar heating element according to any one of [1] to [10], wherein the paraffin has a melting point in the range of 70 ° C to 85 ° C.
[12] The PTC planar heating element according to any one of [1] to [11], which is for floor heating.
本発明の最大の特徴は、特定の布帛基材の採用、特定のPTC導電性組成物の採用、複数の温度に於ける電力密度の規定、および厚さの特定等により、優秀なPTC特性即ち高倍率のPTC特性と25℃における高い電力密度とを兼備し、かつ優れた柔軟性及び良好な形態安定性を有し、さらに安定した電気抵抗値を有すると共に、導電性塗膜が剥離し難く、かつ厚さの薄い新規な面状発熱体を提供した点にある。 The greatest feature of the present invention is that it has excellent PTC characteristics, that is, by adopting a specific fabric substrate, adopting a specific PTC conductive composition, defining power density at a plurality of temperatures, specifying a thickness, etc. It has both high magnification PTC characteristics and high power density at 25 ° C., has excellent flexibility and good shape stability, and has a stable electric resistance value, and the conductive coating film is difficult to peel off. In addition, a thin sheet heating element having a small thickness is provided.
本発明において、PTC導電性組成物は、グラファイト或いはカーボンブラック、パラフィン、及び熱可塑性エラストマを含む樹脂成分からなる。かかるPTC導電性組成物を合成繊維からなる長繊維織物に含侵乃至塗布する典型的な方法としては、このPTC導電性組成物と適当量の溶剤との均一混合物からなるPTC導電性塗料を作り、この塗料を長繊維織物に含浸乃至塗布し、ついで焼成する方法がとられる。グラファイト或いはカーボンブラックが導電性付与材であり、パラフィンがPTC付与材であり、そして熱可塑性エラストマが樹脂成分であって構造材としての機能を果たし、これら全部が固形成分である。PTC導電性塗料において、かかる固形成分と溶剤との比を固溶比という。 In the present invention, the PTC conductive composition is composed of a resin component including graphite or carbon black, paraffin, and a thermoplastic elastomer. As a typical method of impregnating or applying such a PTC conductive composition to a long fiber fabric made of synthetic fibers, a PTC conductive coating made of a uniform mixture of this PTC conductive composition and an appropriate amount of solvent is prepared. A method of impregnating or applying this paint to a long-fiber fabric and then baking it is used. Graphite or carbon black is a conductivity imparting material, paraffin is a PTC imparting material, and a thermoplastic elastomer is a resin component that functions as a structural material, all of which are solid components. In the PTC conductive paint, the ratio of the solid component to the solvent is referred to as a solid solution ratio.
本発明において、カーボンブラック或いはグラファイトが全固形分に対して13重量%〜22重量%の範囲内であることが好ましい。この値が13重量%未満であると、初期電気抵抗が高くなりすぎ、また22重量%を超えると、所望とする高いPTC倍率を得ることが困難となる。カーボンブラック或いはグラファイトは、如何なる種類のものも使用可能である。この導電性物質は、通常、微細粉末状で用いられる。 In the present invention, the carbon black or graphite is preferably in the range of 13 to 22% by weight with respect to the total solid content. When this value is less than 13% by weight, the initial electric resistance becomes too high, and when it exceeds 22% by weight, it is difficult to obtain a desired high PTC magnification. Any kind of carbon black or graphite can be used. This conductive material is usually used in the form of a fine powder.
本発明において、パラフィンは、その融点が70℃〜85℃の範囲内であることが好ましい。融点が70℃未満では、耐熱性が劣り、かつ低い温度で軟化する恐れが生じる傾向にあり、85℃を超えるとPTC特性が充分発揮される温度が高くなりすぎ、別途温度をコントロールするための工夫が必要となり、床暖房用の面状発熱体として好ましくない。パラフィンの融点の更に好ましい範囲は73℃〜83℃の範囲である。パラフィンには製造由来から石炭系と石油系があるが、本発明においてはいずれも採用可能である。
パラフィンのカーボンブラック或いはグラファイトに対する重量比が2.3〜3.5の範囲内であることが好ましく、2.3未満であると、所望のPTC特性を付与することが困難となり、また3.5を超えるとカーボンブラックの濃度を極端に低下させる結果になり、初期電気抵抗が高くなりすぎてしまう。
本発明において、パラフィンが熱可塑性エラストマを含む樹脂成分及びパラフィンの合計量に対して、60重量%〜80重量の範囲内であることが好ましい。この値が60重量%未満であると所望のPTC特性を付与することが困難となり、また80重量%を超えると、構造材としての樹脂成分が少なくなりすぎ、得られる面状発熱体の機械的物性が損なわれる傾向がある。より好ましい範囲は68重量%〜78重量%である。本発明に使用されるパラフィンは微細粉末状であることが好ましい。In the present invention, the paraffin preferably has a melting point in the range of 70 ° C to 85 ° C. If the melting point is less than 70 ° C, the heat resistance tends to be inferior and softening tends to occur at a low temperature. If the melting point exceeds 85 ° C, the temperature at which the PTC characteristics are sufficiently exerted becomes too high, and the temperature is separately controlled. Ingenuity is required, which is not preferable as a planar heating element for floor heating. A more preferable range of the melting point of paraffin is in the range of 73 ° C to 83 ° C. There are coal-based and petroleum-based paraffins from the origin, but any of them can be used in the present invention.
The weight ratio of paraffin to carbon black or graphite is preferably in the range of 2.3 to 3.5, and if it is less than 2.3, it becomes difficult to impart desired PTC characteristics, and 3.5 Exceeding this results in a drastic decrease in the concentration of carbon black, and the initial electrical resistance becomes too high.
In the present invention, the paraffin is preferably in the range of 60 wt% to 80 wt% with respect to the total amount of the resin component containing the thermoplastic elastomer and the paraffin. If this value is less than 60% by weight, it becomes difficult to impart desired PTC characteristics, and if it exceeds 80% by weight, the resin component as a structural material becomes too small, and the mechanical properties of the obtained planar heating element are reduced. The physical properties tend to be impaired. A more preferable range is 68% by weight to 78% by weight. The paraffin used in the present invention is preferably in the form of fine powder.
本発明において使用できる熱可塑性エラストマとしては特に制限がなく、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレン共重合体、水素添加型スチレン・ブタジエンランダム共重合体、動的加硫型ポリオレフィン系熱可塑性エラストマ、ポリエステル系熱可塑性エラストマ、ポリアミド系熱可塑性エラストマ、エチレン−酢酸ビニル系熱可塑性エラストマ、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマ、フッソゴム系熱可塑性エラストマ、トランス−ポリイソプレン系熱可塑性エラストマ、および塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマ等が挙げられる。
本発明において、かかる熱可塑性エラストマの使用は、面状発熱体に柔軟性を付与するために必須である。もとより、この熱可塑性エラストマは導電性塗料の構造材として機能する。The thermoplastic elastomer that can be used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include styrene-butadiene-styrene block copolymers, styrene-isoprene-styrene block copolymers, styrene-ethylene / butylene-styrene copolymers, and hydrogenation. Type styrene / butadiene random copolymer, dynamic vulcanization type polyolefin thermoplastic elastomer, polyester thermoplastic elastomer, polyamide thermoplastic elastomer, ethylene-vinyl acetate thermoplastic elastomer, polyvinyl chloride thermoplastic elastomer, fluoro rubber These include thermoplastic thermoplastic elastomers, trans-polyisoprene thermoplastic elastomers, and chlorinated polyethylene thermoplastic elastomers.
In the present invention, the use of such a thermoplastic elastomer is essential for imparting flexibility to the planar heating element. Of course, this thermoplastic elastomer functions as a structural material for the conductive paint.
本発明において、導電性塗料の樹脂成分として更に結晶性熱可塑性樹脂を併用することが好ましい。かかる併用は、熱可塑性エラストマのみの使用では柔軟性が過度になりすぎる場合において、面状発熱体に適度な柔軟性を付与することになる。この場合、結晶性熱可塑性樹脂の使用量は熱可塑性エラストマに対して35重量%以下であることが好ましい。35重量%を超えると、面状発熱体が剛直になりすぎ好ましくないのである。もとより、この結晶性熱可塑性樹脂も導電性塗料の構造材として機能する。 In the present invention, it is preferable to further use a crystalline thermoplastic resin as a resin component of the conductive paint. Such combined use imparts appropriate flexibility to the planar heating element in the case where the flexibility becomes excessive when only the thermoplastic elastomer is used. In this case, the amount of the crystalline thermoplastic resin used is preferably 35% by weight or less with respect to the thermoplastic elastomer. If it exceeds 35% by weight, the planar heating element becomes too rigid, which is not preferable. Of course, this crystalline thermoplastic resin also functions as a structural material for the conductive paint.
本発明において使用できる結晶性熱可塑性樹脂としては特に制限がなく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリイミド、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンスルファイド、およびポリパラキシレン等が挙げられる。 The crystalline thermoplastic resin that can be used in the present invention is not particularly limited. For example, polyethylene, polypropylene, polyamide, polycarbonate, polyester, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyurethane, polyimide, modified polyphenylene ether, polysulfone, polysulfone Examples include arylate, polyethersulfone, polyetheretherketone, polyetherimide, polyphenylene sulfide, and polyparaxylene.
本発明において結晶性熱可塑性樹脂を併用する場合は、結晶性熱可塑性樹脂と熱可塑性エラストマとは、共通モノマ単位を有するものの組み合わせで選定されることが、両者の良好な相溶性の観点から好ましく、即ち、熱可塑性エラストマとしてスチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレン共重合体、水素添加型スチレン・ブタジエンランダム共重合体等のスチレン系熱可塑性エラストマを使用する場合は、結晶性熱可塑性樹脂としてポリスチレンを使用することが好ましい。 When a crystalline thermoplastic resin is used in combination in the present invention, the crystalline thermoplastic resin and the thermoplastic elastomer are preferably selected in combination with those having a common monomer unit from the viewpoint of good compatibility between the two. That is, as a thermoplastic elastomer, a styrene-butadiene-styrene block copolymer, a styrene-isoprene-styrene block copolymer, a styrene-ethylene-butylene-styrene copolymer, a hydrogenated styrene-butadiene random copolymer, etc. When using a styrenic thermoplastic elastomer, it is preferable to use polystyrene as the crystalline thermoplastic resin.
本発明において、導電性塗料の樹脂成分として、熱可塑性エラストマ及び/又は結晶性熱可塑性樹脂に加えて、熱硬化性樹脂を併用することが好ましい。かかる熱硬化性樹脂としては、塗料用として通常用いられるフェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン系樹脂、およびアルキド・メラミン系樹脂等が挙げられる。なかでも、アルキド樹脂およびアルキド・メラミン系樹脂が好ましく用いられる。本発明において使用される導電性塗料においては、これら熱硬化性樹脂はその前躯体として含有されている実施態様が通常である。
かかる熱硬化性樹脂の使用は、熱に対する形態安定性を付与するために好ましい。また、この熱硬化性樹脂は、熱可塑性エラストマ及び/又は結晶性熱可塑性樹脂と相俟って、本発明において導電性塗料の構造材として機能する。In the present invention, it is preferable to use a thermosetting resin in combination with the thermoplastic elastomer and / or the crystalline thermoplastic resin as the resin component of the conductive paint. Examples of such thermosetting resins include phenolic resins, epoxy resins, alkyd resins, polyurethane resins, and alkyd / melamine resins that are commonly used for coatings. Of these, alkyd resins and alkyd / melamine resins are preferably used. In the conductive paint used in the present invention, an embodiment in which these thermosetting resins are contained as a precursor is common.
The use of such a thermosetting resin is preferable in order to impart form stability to heat. In addition, this thermosetting resin functions as a structural material for the conductive paint in the present invention in combination with the thermoplastic elastomer and / or the crystalline thermoplastic resin.
本発明において、面状発熱シートの両面を絶縁フィルムで被覆することが必要である。この絶縁フィルムとしては、ポリエステルフィルム、ポリアミドフィルム及びポリプロピレンフィルム等が挙げられる。ポリエステルフィルムが、とりわけポリエチレンテレフタレートフィルムが、好ましく用いられる。
ついで、絶縁フィルムを被覆した後、片面又は両面に均熱シートを被覆する必要がある。本発明で使用される均熱シートは特に制限を受けないが、アルミニュウムシート、とりわけアルミニュウムシート/樹脂フィルム積層体が好ましく用いられる。この樹脂フィルムとしてはポリエステルフィルムおよびポリオレフィンフィルム等が用いられるが、ポリエステルフィルム、特にポリエチレンフタレートフィルムが好ましく用いられる。通常、この均熱シートを粘着剤もしくは接着剤により被覆する。In the present invention, it is necessary to cover both sides of the sheet heating sheet with an insulating film. Examples of the insulating film include a polyester film, a polyamide film, and a polypropylene film. A polyester film, particularly a polyethylene terephthalate film is preferably used.
Next, after coating the insulating film, it is necessary to coat a soaking sheet on one or both sides. The soaking sheet used in the present invention is not particularly limited, but an aluminum sheet, particularly an aluminum sheet / resin film laminate is preferably used. As the resin film, a polyester film and a polyolefin film are used, and a polyester film, particularly a polyethylene phthalate film is preferably used. Usually, this soaking sheet is covered with an adhesive or an adhesive.
本発明にかかる面状発熱体はその厚さが0.6mm〜1.5mmの範囲である必要がある。0.6mm未満では、所望とする電力密度を得るのが困難となり、又1.5mmを超えると面状発熱体としての応用範囲が狭まり、好ましくない。本発明の面状発熱体は極めて薄いにも拘わらず、高性能であることが特徴のひとつである。
本発明において、D25、D45、D80は、それぞれ25℃、45℃、80℃における電力密度を意味する。
本発明においては、電力密度に関する下記の条件を満足する必要がある。
条件1:D25が250W/m2〜500W/m2の範囲内であること。
条件2:D25/D45が2以下であること。
条件3:D45/D80が10以上であること。
条件4:D25/D80が20以上であること。
D20が250W/m2未満であると、初期の発熱量が少なすぎ、対象物を暖める速度が遅くなり好ましくなく、またD20が500W/m2を超えると、初期の発熱量が多すぎ、通常の暖房システムでの特定温度たとえば80℃の発熱量を所望の値に低減することが難しくなり、好ましくない。また、D25/D45が2を超えると、面状発熱体の発熱能力が使用時間の経過とともに低下しすぎることになり、好ましくない。この値が1.7以下であることがより好ましい。本発明においてはD45/D80が10以上である必要があり、10未満であると、面状発熱体を床暖房用等の暖房用に使用する場合に、高温での発熱量が多くなりすぎ、不経済になるばかりでなく、別途温度コントロールを行う工夫が必要となり、好ましくない。この値が13以上であることがより好ましい。
本発明にあっては、D25/D80が20以上であることが必要であり、更には30以上となるような充分高いPTC倍率であることが好ましい。The planar heating element according to the present invention needs to have a thickness in the range of 0.6 mm to 1.5 mm. If it is less than 0.6 mm, it becomes difficult to obtain a desired power density, and if it exceeds 1.5 mm, the application range as a planar heating element is narrowed, which is not preferable. One of the features of the planar heating element of the present invention is that it has high performance despite being extremely thin.
In the present invention, D 25 , D 45 , and D 80 mean power densities at 25 ° C., 45 ° C., and 80 ° C., respectively.
In the present invention, it is necessary to satisfy the following conditions regarding the power density.
Condition 1: D 25 is in the range of 250W / m 2 ~500W / m 2 .
Condition 2: D 25 / D 45 is 2 or less.
Condition 3: D 45 / D 80 is 10 or more.
Condition 4: D 25 / D 80 is 20 or more.
If D 20 is less than 250 W / m 2 , the initial heat generation amount is too small, and the rate of heating the object is undesirably slow, and if D 20 exceeds 500 W / m 2 , the initial heat generation amount is too large. It is difficult to reduce the calorific value at a specific temperature, for example, 80 ° C. in a normal heating system to a desired value, which is not preferable. On the other hand, if D 25 / D 45 exceeds 2, the heat generation capacity of the planar heating element is undesirably lowered with the passage of time of use. It is more preferable that this value is 1.7 or less. In the present invention, D 45 / D 80 needs to be 10 or more, and if it is less than 10, the amount of heat generated at a high temperature increases when the planar heating element is used for heating such as floor heating. This is not preferable because it is not only uneconomical but also requires a device for controlling the temperature separately. It is more preferable that this value is 13 or more.
In the present invention, D 25 / D 80 needs to be 20 or more, and it is preferable that the PTC magnification is sufficiently high such that it is 30 or more.
本発明において、特許請求の範囲に記載の▲1▼〜▲5▼の条件を満足するPTC面状発熱体を取得する方法は次の通りである。条件▲1▼である「厚さが0.6mm〜1.5mmの範囲内であること」という条件は、合成繊維からなる長繊維織物の厚み調整とPTC導電性組成物の含浸乃至塗布の量の調整、絶縁フィルム及び均熱シートの厚み調整等により達成することができる。 In the present invention, a method for obtaining a PTC planar heating element satisfying the conditions (1) to (5) described in the claims is as follows. Condition (1) “thickness is in the range of 0.6 mm to 1.5 mm” is the condition for adjusting the thickness of the long-fiber fabric made of synthetic fibers and impregnating or applying the PTC conductive composition. This can be achieved by adjusting the thickness of the insulating film and the soaking sheet.
条件▲1▼を満足した上で、条件▲2▼「D25が250W/m2〜500W/m2の範囲内であること」、条件▲3▼「D25/D45が2以下であること」、条件▲4▼「D45/D80が10以上であること」及び条件▲5▼「D25/D80が20以上であること」をすべて満足させるためには、まず第一に、カーボンブラック或いはグラファイト、パラフィン、熱可塑性エラストマからなるPTC導電性組成物の特定、合成繊維からなる長繊維織物の特定及びこれへのPTC導電性組成物の含浸量乃至塗布量の特定等の好適な組み合わせが必要であり、PTC導電性組成物の特定に関しては、▲1▼パラフィンの融点が70℃〜85℃の範囲内であり、▲2▼パラフィンのカーボンブラック或いはグラファイトに対する重量比が2.3〜3.5の範囲内であり、▲3▼パラフィンの熱可塑性エラストマを含む樹脂成分及びパラフィンの合計量に対して63重量%〜80重量%の範囲内であり、及び▲4▼カーボンブラックが全固形分に対して13重量%〜22重量%の範囲内である、という条件設定が好ましく、繊維布帛としては合成繊維からなる長繊維織物が必須であり、またPTC導電性組成物の含浸乃至塗布の量の特定は、PTC導電性組成物の電気抵抗に関する特性と連動して調整することが必要であり、抵抗が低いPTC導電性組成物である場合は含浸量乃至塗布量を少なく、逆の場合は含浸量乃至塗布量を多くする必要がある。
本発明において、ベースになる繊維布帛としては、合成繊維からなる長繊維織物の使用が必須である。かかる合成繊維としてはとくに制限はないが、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、アクリル系繊維、及びビニロン系繊維等が挙げられる。なかでも、絶縁フィルムとしてポリエステルフィルムを使用する場合、ポリエステル系繊維を使用するのが好ましい。
また、本発明において、合成繊維からなる長繊維織物は電極線を織り込んだものであることが好ましい。
合成繊維からなる長繊維織物の使用は、面状発熱体にケバ・ヒゲ等の電気抵抗値に悪影響をもたらす欠陥を防ぐために必須であり、安定した電気抵抗値を有する面状発熱体を得るのに重要な役割を果たす。Conditions ▲ 1 ▼ with meeting the condition ▲ 2 ▼ "that D 25 is in the range of 250W / m 2 ~500W / m 2", condition ▲ 3 ▼ "D 25 / D 45 is 2 or less In order to satisfy all of the conditions “4” “D 45 / D 80 is 10 or more” and “5” “D 25 / D 80 is 20 or more”, first of all, PTC conductive composition made of carbon black or graphite, paraffin, thermoplastic elastomer, specification of long fiber fabric made of synthetic fiber, and specification of impregnation amount or coating amount of PTC conductive composition to this As for the identification of the PTC conductive composition, (1) the melting point of the paraffin is in the range of 70 ° C to 85 ° C, and (2) the weight of the paraffin on the carbon black or graphite is The amount ratio is within the range of 2.3 to 3.5, and (3) within the range of 63 to 80% by weight with respect to the total amount of resin components and paraffin including the paraffin thermoplastic elastomer, and (4) It is preferable to set the condition that the carbon black is in the range of 13 to 22% by weight with respect to the total solid content. As the fiber fabric, a long fiber fabric made of synthetic fibers is essential, and PTC conductivity Specification of the amount of impregnation or application of the conductive composition must be adjusted in conjunction with the characteristics of the electrical resistance of the PTC conductive composition, and in the case of a PTC conductive composition with low resistance, the amount of impregnation or It is necessary to increase the amount of impregnation or the amount of application when the application amount is small, and vice versa.
In the present invention, it is essential to use a long-fiber woven fabric made of synthetic fibers as the base fiber fabric. Such synthetic fibers are not particularly limited, and examples thereof include polyester fibers, polyamide fibers, acrylic fibers, and vinylon fibers. Especially, when using a polyester film as an insulating film, it is preferable to use a polyester fiber.
In the present invention, it is preferable that the long-fiber fabric made of synthetic fibers is woven with electrode wires.
The use of a long fiber woven fabric made of synthetic fibers is essential to prevent defects that adversely affect the electrical resistance value such as hair and whisker on the planar heating element, and to obtain a planar heating element having a stable electrical resistance value. Plays an important role.
本発明において、PTC導電性組成物を合成繊維からなる長繊維織物に含浸乃至塗布する典型例はPTC導電性塗料を使用する方法である。PTC導電性塗料の製法は特に制限を受けないが、典型的な製法は次の通りである。すなわち、次の順序の工程により製造される。(1)加熱された攪拌容器に芳香族の溶剤を入れ、40〜60℃の温度まで加熱する、(2)熱可塑性エラストマ等の構造材を加える、(3)パラフィンを添加し、すべての固形分が溶解乃至十分分散するまで、攪拌を続ける、(4)カーボンブラックまたはグラファイトの導電性微細粉体を加え、滑らかなペーストが形成されるまで攪拌する、そして、(5)そのペーストを、この導電性微細粉体の実質的に均一な分散体となるまで混練する。 In the present invention, a typical example of impregnating or applying the PTC conductive composition to a long fiber fabric made of synthetic fibers is a method using a PTC conductive coating. The production method of the PTC conductive paint is not particularly limited, but a typical production method is as follows. That is, it is manufactured by the following sequence of steps. (1) An aromatic solvent is put into a heated stirring vessel and heated to a temperature of 40 to 60 ° C. (2) A structural material such as a thermoplastic elastomer is added. (3) Paraffin is added and all solids are added. Continue stirring until the minutes are dissolved or fully dispersed, (4) add carbon black or graphite conductive fine powder, stir until a smooth paste is formed, and (5) add the paste to this Kneading until a substantially uniform dispersion of conductive fine powder is obtained.
このPTC導電性塗料から面状発熱体を得る方法としては合成繊維からなる長繊維織物に該塗料を含浸乃至塗布・焼成する方法が典型的である。この方法について詳述すると、長繊維織物に、予め電極線を内包するものを用いるのが好ましく、またかかる長繊維織物としては、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、アクリル系繊維、ビニロン系繊維等の合成繊維からなる長繊維糸条を経糸及び緯糸に配し、その経糸及び又は緯糸の一部に銅線又はこれに代わる良導電性線条物(これが電極線となる)を所定間隔で配置した長繊維織物が挙げられる。焼成のための加熱方法としては、たとえば、遠赤外線照射、マイクロウェーブ照射、誘電加熱等が利用出来るが、これらに限定されるものではなく、適切な温度管理が可能なものであればよく、また、生成する塗膜の表面と内部とで導電性塗料の溶媒の発散速度差が出にくい方法が好ましい。 A typical method for obtaining a planar heating element from this PTC conductive coating is a method of impregnating, coating and firing a long fiber fabric made of synthetic fibers. When this method is described in detail, it is preferable to use a long-fiber woven fabric that contains electrode wires in advance, and as such a long-fiber woven fabric, polyester fiber, polyamide fiber, acrylic fiber, vinylon fiber, etc. Long fiber yarns made of synthetic fibers are arranged on warps and wefts, and copper wires or good conductive filaments (which become electrode wires) instead of them are arranged at predetermined intervals on a part of the warps and / or wefts. A long fiber fabric is mentioned. As a heating method for firing, for example, far-infrared irradiation, microwave irradiation, dielectric heating and the like can be used. However, the heating method is not limited to these, as long as appropriate temperature management is possible, A method in which the difference in the divergence rate of the solvent of the conductive paint hardly occurs between the surface and the inside of the produced coating film is preferable.
本発明にかかる面状発熱体の典型的構造を説明すると、幅250mmの発熱シートの上部に2本の電極線を設け、そして両端部に2本の電極、内部に均等割付で2本の電極がシートの長手方向に長繊維由来で設けられており、そして3分割された発熱シートに電通するように電極線と電極を接続した。発熱シートの両面を絶縁フィルムで被覆し、更に均熱シートで被覆する。発熱シートの長さは、典型的仕様では600mm、1750mm、2650mmである。例えば、6帖用は1750mmの長さのものを10枚、8帖用は2650mmのものを10枚、12帖用は2650mmのものを15枚、キッチン・トイレ用は600mmのものを3枚、それぞれ連結される。 The typical structure of the sheet heating element according to the present invention will be described. Two electrode wires are provided on the top of a 250 mm wide heating sheet, two electrodes are provided at both ends, and two electrodes are equally allocated inside. Are provided from the long fibers in the longitudinal direction of the sheet, and the electrode wire and the electrode were connected so as to be electrically connected to the heat generating sheet divided into three. Cover both sides of the heat generating sheet with an insulating film, and then cover with a soaking sheet. The length of the heat generating sheet is 600 mm, 1750 mm, and 2650 mm in typical specifications. For example, 10 pieces of 1750 mm length for 6 liters, 10 pieces of 2650 mm for 8 pieces, 15 pieces of 2650 mm pieces for 12 pieces, 3 pieces of 600 mm pieces for kitchen / toilet, Each is connected.
本発明にかかるPTC面状発熱体は、種々な用途、例えば暖房用床パネル、ビニールハウス用暖房機器、除霜・水凍結防止ヒーター、調理器、融雪機器、便座装置、屋外用座席、および植物乾燥器等に好適に用いられる。 The PTC planar heating element according to the present invention is used in various applications such as heating floor panels, greenhouse heating equipment, defrosting / water freeze prevention heaters, cookers, snow melting equipment, toilet seat devices, outdoor seats, and plants. It is suitably used for a dryer or the like.
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited to this Example.
〔実施例1〕
アセチレンブラック(電気化学社製:デンカブラック)2.9kg、をエチレン/プロピレン/スチレンコポリマー(シェル社製:KratonG1701)4kg、ポリスチレン1.1kg、融点80℃のパラフィン7kg、及びMEK/キシレン=20/80の混合溶媒15kgよりなる溶液に添加し、充分撹拌した後、3本ロールにより混練して均一なペーストとした後、これを15Kgのキシレンで希釈・撹拌して発熱材を含むコーティング液を調整した。[Example 1]
2.9 kg of acetylene black (manufactured by Denki Kagaku): 4 kg of ethylene / propylene / styrene copolymer (manufactured by Shell: Kraton G1701), 1.1 kg of polystyrene, 7 kg of paraffin having a melting point of 80 ° C., and MEK / xylene = 20 / Add to 15 kg of 80 solvent mixture, stir well, knead with 3 rolls to make uniform paste, then dilute and stir with 15 kg xylene to adjust the coating solution containing heating material did.
一方、経糸及び緯糸ともトータル繊度300デニールのポリエチレンテレフタレートフィラメントヤーン(150デニール/48フィラメントのダブル使い)を用い、織密度が経糸88本/インチ及び緯糸41本/インチであるポリエステル長繊維織物であって、良導電性線条物として275dtex/fのポリエチレンテレフタレートフィラメント糸の表面に幅約0.3mmの銅箔を巻いたカバーリング糸5本を引き揃えた電極を両端部2本、中央部2本(均等割付)を経糸に打ち込んだ幅250mmのポリエステル長繊維織物を形成し、得られた織物を上記コーティング液に浸漬して、軽くロールで絞った後、焼成した。かくして、PTC導電性の長さ600mm面状シートを得た。この発熱シートの両面をポリエチレンテレフタレートフィルム(50ミクロン)の絶縁フィルムで両面を被覆し、ついで、25ミクロンのポリエチレンテレフタレートフィルムに40ミクロンのアルミニュウム箔を積層させたシートにより、ついでアルミニュウム箔が上記絶縁フィルムに接触するように片面を被覆した。ロールでの絞りの調整、上記コーティング液の固形分濃度の調整および予備実験等により生成する面状発熱体の
25℃における電力密度が約420W/m2になるように面状発熱体を作成した。発熱シートの上部に2本の電極線を設け、そして両端部に2本の電極、内部に均等割付で2本の電極がシートの長手方向に長繊維織物由来で設けられており、そして3分割された発熱シートに電通するように電極線と電極を接続した。そして200V仕様で通電した。
取得した面状発熱体の特性は下記の通りであった。
▲1▼厚さ:0.7mm
▲2▼25℃における電力密度:415W/m2
▲3▼45℃における電力密度:326W/m2
▲4▼80℃における電力密度:15W/m2
この面状発熱体は、極めて薄く、柔軟性に富み、発熱性能が抜群であり、しかもPTC倍率が極めて高く優れた安全性を具備しているものであった。また、この面状発熱体は、ホットラインとかホットスポットと称される局部過熱は全く認められなかった。さらに、3カ月自然放置しても電力密度はほとんど変化はなかった。On the other hand, the warp and weft are polyester long fiber fabrics using polyethylene terephthalate filament yarn (double use of 150 denier / 48 filaments) with a total fineness of 300 denier and a weaving density of 88 warp / inch and 41 weft / inch. As a highly conductive filament, two electrodes at both ends and two at the center 2 are formed by arranging five covering yarns obtained by winding a copper foil having a width of about 0.3 mm on the surface of a polyethylene terephthalate filament yarn of 275 dtex / f. A polyester long fiber woven fabric having a width of 250 mm, in which the book (equal allocation) was driven into a warp, was formed, the resulting woven fabric was immersed in the coating solution, lightly squeezed with a roll, and then fired. Thus, a PTC conductive sheet having a length of 600 mm was obtained. Both sides of this heat generation sheet are covered with an insulating film of a polyethylene terephthalate film (50 microns), and then a sheet of laminating a 25 micron polyethylene terephthalate film with a 40 micron aluminum foil. One side was coated so that it touched. A planar heating element was prepared so that the power density at 25 ° C. of the planar heating element generated by adjusting the squeezing with a roll, adjusting the solid content concentration of the coating liquid, and preliminary experiments was about 420 W / m 2 . . Two electrode wires are provided at the top of the heat generating sheet, and two electrodes are provided at both ends, and two electrodes are provided in the longitudinal direction of the sheet in the longitudinal direction of the sheet, and are divided into three parts. The electrode wire and the electrode were connected so as to conduct electricity to the generated heat generation sheet. And it energized by 200V specification.
The characteristics of the obtained planar heating element were as follows.
(1) Thickness: 0.7mm
(2) Power density at 25 ° C .: 415 W / m 2
(3) Power density at 45 ° C .: 326 W / m 2
(4) Power density at 80 ° C .: 15 W / m 2
This planar heating element was extremely thin and flexible, had excellent heat generation performance, and had extremely high PTC magnification and excellent safety. Further, this planar heating element did not show any local overheating called a hot line or hot spot. Furthermore, the power density remained almost unchanged even after natural standing for 3 months.
〔実施例2〕
アセチレブラック(電気化学社製:デンカブラック)3.2kg、をエチレン/プロピレン/スチレンコポリマー(シェル社製:KratonG1701)3.8kg、ポリスチレン1.2kg、融点80℃のパラフィン6.8kg、及びMEK/キシレン=20/80の混合溶媒15kgよりなる溶液に添加し、充分撹拌した後、3本ロールにより混練して均一なペーストとした後、これを15Kgのキシレンで希釈・撹拌して発熱材を含むコーティング液を調整した。[Example 2]
3.2 kg of acetylene black (manufactured by Denki Kagaku: Denka Black), 3.8 kg of ethylene / propylene / styrene copolymer (manufactured by Shell: Kraton G1701), 1.2 kg of polystyrene, 6.8 kg of paraffin having a melting point of 80 ° C., and MEK / Xylene = added to a solution consisting of 15 kg of a mixed solvent of 20/80, sufficiently stirred, kneaded with three rolls to make a uniform paste, diluted with 15 kg of xylene and stirred to produce a heating material The coating liquid containing was adjusted.
実施例1と同じ織物を上記コーティング液に浸漬して、軽くロールで絞った後、焼成した。かくして、PTC導電性の長さ600mmの面状発熱体を得た。この発熱シートの両面をポリエチレンテレフタレートフィルム(50ミクロン)の絶縁フィルムで両面を被覆し、ついで、25ミクロンのポリエチレンテレフタレートフィルムに40ミクロンのアルミニュウム箔を積層させたシートにより片面を被覆した。ロールでの絞りの調整、上記コーティング液の固形分濃度の調整および予備実験等により生成する面状発熱体の25℃における電力密度が約450W/m2になるように面状発熱体を作成した。発熱シートの上部に2本の電極線を設け、そして両端部に2本の電極、内部に均等割付で2本の電極がシートの長手方向に長繊維織物由来で設けられており、そして3分割された発熱シートに電通するように電極線と電極を接続した。そして200V仕様で通電した。
取得した面状発熱体の特性は下記の通りであった。
▲1▼厚さ:0.69mm
▲2▼25℃における電力密度:455W/m2
▲3▼45℃における電力密度:364W/m2
▲4▼80℃における電力密度:20W/m2
この面状発熱体は、極めて薄く、柔軟性に富み、発熱性能が抜群であり、しかもPTC倍率が極めて高く優れた安全性を具備しているものであった。また、この面状発熱体は、ホットラインとかホットスポットと称される局部過熱は全く認められなかった。さらに、3カ月自然放置しても電力密度はほとんど変化はなかった。The same fabric as in Example 1 was dipped in the coating solution, lightly squeezed with a roll, and then fired. Thus, a planar heating element having a PTC conductivity length of 600 mm was obtained. Both sides of this exothermic sheet were covered with an insulating film of a polyethylene terephthalate film (50 microns), and then one side was covered with a sheet obtained by laminating a 40 micron aluminum foil on a 25 micron polyethylene terephthalate film. A planar heating element was prepared so that the power density at 25 ° C. of the planar heating element generated by adjusting the drawing with a roll, adjusting the solid content concentration of the coating liquid, and preliminary experiments, was about 450 W / m 2 . . Two electrode wires are provided at the top of the heat generating sheet, and two electrodes are provided at both ends, and two electrodes are provided in the longitudinal direction of the sheet in the longitudinal direction of the sheet, and are divided into three parts. The electrode wire and the electrode were connected so as to conduct electricity to the generated heat generation sheet. And it energized by 200V specification.
The characteristics of the obtained planar heating element were as follows.
(1) Thickness: 0.69mm
(2) Power density at 25 ° C .: 455 W / m 2
(3) Power density at 45 ° C .: 364 W / m 2
(4) Power density at 80 ° C .: 20 W / m 2
This planar heating element was extremely thin and flexible, had excellent heat generation performance, and had extremely high PTC magnification and excellent safety. Further, this planar heating element did not show any local overheating called a hot line or hot spot. Furthermore, the power density remained almost unchanged even after natural standing for 3 months.
〔実施例3〕
アセチレブラック(電気化学社製:デンカブラック)2.5kg、をエチレン/プロピレン/スチレンコポリマー(シェル社製:KratonG1701)3.8kg、ポリスチレン1.2kg、融点80℃のパラフィン7.5kg、及びMEK/キシレン=20/80の混合溶媒15kgよりなる溶液に添加し、充分撹拌した後、3本ロールにより混練して均一なペーストとした後、これを15Kgのキシレンで希釈・撹拌して発熱材を含むコーティング液を調整した。Example 3
2.5 kg of acetylene black (manufactured by Denki Kagaku): 3.8 kg of ethylene / propylene / styrene copolymer (manufactured by Shell: Kraton G1701), 1.2 kg of polystyrene, 7.5 kg of paraffin having a melting point of 80 ° C., and MEK / Xylene = added to a solution consisting of 15 kg of a mixed solvent of 20/80, sufficiently stirred, kneaded with three rolls to make a uniform paste, diluted with 15 kg of xylene and stirred to produce a heating material The coating liquid containing was adjusted.
実施例1と同じ織物を上記コーティング液に浸漬して、軽くロールで絞った後、焼成した。かくして、PTC導電性の長さ600mmの面状発熱体を得た。この発熱シートの両面をポリエチレンテレフタレートフィルム(50ミクロン)の絶縁フィルムで両面を被覆し、ついで、25ミクロンのポリエチレンテレフタレートフィルムに40ミクロンのアルミニュウム箔を積層させたシートにより片面を被覆した。ロールでの絞りの調整、上記コーティング液の固形分濃度の調整および予備実験等により生成する面状発熱体の25℃における電力密度が約340W/m2になるように面状発熱体を作成した。発熱シートの上部に2本の電極線を設け、そして両端部に2本の電極、内部に均等割付で2本の電極がシートの長手方向に長繊維織物由来で設けられており、そして3分割された発熱シートに電通するように電極線と電極を接続した。そして200V仕様で通電した。
取得した面状発熱体の特性は下記の通りであった。
▲1▼厚さ:0.71mm
▲2▼25℃における電力密度:342W/m2
▲3▼45℃における電力密度:260W/m2
▲4▼80℃における電力密度:8W/m2
この面状発熱体は、極めて薄く、柔軟性に富み、発熱性能が抜群であり、しかもPTC倍率が極めて高く優れた安全性を具備しているものであった。また、この面状発熱体は、ホットラインとかホットスポットと称される局部過熱は全く認められなかった。さらに、3カ月自然放置しても電力密度はほとんど変化はなかった。The same fabric as in Example 1 was dipped in the coating solution, lightly squeezed with a roll, and then fired. Thus, a planar heating element having a PTC conductivity length of 600 mm was obtained. Both sides of this exothermic sheet were covered with an insulating film of a polyethylene terephthalate film (50 microns), and then one side was covered with a sheet obtained by laminating a 40 micron aluminum foil on a 25 micron polyethylene terephthalate film. The planar heating element was prepared so that the power density at 25 ° C. of the planar heating element generated by adjusting the drawing with the roll, adjusting the solid content concentration of the coating liquid, and preliminary experiments, was about 340 W / m 2 . . Two electrode wires are provided at the top of the heat generating sheet, and two electrodes are provided at both ends, and two electrodes are provided in the longitudinal direction of the sheet in the longitudinal direction of the sheet, and are divided into three parts. The electrode wire and the electrode were connected so as to conduct electricity to the generated heat generation sheet. And it energized by 200V specification.
The characteristics of the obtained planar heating element were as follows.
(1) Thickness: 0.71mm
(2) Power density at 25 ° C .: 342 W / m 2
(3) Power density at 45 ° C .: 260 W / m 2
(4) Power density at 80 ° C .: 8 W / m 2
This planar heating element was extremely thin and flexible, had excellent heat generation performance, and had extremely high PTC magnification and excellent safety. Further, this planar heating element did not show any local overheating called a hot line or hot spot. Furthermore, the power density remained almost unchanged even after natural standing for 3 months.
本発明によれば、合成繊維からなる長繊維織物という特定の布帛基材の採用、特定のPTC導電性組成物の採用、複数の温度に於ける電力密度の規定、および厚さの特定等により、優秀なPTC特性と20℃における高い電力密度とを兼備し、かつ優れた柔軟性及び良好な形態安定性を有し、さらに安定した電気抵抗値を有すると共に、導電性塗膜が剥離しにくく、かつ厚さの薄い新規な面状発熱体が提供された。 According to the present invention, by adopting a specific fabric base material such as a long-fiber woven fabric made of synthetic fibers, adopting a specific PTC conductive composition, defining power density at a plurality of temperatures, specifying a thickness, etc. Combines excellent PTC characteristics and high power density at 20 ° C., has excellent flexibility and good shape stability, and has a stable electrical resistance value, and the conductive coating film is difficult to peel off. A novel planar heating element having a small thickness has been provided.
Claims (12)
▲1▼厚さが0.6mm〜1.5mmの範囲内であること
▲2▼D20が250W/m2〜600W/m2の範囲内であること
▲3▼D25/D45が2以下であること
▲4▼D45/D80が10以上であること
▲5▼D25/D80が20以上
ただし、D25、D45、D80は、それぞれ25℃、45℃、80℃における電力密度を意味する。Insulating films are sequentially formed on both sides of a sheet heating sheet formed by impregnating, applying and firing a long fiber fabric made of synthetic fiber with a PTC conductive composition made of carbon black or graphite, paraffin, and a thermoplastic elastomer. A PTC sheet heating element that is coated with a soaking sheet on one or both sides and satisfies the following conditions (1) to (5);
▲ 1 ▼ thickness is in the range of 0.6mm~1.5mm ▲ 2 ▼ D 20 is in the range of 250W / m 2 ~600W / m 2 ▲ 3 ▼ D 25 / D 45 is 2 4) D 45 / D 80 is 10 or more. 5) D 25 / D 80 is 20 or more. However, D 25 , D 45 and D 80 are 25 ° C., 45 ° C. and 80 ° C., respectively. This means the power density at.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| US20180094434A1 (en) * | 2015-06-16 | 2018-04-05 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Printed heater elements integrated in construction materials |
-
2006
- 2006-09-29 JP JP2006291820A patent/JP2008091308A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| US20180094434A1 (en) * | 2015-06-16 | 2018-04-05 | Henkel Ag & Co. Kgaa | Printed heater elements integrated in construction materials |
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