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WO2001008450A1 - Heating element - Google Patents

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WO2001008450A1
WO2001008450A1 PCT/JP2000/004910 JP0004910W WO0108450A1 WO 2001008450 A1 WO2001008450 A1 WO 2001008450A1 JP 0004910 W JP0004910 W JP 0004910W WO 0108450 A1 WO0108450 A1 WO 0108450A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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heating element
reinforcing material
expanded graphite
graphite sheet
mesh
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2000/004910
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Teruhisa Kondo
Toshiki Kusuyama
Teturo Tojo
Minehiro Kamiyama
Masaki Izumiya
Hideki Inomoto
Hiroshi Hayakawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Tanso Co Ltd
Original Assignee
Toyo Tanso Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Tanso Co Ltd filed Critical Toyo Tanso Co Ltd
Priority to EP00946456A priority Critical patent/EP1209950A4/en
Publication of WO2001008450A1 publication Critical patent/WO2001008450A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H05B2203/033—Heater including particular mechanical reinforcing means

Definitions

  • the present invention relates to a heating element, and more particularly to a heating element made of an expanded graphite sheet which is particularly excellent as a vehicle heater.
  • an expanded graphite sheet can be used as a heating element and that it can be used as a surface heater.
  • this expanded graphite sheet has a drawback that strength and flexibility are not necessarily large, and this is one problem to be solved when used as a heating element.
  • an expanded graphite sheet is used as a heater for a vehicle, particularly a vehicle seat, which requires such high strength and flexibility, this is a serious problem.
  • the problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems. More specifically, a heating element made of an expanded graphite sheet having excellent strength and flexibility, especially for a vehicle seat The purpose is to develop a heating element made of expanded graphite sheet that can be used as a heater. Disclosure of the invention
  • the object of the present invention is to use, as a heating element, at least one surface of an expanded graphite sheet having an electrically insulating reinforcing material formed thereon, and particularly to use a mesh-shaped electrically insulating reinforcing material, particularly preferably a synthetic resin.
  • the problem is solved by using a mesh-like electrically insulating reinforcement which has been processed from a film or woven with natural fibers and / or synthetic fibers.
  • the heating element of the present invention has an electrical insulating layer formed on at least one surface of an expanded graphite sheet. It not only provides electrical insulation but also improves strength and flexibility. Therefore, the heating element of the present invention is based on an expanded graphite sheet having an electrically insulating reinforcing material formed on at least one surface thereof.
  • the electrically insulating reinforcing material is formed on at least one surface of the expanded graphite sheet, it has electric insulation and can be used as it is as a heating element. (Hereinafter, sometimes referred to as a heater) with the necessary mechanical strength and flexibility.
  • a mesh-like electric insulating reinforcing material as the above-mentioned reinforcing material having electric insulating property, particularly, a mesh-like reinforcing material processed from a synthetic resin film, a natural fiber or the like. It is extremely preferable to use a mesh reinforcing material woven with synthetic fibers from the viewpoint of improving strength and flexibility.
  • the expanded graphite sheet it is preferable to use a sheet having both mechanical strength characteristics and electrical characteristics.
  • an extremely excellent strength and flexibility are provided by a synergistic action of these two. It is most suitable as a heater for vehicles requiring high strength and flexibility, for example, a seat heater for a train, a car, a ship, an airplane, and the like, particularly a heater for a car seat.
  • a typical basic form of the heating element of the present invention is an expanded graphite sheet (1) having an electrically insulating reinforcing material (2) formed on one surface thereof.
  • the thickness of the expanded graphite sheet (1) is usually 0. 1 mm or more, preferably 0. 1 5 ⁇ 0. 3 0 mm approximately, density is 1. 2 0 ⁇ 1. 3 0 g / cm 3 approximately .
  • the thickness of the reinforcing material (2) formed thereon is 10 to 505m, preferably about 20 to 30 ⁇ m.
  • the heating element of the present invention has a tensile strength of 100 kgf / cm 2 or more, preferably 130 to 200 kg ⁇ / cm 2 and an elongation at break of 5.0% or more, preferably 8 to; L 2% (when the tensile speed is 5 O mmZmin).
  • expansion as described above When the electrically insulating reinforcing material (2) is formed only on one surface of the graphite sheet (1), the resistance of the surface (the surface on which the reinforcing material is not formed) is 1.0 to 200 ⁇ , preferably 1.5.
  • ⁇ 50Omu, backside resistance (surface reinforcing member is formed) is 1. 0 ⁇ 10 5 ⁇ or more, preferably 1. 0 ⁇ 10 6 ⁇ or more.
  • the characteristics of tensile strength and elongation are very desirable when using this heater for vehicles, especially as heaters for vehicle seats.Furthermore, regarding surface resistance and backside resistance, restrictions on voltage and current, seat size In view of the above, those in the above specific range are preferable.
  • the heater of the present invention can be used not only for the above-mentioned seat heater but also for other examples, such as floor heating, wall heating, hot carpet, and the like.
  • the expanded graphite sheet most preferably has the following characteristics.
  • This sheet is manufactured by the following method, for example.
  • the expanded graphite inflated as (A) the average more than 50 times, 0, 02 ⁇ 2. 0 g / cm 3 of compressed such that the bulk density, 70 to 90 wt% expanded graphite particles obtained by grinding it,
  • (C) rubber latex as a binder 3 to 10% by weight, preferably 5 to 9% by weight, and
  • An inorganic fiber or (and) a conductive filler 0 to 10% by weight, preferably 3 to 6% by weight is suspended in water to form a slurry for papermaking, and the slurry is wet-formed and sheeted. Manufactured.
  • the expanded graphite used on average expands 50 times or more. Use of Therefore, only the expanded graphite particles expanded 50 times or more may be used, or the expanded graphite 50 times or less and the expanded graphite 50 times or more may be mixed so that the total becomes 50 times or more. May be used. However, if it is less than 50 times on average, the flexibility of the target sheet is reduced.
  • This expanded graphite has a content of 0.02 to 2.O gZ cm 3 , preferably 0.02 to 1.6 g.
  • the compressed expanded graphite is then ground. Crushing can be performed in both wet and dry types.
  • the compressed and expanded graphite is pulverized in a state mixed with water in advance, and the obtained pulverized material is used as it is in the next slurry preparation without being separated from water.
  • the size of the powder frame usually passes through a 50-mesh sieve, preferably through a 60 to 100-mesh sieve.
  • the aramid pulp As the aramid pulp, a conventionally known one, for example, the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-240295 can be used.
  • rubber latex is used as the binder. Since this rubber latex is particularly flexible, it is an advantageous binder for the purpose of thinning the sheet and increasing the mechanical strength. Specifically, latex such as SBR, NBR, and acrylic rubber can be exemplified.
  • inorganic fibers or (and) conductive fillers are used.
  • the inorganic fibers include conductive fibers and non-conductive fibers.
  • Various fibers can be used as these inorganic fibers, such as asbestos fiber, glass fiber, ceramic fiber, mineral slag, quartz fiber, high silica fiber, alumina silicate fiber, alumina fiber, zirconia fiber, boron nitride fiber, and the like. Examples thereof include alkali titanate fiber, boron fiber, carbon fiber, metal fiber, and sepiolite.
  • the conductive filler used in the present invention can be used alone or in combination with inorganic fibers.
  • the filler include carbon black, Rufus metal powder and the like can be exemplified. Particularly, carbon black is preferable.
  • a dispersant may be used to improve the dispersion of the fibers.
  • a wet papermaking method is usually employed, and the conditions and apparatus of the wet papermaking method itself are appropriately employed as they are in the conventional state.
  • a mesh-like material is particularly preferred from the viewpoint of improving the strength and the flexibility.
  • the shape of the mesh is a mesh
  • the size of the mesh, the thickness of the linear body forming the mesh, and the like are not limited.
  • mesh sheets processed from films of synthetic resins such as polyvinyl alcohol and polyethylene-polypropylene, and woven fabrics of natural fibers and synthetic fibers such as cotton, for example, cold gauze, etc. Glass fibers and the like can also be used.
  • the mesh reinforcing material made of polyvinyl alcohol and cotton is particularly preferable as the mesh reinforcing material.
  • a typical mesh reinforcing material will be described.
  • a polyvinyl alcohol (hereinafter referred to as PVA) mesh reinforcing material is commercially available as a combination of a slit product of a stretched film of PVA, which has a small number of openings and a high electrical insulation.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • a cold gauze made of cotton can be exemplified.
  • PVA mesh reinforcement One of the major features of PVA mesh reinforcement is that this mesh reinforcement That is, it can be firmly integrated with the surface of the expanded graphite sheet without using an adhesive.
  • the typical forming method is as follows.
  • a raw material slurry containing expanded graphite and other necessary components is formed by using a fourdrinier, and is passed between press rolls to form an expanded graphite sheet. Subsequently, a PVA mesh reinforcing material is placed on the expanded graphite sheet. Then, it is dried by pressing it with felt using a cylindrical dryer, for example. When the PVA mesh reinforcing material is introduced into the dryer, hot water generated from the expanded graphite sheet melts the surface of the PVA mesh reinforcing material and adheres to the expanded graphite sheet to be integrated.
  • the temperature of the dryer is 100 to 120 ° C, and the bonding of the PVA mesh reinforcing material can be performed simultaneously with the drying of the moisture.
  • 11 is a fourdrinier-type papermaking machine
  • 12 is a press roll
  • 13 is a yankee-dryer
  • 14 is an expanded graphite sheet
  • 15 is a mesh reinforcing material made of PVA
  • 16 Is fürth.
  • the paper product produced by the fourdrinier papermaking device 11 passes between the press rolls 12, becomes an expanded graphite sheet 14, and is transferred to the Yankee dryer 13.
  • a mesh reinforcing material 15 made of PVA is supplied, and is moved around the Yankee dryer 13 together with the expanded graphite sheet 14 by the fu ⁇ oleto 16 to be integrated.
  • the method of forming a mesh reinforcing material made of cotton or vinylon on the surface of the expanded graphite sheet is as follows.
  • a raw material slurry containing expanded graphite is made using a fourdrinier, passed between press rolls to form an expanded graphite sheet, and a continuous mesh made of cotton coated with a conventional adhesive (for example, PVA glue).
  • a reinforcing material or a mesh-like reinforcing material made of vinylon is pressed and dried along the expanded graphite sheet. In this way, the method of using the mesh reinforcing material made of cotton or the mesh reinforcing material made of vinyl can also be performed by the method shown in FIG.
  • the heating element can be produced by the following method in addition to the above method. That is, hot press forming using a mold processed into a heater shape There is a way. The raw material obtained by mixing the components (A) to (D) is put into a mold, and heated to be integrally molded. If a slit-like cut of the heater is formed in this mold, a heater with a slit-like cut can be obtained without additional processing. If an electrically insulating reinforcing material is pre-laid on the bottom of the mold, it can be integrated later without a separate bonding step.
  • the production method is not particularly limited to each of the above methods.
  • the electrically insulating reinforcing material is usually formed on any one surface of the expanded graphite sheet, but may be formed on the front and back surfaces in some cases.
  • a reinforcing material using the above-mentioned expanded graphite sheet and processed from a synthetic resin film, for example, a mesh reinforcing material made of PVA is economically formed on the surface of the sheet.
  • the means for forming the terminal is not particularly limited.
  • the following means are preferable and can be exemplified as the means.
  • FIG. 3 shows a stainless steel sheet
  • (4) shows a sharpening portion (hook metal portion)
  • FIG. 4 shows a heating element sheet of the present invention
  • (6) shows a sharpening portion. This shows the part of the stainless steel sheet that does not perform the above.
  • (1) and (2) indicate the same as in FIG.
  • the heating element of the present invention can be provided with a slit-like cut in a part or the whole thereof.
  • a slit-shaped cut because the resistance can be increased by the slit-shaped cut processing and the amount of generated heat can be adjusted.
  • Typical methods for providing slit-shaped cuts include a method in which a mesh reinforcing material is attached to an expanded graphite sheet and a notch processing, and a method in which a cut is formed in an expanded graphite sheet and then the entire mesh reinforcing method. This is a method of forming a material.
  • the heating element of the present invention satisfies various electrical properties and has the strength required as a heating element.
  • a reinforcing material processed from the above-described expanded graphite sheet and a synthetic resin film ⁇ natural fiber or Heating elements reinforced with woven synthetic fiber have extremely high strength.
  • FIG. 1 is a sectional view showing a typical example of the heating element of the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory view showing a method of integrally forming a mesh reinforcing material on an expanded graphite sheet.
  • FIG. 3 is an explanatory view showing a dressing state of a thin metal plate used for connecting a power connector terminal.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example in which a power connector terminal is provided on the heating element sheet of the present invention.
  • FIG. 5 is a drawing showing an example of a heating element without slit processing used in the measurement of the heating element temperature rise test.
  • FIG. 6 is a drawing showing another example of a heating element with a slit processing used in the same test as in FIG.
  • FIG. 7 is a schematic explanatory view when the heating element is used in a squeezed shape.
  • FIG. 8 is a schematic explanatory view showing a squeezed heating element of the present invention.
  • the present invention relates to a heating element, and more particularly, to a heating element using an expanded graphite sheet.
  • an expanded graphite sheet was produced by the following method using the components and compositions of the prescribed raw materials shown in Table 1.
  • 2 0 0 fold expanded expanded graphite is compressed so that the bulk specific gravity of about 0. 8 g / cm 3 in the expanded graphite particles pulverized into a mean specific surface area thereof to fibrillate the Arami de fibers about 1 4 m 2 Z g and no was Arami Doparupu, uniformly dispersed carbon fiber for adjusting the rubber latex and the electrical resistivity of sea Bok as sintering base material, in a small amount of fixing agent, water The slurry was made into a slurry for papermaking, and this slurry was subjected to wet papermaking.
  • a mesh reinforcing material made of PVA (a sheet combining a slit product of a stretched film of PVA vertically and horizontally, with a thickness of 25 m) was heated in a dryer process. To form a heating element.
  • Tensile strength and elongation at break Measured at a tensile speed of 5 Omm / min using a material testing machine.
  • Measurement method of front (or back) resistance The front (or back) resistance was measured by applying the measurement terminal of an ohmmeter to the front (or back) of the sheet. The distance between the measurement terminals was 1 cm.
  • Tear strength One side of the central part of a tensile strength measuring material (width 25 mm, length 150 mm)
  • Measurement method of electric resistivity A constant current was applied to a 20 ⁇ 100 mm sample, a certain distance was maintained, and a voltage (E) between two points was measured to determine the resistivity of the sample.
  • the current (I) is 1 A (constant)
  • the voltage is E (V)
  • the cross section of the sample is S '(cm 2 )
  • the voltage is measured.
  • the electrical resistivity ( ⁇ ⁇ cm) is expressed by the following equation.
  • Example 1 the components and compositions of the raw materials were as shown in Table 4 below, and the other conditions were the same as in Example 1 to produce an expanded graphite sheet.
  • Table 5 shows the properties of the obtained expanded graphite sheet. [Table 5]
  • Example 1 the components and compositions of the raw materials were as shown in Table 7 below, and the other conditions were the same as in Example 1 to produce an expanded graphite sheet.
  • Table 8 shows the properties of the obtained expanded graphite sheet. [Table 8]
  • a heating element was manufactured using the above-obtained sheet in the same manner as in Example 2 except that the above-mentioned sheet was used, and the mesh-like reinforcing material made of vinyl was used instead of the mesh-like reinforcing material made of cotton. .
  • Table 9 shows the physical properties of this product.
  • Example 5 With respect to the heating element obtained in Example 1 above, a slit-shaped notch was not formed as shown in FIG. 5 (Example 4), and a slit-shaped notch was formed as shown in FIG. 6 (Example 5). Prepared two types, and measured the exothermic characteristics for each (heating test) Performed in the atmosphere. The results are also shown in FIGS. 5 and 6. However, in the temperature rise test, a current was applied between the metal terminals shown in FIGS. 5 and 6 under predetermined conditions shown in Table 10, and when the temperature became constant, the temperature distribution on the sheet surface was measured. In FIGS. 5 and 6, the temperature was measured at predetermined locations (9 locations in FIG. 5 and 7 locations in FIG. 6), and the measured temperature (° C ) showed that.
  • Reference numeral 17 denotes a power connector terminal
  • reference numeral 18 denotes a slit.
  • the electric resistance can be adjusted by adding carbon fiber.
  • the heating element of the present invention has an electrically insulating reinforcing material formed on at least one surface of the expanded graphite sheet, strength and flexibility are improved, and uniform heating is possible.
  • it can be used optimally as a heater for vehicle seats, and can also be used for floor heating, wall heating, and hot cars.

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Description

明 細 書 発熱体 技術分野
本発明は発熱体に関し、 更に詳しくは、 特に乗物用ヒーターとして極めて優れ た膨張黒鉛シー卜から成る発熱体に関する。 背景技術
従来、 膨張黒鉛シートを発熱体として使用できること、 就中面状ヒータ一とし て使用できることは知られている。 しかしこの膨張黒鉛シートは、 強度や可撓性 力必ずしも大きくないという難点があり、 発熱体として使用する場合の解決すベ き一つの問題点となっている。 特に、 これ等強度や可撓性が強く要求される乗物 用就中乗物座席用ヒーターとして膨張黒鉛シートを用いる場合は、 大きな問題と なっている。
本発明が解決しょうとする課題は、 上記従来の難点を解消せんとすることであ り、 更に詳しくは、 強度及び可撓性に優れた膨張黒鉛シー卜からなる発熱体、 就 中乗物座席用ヒーターとして使用できる膨張黒鉛シー卜からなる発熱体を開発す ることである。 発明の開示
この課題は、 膨張黒鉛シ一卜の少なくとも一表面に電気絶縁性補強材を形成し たものを発熱体として使用すること、 就中網目状電気絶縁性補強材を、 特に好ま しくは、 合成樹脂のフィルムから加工された、 或いは天然繊維又は （及び） 合成 繊維で織布された網目状電気絶縁性補強材を使用することにより解決される。 本発明の発熱体は膨張黒鉛シートの少なくとも一表面に電気絶縁層を形成して 電気絶縁性を付与するばかりでなく、 強度及び可撓性を改善しょうとするもので ある。 従って、 本発明の発熱体は膨張黒鉛シートの少なくとも一表面に電気絶縁 性補強材が形成されたものをその基本としている。
このように、 膨張黒鉛シー卜の少なくとも一表面に電気絶縁性補強材が形成さ れているために、 電気絶縁性を有し、 発熱体としてそのまま使用することができ るばかりでなく、 発熱体 （以下ヒーターということがある） として必要な機械的 強度や可撓性を具備することとなる。
本発明に於いては、 上記電気絶縁性を有する補強材として特に網目状電気絶縁 性補強材を使用することが好ましく、 就中合成樹脂のフィルムから加工された網 目状補強材、 天然繊維や合成繊維で織布された網目状補強材を用いることが、 強 度及び可撓性向上の点から極めて好ましい。
一方、 膨張黒鉛シートとしては、 機械的強度特性及び電気特性を兼ね備えたシ —トを使用することが好ましい。
この強度及び可撓性の優れた膨張黒鉛シ一卜の少なくとも一表面に、 電気絶縁 性補強材を形成することにより、 これら両者の相乗作用により、 極めて優れた強 度及び可撓性が付与され、 大きな強度及び可撓性が要求される乗物、 例えば電車、 自動車、 船舶、 飛行機などの座席用ヒータ一、 特に自動車座席用ヒーターとして 最適なものとなる。
本発明の発熱体の代表的な基本形は図 1に示す通り、 膨張黒鉛シート （ 1 ) の 一表面に電気絶縁性補強材 （2 ) が形成されたものである。 膨張黒鉛シート （1 ) の厚みは通常 0. 1 mm以上、 好ましくは 0. 1 5〜0. 3 0 mm程度であり、 密度は 1 . 2 0〜1. 3 0 g/ c m3程度である。 この上に形成される該捕強材 ( 2 ) の厚みは 1 0〜5 0〃m、 好ましくは 2 0〜3 0〃m程度である。
本発明の発熱体は、 引張強度が 1 0 0 k g f / c m2以上、 好ましくは 1 3 0 〜 2 0 0 k g ί / c m2及び破断時の伸び率が 5. 0 %以上好ましくは 8〜； L 2 % (いずれも引張速度 5 O mmZm i nのとき） である。 また、 上記の如く膨張 黒鉛シート （1)の一表面にのみ電気絶縁性補強材 （2)が形成された場合、 表 面 （該補強材が形成されていない面） の抵抗は 1. 0〜200Ω好ましくは 1. 5〜50Ω、 裏面 （該補強材が形成された面） の抵抗は 1. 0Χ105Ω以上、 好ましくは 1. 0 Χ 106Ω以上である。
引張強度や伸び率の特性は、 このヒーターを乗物用、 特に乗物座席用ヒーター として使用するときに極めて望ましい特性であり、 また表面抵抗や裏面抵抗につ いては電圧と電流との制限、 座席サイズとの関係から、 上記特定の範囲のものが 好ましい。 尚、 本発明のヒーターは上記座席用ヒータ一ばかりでなく、 その他例 えば床暖房、 壁暖房、 ホットカーぺットなどにも用いることができる。
本発明に於いては、 膨張黒鉛シートとしては、 次の特性をもつものが最も好ま しい。
引張強度： 50 k g f Zcm2以上 （引張速度 50mm/m i nのとき） 破断時の伸び率： 1. 5〜5. 0% (引張速度 5 OmmZm i nのとき） 電気抵抗率： 4000〜200, 000 / Q cm
このシートは例えば次のような方法で製造される。
(A) 平均として 50倍以上に膨張した膨張黒鉛を、 0, 02〜2. 0 g/c m3の嵩密度になるように圧縮し、 これを粉砕した膨張黒鉛粒子 70〜90重量 %、
(B) ァラミ ド繊維をフィブリル化してその比表面積を 3. 0m2Zg以上と なしたァラミ ドパルプ 3〜15重量％、 好ましくは 5〜10重量％、
(C) 結台剤としてのゴムラテックス、 3〜10重量％、 好ましくは 5~9重 量％、 及び
(D) 無機質繊維又は （及び） 導電性充填剤、 0〜10重量％、 好ましくは 3 〜6重量％を水に懸濁せしめて抄造用スラリーとなし、 このスラリーを湿式抄造 してシート化して製造される。
本発明に於 、て使用する膨張黒鉛としては平均として 50倍以上に膨張したも のを使用する。 従って 5 0倍以上に膨張した膨張黒鉛粒子だけを使用してもよい し、 5 0倍以下の膨張黒鉛と 5 0倍以上の膨張黒鉛とを混合して全体として 5 0 倍以上となるようにして使用してもよい。 しかし乍ら平均して 5 0倍未満では目 的物シートの可撓性が低下する。
この膨張黒鉛は 0. 0 2〜2. O gZ c m3、 好ましくは 0. 0 2〜1. 6 g
/ c m3、 更に好ましくは 0. 0 5〜1. 0 c m3の嵩密度となるように圧縮 する。
本発明に於いては圧縮した膨張黒鉛は次いで粉砕される。 粉碎は湿式及び乾式 いずれも採用することができる。 湿式法の場合は圧縮膨張黒鉛を予め水と混合し た状態で粉砕し、 得られた粉砕物は水と分離することなく、 そのまま次のスラリ —調製に使用する。 粉枠物の大きさは通常 5 0メッシュの篩を通過するもの、 好 ましくは 6 0〜1 0 0メッシュの篩を通過するものである。
次いで、 ァラミ ドパルプについて説明するが、 このァラミ ドパルプも従来公知 のもの例えば特開平 4一 2 4 0 2 9 5号公報に記載のものが使用できる。
本発明に於いては、 結合剤としては、 ゴムラテックスを使用する。 このゴムラ テックスは特に柔軟性に富むため、 シートを薄くして機械的強度を上げる目的に は、 好都台な結合剤である。 具体的には、 S B R、 N B R、 アクリルゴム等のラ テックスを例示できる。
本発明に於いては、 無機質繊維又は （及び） 導電性充填剤を使用する。
無機質繊維としては、 導電性繊維と非導電性繊維とが含まれる。 これ等無機質 繊維としては各種の繊維が使用でき、 例えば、 石綿繊維、 ガラス繊維、 セラミツ ク繊維、 鉱滓綿、 石英繊維、 高シリカ繊維、 硅酸アルミナ繊維、 アルミナ繊維、 ジルコニァ繊維、 窒化ホウ素繊維、 チタン酸アルカリ繊維、 ボロン繊維、 炭素繊 維、 金属繊維、 セピオライト等を例示できる。
本発明で使用する導電性充填剤は、 これ単独でも使用でき、 また無機質繊維と 併用しても良い。 この充填剤としては、 例えばカーボンブラックをはじめ、 ァモ ルファス金属粉粒体等を例示できる。 特にカーボンブラックが好ましい。
本発明に於いては、 更に必要に応じ、 繊維類の分散を良くするために、 分散剤 を使用しても良い。
抄造用スラリーを抄造するに際しては通常湿式抄造法が採用され、 湿式抄造法 自体の条件や装置は従来のものが夫々そのまま適宜に採用される。
本発明に於いては、 電気絶縁性補強材として、 特に網目状のものが強度及び可 撓性向上の点から好まし 、。 この際の網目状としての形状は網状であるかぎり、 その網の広さや網を形成する線状体の太さ等は限定されない。 具体的には、 ポリ ビニルアルコール、 ポリエチレンゃポリプロピレン等の合成樹脂のフィルムから 加工された網目状シートや、 木綿などの天然繊維や合成繊維を織布したもの、 例 えば寒冷紗等があり、 その他、 ガラス繊維等も使用できる。
また本発明に於いては、 この網目状補強材として特にポリビニルアルコール製、 及び木綿製網目状補強材が好ましい。 以下に代表的な網目状補強材について説明 する。
ポリビニルアルコール （以下 P V Aという） 製網目状補強材は、 代表例として P V Aの延伸フィルムのスリッ ト品を縦横に組み合わせたもので市販されており、 開口部が少なく電気絶縁性に富んでいる。 また木綿製網目状補強材としては、 木 綿の寒冷紗を例示できる。
このように本発明に於いては、 各種の網目状補強材が使用できるが、 その代表 的な補強材の特性を示せば以下の通りである。
補強材の種類 坪量 破断荷重 伸び率
(g/m2) (kgf/25mm巾) (%)
P V A製網目状補強材 1 7 3. 1 1 4. 9
木綿の寒冷紗 2 5 4. 0 1 8. 1
ビニロンの寒冷紗 3 2 6. 8 1 3. 0
P V A製網目状補強材の大きな特徴の一 、 この網目状補強材は全く接 着剤を使用することなく膨張黒鉛シー卜の表面に強固に一体化して形成すること ができることである。 この代表的な形成方法は以下の通りである。
膨張黒鉛及びその他必要な成分を含有する原料スラリ一を長網を用いて抄造し、 これをプレスロール間に通して膨張黒鉛シートとし、 引き続き P V A製網目状補 強材を、 該膨張黒鉛シート上に例えば筒形のドライヤーを用いてフェルトで圧着 させて乾燥する。 ドライヤーの入口に P V A製網目状補強材を揷入すると、 膨張 黒鉛シー卜から発生する熱水で、 P V A網目状補強材の表面が溶融して膨張黒鉛 シートに接着して一体となる。
ドライヤーの温度は 1 0 0〜1 2 0 °Cで、 水分の乾燥と共に P V A製網目状補 強材の接着を同時に行うことができる。 この方法を図示すれば図 2の通りである。 尚、 図 2に於いて 1 1は長網式抄造装置、 1 2はプレスロール、 1 3はヤンキ —ドライヤーであり、 1 4は膨張黒鉛シート、 1 5は P V A製網目状補強材、 1 6はフュルトである。 長網式抄造装置 1 1で抄造された抄造品は、 プレスロール 1 2の間を通って、 膨張黒鉛シート 1 4となって、 ヤンキードライヤー 1 3に移 送される。 この際 P VA製網目状補強材 1 5が供給され、 フユノレト 1 6により、 膨張黒鉛シート 1 4と共にヤンキードライヤー 1 3の周囲を移動して一体化され る。
また、 木綿製又はビニロン製網目状補強材を膨張黒鉛シ一卜の表面に形成する 方法は以下の通りである。
膨張黒鉛を含有する原料スラリーを長網を用いて抄造し、 これをプレスロール 間に通して膨張黒鉛シートとし、 弓 Iき続き通常の接着剤 （例えば P V A糊） を塗 布した木綿製網目状補強材又はビニロン製網目状補強材を、 該膨張黒鉛シー卜に 沿わせながら圧着し乾燥する。 このように木綿製網目状補強材又はビニ口ン製網 目状補強材を使用するときの方法も図 2の方法で行うことができる。
本発明に於いては、 発熱体の製造方法としては上記の方法以外にも次の方法で 行うこともできる。 即ち、 ヒータ一形状に加工された型を用いる熱圧プレス成形 方法がある。 前記の （A) 〜 （D) 成分を混合した原料を型に入れ、 熱をかけて 一体成形する。 この型にヒーターのスリツ 卜の状切り込みを入れておけば、 後加 ェすることなくスリツト状の切り込みの入ったヒーターが得られる。 また型の底 面に電気絶縁性補強材を予め敷いておけば、 後で別に接着工程を入れることなく 一体化できる。 尚、 本発明に於いては製造方法は特に上記の各方法に限定されな い。
本発明に於いて、 電気絶縁性補強材は膨張黒鉛シートのいずれか一表面に形成 されるのが通常であるが、 場合によっては、 表及び裏の二面に形成されても良い。 本発明に於いては既に述べた通り、 特に上記の膨張黒鉛シートを用い、 且つ合 成樹脂のフィルムから加工した補強材、 例えば P V A製の網目状補強材を経済的 にシートの表面に形成したり、 天然繊維や合成繊維の織布、 例えば木綿製織布を 接着させることにより、 両者の相乗作用により、 乗物座席用ヒーター、 特に大き な強度が要求される自動車座席用のヒ一ターとして最適なものとなる。
本発明の発熱体を使用するに際しては、 その端部に電源コネクタ用端子を設け る必要がある。 この端子としては特にその形成手段は限定されないが、 例えば次 のような手段が好まし 、手段として例示できる。
導電材料としての各種金属、 例えばステンレス （代表例311 3— 3 0 4 ) の薄 板を、 図 3の如く一部目立てして、 フックメタルとなし、 これを図 4に示す如く 発熱体シートにプレスやロールを用いて圧入して一体化する。 尚、 図 3に於いて ( 3 ) はステンレス薄板、 （4 ) は目立て部分 （フックメタル部分） を示し、 ま た図 4に於いて （5 ) は本発明発熱体シート、 （6 ) は目立てをしないステンレ ス薄板の部分を示す。 但し、 （1 ) 及び （2 ) は図 1と同じことを示す。
本発明の発熱体には、 その一部に又は全体に亘つてスリツ ト状の切り込みを設 けることができる。 このように本発明の発熱体では、 スリット状の切り込み加工 により抵抗を増加でき、 発熱量を調整できるのでスリッ ト状の切り込みを設ける ことは実用上好ましい。 スリット状の切り込みを設ける方法としてその代表的な方法は、 膨張黒鉛シ一 卜に網目状補強材をつけた後に切り込み加工する方法と、 膨張黒鉛シートに切り 込み加工した後、 全体に網目状補強材を形成する方法である。
また本発明に於いては、 例えば図 7に示すようなしぼり形状 （1 9 ) として発 熱体を使用する際、 図 7中 （2 0 ) で示すしぼり部分 （くぼみ部分） には、 電流 が集中して、 この部分だけが他の部分に比し、 発熱量が多くなり、 均一な温度と なり難い。
このような場合には図 8に示す通り、 発熱体に均一に小さな孔 （2 1 ) を設け ることにより、 このしぼり部分 （2 0) の不均一な発熱量を均一にすることがで きる。 この際の小孔 （2 1 ) の大きさや数量はしぼり部分の大きさや電流の量に より適宜に決定する。
本発明の発熱体は各種の電気的な性質を満足し、 且つ発熱体として要求される 強度を有するものであり、 特に上述の膨張黒鉛シートと合成樹脂のフィルムから 加工した補強材ゃ天然繊維或いは合成繊維の織布で補強した発熱体は、 極めて優 れた強度を有している。 図面の簡単な説明
第 1図は本発明の発熱体の代表的な一例を示す断面図である。
第 2図は膨張黒鉛シート上に網目状補強材を一体的に形成する方法を示す説明 図である。
第 3図は電源コネクタ端子接続のために使用される金属薄板の目立ての状態を 示す説明図である。
第 4図は本発明発熱体シー卜に電源コネクタ用端子を設けた場合の一例を示す 説明図である。
第 5図は発熱体の昇温試験の測定の際に使用したスリッ ト加工のない発熱体の 一例を示す図面である。 第 6図は第 5図と同じ試験に於いて使用したスリット加工のある発熱体の他の 一例を示す図面である。
第 7図は発熱体をしぼり形状で使用する場合の概略説明図である。
第 8図は本発明のしぼり形状の発熱体を示す概略説明図である。 産業上の利用分野
本発明は発熱体に関し、 更に詳しくは、 膨張黒鉛シートを利用した発熱体に関 する。 発明を実施するための最良の形態
以下に好ましい実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
【実施例 1】
先ず、 膨張黒鉛シートを表 1に示す所定の原料の配合成分及び組成で下記の方 法で製造した。
即ち、 平均として 2 0 0倍に膨張した膨張黒鉛を約 0. 8 g/ c m3の嵩比重 になるように圧縮しこれを粉砕した膨張黒鉛粒子、 ァラミ ド繊維をフィブリル化 してその比表面積を約 1 4 m2Z gとなしたァラミ ドパルプ、 結台剤としてのゴ ムラテックス及びシー卜の電気抵抗を調整するための炭素繊維を均一に分散させ、 少量の定着剤を加えて、 水に懸濁させて抄造用スラリ一となし、 このスラリーを 湿式抄造した。
【表 1】
Figure imgf000012_0001
得られた膨張黒鉛シ一卜の特性を測定した。 この結果を表 2に示す。
【表 2】
Figure imgf000012_0002
かくして製造された膨張黒鉛シートの一表面に、 P V A製網目状補強材 （P V Aの延伸フィルムのスリット品を縦横に組み合わせたシ一卜で、 厚み： 2 5〃m) を、 ドライヤー工程で熱水により圧着させて一体化して発熱体を得た。
このものの物性を測定した。 この結果を表 3に示す。 【表 3】
Figure imgf000013_0001
但し、 上記表 2及び表 3に示す物性の測定方法は以下の通りである。
引張強度及び破断時の伸び：材料試験機を用いて、 引張速度 5 Omm/m i n により測定。
表面 （又は裏面） 抵抗の測定方法： シートの表面 （又は裏面） に抵抗計の測定 端子を当てて、 表面 （又は裏面） 抵抗を測 定した。 測定端子間の距離は 1 cmとした。 引裂強度：引張強度測定材料 （巾 25mm、 長さ 150 mm) の中央部片側に
5mmの切り込みを入れ、 引張強度と同じ条件で測定。 破裂強度： ミューレン低圧形試験機を用いる。 試験片としては、 70x 70m で、 J I S P 8110の方法で採取したものを使用し、 J I S P 8111の方法に従って前処理及び測定を行った。 そして 試験片が破れたときの最大圧力（k g ί /cm2)で表示した。
電気抵抗率の測定方法： 20x 100mmの試料に一定の電流を流し、 一定の 距離をお 、た 2点間の電圧（E)を測定し、 試料の抵抗 率を求めた。 この場合の電流 （I) を 1A (—定)、 電 圧を E(V)、 試料の断面積を S'(cm2)、 電圧測定用 電極間距離 （L) を 4 cm (—定） とすると、 電気抵 抗率（ Ω · cm)は次の式で表される。
Ex S'
電気抵抗率:
I Xし
【実施例 2】
上記実施例 1に於いて、 原料の配合成分及び組成を下記表 4の通りとなし、 そ の他は実施例 1と同様にして膨張黒鉛シートを製造した。
【表 4】
Figure imgf000014_0001
得られた膨張黒鉛シ一卜の特性は表 5の通りである。 【表 5】
単 位 膨張黒鉛シート
mm 0. 25 密度 g/ c m3 1. 25 引張強度 k g f / c rrr 68 破断時の伸び率 % 3. 0
破裂強度 k g f / c m2 1. 04 表面抵抗 Ω 1. 4
電気抵抗率 Ω cm 8000〜9000 かく して得られた上記シートを使用し、 且つ P V A製網目状補強材に代えて、 木綿製網目状補強材を使用して、 接着剤を塗布して発熱体を製造した。 このもの の物性を表 6に示す。
【表 6】
Figure imgf000015_0001
【実施例 3】
上記実施例 1に於いて、 原料の配合成分及び組成を下記表 7の通りとなし、 そ の他は実施例 1と同様にして膨張黒鉛シ一トを製造した。
【表 7】
Figure imgf000015_0002
得られた膨張黒鉛シートの特性は表 8の通りである。 【表 8】
Figure imgf000016_0001
かく して得られた上記シートを使用し、 且つ木綿製網目状補強材に代えて、 ビニ 口ン製網目状補強材を使用して、 実施例 2と同様に処理して発熱体を製造した。 このものの物性を表 9に示す。
【表 9】
Figure imgf000016_0002
【実施例 4及び 5】
上記実施例 1で得られた発熱体について、 第 5図 （実施例 4 ) の如くスリッ ト 状の切り込みを形成しないもの、 及び第 6図 （実施例 5 ) の如くスリツ ト状切り 込みを形成したものの 2種類を用意し、 夫々について発熱特性の測定 （昇温試験） を大気中で行った。 この結果も第 5図及び第 6図に併せて示す。 但し、 昇温試験 は第 5図及び第 6図に示す金属端子間に表 1 0に示す所定の条件で電流を負荷し、 温度が一定となった時点でシート表面の温度分布を測定した。 尚、 第 5図及び第 6図に於いては、 所定の箇所 （第 5図では 9箇所、 第 6図では 7箇所） に於いて、 温度を測定し、 この時の測定した温度 （°C) を示した。 また符号 1 7は電源コネ クタ用端子を、 1 8はスリッ トを示す。 尚、 スリッ ト状の切り込み加工をしたと きには、 炭素繊維の添加によりその電気抵抗の調整が可能となる。
【表 1 0】
Figure imgf000017_0001
この結果から、 スリッ ト状の切り込みを形成した方がスリッ ト無しの場台より 抵抗が大きくなり、 且つ電流が若干低いにもかかわらず、 より昇温温度が高く、 且つそれに至る時間も短くなる。 産業上の利用可能性
本発明の発熱体は、 膨張黒鉛シー卜の少なくともその一表面に電気絶縁性補強 材を形成しているので、 強度や可撓性が向上し、 均一な加熱が可能であるので、 発熱体、 特に乗物座席用ヒータ一として最適に使用でき、 その他床暖房や壁暖房、 ホッ トカーぺッ ト用としても使用できる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 膨張黒鉛シー卜の少なくとも一表面に電気絶縁性補強材が形成された発熱体。
2. 上記電気絶縁性補強材が網目状補強材である請求項 1に記載の発熱体。
3. 上記網目状補強材が合成樹脂のフィルムから加工されたものである請求項 2に記 載の発熱体。
4. 上記網目状補強材が天然繊維又は （及び） 合成繊維で織布されたものである請求 項 2に記載の発熱体。
5. 引張強度が 1 0 O k g fノ c m2以上及び破断時の伸び率が 5. 0 %以上 （いず れも引張速度 5 O mmZm i nのとき） である請求項 1〜4のいずれかに記載の発熱 体。
6. スリツ ト状の切り込みを設けた請求項 1〜5のいずれかに記載の発熱体。
7. 電源コネクタ用端子をその端部に設けた請求項 1〜6のいずれかに記載の発熱体 c
8. 電源コネクタ用端子がフックメタルである請求項 7に記載の発熱体。
9. 発熱体が乗物用ヒータ一である請求項 1〜 8のいずれかに記載の発熱体。
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