JPS6265401A - 感熱電気抵抗組成物における定常発熱温度の調整方法 - Google Patents
感熱電気抵抗組成物における定常発熱温度の調整方法Info
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- JPS6265401A JPS6265401A JP60207486A JP20748685A JPS6265401A JP S6265401 A JPS6265401 A JP S6265401A JP 60207486 A JP60207486 A JP 60207486A JP 20748685 A JP20748685 A JP 20748685A JP S6265401 A JPS6265401 A JP S6265401A
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- H01C—RESISTORS
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- H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
- H01C7/027—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient consisting of conducting or semi-conducting material dispersed in a non-conductive organic material
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- G—PHYSICS
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- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D23/00—Control of temperature
- G05D23/19—Control of temperature characterised by the use of electric means
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- G05D23/24—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor
- G05D23/2401—Control of temperature characterised by the use of electric means with sensing elements having variation of electric or magnetic properties with change of temperature the sensing element having a resistance varying with temperature, e.g. a thermistor using a heating element as a sensing element
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は面状発熱体等として用いると、ある温度以上で
急激な電気抵抗の増加を示して自己温度＠節が可能なポ
リエチレングリコール−炭素粉末系感熱電気抵抗組成物
と、その定常発熱温度の調整方法に関するものである。
急激な電気抵抗の増加を示して自己温度＠節が可能なポ
リエチレングリコール−炭素粉末系感熱電気抵抗組成物
と、その定常発熱温度の調整方法に関するものである。
〈従来の技術〉
本発明の基礎となるポリアルキレンオキシド−炭素微細
片系自己温度ｍ節発熱体組成物の詳細について１本発明
者が既に特開昭５Ｃ１−１１０１０１号、特開昭６０−
１４０６９２号で提案している。これら組成物は通電に
より温度が上昇し、ある値以上の温度になると、電気抵
抗値が急増することにより電流値が減少し、逆に外部か
ら冷却して発熱体の温度を下げると、電気抵抗値が減少
して電流が増加することにより、組成物が一定温度に保
たれる発熱体となる。すなわち、このような電気抵抗体
をＰＴＣＲ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅ＊ｐｅｒａｔ、
ｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｒｅｇｉｓｔｅ
ｒ ）と称す、従来は無機物としてのチタン酸バリウ
ムが知られ、有機物としてはポリエチレン−炭素微細片
混合系が知られていた。
片系自己温度ｍ節発熱体組成物の詳細について１本発明
者が既に特開昭５Ｃ１−１１０１０１号、特開昭６０−
１４０６９２号で提案している。これら組成物は通電に
より温度が上昇し、ある値以上の温度になると、電気抵
抗値が急増することにより電流値が減少し、逆に外部か
ら冷却して発熱体の温度を下げると、電気抵抗値が減少
して電流が増加することにより、組成物が一定温度に保
たれる発熱体となる。すなわち、このような電気抵抗体
をＰＴＣＲ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅ＊ｐｅｒａｔ、
ｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｒｅｇｉｓｔｅ
ｒ ）と称す、従来は無機物としてのチタン酸バリウ
ムが知られ、有機物としてはポリエチレン−炭素微細片
混合系が知られていた。
しかしながら、チタン酸バリウム発熱体１よ、定常発熱
温度を７０℃以ドにすることができず、焼結体であるの
で、広い面積をもつ面状発熱体の製作に不適当である欠
点があり、かつ高価でＰＴＣＲ効果も上記ポリアルキレ
ンオキシド−炭素微細片混合系はどは大きくない。また
、ポリエチレン（パラフィン）−炭Ｓ＊細片系は相溶性
に問題があり、まだ研究の段階でしかない。
温度を７０℃以ドにすることができず、焼結体であるの
で、広い面積をもつ面状発熱体の製作に不適当である欠
点があり、かつ高価でＰＴＣＲ効果も上記ポリアルキレ
ンオキシド−炭素微細片混合系はどは大きくない。また
、ポリエチレン（パラフィン）−炭Ｓ＊細片系は相溶性
に問題があり、まだ研究の段階でしかない。
前述のポリアルキレンオキシド−炭素微細片系自己温度
１節発熱体組成物は極めて安定かつ大きなＰＴＣＲ効果
が期待できる新規な発熱体であり、その定常発熱温度も
炭素微細片の濃度がある範囲内であれば多少の濃度の変
動にかかわらず殆んど一定となる特徴を有している。炭
素ｖｔ１細片の濃度がこの範囲を下まわると、発熱温度
が濃度に比例するようになる。しかし、実用面からいっ
て、僅かの炭素微細片（例えばグラファイト）量の変動
が製品の電気特性の大きな変化となって現われるので。
１節発熱体組成物は極めて安定かつ大きなＰＴＣＲ効果
が期待できる新規な発熱体であり、その定常発熱温度も
炭素微細片の濃度がある範囲内であれば多少の濃度の変
動にかかわらず殆んど一定となる特徴を有している。炭
素ｖｔ１細片の濃度がこの範囲を下まわると、発熱温度
が濃度に比例するようになる。しかし、実用面からいっ
て、僅かの炭素微細片（例えばグラファイト）量の変動
が製品の電気特性の大きな変化となって現われるので。
品質管理上好ましくない方法である。
本発明者は、更に、定常発熱温度を安定かつ自由に調節
する技術として、水やアルコール等の第３物質の添加に
よりこれが可能であることを明らかにしている（特願昭
５９−１６２０２２号）。
する技術として、水やアルコール等の第３物質の添加に
よりこれが可能であることを明らかにしている（特願昭
５９−１６２０２２号）。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかし、このように第３物質等の添加なしに同−組成物
内で定常発熱温度を自由に所望の温度に設定できる手段
及びそのような組成物が従来無かった・ 〈問題点を解決するための手段〉 そこで、上記のような手段及び組成物を種々検討した結
果、ポリエチレングリコール（以下ＰＥＧと略記）−炭
素粉末系において見出し、本発明の完成に至ったのであ
る。
内で定常発熱温度を自由に所望の温度に設定できる手段
及びそのような組成物が従来無かった・ 〈問題点を解決するための手段〉 そこで、上記のような手段及び組成物を種々検討した結
果、ポリエチレングリコール（以下ＰＥＧと略記）−炭
素粉末系において見出し、本発明の完成に至ったのであ
る。
すなわち、所定量の炭素粉末を分散させるＰＥＧの分子
量を大小変化させて定常発熱温度を高低必要な温度に調
整することを特徴としている。この方法における組成物
はＰＥＧの平均分子量が約１００〜５０，０００の単独
又は２種以上の混合物１００に対して炭素粉末が５〜４
５ｗシ％の範囲内で均一混合してなるものである。
量を大小変化させて定常発熱温度を高低必要な温度に調
整することを特徴としている。この方法における組成物
はＰＥＧの平均分子量が約１００〜５０，０００の単独
又は２種以上の混合物１００に対して炭素粉末が５〜４
５ｗシ％の範囲内で均一混合してなるものである。
く作用〉
このような調整方法によると、組成物は電力を供給する
と温度が低い間は抵抗が低いので電流が流れ、その結果
、発熱体温度が上昇し、ある温度に近づくと抵抗値が急
増するので電流は減少し、その結果発熱体は一定温度（
定常発熱温度）で発熱する。ＰＥＧの分子量が低い場合
には定常発熱温度が低く維持され、分Ｐ量が高い場合は
定常発熱温度が高く維持されるのである。
と温度が低い間は抵抗が低いので電流が流れ、その結果
、発熱体温度が上昇し、ある温度に近づくと抵抗値が急
増するので電流は減少し、その結果発熱体は一定温度（
定常発熱温度）で発熱する。ＰＥＧの分子量が低い場合
には定常発熱温度が低く維持され、分Ｐ量が高い場合は
定常発熱温度が高く維持されるのである。
このことを具体的に実測値に基づいて図示したのが、第
１図及び第２図である。ここに示した各感熱電気抵抗組
成物は後に実施例で示す方法により面状発熱体としたも
のである。
１図及び第２図である。ここに示した各感熱電気抵抗組
成物は後に実施例で示す方法により面状発熱体としたも
のである。
第１図に示したのはＰ Ｅ Ｇ （＃ ６０００）−炭
素細片（２８％＋Ｌ％）系の面状発熱体の各温度におけ
る抵抗値をデジタルマルチメータ（印加電圧ＩＶ）で測
定した結果である。低温側から５０℃付近までは、抵抗
値は温度上昇とともにゆるやかに増加を示し、６０℃近
くから急激な増加を示す、この急激な抵抗値の増加は１
”Ｃ当り２桁にも達するのである。
素細片（２８％＋Ｌ％）系の面状発熱体の各温度におけ
る抵抗値をデジタルマルチメータ（印加電圧ＩＶ）で測
定した結果である。低温側から５０℃付近までは、抵抗
値は温度上昇とともにゆるやかに増加を示し、６０℃近
くから急激な増加を示す、この急激な抵抗値の増加は１
”Ｃ当り２桁にも達するのである。
分子量の増加と発熱温度との関係について第２図に示し
た。第２図は前記同様に感熱電気抵抗組成物を面状発熱
体として、これに１００Ｖ印加後、各経過時間における
発熱温度を測定して示した。
た。第２図は前記同様に感熱電気抵抗組成物を面状発熱
体として、これに１００Ｖ印加後、各経過時間における
発熱温度を測定して示した。
これから明らかなように、ＰＥＧの分子量を増加させる
と、定常発熱温度が高くなる。すなわち。
と、定常発熱温度が高くなる。すなわち。
用いたＰＲ’Ｇのうち最低分子量の＃６００において定
常発熱温度が６℃であり、最高分子量の＃２０゜０００
においては定常発熱温度が６０℃である。 二の間に各
感熱電気抵抗組成物は第３図にみられるように１’ＥＧ
の分子量に従って予期された定常発熱温度を示すのであ
る。
常発熱温度が６℃であり、最高分子量の＃２０゜０００
においては定常発熱温度が６０℃である。 二の間に各
感熱電気抵抗組成物は第３図にみられるように１’ＥＧ
の分子量に従って予期された定常発熱温度を示すのであ
る。
以上のような作用を示す限界は上記解決手段の構成に示
すところで、ＰＥＧの平均分子量が１００より低いと、
定ｆｆ発熱温度は０℃以下になるので実用性に乏しくな
るし、逆に５０，０００以上になると定常発熱温度が飽
和状態となり、しかも、物質そのものが得難くなるので
、現在のところ実用的でないと考えられる。ＰＥＧの分
子量が１００〜ｓｏ、ｏ。
すところで、ＰＥＧの平均分子量が１００より低いと、
定ｆｆ発熱温度は０℃以下になるので実用性に乏しくな
るし、逆に５０，０００以上になると定常発熱温度が飽
和状態となり、しかも、物質そのものが得難くなるので
、現在のところ実用的でないと考えられる。ＰＥＧの分
子量が１００〜ｓｏ、ｏ。
Ｏ１好ましくは５００〜２０，０００位の範囲で暖房用
発熱体として最も好ましい５℃付近から６０〜７０℃付
近までを広範囲に設定することができるのである。
発熱体として最も好ましい５℃付近から６０〜７０℃付
近までを広範囲に設定することができるのである。
ＰＥＧ−炭素粉末系に用いる炭素粉末は各種形態のもの
が利用でき、無定形のカーボンブラックから結晶形の黒
鉛等まで各種の炭素粉末製品が有用で、その混合割合も
５〜４５％ｉｔ％の範囲である。
が利用でき、無定形のカーボンブラックから結晶形の黒
鉛等まで各種の炭素粉末製品が有用で、その混合割合も
５〜４５％ｉｔ％の範囲である。
ケッチェンブラックやアセチレンブラックのようにカサ
比重の小さいものは少量でよく、黒鉛のようなカサ比重
の大なものは多量混合する。添加量の下限は上記作用が
現出する実用限界であり、上限はカーボン抵抗体と何ら
相違ない電気抵抗特性を示すところまでで、カーボン分
散系とカーボン抵抗との境界であると云える。
比重の小さいものは少量でよく、黒鉛のようなカサ比重
の大なものは多量混合する。添加量の下限は上記作用が
現出する実用限界であり、上限はカーボン抵抗体と何ら
相違ない電気抵抗特性を示すところまでで、カーボン分
散系とカーボン抵抗との境界であると云える。
以下実施例によって本発明の詳細な説明する。
〈実施例〉
ＰＥＧ（第一工業＄１薬■製）の ＃６００、＄６００
＋Ｓｔ １０００（７： ３） 、 ＃ ６００−）
＃ １０００（３： ７）、＃ １０００、＃ １５４
０、＄２０００． ＄４０００、＃ ６０００、＃ １
００００、及び＄ ２００００を用い、これらをそれぞ
れ溶融状態にまで加熱した後、それぞれにグラファイト
（西村黒鉛曲製、９０−３００ Ｍ、平均３００メツシ
ユ、１３μ）を２７ｗｔ％（但し、 ＄６００の場合の
み２８ｖ仁％）添加し、通常の混合機により攪拌混合し
た。
＋Ｓｔ １０００（７： ３） 、 ＃ ６００−）
＃ １０００（３： ７）、＃ １０００、＃ １５４
０、＄２０００． ＄４０００、＃ ６０００、＃ １
００００、及び＄ ２００００を用い、これらをそれぞ
れ溶融状態にまで加熱した後、それぞれにグラファイト
（西村黒鉛曲製、９０−３００ Ｍ、平均３００メツシ
ユ、１３μ）を２７ｗｔ％（但し、 ＄６００の場合の
み２８ｖ仁％）添加し、通常の混合機により攪拌混合し
た。
このようにして得られた１０種の組成物（感熱電気抵抗
組成物）をそれぞれ下記のようなフレキシブル面状ヒー
タにした。すなわち、幅８０ｍ、長さ３００■の内面に
繊維層（４）を有したポリエチレンテレフタレート製フ
ィルム（１１０μ）（１）（１）を用いて、前記各組成
物（２）を第４図及び第５図に示したようにサンドイッ
チ状にし、両側へ幅６ａｍ厚さ８０鴫の鋸歯状の銅製電
極（３） （３）を設けた。この時の感熱電気抵抗組成
物の層厚は８０履である。
組成物）をそれぞれ下記のようなフレキシブル面状ヒー
タにした。すなわち、幅８０ｍ、長さ３００■の内面に
繊維層（４）を有したポリエチレンテレフタレート製フ
ィルム（１１０μ）（１）（１）を用いて、前記各組成
物（２）を第４図及び第５図に示したようにサンドイッ
チ状にし、両側へ幅６ａｍ厚さ８０鴫の鋸歯状の銅製電
極（３） （３）を設けた。この時の感熱電気抵抗組成
物の層厚は８０履である。
得られた各面状ヒータに対して１００ｖ印加後。
経過時間ごとの発熱温度を測定した。その結果は前述し
た第２図の通りである。２０分間経過時の定常発熱温度
は第１表の通りである。
た第２図の通りである。２０分間経過時の定常発熱温度
は第１表の通りである。
温度測定は各面状発熱体の表裏にアルミ箔を接着し、
こｈに温度センサーを接触させ、断熱材（ウレタンホー
ム）で被覆して温度計の指示値を読み取る方法によった
。第３図はこれをグラフ化したものである。
こｈに温度センサーを接触させ、断熱材（ウレタンホー
ム）で被覆して温度計の指示値を読み取る方法によった
。第３図はこれをグラフ化したものである。
第１表
第１表及び第３図で明らかなように、炭素微細片（ここ
ではグラファイト）が一定の条件下において、ＰＥＧの
分子ｆｌｋｔｉ−変化させると定常発熱温度を変化させ
ることができる。すなわち、分子量が高くなるに比例し
て定常発熱温度も高くなり、かつ、異なる分子量のもの
の混合によりほぼ加成性が成りたつのである。よって、
６〜６０℃の範囲内で自由に定常発熱温度を有したもの
が提供できる。
ではグラファイト）が一定の条件下において、ＰＥＧの
分子ｆｌｋｔｉ−変化させると定常発熱温度を変化させ
ることができる。すなわち、分子量が高くなるに比例し
て定常発熱温度も高くなり、かつ、異なる分子量のもの
の混合によりほぼ加成性が成りたつのである。よって、
６〜６０℃の範囲内で自由に定常発熱温度を有したもの
が提供できる。
他に感熱電気抵抗組成物の定常発熱温度を変化させる手
段としては、ポリプロピレングリコール（以下ＰＰＧと
略称）の添加がある。 これは既に提案済であって（特
願昭５０−１６２０２２号）、ＰＰＧの添加に伴って定
常発熱温度が低下する。これは本発明とは作用を異にす
るが、ＰＰＧのもつ分岐したメチレン基の立体的な作用
に基づくものと考えられる。
段としては、ポリプロピレングリコール（以下ＰＰＧと
略称）の添加がある。 これは既に提案済であって（特
願昭５０−１６２０２２号）、ＰＰＧの添加に伴って定
常発熱温度が低下する。これは本発明とは作用を異にす
るが、ＰＰＧのもつ分岐したメチレン基の立体的な作用
に基づくものと考えられる。
〈発明の効果〉
本発明の定常発熱温度のｉ５１′Ｍ方法によると、はぼ
５〜６０℃の範囲で任意の定常発熱温度を有した感熱電
気抵抗組成物が得られる。また、その結果得られた本発
明の感熱電気抵抗組成物は相溶性に優れて長時間の使用
にも安定性を有しており、レギュレータ等の調節機器な
しに所定の温度を維持することができる。したがって、
暖房用ヒータその他＆種保温パネルとして、省エネルギ
ー型で、かつ、安全性に優れたものが広範囲に得られる
。
５〜６０℃の範囲で任意の定常発熱温度を有した感熱電
気抵抗組成物が得られる。また、その結果得られた本発
明の感熱電気抵抗組成物は相溶性に優れて長時間の使用
にも安定性を有しており、レギュレータ等の調節機器な
しに所定の温度を維持することができる。したがって、
暖房用ヒータその他＆種保温パネルとして、省エネルギ
ー型で、かつ、安全性に優れたものが広範囲に得られる
。
第１図は感熱電気抵抗組成物の温度と抵抗の関係を示す
グラフである。第２図は感熱電気抵抗組成物中のＰＥＧ
の分子量を変化させた場合の経過時間と発熱温度の関係
を示すグラフである。第３図は同じ＜ＰＥＧの分子量と
定常発熱温度の関係を示すグラフである。第４図はフレ
キシブル面状ヒータの一部省略平面図であり、第５図は
同ヒータの要部拡大断面図である。 （１）フィルム （２）感熱電気抵抗組成物（
３）電極 （４）繊維層以上
グラフである。第２図は感熱電気抵抗組成物中のＰＥＧ
の分子量を変化させた場合の経過時間と発熱温度の関係
を示すグラフである。第３図は同じ＜ＰＥＧの分子量と
定常発熱温度の関係を示すグラフである。第４図はフレ
キシブル面状ヒータの一部省略平面図であり、第５図は
同ヒータの要部拡大断面図である。 （１）フィルム （２）感熱電気抵抗組成物（
３）電極 （４）繊維層以上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ポリエチレングリコール−炭素粉末系感熱電気抵抗
組成物において所定量の炭素粉末を分散させるポリエチ
レングリコールの分子量を大小変化させて定常発熱温度
を高低必要な温度に調整することを特徴とする感熱電気
抵抗組成物における定常発熱温度の調整方法。 ２ 所定量の炭素粉末は５〜４５ｗｔ％の範囲内であり
、ポリエチレングリコールの分子量は約１００〜５０，
０００である特許請求の範囲第１項記載の感熱電気抵抗
組成物における定常発熱温度の調整方法。
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| JP60207486A JPS6265401A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 感熱電気抵抗組成物における定常発熱温度の調整方法 |
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| DE8686112658T DE3676936D1 (de) | 1985-09-18 | 1986-09-12 | Verfahren zum regeln der stationaeren exothermen temperatur bei der verwendung von temperaturabhaengigen elektrischen widerstandsgemischen. |
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| JP60207486A JPS6265401A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 感熱電気抵抗組成物における定常発熱温度の調整方法 |
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