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技術 発熱織布

出願人 ユニチカグラスファイバー株式会社タイガースポリマー株式会社
発明者 田渕嘉人柳川正春柳本清志西井基浩
出願日 1998年3月27日 (22年3ヶ月経過) 出願番号 1998-081769
公開日 1999年10月15日 (20年8ヶ月経過) 公開番号 1999-283731
状態 特許登録済
技術分野 面発熱体 抵抗加熱
主要キーワード 緩衝部分 導電リボン 加熱製品 発熱体素材 もじり織 多段構造 側端部分 すい面
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年10月15日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

長期にわたり事故なく性能を維持する信頼性の高い発熱織布。

解決手段

発熱部分4を耐熱非導電性ヤーン(1a,1b)と所要の間隔で挿入した炭素繊維2とを用いた模紗織で、発熱部分の両側に炭素繊維に電極部分6を炭素繊維に交差する方向に導電線3を織り込んだ平織で、発熱部分と電極部分との間に耐熱・非導電性ヤーン1cを用いた平織の緩衝部分5をで製織する。電極部分の外側に耐熱・非導電性ヤーン1dを用いた平織の側端部分7を製織しておくとよい。この発熱織布にプラッスチックフィルム接着・積層した面発熱体は、建築物、車両、貯槽配管農業などの各種産業において面単位の加熱、保温用に広く利用することができる。

概要

背景

発熱体として炭素繊維が優れているのは、他の発熱体素材と異なり炭素温度上昇に対して自己制御特性を有し、腐食することがなく半永久的に安定した特性を保持できる点にある。しかも極端な折り曲げには弱いが、しなやかで多様な形態で自由に使用できる。このために炭素繊維を発熱体に用いた製品が提案されているが、中でも炭素繊維を発熱体とする面発熱体及び前記の面発熱体を用いた各種の保温加熱製品保守が容易で半永久的に使用できる利点がある。

例えば特開平7−302683号公報には、ガラスヤーンに発熱体の炭素繊維と炭素繊維に通電するための導電線とを織り込んだ発熱織布に、熱硬化性樹脂添着し両面に絶縁性フィルム張り合わせた面発熱体、および発熱体としての炭素繊維の特性を利用した融雪凍結防止道路などが紹介されている。

前記の面発熱体は、織機を用いて所定の位置に炭素繊維と導電線を織り込んだガラスヤーンからなる発熱織布を連続製織して、一旦、ロール巻き取り巻取った織布を次工程に運んでロールから引き出し、熱硬化性樹脂や接着剤を連続的に添着し、さらに絶縁性樹脂フィルム紡織被覆フィルムなどを積層して面発熱体に製造されている。この熱硬化性樹脂や絶縁フィルムは、発熱体の電気的絶縁性を保つ他、発熱織布を外部摩擦などから保護し、炭素繊維と導電線との通電を確保し耐熱非導電性ヤーンを含めた相互の位置関係を固定して面発熱体の性能と形状とを保持するために用いられている。

概要

長期にわたり事故なく性能を維持する信頼性の高い発熱織布。

発熱部分4を耐熱・非導電性ヤーン(1a,1b)と所要の間隔で挿入した炭素繊維2とを用いた模紗織で、発熱部分の両側に炭素繊維に電極部分6を炭素繊維に交差する方向に導電線3を織り込んだ平織で、発熱部分と電極部分との間に耐熱・非導電性ヤーン1cを用いた平織の緩衝部分5をで製織する。電極部分の外側に耐熱・非導電性ヤーン1dを用いた平織の側端部分7を製織しておくとよい。この発熱織布にプラッスチックフィルムを接着・積層した面発熱体は、建築物、車両、貯槽配管農業などの各種産業において面単位の加熱、保温用に広く利用することができる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
1件

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請求項1

主たる発熱部分(4)が、耐熱非導電性ヤーン(1a,1b)と所要の間隔で挿入した発熱体炭素繊維(2)とを用いた模紗織で、発熱部分の両側に、前記の炭素繊維に通電するための電極部分(6)が、炭素繊維に交差する方向に導電線または導電リボン(3)を織り込んだ平織で、かつ、前記の発熱部分と電極部分との間に、緩衝部分(5)が、導電線と平行な糸条に耐熱・非導電性ヤーン(1c)を用いた平織で、製織されていることを特徴とする発熱織布。

請求項2

前記の発熱部分が、模紗織りに替えて絡み織で製織されていることを特徴とする請求項1記載の発熱織布。

請求項3

前記の電極部分のさらに外側に、導電線と平行な糸条として耐熱・非導電性ヤーン(1d)を用いた平織の側端部分(7)が製織されていることを特徴とする、請求項1または2記載の発熱織布。

請求項4

導電線と平行な耐熱・非導電性ヤーン(1d)が、前記の耐熱・非導電性ヤーン(1b,1c)よりも総番手の大きな糸条であることを特徴とする、請求項3記載の発熱織布。

技術分野

0001

本発明は炭素繊維発熱体として用い製織した発熱織布に関する。

背景技術

0002

発熱体として炭素繊維が優れているのは、他の発熱体素材と異なり炭素温度上昇に対して自己制御特性を有し、腐食することがなく半永久的に安定した特性を保持できる点にある。しかも極端な折り曲げには弱いが、しなやかで多様な形態で自由に使用できる。このために炭素繊維を発熱体に用いた製品が提案されているが、中でも炭素繊維を発熱体とする面発熱体及び前記の面発熱体を用いた各種の保温加熱製品保守が容易で半永久的に使用できる利点がある。

0003

例えば特開平7−302683号公報には、ガラスヤーンに発熱体の炭素繊維と炭素繊維に通電するための導電線とを織り込んだ発熱織布に、熱硬化性樹脂添着し両面に絶縁性フィルム張り合わせた面発熱体、および発熱体としての炭素繊維の特性を利用した融雪凍結防止道路などが紹介されている。

0004

前記の面発熱体は、織機を用いて所定の位置に炭素繊維と導電線を織り込んだガラスヤーンからなる発熱織布を連続製織して、一旦、ロール巻き取り巻取った織布を次工程に運んでロールから引き出し、熱硬化性樹脂や接着剤を連続的に添着し、さらに絶縁性樹脂フィルム紡織被覆フィルムなどを積層して面発熱体に製造されている。この熱硬化性樹脂や絶縁フィルムは、発熱体の電気的絶縁性を保つ他、発熱織布を外部摩擦などから保護し、炭素繊維と導電線との通電を確保し耐熱非導電性ヤーンを含めた相互の位置関係を固定して面発熱体の性能と形状とを保持するために用いられている。

発明が解決しようとする課題

0005

前記のように炭素繊維は発熱体として優れた性質を有するが、比較的曲げに弱く繊維軸に直角方向の力を受けると折れやすい欠点がある。従って、炭素繊維を発熱織布や面発熱体として利用するためには前記の点を考慮して構成する必要がある。この他にも、発熱織布に製織した後、巻き取って樹脂などにより固定する間の加工工程において織り目がずれたり、発熱織布の側端から糸条ほつれ、炭素繊維と導電線との接触不良や、加工工程で炭素繊維と導電線との間に樹脂が入り込んで炭素繊維への通電が阻害されるなどの問題がある。とくに、加工条件や製品の使用条件が厳しいと、発熱体の切断、発熱体と導電線との接触不良などが発生することがあり、製品の品質保証問題になる。

0006

本発明は、製品に組込み易く、製品化した後も長期にわたり事故がなく性能を維持することのできる信頼性の高い発熱織布の提供を課題に研究の結果、完成されたものである。

課題を解決するための手段

0007

本発明を図面を参照して説明する。まず本発明は、主たる発熱部分4が、耐熱・非導電性ヤーン(1a,1b)と所要の間隔で挿入した発熱体の炭素繊維2とを用いた模紗織で、発熱部分の両側に、前記の炭素繊維に通電するための電極部分6が、炭素繊維に交差する方向に導電線または導電リボン3を織り込んだ平織で、かつ、前記の発熱部分と電極部分との間に、緩衝部分5が、導電線と平行な糸条に耐熱・非導電性ヤーン1cを用いた平織で、製織されていることを特徴とする発熱織布を提供する。前記の発熱部分4を模紗織りに替えて絡み織で製織してもよい。また、前記の電極部分のさらに外側に、導電線と平行な糸条として耐熱・非導電性ヤーン1dを用いた平織の側端部分7を製織しておくとよい。好ましくは、前記の耐熱・非導電性ヤーン(1b,1c)よりも総番手の大きな耐熱・非導電性ヤーン1dを用いる。

発明を実施するための最良の形態

0008

本発明を実施形態例を示す図面を参照して具体的に説明する。図1は、本発明の発熱織布の織組織例の片側を示す。通常、発熱織布の織組織は発熱部分4の両側に電極部分6をおいて、左右対称に構成されている。本発明の発熱織布は、主たる発熱部分4に耐熱・非導電性ヤーン(1a,1b)と所要の間隔で挿入した炭素繊維2とを用いて、模紗織又は絡み織で織り上げられる。通常、耐熱・非導電性ヤーン1にはガラスマルチフィラメントが用いられる(以下、総称してガラスヤーンという)。とくにプラスチックサイズヤーンが望ましい。発熱体に適し、適度の強度と可とう性があれば炭素繊維に特別の制限はなく、例えばポリアクリロニトリル系、ピッチ系タール系などのいずれであってもよい。必要があれば他の適当な発熱体と併用することも可能である。

0009

織組織としては、模紗織又は絡み織(もじり織りともいう)が用いられる。図1に例示した織組織は発熱部分4を模紗織で織り上げた例であって、たて糸とよこ糸がそれぞれ寄り合って束状になり間に隙間8ができる。模紗織や絡み織は隙間8の面積が大きく、上下にプラスチックフィルムを積層して面発熱体を製造する際に、積層したフィルムが隙間の部分で相互に直接接着され極めて強固な積層体を形成することができる。また、織布全体としては織り密度が小さいにもかかわらず、局部的に織り密度か高く、曲げ強度が比較的低い発熱体の炭素繊維2を傷めないで、織り目のずれを生じさせない作用がある。従って、本発明の発熱職布を用いた面発熱体は厳しい加工条件や使用条件に耐え、各種用途に広く利用することができるのである。

0010

模紗織に替えて絡み織にすることもできる。絡み織りにすればさらに織り密度を小さくしてもずれを生じにくいが、炭素繊維にとって、やや条件が厳しくなる。織り密度や炭素繊維2の織り込み間隔などは、所要の発熱量や、使用目的により適宜に設定すればよい。

0011

発熱部分4の両側には電極部分6を設けて、炭素繊維2に交差する方向に導電線3または導電リボン(以下、総称して導電線という)を織り込み、それぞれの導電線3を炭素繊維2に接触させて対峙する電極とし、炭素繊維2に通電する。導電線3には導電性の金属、通常は銅の細線を並べて使用する。また、通電を確実にするために電極部分6は導電線3と交差する平織で製織する。

0012

本発明の発熱織布では、発熱部分4の両側と電極部分6との間にそれぞれ平織の緩衝部分5を設ける。模紗織や絡み織の発熱部分4から、平織で一方向が銅線の電極部分6に直接切り替えて織った織布は、織り組織の境界近傍で炭素繊維の損傷、切断が多く発生する。しなやかなガラスヤーン1aと比較的緩やかな曲率で形成された模紗織の発熱部分4から、急に径が大で硬直な銅線に大きく曲げられる平織の電極部分6に変わるため損傷を受けやすいものと考えられる。炭素繊維が損傷を受けると局部的に電気抵抗が増大し発熱断線の原因ともなる。この問題は、発熱部分4と電極部分6との間に導電線に平行な方向にガラスヤーン1cを用いた平織の緩衝部分5を設けて解決できることが見出だされた。ガラスヤーン1cの織り目本数は通常、2ないし10本あれば足りる。使用するガラスヤーン1cの総番手は、好ましくは平行なガラスヤーン1bの総番手よりも大きな耐熱・非導電性ヤーンを用いる。

0013

また、発熱織布を巻き取って搬送し、加工を施す間に、織り目のずれやほつれが発生したり、加工工程で炭素繊維2と導電線3との接触部に接着剤が浸透して通電性が阻害されたり、炭素繊維が損傷を受けるなどの問題が発生する場合がある。これらの問題に対処するために、電極部分6の外側に導電線3に平行な方向にガラスヤーン1dを用いた平織の側端部分7を設けておくことが好ましい。その際、ガラスヤーン1bや1cよりも総番手の大きいガラスヤーン1dを使用するとよい。ロールに巻いて搬送する際などの織り目の安定効果が大きいからである。本発明の発熱織布は通常の織機で製織することができる。

0014

製織された発熱織布は、接着剤を塗布または含浸して織り目や形状を固定し、安定した発熱の得られる面発熱体として仕上げることができる。面発熱体は、直接所要の使用箇所に取り付けることができるが、一般的には、発熱織布を保護するために適当な厚さのフレキシブル電気絶縁性フィルム状物と積層し、優れた使いすい面発熱体として利用する。フィルムの構成材料にはフレキシブルで優れた電気絶縁性があり、可とう性があって耐磨耗性などに富むプラスチックフィルムを積層することが望ましい。織布の隙間8においてはプラスチックフィルムを相互に強固に接着するとともに発熱織布を固定する。繊維束部分においても発熱織布とプラスチックフィルムとが接着される。プラスチックフィルム表面に必要な凹凸印刷を施したり、厚さを選択することもできる。

0015

積層する枚数は1枚の発熱織布を間にしたサンドウイッチ状の1段3層構造に限られず、発熱織布とプラスチックフィルムとを交互に、ただし通常は両側面をプラスチックフィルムで構成する多段構造にすることもできる。

発明の効果

0016

前記のように本発明の発熱織布及び面発熱体は、長期にわたって安定した発熱が得られ、使いやすく信頼性が高いので、建築物、車両、貯槽配管農業などの各種産業において面単位の加熱、保温用に広く利用することができる。

図面の簡単な説明

0017

図1本発明の発熱織布の一例を示すの織組織図(片側)

--

0018

1:ガラスヤーン2:炭素繊維3:導電線
4:発熱部分5:緩衝部分6:電極部分 7:側端部分
8:隙間部分

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