図面 (/)

技術 面状発熱体とその製造方法、及び凍結防止・融雪道路

出願人 株式会社栗本鐵工所タイガースポリマー株式会社
発明者 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 1998-081770
公開日 1999年10月15日 (20年8ヶ月経過) 公開番号 1999-283732
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 融雪道路 発熱体素材 発熱体部分 絶縁性樹脂シート 多段構造 側端部分
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 (4)

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面状発熱体

解決手段

発熱部分24を耐熱非導電性ヤーン(21a,21b)と炭素繊維22とを用いた模紗織や絡み織で、両側の電極部分26を炭素繊維に交差する導電線23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21cを用いた平織の緩衝部分25を設けて製織発熱職布とする。接着剤4を間に発熱織布2とシート状未加硫ゴム配合物とを積層し、加熱して発熱織布2と被覆体3との積層体である面状発熱体1がえられる。接着剤はレゾルシンホルムアルデヒドとの初期縮合物ゴムラテックスを添加した混合物が好ましい。凍結防止融雪道路滑走路競技場などに好適である。

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。炭素繊維は、極端な折り曲げには弱い他は、しなやかで多様な形態で自由に使用することができる。従って、炭素繊維を発熱体に利用した製品がいくつか提案されているが、中でも炭素繊維を発熱体とする凍結防止融雪道路は、従来の凍結防止・融雪道路に比べて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、ガラスヤーンと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状発熱体、および発熱体としての炭素繊維の特性を利用した凍結防止・融雪道路などが紹介されている。前記の面状発熱体は、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、ロールに巻き取られる。巻取った織布は次工程に運ばれ、ロールから引き出されて熱硬化性樹脂や接着剤を連続的に添着し、さらに絶縁性樹脂シート紡織被覆シートなどを積層して面状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状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面状発熱体。

発熱部分24を耐熱・非導電性ヤーン(21a,21b)と炭素繊維22とを用いた模紗織や絡み織で、両側の電極部分26を炭素繊維に交差する導電線23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21cを用いた平織の緩衝部分25を設けて製織し発熱職布とする。接着剤4を間に発熱織布2とシート状未加硫ゴム配合物とを積層し、加熱して発熱織布2と被覆体3との積層体である面状発熱体1がえられる。接着剤はレゾルシンホルムアルデヒドとの初期縮合物ゴムラテックスを添加した混合物が好ましい。凍結防止・融雪道路、滑走路競技場などに好適である。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

主たる発熱部分(24)が、耐熱非導電性ヤーン(21a,21b)と所要の間隔で挿入した発熱体炭素繊維(22)とを用いた模紗織または絡み織で製織されている発熱織布(2)と、エラストマーからなる被覆体(3)とが、中間に接着剤(4)を用いて積層一体化された積層体からなることを特徴とする面状発熱体

請求項2

主たる発熱部分(24)が、耐熱・非導電性ヤーン(21a,21b)と所要の間隔で挿入した発熱体の炭素繊維(22)とを用いた模紗織または絡み織りで、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(26)が、炭素繊維に交差する方向に導電線または導電リボン(23)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(25)が、導電線と平行な糸条に耐熱・非導電性ヤーン(21c)を用いた平織で製織されている発熱織布(2)と、エラストマーからなる被覆体(3)とが、中間に接着剤(4)を用いて積層一体化された積層体からなることを特徴とする面状発熱体。

請求項3

接着剤として、レゾルシンホルムアルデヒドとの初期縮合物ゴムラテックスを添加した混合物が用いられていることを特徴とする請求項1又は2記載の面状発熱体。

請求項4

請求項1に記載されている発熱織布と被覆体とを、間に接着剤を塗布して積層し、加熱加圧してエラストマーのゴム配合物加硫することにより、発熱織布と被覆体とを接着して一体化させることを特徴とする面状発熱体の製造方法。

請求項5

道路表面(7)に近接する部分に、道路表面とは実質的に平行に、請求項1,2または3記載の面状発熱体(1)が埋設されてなることを特徴とする、凍結防止融雪道路

技術分野

0001

本発明は、面状発熱体とその製造方法、及び面状発熱体を埋設した凍結防止融雪道路に関する。詳しくは、炭素繊維発熱体とする発熱織布及びゴムシートを積層し、接着剤により一体化してなる面状発熱織体、及び前記の面状発熱体の製造方法、ならびに前記の面状発熱体を埋設して構成される凍結防止・融雪道路に関する。

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。炭素繊維は、極端な折り曲げには弱い他は、しなやかで多様な形態で自由に使用することができる。従って、炭素繊維を発熱体に利用した製品がいくつか提案されているが、中でも炭素繊維を発熱体とする凍結防止・融雪道路は、従来の凍結防止・融雪道路に比べて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、ガラスヤーンと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状発熱体、および発熱体としての炭素繊維の特性を利用した凍結防止・融雪道路などが紹介されている。前記の面状発熱体は、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、ロールに巻き取られる。巻取った織布は次工程に運ばれ、ロールから引き出されて熱硬化性樹脂や接着剤を連続的に添着し、さらに絶縁性樹脂シート紡織被覆シートなどを積層して面状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状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

0004

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、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。使用目的が凍結防止・融雪道路などの土木建築用途の場合、環境条件は極めて厳しく、一旦発熱体の切断や保護材の損傷、発熱体と導電線との接触不良などの事故が発生するとその影響は大きい。このために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面状発熱体を開発する必要がある。

課題を解決するための手段

0005

本発明は、前記の必要性に応えることのできる面状発熱体を目的に研究の結果、完成されたものである。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24が、耐熱・非導電性ヤーン(21a,21b)と所要の間隔で挿入した発熱体の炭素繊維22とを用いた模紗織または絡み織で製織されている発熱織布2と、エラストマーからなる被覆体3とが、中間に接着剤4を用いて積層一体化された積層体からなることを特徴とする面状発熱体を提供する。

0006

さらに、主たる発熱部分24が、耐熱・非導電性ヤーン(21a,21b)と所要の間隔で挿入した発熱体の炭素繊維22とを用いた模紗織または絡み織りで、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26が、炭素繊維に交差する方向に導電線または導電リボン23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25が、導電線と平行な糸条に耐熱・非導電性ヤーン21cを用いた平織で製織されている発熱織布2と、エラストマーからなる被覆体3とが、中間に接着剤4を用いて積層一体化された積層体からなることを特徴とする面状発熱体を提供する。これらの面状発熱体においては、接着剤に、レゾルシンホルムアルデヒドとの初期縮合物ゴムラテックスを添加した混合物が好ましく用いられる。

0007

前記の面状発熱体は、発熱織布2と被覆体3とを、間に接着剤4を塗布して積層し、加熱加圧してエラストマーのゴム配合物加硫することにより、発熱織布2と被覆体3とを強固に接着して一体化させ、製造することができる。

0008

また、前記の面状発熱体が有する特性は、道路の表面7に近接する部分に道路表面とは実質的に平行に、前記のいずれかの面状発熱体1を埋設することにより遺憾なく発揮され、前記の道路を性能と耐久性に優れた凍結防止・融雪道路として利用することができる。

発明を実施するための最良の形態

0009

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2及び図3は、本発明に用いる発熱織布の具体的な織組織例の片側を示す。

0010

通常、発熱織布の織組織は発熱部分24の両側に電極部分26をおいて、左右対称に構成されている。本発明に用いる発熱織布2は、主たる発熱部分24に耐熱・非導電性ヤーン(21a,21b)と所要の間隔で挿入した炭素繊維22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21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)。発熱体に適し、適度の強度や可とう性があれば炭素繊維22に特別の制限はない。必要があれば他の発熱体と併用することも可能である。

0011

発熱体部分24の織組織としては、好ましくは模紗織が用いられるが、絡み織を用いることもできる。図2に例示した織組織は発熱部分24を模紗織で織り上げた例、図3に例示した織組織は発熱部分24´を絡み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28、28´ができる。模紗織や絡み織は隙間28、28´の面積が大きく、上下に被覆体3を積層して面状発熱体を製造する際に、積層した被覆体3が隙間28、28´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密度が小さいにもかかわらず、局部的に織密度か高く、曲げ強度が比較的低い発熱体の炭素繊維22、22´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、本発明の面状発熱体は厳しい条件に耐え、例えば、凍結防止・融雪道路にも利用することができるのである。絡み織にすれば織密度を小さくしてもずれを生じにくいが、炭素繊維22にとって、条件が厳しくなる。織密度や炭素繊維22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。

0012

発熱部分24の両側には電極部分26を設けて、炭素繊維22に交差する方向に導電線23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23を炭素繊維22に接触させて対峙する電極とし、炭素繊維22に通電する。導電線23には導電性の金属、通常は銅の細線を並べて使用する。使用する銅線の径はガラスヤーン21や炭素繊維22の径よりもかなり大きいことが多く、通電を確実にするために電極部分26は導電線23と交差する平織で製織するとよい。炭素繊維22の配列態様により導電線23を所定長さごとに分割し通電してもよい。

0013

本発明に用いる発熱織布2は、発熱部分24、24´の両側と電極部分26との間にそれぞれ平織の緩衝部分25を設けることが好ましい。模紗織や絡み織の発熱部分24、24´から、平織で一方向が銅線の電極部分26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21aと比較的緩やかな曲率で形成された模紗織や絡み織の発熱部分24、24´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26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24と電極部分26との間に導電線に平行な方向にガラスヤーン21cを用いた平織の緩衝部分25を設けて解決できることが見出だされた。ガラスヤーン21cの織目の本数は通常、2ないし10本あれば足りる。使用するガラスヤーン21cの総繊度は、好ましくは平行なガラスヤーン21bの総繊度のよりも大きな耐熱・非導電性ヤーンを用いる。

0014

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22と導電線23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22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26の外側に導電線23に平行な方向にガラスヤーン21dを用いた平織の側端部分27を設けておくことが好ましい。その際、ガラスヤーン21bや21cよりも総繊度の大きいガラスヤーン21d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。

0015

製織された発熱織布2は、発熱織布2を保護するため、間に接着剤を塗布または含浸してフレキシブル電気絶縁性シートと積層し面状発熱体1にする。シートの構成材料には、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耐候性などに富む被覆体3を積層する。被覆体3は、とくに過酷な条件下で利用する場合、例えば凍結防止や融雪のために道路、滑走路競技場などで表面下に埋設し、あるいは歩道表面に面状発熱体を敷きつめたり、劇場床暖房などに好適である。図1は、被覆体3と発熱織布2とを接着剤4を用いて積層、一体化した本発明の面状発熱体1を、表面7近くに埋設して構成した凍結防止・融雪道路の構成例を示す断面図である。5はアスファルト、6は砕石である。本発明の面状発熱体は、水、湿気、空気などを通過させる目的で、適宜に通過口を開けてもよい。また、被覆体の外面側に、例えば滑り止めや施工上必要な凹凸をつけておくことにより、面状発熱体自体を最終製品またはそれに近い製品にすることができる。

0016

発熱織布2にエラストマーからなる被覆体3を積層した本発明の面状発熱体の好ましい製造方法の具体例をあげて説明する。まず、発熱織布2と、間に接着剤4を介してシート状未加硫ゴム配合物とを積層、一体化する。使用するエラストマーは天然ゴム合成ゴムのいずれであってもよい。被覆体3は絶縁性、耐熱性耐圧性などを要求されることが多いので、エチレンプロピレンゴム(EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)などの合成ゴムが好ましく用いられる。積層する枚数図1に例示した、1枚の発熱織布1を間に2枚の被覆体3で挟んだサンドイッチ状の1段3層構造に限られず、発熱織布と未加硫ゴム配合物とを交互に、ただし通常は両側面を未加硫ゴム配合物シートで構成する多段構造にすることもできる。この積層体を加熱加圧してゴム配合物を加硫することにより、発熱織布2と被覆体3とを強固に接着させると共に、発熱織布2のかなりの部分を占める模紗織または絡み織の隙間部分28、28´においては対向する被覆体3が直接相互に強固に接着され、発熱部分24の炭素繊維22を含む織糸を固定して、発熱織布2を外部の衝撃などから保護する。

0017

使用する接着剤4としてはゴム糊などの一般的な接着剤でもよいが、前記のように過酷な条件で使用するには、RFL接着処理とよばれる、レゾルシンとホルムアルデヒドとの初期縮合物にゴムラテックスを添加した混合物の使用が推奨される。この混合物は、織布の隙間28においては被覆体3を相互に、繊維束部分では発熱織布2と被覆体3とをいずれも強固に接着する作用があるが、その作用はゴムラテックスと未加硫ゴム配合物との共加硫と織布の繊維束内への浸透によるものと考えられている。

発明の効果

0018

前記のように本発明の面状発熱体は、使用する発熱織布の発熱部が発熱体の炭素繊維を織り込んだ模紗織や絡み織で製織され、かつ、発熱部が接着剤、とくにRFL接着処理により、夫な被覆体で挟まれ積層、接着されている。従って、発熱部では織組織のかなりの部分を占める隙間部分で、対向する被覆体が直接、強固に接着され、発熱部の炭素繊維を含む織糸を固定する。その結果、本発明の面状発熱体は、衝撃や変形による損傷を受け難く、長期にわたって安定した発熱が得られ、信頼性が高い。本発明の面状発熱体は、使用条件の厳しい凍結防止・融雪道路、滑走路、競技場などに好適であるが、他にも建築物の融雪、結露防止、床暖房、保温などに容易に利用できる。

図面の簡単な説明

0019

図1凍結防止・融雪道路の構成例を示す断面図
図2本発明に用いる発熱織布の織組織(発熱部分が模紗織)の一例
図3本発明に用いる発熱織布の織組織(発熱部分が絡み織)の一例

--

0020

1:本発明面状発熱体2:発熱織布 3:被覆体
4:接着剤5:コンクリート、アスファルトなど 6:砕石
7:道路表面
21:ガラスヤーン22:炭素繊維23:導電線24:発熱部分
25:緩衝部分26:電極部分 27:側端部分28:隙間部分

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 株式会社フロンティアエンジニアリングの「 ジュール加熱装置」が 公開されました。( 2020/04/09)

    【課題】高粘度の食材を変質させることなく、迅速に加熱でき、またコンパクト化を図ることのできるジュール加熱装置を提供する。【解決手段】加熱対象物の流動方向で流入側の1本もしくは複数本の加熱管2は、上限温... 詳細

  • 東京エレクトロン株式会社の「 基板処理装置」が 公開されました。( 2020/04/09)

    【課題】回転テーブルの回転に悪影響を及ぼすことなく、回転テーブルと一緒に回転する電装部品に対する電力供給、信号の送受信等を可能とする基板処理装置。【解決手段】基板Wを保持して回転する回転テーブル100... 詳細

  • 東京エレクトロン株式会社の「 基板処理装置および基板処理方法」が 公開されました。( 2020/04/09)

    【課題】回転テーブルに基板を保持した状態で基板の処理を行う基板処理において、基板温度の制御精度を向上させる。【解決手段】基板処理装置は、基板を保持した回転テーブルを回転駆動機構と、回転テーブルと一緒に... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ