(57)【要約】      （修正有）【課題】広い面積や長尺であっても、均一かつ高効率で発熱できる面状発熱体用布帛を提供する。【解決手段】導電性織編物で形成された発熱部２と、この発熱部と一体化した導電性織編物で形成され、かつ前記発熱部の対向する両側部に形成された一対の長尺状電極部３とを有する面状発熱体用布帛１において、前記電極部を、導電性棒状体と接触して挿通可能な長尺状に形成する。前記挿通部は、重ね織り組織又は編み組織により形成された袋構造を有していてもよい。前記面状発熱体用布帛は、いずれの電極部も、互いに隣接する２つの長尺状挿通部を有していてもよい。前記電極部は、長尺方向に沿って少なくとも２列織り込まれた金属細線を含んでいてもよい。前記織編物は導電性繊維を含んでいてもよい。導電性繊維は、導電性炭素材料を含む有機繊維であってもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性織編物で形成された発熱部と、この発熱部と一体化した導電性織編物で形成され、かつ前記発熱部の両側部に形成された一対の長尺状電極部とを有する面状発熱体用布帛であって、前記電極部が、導電性棒状体と接触して挿通可能な長尺状挿通部を有している面状発熱体用布帛。
【請求項２】
挿通部が、重ね織り組織又は編み組織により形成された袋構造を有する請求項１記載の面状発熱体用布帛。
【請求項３】
いずれの長尺状電極部も、互いに隣接する２つの長尺状挿通部を有する請求項１又は２記載の面状発熱体用布帛。
【請求項４】
長尺状電極部が、長尺方向に沿って延びる金属細線を含む請求項１〜３のいずれかに記載の面状発熱体用布帛。
【請求項５】
導電性織編物が導電性繊維を含む請求項１〜４のいずれかに記載の面状発熱体用布帛。
【請求項６】
導電性繊維が導電性炭素材料を含む有機繊維である請求項５記載の面状発熱体用布帛。
【請求項７】
導電性繊維がカーボンナノチューブで被覆された有機繊維である請求項５又は６記載の面状発熱体用布帛。
【請求項８】
挿通部の内側に導電性繊維が露出している請求項２〜７のいずれかに記載の面状発熱体用布帛。
【請求項９】
挿通部が二重織り組織により形成された袋構造を有し、この袋構造を構成する導電性繊維のうち、袋構造の外側に露出する部分と内側に露出する部分との長さ比が、前者／後者＝１／１〜１／５である請求項１〜８のいずれかに記載の面状発熱体用布帛。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の面状発熱体用布帛の少なくとも一方の面に絶縁シートが積層されている面状発熱体。
【請求項１１】
挿通部にリード線が挿入されている請求項１０記載の面状発熱体。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれかに記載の面状発熱体用布帛の少なくとも一方の面に絶縁シートを積層する積層工程、絶縁シートが積層された面状発熱体用布帛の挿通部にリード線を挿入する挿入工程を含む面状発熱体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁シートでラミネートして使用される面状発熱体用布帛並びにこの布帛を用いた面状発熱体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、上市又は提案されている面状発熱体として、ニクロム線、炭素繊維、金属箔で被覆された電線などの単独の線状の発熱素子を発熱させる領域で蛇行させて配置するタイプの発熱体や、並列に配置された一対の電極間に面状の導電性フィルムからなる発熱素子を配置するタイプの発熱体、並列に配置された一対の電極間にこの電極と直交するように複数の線状の発熱素子を配置するタイプの発熱体などがあり、これらの発熱体では、発熱素子の両端に電圧を印加して発熱させている。
【０００３】
これらのうち、面全体が均一に発熱できる上に、ニクロム線などの線状発熱素子を用いた面状発熱体で生じるような断線による機能消失も抑制でき、複数の線状発熱素子を配置して形成される面状発熱体が様々な用途に広く利用されている。
【０００４】
複数の線状発熱素子が配置された面状発熱体の製造方法としては、例えば、緯糸に導電性を有する繊維材料を所定の密度で織込み、この繊維材料と交差する経糸には通常の繊維材料を織込み、所定の間隔を置いて電極成分となる低抵抗の金属細線を所定本数だけ織り込むことにより発熱部の両側に電極を備えた面状発熱体を製造する方法が一般的である。織物では、使用可能な繊維材料の太さ、伸度などが製造上の制約条件になり、自ずと繊維材料の太さには上限が存在する。金属細線については、同一の金属材料であれば、断面積が大きい方が抵抗値は小さくなり、長さが長くなるほど抵抗値は高くなるという性質を有するため、電極材料としては印加する電圧に応じて断面積、長さを設定する必要がある。
【０００５】
特開２０１０−１９２２１８号公報（特許文献１）には、導電性繊維を含む編織物で形成された発熱部と、この発熱部を通電するための電極部とで構成された面状発熱体であって、前記導電性繊維が、有機繊維と、この有機繊維の表面を被覆するカーボンナノチューブとを含む面状発熱体が開示されている。この文献には、電極部を発熱部に固定する方法として、発熱部の編織物の一部として編織成する方法、導電性粘着剤を用いて貼着する方法、縫製により固定する方法が記載されている。
【０００６】
また、面状発熱体は、その表面を絶縁性シートで被覆して使用されるのが一般的である。複数の線状発熱素子を用いるタイプでは、前述のように、織物として製造されるため、所定の面積に裁断してから絶縁シートを個々に貼りつける方法では生産性が低い。そのため、前記タイプでは、絶縁性シートが織物原反の段階で面状発熱体とラミネート施工された後、リード線が固定化される。その結果、リード線を電極に固定化するにはリード線を固定化する周辺部のシートを剥がす作業が必要になる。剥離作業性を向上させるためには、絶縁性シートを剥がし易いラミネート仕様に設定することが要求されるが、一方で剥がれ易いことが欠点となる。また、このような調整がされない場合は、剥がすことの困難さに加えて、剥がれ方が均一でない点で、リード線固定後の再接着による絶縁作業は容易ではない。しかも、作業そのものが煩雑なために、リード線の固定化を含めた作業にはコストが嵩む。
【０００７】
一方、面状発熱体を広い面積で敷き詰める用途、例えば、道路、駐車場、競技場、屋根などの融雪用発熱体等では、可能な限り、１枚当りの面積を大きくしたり、長尺化する必要があるが、面積や長さを大きくすることは、配線の数を減じることができるため、施工上は好ましい。
【０００８】
しかし、面状発熱体が、複数の線状発熱素子を用いるタイプの場合、電極の間隔を広げると、発熱量を確保するためには、使用する発熱素子の抵抗値を小さくする必要がある。また、電極長を長くする場合は、発熱素子の抵抗値は小さくすることは必須ではないが、電圧印加端子からの距離に応じて、電圧が降下する現象が起こり、安定した発熱量を確保できる長さに限りがある。そのため、印加電圧を増大させるためには、電極自体の許容電流量を増大させる必要がある。しかし、特許文献１に記載の編織物の一部として編織成する方法では、必然的に太い金属線を織り込むことになるが、現状では直径が１００μｍほどの銅細線を織り込むのが限界であった。さらに、特許文献１のリード線の固定方法では、いずれの方法でも、発熱素子とリード線との接触面積が小さいため、面積が大きくなったり、長尺になり、電極部の長さが長くなると、リード線を固定化した周辺に局所発熱が生じ易い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１９２２１８号公報（請求項１、段落［０１０３］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、本発明の目的は、広い面積や長尺であっても、均一かつ高効率で発熱できる面状発熱体用布帛並びに面状発熱体及びその製造方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、電極部が長尺であっても、リード線との接触部における局所加熱を抑制できる面状発熱体用布帛並びに面状発熱体及びその製造方法を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、絶縁シートと一体化された発熱体であっても、高い生産性で製造できる面状発熱体用布帛並びに面状発熱体及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、導電性を有する織編物で形成された面状発熱体の両側部に位置する一対の長尺状電極部を、導電性棒状体が接触して挿通可能な形態とすることにより、広い面積や長尺であっても、均一かつ高効率で発熱できることを見出し、本発明を完成した。
【００１４】
すなわち、本発明の面状発熱体用布帛は、導電性織編物で形成された発熱部と、この発熱部と一体化した導電性織編物で形成され、かつ前記発熱部の両側部（対向する端部）に形成された一対の長尺状電極部とを有する面状発熱体用布帛であって、前記長尺状電極部が、導電性棒状体と接触して挿通可能な長尺状挿通部を有している。前記挿通部は、重ね織り組織又は編み組織により形成された袋構造を有していてもよい。本発明の面状発熱体用布帛は、いずれの長尺状電極部も、互いに隣接する２つの長尺状挿通部を有していてもよい。前記電極部は、長尺方向に沿って延びる金属細線を含んでいてもよい。前記導電性織編物は導電性繊維を含んでいてもよい。導電性繊維は、導電性炭素材料を含む有機繊維（特にカーボンナノチューブで被覆された有機繊維）であってもよい。前記挿通部（又は袋構造）の内側には、導電性繊維が露出していてもよい。挿通部が二重織り組織により形成された袋構造を有し、この袋構造を構成する導電性繊維のうち、袋構造の外側に露出する部分と内側に露出する部分との長さ比が、前者／後者＝１／１〜１／５程度であってもよい。
【００１５】
本発明には、前記面状発熱体用布帛の少なくとも一方の面に絶縁シートが積層されている面状発熱体も含まれる。この面状発熱体において、前記挿通部にリード線が挿入されていてもよい。
【００１６】
本発明には、前記面状発熱体用布帛の少なくとも一方の面に絶縁シートを積層する積層工程、絶縁シートが積層された面状発熱体用布帛の挿通部にリード線を挿入する挿入工程を含む面状発熱体の製造方法も含まれる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明では、導電性織編物で形成された面状発熱体における一対の長尺状電極部が、導電性棒状体と接触して挿通可能な長尺状に形成されているため、広い面積や長尺であっても、電圧降下を抑制でき、均一かつ高効率で発熱できる。また、長尺状の挿通部にリード線を挿入することにより、電極部が長尺であっても、リード線との接触部における局所加熱を抑制できる。さらに、挿通部にリード線を挿入するだけで、電極部とリード線とを固定できるため、絶縁シートと一体化された発熱体であっても、高い生産性で製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、織物で形成された本発明の面状発熱体の一例を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、図１の面状発熱体のＸ−Ｙ線概略断面図である。
【図３】図３は、図１の面状発熱体を製造するための織組織図である。
【図４】図４は、織物で形成された本発明の面状発熱体の他の例を示す概略断面図である。
【図５】図５は、図４の面状発熱体を製造するための織組織図である。
【図６】図６は、丸編み地で形成された本発明の面状発熱体の一例を示す概略斜視図である。
【図７】図７は、図６の面状発熱体を製造するための編組織図である。
【図８】図８は、実施例３の面状発熱体を製造するための編組織図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の面状発熱体は、導電性織編物で形成された発熱部と、この発熱部を通電するための電極部とで構成されている。
【００２０】
［発熱部］
発熱部は、電極部からの通電により発熱可能な導電性織編物で形成されている。導電性織編物は、対向する電極部を通電可能な形態で導電材料を含んでいればよく、例えば、織編物を構成する少なくとも一部の繊維自体が導電材料で形成された繊維（例えば、炭素繊維など）であってもよく、織編物（又は織編物を構成する繊維）の表面に導電材料が存在する形態であってもよい。これらのうち、織編性や柔軟性などの点から、有機繊維で形成された織編物の表面に導電材料が存在する形態が好ましい。
【００２１】
（導電材料）
導電材料としては、例えば、導電性高分子、金属、セラミックス、導電性炭素材料などの慣用の導電材料を単独で又は二種以上組み合わせて使用できるが、軽量性及び導電性に優れる点から、導電性炭素材料が好ましい。
【００２２】
導電性炭素材料としては、例えば、人造黒鉛、膨張黒鉛、天然黒鉛、コークス、導電性カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、フラーレン、又はこれらの炭素材料を含む組成物（墨汁など）などが挙げられる。これらの導電性炭素材料は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。これらのうち、軽量で発熱効率が高い点からカーボンナノチューブが好ましい。カーボンナノチューブとしては、特開２０１０−１９２２１８号公報（特許文献１）に記載のカーボンナノチューブなどを利用できる。
【００２３】
（有機繊維）
有機繊維は、発熱部に柔軟性及びしなやかさを付与するために使用され、非合成繊維［例えば、天然繊維（綿、麻、ウール、絹など）、再生繊維（レーヨン、キュプラなど）、半合成繊維（アセテート繊維など）］であってもよいが、導電材料との密着性などの点から、少なくとも合成繊維を含むのが好ましい。
【００２４】
合成繊維としても、特許文献１に記載の合成繊維を単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。特許文献１に記載された合成繊維のうち、カーボンナノチューブなどの導電材料の付着性が良好であり、しかも耐屈曲疲労性に優れる点から、ポリエステル系樹脂（特に、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートなどのポリＣ２−４アルキレンテレフタレート系樹脂）、ポリアミド系樹脂（特に、ポリアミド６、ポリアミド６６などの脂肪族ポリアミド系樹脂）、ポリオレフィン系樹脂（特に、ポリプロピレンなどのポリプロピレン系樹脂）で構成された繊維が好ましく、特にポリエステル系繊維が熱安定性および寸法安定性が良好である点からより好ましい。
【００２５】
有機繊維の横断面形状は特に制限されず、丸形断面を有する通常の有機繊維であってもよく、丸形断面以外の異形断面を有する有機繊維であってもよい。異形断面繊維である場合は、その横断面形状は、例えば、方形、多角形、三角形、中空形、偏平形、多葉形、ドッグボーン型、Ｔ字形、Ｖ字形などのいずれであってもよい。これらの形状のうち、カーボンナノチューブを均一に形成し易い点などから、丸型断面形状が汎用される。
【００２６】
有機繊維は、モノフィラメント糸、双糸、マルチフィラメント糸、加工したマルチフィラメント糸、紡績糸、テープヤーン、及びそれらの組み合わせなどのいずれであってもよい。マルチフィラメント糸や紡績糸などの複合糸の場合、同一の有機繊維同士を組み合わせた複合糸であってもよく、異なる種類の有機繊維を組み合わせた複合糸であってもよい。
【００２７】
これらのうち、柔軟性やしなやかさ、耐屈曲疲労性に優れる点から、双糸、マルチフィラメント糸、加工したマルチフィラメント糸、紡績糸（特に、合成繊維同士を組み合わせたマルチフィラメント糸、紡績糸）が好ましい。
【００２８】
有機繊維を含む糸の太さ（平均繊度）は特に制限されないが、例えば、目標とする面状発熱体の目付け、厚み、柔軟性によって、１０〜１０００ｄｔｅｘの範囲から選択でき、例えば、２０〜５００ｄｔｅｘ、好ましくは３０〜３００ｄｔｅｘ、さらに好ましくは５０〜２００ｄｔｅｘ（特に７０〜１５０ｄｔｅｘ）程度である。
【００２９】
マルチフィラメント糸又は紡績糸の場合、単糸繊度（平均単糸繊度）は、しなやかさ及び柔軟性の点から、１１ｄｔｅｘ以下であってもよく、例えば、０．１〜８ｄｔｅｘ、好ましくは０．３〜７ｄｔｅｘさらに好ましくは０．５〜６ｄｔｅｘ（特に１〜５ｄｔｅｘ）程度である。単糸繊度が大きすぎると、繊維自体の剛直性が強くなり、生地のしなやかさが低下する。マルチフィラメント糸の本数は、例えば、２〜３００本、好ましくは５〜２００本、さらに好ましくは１０〜１００本程度である。さらに、撚糸の場合には、撚数は、例えば、２００〜５０００Ｔ／ｍ、好ましくは１０００〜４０００Ｔ／ｍ程度である。
【００３０】
本発明では、有機繊維の繊度を前記範囲にすることにより、特に、マルチフィラメント糸又は紡績糸の繊度や本数を前記範囲に調整することにより、面状発熱体の軽量化、ソフト化を図ることができる。
【００３１】
（導電性織編物）
有機繊維で形成された織編物の表面に導電材料が存在する形態は、有機繊維で形成された織編物を導電材料で被覆する方法で得られた形態（例えば、前記織編物を、導電材料を含む塗料やインクを用いて、コーティング、スプレー、プリント、ディッピングなどの処理により導電材料で被覆する形態）、導電性繊維（導電材料で被覆された有機繊維）を用いて製編織した織編物の形態のいずれであってもよい。これらのうち、織編物の一部（例えば、通電に必要な電極部の長手方向に直交する方向）に選択的に導電性を付与でき、織編物の特性を損なうことなく、高い導電性を付与できる点から、導電性繊維を用いて製編織した織編物が好ましい。
【００３２】
導電性繊維としては、少なくとも有機繊維の表面に繊維の長さ方向に連続して導電材料が露出していればよいが、導電性の点から、有機繊維の全表面の５０％以上（例えば、５０〜１００％）、好ましくは９０％以上（例えば、９０〜１００％）、さらに好ましくは全体（１００％）をカバーする被覆率で、導電材料が有機繊維表面に付着していることが好ましい。
【００３３】
また、マルチフィラメント糸や紡績糸などの複合糸では、糸の表面に位置する繊維の表面の６０％以上（例えば、６０〜１００％）、好ましくは９０％以上（例えば、９０〜１００％）、好ましくは全体（１００％）をカバーする被覆率で導電材料が付着しているのが好ましい。
【００３４】
導電材料（特にカーボンナノチューブ）の割合は、有機繊維１００質量部に対して０．１〜１００質量部程度の範囲から選択でき、例えば、０．１〜５０質量部、好ましくは０．５〜２５質量部、さらに好ましくは１〜２０質量部（特に１〜１５質量部）程度である。
【００３５】
導電材料は、他の添加剤（特に、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ樹脂などのバインダー成分）との組み合わせで有機繊維の表面で層状に形成されていてもよい。バインダーの割合は、例えば、導電材料１００質量部に対して、例えば、５０〜４００質量部、好ましくは６０〜３５０質量部、さらに好ましくは１００〜３００質量部程度である。
【００３６】
さらに、導電性繊維は、導電材料がカーボンナノチューブである場合、特許文献１に記載の方法で形成されたカーボンナノチューブを含む導電層が形成された導電性繊維であってもよい。
【００３７】
織編物は、少なくとも導電性繊維を含んでいればよく、編物では、通常、導電性繊維単独で形成されているのに対して、織物では、導電性繊維の割合を容易に選択でき、その割合は、例えば、織物全体に対して、例えば、１質量％以上（例えば、１〜１００質量％）、好ましくは１０〜１００質量％（例えば、１５〜９０質量％）、さらに好ましくは２０〜１００質量％（例えば、２５〜８０質量％）程度である。
【００３８】
導電性繊維と非導電性繊維とを組み合わせて織物を形成する場合、非導電性繊維としては、導電性繊維を構成する有機繊維が利用でき、なかでも、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリオレフィン系繊維が好ましく、ポリエステル系繊維が特に好ましい。非導電性繊維も、横断面形状や種類も、マルチフィラメント糸や紡績糸における単糸繊度、本数、撚り数などについても、導電性繊維と同様の繊維を利用できる。なお、織物の経糸として、非導電性繊維を使用する場合、導電性繊維で構成された緯糸の繊度に対して、例えば、０．７〜２倍、好ましくは１．０〜１．９倍、さらに好ましくは１．２〜１．８倍程度の繊度であってもよい。
【００３９】
織編物には、織物、編物の他、レース地、網なども含まれる。これらの織編物のうち、全面に亘って発熱でき、発熱効率に優れる点から、織物及び編物が好ましい。
【００４０】
織物としては、慣用の織物（織物生地又は織布）、例えば、タフタ織などの平織、綾織又は斜紋織（ツイル織）、朱子織、パイル織などが挙げられる。これらの織物のうち、高密度の組織を形成でき、発熱効率を向上し易い点から、朱子織、平織が好ましい。
【００４１】
編物としても、慣用の編物（編物生地又は編布）、例えば、平編（天竺編）、経編、丸編、横編、両面編、ゴム編、パイル編などが挙げられる。編物も編糸の全部又は一部を導電性繊維で構成してもよいが、編物の場合、織物に比べて、繊維の交絡関係及び通電方向が複雑であり、繊維同士が接触し、部分的に導通性が高まって発生するヒートスポットを抑制するため、絶縁層（合成樹脂で形成された絶縁層など）を形成するのが好ましい。
【００４２】
これらのうち、発熱部だけでなく、一体化した電極部においても組織を設計するための自由度が高い点から、平織などの織物が好ましい。
【００４３】
織編物の単位面積当たりの重さ（目付量）としては、発熱効率の点から、例えば、５０〜３００ｇ／ｍ２、好ましくは８０〜２７０ｇ／ｍ２、さらに好ましくは１００〜２５０ｇ／ｍ２程度である。目付量をこの範囲にすることにより、軽量で薄くてしなやかであり、かつ高い発電効率を有する発電部を形成できる。
【００４４】
織編物の厚みは、例えば、０．１〜１ｍｍ、好ましくは０．１５〜０．８ｍｍ、さらに好ましくは０．２〜０．６ｍｍ程度である。
【００４５】
さらに、織物の場合、経糸及び／又は緯糸の全部又は一部を導電性繊維で構成してもよい。特に、経糸及び緯糸のいずれかを導電性繊維で構成することにより、打ち込み本数の調整により発熱効率を容易に制御できるとともに、簡便な方法で導電性繊維の接触を軽減でき、ヒートスポットを抑制できる点で好ましい。さらに、発熱効率を向上させるため、糸密度（打ち込み本数）を調整してもよい。例えば、経糸に５０〜４００ｄｔｅｘ（特に１００〜３００ｄｔｅｘ）、緯糸に５０〜４００ｄｔｅｘ（特に１００〜３００ｄｔｅｘ）を用いた場合、経密度は、例えば、５０〜２００本／インチ、好ましくは８０〜１２０本／インチ、さらに好ましくは９０〜１１０本／インチ程度としてもよい。一方、緯密度は、例えば、２０〜１００本／インチ、好ましくは３０〜７０本／インチ、さらに好ましくは４０〜６０本／インチ程度としてもよい。このような糸密度で織物を構成し、かつ緯糸又は経糸として、電極部の長さ方向に対して直交する方向で導電性繊維を使用すると、有効に発熱効率を向上できる。さらに、緯糸として導電性繊維を使用し、かつ経糸として非導電性繊維を使用すると、導電材料の脱落を抑制できる点から特に好ましい。
【００４６】
発熱部の形状は、電極の形状や配設形態に応じて各種の形状を選択でき、特に限定されないが、例えば、正方形状、長方形状、平行四辺形状、菱形状などの四角形状である場合が多く、通常、長方形状などの矩形状である。
【００４７】
（電極部）
電極部は、前記発熱部に通電するための電極部であり、前記発熱部と一体化した導電性織編物で形成されており、前記発熱部の両側部（対向する端部）に形成された一対の長尺状（矩形状の発熱部の両側部で並行に延びる一対の長尺状）に形成されている。一対の長尺状電極部は、電池などの電源から供給される電流を発熱部の導電性繊維に流すための入口部及び出口部に相当する。
【００４８】
本発明では、長尺状電極部は、接触した状態で、リード線などの導電性棒状体を挿通可能な長尺状挿通部を有しており、このような挿通部にリード線を挿入することにより、大きな電流を供給でき、発熱効率を向上できるとともに、面状発熱体の生産性も向上できる。
【００４９】
長尺状電極部と前記発熱部とは一体化されており、通常、同時に織物又は編物として形成される１枚の布帛であって、少なくとも一部の繊維が電極部と発熱部に跨って連続した繊維で形成されている。長尺状電極部も導電性織編物で形成されており、リード線と通電するための導電性繊維を有しているため、通常、少なくとも導電性繊維が電極部と発熱部に跨がる連続繊維（例えば、織物の緯糸）として用いられる。
【００５０】
挿通部は、挿通することにより導電性棒状体を接触した状態で固定できればよく、例えば、織編物をパイル織編物で形成し、間隔をおいて形成された複数のパイル糸（例えば、導電性繊維のパイル糸）のループで挿通部（ループが略直線上に連続して形成された挿通部）を形成してもよいが、導電性棒状体を挿通し易く、導電性棒状体との接触性や導電性棒状体の固定力に優れる点から、内部に貫通孔を有し、二層以上の織編物で囲まれた（挟まれた）袋構造を有する挿通部が好ましい。
【００５１】
袋構造を有する挿通部としては、織編物の端部を折り返して縫製した袋構造であってもよく、重ね織り組織又は編み組織により形成された袋構造のいずれの構造であってもよいが、生産性が高い上に、導電性棒状体と導電性繊維との接触を向上させ易い点から、織編物の内部に形成された袋構造である重ね織り組織又は編み組織により形成された袋構造が好ましい。
【００５２】
重ね織り組織としては、例えば、二重織組織や三重織組織などの多重織組織が挙げられる。編み組織としては、例えば、リップル編みやブリスター編みなどのダブルジャージィ（ダブルニット）、ラッセル編みなどが挙げられる。編み組織としては、ダブルニット地の一部の編組織を変更して袋構造（袋部）を形成した編組織（例えば、ダブルニット地において、１０本以上連続するウエール部のダイヤル針とシリンダー針との両方に糸を編み込まずに袋部を形成した編組織など）が好ましく、例えば、後述する図７及び８に記載の編組織などが挙げられる。
【００５３】
これらのうち、重ね織り組織又は編み組織により形成された袋構造の中でも、生産性が高く、かつ内部における導電性繊維の露出割合を容易に大きくできる点から、多重織組織（特に二重織組織）が好ましい。
【００５４】
図１は、織物で形成された本発明の面状発熱体の一例を示す概略斜視図であり、図２は、図１の面状発熱体のＸ−Ｙ線概略断面図であり、図３は、図１の面状発熱体を製造するための織組織図である。この例では、面状発熱体１は、発熱部２と一対の袋構造を有する電極部３とで形成された織物構造を有しており、各電極部３は、それぞれ、二重織組織で形成された袋構造を有しいている。挿通部の袋構造は、二重織組織で形成されている。すなわち、図２では、織組織は、非導電性繊維で形成された経糸４と、導電性繊維で形成された緯糸５，５’とで形成された平織物であり、袋部６では、二重織組織が形成されて内部にリード線７が挿入されている。緯糸５，５’は、発熱部から連続した緯糸（発熱部と共通する緯糸）であり、発熱部を構成するとともに、挿通部も構成する。二重織組織では、緯糸５と緯糸５’とが、それぞれ上層と下層とに分かれて織成され、袋部６を形成している。さらに、図２で示されているように、この二重織組織では、緯糸と経糸とは交互に織られており、緯糸（挿通部の袋構造を構成する導電性繊維）のうち、袋構造の外側に露出する部分と内側に露出する部分との長さ比は、前者／後者＝１／１に形成されている。すなわち、この例では、袋部６の中に挿入されるリード線７との接触性を考えれば、緯糸５がリード線７と接触する頻度は概ね二分の一となり、これは緯糸の露出度が５０％であるとも言える。
【００５５】
図４は、織物で形成された本発明の面状発熱体の他の例を示す概略断面図であり、図５は、図４の面状発熱体を製造するための織組織図である。この例でも、織組織は、非導電性繊維で形成された経糸４と、導電性繊維で形成された緯糸５，５’とで形成された平織物であり、袋部６では、二重織組織が形成されて内部にリード線７が挿入されている。この織組織では、二重織組織における緯糸と経糸との織り方が、図２とは異なっており、袋構造の外側よりも内側における緯糸の露出割合が大きくなるように織られている。具体的には、袋構造の外側に露出する部分と内側に露出する部分との長さ比は、前者／後者＝１／３に形成されている。すなわち、この例では、緯糸５が経糸４に対して７５％の露出度となり、図２の例に比べて、リード線７が緯糸５と接触する頻度が向上している。
【００５６】
このように、挿通部の内部（特に袋構造の内側）では、導電性繊維が露出してリード線と接触可能である状態が好ましく、袋構造を決定する織組織はリード線との接触度合いを調整する点で重要である。特に、挿通部が多重織り組織（特に二重織り組織）により形成された袋構造を有している場合、この袋構造を構成する導電性繊維のうち、袋構造の外側に露出する部分と内側に露出する部分との長さ比は、例えば、前者／後者＝１／１〜１／５、好ましくは１／１．２〜１／４、さらに好ましくは１／１．４〜１／３程度である。
【００５７】
長尺状挿通部は、各側部に少なくとも１つ形成されていればよいが、複数の長尺状挿通部を形成してもよく、例えば、互いに隣接する２つの長尺状挿通部を形成してもよい。各電極部で長尺状挿通部を複数列に形成すると、通電性を向上できるだけでなく、リード線を隣接する挿通部のうち、一方の挿通部を貫通させ、Ｕ字状に折り返して他方の挿通部に挿入することにより、リード線の抜けも防止できる。
【００５８】
図６は、丸編み地で形成された本発明の面状発熱体の一例を示す概略斜視図であり、図７は、図６の面状発熱体を製造するための編組織図である。この例では、面状発熱体は、発熱部９と一対の袋構造を有する電極部とで形成された編物構造を有しており、各電極部３は、それぞれ、互いに隣接する２つの長尺状挿通部８，８’を有している。さらに、挿通部の袋構造は、リップル編組織（浮き組織）で形成された袋構造を有している。すなわち、この例では、編組織は、導電性繊維で形成された丸編み地であり、例えば、挿通部に挿入されたリード線１１は、挿通部の端部１０でＵ字状に折り曲げられて折り返され、反対の端部で捩って固定してもよい。
【００５９】
電極部は、導電性織編物で形成されており、挿通部を有していればよく、前記発熱部と同一の織編物で形成されていてもよいが、発熱部への通電性を向上できる点から、金属細線を含むのが好ましい。さらに、電極部が金属細線を含む場合、挿通部にリード線を挿入せずに、通電することもできる。
【００６０】
金属細線の金属としては、例えば、クロム、タングステンなどの周期表第６Ａ族金属、マンガンなどの周期表第７Ａ族金属、鉄、ニッケル、コバルト、白金などの周期表第８族金属、銅、銀、金などの周期表第１Ｂ族金属、亜鉛などの周期表第２Ｂ族金属、アルミニウムなどの周期表第３Ｂ族金属、スズ、鉛などの周期表第４Ｂ族金属、ビスマスなどの周期表第５Ｂ族金属などが挙げられる。これらの金属のうち、クロム、ニッケル、銅、銀、金、鉄、アルミニウムなどの金属が汎用される。
【００６１】
金属細線の繊維径は、例えば、１〜１００μｍ、好ましくは５〜８０μｍ、さらに好ましくは１０〜７０μｍ（特に２０〜６０μｍ）程度である。金属細線が細すぎると、通電性を向上できず、大きすぎると、製編織性が低下する。
【００６２】
金属細線は、そのまま使用してもよいが、製編織性を考慮して、有機繊維との複合繊維であってもよい。複合繊維としては、例えば、絶縁性の芯糸（ポリエステル繊維などの有機繊維）に、金属繊維（例えば、銅繊維、ニッケル繊維、鉄繊維、銀繊維など）をシングルカバーリング加工又はダブルカバーリング加工した金属細線を含む撚糸であってもよい。
【００６３】
金属細線を含む撚糸において、芯糸の太さ（平均繊度）は、例えば、１０〜５００ｄｔｅｘ、好ましくは３０〜３００ｄｔｅｘ、さらに好ましくは５０〜２００ｄｔｅｘ（特に７０〜１５０ｄｔｅｘ）程度である。
【００６４】
芯糸に対する金属細線の割合は、芯糸１本に対して、金属細線が１〜５本、好ましくは２〜４本、さらに好ましくは２〜３本程度である。金属細線の本数が少なすぎると、通電性が低下し、多すぎると、製編織性が低下する。
【００６５】
電極部を構成する導電性織編物も、少なくとも導電性繊維を含んでいればよく、非導電性繊維を含んでいてもよいが、導電性繊維の割合は、発熱部と同一の範囲から選択できる。電極部における金属細線（又は金属細線撚糸）の密度は、電極部の幅方向において、例えば、３０〜１００本／インチ、好ましくは５０〜７０本／インチ程度である。織物において、緯糸として発熱部から連続する導電性繊維を用いて、経糸として金属細線（又は金属細線撚糸）を用いてもよい。
【００６６】
［面状発熱体］
本発明の面状面状発熱体は、前記発熱部と前記長尺状電極部とを有する面状発熱体用布帛を含んでいればよいが、導電材料として、カーボンナノチューブなどの炭素材料を使用した場合、前記布帛の少なくとも一方の面（特に両面）に絶縁シートが積層されている。
【００６７】
絶縁シートとしては、慣用の絶縁材料、例えば、合成樹脂やゴムなどが挙げられる。これらのうち、例えば、オレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル樹脂など）、ハロゲン含有樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなど）、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂などが汎用される。
【００６８】
絶縁シートの厚み（両面積層する場合、各シートの厚み）は、例えば、０．０５〜３ｍｍ、好ましくは０．０８〜２ｍｍ、さらに好ましくは０．１〜１ｍｍ程度である。
【００６９】
絶縁シートが積層された面状発熱体は、前記面状発熱体用布帛の少なくとも一方の面に絶縁シートを積層する積層工程、絶縁シートが積層された面状発熱体用布帛の挿通部にリード線を挿入する挿入工程を経て製造される。本発明では、絶縁シートを積層後に、リード線を挿入できるため、生産性を向上できる。
【００７０】
積層工程では、面状発熱体用布帛と絶縁シートとの間には慣用の接着剤が介在していてもよい。
【００７１】
挿入工程では、チューブ状の補助具を用いてもよく、例えば、挿通部に補助具を挿入した後、リード線を補助具に挿入後、補助具のみを引き抜いてリード線を挿通部に挿入してもよい。
【００７２】
面状発熱体の挿通部にリード線が挿入された面状発熱体は、広い面積で長尺な発熱体であっても、均一に高い発熱効率で発熱できる。そのため、面状発熱体の面積は、用途に応じて、０．１ｍ２以下であってもよく、２０ｍ２以上であってもよい。さらに、長尺部電極部の長さも、用途に応じて、３０ｃｍ以下であってもよく、２０ｍ以上であってもよい。例えば、保温用サブトン用の面状発熱体は３０〜４０ｃｍ四方であってもよく、また床敷きの融雪マットは約１ｍ幅×１〜２ｍ長であってもよく、さらに屋根融雪マットは約１ｍ幅×３〜１０ｍ長であってもよいが、これらの寸法に限定されるものではない。
【００７３】
リード線としては、慣用の金属線（前記金属細線で例示された金属で形成された金属線）を利用でき、電極部の挿通部の大きさに応じて選択できるが、挿通部の導電性繊維や金属細線との接触性に優れる点から、テープ状又は帯状が好ましい。さらに、リード線は、複数の金属細線の織編線であってもよく、板状金属線や、絶縁体に金属箔を被覆した金属線であってもよい。帯状リード線の幅は、例えば、５〜２０ｍｍ、好ましくは８〜１５ｍｍ程度であり、帯状リード線の厚みは、例えば、０．５〜７ｍｍ、好ましくは０．８〜５ｍｍ、さらに好ましくは１〜２ｍｍ程度であってもよい。
【実施例】
【００７４】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。以下の例において、各物性における測定方法又は評価方法を以下に示す。なお、特にことわりのない限り、「％」は「質量％」を表す。
【００７５】
実施例１
（１）発熱性能を有する繊維糸条の製造
市販のポリエステル加工糸（クラレトレーディング（株）製「ＦＤ１６７Ｔ−４８」）にカーボンナノチューブ水分散液（（株）パーカーコーポレーション製「ＰＤＷ２４０２」）をローラータッチ方式により付着せしめて、１５０℃の乾燥機で１分間熱処理して巻き取って発熱性能を有する繊維糸条を得た。得られた糸条の電気抵抗値は１．１×１０３Ω／ｃｍであった。
【００７６】
（２）電極用銅細線の製造
芯糸としてポリエステル加工糸（ＦＤ１６７Ｔ−４８）に直径５０μｍの銅細線２本を１ｍ当り４０００回のダブルカバリングすることにより得られる抵抗値が１ｍ当り１Ωとなる銅細線撚糸を得た。
【００７７】
（３）織布の製造
織物規格は、経密度をインチ当たり９７本、緯密度はインチ当たり４８本とし、発熱部の幅を７０ｃｍとなるように、図３に示す織組織図に従って経糸を整経して製織した。なお、図３は、発熱部２と袋部３とを含むが、片側の袋部のみ示している。
【００７８】
緯糸には得られた繊維糸条を用い、発熱部にはポリエステル加工糸（ＦＤ１６７Ｔ−４８）を経糸としてそのまま使用した。袋状電極部には前記銅細線撚糸を４６本挿入して製織した。
【００７９】
（４）面状発熱体
以上の操作により発熱部の幅が７０ｃｍ、袋状電極幅が１２ｍｍであり、生地長が９ｍの面状発熱体を得た。なお、織物は、全巾１４５ｃｍの中に発熱部とその電極部を含む面状発熱体を２バンド形成させた。
【００８０】
（５）ラミネートされた面状発熱体積層シート
得られた面状発熱体の両面に、塩化ビニル樹脂（重合度１０５０）１００質量部及び可塑剤（ジオクチルフタレートＤＯＰ）５０質量部からなる軟質塩化ビニル樹脂組成物をカレンダー成形して得られたフィルム（厚み０．１８ｍｍ）を積層し、熱圧着により一体化して面状発熱体積層シートを得た。
【００８１】
（６）リード線の挿入
得られた面状発熱体積層シートの袋部に、平編銅線（田中電線（株）製、素線径０．１２ｍｍ、素線数３１２本、最大導体抵抗６．３Ω／ｋｍ、許容電流値４８Ａ）を挿入して、銅線を含む面状発熱体積層シートを製造した。
【００８２】
また、面状発熱体の発熱効率を評価するために、ラミネート前の面状発熱体の袋部に前記平編銅線を挿入し、シート長さ方向で０ｍかつシート両端の電極部のリード線に据置型電源（（株）東京理工舎製「スライダックＲＳＣ−１５」）を接続し、電圧が１００Ｖ（実施例１、２）又は２４Ｖ（実施例３）となるように印加し、長さ方法で１ｍ毎に０〜９ｍにおいて、シート幅方向における両端部間の電圧を、デジタルマルチメータ（三和電気計器（株）製「ＰＭ３」）を用いて測定した。
【００８３】
実施例２
図５に示す織組織図に従って製織すること以外は、実施例１と同様にして面状発熱体を製造した。得られた面状発熱体の袋部に平編銅線を挿入し、実施例１と同様にしてシート幅方向における両端部間の電圧を測定した。
【００８４】
実施例３
２６ゲージ、４８口のダブルニット編機を用いて、実施例１で製造した発熱性能を有する繊維糸条を図８に示した編組織（ただし両ニット組織の針本数は２８４本相当、片ニット組織部は１４本相当）の給糸口番号が４ｎ（ｎ＝１〜１２）の給糸口に挿入し、その他の給糸口にはポリエステル加工糸（ＦＤ１６７Ｔ−４８）を挿入して、発熱部が約２０ｃｍ、袋部が約１．０ｃｍであり、コース密度４０本／インチ、ウェール密度３５本／インチの面状発熱体用編地を製造した。得られた面状発熱体用編地の袋部に平編銅線を挿入し、実施例１と同様にしてシート幅方向における両端部間の電圧を測定した。なお、実施例１及び２に比べて、面状発熱体のサイズが小さいため、電圧は低めに設定した。
【００８５】
実施例１〜３で得られた面状発熱体の電圧を測定した結果を表１に示す。なお、参考のために、平編銅線を袋部に挿入しない面状発熱体積層シートの結果も参考例として合わせて示す。
【００８６】
【表１】
2014096240.tif 000003
【００８７】
表１の結果から明らかなように、実施例の面状発熱体は、広い面積や長尺であっても、均一に発熱できる。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明の面状発熱体は、各種の分野、例えば、道路などの屋外設備のための用途（例えば、ロードヒーティング、融雪装置、凍結防止装置など）、農業用途（例えば、園芸用マットなど）、建造物の構成要素としての用途（例えば、結露防止や防曇装置、床暖房、壁暖房など）、ベヒクルの内部構成要素としての用途（例えば、電車、自動車などの車輌、航空機などの座席シートなど）、防寒のための身飾品又は日用品としての用途（例えば、ジャケット、ベスト、ひざ掛けなどの衣料、寝具、靴、カイロ、ホットカーペットなど）などに利用可能である。特に、長尺でも、発熱効率が高いため、広い面積で敷き詰める用途、例えば、道路、駐車場、競技場、屋根などの各種発熱体（融雪、結露防止、防曇、暖房用発熱体など）に好適である。
【符号の説明】
【００８９】
１…面状発熱体
２…発熱部
３…電極部
４…経糸
５，５’…緯糸
６…袋部
７…リード線
【図１】
2014096240.tif 000004
【図２】
2014096240.tif 000005
【図３】
2014096240.tif 000006
【図４】
2014096240.tif 000007
【図５】
2014096240.tif 000008
【図６】
2014096240.tif 000009
【図７】
2014096240.tif 000010
【図８】
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