(57)【要約】【課題】ＰＴＣ特性として高い変化倍率を得るためにポリオレフィン系の樹脂を使用すると柔軟性が悪くなり、熱可塑性エラストマーを使用すると、柔軟性は得られるものの、高い変化倍率は得られなくなる。【解決手段】金属線４を高変化倍率の第２導電性樹脂組成物５で被覆した電極線３をヒータ電極として使用し、ヒータ面に柔軟性を持たせた第１導電性樹脂組成物２を使用して構成させたものである。これにより簡便に、高変化倍率かつ柔軟性のある面状発熱体を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電性材料を含有して成る第１導電性樹脂組成物と、第２の導電性材料を含有して成る第２導電性樹脂組成物によって金属線を被覆した電極線とを備え、前記第１導電性樹脂組成物がゴム状弾性を有し、前記第２導電性樹脂組成物がＰＴＣ特性を有することを特徴とする面状発熱体。
【請求項２】
第１導電性樹脂組成物の樹脂成分が、合成ゴム及び熱可塑性エラストマーの少なくとも一方を含有して成る請求項１に記載の面状発熱体。
【請求項３】
第１の導電性材料が、カーボンナノチューブを含有して成る請求項１に記載の面状発熱体。
【請求項４】
第２導電性樹脂組成物が、エチレン系共重合体とカーボンブラックとを含有して成る請求項１に記載の面状発熱体。
【請求項５】
電極として、銅と銀の合金線を用いた請求項１に記載の面状発熱体。
【請求項６】
第１導電性樹脂組成物の体積固有抵抗値の２０℃と５０℃との抵抗比が１．２倍未満であり、かつ第２導電性樹脂組成物の体積固有抵抗値の２０℃と５０℃との抵抗比が２．５倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の面状発熱体。
【請求項７】
電気絶縁性基材を有し、電極線を前記電気絶縁性基材に縫製により設けて成る請求項１に記載の面状発熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正抵抗温度特性を特徴とした面状発熱体に関し、詳しくは、低い抵抗値かつ高い変化倍率の特性を併せ持つ発熱体の構成及びその材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、正抵抗温度特性を有するＰＴＣ抵抗体が発熱体（ヒータ）として使用されている。正抵抗温度特性とは、抵抗体の抵抗値が温度の上昇に従って増加し、ある温度に達すると急激に増加するものをいう。ここで２０℃から５０℃への抵抗値の増加率を変化倍率とする。
【０００３】
ＰＴＣ抵抗体は、結晶性樹脂と導電性材料とを混合して形成させたものが広く知られている。原理は、結晶性樹脂が結晶質から非晶質に転換する際の急激な体積膨張によって、その中に分散していた導電性材料の平均粒子間距離が増加することにより、結果として、抵抗値も増大するものと考えられている。このような原理に基づくＰＴＣ抵抗体は、それ自身で自己温度制御機能を有するため、サーモスタット等の安全装置を設ける必要なく、部品点数を少なくできる利点がある（例えば特許文献１）。
【０００４】
図３において、面状発熱体は、ＰＴＣ抵抗体１２上に配置された電極１１の両面に、樹脂フィルム１０をラミネートして製造したものである。ここで樹脂フィルムとしては、ポリオレフィン系の樹脂を使用している。これらの樹脂を使用することで、高い変化倍率を得ることができる。
【特許文献１】特開平５−２２６１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の構成では、ＰＴＣ特性として高い変化倍率を得ることは可能であるが、そのためにポリオレフィン系の樹脂を使用すると、成形品は固くなり、柔軟性が悪くなる。また、柔軟性を得るために、熱可塑性エラストマーを使用することも可能であるが、そうすると柔軟性は得られるものの、高い変化倍率は得られなくなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、従来の構成では、ＰＴＣ特性として高い変化倍率を得ることは可能であるが、そのためにポリオレフィン系の樹脂を使用すると、成形品は固くなり、柔軟性が悪くなる。また、柔軟性を得るために、熱可塑性エラストマーを使用することも可能であるが、そうすると柔軟性は得られるものの、高い変化倍率は得られなくなるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、金属線を高変化倍率の樹脂組成物で被覆した電極線をヒータ電極として使用し、ヒータ面に柔軟性を持たせた樹脂組成物を使用して構成させたものである。これにより簡便に、高変化倍率かつ柔軟性のある面状発熱体を得ることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の面状発熱体は、周縁に高変化倍率の樹脂組成物の小面積部位と、座面に柔軟性のある樹脂組成物の大面積部位とを分けることで、全体として高変化倍率かつ柔軟性のある面状発熱体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、第１の導電性材料を含有して成る第１導電性樹脂組成物と、第２の導電性材料を含有して成る第２導電性樹脂組成物によって金属線に被覆された電極線とを備え、前記第１導電性樹脂組成物がゴム状弾性を有し、前記第２導電性樹脂組成物がＰＴＣ特性を有することを特徴とするものである。これにより、大面積を占める第１導電性樹脂組成物に柔軟性を付与し、第２導電性樹脂組成物にＰＴＣ特性を付与し、これらを直列接続することで、全体として高変化倍率かつ柔軟性のある面状発熱体を得ることができる。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明の第１導電性樹脂組成物の樹脂成分が、合成ゴム及び熱可塑性エラストマーの少なくとも一方を含有しているものである。これらに導電性材料を充填した組成物は、ＰＴＣ特性が小さいものの、柔軟性に優れる。面状発熱体をシートヒータ等に使用する場合、柔軟性は必須要素であり、特に人が座る部分である座面は、柔らかい方が快適性の高いものとなる。また、座面周縁部は座面部ほどの柔軟性は不要であり、本発明の電極線を配置させることが可能となる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１の発明の第１の導電性材料が、カーボンナノチューブであるものである。カーボンナノチューブを添加することによって抵抗値が低下することは知られているが、同時に変化倍率も小さくなる傾向があったため、ＰＴＣ抵抗体として通常利用することは困難であった。しかし、抵抗値を低下させる点については有用であり、また、カーボンブラックや黒鉛等の他の導電性材料に比べて添加量を少なくすることができるため、抵抗体が硬くなることを緩和させることできる利点もある。
【００１２】
第４の発明は、特に、第１の発明の第２導電性樹脂組成物が、エチレン系共重合体とカーボンブラックとを含有したものである。これにより、高い変化倍率を得ることができる。
【００１３】
第５の発明は、特に、第１の発明の電極として、銅と銀の合金線を用いたものである。これにより、耐屈曲性があり、柔軟性を付与した面状発熱体を使用する上で有用である。
【００１４】
第６の発明は、特に、第１導電性樹脂組成物の変化倍率が１．２倍未満であり、かつ第２導電性樹脂組成物の前記変化倍率が２．５倍以上であるものである。このように大部分の面積を占める第１導電性樹脂組成物の変化倍率が小さくても、第２導電性樹脂組成物の変化倍率を高くすることができれば、全体として、変化倍率を上げることができる。これらの組成物は電気的に直列接続されているからである。
【００１５】
第７の発明は、特に、第１の発明に電気絶縁性基材を備え、かつ電気絶縁性基材に電極線を縫製により設けたものである。これにより、電極線を縫製糸のように縫うことによって簡便に電極を固定することができる。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における面状発熱体の構成概略図を示すものであり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｙ位置断面図である。
【００１７】
図１において、面状発熱体１は、第１導電性樹脂組成物２と、第１導電性樹脂組成物２上に配置された一対の電極線３とから構成されている。そして電極線３は、金属線４が第２導電性樹脂組成物５によって被覆されている。そして電極線３中の金属線４が電源（図示せず）に繋がり、一対の電極を形成している。
【００１８】
金属線４には直径０．１ｍｍを２０本縒った銅と銀の合金線を使用した。そして、第１
導電性樹脂組成物２は、合成ゴムとしてエチレンプロピレンゴム、第１の導電性材料としてカーボンナノチューブを使用し、１７０℃の加熱式のオープンロールで混練して作製した。合成ゴムとしては、スチレンブタジエンゴムでも良い。また、エラストマーでも良く、オレフィン系やスチレン系の熱可塑性エラストマー等があるが、柔軟性の点から合成ゴムの方が良い。カーボンナノチューブの配合は２０重量％である。なお、導電性材料としてカーボンナノチューブに限定されるものでなく、高導電性であれば、例えばケッチェンブラック、アセチレンブラック等でも良い。
【００１９】
そして第２導電性樹脂組成物５には、エチレン系共重合体であるエチレン酢酸ビニルを１７０℃のオープンロールで混練し、さらにカーボンブラックを５０重量％添加して混練して作製した。なお、エチレン酢酸ビニル共重合体に限定されるものでなく、ＰＴＣ発現物質であり、かつ低融点の材料であれば、例えばエチレンアクリルエステル共重合体、エチレンメタクリル酸メチル共重合体等でも良い。
【００２０】
次に、第１導電性樹脂組成物２を２００℃の熱プレス機によって厚み５０〜８０μｍに作製し、冷却前に、第１導電性樹脂組成物２の上に、予め金属線４を第２導電性樹脂組成物５によって被覆して成形した電極線３を置き、固定させる。第１導電性樹脂組成物２と金属線４との間隔は２ｍｍ程度、電極線３の間隔は１００ｍｍ程度となるように作製した。
【００２１】
なお、面状発熱体を不織布等の基材に固定する場合、電極線を並縫い等によって基材に縫いつけ、その上から冷却前の第１導電性樹脂組成物を置き、固定することもできる。同方法によれば、同等の性能を得ることができるのみならず、面状発熱体を基材に安定して固定されることができる。
【００２２】
以上のように作製した面状発熱体の体積固有抵抗値を測定し、各温度での変化倍率を算出した。
【００２３】
なお、第１導電性樹脂組成物のみ（従来例１）及び第２導電性樹脂組成物のみ（従来例２）、第１導電性樹脂組成物と第２導電性樹脂組成物を同量混練した導電性樹脂組成物（従来例３）も併せて作製し、発明の効果を検証した。測定条件である雰囲気温度は、２０〜８０℃の１０℃毎である。その結果図２にしめす説明図より、以下の点が明らかとなる。
【００２４】
従来例１により、カーボンナノチューブを添加することによって少量であっても、体積固有抵抗（２０℃、以下同じ）を１Ω・ｃｍ未満に低下させることができるが、変化倍率（５０℃／２０℃、以下同じ）は１．２倍未満となる。添加量が少ないため柔軟性を有する。
【００２５】
従来例２より、カーボンブラックを添加することによって変化倍率を３．０倍とすることができるが、体積固有抵抗が１０Ω・ｃｍ以上となる。また、カーボンの添加量が多いため、柔軟性に欠ける。
【００２６】
従来例３より、体積固有抵抗を下げることができるが、変化倍率を得ることができない。
【００２７】
本発明では、体積固有抵抗を１０Ω・ｃｍ未満にすることができ、かつ変化倍率を２．５倍以上とすることができた。そして、第２導電性樹脂組成物は柔軟性に欠けるものの全体のうちの周縁部の一部であり、大部分を占める第１導電性樹脂組成物が柔軟性に優れるため、実使用上、面状発熱体全体として柔軟性を有するものとなる。
【００２８】
以上より、特定の特性を有する樹脂組成物を混練することでは得られないが、本発明のように各特性を有する樹脂組成物を直列接続することによって、柔軟性を併せ持つ樹脂組成物を実現することができた。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
以上のように、本発明にかかる面状発熱体は、抵抗値が低いので、１００Ｖ対応の家庭用のみでなく、１０〜２０Ｖ対応の自動車搭載用、数Ｖ程度の乾電池対応のシートヒータとして応用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１における面状発熱体の概略平面図（ｂ）同概略断面図
【図２】面状発熱体の各温度での体積固有抵抗値を説明する図
【図３】（ａ）従来の例における面状発熱体の概略平面図（ｂ）同概略断面図
【符号の説明】
【００３１】
１  面状発熱体
２  第１導電性樹脂組成物
３  電極線
４  金属線
５  第２導電性樹脂組成物
【図１】
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【図２】
2008198407.tif 000004
【図３】
2008198407.tif 000005