(57)【要約】【課題】電極線を綿縫糸や耐熱性繊維等で縫い付けて固定すると、電極線と抵抗体との密着を阻害し、機械的安定性、電気的安定性に欠けることになる。この発明はそれらの課題を解決することを目的とする。【解決手段】面状発熱体１の線条電極３を熱可塑性樹脂組成物の縫糸５によって固定することにより、熱可塑性樹脂が成形時の加熱によって融解させて、ＰＴＣ抵抗体組成物４と線状電極３、線状電極３と電気絶縁性基材２とを強固に接着することができる。したがって、自動車の座席装置の暖房用に装着することで優れた使用感を得ることができるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＴＣ抵抗体組成物と、線条電極と、電気絶縁性基材とを備え、前記線条電極が熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物の縫糸によって固定され、前記縫糸上に前記ＰＴＣ抵抗体組成物を配置した面状発熱体。
【請求項２】
熱可塑性樹脂を融点が８０〜１５０℃の低融点樹脂とした請求項１記載の面状発熱体。
【請求項３】
熱可塑性樹脂がアイオノマー樹脂であり、かつＰＴＣ抵抗体組成物がエチレンメタクリル酸共重合体を含有した請求項１記載の面状発熱体。
【請求項４】
線条電極を亜鉛鍍金線で、熱可塑性樹脂を亜鉛イオンの架橋構造を備えたアイオノマー樹脂でそれぞれ構成した請求項１記載の面状発熱体。
【請求項５】
樹脂組成物に導電体を含有させた請求項１記載の面状発熱体。
【請求項６】
樹脂組成物がＰＴＣ特性を具備していない請求項５記載の面状発熱体。
【請求項７】
電気絶縁性基材を織布、不織布の少なくとも１種類で構成した請求項１記載の面状発熱体。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか１項記載の面状発熱体を装着した自動車の座席装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造的密着性及び電気的接触性が良好で、かつ安定した電流の供給が可能な面状発熱体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、面状発熱体の発熱部としては、ベースポリマーと導電性物質とを溶媒に分散した抵抗体インクを基材に印刷・乾燥・焼成した抵抗体が用いられている。
【０００３】
この抵抗体は通電により発熱する。この種の抵抗体には一般に、導電性物質としてカーボンブラック、金属粉末、グラファイトなどが用いられ、ベースポリマーとして結晶性樹脂が用いられる。このような材料によりこの発熱部はＰＴＣ特性を発揮する。
【０００４】
図５、図６を参照してさらに詳しく述べると、面状発熱体５１は、電気絶縁性の基材５２と、一対の櫛形状電極５３、５４と、ＰＴＣ抵抗体組成物５５と、被覆材５６とを有する。
【０００５】
前記基材５２はポリエステルフィルムなどの樹脂で構成され、櫛形状電極５３、５４はこの基材５２上に銀ペースト等の導電性ペーストを印刷及び乾燥して形成されている。
【０００６】
ＰＴＣ抵抗体組成物５５は、櫛形状電極５３、５４により給電される位置にＰＴＣ抵抗体組成物インクを印刷及び乾燥して形成されている。
【０００７】
基材５２と同様の材質の被覆材５６は櫛形状電極５３、５４とＰＴＣ抵抗体組成物５５とを被覆して保護している。
【０００８】
基材５２、被覆材５６としてポリエステルフィルムを用いる場合、被覆材５６に、例えばポリエチレン等の熱融着性樹脂５７を予め接着しておく。
【０００９】
そして、熱を与えながら加圧することにより、基材５２と被覆材５６とが前記熱融着性樹脂５７を介して接合される。
【００１０】
ＰＴＣ特性とは、温度上昇によって抵抗値が上昇し、ある温度に達すると抵抗値が急激に増加する抵抗温度特性を意味している。したがって、ＰＴＣ特性を有するＰＴＣ抵抗体組成物５５は、面状発熱体５１に自己温度調節機能を付与することができる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭５６−１３６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このように従来の面状発熱体５１にあって、基材５２としてポリエステルフィルムなどの剛直な材料が用いられている。加えて、基材５２と、その上に印刷された櫛形状電極５３、５４、ＰＴＣ抵抗体組成物５５と、さらにその上に配置された接着層を有する被覆材５６とから５層構造を有する。
【００１２】
そのため、基材５２や被覆材５６の材質やその厚さによっては柔軟性に欠けるという実用面での欠点だけでなく、工程が複雑であり量産コストが高くなるという経済面での欠点がある。
【００１３】
そこで、電極を印刷するのではなく、金属製の電極線を予め基材に固定しておき、ＰＴＣ抵抗体組成物をその上に配置する構成が考えられる。これによれば、２層構造で構成することができる。電極線は、一般には綿縫糸、特に耐熱性や強度を持たせるためにはアラミド繊維等を使用して縫い付けられている。
【００１４】
しかし、この場合、構成は簡素になるものの、縫糸が電極線と抵抗体との密着を阻害することになり、さらに、縫糸によって電極線と抵抗体との電気的接触性を阻害してしまうという問題があった。
【００１５】
本発明はこのような従来の課題を解決したものであり、ＰＴＣ抵抗体組成物と電極線、電極線と電気絶縁性基材との密着性を高めた面状発熱体を実現したものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記従来の課題を解決するために、本発明の面状発熱体は、ＰＴＣ抵抗体組成物と、線条電極と、電気絶縁性基材とを備え、前記線条電極が熱可塑性樹脂組成物の縫糸によって固定され、前記縫糸上に前記ＰＴＣ抵抗体組成物が配置されたものである。
【００１７】
これにより、熱可塑性樹脂が成形時の加熱によって融解し、冷却して固化することにより、ＰＴＣ抵抗体組成物と電極、電極と電気絶縁性基材とを接着することになり、それぞれの密着性の優れた面状発熱体を実現することになる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の面状発熱体は、線状電極を縫い付ける縫糸を熱可塑性樹脂とすることによって、ＰＴＣ抵抗体組成物と電極、電極と電気絶縁性基材との間の密着性を向上させることができ、簡素な生産工程で、性能の安定性に優れた面状発熱体を作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
第１の発明は、ＰＴＣ抵抗体組成物と、線条電極と、電気絶縁性基材とを備え、前記線条電極が熱可塑性樹脂組成物の縫糸によって固定され、前記縫糸上に前記ＰＴＣ抵抗体組成物が配置されたものである。
【００２０】
熱可塑性樹脂は加熱により融解し、冷却により固化するため、ＰＴＣ抵抗体組成物と電極、電極と電気絶縁性基材との間を接着させることができる。したがって、熱可塑性樹脂組成物の縫糸を使用することにより、電極を基材に固定するとともに、ＰＴＣ抵抗体組成物をも固定させた安定性の高い面状発熱体を実現することができる。
【００２１】
第２の発明は、前記第１の発明の熱可塑性樹脂を融点が８０〜１５０℃の低融点樹脂としたものである。
【００２２】
融点が高いと成形性が悪くなる一方、融点が低すぎると抵抗体の発熱によって安定性が低下してしまう。
【００２３】
自動車の座席装置の暖房用ヒータを想定した場合、抵抗体の温度が８０℃を超えることはなく、かつ加工性を向上させるために融点が８０〜１５０℃とすることで、耐久性と加工性を備えた面状発熱体を実現することができる。
【００２４】
第３の発明は、前記第１の発明の熱可塑性樹脂がアイオノマー樹脂であり、かつＰＴＣ抵抗体組成物がエチレンメタクリル酸共重合体を含有したものとした。アイオノマー樹脂もエチレンメタクリル酸共重合体であるため、縫糸とＰＴＣ抵抗体組成物との密着性がさ
らに向上することになる。
【００２５】
第４の発明は、前記第１の発明の線条電極を亜鉛鍍金線で、熱可塑性樹脂を亜鉛イオンの架橋構造を備えたアイオノマー樹脂でそれぞれ構成したものである。
【００２６】
これにより、アイオノマー樹脂のカルボン酸基が鍍金亜鉛と架橋構造を形成させることができ、密着性がさらに向上することになる。
【００２７】
第５の発明は、前記第１の発明の樹脂組成物に導電体を含有させたものである。これにより電極とＰＴＣ抵抗体組成との電気接続性を向上させることができる。
【００２８】
第６の発明は、前記第５の発明の樹脂組成物がＰＴＣ特性を具備していないものとした。ＰＴＣ特性を有する場合、温度の上昇とともに縫糸の抵抗が上昇して面状発熱体の電極での発熱が顕在化してしまうが、ＰＴＣ特性を有さなくすることで、これを防止することができる。
【００２９】
第７の発明は、前記第１の発明の電気絶縁性基材を織布、不織布の少なくとも１種類で構成し、面状発熱体に柔軟性を付与し、外力が加わっても容易に変形するようにしたものである。
【００３０】
第８の発明は、前記第１〜７のいずれか一つの発明の面状発熱体を自動車の座席装置の暖房用に装着したもので、着座感の向上を図ったものである。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また各実施の形態特有の構成を適宜組み合わせることができる。
【００３２】
（実施の形態１）
図１，２において、面状発熱体１は、電気絶縁性基材２、線条電極３、ＰＴＣ抵抗体組成物４、及び縫糸５を基本構成とする。
【００３３】
線条電極３は電気絶縁性基材２に配置され、縫糸５で部分的に縫い付けられている。
【００３４】
ＰＴＣ抵抗体組成物４は線条電極３が配置された電気絶縁性基材２上に、例えばＴダイ押し出し法によりフィルム状に押し出して形成されている。これによりＰＴＣ抵抗体組成物４が線条電極３と電気絶縁性基材２とに熱融着されている。
【００３５】
なお、線条電極３に電源からの電力を供給するためのリード線は図示していない。
【００３６】
図３，４は前記面状発熱体１を取り付けた自動車の座席装置を示し、暖房用ヒータとして座部６や、この座部６から立ち上がるように設けられた背もたれ７に電気絶縁性基材２が表面側に位置するように前記面状発熱体１が取り付けられている。
【００３７】
さらに、座部６や背もたれ７には、座席基材８と表皮９とが設けられている。ウレタンパット等の座席基材８は、これに腰掛けた人体による荷重がかかった時に変形し、荷重がかからなくなると形状が復元する。
【００３８】
表皮９は座席基材８を覆っている。すなわち、面状発熱体１は、座席基材８にＰＴＣ抵抗体組成物４側を、表皮９に電気絶縁性基材２側を配置して取り付けられる。なお座部６や背もたれ７の吊り込み部（図示せず）に対応するために、中央部や周縁部に吊り込むた
めの電気絶縁性基材２の延長部（図示せず）が設けられる場合もある。
【００３９】
このように薄い面状発熱体１は変形可能な座席基材８と表皮９に沿って配置されている。そのため面状発熱体１も、座部６や背もたれ７の変形に対応して相似の変形をしなければならない。そのために、種々の発熱パターンを設計し、そのための線条電極３の配置形状を変更する必要がある。ここではその詳細は省略する。
【００４０】
相対向するように配置された幅の広い１対の線条電極３は、面状発熱体１の長手方向の外側部沿って配設されている。
【００４１】
線条電極３に重なるように配設されたＰＴＣ抵抗体組成物４にこの線条電極３より給電することで、ＰＴＣ抵抗体組成物４に電流が流れて発熱する。
【００４２】
ＰＴＣ抵抗体組成物４はＰＴＣ特性を有し、温度が上昇すると抵抗値が上昇して、所定の温度になるように自己温度調節機能を有する。すなわち、ＰＴＣ抵抗体組成物４は面状発熱体１に安全性が高く温度コントロールを不要とする機能を付与する。
【００４３】
上述したように、面状発熱体１は１対の線条電極３を取り付けた電気絶縁性基材２とＰＴＣ抵抗体組成物４との２層構造で構成している。
【００４４】
この構成により、面状発熱体１は簡素な構成で作製することができるので、生産性に優れ、かつ面状発熱体１を構成する材料費が少なくなる。その結果、低コストで生産できる。
【００４５】
電気絶縁性基材２は、例えばポリエステル繊維で作製されたニードルパンチタイプの不織布が用いられる。これ以外にポリエステル織布を用いてもよい。
【００４６】
これらの電気絶縁性基材２は、面状発熱体１に柔軟性を付与し、外力が加わっても容易に変形して自動車の座席装置の暖房用として用いた際の着座感を向上させる。
【００４７】
特に、線条電極３を縫製により取り付ける場合は、縫製による電気絶縁性基材２の針孔から発生する亀裂の防止や柔軟性の点で上記の不織布、織布が最適である。
【００４８】
線条電極３は、電気絶縁性基材２にミシン等で縫製されて取り付けられる。この方法で作製された構成によると、線条電極３は電気絶縁性基材２に強固な固定と電気絶縁性基材２の変形に追従した変形が可能となり、機械的信頼性が向上する。
【００４９】
また、電気絶縁性基材２への縫製は、縫糸５によって行われるので、電極材料や形状の選択範囲が広がる。さらに、線条電極３は従来の複雑な櫛形電極とは異なり、少なくとも直線状の１対の形状の簡素な構成とすることができるので、材料費が廉価で低コスト化が図れる。
【００５０】
線条電極３は、金属導線と金属編組導線の少なくとも１種で構成される。これらの材料は、電気基材絶縁性２への縫製加工が容易であり、生産性が高い。
【００５１】
また、金属導線、金属編組導線の材質、形状の選択範囲が広がる。
【００５２】
また、金属導線、金属編組導線は可撓性に優れ、かつ機械的強度が高いので面状発熱体の伸び、屈曲、変形などを繰り返しても長期にわたり耐え得る。
【００５３】
また、電極は線条で構成されているので従来の複雑な櫛形電極とは異なり、簡素な構成とすることができ、電極材料の低コスト化が図れる。
【００５４】
線条電極３の抵抗は、できるだけ低く、線条電極３での電圧ドロップが小さいことが好ましい。線条電極３は、面状発熱体１に印加する電圧の電圧ドロップが１Ｖ以下となる抵抗値が適しており、抵抗値で表現すれば１Ω／ｍ以下がよい。
【００５５】
また、線条電極３の線径は、大きいと面状発熱体１に凹凸が形成され、着座感が損なわれるため、直径１ｍｍ以下が好ましく、さらにより快適な着座感を実現するには直径０．５ｍｍ以下がよい。
【００５６】
この抵抗値を実現する材料は、銅、錫メッキを施した銅、銅−銀合金、亜鉛鍍金金属線等の単線、撚り線、編組線が挙げられる。
【００５７】
ＰＴＣ抵抗体組成物４の樹脂としては、カーシートヒータのように発熱温度が４０〜５０℃と比較的低い場合には、低融点の樹脂である変性オレフィン系樹脂、例えばエチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンアクリル酸エチル共重合体、エチレンメタクリル酸メチル共重合体、エチレンメタクリル酸共重合体、エチレンアクリル酸ブチル等のエステル系のエチレンコポリマーを用いることが好ましい。
【００５８】
縫糸５は、低融点の熱可塑性樹脂によって成形されており、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンメタクリル酸共重合体、アイオノマー樹脂等が使用できる。
【００５９】
また、縫糸５に導電性を付与するために、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ、カーボン繊維等の導電材を添加することができる。
【００６０】
次に、面状発熱体１の作製方法について一例を述べる。
【００６１】
先ず、ポリエステル繊維の不織布からなる電気絶縁性基材２に直径０．1μｍの亜鉛鍍金金属線１０本を撚り線化したものを用い、縫糸４で図１に示す形状にミシンで縫製し、線条電極３を形成する。
【００６２】
ここで、縫糸４は亜鉛架橋タイプのアイオノマー樹脂にカーボンナノチューブを２０重量％添加して成形させた樹脂組成物である。この時の１対の線条電極３の電極間距離は１００ｍｍとしている。
【００６３】
次に、ＰＴＣ特性を発現する組成物として、融点が９０〜１００℃のエチレンメタクリル酸共重合体と、カーボンブラックを混練混合して抵抗体組成物を作製する。そして、抵抗体組成物を押出装置に連結されたＴダイより押し出してフィルム状に成型する。
【００６４】
このようにしてＰＴＣ抵抗体組成物４が作製される。抵抗体組成物の混練混合は、熱ロール、ニーダー、２軸混練機などの装置で行われる。
【００６５】
ＰＴＣ抵抗体組成物４の厚みは、特に限定されるものではないが、柔軟性、材料コスト、適正な抵抗値、加重が加わった時の強さの点で２０〜２００μｍが適切であり、望ましくは３０〜１００μｍがよい。
【００６６】
次に、フィルム状に成型され、Ｔダイから押し出されたＰＴＣ抵抗体組成物４は、予め作製された線条電極３を縫糸４によって取り付けた電気絶縁性基材２の線条電極３の存在
する面とラミネータにより熱融着されて貼り合わされる。
【００６７】
この際、縫糸４がラミネータによる加熱によって融解され、電気絶縁性基材２と線条電極３、ＰＴＣ抵抗体組成物４と線条電極３が接着することになる。以上のようにして面状発熱体１が完成する。
【００６８】
以上のように構成された面状発熱体１は、亜鉛架橋タイプのアイオノマー樹脂を成分とする縫糸５と亜鉛鍍金金属製の線条電極３は亜鉛イオンを介して密着性が高いものであり、エチレンメタクリル酸共重合体を成分とするアイオノマー樹脂と同成分によるＰＴＣ抵抗体組成物４は密着性が高いものである。
【００６９】
また、カーボンナノチューブを添加した縫糸５は体積固有抵抗で１Ω・ｃｍと導電性が高く、かつＰＴＣ特性を有していないものである。これにより、線条電極３とＰＴＣ抵抗体組成物４の電気的接続の阻害を抑えることができ、かつ縫糸５での発熱を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明による面状発熱体は、構成が簡単で、ＰＴＣ特性の安定性に優れ、さらに外力による変形に対して機械的な安定性を有する。この面状発熱体は、例えば連続した曲面や平面の組み合わせ等のある器具の表面形状に装着可能であるため、暖房用ヒータとして自動車の座席、ハンドル、その他の暖房を必要とする電気床暖房などの器具に適用できる。また、生産性に優れ低コストが図れるので応用商品の適用範囲が拡大される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態１における面状発熱体を示す平面図
【図２】図１のＸ−Ｙ断面図
【図３】自動車の座席装置に採用した場合の側面図
【図４】同正面図
【図５】従来の面状発熱体の平面図
【図６】図５のＸ−Ｙ断面図
【符号の説明】
【００７２】
１  面状発熱体
２  電気絶縁性基材
３  線条電極
４  ＰＴＣ抵抗体組成物
５  縫糸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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