(57)【要約】【課題】釘ないしネジを打つという施工ミスをいち早く検知し得る、安全性にとくに優れ、床暖房用に好適なＰＴＣ導電性面状発熱体を提供すること。【解決手段】基材に導電性塗料を塗布したＰＴＣ導電性の面状発熱部と該面状発熱部の幅方向の両端部分に電極線を有し、かつ電気絶縁フィルムで保護されている面状発熱体において、該面状発熱体の裏面に誘電率が１．３以下の低誘電率シートを介してアース層を設け、これをアース端子により該面状発熱体に設けたアース線に連結してなるＰＴＣ導電性面状発熱体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に導電性塗料を塗布したＰＴＣ導電性の面状発熱体と該面状発熱体の幅方向の両端部分に電極線を有し、かつ電気絶縁フィルムで保護されている面状発熱体において、該面状発熱体の裏面に誘電率が１．３以下の低誘電率シートを介してアース層を設け、これをアース端子により該面状発熱体に設けたアース線に連結してなるＰＴＣ導電性面状発熱体。
【請求項２】
基材が繊維綿布であることを特徴とする請求項１記載のＰＴＣ導電性面状発熱体。
【請求項３】
導電性塗料が導電性物質としてカーボンブラックを含有し、マトリックスが高分子化合物である塗料であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＰＴＣ導電性面状発熱体。
【請求項４】
電気絶縁フィルムがポリエチレンテレフタレートフィルムであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のＰＴＣ導電性面状発熱体。
【請求項５】
低誘電率シートが独立気泡型の高分子発泡体からなることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のＰＴＣ導電性面状発熱体。
【請求項６】
独立気泡型の高分子発泡体がポリオレフィン発泡体であることを特徴とする請求項５記載のＰＴＣ導電性面状発熱体。
【請求項７】
アース層がアルミ箔からなることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のＰＴＣ導電性面状発熱体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＴＣ導電性面状発熱体に関し、さらに詳しくは、施工ミスをいち早く検知し得る、安全性にとくに優れ、床暖房用に好適なＰＴＣ導電性面状発熱体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、面状発熱体として、約１００℃以下の低温領域において自己温度制御性（ＰＴＣ特性）を有しない抵抗発熱体、たとえばニクロム線を使用した発熱体は広く利用されている。しかし、これらの宿命的欠陥は、温度が、実用上または安全上好ましくない程度に高い領域までに上昇する危険があり、複雑な過熱防止機構が必要であった。
また、ＰＴＣ特性を有する導電性塗料をたとえば繊維布帛上に形成し、これを面状発熱体として使用することが知られている。しかし、これらの欠陥は、安定性に欠けており、信頼されるものが少なく、特に長期使用後の経時変化等を免れ得ないことから、これらを組み込んだ最終製品の設計に大きな制約を課していることである。
【０００３】
従来、ＰＴＣ特性を有する面状発熱体のこれらの欠陥を解消するとともに電気絶縁性を付与する方法として、面状発熱体の表面に電気絶縁性の合成樹脂フィルムをラミネートするか袋状に被覆する方法が知られている。しかし、このような保護方法を採っても、たとえば面状発熱体をフローリング床暖房用に使用するような場合誤って釘ないしネジを打つという施工ミスにより面状発熱体に孔を開けてしまうようなことが起こり得、それが検知されずに放置されると、水の浸入等により面状発熱体の特性を著しく損なうことになりかねない。通常、面状発熱体によるフローリング床暖房はフローリングの下に面状発熱体を敷設するので、上記のような施工ミスを検知するのがきわめて困難である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、釘ないしネジを打つという施工ミスをいち早く検知し得る、安全性にとくに優れ、床暖房用に好適なＰＴＣ導電性面状発熱体を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者が、鋭意検討した結果、本発明の上記目的は下記の構成を有する本発明によって工業的に有利に達成された。
【０００６】
〔１〕　基材に導電性塗料を塗布したＰＴＣ導電性の面状発熱体と該面状発熱体の幅方向の両端部分に電極線を有し、かつ電気絶縁フィルムで保護されている面状発熱体において、該面状発熱体の裏面に誘電率が１．３以下の低誘電率シートを介してアース層を設け、これをアース端子により該面状発熱体に設けたアース線に連結してなるＰＴＣ導電性面状発熱体。
〔２〕　基材が繊維綿布もしくは合成樹脂フィルムであることを特徴とする上記〔１〕記載のＰＴＣ導電性面状発熱体。
〔３〕　導電性塗料が導電性物質としてカーボンブラックを含有し、マトリックスが高分子化合物である塗料であることを特徴とする　上記〔１〕又は上記〔２〕に記載のＰＴＣ導電性面状発熱体。
〔４〕　電気絶縁フィルムがポリエチレンテレフタレートフィルムであることを特徴とする上記〔１〕〜上記〔３〕のいずれかに記載のＰＴＣ導電性面状発熱体。
〔５〕　低誘電率シートが独立気泡型の高分子発泡体からなることを特徴とする上記〔１〕〜上記〔４〕のいずれかに記載のＰＴＣ導電性面状発熱体。
〔６〕　独立気泡型の高分子発泡体がポリオレフィン発泡体であることを特徴とする上記〔５〕記載のＰＴＣ導電性面状発熱体。
〔７〕　アース層がアルミ箔からなることを特徴とする上記〔１〕〜上記〔６〕のいずれかに記載のＰＴＣ導電性面状発熱体。
【０００７】
本発明の最大の特徴は、面状発熱体をＰＴＣ導電性にすることにより面状発熱体の安全性を高めると共に、万が一釘ないしネジを打つという施工ミスを犯しても通電すると漏電ブレーカーが落ちて該施工ミスを直ちに検知出来る構造とした点にある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、ＰＴＣ導電性の面状発熱部を構成するシートとしては、特に制限されず、従来公知のいかなるものも使用可能であり、典型的にはＰＴＣ導電性塗料を基材である繊維綿布、たとえば織物に含浸させ、乾燥、加熱工程を経て作製されたものが用いられる。繊維布帛には、予め電極線を内包するものを用いるのが好ましい。かかる繊維布帛としては、綿、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、アクリル系繊維、ビニロン系繊維等、又はこれらのうち少なくとも１種を含む紡績糸、又は混繊糸等よりなる繊維糸条を経糸及び／又は緯糸に配し、その経糸及び又は緯糸の一部に銅線又はこれに代わる良導電性線条物を所定間隔で配置した繊維織物が挙げられる。加熱方法としては、たとえば、遠赤外線照射、マイクロウエーブ照射、誘電加熱等が利用出来るが、これらに限定されるものではなく、適切な温度管理が可能なものであればよく、また、導電性塗料の溶媒の発散速度に塗膜の表面と内部とで差ができない方法が好ましい。
【０００９】
この際使用されるＰＴＣ導電性塗料としては、導電性物質としてカーボンブラックを含有し、マトリックスが高分子化合物である塗料であればいずれでもよく、典型的には米国特許第５，５５６，５７６号明細書に記載されているものが用いられる。すなわち、次の順序の工程により製造される導電性塗料である。（１）加熱された攪拌容器に芳香族の溶剤を入れ、４０〜６０℃の温度まで加熱する。（２）熱可塑性樹脂、未硬化の熱硬化性樹脂及びエラストマーより選ばれた基板形成物質を、後の工程における導電性物質の２５〜４０重量％加える。（３）添加される導電性粉体の２５〜４０重量％のパラフィンを添加し、すべての固形分が溶解するまで、攪拌を続ける。（４）黒鉛、カーボンブラック、金属粉等から選択された導電性微細粉体を加え、滑らかなペーストが形成されるまで攪拌する。（５）そのペーストを、導電性微細粉体の実質的に均一な分散体となるまで混練する。この際カーボンブラックの使用が最も好ましい。
【００１０】
ＰＴＣ導電性の面状発熱シートとして糸に導電性塗料を含浸させて得たものも使用可能である。糸に導電性塗料を含浸させてＰＴＣ導電性を付与せしめた糸を編織することにより繊維綿布となし、これを用いるのである。この場合、電極に用いる電極線も任意の素材を選択することが出来、編織の際任意の形状に挿入することができる。また、面状発熱体の横糸の方向に電圧を加えると、縦糸には殆ど電圧が加わらず、発熱機能を発揮しない。この場合、面布に導電性塗料を含浸させた糸を使用し、導電性塗料を含浸させていない糸との組み合わせで編織すれば、電圧が加わる方向の糸のみに、発熱機能を付与させることで、塗料の節約が可能となる。この場合、導電性塗料を含浸させる糸に、たとえば、ナイロン等のような引張強度の高い繊維を撚り合わせたケーブルを使用することにより発熱体の強度を増強することが出来る。
【００１１】
本発明において電気絶縁フィルムとしては、通常、合成樹脂フィルムが用いられる。かかる合成樹脂フィルムとしてはポリエステルフィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリイミドフィルム、ポリアミドフィルム及びポリプロピレンフィルム等が挙げられる。なかでもポリエステルフィルムであるポリエチレンテレフタレートフィルムが好ましく用いられる。
本発明において、面状発熱体を電気絶縁フィルムで保護する方法としては、通常、ラミネートする方法か袋状に被覆する方法のいずれかが用いられる。ラミネートする場合は、アクリル系接着剤、およびエチレン−メタクリル酸共重合体、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等のポリエチレン系接着剤等の接着剤を用いることが好ましい。
【００１２】
本発明において、面状発熱体の裏面に誘電率が１．３以下の低誘電率シートを介してアース層を設け、これをアース端子により該面状発熱体の上端部分に設けたアース線に連結してなる構造とする必要がある。かかる構造とすることによって、誤って釘等を打ってしまった際、通電するとただちに家庭用の通常の漏電ブレーカが落ち、異常をすばやく検知することが可能となる。
本発明において、低誘電率シートとしては、独立気泡型の高分子発泡体が好ましく用いられる。ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンの独立気泡型発泡体シート、およびフッ素樹脂の独立気泡型発泡体シートが特に好ましく用いられる。
【００１３】
本発明において、アース層としては導電性シートであればいかなるものでも使用可能であるが、アルミ箔が好ましく用いられる。
本発明にかかる面状発熱シートは面状発熱体の外装に電気絶縁性の高分子フィルムを用いているが、この裏面に直接アルミニウム箔などでアース層を作ると、当該高分子フィルムが高い誘電率を有するために、面状発熱体／電気絶縁性高分子フィルム／アルミニウム箔間で、いわゆるコンデンサー現象が起こり、これにより無視し得ない静電容量が生成されることになり、即ち静電容量は感度電流３０ｍＡの漏電遮断器を遮断するのに十分な大きな値になるため好ましくなく、従って、本発明においては、電気絶縁性の高分子フィルムに低誘電率シートを介してアルミニウム箔を積層するという特別の構成を採用することにより、不都合な静電容量の生成を大幅に低減させて実害の無いようにすると共に、誤って釘やネジを打ったときに直ちに漏電ブレーカが作動するようにしたのである。
本発明においては、低誘電率シートの誘電率は１．３以下であることが必要である。１．３を超えると、静電容量の生成量が無視し得なくなるからである
【００１４】
図１は、本発明にかかるＰＴＣ導電性面状発熱体の構成を示す概略図であり、リード線６から電力が供給され、このリード線に電極線７が連結している。この電極線７に接するＰＴＣ特性を有する面状発熱体が電極線７間で通電され、発熱する。
図２は、図１におけるＡ−Ａ’間断面図である。図２において、アース線１が面状発熱体３の上の電気絶縁フィルム２に接して設けられ、裏面の電気絶縁フィルム２には低誘電率シート４を介してアース層５が設けられている。
【００１５】
本発明にかかるＰＴＣ導電性面状発熱体は、種々な用途、例えば暖房用床パネル、ビニールハウス用暖房機器、除霜・水凍結防止ヒーター、調理器、融雪機器、便座装置、屋外用座席、および植物乾燥器等に好適に用いられる。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００１７】
グラファイト（日本グラファイト社製：ＳＰ−２０）３．５ｋｇ、アセチレブラック（電気化学社製：デンカブラック）１．５ｋｇ、をエチレン／プロピレン／スチレンコポリマー（シェル社製：ＫｒａｔｏｎＧ１７０１）５ｋｇ、ポリスチレン１ｋｇ、パラフィン４ｋｇ、及びＭＥＫ／キシレン＝２０／８０の混合溶媒１５ｋｇよりなる溶液に添加し、均一なペーストとした後、これを１．５倍量のキシレンで希釈し発熱材を含むコーティング液を調整した。
【００１８】
一方、約１ｍｍの間隔で整経したポリエステル／綿混紡糸（２０／２メートル番手）の中に良導電性線条物として２７５ｄｔｅｘ／ｆのポリエステルフィラメント糸の表面に幅約０．３ｍｍの銅箔を巻いたカバーリング糸５本を引き揃えて約２５ｃｍ毎に５本の電極を配置し、緯糸にポリエステル／綿混紡糸（２０／２メートル番手）を用いて約１ｍｍ間隔で打ち込んで幅５００ｍｍであって、長さがそれぞれ６００ｍｍ、１７５０ｍｍおよび２６５０ｍｍである３水準の目の粗い織物を形成し、得られた織物を上記コーティング液に浸漬して、軽くロールで絞った後、加熱乾燥した。その後スリットして、それぞれ幅２５０ｍｍの３水準（長さ６００ｍｍ、１７５０ｍｍおよび２６５０ｍｍ）のＰＴＣ導電性面状発熱体を得た。
かかる面状発熱体に、接着剤層として住友化学工業株式会社製スミカセンＬ７０５（ＭＦＲ＝７、密度＝０．９１９ｇ／ｃｍ３、低密度ポリエチレン、メルトテンション：９．４ｇ）を用い、アンカーコート剤として、２液反応型芳香族エステル系アンカーコート剤（塗布量は固形分で０．２ｇ／ｍ２。）を用いて、東洋紡績株式会社製「東洋紡エステル」Ｅ５１０２（ＰＥＴ）フィルム厚み５０μｍの電気絶縁フィルムを、シート両面にラミネートした。かくしてラミネートされた３水準の面状発熱体は電源ＡＣ２００Ｖで電力密度は約４００Ｗ／ｍ２であった。
この電気絶縁フィルムをラミネートした面状発熱体の裏面にアクリル系２液硬化型接着剤により発泡倍率５倍のポリプロピレン発泡体シート（厚さ：１ｍｍ）を接着し、さらにその上に５０μｍのアルミニウム箔をアクリル系２液硬化型接着剤により積層させた。
得られた３水準の面状発熱体について静電容量を測定した結果、下記表１に記載の値を得た。
【００１９】
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実際、本発明にかかるＰＴＣ導電性面状発熱体（長さ２６５０×幅２５０を使用して、図３に示す×印の箇所にそれぞれ釘を打ったところ、すべて場合感度電流３０ｍＡの漏電ブレーカは遮断された。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、面状発熱体をＰＴＣ導電性にすることにより面状発熱体の安全性を高めると共に、万が一釘ないしネジを打つという施工ミスを犯しても通電すると漏電ブレーカが落ちて該施工ミスを直ちに検知出来るＰＴＣ導電性面状発熱体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＰＴＣ導電性面状発熱体の概略図。
【図２】図１のＡ−Ａ’間断面図
【図３】釘打ち部分を示す図
【符号の説明】
１：アース線
２：電気絶縁フィルム
３：面状発熱体
４：低誘電率シート
５：アース層
６：リード線
７：電極線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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