(57)【要約】  本発明に係るＰＴＣ抵抗体は、第１の樹脂と第１の導電体からなる第１のＰＴＣ組成物と、第２の樹脂と第２の導電体からなり、第１のＰＴＣ組成物と混練された第２のＰＴＣ組成物と、を有し、第１の導電体は、少なくとも部分的に第２の導電体と異なることを特徴とする。第１および第２の樹脂の一方は、被反応性樹脂と、この被反応性樹脂と架橋反応する反応性樹脂とからなる。ＰＴＣ抵抗体は難燃剤を有していても良い。またＰＴＣ抵抗体は耐液性樹脂を有していても良い。
2010517206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの樹脂と少なくとも二つの導電体からなる少なくとも一つのＰＴＣ組成物を有し、前記少なくとも二つの導電体は、互いに異なる少なくとも二つの導電体を有することを特徴とするＰＴＣ抵抗体。
【請求項２】
前記少なくとも一つのＰＴＣ組成物は、
第１の樹脂と少なくとも一つの第１の導電体からなる第１のＰＴＣ組成物と、
第２の樹脂と少なくとも一つの第２の導電体からなり、前記第１のＰＴＣ組成物と混練された第２のＰＴＣ組成物と、を有し、
前記少なくとも一つの第１の導電体と前記少なくと一つの第２の導電体は、少なくとも部分的に異なることを特徴とする請求項第１項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項３】
前記第１および第２のＰＴＣ組成物の一方は複数の群を形成し、それら群が前記第１および第２のＰＴＣ組成物の他方内に分布していることを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項４】
前記第１および第２のＰＴＣ組成物の一方は、２０〜８０重量％範囲で前記ＰＴＣ抵抗体内に含まれていることを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項５】
前記第１および第２のＰＴＣ組成物の一方は、３０〜７０重量％範囲で前記ＰＴＣ抵抗体内に含まれていることを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項６】
前記第１および第２のＰＴＣ組成物の一方は、４０〜６０重量％範囲で前記ＰＴＣ抵抗体内に含まれていることを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項７】
前記第１および第２の樹脂の一方は、被反応性樹脂と、この被反応性樹脂と架橋反応する反応性樹脂とからなることを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項８】
前記被反応性樹脂は変性オレフィン系樹脂からなることを特徴とする請求項第７項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項９】
前記変性オレフィン系樹脂はエステル系のエチレンコポリマーからなことを特徴とする請求項第８項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項１０】
前記エステル系のエチレンコポリマーは、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、およびエチレンアクリル酸ブチルのいずれかであることを特徴とする請求項第９項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項１１】
前記反応性樹脂は、１〜２０重量％の範囲で第１および第２の樹脂の前記一方に含まれることを特徴とする請求項第７項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項１２】
前記反応性樹脂は、１〜１０重量％の範囲で第１および第２の樹脂の前記一方に含まれることを特徴とする請求項第７項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項１３】
前記被反応性樹脂と前記反応性樹脂は、カルボニル基、エポキシ基は、カルボキシル基、エステル基、水酸基、アミノ基、ビニル基、無水マレイン酸基、オキサゾリン基、オキサゾリン基、無水マレイン酸基、から選択された異なる官能基を有することを特徴とする請求項第７項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項１４】
前記第１および第２の樹脂は互いに親和性を有することを特徴とする請求項第７項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項１５】
前記第１および第２の樹脂の他方は、カルボニル基、エポキシ基は、カルボキシル基、エステル基、水酸基、アミノ基、ビニル基、無水マレイン酸基、オキサゾリン基、オキサゾリン基、無水マレイン酸基、から選択された官能基を有することを特徴とする請求項第７項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項１６】
前記第１および第２の樹脂の少なくとも一方は、熱可塑性エラストマーを有することを特徴とする請求項第２項記載。
【請求項１７】
前記熱可塑性エラストマーは、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマーの少なくとも１種からなることを特徴とする請求項第１６項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項１８】
前記熱可塑性エラストマーは、５〜２０重量％の範囲で、前記第１および第２の樹脂の少なくとも一方に含まれることを特徴とする請求項第１６項記載。
【請求項１９】
前記少なくとも一つの第１の導電体は、前記少なくとも一つの第２の導電体に含まれていない導電体を少なくとも一種含むことを特徴とする請求項第２項記載。
【請求項２０】
前記少なくとも一つの第１の導電体はカーボンブラックを含み、前記少なくと一つの第２の導電体グラファイトを含むことを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項２１】
前記少なくとも一つの第１の導電体および前記少なくとも一つの第２の導電体は各々、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、導電性セラミック繊維、導電性ウィスカ、金属繊維、導電性無機酸化物、導電性ポリマー繊維の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項２２】
前記すくなとも一つの第１の導電体および前記少なくとも一つの第２の導電体の少なくとも一方はフレーク状に形成されていることを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項２３】
前記第１および第２の樹脂の少なくとも一方は、金属粉末および導電性非金属粉末の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項２４】
前記少なくとも一つの第１導電体および前記少なくとも一つの第２の導電体の一方は、その導電体を含む前記第１あるいは第２のＰＴＣ組成物に対して３０〜９０重量％の範囲で、内に含まれていることを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項２５】
前記少なくとも一つの第１の導電体および前記少なくとも一つの第２の導電体の一方は、その導電体を含む前記第１あるいは第２のＰＴＣ組成物に対して４０〜８０重量％の範囲で含まれていることを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項２６】
前記少なくとも一つの第１の導電体および前記少なくとも一つの第２の導電体の一方は、その導電体を含む前記第１あるいは第２のＰＴＣ組成物に対して６０〜７０重量％の範囲で含まれていることを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項２７】
前記少なくとも一つの第１の導電体および前記少なくとも一つの第２の導電体の他方は、その導電体を含む前記第１あるいは第２のＰＴＣ組成物に対して２０〜８０重量％の範囲含まれていることを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項２８】
前記少なくとも一つの第１の導電体および前記少なくとも一つの第２の導電体の他方は、その導電体を含む前記第１あるいは第２のＰＴＣ組成物に対して３０〜７０重量％の範囲で含まれていることを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項２９】
前記少なくとも一つの第１の導電体および前記少なくとも一つの第２の導電体の他方は、その導電体を含む前記第１あるいは第２のＰＴＣ組成物に対して３０〜６０重量％の範囲で含まれていることを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項３０】
前記ＰＴＣ抵抗体は、０．０００７〜０．０１６Ω・ｍの範囲の比抵抗を有することを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項３１】
前記ＰＴＣ抵抗体は、０．００１１〜０．００７８Ω・ｍの範囲の比抵抗を有することを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項３２】
５０℃での前記ＰＴＣ抵抗体の比抵抗は、２０℃での前記ＰＴＣ抵抗体の比抵抗の少なくとも２倍以上であることを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項３３】
５０℃以下での前記ＰＴＣ抵抗体の比抵抗は、前記第１および第２のＰＴＣ組成物のいずれの比抵抗よりも低く、５０℃以上での前記ＰＴＣ抵抗体の比抵抗は、前記第１および第２のＰＴＣ組成物のいずれの比抵抗よりも高いことを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項３４】
前記ＰＴＣ抵抗体は、７ｋｇｆ以下の荷重がかかった場合に最大５％伸びることを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項３５】
前記ＰＴＣ抵抗体の熱膨張係数は、２０×１０−５／Ｋ〜４０×１０−５／Ｋの範囲にあることを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項３６】
前記第１および第２のＰＴＣ組成物の少なくとも一方は難燃剤を含むことを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項３７】
前記難燃剤は、リン系難燃剤、窒素系難燃剤や、シリコーン系難燃剤、無機系難燃剤や、およびハロゲン系難燃剤の少なくとも一つからなることを特徴とする請求項第３６項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項３８】
前記ＰＴＣ抵抗体は以下の少なくとも一つの条件を満足することを特徴とする請求項第３６項記載にＰＴＣ抵抗体。
（ａ）ガスの炎でＰＴＣ抵抗体の端面をあぶり、６０秒後に前記ガスの炎を消すと、ＰＴＣ抵抗体は焦げてもＰＴＣ抵抗体自体は燃えない
（ｂ）ガスの炎でＰＴＣ抵抗体の端面をあぶり、ＰＴＣ抵抗体に一旦火がついても６０秒以内、しかも２インチ以内で消火する
（ｃ）ガスの炎でＰＴＣ抵抗体の端面をあぶり、ＰＴＣ抵抗体に着火しても表面から厚さ１／２インチの領域で、炎が４インチ／分以上の速度で進行しない。
【請求項３９】
前記難燃剤は、５重量％以上の範囲で前記ＰＴＣ抵抗体にふくまれることを特徴とする請求項第３６項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項４０】
前記難燃剤は、１０〜３０重量％の範囲で前記ＰＴＣ抵抗体にふくまれることを特徴とする請求項第３６項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項４１】
前記難燃剤は、１５〜２５重量％の範囲で前記ＰＴＣ抵抗体にふくまれることを特徴とする請求項第３６項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項４２】
前記ＰＴＣ抵抗体は、耐液性樹脂を含むことを特徴とする請求項第２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項４３】
前記耐液性樹脂は、前記第１および第２のＰＴＣ組成物に対して１０重量％以上含まれることを特徴とする請求項第４２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項４４】
前記耐液性樹脂は、前記第１および第２のＰＴＣ組成物に対して１０〜７０重量％の範囲で含まれることを特徴とする請求項第４２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項４５】
前記耐液性樹脂は、前記第１および第２のＰＴＣ組成物に対して３０〜５０重量％の範囲で含まれることを特徴とする請求項第４２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項４６】
前記耐液性樹脂は、エチレン−ビニルアルコール共重合体、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマーの少なくとも一種からなることを特徴とする請求項第４２項記載のＰＴＣ抵抗体。
【請求項４７】
前記反応性樹脂は耐液性樹脂を含むことを特徴とする請求項第７項記載のＰＴＣ抵抗体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＴＣ特性を有する発熱体、特にＰＴＣ特性に優れた高分子抵抗体組成物と、この高分子抵抗体組成物を用いた信頼性の高い面状発熱体に関する。面状発熱体は変形自在な特性を有し、器具の任意の形状面に装着可能である。
【背景技術】
【０００２】
ＰＴＣ特性とは、温度が上昇すると、それにともなって抵抗値が上昇する特性を意味する。このようなＰＴＣ特性を有する面状発熱体は、自らが発する発熱温度をセルフコントロールする。従来この種の面状発熱体の発熱部には抵抗体が使用されている。この抵抗体は、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から作成される。
【０００３】
即ち、この抵抗体インクを、発熱体を構成する基材に印刷し、乾燥させた後、焼成させて面状の抵抗体とする（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。この抵抗体は通電されることにより発熱する。この種の抵抗体の導電性物質としては、一般的にカーボンブラック、金属粉末、グラファイトなどが用いられる。またベースポリマーとしては、一般的に結晶性樹脂が用いられる。このような材料によって構成された面状発熱はＰＴＣ特性を発揮する。
【０００４】
図１Ａは特許文献１に記載された従来の面状発熱体の平面図である。説明のために発熱体の内部の構成を透視して示している。図１Ｂは図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線の断面図である。図１Ａ、図１Ｂに示すように、面状発熱体１０は、基材１１と、一対の電極１２、１３と、高分子抵抗体１４と、被覆材１５とから形成されている。電極１２，１３は櫛形状をなしている。基材１１は電気絶縁性を有する材料、例えばポリエステルフィルムなどの樹脂で構成されている。
【０００５】
銀ペースト等の導電性ペーストを基材１１上に印刷し、乾燥させることにより、電極１２、１３が形成されている。高分子抵抗体１４は、櫛状の電極１２、１３と電気的に接触し、これら電極によって給電される。高分子抵抗体１４はＰＴＣ特性を有する。高分子抵抗体１４は高分子抵抗体インクからなり、このインクを基材上の電極１２，１３と電気的に接触できる位置に印刷し、乾燥させる。被覆材１５は基材１１と同様の材質からなり、電極１２、１３と高分子抵抗体１４とを被覆して保護する。
【０００６】
基材１１と被覆材１５としてポリエステルフィルムを使用する場合、被覆材１５に例えば変性ポリエチレン等の熱融着性樹脂１６を予め接着しておく。そして熱を与えながら基材１１と被覆材１５を加圧する。これにより、基材１１と被覆材１５とが熱融着性樹脂１６によって接合される。被覆材１５と熱融着性樹脂１６は、電極１２、１３と高分子抵抗体１４とを外界から隔離する。そのため面状発熱体１０は長期に渡って信頼性が維持される。
【０００７】
図２は、被覆材１５を貼り合わせる装置の概略構成断面図を示している。この図に示すように、２つの加熱ロール２０、２１からなるラミネータ２２が加熱加圧を行う。すなわち、電極１２、１３と高分子抵抗体１４とが予め形成された基材１１と、熱融着性樹脂１６が予め接着された被覆材１５と、を重ね合わせてタミネータ２２に供給する。これらを加熱ロール２０、２１で加熱加圧して一体の面状発熱体１０とする。
【０００８】
このように構成された高分子抵抗体はＰＴＣ特性を有し、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。高分子抵抗体１４がＰＴＣ特性を有するので、面状発熱体１０は、自己温度調節機能を有する。
【０００９】
また、特許文献２は、非晶質ポリマーと、結晶性ポリマー粒子と、導電性カーボンブラックと、グラファイトと、無機充填剤からなるＰＴＣ組成物を開示している。このＰＴＣ組成物を有機溶剤に分散させてインクを作製する。その後、電極を設けた樹脂フィルム上にこのインクを印刷して高分子抵抗体を作成し、更に架橋のための熱処理を行う。保護層として、樹脂フィルムを高分子抵抗体上に積層して、面状発熱体を完成させる。この特許文献２の面状発熱体は、特許文献１と同様なＰＴＣ発熱特性を有する。
【００１０】
また、図３は特許文献３に記載された他の従来の面状発熱体の断面図を示している。図３に示すように、面状発熱体３０は柔軟な基材３１を有する。この基材３１の上には、電極３２、３３と、高分子抵抗体３４が印刷方式により順次積層されている。さらにその上に柔軟な被覆層３５が形成されている。基材３１はガスバリア性と防水性を有する。また基材３１は長繊維からなるポリエステル不織布を有し、このポリエステル不織布の表面には、ポリウレタン系などのホットメルトフィルムが貼り合わせられている。こうして基材３１は液体、即ち高分子抵抗体インク、を含浸することができる。
【００１１】
被覆層３５はポリエステル不織布を有し、このポリエステル不織布の表面にポリエステル系などのホットメルトフィルムが貼り合わせられている。被覆層３５もガスバリア性、防水性を有している。被覆層３５は基材３１と接着され、電極３２、３３と高分子抵抗体３４の全体を被覆している。特許文献３の面状発熱体３０は全部で６層構造となっている。この特許文献３の面状発熱体も特許文献１と同様のＰＴＣ発熱特性を有する。
【００１２】
図４Ａおよび図４Ｂは、高分子抵抗体３４内で、ＰＴＣ特性が発現するメカニズムを説明するための説明図である。図４Ａおよび図４Ｂに示されたＰＴＣ抵抗体はカーボンブラックのような粒状導電体４０を有している。図４Ａは常温下の状態を示し、図４Ｂは温度が上昇した状態を示している。
【００１３】
高分子抵抗体３４内では、図４Ａに示すように、粒状導電体４０が樹脂組成物４１の中で互いに点接触して、導電パスを形成している。電極３２、３３間に電流を印加すると、点接触している粒状導電体４０を通して電流が流れ、これによって高分子抵抗体３４が発熱する。また高分子抵抗体３４が発熱することにより、樹脂組成物４１が熱膨張する。こうして図４Ｂに示すように粒状導電体４０が互いから離れるように移動して、接触が断たれる。接触が断たれることによって高分子抵抗体３４の抵抗値が増加する。このようにして温度の上昇に伴って抵抗値が急激に上昇する。即ち、高分子抵抗体３４は正の抵抗温度特性を発現する。
【００１４】
高分子抵抗体３４のＰＴＣ特性を図５に示す。図５の横軸は高分子抵抗体３４の比抵抗（単位長さあたりの抵抗）を示している。また高分子抵抗体３４の５０℃の抵抗値と２０℃の抵抗値の比を実験で求める。図５の縦軸はこの抵抗変化率（Ｒ５０／Ｒ２０）を示している。そして高分子抵抗体３４の樹脂の種類を変え、あるいは導電体４０の種類を変え、あるいはまた樹脂組成物４１と導電体４０の組成比を変えて、それぞれについて同様な実験を行って抵抗変化率を求め、図５にプロットした。一般的に抵抗変化率が高い抵抗体が優れたＰＴＣ特性を有すると言える。図５で示すように、その組成を変えて実験を行っても、従来の高分子抵抗体３４の抵抗変化率はすべて２以下となった。
【００１５】
特許文献１および２の従来の面状発熱体１０には、基材１１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。また従来の面状発熱体１０は、基材１１と、その上に印刷された櫛形状電極１２、１３と、高分子抵抗体１４と、さらにその上に配置された接着層を有する被覆材１５からなる５層構造を有する。そのため、基材１１や被覆材１５の材質やその厚くなると、面状発熱体１０は柔軟性を失う。このような柔軟でない面状発熱体１０をカーシートヒータ（自動車の座席暖房用ヒータ）として用いると、乗客の着座感が損なわれる。このような柔軟でない面状発熱体１０をハンドルヒータに用いると、手触り感が損なわれる。
【００１６】
また発熱体１０は面状であるため、その面の一部に荷重が加わった場合、例えばカーシートヒータとして使用し、その上に乗客が着座した場合、その力が発熱体全体に及んで発熱体１０が変形する。通常、発熱体１０の端に近いほど変形量が大きい。このため発熱体の一部に折り皺などが生じる。この折り皺部分で、櫛形状電極１２、１３や高分子抵抗体１４に亀裂などが生じる可能性がある。そのためこのような発熱体は耐久性が低いと考えられる。
【００１７】
また基材１１や被覆材１５に用いられているポリエステルシートは通気性が悪い。このため発熱体１０がカーシートヒータやハンドルヒータに用いられた場合に、乗客や運転手から発散される湿気がこもりやすい。長時間運転しあるいは長時間着座していると不快感が顕著になる。
【００１８】
一方、特許文献３の面状発熱体３０では、電極３２、３３と、高分子抵抗体３４と、基材３１と、被覆層３５が柔軟性を有しているため、自動車のシートヒータやハンドルヒータとして用いられても着座感や手触り感は良好である。しかし面状発熱体３０が６層で構成されているため、生産性が悪くコストが高くなるという問題を有する。
【００１９】
また、図５で示すように、従来の面状発熱体の比抵抗変化率は２以下である。このＰＴＣ特性のレベルでは、電気の消費効率が決してよいとは言えない。またその温度がすぐに上昇しないという欠点もある。高分子抵抗体３４のＰＴＣ特性を向上させるには、導電体４０の量を増加させる方法がある。しかし導電体４０の添加量を増加させると、高分子抵抗体３４自体が固くなる。このため数十μｍの薄い膜厚で、高分子抵抗体３４のフィルムを安定して成形できない。またフィルム自体に可撓性がなく、加工の際に亀裂が入る等の問題が発生し、フィルム化することが困難になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開昭５６−１３６８９号公報
【特許文献２】特開平８−１２０１８２号公報
【特許文献３】米国特許第７０４９５５９号明細書
【発明の概要】
【００２１】
本発明は、上述した従来の課題を解決するもので、柔軟性や耐久性、また信頼性に優れ、かつ製造コストが低い面状発熱体を提供することを目的とする。本発明にかかる面状抵抗体をカーシートヒータに用いた場合、あるいはハンドルヒータに用いた場合、良好な着座感、手触り感を得ることができる。
【００２２】
本発明に係るＰＴＣ抵抗体は、少なくとも一つのＰＴＣ組成物からなり、同少なくとも一つのＰＴＣ組成物は少なくとも一つの樹脂と少なくとも二つの導電体から構成されている。少なくとも二つの導電体は、互いに異なる少なくとも二つ導電体を有している。少なくとも一つのＰＴＣ組成物は、第１の樹脂と少なくとも一つの第１の導電体からなる第１のＰＴＣ組成物と、第２の樹脂と少なくとも一つの第２の導電体からなり、第１のＰＴＣ組成物と混練された第２のＰＴＣ組成物と、を有し、少なくとも一つの第１の導電体と少なくとも一つの第２の導電体は、少なくとも部分的に異なることを特徴とする。第１および第２のＰＴＣ組成物の一方は複数の群を形成し、それら群が第１および第２のＰＴＣ組成物の他方内に分布している。
【００２３】
第１および第２のＰＴＣ組成物の一方は、ＰＴＣに対して、２０〜８０重量％の範囲、好ましくは３０〜７０重量％の範囲、最良には４０〜６０重量％の範囲で含まれている。
【００２４】
第１および第２の樹脂の一方は、被反応性樹脂と、この被反応性樹脂と架橋反応する反応性樹脂とからなる。被反応性樹脂は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からなる。
【００２５】
反応性樹脂は、第１および第２の樹脂の前記一方に対して、１〜２０重量％の範囲、望ましくは１〜１０重量％の範囲で含まれている。
【００２６】
反応性樹脂は被反応性樹脂と架橋反応する。この目的から、被反応性樹脂と反応性樹脂は、カルボニル基、エポキシ基は、カルボキシル基、エステル基、水酸基、アミノ基、ビニル基、無水マレイン酸基、オキサゾリン基、オキサゾリン基、無水マレイン酸基、から選択された異なる官能基を有する。
【００２７】
第１および第２の樹脂の他方は、カルボニル基、エポキシ基は、カルボキシル基、エステル基、水酸基、アミノ基、ビニル基、無水マレイン酸基、オキサゾリン基、オキサゾリン基、無水マレイン酸基、から選択された官能基を有する。
【００２８】
第１および第２の樹脂の少なくとも一方は、熱可塑性エラストマーを有する。熱可塑性エラストマーは、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマーの少なくとも１種からなる。また熱可塑性エラストマーは、第１および第２の樹脂の少なくとも一方に対して、５〜２０重量％の範囲で含まれている。
【００２９】
少なくとも一つの第１の導電体および少なくとも一つの第２の導電体は各々少なくとも一種類の導電体からなり、少なくとも一つの第１の導電体は、少なくとも一つの第２の導電体に含まれていない導電体を少なくとも一種含んでいる。この条件の下で、少なくとも一つの第１の導電体および少なくとも一つの第２の導電体は各々、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、導電性セラミック繊維、導電性ウィスカ、金属繊維、導電性無機酸化物、導電性ポリマー繊維の少なくとも１種を含んでいる。また第１および第２の導電体の少なくとも一方はフレーク状に形成されている。
【００３０】
第１および第２の導電体の一方は、それが含まれる第１あるいは第２のＰＴＣ組成物に対して３０〜９０重量％の範囲、望ましくは４０〜８０重量％の範囲、最良には６０〜７０重量％の範囲で含まれている。第１および第２の導電体の他方は、２０〜８０重量％の範囲、望ましくは３０〜７０重量％の範囲、最良には３０〜６０重量％の範囲で含まれている。
【００３１】
ＰＴＣ抵抗体の比抵抗は、０．０００７〜０．０１６Ω・ｍの範囲、望ましくは０．００１１〜０．００７８Ω・ｍの範囲である。
【００３２】
５０℃でのＰＴＣ抵抗体の比抵抗は、２０℃でのＰＴＣ抵抗体の比抵抗の少なくとも２倍以上である。また５０℃以下でのＰＴＣ抵抗体の比抵抗は、第１および第２のＰＴＣ組成物のいずれの比抵抗よりも低く、５０℃以上でのＰＴＣ抵抗体の比抵抗は、第１および第２のＰＴＣ組成物のいずれの比抵抗よりも高い。
【００３３】
ＰＴＣ抵抗体は、７ｋｇｆ以下の荷重がかかった場合に最大５％伸びる。
【００３４】
ＰＴＣ抵抗体の熱膨張係数は、２０×１０−５／Ｋ〜４０×１０−５／Ｋの範囲にある。
【００３５】
第１および第２のＰＴＣ組成物の少なくとも一方は難燃剤を含んでいる。難燃剤は、リン系難燃剤、窒素系難燃剤や、シリコーン系難燃剤、無機系難燃剤や、およびハロゲン系難燃剤の少なくとも一つからなる。このように難燃剤を含んでいるので、ＰＴＣ抵抗体は以下の少なくとも一つの条件を満足する。
（ａ）ガスの炎でＰＴＣ抵抗体の端面をあぶり、６０秒後に前記ガスの炎を消すと、ＰＴＣ抵抗体は焦げてもＰＴＣ抵抗体自体は燃えない、
（ｂ）ガスの炎でＰＴＣ抵抗体の端面をあぶり、ＰＴＣ抵抗体に一旦火がついても６０秒以内、しかも２インチ以内で消火する、
（ｃ）ガスの炎でＰＴＣ抵抗体の端面をあぶり、ＰＴＣ抵抗体に着火しても表面から厚さ１／２インチの領域で、炎が４インチ／分以上の速度で進行しない。
【００３６】
難燃剤は、５重量％以上、望ましくは１０〜３０重量％の範囲、最良には１５〜２５重量％の範囲でＰＴＣ抵抗体にふくまれている。
【００３７】
またＰＴＣ抵抗体は、耐液性樹脂を含んでいる。耐液性樹脂は、エチレン−ビニルアルコール共重合体、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマーの少なくとも一種からなる。そして耐液性樹脂は、第１および第２のＰＴＣ組成物に対して１０重量％以上、望ましくは１０〜７０重量％の範囲、最良には３０〜５０重量％の範囲で含まれている。
【００３８】
また反応性樹脂は耐液性樹脂を含む場合がある。
【００３９】
本発明の面状発熱体は、柔軟性、安定した高いＰＴＣ特性を有する高分子抵抗体で構成することにより、発熱体としての性能に優れ、かつ長期にわたり優れた耐久性、信頼性を実現することができるとともに、柔軟性と加工性が高いことにより、生産性を向上させることができ、低コストの高分子抵抗体を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】従来の面状発熱体の透視平面図
【図１Ｂ】図１Ａに示す面状発熱体の断面図
【図２】従来の面状発熱体の作製装置の一例の概略構成を示す断面図
【図３】従来の他の面状発熱体の断面図
【図４Ａ】従来の粒状導電体を用いた場合のＰＴＣ発現メカニズムを説明する説明図
【図４Ｂ】図４Ａに示す状態から温度が上昇した状態を示す説明図
【図５】従来の高分子抵抗体の比抵抗と５０℃の抵抗値と２０℃の抵抗値の比である抵抗変化倍率（Ｒ５０／Ｒ２０）の関係を示すグラフ
【図６Ａ】面状発熱体１の高分子抵抗体５の組成とＰＴＣ発現メカニズムを説明する説明図
【図６Ｂ】図６Ａに示す状態から温度が上昇した状態を示す説明図
【図７】高分子抵抗体６０の比抵抗と５０℃の抵抗値と２０℃の抵抗値の比である抵抗変化倍率（Ｒ５０／Ｒ２０）の関係を示すグラフ
【図８】−２０℃から８０℃の温度範囲での１℃あたりの平均の熱膨張係数と抵抗変化倍率の関係を示すグラフ
【図９】抵抗体フィルムに電力を印加したときの抵抗体フィルムの所定温度に到達する時間と抵抗変化倍率の関係を示すグラフ
【図１０Ａ】本発明の面状発熱体の実施形態１を示す平面図
【図１０Ｂ】図１０Ａに示す面状発熱体の断面図
【図１１Ａ】本発明の実施の形態１における面状発熱体を取りつけた自動車の座席を示す透視側面図
【図１１Ｂ】図１１Ａに示す座席の透視正面図
【図１２Ａ】本発明の面状発熱体の実施形態２を示す平面図
【図１２Ｂ】図１２Ａに示す面状発熱体の断面図
【図１３Ａ】本発明の面状発熱体の実施形態３を示す平面図
【図１３Ｂ】図１３Ａに示す面状発熱体の断面図
【図１４Ａ】本発明の面状発熱体の実施形態４を示す平面図
【図１４Ｂ】図１４Ａに示す面状発熱体の断面図
【図１５Ａ】本発明の面状発熱体の実施形態５を示す平面図
【図１５Ｂ】図１５Ａに示す面状発熱体の断面図
【図１６Ａ】本発明の面状発熱体の実施形態６を示す平面図
【図１６Ｂ】図１６Ａに示す面状発熱体の断面図
【図１７Ａ】本発明の面状発熱体の実施形態７を示す平面図
【図１７Ｂ】図１７Ａに示す面状発熱体の断面図
【図１８Ａ】本発明の面状発熱体の実施形態８を示す平面図
【図１８Ｂ】図１８Ａに示す面状発熱体の断面図
【図１９Ａ】本発明の面状発熱体の実施形態９を示す平面図
【図１９Ｂ】図１９に示す面状発熱体の断面図
【発明を実施するための形態】
【００４１】
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。
【００４２】
図６Ａおよび図６Ｂは、本発明にかかる面状発熱体に使用される高分子抵抗体６０を説明するための説明図である。図６Ａは常温での高分子抵抗体６０の内部構造を示し、図６Ｂは温度が上昇したときの高分子抵抗体６０の内部構造を示している。後述するように、本発明にかかる高分子抵抗体６０は、カーシートヒータの熱源として使用することができる。この場合、この高分子抵抗体６０は、フィルム状に形成され、一対の線条電極６１によって給電されて発熱する。
【００４３】
高分子抵抗体６０は抵抗体組成物６２を有しており、抵抗体組成物６２は樹脂組成物６３と導電体６４からなる。また高分子抵抗体６０は抵抗体組成物６５を有しており、抵抗体組成物６５は樹脂組成物６６と導電体６７から構成されている。図６Ａで示すように、高分子抵抗体６０内で、抵抗体組成物６２の複数の群が分布し、その周囲を抵抗体組成物６５が取り囲む構造になっている。
【００４４】
また、高分子抵抗体６０内の抵抗体組成物６２の含有量は２０〜８０重量％の範囲（残りは抵抗体組成物６５）であれば上述の特性を実現することができ、好ましくは、３０〜７０重量％の範囲（残りは抵抗体組成物６５）、特に、４０〜６０重量％の範囲（残りは抵抗体組成物６５）が最良である。抵抗体組成物６２の含有量が最良の範囲に近づくと、高分子抵抗体５の加工性、ＰＴＣ特性が向上する。
【００４５】
樹脂組成物６３は、主としてＰＴＣ特性を発現させるための被反応性樹脂からなる。カーシートヒータに必要な発熱温度は４０〜５０℃と比較的低温である。従って被反応樹脂としては、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が用いられる。
【００４６】
更に、被反応性樹脂は反応性樹脂と反応して内部に架橋構造を有している。ＰＴＣ特性を発現する被反応樹脂としては、カルボキシル基を有する変性ポリエチレンが有効で、これと反応する反応性樹脂としては、エポキシ基を有する変性ポリエチレンが用いられる。これらを混練することにより、被反応性樹脂の持つカルボニル基が、反応性樹脂の持つエポキシ基の酸素と反応して化学結合し、架橋構造を形成する。
【００４７】
樹脂組成物６３内の反応性樹脂の含有量は１〜２０重量％の範囲（残りは被反応性樹脂）であれば上述の特性を実現することができ、好ましくは１〜１０重量％の範囲（残りは被反応性樹脂）、特に、２〜５重量％の範囲（残りは被反応性樹脂）が最良である。反応性樹脂の含有量が最良の範囲に近づくと、高分子抵抗体６０の加工性、ＰＴＣ特性が向上する。
【００４８】
この架橋反応は酸素以外に窒素を介しても起こり得る。酸素と窒素の少なくともいずれかを含む官能基を有する反応性樹脂と、この官能基と反応可能な官能基を有する被反応性樹脂を混練すれば架橋反応が起こる。上述のエポキシ基とカルボニル基以外に、架橋反応可能な反応性樹脂の官能基と被反応樹脂の官能基の例としては以下のものがある。
【００４９】
カルボニル基以外の被反応樹脂の官能基の例としては、エポキシ基、カルボキシル基、エステル基、水酸基、アミノ基、ビニル基、無水マレイン酸基、オキサゾリン基と反応して付加重合したものがある。エポキシ基以外の、反応性樹脂の官能基の例としては、オキサゾリン基や無水マレイン酸基がある。
【００５０】
このように、抵抗体組成物６２の樹脂組成物６３内部で、反応性樹脂との反応によって被反応性樹脂が架橋させた構造となっているので、この架橋反応により、被反応性樹脂単独で樹脂組成物６３を構成する場合に比べ、抵抗体組成物６２の熱膨張率の温度特性や溶融温度特性が安定する。
【００５１】
反応性樹脂と被反応性樹脂とが架橋構造によって強固に結合しているので、冷熱を繰り返して、熱膨張、熱収縮を繰り返しても、抵抗体組成物６２の熱膨張率の温度特性や溶融温度特性は安定に維持され、それらの経時変化が押さえられる。即ち時間が経過しても、抵抗体組成物６２は常に一定の熱膨張率の温度特性や溶融温度特性を維持する。
【００５２】
必ずしも被反応性樹脂と反応性樹脂を混練して樹脂組成物６３を作る必要は無い。被反応性樹脂を単独で用いてもＰＴＣ特性を発現させることが可能だからである。従ってＰＴＣ特性の経時変化が許容できる範囲であれば、被反応性樹脂を単独で使用できる。その際、被反応性樹脂の種類はＰＴＣ特性の目標値に応じて適宜選択される。
【００５３】
また、上記説明では、樹脂組成物６３の被反応性樹脂に架橋構造を持たせるため、反応性樹脂を被反応性樹脂と反応させた。しかしながら反応性樹脂とは異なる架橋剤を用いることもできる。さらに、反応性樹脂を使用しないで、電子線を被反応性樹脂に照射することによって被反応性樹脂に架橋構造を形成することもできる。その場合は、上述した官能基を持たない被反応性樹脂を使用することができる。
【００５４】
抵抗体組成物６５の樹脂組成物６６は、カルボキシル基、カルボニル基、水酸基、エステル基、ビニル基、アミノ基、エポキシ基、オキサゾリン基、無水マレイン酸基の少なくとも１種の官能基を含む樹脂が望ましい。これらの官能基は、樹脂組成物６３の被反応性樹脂や反応性樹脂が有する官能基と同種である。これにより、樹脂組成物６６が樹脂組成物６３と類似の化学的性質を有し、両者の親和性がより高くなる。樹脂組成物６３との親和性の高い樹脂組成物６６を使用することにより、抵抗体組成物６２と抵抗体組成物６５のの接着力（結合力）が向上する。また同時に高分子抵抗体内で、樹脂組成物６６を均一に分散させることができる。
【００５５】
樹脂組成物６３は架橋反応によって硬くなっている。樹脂組成物６６は架橋構造を有しないため、樹脂組成物６３のように硬化してなく柔軟である。この柔軟性のある樹脂組成物６６が硬い樹脂組成物６３の周りを囲むようにして存在することにより、高分子抵抗体６０が柔軟になる。これにより、押出成型という単純な機械的な工程を用いて、高分子抵抗体６０をフィルム状にでき、面状発熱体の生産性が向上し、面状発熱体を低コストで作成できる。また外力を受けても亀裂、破断の起こらない高分子抵抗体６０を作成することができる。
【００５６】
また、後述するように、本発明の実施例では、間隔が離れた一対の線条電極６１を用いて、面状発熱体を給電する。このように離れた電極で十分な発熱電流を供給するためには、高分子抵抗体６０の比抵抗を小さくする必要がある。比抵抗を小さくする方法として、樹脂組成物６３に含まれる導電体６４の含有量を多くすることが考えられる。しかし導電体６４の含有量を多くすると、樹脂組成物６３が硬くなる。本発明では高分子抵抗体６０に、柔軟性のある樹脂組成物６６を含めることにより、高分子抵抗体６０の柔軟性を維持しつつ、その比抵抗値を下げることが可能になる。
【００５７】
また、樹脂組成物６３と樹脂組成物６６の少なくとも一方に、熱可塑性エラストマーを含有させると、樹脂組成物を更に柔軟にすることができる。熱可塑性エラストマーとしては、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマーの少なくとも１種を用いられる。
【００５８】
また、樹脂組成物６３と樹脂組成物６６に含有させる熱可塑性エラストマーの含有量は、５〜２０重量％の範囲（残りは樹脂組成物６３または樹脂組成物６６）が望ましい。熱可塑性エラストマーの含有量がこの範囲にあるときに、高分子抵抗体６０の柔軟性が特に向上する。
【００５９】
次に抵抗体組成物６２に含まれる導電体６４および抵抗体組成物６５に含まれる導電体６７について説明する。本発明では、導電体６４と導電体６７は異なる種類の導電体である。導電体６４と導電体６７として、それぞれ一種類の導電体を用いてもよいが、それぞれに２種以上の導電体を混ぜて用いることもできる。この場合は、導電体６４、導電体６７を構成する導電体の内、少なくとも１種の導電体が導電体６４と導電体６７で異なることが望ましい。
【００６０】
導電体６４はカーボンブラック、導電体６７はフレーク状のグラファイトであるのが望ましい。これらの導電体の他、導電体６４および導電体６７として、それぞれ、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、導電性セラミック繊維、導電性ウィスカ、金属繊維、導電性無機酸化物、導電性ポリマー繊維の少なくとも１種を用いることができる。
【００６１】
導電性セラミック繊維の例として、錫メッキしてアンチモンをドープした酸化チタンがある。導電性ウィスカの例として、金属鍍金されたチタン酸カリウム系化合物がある。金属繊維の例としては銅、アルミニウムがある。導電性ポリマー繊維の例としてポリアニリンがある。導電性無機酸化物の例としては金属鍍金されたマイカがある。
【００６２】
導電体６４と導電体６７に使用される導電体は、目標とするＰＴＣ特性に応じて適宜選択される。また高分子抵抗体６０の比抵抗は、高分子抵抗体６０の使用態様に応じて適宜選択される。例えば、カーシートヒータのように薄く延ばして使用される場合、線条電極の間隔にもよるが、高分子抵抗体６０の比抵抗は約０．０００７〜約０．０１６Ω・ｍの範囲が望ましく、また約０．００１１〜約０．００７８Ω・ｍの範囲が最良である。
【００６３】
また、抵抗体組成物６５に、さらに金属粉末あるいは導電性非金属粉末の少なくとも１種を含有させてもよい。これによって高分子抵抗体６０の比抵抗を低くすることができる。
【００６４】
図６Ａに示すように、面状発熱体が発熱していない状態では、抵抗体組成物６２に含まれる導電体６４は互いに近接し、樹脂組成物６３の中で互いに点接触して導電パスを形成している。一方、抵抗体組成物６５に含まれる導電体６７も互いに近接し、面接触した状態で導電パスを形成している。
【００６５】
電極６１間に電流を印加すると、導電体６４の導電パスと、導電体６７の導電パスを通して電流が流れ、高分子抵抗体６０が発熱する。高分子抵抗体６０が発熱すると、樹脂組成物６３と樹脂組成物６６が熱膨張する。図６Ｂに示すように、樹脂の熱膨張にともになって、導電体６４が互いに離れるように移動し、および導電体６６も互いに離れるように移動する。この結果、幾つかの導電パスが切断され、高分子抵抗体６０の抵抗が上昇する。即ち、温度が高くなるに従って高分子抵抗体６０の抵抗が増加するＰＴＣ特性を発揮する。
【００６６】
グラファイトまたは導電性無機酸化物をフレーク形状にすることにより、導電体同士の接触面積が大きくなる。即ち、高分子抵抗体６０の低温での電気抵抗が小さくなる。この結果、温度の上昇に伴って高分子抵抗体６０の抵抗が急激に増加するようになる。即ち高分子抵抗体６０は、高い正の抵抗温度特性を有する優れたＰＴＣ特性を発揮する。
【００６７】
前述したように、抵抗体組成物６２の樹脂組成物６３は被反応性樹脂からなり、この被反応性樹脂を反応性樹脂で反応させて被反応性樹脂を架橋させた構造としている。この架橋構造により、樹脂組成物６３中で導電体６４が安定して位置し、低温で導電パスが安定して形成される一方、温度が上昇したときに、これら導電パスが切断する温度が常に一定になる。即ち架橋構造により、高分子抵抗体６０は常に一定のＰＴＣ特性を発揮することができる。
【００６８】
抵抗体組成物６２内での導電体６４の含有量は３０〜９０重量％の範囲（残りは樹脂組成物６３）であれば上述の特性を実現することができ、好ましくは、４０〜８０重量％の範囲（残りは樹脂組成物６３）、特に６０〜７０重量％の範囲（残りは樹脂組成物６３）が最良である。一方、抵抗体組成物６５内の導電体６７の含有量は、２０〜８０重量％の範囲（残りは樹脂組成物６６）であれば上述の特性を実現することができ、好ましくは、３０〜７０重量％の範囲（残りは樹脂組成物６６）、特に、３０〜６０重量％の範囲（残りは樹脂組成物６６）が最良である。導電体６４の含有量、および導電体６７の含有量が最良の範囲に近づくと、高分子抵抗体６０の加工性、ＰＴＣ特性が向上する。
【００６９】
図７は、高分子抵抗体６０の２０℃での比抵抗と、５０℃の抵抗値と２０℃の抵抗値の比である抵抗変化倍率（Ｒ５０／Ｒ２０）の関係を示すものである。抵抗変化倍率（Ｒ５０／Ｒ２０）が高いほど、低温と高温での抵抗値の変化が大きいことを意味する。即ち 抵抗変化倍率（Ｒ５０／Ｒ２０）が高いほど、ＰＴＣ特性が優れていると言える。
【００７０】
樹脂組成物６３、導電体６４、樹脂組成物６６および導電体６７の各々の種類を変えて実験し、それぞれについて５０℃の抵抗値と２０℃の抵抗値を計測し、抵抗変化倍率（Ｒ５０／Ｒ２０）を求めた。更にこれら構成物のそれぞれの組成比を変えて同様な実験を行った。図７は、それぞれた場合の抵抗変化倍率（Ｒ５０／Ｒ２０）をプロットして表している。
【００７１】
図７においては、実験に用いた高分子抵抗体６０を二つのグループに分けてその実験結果を示している。グループ１として示される高分子抵抗体６０では、その構成物の種類と組成比を変えて実験を行ったが、導電体６４と導電体６７には常に同じ材料を使用した。グループ２として示される高分子抵抗体６０では、同様にその構成物の種類と組成比を変えて実験を行ったが、導電体６４と導電体６７として常に異なる種類の材料を使用した。
【００７２】
図７に示されるように、グループ１（導電体６４と導電体６７が同じ材料）では、２０℃の抵抗値（Ω・ｍ）が、０．０５から１２の範囲で分散し、抵抗変化倍率（Ｒ５０／Ｒ２０）が全体として２以下であった。グループ２（導電体６４と導電体６７が異なる材料）では、２０℃の抵抗値（Ω・ｍ）が、０．０８から４の範囲で分散し、抵抗変化倍率（Ｒ５０／Ｒ２０）が全体として２以上となった。
【００７３】
また、抵抗変化倍率（Ｒ５０／Ｒ２０）が２以上である高分子抵抗体６０の、温度の上昇に伴う抵抗値の変化を計測した。更に、その高分子抵抗体６０を構成する抵抗体組成物６２と、抵抗体組成物６５のそれぞれについて同様に温度の上昇に伴う抵抗値の変化を計測した。これらの計測結果を比較した結果、高分子抵抗体６０の抵抗値は、５０℃以下の温度では、抵抗体組成物６２の抵抗値および抵抗体組成物６５の抵抗値よりも小さいことがわかった。
【００７４】
温度が上昇して５０℃に近づくと、高分子抵抗体６０の抵抗値が、抵抗体組成物６２の抵抗値および抵抗体組成物６５の抵抗値に接近する。そして温度が５０℃を超えると、高分子抵抗体６０の抵抗値が、抵抗体組成物６２の抵抗値および抵抗体組成物６５の抵抗値よりも大きくなる。
【００７５】
すなわち、抵抗体組成物６２と抵抗体組成物６５を混成すると、それぞれ単独で発揮する温度特性よりも高い温度特性を発揮することがわかった。また抵抗体組成物６２と抵抗体組成物６５を混成すると、低温での抵抗値はそれぞれ単独での抵抗値よりも低く、高温での抵抗値はそれぞれ単独での抵抗値よりも高いということがわかった。特に、導電体６４としてカーボンブラックを使用し、導電体６７としてグラファイトを使用したときがこの特性が顕著に表れる。
【００７６】
上述の特性が表れる理由は明確ではないが、導電体の種類が異なることによる粒子の大きさと形状、抵抗体組成物６２、６５中での導電パスの密度、樹脂組成物６３、６６間の導電の互いに影響し合っていると考えられる。また樹脂組成物６３、６６の熱膨張差、溶融温度差等も影響していると考えられる。
【００７７】
次に、融点の異なる３種類の樹脂組成物を用い３種類のフィルム状の高分子抵抗体６０を作成した。これら３種類の抵抗体組成物に含まれる導電体の種類および含有量は同一である。但し、これら３種類の抵抗体組成物の抵抗変化倍率（Ｒ５０／Ｒ２０）は、それぞれ約１．４、約２．０、約２．９である。それぞれの樹脂組成物の融点は、抵抗変化倍率約１．４の高分子抵抗体フィルムが約４０℃、約２．０のものが約６０℃、約２．９のものが約８０℃であった。これら３種類の高分子抵抗体フィルムについて、熱分析装置ＴＭＡ−５０（島津製作所製）を用いて高分子抵抗体の面方向の熱膨張を測定した。その結果を図８に示す。
【００７８】
具体的には、３種類のフィルム状の高分子抵抗体のそれぞれについて、−２０℃から８０℃の温度範囲での１℃ずつ温度を変化させながら、その都度、熱膨張係数を測定し、最後に得られた熱膨張係数を平均した。図８はこの平均熱膨張係数と抵抗変化倍率の関係を示している。図８から明らかなように、抵抗変化倍率が小さいほど熱膨張係数が小さく、また抵抗変化倍率が大きいほど熱膨張係数が大きい。即ち、融点が低い樹脂組成物を使用した高分子抵抗体ほど抵抗変化倍率は大きいと言える。また実験から、低融点の樹脂組成物を使用した高分子抵抗体は、低温領域での熱膨張係数が大きいことがわかった。
【００７９】
図８では得られた３点を曲線で結んでいる。この曲線が示すように、抵抗変化倍率が２である高分子抵抗体の平均熱膨張係数は約２０×１０−５／Ｋである。これから、抵抗変化倍率が２以上である高分子抵抗体の平均熱膨張係数は約２０×１０−５／Ｋ以上であると推測できる。即ち、平均熱膨張係数が約２０×１０−５／Ｋ以上の高分子抵抗体は良好なＰＴＣ特性を発揮すると考えられる。
【００８０】
一般的に、樹脂組成物はその融点近傍で熱膨張係数が最大になる。そしてそれを超えると熱膨張係数が序々小さくなる。また融点を超えて樹脂組成物が溶融すれば、固体での熱膨張係数という概念が適用できなくなる。従って融点近傍での最大熱膨張係数を上限として採用すると、良好なＰＴＣ特性を発揮する高分子抵抗体の熱膨張係数の範囲は、２０×１０−５／Ｋ〜４０×１０−５／Ｋになる。
【００８１】
また高分子抵抗体の熱膨張係数が、高分子抵抗体が貼り付けられる基材の熱膨張係数より大きくなると、発熱したときに高分子抵抗体に皺が発生し、耐久性を損なう可能性がある。従って上記の範囲で熱膨張係数、即ち高分子抵抗体を選択するときは、高分子抵抗体が貼り付けられる基材の熱膨張係数を考慮する必要がある。
【００８２】
次に、前記３種類の高分子抵抗体に電力を印加し、高分子抵抗体が２５℃および３０℃に到達するまでの時間を測定し、その時間と抵抗変化倍率の関係を図９に示した。電力の印加開始時の温度は−２０℃とし、カーシートヒータに使われる場合を想定し、人が座った状態を再現するため、高分子抵抗体を押圧した。印加開始時の電力は、温度が約４０℃に達したときに電力が一定となるように設定した。すなわち、抵抗変化倍率が小さいほど印加開始時の電力は小さくなる。
【００８３】
図９で明らかなように、抵抗変化倍率が大きい高分子抵抗体ほど温度の上昇が早い。図９では、２５℃および３０℃のそれぞれについて、得られた３点を曲線で結んでいる。この曲線から、抵抗変化倍率が２である高分子抵抗体が２５℃に達するまでの時間は約２分であり、３０℃に達するまでの時間や約５分であることがわかる。面状発熱体６０をカーシートヒータとして適用する場合、経験的に２０℃に到達する時間が２分以内、３０℃に到達する時間が５分以内であることがよいとされている。図９に示されるように、これら経験則を満足する高分子抵抗体の抵抗変化倍率はやはり２以上でなければならないことがわかる。
【００８４】
高分子抵抗体６１がカーシートヒータとして使用される場合に、更に高分子抵抗体６１に難燃剤を含有させることが好ましい。カーシートヒータは米国自動車用内装材難燃規格ＦＭＶＳＳ３０２規格の難燃性を満足する必要がある。具体的には以下の条件のいずれかを満たせば規格を満足する。
（１）ガスの炎で高分子抵抗体６０の端面をあぶり、６０秒後に前記ガスの炎を消すと、高分子抵抗体６０は焦げても高分子抵抗体６０自体は燃えない
（２）ガスの炎で高分子抵抗体６０の端面をあぶり、高分子抵抗体６０に一旦火がついても６０秒以内、しかも２インチ以内で消火する
（３）ガスの炎で高分子抵抗体６０の端面をあぶり、高分子抵抗体６０に着火しても表面から厚さ１／２インチの領域で、炎が４インチ／分以上の速度で進行しない
なお、不燃性とは以下のように定義される。即ち、ガスの炎で試験体の端面を６０秒間あぶる。６０秒後に炎を消したときに、試験体に焦げた跡が残るものの、燃えることは無い。また自己消火とは、試験体に一旦火がついても６０秒以内に消火し、しかも燃えた部分は２インチ以内に収まることを言う。
【００８５】
具体的には、高分子抵抗体６０構成する抵抗体組成物６２と抵抗体組成物６５のいずれか一方あるいは両方に難燃剤を含有させることで規格を満足する難燃性を実現できる。難燃剤としては、リン酸アンモニウムやトリクレジルホスフェートなどのリン系難燃剤や、メラミン、グアニジン、グアニル尿素などの窒素系難燃剤や、シリコーン系難燃剤のいずれかを用いるか、あるいはこれらの組み合わせて用いることができる。また、水酸化マグネシウムや三酸化アンチモンなどの無機系難燃剤や、臭素系や塩素系などのハロゲン系難燃剤を用いることもできる。
【００８６】
また、難燃剤は、特に、常温で液状、または混練温度で融解する融点を有するものがよい。リン系、窒素系、シリコーン系化合物の少なくとも１種を用いることにより、抵抗体組成物６２や抵抗体組成物６５の柔軟性を高くすることができ、その結果、高分子抵抗体６０全体の柔軟性を向上させることができる。これにより、面状発熱体の機械的な耐久性、信頼性が向上する。
【００８７】
難燃剤の添加量は以下のようにして決定される。難燃剤が少なくなると難燃性が劣り、上述の難燃性の条件を満足しなくなる。それを考慮すると、難燃剤の添加量は、高分子抵抗体６０に対して５重量％以上であるのが望ましい。しかしながら、難燃剤の添加量が多くなると、樹脂組成物６３、６６と、これらに含有される導電体６４、６７との組成バランスが悪くなり、高分子抵抗体６０の比抵抗が高くなり、またＰＴＣ特性が悪くなる。これを考慮すると、難燃剤の添加量は、高分子抵抗体６０に対して、好ましくは１０〜３０重量％の範囲、最良は１５〜２５重量％の範囲である。
【００８８】
上述の難燃剤は、抵抗体組成物６２と抵抗体組成物６５を混成した後に添加してもよい。また予め抵抗体組成物６２を構成する樹脂組成物６３、もしくは抵抗体組成物６５を構成する樹脂組成物６６の少なくとも一方に含有させてもよい。最終的に高分子抵抗体６０の中に存在することで難燃性を発揮することができる。
【００８９】
また、高分子抵抗体６０には耐液性樹脂を含有させ、耐液性を持たせることが好ましい。耐液性とは、無極性オイルであるエンジンオイルや、極性オイルであるブレーキオイル等のオイル類や、低分子溶剤であるシンナーなどの有機溶剤等、の液体の化学物質が高分子抵抗体６０に接触した時に、それによって高分子抵抗体６０が劣化しないことを意味している。
【００９０】
高分子抵抗体６０が上述の液体の化学物質と接触すると、非晶質の樹脂を多く含む樹脂組成物６３や樹脂組成物６６は、容易に膨潤して比容積が変化し、導電体の導電パスが切断されて抵抗値が上昇する。この現象は熱による比容積の変化（ＰＴＣ特性）と同様である。上述の液体の化学物質と接触した高分子抵抗体６０は、液体が乾いても初期の抵抗値に回復しない。あるいは回復したとしても回復に時間を要する。
【００９１】
高分子抵抗体６０に耐液性を持たせるため、結晶性の高い耐液性樹脂を高分子抵抗体６０に含有させ、樹脂組成物６３、樹脂組成物６６、導電体６４および導電体６７を、耐液性樹脂と部分的に化学的に結合させる。その結果、高分子抵抗体６０が上述の液体の化学物質と接触しても、樹脂組成物６３や樹脂組成物６６の膨潤が抑制される。
【００９２】
耐液性樹脂としては、エチレン−ビニルアルコール共重合体、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、アイオノマー、のいずれか１種を単独でもちいたもの、あるいはそれらをは組み合わせたものを用いることができる。これら耐液性樹脂は、高分子抵抗体６０に耐液性を与えるだけではなく、樹脂組成物６３や樹脂組成物６６の柔軟性が低下するのを防止する機能も持つ。即ち、これら耐液性樹脂は、高分子抵抗体６０の柔軟性を維持する。
【００９３】
耐液性樹脂の添加量は、高分子抵抗体６０に含まれる樹脂組成物６３と樹脂組成物６６に対して１０重量％以上であるのが望ましい。これにより、高分子抵抗体６０の耐液性が向上する。しかしながら、耐液性樹脂が多くなると、高分子抵抗体６０自体が硬くなり、柔軟性が低下する。また導電体が耐液性樹脂に捕捉され、温度が上昇しても導電パスが切断されにくくなり、ＰＴＣ特性が低下する。したがって、高分子抵抗体の柔軟性を維持し、かつ良好なＰＴＣ特性を保つためには、耐液性樹脂の添加量は、１０〜７０重量％の範囲が好ましく、３０〜５０重量％の範囲が最良である。
【００９４】
上述した耐液樹脂の効果を調べるために以下のような実験を行った。まず耐液性樹脂を含まない高分子抵抗体６０を準備し、更に、上述したそれぞれ異なる耐液性樹脂（５０重量％）を含む複数の高分子抵抗体６０を準備した。これら高分子抵抗体６０に上述の液体の化学物質を滴下して２４時間放置した。そしてその高分子抵抗体６０に２４時間電流を流した後、室温で２４時間放置した。試験前後の抵抗値を測定した結果、耐液性樹脂を含まない高分子抵抗体６０は、試験前に比べて抵抗値が２００〜３００倍増加した。
【００９５】
これに対し、耐液性樹脂を含む高分子抵抗体６０はいずれも、試験前に比べて抵抗値が１．５〜３倍に増加したに止まった。この実験により、耐液性樹脂を高分子抵抗体６０に含ませることで、エンジンオイル、有機溶剤、飲料などの液体の化学物質により、高分子抵抗体６０を構成する樹脂組成物６３や樹脂組成物６６が膨潤するのを抑制できることがわかった。即ち、高分子抵抗体６０に体液性樹脂を含ませることにより、高分子抵抗体６０の抵抗値が安定し、面状発熱体が高い耐久性を持つ。
【００９６】
上述の耐液性樹脂は、抵抗体組成物６２と抵抗体組成物６５を混ぜ合わせた後に、添加してもよい。しかし抵抗体組成物６２を構成する樹脂組成物６３、あるいは抵抗体組成物６５を構成する樹脂組成物６６の耐液性を向上させるのが目的で、耐液性樹脂を添加するので、予め樹脂組成物６３、樹脂組成物６６の少なくとも一方に添加しておくのが望ましい。しかしいずれの方法を採ったとしても、最終的に高分子抵抗体６０の中に耐液性樹脂が存在することで、高分子抵抗体６０が耐液性を発揮することができる。
【００９７】
上述した本発明に係る高分子抵抗体６０は２種類の抵抗体組成物６２と６５を有し、各々が樹脂組成物６３と６６を有している。本発明の目的は、一種類の樹脂組成物を有する一種類の樹脂抵抗体からなる高分子抵抗体によっても達成することができる。
【００９８】
一種類の樹脂組成物は、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が用いられる。またこの樹脂組成物に架橋構造を与えるため、上述した反応性樹脂を含ませることができる。上述した官能基を持たせることにより、これら樹脂組成物および反応性樹脂が架橋反応を起こすことができる。また反応性樹脂を使用しなくても、電子線を樹脂組成物に照射することによって、樹脂組成物内に架橋構造を形成することもできる。
【００９９】
また上述した熱可塑性エラストマーの少なくとも一種類を上述した分量で添加することにより、樹脂組成物を柔軟にすることができる。
【０１００】
また更に、一種類の樹脂組成物は、上述した導電体から選ばれた少なくとも２種類の導電体を、上述した分量で含んでいる。樹脂組成物内に導電体は、目的とするＰＴＣ特性に応じて適宜選択する。例えば、カーシートヒータのように薄く延ばして使用される場合、線条電極の間隔にもよるが、高分子抵抗体６０の比抵抗は約０．０００７〜約０．０１６Ω・ｍの範囲が望ましく、また約０．００１１〜約０．００７８Ω・ｍの範囲が最良である。
【０１０１】
（面状発熱体の実施形態１）
次に、上述した高分子抵抗体を用いた面状発熱体の実施例について説明する。図１０Ａは本発明の第１の実施の形態による面状発熱体の平面図であり、図１０Ｂは図１０Ａの１０Ｂ−１０Ｂ線における断面図である。
【０１０２】
面状発熱体１００は、電気絶縁性基材１０１と、第１線条電極（以下、線条電極）６１Ａと、第２線条電極（以下、線条電極）６１Ｂと、高分子抵抗体６０とを含む。以下、線条電極６１Ａ、６１Ｂをまとめて線条電極６１として説明する場合がある。電気絶縁性基材１０１上で左右対称になるように、線条電極６１Ａ、６１Ｂを配置し、糸１０２で部分的に電気絶縁性基材１０１に縫い付ける。例えばＴダイ押し出し法により、高分子抵抗体６０を、線条電極６１を取り付けた電気絶縁性基材１０１にフィルム状に押し出する。そして高分子抵抗体６０が線条電極６１と電気的に接触するように、ラミネータにより熱融着して貼り合わせる。
【０１０３】
線条電極６１と電気絶縁性基材１０１とに高分子抵抗体６０を熱融着した後、面状発熱体１００の中央部を打ち抜く。中央部の打ち抜き位置は、図示された位置に限定されない。中央部の打ち抜きは、用途に応じてこれ以外の位置に掲載される場合もある。この場合、打ち抜きを避けるように、線条電極６１の配線パターンを変更する必要が生じる場合がある。
【０１０４】
上述した面状発熱体１００は、例えばカーシートヒータとして使用される。その場合、図１１Ａおよび図１１Ｂに示すように、面状発熱体１００は、座部１１１や、座部１１１から立ち上がるように設けられた背もたれ１１２に取り付けられる。この場合、発熱体１００は、電気絶縁性基材１０１が座席の表面側に配置するように取り付けられる。座部１１１や背もたれ１１２は、座席基材１１３とそれを覆う表皮１１４を有している。座席基材１１３はウレタンパット等の柔軟な材料からなり、座席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復元する。面状発熱体１００は、高分子抵抗体６０側を座席基材１１３に向け、電気絶縁性基材１０１を表皮１１４に向けて取り付けられる。
【０１０５】
また面状発熱体１００はＰＴＣ特性を有するので、温度が素早く上昇するためエネルギーの消費が少ない。ＰＴＣ特性のない発熱体は付加的な温度制御器を必要し、この付加的な温度制御器が通電をオン−オフ（ＯＮ−ＯＦＦ）することで発熱温度を制御している。特に、発熱体が線条の発熱線を有している場合、線条発熱線の中間に温度の低い箇所が生じる。この温度の低い箇所をできる限り小さくするため、ＰＴＣ特性を持たない発熱体では、ＯＮ時の発熱体温度を約８０℃まで上昇させている。このためＰＴＣ特性を有しない発熱体は、表皮１１４とはある程度の距離をおいて座席の内部に配置する必要がある。
【０１０６】
これに対しＰＴＣ特性を有する面状発熱体１００では、発熱温度が４０℃〜４５℃の範囲になるように自動的に制御される。このように面状発熱体１００では発熱温度が低く保たれるので、表皮１１４の近傍に近接して配置することができる。また発熱体が表皮１１４の近傍に配置されるので、座席に座っている乗客に素早く熱を伝えることができる。更に発熱温度が低く保たれるので、消費するエネルギーを低減できる。
【０１０７】
高分子抵抗体６０について更に具体的に説明すると、被反応樹脂として、エチレン・メタアクリル酸メチル共重合体（商品名「アクリフトＣＭ５０２１」、融点６７℃、住友化学（株）製）３０部と、エチレン・メタアクリル酸共重合体（商品名「ニュクレルＮ１５６０」、融点９０℃、三井・デュポンポリケミカル（株）製）３０部と、耐液性樹脂として、エチレン・メタアクリル酸共重合体の分子間を金属イオンで架橋した（金属配位化合物）アイオノマー樹脂（商品名「ハイミラン１７０２」、融点９０℃、三井・デュポンポリケミカル（株）製）４０部を用い、これを混合して被反応性樹脂と耐液性樹脂からなる樹脂組成物を構成する。なお、上述の耐液性樹脂はカルボン酸の官能基を有するため反応樹脂としての機能も有している。
【０１０８】
この樹脂組成物３５重量％と、反応性樹脂（商品名「ボンドファースト７Ｂ」、住友化学（株）製）２重量％と、２種類の導電体として、カーボンブラック（商品名「プリンテックスＬ」、１次粒子径２１ｎｍ、デグサ社製）２５重量％と、グラファイト（商品名「ＧＲ１５」、鱗状黒鉛、日本黒鉛（株）製）１８重量％と、難燃剤（商品名「レオフォスＲＤＰ」、リン酸エステル系液状難燃剤、味の素（株）製）２０重量％とを混ぜ合わせて抵抗体組成物６２を作製する。」。
【０１０９】
次に、エラストマーとして、スチレン系熱可塑性エラストマー（商品名「タフテックＭ１９４３」）、旭化成エンジニアリング（株）製）４０重量％と、カーボンブラック（商品名「＃１０Ｂ」、１次粒子径７５ｎｍ、三菱化学株製）４５重量％と炭化タングステン（井澤金属（株）製）１３重量％と、溶融張力向上剤として、メタアクリル酸アルキル・アクリル酸アルキル共重合物と４フッ化エチレン共重合物との混合物（商品名「メタブレンＡ３０００」、三菱レーヨン（株）製）２重量％から抵抗体組成物６５を作製する。
【０１１０】
そして、抵抗体組成物６２、６５と、離型剤として変性シリコーンオイル２重量％と、流動性付与剤としてメタアクリル酸アルキル・アクリル酸アルキル共重合物２重量％と、を混練する。これらは熱ロール、ニーダー、２軸混練機などの装置によって混ぜ合わせられる。そしてこの混練物を、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して、高分子抵抗体６０を作成する。
【０１１１】
高分子抵抗体６０の厚みは、特に限定されないが、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等を考慮すると、２０〜２００μｍの範囲が適切であり、望ましくは３０〜１００μｍの範囲である。
【０１１２】
高分子抵抗体６０は柔軟性を有するフィルムなので、面状発熱体１００に外力が加わっても、電気絶縁性基材１０１と同様に伸び、変形する。高分子抵抗体６０は、電気絶縁性基材１０１と同じ程度に柔軟か、あるいはそれよりも柔軟であることが好ましい。高分子抵抗体６０が、電気絶縁性基材１０１と同じ程度に柔軟か、あるいはそれよりも柔軟であると、電気絶縁性基材１０１の方が高分子抵抗体６０より機械的強度が強いので、外力が加わったときに、電気絶縁性基材１０１が、高分子抵抗体６０の伸びや変形を規制する働きをする。これにより、高分子抵抗体６０の耐久性や信頼性が向上する。
【０１１３】
なお、耐液性樹脂や難燃剤は、抵抗体組成物６５に含有させてもよく、また、抵抗体組成物６２と抵抗体組成物６５の両方に適量ずつ含有させてもよい。
【０１１４】
対向して配置された１対の線条電極６１Ａ、６１Ｂは、面状発熱体１の長手方向に沿って２列に配設されている。１対の線条電極６１Ａ、６１Ｂの各々について、それに重なるように高分子抵抗体６０が配設されている。線条電極６１Ａ、６１Ｂから高分子抵抗体６０に給電することで、高分子抵抗体６０に電流が流れ、高分子抵抗体６０が発熱する。
【０１１５】
線条電極６１は、ポリエステルの糸１０２で、電気絶縁性基材１０１にミシン等で縫いつけられる。これにより、線条電極６１は、電気絶縁性基材１０１に強固に固定されると共に、電気絶縁性基材１０１の変形に追従して変形することが可能となり、面状発熱体の機械的信頼性が向上する。
【０１１６】
線条電極６１は、金属導線か金属導線を撚り合わせた金属編組導線の少なくとも１種で構成される。金属導線の材料としては、銅、錫メッキを施した銅、銅−銀合金が挙げられる。特に、機械的強度の点では、引っ張り強度の高い銅−銀合金材料を用いることが好ましい。具体的には、線条電極３は、直径０．０５μｍの銅―銀合金線１９本が撚り合わされてできている。
【０１１７】
線条電極６１の抵抗は、できるだけ低く、線条電極６１での電圧低下が小さいことが好ましい。線条電極６１の抵抗は、面状発熱体１００に印加する電圧の電圧低下が１Ｖ以下になるように選択される。即ち線条電極６１の抵抗値は１Ω／ｍ以下であるのが望ましい。また線条電極６１の線径が大きいと、面状発熱体１００にそれが凹凸となって現れ、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。
【０１１８】
一つの線条電極６１の間隔は約７０〜約１５０ｍｍの範囲がよい。実用的に線条電極６１の電極間距離は約１００ｍｍが望ましい。面状発熱体１に人が座った場合、電極間距離が約７０ｍｍ以下だと、線条電極３に臀部（おしり）が当たり、荷重や曲げの力により線条電極６１が、切れあるいは破損する可能性がある。一方、電極間距離が１５０ｍｍ以上になると高分子抵抗体６０の比抵抗を極めて小さくする必要があり、ＰＴＣ特性を有する実用的な高分子抵抗体６０の作製が困難になる。
【０１１９】
線条電極６１の電極間距離を７０ｍｍとすると、高分子抵抗体６０の膜厚は前述したように２０〜２００μｍ、望ましくは３０〜１００μｍであることから、高分子抵抗体５０の比抵抗は、約０．００１６〜約０．０１６Ω・ｍ、望ましくは約０．００２３〜約０．００７８Ω・ｍの範囲がよい。また線条電極６１の電極間距離を１００ｍｍとすると、高分子抵抗体５の比抵抗は、約０．００１１〜約０．０１１Ω・ｍ、望ましくは約０．００１６〜約０．００５５Ω・ｍ、の範囲がよい。さらに線条電極６１の電極間距離を１５０ｍｍとすると、高分子抵抗体５の比抵抗は、約０．０００７〜約０．００７Ω・ｍ、望ましくは約０．００１１〜約０．００３６Ω・ｍの範囲がよい。
【０１２０】
なお、本実施では、電極として線条電極６１を用いたが、これに限定されるものではなく、金属箔の電極、銀ペーストなどのスクリーン印刷による電極膜なども用いることができる。
【０１２１】
電気絶縁性基材１０１として、ニードルパンチを用いて穴を開けた、例えばポリエステル繊維からなる不織布が用いられる。ポリエステル繊維からなる織布を用いてもよい。電気絶縁性基材１０１は、面状発熱体１００に柔軟性を付与する。外力が加わっても面状発熱体１００が容易に変形するので、カーシートヒータとして用いた場合、着座感が向上する。面状発熱体は座席表皮材と同等の伸び特を有している。具体的には７ｋｇｆ以下の荷重がかかった場合に最大５％の伸びがある。
【０１２２】
上述したように、線条電極６１は電気絶縁性基材１０１に縫いつけられる。縫製によって電気絶縁性基材１０１には針孔ができるが、上記の不織布、織布は、その針穴から発生する亀裂を防止することができる。
【０１２３】
また、ポリエステル繊維の不織布や織布は、通気性が良く、カーシートヒータやハンドルヒータとして使用されても、湿気がこもるということが無い。従って長時間使用しても初期と同等の着座感や手触り感が得られ、非常に快適である。また着座したときに紙の上に座ったような音鳴り感がないため、座席は面状発熱体１によって着座感を損なうことはない。
【０１２４】
従来の面状発熱体は、基材と電極と高分子抵抗体と熱融着性樹脂と被覆材との５〜６層構造で構成されている。これに対して本発明にかかる面状発熱体１００は、電気絶縁性基材１０１と、１対の線条電極６１と、高分子抵抗体６０の３層構造で構成されている。このように構成が簡素なので、外力が加わってもその外力を規制する構成物が少ない。即ち、面状発熱体１００は従来の発熱体に比べて柔軟である。したがって、カーシートヒータとして座席内部に取り付けられた場合、外力に対して容易に変形し、折り皺が原因で起こる高分子抵抗体の亀裂や剥離が防止される。
【０１２５】
（面状発熱体の実施形態２）
図１２Ａは本発明の第２の実施の形態による面状発熱体１２０の平面図であり、図１２Ｂは図１２Ａの１２Ｂ−１２Ｂ線における断面図である。実施の形態１（図１０Ａ、図１０Ｂを参照）の構成と異なる点は、電気絶縁性基材１０１に線条電極１２１を波形に配設した点である。
【０１２６】
図１２Ａに示すように線条電極１２１は電気絶縁性基材１０１に波形の形状で配置され、糸１０２によって取り付けられている。この構成により、外力が面状発熱体１２０に加わった場合にも，線条電極１２１が波形に配置されていて長さに余裕を有するため、引っ張り、伸び、屈曲などに追従して容易に変形する。従って図１０Ａに示されるような直線に配置された線条電極６１よりも、線条電極１２１は外力に対する機械的強度に優れている。
【０１２７】
また、また線条電極１２１が波形に走る長さの領域において、高分子抵抗体６０に印加される電圧が均等化され、高分子抵抗体５の発熱の温度分布が均等になる。
【０１２８】
（面状発熱体の実施形態３）
図１３Ａは本発明の第３の実施の形態による面状発熱体の平面図であり、図１３Ｂは図１３Ａの１３Ｂ−１３Ｂ線における断面図である。実施の形態１（図１０Ａ、図１０Ｂを参照）の構成と異なる点は、１対の線条電極６１の間に、線条補助電極１３１を配置した点である。即ち、電気絶縁性基材１０１に取り付けられた１対の線条電極６１の間に、線条補助電極１８が配置され、線条電極６１と同様にポリエステル繊維などから作られた糸１３２でミシンにより電気絶縁性基材１０１に縫いつけられている。
【０１２９】
図１０Ａの構成では、線条電極６１間で、高分子抵抗体６０が部分的に保温され、その部分の抵抗値が上昇してそこに電位が集中することがある。この状態がさらに進行すると、高分子抵抗体６０の一部の温度が他の部分の温度に比べて上昇し、いわゆるホットラインの現象が生ずる。図１３Ａのように線条補助電極１３１を設けることにより、高分子抵抗体６０の全体にわたって電位が均一化され、発熱温度が均等化する。その結果、高分子抵抗体６０の一部でホットラインが発生するのを防ぐことができる。
【０１３０】
なお、線条補助電極１３１は、線条電極６１と同様に金属導線、金属編組導線によって形成されている。
【０１３１】
また、図１３Ａ、図１３Ｂでは、線条補助電極１３１を１対の線条電極６１の間に２本配置しているが、線条補助電極１３１の数はこれに限定されるものではなく、高分子抵抗体６０の大きさ、線条電極６１の電極間距離、要求される発熱分布に応じて数を決めればよい。
【０１３２】
また、図１３Ａでは線条補助電極１３１を１対の線条電極６１とほぼ平行に配置しているが、この配置も特に限定されるものではなく、少なくとも１本の線条補助電極１３１を１対の線条電極６１の間で蛇行させて配置してもよい。
【０１３３】
また、実施の形態２の図１２Ａ、図１２Ｂで示した波形の線条電極１２１のように、線条補助電極１３１を波形に配置することもできる。勿論、波形の線条電極１２１と波形の線条補助電極１３１を組み合わせても良い。
【０１３４】
（面状発熱体の実施形態４）
図１４Ａは本発明の第４の実施の形態による面状発熱体１４０の平面図であり、図１４Ｂは図１４Ａの１４Ｂ−１４Ｂ線における断面図である。実施の形態１（図１０Ａ、図１０Ｂを参照）の構成と異なる点は、高分子抵抗体６０を電気絶縁性基材１０１と線条電極６１の間に介挿配置した点である。
【０１３５】
第４の実施の形態による面状発熱体１４０は以下のようにして作成される。まず電気絶縁性基材１０１上に高分子抵抗体６０をフィルム状に熱ラミネートする。次いで線条電極６１を高分子抵抗体６０上に配置し、ミシンにより電気絶縁性基材１０１上縫いつける。そして線条電極６１と高分子抵抗体６０を熱加圧処理し、線条電極６１を高分子抵抗体６０に接着する。線条電極６１が高分子抵抗体６０上にあるため、線条電極６１の配置位置を容易に確認できる。柔軟性を増すために電気絶縁性基材１０１の中央部を打ち抜く際に、線条電極６１を確実に避けることができる。
【０１３６】
また、線条電極６１を高分子抵抗体６０が貼着された電気絶縁性基材１０１に縫いつけるので、線条電極６１の配置に自由度が増す。高分子抵抗体６０を電気絶縁性基材１０１へ貼り合わせる工程を共通化して、その工程の後にパターンを変えて線条電極６１を縫いつけることにより、発熱パターンの異なる種々の面状発熱体１４０を容易に作製することができる。
【０１３７】
また、上記実施の形態において、図１３Ａで示した線条補助電極１３１を設けてもよい。
【０１３８】
また、上記実施の形態において、線条電極６１と高分子抵抗体６０を熱接着したが、これに限定されものではない。線条電極６１と高分子抵抗体６０を、導電性接着剤を使用して接着しても良い。また単なる押し付けによる機械的接触により線条電極６１と高分子抵抗体６０を電気的に接続することもできる。
【０１３９】
（面状発熱体の実施形態５）
図１５Ａは本発明の第５の実施の形態による面状発熱体１５０の平面図であり、図１５Ｂは図１５Ａの１５Ｂ−１５Ｂ線における断面図である。実施の形態４（図１４Ａ、図１４Ｂを参照）の構成と異なる点は、高分子抵抗体６０と線条電極６１の間に摺動性導電体１５１が設けられている点である。
【０１４０】
第５の実施の形態による面状発熱体は以下のようにして作成される。電気絶縁性基材１０１上に高分子抵抗体６０をフィルム状に熱ラミネートする。その後。この高分子抵抗体６０上に摺動性導電体１５１を設けた後、さらに摺動性導電体１５１の上に線条電極６１を配置し、ミシンで電気絶縁性基材１０１に縫いつける。そして線条電極６１と高分子抵抗体６０を、熱加圧処理し、線条電極６１と高分子抵抗体６０を強固で接着する。
【０１４１】
摺動性導電体１５１は、例えば、グラファイトをペーストにした後これを乾燥させて皮膜としたものや、グラファイトを含む樹脂コンパウンドをフィルムにしたものなどから構成される。摺動性導電体１５１を高分子抵抗体６０上に設けるときには、これら皮膜やフィルムを、高分子抵抗体６０に熱ラミネートし、あるいは塗布する。
【０１４２】
線条電極６１が摺動性導電体１５１上を摺動するため、面状発熱体１５０の柔軟性がより高まる。摺動性導電体１５１は導電性に優れているので、摺動性導電体１５１を介して、線条電極６１と高分子抵抗体６０がより確実に電気的に接続される。
【０１４３】
なお、上記実施の形態に、実施の形態３（図１３Ａ参照）に示した線条補助電極１３１を更に設けてもよい。また、線条補助電極１３１にも摺動性導電体１５１を設けてもよい。
【０１４４】
また、実施の形態１（図１０Ａ、図１０Ｂ参照）において、線条電極６１と高分子抵抗体６０の間に摺動性導電体１５１を設けても同様な効果が期待できる。この場合、摺動性導電体１５１を、予め線条電極６１と対向する面および位置に設けておけばよい。
【０１４５】
また、上記実施の形態においては、高分子抵抗体６０を電気絶縁性基材１０１に接着した後、摺動性導電体１５１を高分子抵抗体６０上に設けた。高分子抵抗体６０を電気絶縁性基材１０１に接着する前に、予め摺動性導電体１５１を高分子抵抗体６０に取り付けてもよい。
【０１４６】
また、線条電極６１と高分子抵抗体６０を熱接着したが、これに限定されものではない。導電性接着剤を介して線条電極６１と高分子抵抗体６０とを接着してもよいし、単なる押し付けによる機械的接触により線条電極３と高分子抵抗体５を電気的に接続することもできる。
【０１４７】
（面状発熱体の実施形態６）
図１６Ａは本発明の第６の実施の形態による面状発熱体の平面図であり、図１６Ｂは図１６Ａの１６Ｂ−１６Ｂ線における断面図である。実施の形態４（図１４Ａ、図１４Ｂ参照）の構成と異なる点は、高分子抵抗体６０の代わりに高分子抵抗体１６１が設けられている点である。高分子抵抗体１６１は、メッシュ状の不織布または織布に高分子抵抗体を含浸させて作成する。
【０１４８】
第６の実施の形態による面状発熱体１６０は以下のようにして作成される。実施の形態１〜５で述べた高分子抵抗体を溶剤などの液体に分散混合してインクを作る。このインクを、印刷、塗装、ディッピングなどの方法により、メッシュ状の不織布または織布に含浸させ、乾燥して高分子抵抗体１６１を作製する。メッシュ状の不織布または織布は繊維間に複数の小孔を有し、この小孔内に高分子抵抗体が浸透する。
【０１４９】
次に、この高分子抵抗体１６１と電気絶縁性基材１０１を熱ラミネートによって貼り付けた後に、線条電極６１を高分子抵抗体１６１上に配置し、ミシンにより電気絶縁性基材１０１に縫いつける。そして線条電極６１と高分子抵抗体１６１を、熱加圧処理して強固に接着する。
【０１５０】
この構成において、高分子抵抗体１６１は、複数の小孔を有するメッシュ状の不織布または織布から構成されているので、外力を受けても容易に変形することができ、高い柔軟性を発揮する。
【０１５１】
また、高分子抵抗体が不織布や織布の繊維間の小孔内に保持されるので、高分子抵抗体１６１が電気絶縁性基材１０１に密着する。これにより高分子抵抗体１６１の機械的強度が向上する。
【０１５２】
なお、上記実施の形態において、メッシュ状の不織布または織布にインク状の高分子抵抗体を含浸させた。フィルムまたはシート状の高分子抵抗体を、メッシュ状の不織布または織布に熱加圧処理して、不織布または織布内に含浸させてもよい。
【０１５３】
また、上記実施例において、線条電極６１と高分子抵抗体１６１を熱接着したが、これに限定されない。導電性接着剤を使用して線条電極６１と高分子抵抗体１６１を接着してもよいし、単なる押し付けによる機械的接触により線条電極６１と高分子抵抗体１６１とを電気的に接続してもよい。
【０１５４】
また、上記実施の形態において、実施の形態３（図１３Ａ参照）に示した線条補助電極１３１を設けてもよい。
【０１５５】
（面状発熱体の実施形態７）
図１７Ａは本発明の第７の実施の形態による面状発熱体の平面図であり、図１７Ｂは図１７Ａの１７Ｂ−１７Ｂ線における断面図である。実施の形態１（図１０Ａ、図１０Ｂ参照）と異なる点は、高分子抵抗体６０上に、さらに被覆層１７１が設けられている点である。
【０１５６】
被覆層１７１は電気絶縁性を有する材料から構成されている。高分子抵抗体６０を、線条電極６１が既に取り付けられている電気絶縁性基材１０１に熱ラミネートした後、さらに高分子抵抗体６０を覆うように、被覆層１７１を熱ラミネートする。
【０１５７】
外部からの衝撃や引っ掻きなどから、高分子抵抗体５６０保護することができるため、発熱体１の損傷を防止することができる。
【０１５８】
また、カーシートヒータなどのように、ヒータに外力が加わり、かつヒータが座席の取り付け面と常に摺接するような状況下でも、被覆層１７１が高分子抵抗体６０の摩耗を防ぐので、面状発熱体が発熱機能を失うことが無い。
【０１５９】
また、面状発熱体１７０を電気的に隔離するので、面状発熱体１７０に高い電圧をかけた場合も安心である。
【０１６０】
被覆層１７１は高分子抵抗体６０全体を覆うように設けられることが好ましい。ただし、柔軟性を考慮して薄い被覆層を用いることが好ましい。
【０１６１】
被覆層１７１は、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、およびウレタン系熱可塑性エラストマーのいずれかを単独で主成分と成り、あるいはそれらの組合せを主成分として成る。塑性エラストマーは、面状発熱体１７０を柔軟にする。
【０１６２】
なお、被覆層１７１は、前述の実施の形態２〜６に用いることもできる。
【０１６３】
（面状発熱体の実施形態８）
図１８Ａは本発明の第８の実施の形態による面状発熱体の平面図であり、図１８Ｂは図１８Ａの１８Ｂ−１８Ｂ線における断面図である。実施の形態１（図１０Ａ、図１０Ｂ参照）と異なる点は、電気絶縁性基材１０１と高分子抵抗体６０の少なくとも一方に、複数のスリット１８１が設けられている点である。
【０１６４】
第８の実施の形態による面状発熱体１８０は以下のようにして作成される。まず実施の形態１と同様に、電気絶縁性基材１０１上に線条電極６１を配置して縫いつける。高分子抵抗体６０を、Ｔダイ押し出し成型法を用いて、フィルム状またシート状に押し出して、線条電極６１と電気絶縁性基材１０１に熱融着させ、高分子抵抗体６０を作る。そして、電気絶縁性基材１０１の中央部を打ち抜いて長孔を形成した後、一対の線条電極６１の間で、高分子抵抗体６０と電気絶縁性基材１０１をトムソンで打ち抜いて、複数のスリット１８１を形成する。
【０１６５】
トムソンで打ち抜く箇所は、図に示された位置に限定されるものではない。座席の表皮材１１４の形状により、図に示された位置以外の場所に設けてもよい。この場合、線条電極６１の配線パターンを変更する必要があるかもしてない。
【０１６６】
また、予めトムソンで打ち抜いてスリット１８１を形成した電気絶縁性基材１０１に、線条電極６１と高分子抵抗体６０を取り付けてもよい。あるいは、電気絶縁性基材１０１に貼着する前に、高分子抵抗体６０をポリプロピレンや離型紙等のセパレータ（図示せず）に貼り付け、高分子抵抗体６０を打ち抜いてスリット１８１を形成してもよい。前者の場合は電気絶縁性基材１０１にのみ、後者の場合は高分子抵抗体６０にのみスリット１８１が形成されることになる。
【０１６７】
このように本実施の形態による面状発熱体１８０には複数のスリット１８１が設けられているため、面状発熱体１８０が外力により容易に変形し、着座感が向上する。電気絶縁性基材１０１の中央に形成された長孔部も、面状発熱体１８０が外力により容易に変形するのを助けるように機能すると考えられる。しかしこの長孔は、面状発熱体１８０を座席に取り付けるために設けられるもので、面状発熱体１８０が容易に変形するように設けられるものではない。従ってスリット１８１とは機能的に区別される。
【０１６８】
なお、本実施の形態のスリット１８１は、実施の形態１〜７の面状発熱体１に形成することも可能である。
【０１６９】
（面状発熱体の実施形態９）
図１９Ａは本発明の第９の実施の形態による面状発熱体１９０の平面図であり、図１９Ｂは図１９Ａの１９Ｂ−１９Ｂ線における断面図である。実施の形態８（図１８Ａ、図１８Ｂ参照）と異なる点は、スリット１８１の代わりに、複数の切り欠き部１９１が設けられている点である。
【０１７０】
第９の実施の形態による面状発熱体は以下のようにして作成される。即ち、先ず高分子抵抗体６０をポリプロピレンや離型紙等のセパレータ（図示せず）上に貼り付け、高分子抵抗体６０を打ち抜いて、切り欠き部１９１を形成する。次に熱ラミネータを用いて、波形の線条電極１２１が配置された電気絶縁性基材１０１に、高分子抵抗体６０を貼り合せた後、高分子抵抗体６０からセパレータを取り外す。
【０１７１】
この構成においても、線条電極１２１と高分子抵抗体６０が熱融着され、強固に接合される。切り欠き部１９１により、高分子抵抗体６０が外力に追従して容易に変形するので、着座感を向上させることができる。
【０１７２】
また、電気絶縁性基材１０１にも同様な切り欠き部１９１を形成することができる。この場合、上述の切り欠き部１９１の機能が顕著に発揮され、着座感を更に向上させることができる。
【０１７３】
また、本実施の形態の切り欠け部１９１は、実施の形態１〜７の面状発熱体に形成することも可能である。
【０１７４】
なお、実施の形態２〜９で述べた面状発熱体は、実施の形態１の面状発熱体１００と同様に、図１１Ａ、図１１Ｂに示す座部１１１や背もたれ１１２内部で、電気絶縁性基材１０１が表面側になるように取り付けられる。電気絶縁性基材１０１がクッションの働きをし、線条電極６１の厚みや固さによる凹凸が座面に出ない。これにより、着座感や背もたれ感を損なうことがない。
【産業上の利用可能性】
【０１７５】
本発明による面状発熱体は、構成が簡単で、ＰＴＣ特性に優れ、さらに外力による変形に容易に追従する柔軟性を有する。この面状発熱体は、複雑な表面形状を持った器具の表面に貼着可能であるため、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その応用範囲は広い。
【符号の説明】
【０１７６】
10, 30, 100, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190  面状発熱体
11, 31, 101  基材
12, 13, 32, 33  電極
14, 34, 60, 16  高分子抵抗体
15, 35, 171  被覆材
20, 21  加熱ロール
22  ラミネータ
40, 64, 67  導電体
61, 121, 131  線条電極
62, 65  抵抗体組成物
41, 63, 66  樹脂組成物
102, 132  糸
111  座部
112  背もたれ
113  座席基材
114  表皮
151  摺動性導電体
181  スリット
191  切り欠き部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
2010517206.tif 000034
【国際調査報告】
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2010517206.tif 000036
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2010517206.tif 000038
2010517206.tif 000039
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