(57)【要約】【課題】従来の面状発熱体は、多層構造の構成で柔軟性に欠け、カーシートヒータなどに用いる場合、着座感が損なわれるとともに、面状発熱体の変形により、電極が折り皺などにより破損し、耐久性が劣るとともに、ＰＴＣ特性も小さい。【解決手段】面状発熱体１は、樹脂組成物と、導電体とから成り、導電体がタングステンまたはタングステン化合物である高分子抵抗体５で構成される。この面状発熱体１は、構造が簡素でかつ柔軟性を有する材料で構成されているので使用感に優れ、生産性にも優れている。さらに、不燃の高導電体を含有しているため、低抵抗かつＰＴＣ特性に優れ、難燃性を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分が反応性樹脂を介して架橋された樹脂組成物と、導電体とからなり、前記導電体がタングステンまたはタングステン化合物であることを特徴とした高分子抵抗体を備えた面状発熱体。
【請求項２】
電気絶縁性基材と、前記電気絶縁性基材上に配設された少なくとも１対の電極と、前記１対の電極と電気的に接続され、主成分が反応性樹脂を介して架橋された樹脂組成物と、導電体とからなり、前記導電体がタングステンまたはタングステン化合物であることを特徴とした高分子抵抗体を備えた面状発熱体。
【請求項３】
導電体がタングステンカーバイドである請求項１または２に記載の面状発熱体。
【請求項４】
樹脂組成物は、少なくともＰＴＣ特性を発現する被反応性樹脂と、反応性樹脂とからなる請求項１または２に記載の面状発熱体。
【請求項５】
樹脂組成物は、主成分がカルボキシル基、カルボニル基、水酸基、エステル基、ビニル基、アミノ基、オキサゾリン基、無水マレイン酸基の少なくとも１種の官能基を含む被反応性樹脂と、主成分が前記被反応性樹脂の官能基とは異なるエポキシ基、オキサゾリン基、無水マレイン酸基の少なくとも１種の官能基を含む反応性樹脂とからなる請求項１または２に記載の面状発熱体。
【請求項６】
樹脂組成物に、熱可塑性エラストマーを含有させた請求項１または２に記載の面状発熱体。
【請求項７】
熱可塑性エラストマーは、オレフィン系、スチレン系、ウレタン系、ポリエステル系の少なくとも１種からなる請求項６に記載の面状発熱体。
【請求項８】
高分子抵抗体は、柔軟性を有するシートまたはフィルムから構成される請求項１または２に記載の面状発熱体。
【請求項９】
電極は、金属導線、金属編組導線の少なくとも１種の線条電極である請求項２に記載の面状発熱体。
【請求項１０】
電気絶縁性基材は、織布、不織布の少なくとも１種から構成される請求項２に記載の面状発熱体。
【請求項１１】
請求項１〜１０いずれか１項記載の面状発熱体を暖房用に搭載した自動車の座席装置。
【請求項１２】
請求項１〜１０いずれか１項記載の面状発熱体を暖房用に搭載した自動車のハンドル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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任意の面形状を有する器具に装着可能な柔軟性と高い信頼性を有する変形自在な面状発熱体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の面状発熱体は発熱部がベースポリマーと、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・焼成して作製される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（例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００４】
図９は特許文献１に記載された従来の面状発熱体３０を示し、基材３１と、一対の櫛形状電極３２、３３と、高分子抵抗体３４と、被覆材３５とを有する。
【０００５】
前記電気絶縁性の基材３１は、ポリエステルフィルムなどの樹脂で構成されている。櫛形状電極３２、３３は、前記基材３１上に銀ペースト等の導電性ペーストを印刷・乾燥して形成されている。
【０００６】
高分子抵抗体３４は、櫛形状電極３２、３３により給電される位置に高分子抵抗体インクを印刷・乾燥して形成されている。
【０００７】
基材３１と同様の材質の被覆材３５は、櫛形状電極３２、３３と高分子抵抗体３４とを被覆して保護している。
【０００８】
基材３１、被覆材３５としてポリエステルフィルムを用いる場合、被覆材３５に、例えば変性ポリエチレン等の熱融着性樹脂３６を予め接着しておく。そして熱を与えながら加圧する。
【０００９】
このようにすることにより、基材３１と被覆材３５とが熱融着性樹脂３６を介して接合される。被覆材３５と熱融着性樹脂３６とは、櫛形状電極３２、３３と高分子抵抗体３４とを外界から隔離する。そのため面状発熱体３０には長期信頼性が付与される。
【００１０】
図１０は被覆材３５を貼り合わせる装置の概略構成を示している。このように加熱加圧の方法としては、２つの加熱ロール３７、３８からなるラミネータ３９を用いるのが一般的である。
【００１１】
すなわち、櫛状電極３２、３３、高分子抵抗体３４を予め形成した基材３１と、熱融着性樹脂３６を予め接着した被覆材３５とを供給し、これらを加熱ロール３７、３８で加熱加圧する。
【００１２】
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。ＰＴＣ特性を有する高分子抵抗体３４は、面状発熱体３０に自己温度調節機能を付与することができる。
【００１３】
また、特許文献２に記載のものは、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組成物を有機溶剤に分散させ、インクを作製した後、電極を設けた樹脂フィルム上にＰＴＣ組成物インクで高分子抵抗体を印刷し、架橋のための熱処理を行い、高分子抵抗体の保護層として樹脂フィルムを積層した面状発熱体が記載されている。
【００１４】
この特許文献２記載の面状発熱体は、特許文献１と同様な発熱機能を有するものである。
【００１５】
また、図１１は特許文献３に記載された他の従来の面状発熱体４０を示し、柔軟性基材４１の上に電極４２、４３、高分子抵抗体４４が印刷方式により順次積層されており、さらに、柔軟性被覆層４５が形成されている。
【００１６】
柔軟性基材４１は、ガスバリア性と防水性、高分子抵抗体のインク等の液体を含浸する機能を有しており、長繊維からなるポリエステル不織布とこのポリエステル不織布の表面にポリウレタン系などのホットメルトフィルムを貼り合わせた構成となっている。
【００１７】
一方、柔軟性被覆層４５は、ガスバリア性、防水性を有し、電極４２、４３、高分子抵抗体４４全体を被覆しており、ポリエステル不織布と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を貼り合わせた構成であり、柔軟性基材４１と接着されている。
【００１８】
したがって、特許文献３における面状発熱体４０は全部で６層構造の構成となっている。この特許文献３の面状発熱体も特許文献１と同様な発熱機能を有する。
【００１９】
高分子抵抗体４４のＰＴＣ特性を発現する樹脂として、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、抵抗値の経時変化による変化を抑制するため、架橋材や紫外線照射などの方法で架橋されるのが一般的である。
【００２０】
ここで、高分子抵抗体４４の５０℃の抵抗値と２０℃の抵抗値の比である抵抗変化倍率（Ｒ５０／Ｒ２０）はすべて２以下である。
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
特許文献１および２の前記従来の面状発熱体３０には、基材３１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。また基材３１と、その上に印刷された櫛形状電極３２、３３、高分子抵抗体３４と、さらにその上に配置された接着層を有する被覆材３５とから構成された５層構造を有する。
【００２２】
そのため、基材３１や被覆材３５の材質やその厚さによっては、柔軟性に欠ける。すなわち、面状発熱体３０をカーシートヒータ（自動車の座席暖房用ヒータ）に用いる場合に着座感が損なわれ、ハンドルヒータに用いる場合には手触り感が損なわれる。
【００２３】
また形状が面状であるため、その面の一部に着座等による荷重が加わった場合、その力が全体に及んで面状発熱体３０が変形する。
【００２４】
その変形の形状によっては、面状発熱体３０の端に近いほど変形量が増え、面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３２、３３や高分子抵抗体３４に亀裂などが生じる可能性がある。そのため耐久性が低下する可能性がある。
【００２５】
また通気性のないポリエステルシートなどの基材３１や被覆材３５が用いられているため、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湿気がこもりやすい。そのため長時間使用すると着座感や手触り感が損なわれる。
【００２６】
一方、特許文献３の面状発熱体４０は、電極４２、４３、高分子抵抗体４４の基材と被覆層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が、面状発熱体４０が６層構造で構成されるため、生産性が悪く、結果としてコストが高くなるという課題を有する。
【００２７】
また、従来のＰＴＣ特性では省エネ性、速熱性の点でもの足らず、抵抗変化倍率が低いという課題を有する。また、従来の導電性であるカーボンブラックやグラファイトは燃え易いため、難燃剤を添加する必要があった。
【００２８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、外力が加わっても柔軟性を発揮しやすく、難燃性に優れた面状発熱体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
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、主成分が反応性樹脂を介して架橋された樹脂組成物と、導電体とからなり、前記導電体がタングステンまたはタングステン化合物であることを特徴とした高分子抵抗体を備えたものでる。
【００３０】
これにより、低抵抗かつ高変化倍率を実現でき、難燃性を付与することができる。
【００３１】
また、抵抗体組成物は樹脂組成物が架橋されているので固有抵抗値の経時変化を抑制することができる。これによって、長期にわたり安定したＰＴＣ特性、すなわち安定した発熱性能を実現することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の面状発熱体は、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難燃性を実現することができるとともに、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。
【００３３】
また、従来の５〜６層構造の構成の面状発熱体に対して、本発明は３層構造の構成とすることにより、柔軟性が高く、外力による変形に対して強い面状発熱体とすることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
第１の発明は、主成分が反応性樹脂を介して架橋された樹脂組成物と、導電体とからなり、前記導電体がタングステンまたはタングステン化合物であることを特徴とした高分子抵抗体を備えたものである。
【００３５】
タングステン及びタングステン化合物は燃えない。また導電性が高いことによって抵抗値を下げることができるだけでなく、抵抗変化倍率も２以上と高いものである。
【００３６】
また、樹脂組成物が架橋されているので固有抵抗値の経時変化を抑制することができ、長期にわたり安定したＰＴＣ特性を得ることができる。言い換えれば、予め設定された発熱温度の低下や上昇が防止されて安定した発熱性能を実現することができる。これにより、快適な暖房を実現することができる。
【００３７】
第２の発明は、電気絶縁性基材と、前記電気絶縁性基材上に配設された少なくとも１対の電極と、前記１対の電極と電気的に接続され、主成分が反応性樹脂を介して架橋された樹脂組成物と導電体とからなり、前記導電体がタングステンまたはタングステン化合物であることを特徴とした高分子抵抗体を備えた面状発熱体とすることにより、簡素な３層とすることができ、従来の面状発熱体よりも柔軟性を発揮しやすくなる。
【００３８】
したがって、外力に対して面状発熱体が容易に変形するので折り皺が原因で起こる高分子抵抗体の亀裂や剥離を防止することができ、面状発熱体の耐久性、信頼性が向上する。
【００３９】
また、高分子抵抗体を挟んで通気性のないポリエステルシートなどの樹脂フィルムを用いていないので、従来の面状発熱体のように湿気がこもりやすいという課題が解決され、長時間使用しても初期と同等の手触り感が得られ、快適な暖房効果が得られる。
【００４０】
また、本発明の面状発熱体は簡素な３層構造の構成とすることにより、生産性を向上させることができるので低コスト化が図れる。
【００４１】
第３の発明は、導電体をタングステンカーバイドとしてものである。当該化合物は、燃えないだけでなく、添加することによって、大きな抵抗変化倍率を保持することができる。
【００４２】
第４の発明は、特に、第１または第２の発明に含まれる樹脂組成物を少なくともＰＴＣ特性を発現する被反応性樹脂と、反応性樹脂の組成とすることにより、導電体を反応性樹脂の接着力と結合力で捕捉し、導電体で形成している導電パスの安定化を図ることができる。
【００４３】
さらに、反応性樹脂とＰＴＣ特性を発現する被反応性樹脂との結合力により、冷熱の繰り返しによる膨張率の温度特性や溶融温度の経時変化が抑制され、導電パスをより安定化することができる。これにより、物理、化学、電気的な挙動を安定化させることができるので長期にわたり安定したＰＴＣ特性を実現することができる。
【００４４】
第５の発明は、特に、第１または第２の発明の抵抗体組成物Ｂに含まれる樹脂組成物は、主成分がカルボキシル基、カルボニル基、水酸基、エステル基、ビニル基、アミノ基、オキサゾリン基、無水マレイン酸基の少なくとも１種の官能基を含む被反応樹脂と、主成分が前記被反応性樹脂の官能基とは異なるエポキシ基、オキサゾリン基、無水マレイン酸基の少なくとも１種の官能基を含む反応性樹脂とからなる組成とすることにより、被反応性樹脂と反応性樹脂の極性を有する官能基間で反応による化学結合を生じ、被反応性樹脂単独の熱的安定性を高めることができる。
【００４５】
これにより、第４の発明と同様に、物理、化学、電気的な挙動を安定化させることができるので長期にわたり安定したＰＴＣ特性を実現することができる。
【００４６】
第６の発明は、特に、樹脂組成物に、熱可塑性エラストマーを含有させることにより、高分子抵抗体を構成する抵抗体組成物に柔軟性を付与することができるので外力による変形に対して追従でき、機械的ストレスの繰り返しを受けても高分子抵抗体の亀裂や破断が防止され、優れた耐久性、信頼性を実現できる。また、抵抗体組成物の柔軟性が高くなる
ことにより、高分子抵抗体の加工性が良くなり、生産性が向上する。
【００４７】
第７の発明は、特に、第６の発明の熱可塑性エラストマーをオレフィン系、スチレン系、ウレタン系、ポリエステル系の少なくとも１種を用いることにより、第６の発明の作用をより効果的に発現させることができる。
【００４８】
第８の発明は、第１または第２の発明の高分子抵抗体を柔軟性のあるシートまたはフィルムとすることにより、面状発熱体に外力が加わっても電気絶縁性基材と同様に高分子抵抗体自体が外力に応じて伸びや変形を起こすので高分子抵抗体の亀裂や破断などの破損が防止され、優れた耐久性を実現する。
【００４９】
第９の発明は、特に、第２の発明の電極を金属導線と金属編組導線の少なくとも１種の線条電極で構成することにより、金属導線、金属編組導線は可撓性に優れ、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。
【００５０】
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。さらに、電気基材絶縁性や高分子抵抗体への縫製加工が容易となり、生産性が向上する。
【００５１】
第１０の発明は、特に、第２の発明の電気絶縁性基材を織布、不織布の少なくとも１種で構成することにより、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こととなる。
【００５２】
第１１の発明は、これら第１〜第１０の発明の面状発熱体を自動車の座席装置に、第１２の発明は、これら第１〜第１０の発明の面状発熱体を自動車のハンドル装置に搭載したもので、快適な暖房を実現したものである。
【００５３】
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。
【００５４】
（実施の形態１）
図１において、面状発熱体１は、電気絶縁性基材２と、第１線条電極３Ａと、第２線条電極３Ｂと高分子抵抗体５とからなる。
【００５５】
線条電極３Ａ、３Ｂは電気絶縁性基材２にそれぞれが左右対称になるように配置されるとともに、糸４で部分的に縫い付けられている。
【００５６】
高分子抵抗体５は、線条電極３Ａ、３Ｂ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。
【００５７】
これにより高分子抵抗体５が線条電極３Ａ、３Ｂと電気絶縁性基材２とに熱融着している。
【００５８】
面状発熱体１の中央部は、線条電極３Ａ、３Ｂと電気絶縁性基材２とに高分子抵抗体５が熱融着された後に打ち抜かれている。
【００５９】
なお、線条電極３Ａ、３Ｂ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。また、中央部の打ち抜きはこの場所に限定されることはなく、材料や形状によりこれ以外の場所に設けてもよい。この場合、線条電極３の配線パターンを変更する。
【００６０】
図２は図１に示す面状発熱体１を取り付けた自動車の座席装置を示すものである。
【００６１】
面状発熱体１は、自動車の座席装置である座部６や、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取り付けて使用される。座部６や背もたれ７には、座席基材８と表皮９とが用いられている。
【００６２】
ウレタンパット等の座席基材８は、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形状が復元する。
【００６３】
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に高分子抵抗体５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。
【００６４】
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）が設けられている場合がある。
【００６５】
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。よって、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。
【００６６】
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が、ここではその詳細は省略する。
【００６７】
相対向するように配置された幅の広い１対の線条電極３Ａ、３Ｂ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。
【００６８】
線条電極３Ａ、３Ｂより給電することで、高分子抵抗体５に電流が流れて発熱する。
【００６９】
高分子抵抗体５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。
【００７０】
すなわち、高分子抵抗体５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。また、自動車用座席に組み込まれるカーシートヒータとして、面状発熱体１は着座感や難燃性を満足することができる。着座感は、紙のような音鳴り感がなく、座席表皮材と同等の伸び特性、すなわち、５％の伸びに対して７ｋｇｆ以下の荷重であることで満足できる。
【００７１】
また、ＰＴＣ特性のない発熱体に比べて、ＰＴＣ特性を有する面状発熱体１は速熱性と省エネ性とを発揮することができる。
【００７２】
ＰＴＣ特性のない発熱体は、温度制御器を必要し、温度制御器はオン−オフ（ＯＮ−ＯＦＦ）制御で通電を制御して発熱温度を制御している。
【００７３】
特に、線条発熱線を用いたＰＴＣ特性のない発熱体の場合、線条発熱線間の低温部を回避するため、ＯＮ時の発熱体温度を約８０℃まで上昇させており、表皮１０とはある程度の距離をおいて配置する必要がある。
【００７４】
これに対し面状発熱体１では、発熱体温度が４０℃〜４５℃の範囲に自己制御される。そのため、表皮１０の近傍に近接して配置することができる。
【００７５】
面状発熱体１は発熱体温度が低く、表皮９の近傍に配置されることより、速熱性と外部
への放熱ロスを低減できる。そのため省エネルギー性を実現できる。
【００７６】
上述したように、本実施の形態の面状発熱体１は、従来の面状発熱体が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のに対して、電気絶縁性基材２と１対の線条電極３と高分子抵抗体５との３層構造で構成している。
【００７７】
この簡素な構成により、外力が加わってもその外力の規制が少なくなるので柔軟性を発揮しやすくなる。
【００７８】
したがって、カーシートヒータとして用いた際に外力を受けても柔軟性が高いので容易に変形し、従来のように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。
【００７９】
また、面状発熱体１は３層の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り、その分、低コストで生産できる。
【００８０】
また、高分子抵抗体５を挟んで通気性のないポリエステルシートなどの樹脂フィルムを用いていないので、従来の面状発熱体のように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湿気がこもりやすいという課題が解決され、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、快適な暖房効果が得られる。
【００８１】
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。
【００８２】
これ以外にポリエステル織布を用いてもよい。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カーシートヒータとして用いた際の着座感を向上させる。
【００８３】
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。
【００８４】
線条電極３Ａ、３Ｂ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３Ａ、３Ｂ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。
【００８５】
また、電気絶縁性基材２への縫製は、糸４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。
【００８６】
さらに、線条電極３Ａ、３Ｂ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。
【００８７】
また、カーシートヒータとして用いた際に外力が加わっても線条電極３の皺の発生が抑制され、電極の破損が防止される。
【００８８】
線条電極３Ａ、３Ｂ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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
線条電極３Ａ、３Ｂは、できるだけ抵抗を低くして電圧ドロップが小さいことが好ましい。
【００９３】
線条電極３Ａ、３Ｂ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。
【００９４】
また、線条電極３Ａ、３Ｂ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。
【００９５】
この抵抗値を実現する材料は、銅、錫メッキを施した銅、銅−銀合金の単線、撚り線、編組線が挙げられる。特に、機械的強度の点では引っ張り強度の高い銅−銀のそれらを用いることが好ましい。
【００９６】
なお、本実施の形態では、電極として線条電極３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。
【００９７】
高分子抵抗体５の樹脂組成物は、ＰＴＣ特性の経時変化を抑制し、安定したＰＴＣ特性を再現するために、ＰＴＣを発現する被反応樹脂としてカルボキシル基を有する変性ポリエチレンと被反応樹脂と反応する反応性樹脂としてエポキシ基を有する変性ポリエチレンとを混成したものがよい。
【００９８】
これは、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、架橋された構造を有することに起因している。
【００９９】
この架橋反応により、上述したように被反応性樹脂単独の場合に比べ、熱的安定性を高めることができ、その結果、樹脂組成物中での導電体の導電パスの形成、切断する温度が安定する。
【０１００】
この架橋反応は、酸素以外に窒素を介しても起こり得るものである。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、これら官能基と反応が可能な官能基を有する被反応性樹脂の組み合わせであれば架橋反応が起こることになり、樹脂組成物を構成する反応性樹脂の反応性官能基と被反応樹脂の官能基との組み合わせとしては、上述のエポキシ基とカルボニル基以外に以下のものがある。
【０１０１】
エポキシ基は、上述のカルボニル基以外にカルボキシル基、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する。これらの官能基を有する被反応樹脂を用いればよい。
【０１０２】
一方、反応性樹脂の官能基としてはエポキシ基以外にオキサゾリン基や無水マレイン酸基を有する反応性樹脂を用いることもできる。
【０１０３】
このように樹脂組成物は酸素と窒素との少なくともいずれかを介して架橋された構造を有する。
【０１０４】
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、ＰＴＣ特性を発現する被反応樹脂として、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。
【０１０５】
上述の被反応性樹脂と反応性樹脂は、それぞれ単独でも複合でも用いることが可能で目標値するＰＴＣ特性に応じて適宜選択される。
【０１０６】
また、それ以外に、ＰＴＣ特性の経時変化の許容範囲に応じて、反応性樹脂、被反応性樹脂単独でも用いることも可能である。
【０１０７】
また、架橋反応は反応性樹脂を用いたが、反応性樹脂とは異なる架橋剤を用いることもできる。
【０１０８】
さらに、電子線などの架橋手段を用いることもできる。その場合は、上述の官能基を持たない被反応性樹脂が適用可能であり、また、反応性樹脂を用いる必要はない。
【０１０９】
また、上述の効果をより発揮させるために、高分子抵抗体５に、熱可塑性エラストマーを含有させることが有用である。熱可塑性エラストマーを含有させることにより、高分子抵抗体５に柔軟性を付与することができるので外力による変形に対して追従でき、機械的ストレスの繰り返しを受けても高分子抵抗体１の亀裂や破断が防止され、優れた耐久性、信頼性を実現できる。
【０１１０】
また、柔軟性が高くなることにより、高分子抵抗体５のフィルムの加工性が良くなり、生産性が向上する。
【０１１１】
熱可塑性エラストマーの材料としては、オレフィン系、スチレン系、ウレタン系、ポリエステル系の少なくとも１種を用いることにより、より効果的に柔軟性を発現させることができる。
【０１１２】
以上のように、高分子抵抗体５を構成する樹脂の組成の最適化により、高分子抵抗体５の安定した膜厚のフィルム加工、優れた耐久性、信頼性を実現することができるが、高分子抵抗体５のＰＴＣ特性すなわち２０℃と５０℃の抵抗変化倍率が２倍以上得られないという課題を有する。
【０１１３】
そこで導電体として、タングステンまたはタングステンカーバイドを使用する。
【０１１４】
高分子抵抗体５におけるタングステンまたはタングステンカーバイドの含有量が９０重量％の場合の抵抗変化倍率は、それぞれ５倍、９倍であったため、９０重量％前後であれば上述の特性を実現することができる。
【０１１５】
なお、８０重量％以下では、抵抗が高くなり使用することはできない。
【０１１６】
また、高分子抵抗体５を構成する反応性樹脂の含有量は１〜２０重量％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％、特に高分子抵抗体５の加工性、ＰＴＣ特性を向上させるために、抵抗体組成物Ｂ１３は２〜５重量％の範囲が最良である。
【０１１７】
また、樹脂組成物に含有させる場合の熱可塑性エラストマーの含有量は５〜２０重量％
の範囲が柔軟性の向上の点で好ましい。
【０１１８】
次に、面状発熱体１の作製方法について一例を述べる。
【０１１９】
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０．０５μｍの銅―銀合金線１９本を撚り線化したものを用い、ポリエステルの糸４で図１で示す形状にミシンで縫製し、線条電極３を形成する。この時の１対の線条電極３Ａ、３Ｂの電極間距離は１００ｍｍとしている。
【０１２０】
次に、ＰＴＣ特性を発現する被反応樹脂と反応性樹脂と導電体に混練混合して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。
【０１２１】
このようにして高分子抵抗体５が作製される。なお、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。
【０１２２】
高分子抵抗体５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。
【０１２３】
次に、フィルム状に成型され、Ｔダイから押し出された高分子抵抗体５は、予め作製された線条電極３Ａ、３Ｂを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。以上のようにして面状発熱体１が完成する。
【０１２４】
線条電極３Ａ、３Ｂと高分子抵抗体５、電気絶縁性基材２と高分子抵抗体５は、それぞれ熱融着により接合されることにより、線条電極３Ａ、３Ｂは電気絶縁性基材２と高分子抵抗体５との間に電気的に接続された状態で配置されている。
【０１２５】
高分子抵抗体５は、柔軟性のあるシートまたはフィルムとすることにより、面状発熱体１に外力が加わっても電気絶縁性基材２と同様に高分子抵抗体５自体が外力に応じて伸びや変形を起こすので高分子抵抗体５の亀裂や破断などの破損が防止され、優れた耐久性を実現する。
【０１２６】
また、高分子抵抗体５をシートまたはフィルム状に形成することにより、印刷膜の高分子抵抗体よりもその膜厚を厚くすることができ、線条電極３Ａ、３Ｂとの電気的接続および機械的接合の信頼性が高くなる。
【０１２７】
さらに、連続で押出成型される高分子抵抗体５を線条電極３が取り付けられた電気絶縁性基材２に貼り合わせながら接着加工できるので生産性に優れ、低コストが実現できる。
【０１２８】
また、高分子抵抗体５は、電気絶縁性基材２よりも伸びが同等かそれ以上とすることが好ましい。
【０１２９】
高分子抵抗体５の伸びを電気絶縁性基材２と同等かそれ以上とすることにより、機械的強度の強い電気絶縁性基材２が外力による伸びや変形を規制することができるのでより優れた耐久性、信頼性が得られる。
【０１３０】
また、高分子抵抗体５を電気絶縁性基材２と線条電極３上に配置することにより、予め線条電極３Ａ、３Ｂが取り付けられた電気絶縁性基材２に高分子抵抗体５を貼り付ける製法を採用することができる。
【０１３１】
この製法によれば、成型直後の高分子抵抗体５は温度が高い状態であるので容易に、かつ強固に線条電極３と電気絶縁性基材２に接着される。その結果、電気的接続、機械的接合が安定して得られる。
【０１３２】
さらに、高分子抵抗体５を線条電極３Ａ、３Ｂに熱融着することにより、線条電極３Ａ、３Ｂの周囲に高分子抵抗体５の材料が移行し、線条電極３Ａ、３Ｂと高分子抵抗体５は点接着ではなく、面接着とすることができる。
【０１３３】
その結果、線条電極３Ａ、３Ｂと高分子抵抗体５の機械的接合と電気的接続が強固になり、面状発熱体１として電気的、機械的に安定したものが得られる。
【０１３４】
以上のように構成された面状発熱体１は、座部６や背もたれ７に、電気絶縁性基材２が表面側になるように配置して用いることが好適である。
【０１３５】
すなわち、電気絶縁性基材２によるクッション性で線条電極３Ａ、３Ｂの厚みや固さによる凹凸間が座面で感じられず、着座感や背もたれ感を損なうことがない。
【０１３６】
また、電気絶縁性基材２に難燃性を付与した場合、この電気絶縁性基材２を表面側に配置することで燃焼における延焼が阻止でき、安全性の高い座席が得られる。
【０１３７】
（実施の形態２）
図３は実施の形態２を示すもので、実施の形態１と異なる点は、線条電極３Ａ、３Ｂを波状に形成した点である。
【０１３８】
これ以外の構成は実施の形態１の構成と同様である。
【０１３９】
この構成により、伸びや変形を起こさせる外力が面状発熱体１に加わった場合にも線条電極３Ａ、３Ｂは波形形状により電極としての長さに余裕を有するため、線条電極３Ａ、３Ｂが受ける引っ張り、伸び、屈曲などの力が緩和され、直線の配置よりも屈曲性などの機械的強度に優れたものが得られる。
【０１４０】
これにより、線条電極３Ａ、３Ｂと高分子抵抗体５との機械的接合、電気的接続が長期にわたり安定した面状発熱体１が得られ、耐久性、信頼性が向上する。
【０１４１】
また、また高分子抵抗体５の波形の幅に相当する領域で高分子抵抗体５での電位が均等化され、高分子抵抗体５の発熱の温度分布が均質になる。
【０１４２】
（実施の形態３）
図４は本発明の実施の形態３を示すもので、実施の形態１と異なる点は、１対の線条電極３Ａ、３Ｂの間に、線条補助電極１０を配置した点である。
【０１４３】
すなわち、線条補助電極１０が電気絶縁性基材２の１対の線条電極３Ａ、３Ｂの間に配置され、線条電極３Ａ、３Ｂと同様にポリエステル繊維などから作られた糸１１でミシンにより縫製して固定されている。
【０１４４】
図１の構成では、線条電極３Ａ、３Ｂ間で部分的に保温されてその部位の抵抗値が上昇して電位が集中する場合がある。この状態がさらに進行すると高分子抵抗体５の一部の温度がその他の部位の温度に比べて上昇する、いわゆるホットラインの現象が生ずる。
【０１４５】
しかるに、線条補助電極１０を設けることにより、高分子抵抗体５内部における電位の
集中が回避され、発熱温度が均等化する。
【０１４６】
その結果、高分子抵抗体５内でのホットラインの発生が回避され、面状発熱体１の安全性がより高まり、かつ安定した発熱性能が得られる。
【０１４７】
なお、線条補助電極１０は、線条電極３Ａ、３Ｂと同様に金属導線、金属編組導線を適用することができる。
【０１４８】
また、図４では線条補助電極１０を１対の線条電極３Ａ、３Ｂの間に２本配置しているが、その本数についてはこれに限定されるものではなく、高分子抵抗体５の大きさ、線条電極３Ａ、３Ｂ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。
【０１４９】
また、線条補助電極１０を１対の線条電極３Ａ、３Ｂ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１０を１対の線条電極３Ａ、３Ｂ間で蛇行させて配置してもよい。
【０１５０】
また、実施の形態２で示した波形の線条電極３Ａ、３Ｂのように波形の線条補助電極を配置したものも有用である。もちろん、波形の線条電極と波形の線条補助電極の組合せも適用できる。
【０１５１】
（実施の形態４）
図５は本発明の実施の形態４を示すもので、実施の形態１と異なる点は、高分子抵抗体５を電気絶縁性基材２と線条電極３Ａ、３Ｂの間に配置した点である。
【０１５２】
すなわち、電気絶縁性基材２上に高分子抵抗体５をフィルム状に熱ラミネートした後に、線条電極３Ａ、３Ｂを高分子抵抗体５上に配置し、ミシンにより縫製して取り付けたものである。
【０１５３】
そして線条電極３Ａ、３Ｂと高分子抵抗体５とは、熱加圧処理が施され、強固で安定した電気的接続と機械的接合がなされている。
【０１５４】
この構成においても自動車用カーシートヒータとしての面状発熱体１が得られる。そして、線条電極３Ａ、３Ｂが高分子抵抗体５上にあるため、線条電極３Ａ、３Ｂの配置の確認が容易であり、柔軟性を増すために行う電気絶縁性基材２の中央部の打ち抜きを確実に行うことができる。
【０１５５】
また、線条電極３Ａ、３Ｂの配置に自由度があるため、高分子抵抗体５を電気絶縁性基材２へ貼り合わせる工程を共通化して、種々の発熱パターンの面状発熱体１を作製することができる。
【０１５６】
また、本実施の形態においても線条補助電極を設けてもよい。
【０１５７】
また、線条電極３Ａ、３Ｂと高分子抵抗体５との接合を熱接着したが、これに限定されものではなく、導電性接着剤を介しての接着や、単なる押し付けによる機械的接触により線条電極３Ａ、３Ｂと高分子抵抗体５を電気的に接続することができる。
【０１５８】
（実施の形態５）
図６は実施の形態５を示し、前記実施の形態４と異なる点は、開口部を有する不織布または織布に高分子抵抗材料を含浸させた高分子抵抗体１２を用いた点である。
【０１５９】
高分子抵抗体１２は、実施の形態１〜５で述べた高分子抵抗体の材料を溶剤などの液体に分散混合して作製されたインクを印刷、塗装、ディッピングなどの方法により不織布または織布のメッシュ状の開口部に含浸させ、乾燥して作製される。
【０１６０】
この高分子抵抗体１２と電気絶縁性基材２を熱ラミネートによって貼り付けた後に、線条電極３Ａ、３Ｂを高分子抵抗体１２上に配置し、ミシンにより縫製して取り付けられている。
【０１６１】
そして、線条電極３Ａ，３Ｂと高分子抵抗体１２は、熱加圧処理が施され、それらが強固で安定した電気的接続と機械的接合がなされている。
【０１６２】
この構成において、高分子抵抗体１２は、開口部を有するので外力を受けても容易に変形することができ、かつ不織布、織布の持つ柔軟性を活かすことができるので、高い柔軟性を有する。
【０１６３】
また、高分子抵抗体材料が骨格となる不織布や織布の繊維間に保持されるので高分子抵抗体材料の密着性が向上し、高分子抵抗体１２としての機械的強度が向上する。
【０１６４】
なお、上記実施の形態において、開口部を有するメッシュ状の不織布または織布に高分子抵抗体の材料の含浸を高分子抵抗体のインクで行ったが、高分子抵抗体のフィルムまたはシートを、開口部を有するメッシュ状の不織布または織布に熱加圧処理して含浸させてもよい。
【０１６５】
また、線条電極３Ａ，３Ｂと高分子抵抗体１２との接合を熱接着としたが、これに限定されない。導電性接着剤を介しての接着や、単なる押し付けによる機械的接触により線条電極３Ａ、３Ｂと高分子抵抗体１２とを電気的に接続することができる。
【０１６６】
また、上記実施の形態においては、実施の形態３の線条補助電極１０を設けてもよい。
【０１６７】
（実施の形態６）
図７は実施の形態６を示し、実施の形態１と異なる点は、高分子抵抗体５上に被覆層１３をさらに付加した点である。
【０１６８】
すなわち、高分子抵抗体５と線条電極３Ａ、３Ｂを覆う電気絶縁性の被覆層１３を設けたものである。
【０１６９】
具体的には、線条電極３Ａ、３Ｂが取り付けられた電気絶縁性基材２に高分子抵抗体５を熱ラミネートした後、さらに電気絶縁性の被覆層１３を熱ラミネートして形成している。
【０１７０】
この構成により、外部からの衝撃や引っ掻きなどに対して高分子抵抗体５が保護できるため、面状発熱体１の損傷を防止することができる。
【０１７１】
また、カーシートヒータなどのように常に外力が加わり、かつ摺動するような状況下でも電気絶縁性の被覆層１３が高分子抵抗体５の摩耗を抑制できるため、発熱機能を損なうことがない。
【０１７２】
また、面状発熱体１の電源として高圧を使用する場合の電気絶縁機能も付与することができる。
【０１７３】
前記電気絶縁性の被覆層１３は少なくとも強度の弱い高分子抵抗体５を覆うことが好ましい。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。
【０１７４】
電気絶縁性の被覆層１３の材料は、面状発熱体１の柔軟性を確保するために、主成分が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、ウレタン系熱可塑性エラストマーの単独またはそれらの組合せが用いられる。
【０１７５】
なお、電気絶縁性の被覆層１３は、前述の実施の形態２〜５の構成においても適用可能であり、同様な効果を有する。
【０１７６】
（実施の形態７）
図８は実施の形態６を示し、実施の形態１と異なる点は、電気絶縁性基材２と高分子抵抗体５の少なくともいずれかに、外力により変形する形状に馴染む変形形状馴染部であるスリット１４を設けたところである。
【０１７７】
すなわち、電気絶縁性基材２に線条電極３Ａ、３Ｂを配置するとともに、縫製して取り付ける。高分子抵抗体５をＴダイ押し出し成型法によりフィルム状またシート状に押し出して、線条電極３Ａ、３Ｂと電気絶縁性基材２に高分子抵抗体５を熱融着させる。
【０１７８】
そして、電気絶縁性基材２の中央部を打ち抜いた後、高分子抵抗体５の線条電極３Ａ、３Ｂ間の位置をトムソンで打ち抜いて、高分子抵抗体５から電気絶縁性基材２に貫通するスリット１４を設けている。
【０１７９】
トムソンでの打ち抜き個所はこの場所に限定するものではなく、例えば、図２に示す座席の表皮材９の形態によりこれ以外の場所に設けてもよい。
【０１８０】
この場合、線条電極３Ａ、３Ｂの配線パターンを変更する必要があるが、これにも対応できる。
【０１８１】
中央部の抜き部も変形形状馴染部と見ることができるが、座席の表皮材９の形状により中央部が抜かれることが多いため、ここでは変形形状馴染部と区別している。
【０１８２】
また、予めトムソンで打ち抜いてスリット１４を設けた電気絶縁性基材２に線条電極３Ａ、３Ｂ、高分子抵抗体５を取り付け、線条電極３Ａ、３Ｂと電気絶縁性基材２に高分子抵抗体５を取り付けてもよい。
【０１８３】
あるいは、高分子抵抗体５をポリプロピレンや離型紙等のセパレータ（図示せず）に取り付け、この段階で打ち抜きにより高分子抵抗体５にスリット１４を設けてもよい。
【０１８４】
前者の場合は電気絶縁性基材２にのみ、後者の場合は高分子抵抗体５にのみスリット１４が形成される。
【０１８５】
このように本実施の形態による面状発熱体１には、外力により変形する形状に馴染む変形形状馴染部であるスリット１４が設けられているため、面状発熱体１は外力により容易に変形する。
【０１８６】
なお、本実施の形態のスリット１４は、実施の形態１〜６の面状発熱体１においても適用可能であり、同様な効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【０１８７】
本発明による面状発熱体は、構成が簡素で、ＰＴＣ特性に特に優れ、さらに難燃性を有する。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】
【０１８８】
【図１】（ａ）は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、（ｂ）は同面状発熱体の断面図
【図２】（ａ）は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側面図、（ｂ）は同正面図
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態２における面状発熱体を示す平面図、（ｂ）は同面状発熱体の断面図
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態３における面状発熱体を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｙ断面図
【図５】（ａ）は本発明の実施の形態４における面状発熱体を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｙ断面図
【図６】（ａ）は本発明の実施の形態５における面状発熱体を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｙ断面図
【図７】（ａ）は本発明の実施の形態６における面状発熱体を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｙ断面図
【図８】（ａ）は本発明の実施の形態７における面状発熱体を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｙ断面図
【図９】（ａ）は従来の面状発熱体の平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｙ断面図
【図１０】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１１】従来の他の面状発熱体の断面図
【符号の説明】
【０１８９】
１  面状発熱体
２  電気絶縁性基材
５  高分子抵抗体
【図１】
2009009706.tif 000003
【図２】
2009009706.tif 000004
【図３】
2009009706.tif 000005
【図４】
2009009706.tif 000006
【図５】
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【図８】
2009009706.tif 000008
【図９】
2009009706.tif 000009
【図１０】
2009009706.tif 000010
【図６】
2009009706.tif 000011
【図７】
2009009706.tif 000012
【図１１】
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