JP2011003330A - Planar heating element and seat using the same - Google Patents

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克彦 宇野
Takahito Ishii
隆仁 石井
Keizo Nakajima
啓造 中島
Akihiro Umeda
章広 梅田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a planar heating element having excelling durability, even if it is deformed.SOLUTION: The planar heating element includes an electrical insulating base material 2 having flexibility; a polymer resistor 4 which is mounted to the electrical insulating base material and the main component of which is composed of a resin composition and a conductor; at least a pair of filament electrodes 3 electrically connected to the polymer resistor 4; and a flexible electrical insulating film 7 bonded to the polymer resistor 4, through an adhesive layer the main component of which includes a thermoplastic elastomer and made of a resin having an elastic modulus smaller than that of a general purpose resin.

Description

本発明は、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とを有する面状発熱体およびそれを用いた座席に関する。   The present invention relates to a planar heating element having flexibility and high reliability that can be mounted on an instrument having an arbitrary surface shape, and a seat using the planar heating element.

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(例えば特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)。   Conventionally, in this type of planar heating element, a heating element is used that is manufactured by printing, drying, and firing a resistor ink in which a base polymer and a conductive material are dispersed in a solvent. (For example, refer to Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3).

そして、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。   Carbon black, metal powder, graphite, or the like is used as the conductive substance, and crystalline resin is used as the base polymer. With such a material, the heat generating portion exhibits PTC characteristics.

具体的には、図8,9に示すように、電気絶縁性の基材101上に一対の櫛形状電極102,103およびPTC特性をもつ高分子抵抗体104を配置するとともに、それらを被覆材105で被覆して面状発熱体106としていた。   Specifically, as shown in FIGS. 8 and 9, a pair of comb-shaped electrodes 102 and 103 and a polymer resistor 104 having PTC characteristics are disposed on an electrically insulating base material 101, and they are covered with a covering material. The sheet heating element 106 was covered with 105.

前記基材101はポリエステルフィルムなどの樹脂で作製され、櫛形状電極102,103がこの基材101上に銀ペーストなどの導電性ペーストを印刷・乾燥して形成されている。   The base material 101 is made of a resin such as a polyester film, and comb-shaped electrodes 102 and 103 are formed on the base material 101 by printing and drying a conductive paste such as a silver paste.

高分子抵抗体104は、櫛形状電極102,103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。   The polymer resistor 104 is formed by printing and drying polymer resistor ink at a position where power is supplied by the comb-shaped electrodes 102 and 103.

基材101と同材質の被覆材105は櫛形状電極102,103と高分子抵抗体104を保護するものである。   The covering material 105 made of the same material as the base material 101 protects the comb-shaped electrodes 102 and 103 and the polymer resistor 104.

基材101、被覆材105としてポリエステルフィルムを用いる場合、前記被覆材105に、例えば変性ポリエチレンなどの熱融着性樹脂107を予め接着しておく。そして、熱を与えながら加圧する。   When a polyester film is used as the base material 101 and the covering material 105, a heat-fusible resin 107 such as a modified polyethylene is bonded to the covering material 105 in advance. And it pressurizes, giving heat.

このようにすることにより、基材101と被覆材105とが熱融着性樹脂107を介して接合される。   By doing in this way, the base material 101 and the covering material 105 are joined via the heat-fusible resin 107.

被覆材105と熱融着性樹脂107とは、櫛形状電極102,103と高分子抵抗体104とを外界から隔離する。そのため、面状発熱体106は長期信頼性が付与される。   The covering material 105 and the heat-fusible resin 107 isolate the comb-shaped electrodes 102 and 103 and the polymer resistor 104 from the outside. Therefore, the sheet heating element 106 is provided with long-term reliability.

図10は、被覆材105を貼り合わせる加熱加圧の装置を示し、2つの加熱ロール108,109からなるラミネータ110を用いるのが一般的である。   FIG. 10 shows a heating and pressurizing apparatus for laminating the covering material 105, and a laminator 110 composed of two heating rolls 108 and 109 is generally used.

すなわち、櫛状電極102,103と高分子抵抗体104とを予め形成した基材101と、熱融着性樹脂107を予め接着した被覆材105とを供給し、これらを加熱ロール108,109で加熱加圧する。このようにして面状発熱体106が作製される。   That is, the base material 101 in which the comb-shaped electrodes 102 and 103 and the polymer resistor 104 are formed in advance and the coating material 105 in which the heat-fusible resin 107 is bonded in advance are supplied, and these are heated by the heating rolls 108 and 109. Heat and pressurize. In this way, the planar heating element 106 is produced.

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、したがって、面状発熱体106が自己温度調節機能を発揮することとなる(例えば、特許文献1参照)。   The PTC characteristic means a resistance temperature characteristic in which the resistance value increases with a temperature rise, and when the temperature reaches a certain temperature, the resistance value rapidly increases. Therefore, the planar heating element 106 exhibits a self-temperature adjusting function. (For example, refer to Patent Document 1).

また、非晶質ポリマー、結晶性ポリマー粒子、導電性カーボンブラック、グラファイトおよび無機充填剤からなるPTC組成物を有機溶剤に分散させてインクを作製した後、電極を設けた樹脂フィルム上に印刷して高分子抵抗体を作製し、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も提案されている(例えば、特許文献2参照)。   Also, an ink was prepared by dispersing a PTC composition comprising amorphous polymer, crystalline polymer particles, conductive carbon black, graphite and an inorganic filler in an organic solvent, and then printed on a resin film provided with electrodes. A planar heating element is also proposed in which a polymer resistor is prepared, heat treatment for crosslinking is performed, and a resin film is laminated as a protective layer of the polymer resistor (see, for example, Patent Document 2).

さらに、図11に示すように、柔軟性基材112の上に電極113,114、高分子抵抗体115を印刷方式により順次積層し、さらに、柔軟性被覆層116を覆設するところの面状発熱体117も見受けられる。   Furthermore, as shown in FIG. 11, the electrodes 113 and 114 and the polymer resistor 115 are sequentially laminated on the flexible substrate 112 by a printing method, and the flexible coating layer 116 is further covered. A heating element 117 can also be seen.

柔軟性基材112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、面状発熱体117としたものとなっている。   The flexible base material 112 has a function of impregnating a liquid such as gas barrier property and waterproof property, polymer resistor ink, and the like. A melt film is bonded to form a planar heating element 117.

一方、柔軟性被覆層116は、ガスバリア性、防水性を有し、電極113,114、高分子抵抗体115の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112と接着されている。   On the other hand, the flexible coating layer 116 has gas barrier properties and waterproof properties, and covers the electrodes 113 and 114 and the polymer resistor 115 as a whole. The polyester nonwoven fabric and the surface of the polyester nonwoven fabric are hot such as polyester. This is a structure in which a melt film is bonded, and is bonded to the flexible substrate 112.

したがって、この面状発熱体117は全部で6層構造の構成となっている(例えば、特許文献3参照)。   Therefore, the planar heating element 117 has a six-layer structure in total (see, for example, Patent Document 3).

特開昭56−13689号公報Japanese Patent Laid-Open No. 56-13689 特開平8−120182号公報JP-A-8-120182 米国特許第7049559号明細書US Pat. No. 7,049,559

従来における前者の面状発熱体106には、基材101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101の上には印刷された櫛形状電極102,103、高分子抵抗体104および接着層107を有する被覆材105が存在し、所謂、5層構造となっている。   For the former sheet heating element 106 in the prior art, a rigid material such as a polyester film is used as the substrate 101. A covering material 105 having printed comb-shaped electrodes 102 and 103, a polymer resistor 104, and an adhesive layer 107 exists on the substrate 101, and has a so-called five-layer structure.

そのため、基材101や被覆材105の材質や、その厚さによっては柔軟性に欠ける課題を有していた。すなわち、面状発熱体106を自動車用座席の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。   Therefore, depending on the material and the thickness of the base material 101 and the covering material 105, there is a problem that lacks flexibility. That is, when the sheet heating element 106 is used as a heater for heating an automobile seat, the seating feeling is impaired, and when it is used as a handle heater, the feeling of touch is impaired.

また、形状が面状であるため、面の一部に着座など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106が変形する。   Further, since the shape is planar, when a load due to seating or the like is applied to a part of the surface, the force is exerted on the entire surface and the planar heating element 106 is deformed.

その変形の形状によっては、面状発熱体106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。   Depending on the shape of the deformation, the closer to the end of the sheet heating element 106, the larger the amount of deformation, causing creases or the like in part of the surface.

そして、この折り皺部分で櫛形状電極102,103や高分子抵抗体104に亀裂などが生じ、耐久性が低下する虞がある。   In addition, cracks or the like may occur in the comb-shaped electrodes 102 and 103 and the polymer resistor 104 at the crease portion, and there is a concern that durability may be reduced.

また、通気性のないポリエステルシートなどの基材101や被覆材105が用いられているため、自動車用座席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く、長時間使用すると着座感や手触り感が損なわれるものであった。   In addition, since a base material 101 such as a non-breathable polyester sheet or a covering material 105 is used, moisture is likely to be trapped when used for an automobile seat or a handle heater, and a feeling of seating or touch when used for a long time. Was damaged.

一方、後者の面状発熱体117は、電極113,114、高分子抵抗体115、基材112および被覆層116が柔軟性を有しているため、自動車用座席やハンドルヒータに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117が多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。   On the other hand, since the electrodes 113 and 114, the polymer resistor 115, the base material 112, and the covering layer 116 have flexibility, the latter sheet heating element 117 can be used for an automobile seat or a handle heater. Although the seating feeling and the touch feeling are good, the planar heating element 117 has a multilayer structure, so that the productivity is poor and the cost is increased as a result.

また、電極113,114、高分子抵抗体115の全体を被覆している柔軟性被覆層116は、ガスバリア性、防水性を有するが、エンジンオイル、有機溶剤、飲料などの化学物質に対する耐性(以下、耐液性と記す)がなく、化学物質よって高分子抵抗体115が変質し、抵抗値が変化し安定した発熱性能が得られないという課題を有する。   In addition, the flexible coating layer 116 covering the electrodes 113 and 114 and the polymer resistor 115 as a whole has gas barrier properties and waterproof properties, but is resistant to chemical substances such as engine oil, organic solvents, and beverages (hereinafter referred to as the following). And the resistance of the polymer resistor 115 changes depending on the chemical substance, and the resistance value changes, and a stable heat generation performance cannot be obtained.

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、使用感をたかめるとともに、耐久性や信頼性に優れた低コストの面状発熱体を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-described conventional problems, and provides a low-cost planar heating element that easily exhibits flexibility even when an external force is applied, increases the feeling of use, and is excellent in durability and reliability. For the purpose.

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、柔軟性を有する電気絶縁性基材と、前記電気絶縁性基材に取り付けられた主成分が樹脂組成物と導電体とからなる高分子抵抗体と、前記高分子抵抗体と電気的に接続された少なくとも1対の線条電極と、主成分が熱可塑性エラストマーからなる接着層を介して前記高分子抵抗体上に接合されるとともに、汎用樹脂よりも小弾性率の樹脂からなる柔軟性の電気絶縁性フィルムとを具備した構成としたものである。   In order to solve the above-mentioned conventional problems, the planar heating element of the present invention includes an electrically insulating base material having flexibility, and a resin composition and an electrical conductor comprising main components attached to the electrically insulating base material. A polymer resistor comprising: a polymer resistor; at least a pair of linear electrodes electrically connected to the polymer resistor; and a main component bonded to the polymer resistor via an adhesive layer made of a thermoplastic elastomer. In addition, a flexible electrical insulating film made of a resin having a smaller elastic modulus than that of a general-purpose resin is used.

本発明の面状発熱体は、柔軟性、外力からの対変形応力に優れ、オイルなどの液体の化学物質に対しても高い耐性を発揮させることができるもので、優れた耐久性、信頼性、使用感、手触り感を実現することができるとともに、低コストの面状発熱体を提供することができる。   The planar heating element of the present invention is excellent in flexibility, anti-deformation stress from external force, and can exhibit high resistance to liquid chemicals such as oil, and has excellent durability and reliability. In addition, it is possible to realize a feeling of use and a touch feeling and to provide a low-cost planar heating element.

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The top view which shows the planar heating element in Embodiment 1 of this invention 図1のX―Y断面図XY sectional view of FIG. 実施の形態1における面状発熱体を取りつけた自動車用座席の透視側面図1 is a perspective side view of an automobile seat to which a planar heating element according to Embodiment 1 is attached. 同座席の透視正面図Perspective front view of the same seat 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Explanatory drawing explaining the PTC expression mechanism at the time of using a granular conductor 同面状発熱体の作用、効果を示す特性図Characteristic diagram showing the action and effect of the coplanar heating element 同面状発熱体の特性評価装置の概略図Schematic diagram of characteristic evaluation device for coplanar heating elements 従来の面状発熱体の透視平面図A perspective plan view of a conventional planar heating element 図8のX−Y断面図XY sectional view of FIG. 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Sectional drawing which shows schematic structure of an example of the preparation apparatus of the conventional planar heating element 従来の他の面状発熱体の断面図Sectional view of another conventional sheet heating element

第1の発明は、柔軟性を有する電気絶縁性基材と、前記電気絶縁性基材に取り付けられた主成分が樹脂組成物と導電体とからなる高分子抵抗体と、前記高分子抵抗体と電気的に接続された少なくとも1対の線条電極と、前記抵抗体上に主成分が熱可塑性エラストマーからなる接着層を介して接合された電気絶縁性フィルムとを有する構成とすることにより
、従来の面状発熱体の5〜6層構成から4層構造とすることができるので柔軟性を発揮しやすくすることができる。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を防止することができる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electrically insulating base material having flexibility, a polymer resistor comprising a resin composition and a conductor as main components attached to the electrically insulating substrate, and the polymer resistor. And at least one pair of linear electrodes that are electrically connected to each other, and an electrical insulating film that is bonded to the resistor via an adhesive layer whose main component is a thermoplastic elastomer, Since the conventional planar heating element can be made into a four-layer structure from a five- to six-layer structure, flexibility can be easily exhibited. Therefore, even when an external force is applied when used as a car seat heater, the polymer resistor can be easily deformed, and cracking and peeling of the polymer resistor caused by creases can be prevented.

また、電気絶縁性フィルムは汎用樹脂よりも弾性率の小さな樹脂で形成しているので、柔軟性が高く、カーシートヒータとして用いた際の着座感を良好に保つとともに、樹脂フィルム同士が摺りあったときの音鳴りを防止することができる。   In addition, since the electrically insulating film is made of a resin having a smaller elastic modulus than that of a general-purpose resin, it has a high flexibility, maintains a good seating feeling when used as a car seat heater, and the resin films rub against each other. It is possible to prevent the sound from being emitted.

また、面状発熱体は4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、その結果、低コストで生産できる。   In addition, the planar heating element can be manufactured with a simple structure of four layers, so that it is excellent in productivity, and as a result, it can be produced at low cost.

さらに、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る。したがって、電極材料の低コスト化が図れるとともに、カーシートヒータとして用いた際に外力が加わっても電極の皺の発生が抑制され、電極の破損を防止することができる。   Furthermore, since the electrode is composed of a filament, it can be made a simple structure unlike the conventional complicated comb-shaped electrode. Therefore, the cost of the electrode material can be reduced, and even when an external force is applied when used as a car seat heater, the generation of electrode wrinkles is suppressed, and the electrode can be prevented from being damaged.

加えて、電気絶縁性フィルムを設けることにより、エンジンオイル、有機溶剤、飲料などの液体の化学物質が高分子抵抗体を構成する樹脂と接触した場合に起こる樹脂の膨潤や劣化も抑制することができる。その結果、高分子抵抗体の抵抗値の安定性が確保され、面状発熱体として高い耐久性、信頼性が得られる。   In addition, by providing an electrically insulating film, it is possible to suppress swelling and deterioration of the resin that occurs when liquid chemical substances such as engine oil, organic solvents, and beverages come into contact with the resin constituting the polymer resistor. it can. As a result, the stability of the resistance value of the polymer resistor is ensured, and high durability and reliability are obtained as a planar heating element.

第2の発明は、特に、第1の発明の線条電極を、金属導線と金属編組導線の少なくとも1種からなる芯線と、前記芯線の外側に主成分が樹脂組成物と導電体とからなる導電性被覆を有した構成とすることにより、外力が加わっても導電性被覆により芯線の屈曲や圧力を緩和するので、電極の破損を防止し、耐久性の優れた電極を得ることができる。   In the second invention, in particular, the filament electrode of the first invention comprises a core wire composed of at least one of a metal conductor and a metal braided conductor, and a resin composition and a conductor as main components outside the core wire. By adopting a configuration having a conductive coating, even if an external force is applied, the bending or pressure of the core wire is relieved by the conductive coating, so that the electrode can be prevented from being damaged and an electrode having excellent durability can be obtained.

第3の発明は、特に、第1の発明の柔軟性の電気絶縁性フィルムの弾性率を500MPa以下とすることによりカーシートヒータとして用いた際の着座感を良好に保つとともに、樹脂フィルム同士が摺りあったときの音鳴りを防止することができる。
第4の発明は、特に、第1または第3のいずれか1つの発明の面状発熱体の柔軟性の電気絶縁性フィルムを植物由来成分を含むポリマーアロイで構成することにより、面状発熱体が不要になり、廃棄する場合に環境負荷を低減することができる。
In particular, the third aspect of the present invention maintains a good seating feeling when used as a car seat heater by setting the elastic modulus of the flexible electrically insulating film of the first aspect of the invention to 500 MPa or less, and the resin films are It is possible to prevent the noise from being rubbed.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a planar heating element, in particular, by configuring the flexible electrical insulating film of the planar heating element of any one of the first or third inventions with a polymer alloy containing a plant-derived component. Is no longer necessary, and the environmental load can be reduced when it is discarded.

第5の発明は、特に、第1の発明の接着層が、(1)ガスの炎で電気絶縁性フィルムの端面をあぶり、60秒後に前記ガスの炎を消すと、電気絶縁性フィルムは焦げても電気絶縁性フィルム自体は燃えない、(2)ガスの炎で電気絶縁性フィルムの端面をあぶり、電気絶縁性フィルム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)ガスの炎で電気絶縁性フィルムの端面をあぶり、電気絶縁性フィルム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、という条件の少なくとも1つを満たす難燃性を付与する難燃剤をさらに含むことにより、面状発熱体の難燃性を向上させることができ、ヒータや応用商品の安全性を高めることができる。   In the fifth invention, in particular, when the adhesive layer of the first invention blows the end face of the electric insulating film with a gas flame and extinguishes the gas flame after 60 seconds, the electric insulating film is burnt. However, the electrical insulating film itself does not burn, (2) the end face of the electrical insulating film is blown by a gas flame, and once the electrical insulating film is ignited, it is extinguished within 60 seconds and within 2 inches. 3) The end face of the electrical insulating film is blown by a gas flame, and even if the electrical insulating film is ignited, the flame does not advance at a speed of 4 inches / minute or more in the region of 1/2 inch thickness from the surface. By further including a flame retardant that imparts flame retardancy that satisfies at least one of the conditions, the flame retardancy of the planar heating element can be improved, and the safety of heaters and applied products can be improved.

第6の発明は、特に、第5の発明の難燃剤を常温で液状、または混練温度で融解する融点を有するものであって、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、電気絶縁性基材や高分子抵抗体の有する柔軟性を損なうことなく、難燃性を付与することができ、面状発熱体およびその応用商品の安全性を高めることができるとともに、面状発熱体としての機械的な耐久性、信頼性が確保される。   In particular, the sixth invention has a melting point that melts the flame retardant of the fifth invention at room temperature or melts at the kneading temperature, and uses at least one of phosphorus-based, nitrogen-based, and silicone-based compounds. Thus, flame resistance can be imparted without impairing the flexibility of the electrically insulating base material or polymer resistor, and the safety of the planar heating element and its applied products can be improved. The mechanical durability and reliability as a heating element are ensured.

第7の発明は、第1〜第7のいずれかの1つの発明の面状発熱体を座席の暖房用熱源と
して搭載したものであり、具体的には、第8の発明のように、座部および背もたれの少なくとも一方に電気絶縁性基材が表面側になるように配置した構成とすることにより、発熱面を直接座面に接触させることにより座面の温度を速やかに上昇させるとともに、接着層に難燃性を付与した場合、燃焼時における延焼が阻止でき、安全性の高い座席が得られることとなる。
According to a seventh invention, the planar heating element according to any one of the first to seventh inventions is mounted as a heat source for heating a seat. Specifically, as in the eighth invention, a seat is provided. Adopting a configuration in which the electrically insulating substrate is arranged on the surface side on at least one of the part and the backrest, the heating surface is brought into direct contact with the seating surface so that the temperature of the seating surface can be quickly raised and bonded When flame retardancy is imparted to the layer, the spread of fire during combustion can be prevented, and a highly safe seat can be obtained.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the present embodiment.

(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と、第1,第2線条電極3a,3b、および高分子抵抗体4とからなる。なお、線条電極をまとめて線条電極3として説明する場合がある。
(Embodiment 1)
1 and 2, the planar heating element 1 includes an electrically insulating substrate 2, first and second linear electrodes 3 a and 3 b, and a polymer resistor 4. The linear electrodes may be collectively described as the linear electrode 3 in some cases.

線条電極3a,3bは電気絶縁性基材2上にそれぞれが左右対称になるように配置され、糸で部分的に縫い付けられており、金属導線または金属編組導線からなる芯線5の外周に主成分が樹脂組成物と導電体とからなる導電性被覆6を有している。   The linear electrodes 3a and 3b are arranged on the electrically insulating base material 2 so as to be bilaterally symmetric and are partially sewn with a thread, on the outer periphery of the core wire 5 made of a metal conductor or a metal braided conductor. It has a conductive coating 6 composed mainly of a resin composition and a conductor.

高分子抵抗体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。   The polymer resistor 4 is formed on the electrically insulating substrate 2 on which the filament electrode 3 is disposed by extruding it into a film by, for example, a T-die extrusion method.

電気絶縁性フィルム7は高分子抵抗体4を覆うように主成分が熱可塑性エラストマーからなる接着層8を介して設けられており、例えばTダイ押し出し法により主成分が熱可塑性エラストマーからなる接着層8をフィルム状に押し出して貼り合わせてシート状に成形したものを熱融着によって線条電極3、電気絶縁性基材2に張り合わせている。   The electrically insulating film 7 is provided via an adhesive layer 8 made of a thermoplastic elastomer as a main component so as to cover the polymer resistor 4. For example, an adhesive layer whose main component is made of a thermoplastic elastomer by a T-die extrusion method. Extruded 8 into a film shape and pasted together and formed into a sheet shape is bonded to the filament electrode 3 and the electrically insulating substrate 2 by heat fusion.

面状発熱体1の中央部は、線条電極3、および電気絶縁性基材2に高分子抵抗体4が熱融着された後に打ち抜かれている。   The central portion of the planar heating element 1 is punched after the polymer resistor 4 is thermally fused to the linear electrode 3 and the electrically insulating substrate 2.

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。   In addition, the lead wire for supplying the electric power from a power supply to the line electrodes 3a and 3b is not illustrated.

また、中央部の打ち抜きはこの場所に限定されず、例えば、座席の表皮の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。   Further, the punching of the central portion is not limited to this place, and may be provided at other places depending on the material and shape of the skin of the seat, for example. In this case, the wiring pattern of the line electrode 3 is changed.

図3,4は前記した面状発熱体1を取りつけた自動車の座席を示している。   3 and 4 show a seat of an automobile to which the above-described planar heating element 1 is attached.

面状発熱体1は、暖房用ヒータとして自動車の座席である座部9や、背もたれ10に取り付けて使用される。座部9や背もたれ10には座席基材11と表皮12が用いられている。   The planar heating element 1 is used by being attached to a seat 9 or a backrest 10 which is a seat of an automobile as a heater for heating. A seat base 11 and a skin 12 are used for the seat 9 and the backrest 10.

ウレタンパットなどの座席基材11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。   The seat base 11 such as a urethane pad is deformed when a load is applied by a human body seated on the seat, and the shape is restored when the load is no longer applied.

表皮12は座席基材11を覆っている。すなわち、面状発熱体1は座席基材11に電気絶縁性基材2側を、表皮13に電気絶縁性フィルム7側を位置させて取り付けられる。   The skin 12 covers the seat base 11. That is, the planar heating element 1 is attached to the seat base 11 with the electrically insulating base 2 side positioned on the seat base 11 and the electrically insulating film 7 side positioned on the skin 13.

なお、座部9や背もたれ10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。   In addition, in order to correspond to the hanging part (not shown) of the seat part 9 and the backrest 10, the extension part (not shown) of the electrically insulating base material 2 for hanging in the center part or the peripheral part is provided. There may be.

このように薄い面状発熱体1は変形可能な座席基材11と表皮12に沿って配置されている。そのため、面状発熱体1も座部9や背もたれ10の変形に対応して相似の変形をしなければならない。故に、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。   Thus, the thin planar heating element 1 is disposed along the seat base 11 and the skin 12 which can be deformed. Therefore, the planar heating element 1 must be similarly deformed corresponding to the deformation of the seat 9 and the backrest 10. Therefore, it is necessary to design various heat generation patterns and to change the arrangement shape of the line electrodes 3 for that purpose. The details are omitted here.

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。   A pair of wide linear electrodes 3 arranged so as to face each other are arranged along the outer side in the longitudinal direction of the planar heating element 1.

線条電極3に重なるように配設された高分子抵抗体4に線条電極3より給電することで、電流が流れて発熱する。   By supplying power from the filament electrode 3 to the polymer resistor 4 disposed so as to overlap the filament electrode 3, a current flows to generate heat.

高分子抵抗体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、高分子抵抗体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。   The polymer resistor 4 has PTC characteristics, and has a self-temperature adjusting function so that the resistance value increases as the temperature rises to reach a predetermined temperature. That is, the polymer resistor 4 gives the planar heating element 1 a function that is highly safe and does not require temperature control.

高分子抵抗体4のPTC発現メカニズムは以下のように推察される。   The PTC expression mechanism of the polymer resistor 4 is assumed as follows.

図5は、PTC発現メカニズムを説明するためのもので、(a)、(b)はカーボンブラックのような粒状導電体13を用いた場合を示し、(c)、(d)は繊維状導電体14を用いた場合を示している。そして、(a)、(c)の状態から温度が上昇した状態がそれぞれ(b)、(d)である。   FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining the PTC expression mechanism. FIGS. 5A and 5B show the case where a granular conductor 13 such as carbon black is used, and FIGS. The case where the body 14 is used is shown. The states where the temperature has increased from the states (a) and (c) are (b) and (d), respectively.

導電体としてカーボンブラックのような粒状導電体13を用いた高分子抵抗体4では、(a)のように粒状導電体13は1次粒子の集合体構造を有し、樹脂組成物15の中で粒と粒との点接触した状態の導電パスを形成している。   In the polymer resistor 4 using the granular conductor 13 such as carbon black as the conductor, the granular conductor 13 has an aggregate structure of primary particles as shown in FIG. Thus, a conductive path in a state of point contact between the grains is formed.

線状電極3a,3b間に電流を印加すると、(b)に示すように粒状導電体13の導電パスにより高分子抵抗体4が発熱し、樹脂組成物15の比容積が変化することにより敏感に導電パスの切断が起こる。   When a current is applied between the linear electrodes 3a and 3b, the polymer resistor 4 generates heat due to the conductive path of the granular conductor 13 as shown in (b), and the specific volume of the resin composition 15 changes, resulting in sensitivity. In this case, the conductive path is disconnected.

このようにして急激な抵抗値上昇を有する正の抵抗温度特性が発現される。   In this way, a positive resistance temperature characteristic having an abrupt increase in resistance value is manifested.

一方、導電体として繊維状導電体14を用いた高分子抵抗体4では、(c)に示すようにカーボンブラックのような1次粒子の集合体構造はないが、繊維状導電体14の長手方向に重なり合って状態で導電パスを形成している。   On the other hand, the polymer resistor 4 using the fibrous conductor 14 as the conductor does not have an aggregate structure of primary particles such as carbon black as shown in FIG. Conductive paths are formed in a state of overlapping in the direction.

この構造においても、線状電極3a,3b間に電流を印加すると繊維状導電体14の導電パスにより高分子抵抗体4が発熱し、樹脂組成物15の比容積が変化することにより、(d)に示すように敏感に導電パスの切断が起こる。このようにして急激な抵抗値上昇を有する正の抵抗温度特性が発現される。   Also in this structure, when a current is applied between the linear electrodes 3a and 3b, the polymer resistor 4 generates heat by the conductive path of the fibrous conductor 14, and the specific volume of the resin composition 15 changes, so that (d The conductive path is cut sensitively as shown in FIG. In this way, a positive resistance temperature characteristic having an abrupt increase in resistance value is manifested.

本実施の形態の高分子抵抗体4は上述のどちらのタイプでも適用することができる。   The polymer resistor 4 of the present embodiment can be applied to either type described above.

用いられる導電体としては、粒状導電体13であれば、上述のカーボンブラックが挙げられ、繊維状導電体14であれば、酸化チタンに錫メッキしてアンチモンドープした導電性セラミック繊維、チタン酸カリウム系の導電性セラミックウィスカ、銅やアルミニウムなどの金属繊維、表面に導電層が形成された金属メッキガラス繊維、カーボン繊維、カーボンナノチューブ、さらにはポリアニリンなどからなる繊維状の導電性ポリマーが挙げられる。   As the conductor used, the above-mentioned carbon black can be cited as long as the granular conductor 13 is used, and the conductive ceramic fiber tin-plated with titanium oxide and doped with antimony is used as the fibrous conductor 14, potassium titanate. Examples thereof include conductive ceramic whiskers, metal fibers such as copper and aluminum, metal-plated glass fibers having a conductive layer formed on the surface, carbon fibers, carbon nanotubes, and fibrous conductive polymers made of polyaniline.

また、繊維状導電体14の代わりにフレーク状導電体を用いてもよい。フレーク状導電体としては、表面に導電層が形成されたマイカフレークなどのセラミックフレーク、銅やアルミニウムなどの金属フレーク、さらには鱗片状黒鉛が挙げられる。   Further, a flaky conductor may be used instead of the fibrous conductor 14. Examples of the flaky conductor include ceramic flakes such as mica flakes having a conductive layer formed on the surface, metal flakes such as copper and aluminum, and scaly graphite.

上述の導電体は、単独でも2種以上の混合でも用いることが可能で目標とするPTC特性に応じて適宜選択される。   The above-mentioned conductors can be used alone or in combination of two or more, and are appropriately selected according to the target PTC characteristics.

高分子抵抗体4の樹脂組成物15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。   The resin composition 15 of the polymer resistor 4 includes a modified polyethylene having a carboxyl group and a reacted resin as a reacted resin that expresses PTC in order to suppress a change with time of the PTC characteristic and reproduce a stable PTC characteristic. What mixed the modified polyethylene which has an epoxy group as a reactive resin to react is good.

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。   This is because the carbonyl group of the reactive resin reacts with the oxygen of the epoxy group of the reactive resin to be chemically bonded and has a crosslinked structure.

この架橋反応により、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15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。   By this cross-linking reaction, the thermal stability can be enhanced as compared with the case of the reactive resin alone, and as a result, the temperature at which the conductive path of the conductor is formed and cut in the resin composition 15 is stabilized.

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合せであれば架橋反応が起こることになり、樹脂組成物15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。   This cross-linking reaction can occur even through nitrogen in addition to oxygen. If a combination of a reactive resin having a functional group containing at least one of oxygen and nitrogen and a reactive resin having a functional group capable of reacting with these functional groups, a crosslinking reaction will occur, and the resin composition As a combination of the reactive functional group of the reactive resin constituting the functional group 15 and the functional group of the resin to be reacted, there are the following in addition to the above-described epoxy group and carbonyl group.

エポキシ基は、上述のカルボン酸のカルボニル基以外に無水マレイン酸基などのカルボニル基、エステル基、水酸基、アミノ基、ビニル基と反応して付加重合する。   The epoxy group undergoes addition polymerization by reacting with a carbonyl group such as a maleic anhydride group, an ester group, a hydroxyl group, an amino group, or a vinyl group in addition to the carbonyl group of the carboxylic acid described above.

これらの官能基を有する被反応樹脂を用いればよい。また、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。   A reaction resin having these functional groups may be used. Moreover, as a functional group of the reactive resin, a reactive resin having an oxazoline group or a maleic anhydride group in addition to an epoxy group can be used.

このように樹脂組成物15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。   Thus, the resin composition 15 has a structure crosslinked through at least one of oxygen and nitrogen.

樹脂組成物15が反応性樹脂とPTC特性を発現する被反応性樹脂とを含むことにより、反応性樹脂の接着力と結合力により導電体が捕捉され、さらに反応性樹脂と被反応性樹脂との結合力により、繊維状導電体14による導電パスが安定化する。   When the resin composition 15 includes a reactive resin and a reactive resin that exhibits PTC characteristics, the conductor is captured by the adhesive force and bonding force of the reactive resin, and the reactive resin and the reactive resin Due to this bonding force, the conductive path by the fibrous conductor 14 is stabilized.

自動車用座席に用いられる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。   When the heat generation temperature is as low as 40 to 50 ° C. as in a heater used in an automobile seat, a modified olefin resin that is a low melting point resin such as ethylene vinyl acetate is used as a reaction resin that exhibits PTC characteristics. It is preferable to use an ester-based ethylene copolymer such as a copolymer, an ethylene ethyl acrylate copolymer, an ethylene methyl methacrylate copolymer, an ethylene methacrylic acid copolymer, or ethylene butyl acrylate.

上述の樹脂組成物15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。   The reactive resin and the reactive resin of the resin composition 15 described above can be used either individually or in combination, and are appropriately selected according to the target PTC characteristics.

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。   In addition, it is also possible to use a reactive resin or a reactive resin alone depending on the allowable range of change with time in PTC characteristics.

また、樹脂組成物15の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。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。   Moreover, although the reactive resin was used for the crosslinking reaction of the resin composition 15, the crosslinking agent different from reactive resin can also be used. Furthermore, crosslinking means such as an electron beam can be used. In that case, the above-described reactive resin having no functional group is applicable, and it is not necessary to use a reactive resin.

また、自動車用座席に組み込まれるヒータとして、面状発熱体1は着座感を満足することができる。   Moreover, the planar heating element 1 can satisfy a seating feeling as a heater incorporated in an automobile seat.

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。   The seating sensation is satisfactory because there is no squeaking like paper and an elongation characteristic equivalent to that of the seat skin material, that is, a load of 7 kgf or less for an elongation of 5%.

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。   In addition, the planar heating element 1 having the PTC characteristic can exhibit quick heat and energy saving as compared with the heating element having no PTC characteristic.

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。   A heating element having no PTC characteristic requires a temperature controller, and the temperature controller controls the heat generation temperature by controlling energization by ON-OFF control.

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12とはある程度の距離をおいて配置する必要がある。   In particular, in the case of a heating element having a PTC characteristic using a filament heating wire, the heating element temperature at the time of ON is raised to about 80 ° C. in order to avoid a low temperature portion between the filament heating wires. Need to be placed at some distance.

これに対し本実施の形態の面状発熱体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12の近傍に近接して配置することができる。   On the other hand, in the planar heating element 1 of the present embodiment, the heating element temperature is self-controlled within the range of 40 ° C to 45 ° C. Therefore, it can be arranged close to the vicinity of the skin 12.

面状発熱体1は発熱体温度が低く、表皮12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。   The planar heating element 1 has a low heating element temperature and is disposed in the vicinity of the skin 12, so that it can reduce the rapid heating property and heat dissipation loss to the outside. Therefore, energy saving can be realized.

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と高分子抵抗体4と1対の線条電極3と電気絶縁性フィルム7との4層構造で構成している。   As described above, in the planar heating element 1 of the present embodiment, the conventional planar heating element has a 5-6 layer structure of a base material, an electrode, a polymer resistor, a heat-fusible resin, and a coating material. In contrast to this, it has a four-layer structure of an electrically insulating base material 2, a polymer resistor 4, a pair of linear electrodes 3, and an electrically insulating film 7.

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。   With this simple configuration, even when an external force is applied, the restriction of the external force is reduced, and thus flexibility is easily exhibited.

したがって、自動車用座席の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。   Therefore, even when an external force is applied when used as a heater for an automobile seat, it is highly flexible and easily deforms, and cracking and peeling of the polymer resistor caused by creases as in the conventional case is prevented.

また、面状発熱体1は4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る。その結果、低コストで生産できる。   In addition, since the planar heating element 1 can be manufactured with a simple configuration of four layers, the planar heating element 1 is excellent in productivity and the material cost for configuring the planar heating element 1 is reduced. As a result, it can be produced at low cost.

また、電極3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る。   In addition, since the electrode 3 is composed of a filament, it can be configured simply, unlike a conventional complicated comb electrode.

したがって、電極材料の低コスト化が図れるとともに、カーシートヒータとして用いた際に外力が加わっても電極の皺の発生が抑制され、電極の破損を防止することができ、耐久性に優れた面状発熱体1が得られる。   Therefore, the cost of the electrode material can be reduced, and even when an external force is applied when used as a car seat heater, the generation of electrode wrinkles is suppressed, and the electrode can be prevented from being damaged, and has excellent durability. A heating element 1 is obtained.

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。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用座席のヒータとして用いた際の着座感を向上させる。   As the electrically insulating base material 2, for example, a needle punch type nonwoven fabric made of polyester fiber is used. Besides this, a polyester woven fabric may be used. These electrically insulating substrates 2 impart flexibility to the planar heating element 1 and easily deform even when an external force is applied, thereby improving the seating feeling when used as a heater for an automobile seat.

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。   In particular, when the filament electrode 3 is attached by sewing, the above nonwoven fabric and woven fabric are optimal in terms of prevention of cracks generated from the needle holes of the electrically insulating base material 2 by sewing and flexibility.

また、電気絶縁性フィルム7は表皮12側に設けられているので座席にエンジンオイル、有機溶剤、飲料などが誤ってこぼされた場合でも、液体の化学物質が高分子抵抗体を構成する樹脂と接触した場合に起こる樹脂の膨潤や劣化を抑制することができる。   In addition, since the electrical insulating film 7 is provided on the skin 12 side, even if engine oil, organic solvent, beverage or the like is accidentally spilled on the seat, the liquid chemical substance and the resin constituting the polymer resistor Swelling and deterioration of the resin that occurs when contacted can be suppressed.

その結果、高分子抵抗体の抵抗値の安定性が確保され、面状発熱体として高い耐久性、信頼性が得られる。   As a result, the stability of the resistance value of the polymer resistor is ensured, and high durability and reliability are obtained as a planar heating element.

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接触した時の抵抗値安定性が高いことを意味している。   Liquid resistance refers to stable resistance when liquid chemicals such as engine oil, which is nonpolar oil, brake oil, which is polar oil, and organic solvents, such as thinner, which is a low molecular weight solvent, are in contact with each other. It means that the nature is high.

上述の液体の化学物質が高分子抵抗体4と接触すると、その樹脂組成物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傾向を示す。   When the above-described liquid chemical substance comes into contact with the polymer resistor 4, the resin composition easily swells and the specific volume changes, and the conductive path of the conductor is cut and the resistance value tends to increase.

この現象は熱による比容積の変化(PTC特性)と同様である。しかしながら、高分子抵抗体4の樹脂組成物が液体の化学物質で膨潤した場合、初期の抵抗値に回復しないか、あるいは回復に時間を要し、発熱性能が低下する。   This phenomenon is similar to the change in specific volume due to heat (PTC characteristics). However, when the resin composition of the polymer resistor 4 swells with a liquid chemical substance, it does not recover to the initial resistance value, or it takes time to recover, and the heat generation performance decreases.

電気絶縁性フィルム7はこれを防止するために設けられている。液体の化学物質が浸透してくる方向が電気絶縁基材2側となるように面状発熱体1を配置することにより、電気絶縁性基材2に貼り付けている電気絶縁性フィルム7が液体の化学物質と接触を防止し、その結果、高分子抵抗体4の抵抗値の安定性が確保され、面状発熱体1として高い耐久性、信頼性が得られる。   The electrically insulating film 7 is provided to prevent this. By disposing the planar heating element 1 so that the direction in which the liquid chemical substance permeates is on the side of the electrically insulating substrate 2, the electrically insulating film 7 attached to the electrically insulating substrate 2 is liquid. As a result, the stability of the resistance value of the polymer resistor 4 is ensured, and high durability and reliability are obtained as the planar heating element 1.

電気絶縁性フィルム7の膜厚は、面状発熱体1の柔軟性の点から薄い方が好ましいが、耐液性の性能確保の点から5〜100μmの範囲で使用される。   The thickness of the electrical insulating film 7 is preferably thin from the viewpoint of flexibility of the planar heating element 1, but is used in the range of 5 to 100 μm from the viewpoint of securing liquid resistance performance.

さらに、生産性、コストを考慮すると10〜50μmが好ましい。   Furthermore, 10-50 micrometers is preferable when productivity and cost are considered.

電気絶縁性フィルム7を設けた面状発熱体1と電気絶縁性フィルムのない面状発熱体に、上述の液体の化学物質を滴下して24時間後に通電を24時間行い、その後室温に24時間放置した場合の試験前後の抵抗値は、電気絶縁性フィルム7のない面状発熱体は200〜300倍増加したのに対し、電気絶縁性フィルム7を設けた面状発熱体1はいずれの液体の化学物質においても1.3〜2倍の増加であり、良好な結果を得た。   The above-described liquid chemical substance is dropped onto the planar heating element 1 provided with the electrical insulating film 7 and the planar heating element without the electrical insulating film, and energized 24 hours later, and then at room temperature for 24 hours. The resistance value before and after the test when left untreated increased by 200 to 300 times for the sheet heating element without the electric insulating film 7, whereas the sheet heating element 1 provided with the electric insulating film 7 showed any liquid. Also in the chemical substances, the increase was 1.3 to 2 times, and good results were obtained.

この結果より、電気絶縁性フィルム7を設けることにより、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る高分子抵抗体4を構成する樹脂組成物の膨潤を抑制していることがわかる。   From this result, it can be seen that the provision of the electrically insulating film 7 suppresses the swelling of the resin composition constituting the polymer resistor 4 by liquid chemical substances such as engine oil, organic solvents, and beverages.

これにより、高分子抵抗体4の抵抗値の安定性が確保され、面状発熱体1として高い耐久性、信頼性が得られる。   Thereby, stability of the resistance value of the polymer resistor 4 is ensured, and high durability and reliability are obtained as the planar heating element 1.

電気絶縁性フィルム7の材料としては、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、アイオノマーを単独もしくは組み合わせて用いることができるが、これらの汎用樹脂は、弾性率が1000MPa以上と高く、着座感を良好に保つためには、5〜20μmの薄いフィルムが好ましい。   As the material of the electrical insulating film 7, ethylene-vinyl alcohol copolymer, thermoplastic polyester resin, polyamide resin, polypropylene resin, and ionomer can be used alone or in combination. These general-purpose resins have an elastic modulus. A thin film of 5 to 20 μm is preferable in order to maintain a high seating feeling as high as 1000 MPa or more.

しかし、この程度に薄くても、樹脂フィルム同士が擦れ合うときに生じる音鳴りは完全には抑制できない。   However, even if it is as thin as this, the noise generated when the resin films rub against each other cannot be completely suppressed.

また、樹脂フィルムは薄くなりすぎると、取り扱いが難しくなる。   Moreover, if the resin film becomes too thin, handling becomes difficult.

着座感や、音鳴りを防止は、電気絶縁性フィルム7として上記汎用樹脂よりも弾性率の小さな樹脂を適用することで実現することができる。   The seating feeling and the prevention of sound can be prevented by applying a resin having a smaller elastic modulus than the general-purpose resin as the electrical insulating film 7.

弾性率が約500MPa以下であれば着座感や、音鳴り防止を満足することができ、これを実現する材料としては軟質PVCやポリアロイ樹脂フィルムが利用できる。   If the elastic modulus is about 500 MPa or less, it is possible to satisfy the feeling of sitting and the prevention of sounding, and soft PVC or polyalloy resin film can be used as a material for realizing this.

特に、ポリアロイ樹脂フィルムとして東レ(株)のナノアロイフィルムは好適である。ナノアロイフィルムは弾性率が100〜200MPaと小さく、フィルム厚さが100μmでも着座感は良好であり、音鳴りも見られなかった。   In particular, a nanoalloy film manufactured by Toray Industries, Inc. is suitable as a polyalloy resin film. The nanoalloy film had a small elastic modulus of 100 to 200 MPa, and the seating feeling was good and no noise was observed even when the film thickness was 100 μm.

面状発熱体1は電気絶縁性基材2、線条電極3、高分子抵抗体4、接着層8、電気絶縁性フィルム7の積層一体構成であり、面状発熱体1が不要になった場合は、分解不可能で廃棄することになる。   The planar heating element 1 has a laminated integrated structure of the electrical insulating base material 2, the linear electrode 3, the polymer resistor 4, the adhesive layer 8, and the electrical insulating film 7, and the planar heating element 1 is no longer necessary. In that case, it cannot be disassembled and will be discarded.

この点から、軟質PVCは使用しにくい。ナノアロイフィルムは植物由来成分を含むポリエステル系ポリマーアロイであり、廃棄時の環境負荷を低減することができる。   In this respect, soft PVC is difficult to use. The nanoalloy film is a polyester polymer alloy containing a plant-derived component, and can reduce the environmental load at the time of disposal.

自動車用座席に用いられる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り、具体的には以下の条件のいずれかを満たせば難燃性が実現可能となる。   The heater used for the automobile seat needs to satisfy the flame retardancy of the American automobile interior material flame retardant standard FMVSS302. Specifically, if any of the following conditions is satisfied, the flame retardance can be realized. .

(1)ガスの炎で試験品の端面をあぶり、60秒後に前記ガスの炎を消すと、高分子抵抗体4は焦げても試験品自体は燃えない。   (1) When the end face of the test product is blown with a gas flame and the gas flame is extinguished after 60 seconds, the test sample itself does not burn even if the polymer resistor 4 is burnt.

(2)ガスの炎で試験品の端面をあぶり、試験品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。   (2) The end face of the test product is blown with a gas flame, and once the test product is lit, the fire is extinguished within 60 seconds and within 2 inches.

(3)ガスの炎で試験品の端面をあぶり、試験品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。   (3) Even if the end face of the test product is blown by a gas flame and the test product is ignited, the flame does not proceed at a speed of 4 inches / minute or more in the region of 1/2 inch thickness from the surface.

以上の難燃性は、電気絶縁性基材2、高分子抵抗体4や導電性被覆7、接着層8に付与することが望ましく、これは難燃剤を含有させることで実現できる。   The above flame retardancy is desirably imparted to the electrically insulating substrate 2, the polymer resistor 4, the conductive coating 7, and the adhesive layer 8, which can be realized by containing a flame retardant.

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、シリコーン系化合物の単独あるいはこれらの組み合わせで用いることができる。   As the flame retardant, a phosphorus flame retardant such as ammonium phosphate or tricresyl phosphate, a nitrogen flame retardant such as melamine, guanidine, guanylurea, or a silicone compound alone or a combination thereof can be used.

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ができる。   Further, inorganic flame retardants such as magnesium hydroxide and antimony trioxide and halogen flame retardants such as bromine and chlorine can be used.

これらの難燃剤を高分子抵抗体4や導電性被覆7、電気絶縁性基材2に含有させることにより、上述の難燃性の条件が満たされ、面状発熱体1として優れた難燃性が実現するため、自動車用座席のヒータなどの面状発熱体1やその応用商品の安全性を高めることができる。   By containing these flame retardants in the polymer resistor 4, the conductive coating 7, and the electrically insulating substrate 2, the above-described flame retardant conditions are satisfied, and the flame retardant excellent as the planar heating element 1 is achieved. Therefore, the safety of the planar heating element 1 such as a heater for an automobile seat and its applied products can be improved.

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く、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、樹脂組成物33の柔軟性を高くすることができ、その結果、高分子抵抗体4も柔軟性を向上させることができる。   In addition, the flame retardant is particularly preferably a liquid that is liquid at room temperature or has a melting point that melts at a kneading temperature. By using at least one of a phosphorus-based, nitrogen-based, and silicone-based compound, the flexibility of the resin composition 33 is improved. As a result, the polymer resistor 4 can also improve flexibility.

これにより、電気絶縁性基材2の有する柔軟性を損なうことがなく、難燃性を付与することができ、面状発熱体1としての機械的な耐久性、信頼性が確保される。   Thereby, the flexibility which the electrically insulating base material 2 has is not impaired, a flame retardance can be provided, and the mechanical durability and reliability as the planar heating element 1 are ensured.

難燃剤の添加量は導電性被覆7の組成全体で決定される。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い。その点から、難燃剤の添加量は高分子抵抗体5の組成物に対して、5重量%以上であればよい。   The amount of flame retardant added is determined by the overall composition of the conductive coating 7. When the flame retardant is decreased, the flame retardancy is inferior, and the above-described flame retardant conditions are not satisfied. From this point, the amount of the flame retardant added may be 5% by weight or more with respect to the composition of the polymer resistor 5.

しかしながら、難燃剤の添加量が多くなると、樹脂組成物14と導電体の組成バランスが悪くなり、導高分子抵抗体4の比抵抗が高くなることやPTC特性が悪くなるため、好ましくは10〜30重量%、最良は15〜25重量%の範囲である。   However, when the amount of the flame retardant added is increased, the composition balance between the resin composition 14 and the conductor is deteriorated, the specific resistance of the conductive polymer resistor 4 is increased, and the PTC characteristics are deteriorated. 30% by weight, best is in the range 15-25% by weight.

また、電極3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る。したがって、電極材料の低コスト化が図れるとともに、自動車用座席のヒータとして使用した際に外力が加わっても電極3の皺の発生が抑制され、その破損を防止することができ、耐久性に優れた面状発熱体1が得られる。   In addition, since the electrode 3 is composed of a filament, it can be configured simply, unlike a conventional complicated comb electrode. Accordingly, the cost of the electrode material can be reduced, and even when an external force is applied when used as a heater for an automobile seat, generation of wrinkles of the electrode 3 is suppressed, and the damage can be prevented, and the durability is excellent. A flat sheet heating element 1 is obtained.

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。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。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。   The wire electrode 3 is composed of at least one of a metal conductor and a metal braided conductor. These materials are easy to sew to the electric base material insulation 2 and have high productivity. Further, the selection range of the material and shape of the metal conductor and the metal braided conductor is widened. Further, since the metal conductor and the metal braided conductor are excellent in flexibility and have high mechanical strength, they can endure for a long period of time even if the planar heating element is repeatedly stretched, bent, or deformed.

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。   It is preferable that the resistance of the line electrode 3 is as low as possible, and the voltage drop at the line electrode 3 is small.

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。   The linear electrode 3 has a suitable resistance value at which the voltage drop of the voltage applied to the planar heating element 1 is 1 V or less, and is preferably 1 Ω / m or less in terms of the resistance value.

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。   Moreover, since the unevenness | corrugation will be formed in the planar heat generating body 1 and the seating feeling will be impaired when the wire diameter of the filament electrode 3 is large, diameter 1mm or less is preferable, and also diameter in order to implement | achieve a more comfortable seating feeling. 0.5 mm or less is good.

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。   Examples of the material that realizes the resistance value include copper, tin-plated copper, copper-silver alloy single wire, stranded wire, and braided wire. Particularly, in terms of mechanical strength, it is preferable to use copper-silver having high tensile strength.

線条電極3は、主成分が樹脂組成物と導電体とからなる導電性被覆6を有している。樹脂組成物としては、高分子抵抗体4と同様、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
レンコポリマーや上述した反応性樹脂と、それぞれ単独もしくは複合でも用いることが可能である。
The filament electrode 3 has a conductive coating 6 whose main components are a resin composition and a conductor. As the resin composition, similarly to the polymer resistor 4, a modified olefin resin such as ethylene vinyl acetate copolymer, ethylene ethyl acrylate copolymer, ethylene methyl methacrylate copolymer, ethylene methacrylic acid copolymer, It can be used alone or in combination with an ester-based ethylene copolymer such as ethylene butyl acrylate or the above-described reactive resin.

また、導電性を付与する導電体としては、カーボンブラック、グラファイト、酸化チタンに錫メッキしてアンチモンドープした導電性セラミック繊維、チタン酸カリウム系の導電性セラミックウィスカ、銅やアルミニウムなどの金属繊維、表面に導電層が形成された金属メッキガラス繊維、カーボン繊維、カーボンナノチューブ、さらにはポリアニリンなどからなる繊維状の導電性ポリマー、表面に導電層が形成されたマイカフレークなどのセラミックフレーク、銅やアルミニウムなどの金属フレーク、さらには鱗片状黒鉛などを用いることができる。   In addition, as a conductor to impart conductivity, carbon black, graphite, conductive ceramic fibers tin-plated titanium oxide and doped with antimony, potassium titanate-based conductive ceramic whiskers, metal fibers such as copper and aluminum, Metal-plated glass fibers, carbon fibers, carbon nanotubes with a conductive layer formed on the surface, fibrous conductive polymers made of polyaniline, etc., ceramic flakes such as mica flakes with a conductive layer formed on the surface, copper and aluminum Metal flakes such as flaky graphite can be used.

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。   The filament electrode 3 is attached to the electrically insulating base material 2 by sewing with a sewing machine or the like. According to the structure produced by this method, the linear electrode 3 can be firmly fixed to the electrically insulating substrate 2 and can be deformed following the deformation of the electrically insulating substrate 2, thereby improving the mechanical reliability. .

また、電気絶縁性基材2への縫製は、糸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。   Moreover, since the sewing to the electrically insulating base material 2 is performed with a thread, the selection range of the electrode material and the shape is expanded.

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。   Furthermore, unlike the conventional complex comb-shaped electrode, the line electrode 3 can be a simple configuration having at least a straight pair of shapes, so that the material cost is low and the cost can be reduced.

また、自動車用座席の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。   Further, even when an external force is applied when used as a heater for a car seat, the generation of wrinkles on the linear electrode 3 is suppressed, and the electrode is prevented from being damaged.

また、線条電極3に導電性被覆を有した構成とすることにより、外力加えられた場合、特に屈曲などの過酷なストレスが加えられても線条電極3を保護し、その断線を防止することができる。   In addition, by providing the wire electrode 3 with a conductive coating, when an external force is applied, the wire electrode 3 is protected even when severe stress such as bending is applied, and disconnection is prevented. be able to.

さらに、電気絶縁性フィルム7は線条電極3、高分子抵抗体4覆うように設けられているので、線条電極3、高分子抵抗体4の保護効果を高めることができる。   Furthermore, since the electrically insulating film 7 is provided so as to cover the filament electrode 3 and the polymer resistor 4, the protective effect of the filament electrode 3 and the polymer resistor 4 can be enhanced.

特に、図3,4に示すように面状発熱体1が自動車用座席に用いられた場合などは、人の荷重による強いストレスがかかるため線条電極3の耐久性が必要となってくる。   In particular, as shown in FIGS. 3 and 4, when the planar heating element 1 is used in an automobile seat, a strong stress due to a human load is applied, so that the durability of the linear electrode 3 is required.

図6は線条電極3の屈曲に対する耐久性を評価した結果である。図7に示すようにヘッド16と台17との間に線条電極3を縫製した電気絶縁性基材2を設置し、電気絶縁性基材2の両端を固定してヘッド16を上下させて180°屈曲させ、線条電極3の抵抗値の変化から耐久性を評価した。   FIG. 6 shows the results of evaluating the durability of the linear electrode 3 against bending. As shown in FIG. 7, the electrically insulating base material 2 in which the filament electrode 3 is sewn is installed between the head 16 and the base 17, both ends of the electrically insulating base material 2 are fixed, and the head 16 is moved up and down. The durability was evaluated from a change in the resistance value of the filament electrode 3 by bending 180 °.

図6において、抵抗値の変化率の増加は、線条電極の断線が進行していることを示す。線条電極は直径0.06mmの素線19本の撚り線のみの場合(A)と、同撚り線に導電性被覆6を設けた場合(B)について評価した。撚り線のみの場合(A)は屈曲回数約2000回程度で抵抗値が増大しているのに対し、撚り線に導電性被覆6を設けた場合(B)は約10000回まで変化が無く、導電性被覆6によって屈曲に対する耐久性が大幅に改善されている。   In FIG. 6, an increase in the rate of change in resistance value indicates that the wire electrode is being disconnected. The wire electrode was evaluated for the case of only 19 strands having a diameter of 0.06 mm (A) and the case where the conductive coating 6 was provided on the strand (B). In the case of only the stranded wire (A), the resistance value is increased at about 2000 times of bending, whereas in the case where the conductive coating 6 is provided on the stranded wire (B), there is no change up to about 10,000 times, The durability against bending is greatly improved by the conductive coating 6.

さらに、電気絶縁性基材2、導電性被覆6を設けた線条電極3、高分子抵抗体4上に接着層8を介して電気絶縁性フィルム7を設けた(C)の場合では、30000回以上まで変化が無く、屈曲に対する耐久性がさらに改善されている。   Furthermore, in the case of (C) in which an electrically insulating film 7 is provided on the polymer insulating material 4 via the adhesive layer 8 on the electrically insulating substrate 2, the linear electrode 3 provided with the conductive coating 6, and the polymer resistor 4, 30000 There is no change until more times, and the durability against bending is further improved.

ここで、電気絶縁性フィルム7として厚さ50μmの東レ(株)製ナノアロイフィルムを用いた。図5に示すように、面状発熱体1がカーシートとして用いられた場合などは、電気絶縁性フィルム7によって人の荷重による屈曲などの過酷なストレスが加えられても線条電極3を保護し、線条電極3の断線を防止することができる。   Here, a nanoalloy film manufactured by Toray Industries, Inc. having a thickness of 50 μm was used as the electrical insulating film 7. As shown in FIG. 5, when the planar heating element 1 is used as a car seat, the wire electrode 3 is protected by the electrically insulating film 7 even when severe stress such as bending due to human load is applied. In addition, disconnection of the filament electrode 3 can be prevented.

さらに、電気絶縁性フィルム7によって面状発熱体1表面に電気絶縁性を付与することができ、安全性がさらに向上する。   Furthermore, electrical insulation can be imparted to the surface of the sheet heating element 1 by the electrical insulation film 7, and safety is further improved.

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。   As the electrically insulating base material 2, for example, a needle punch type nonwoven fabric made of polyester fiber is used. Besides this, a polyester woven fabric may be used.

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用座席のヒータとして用いた際の着座感を向上させる。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。   These electrically insulating substrates 2 impart flexibility to the planar heating element 1 and easily deform even when an external force is applied, thereby improving the seating feeling when used as a heater for an automobile seat. In particular, when the filament electrode 3 is attached by sewing, the above nonwoven fabric and woven fabric are optimal in terms of prevention of cracks generated from the needle holes of the electrically insulating base material 2 by sewing and flexibility.

次に、面状発熱体1の作製方法について一例を述べる。   Next, an example of a method for manufacturing the planar heating element 1 will be described.

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0.06μmの銅―銀合金線19本を撚り線化したものを用い、ポリエステルの糸でミシンで縫製し、線条電極3を形成する。この時の1対の線条電極3の電極間距離は100mmとしている。   First, a 19-copper-silver alloy wire having a diameter of 0.06 μm is stranded and electrically sewn with a sewing machine with a polyester thread to the electrically insulating base material 2 made of a polyester fiber non-woven fabric. Form. The distance between the electrodes of the pair of filament electrodes 3 at this time is 100 mm.

次に、PTC特性を発現する被反応樹脂と耐液性樹脂と導電体とから混練物Aを作製し、反応性樹脂と難燃剤とからなる混練物Bを作製する。   Next, a kneaded material A is prepared from the resin to be reacted that exhibits PTC characteristics, a liquid-resistant resin, and a conductor, and a kneaded material B including a reactive resin and a flame retardant is prepared.

そして、両者をさらに混練混合して押出装置に連結されたTダイまたは熱ロールより押し出してフィルム状に成型する。このようにして高分子抵抗体4が作製される。   Then, they are further kneaded and mixed and extruded from a T-die or a hot roll connected to an extrusion apparatus to form a film. In this way, the polymer resistor 4 is produced.

混練物A、混練物B、両者の混練は、熱ロール、ニーダー、2軸混練機などの装置で行われる。   The kneaded product A and the kneaded product B are kneaded with an apparatus such as a hot roll, a kneader, or a biaxial kneader.

高分子抵抗体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。   The thickness of the polymer resistor 4 is not particularly limited, but 20 to 200 μm is appropriate in terms of flexibility, material cost, appropriate resistance value, and strength when a load is applied. 30-100 micrometers is good.

次に、フィルム状に成型され、押し出された高分子抵抗体4は、予め作製された線条電極3を取り付けた電気絶縁性基材2の線条電極3の存在する面と貼り合わされる。   Next, the polymer resistor 4 molded into a film and extruded is bonded to the surface of the electrically insulating substrate 2 to which the filament electrode 3 prepared in advance is present.

次に、接着層8の材料のペレットを押出装置に連結されたTダイより押し出して電気絶縁性フィルム7上に熱融着により成形したフィルムと張り合わせて面状発熱体1が完成する。   Next, the sheet-like heating element 1 is completed by extruding the pellet of the material of the adhesive layer 8 from a T-die connected to an extrusion apparatus and pasting it with a film formed on the electrically insulating film 7 by heat fusion.

このように熱融着により線条電極3と高分子抵抗体4、電気絶縁性フィルム7と高分子抵抗体4とがそれぞれ接合されている。   In this way, the filament electrode 3 and the polymer resistor 4, and the electrical insulating film 7 and the polymer resistor 4 are joined by heat fusion.

結果として、線条電極3は電気絶縁性フィルム7と高分子抵抗体4との間に電気的に接続された状態で配置されている。   As a result, the line electrode 3 is disposed in an electrically connected state between the electrically insulating film 7 and the polymer resistor 4.

高分子抵抗体4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4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4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。
The polymer resistor 4 is made of a flexible sheet or film, so that even if an external force is applied to the planar heating element 1, the polymer resistor 4 itself responds to the external force similarly to the electrically insulating substrate 2. Since elongation and deformation occur, breakage such as cracks and breaks of the polymer resistor 4 is prevented, and excellent durability is realized.

また、高分子抵抗体4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3との電気的接続および機械的接合の信頼性が高くなる。   Further, by forming the polymer resistor 4 in the form of a sheet or film, the film thickness can be made thicker than the polymer resistor of the printed film, and electrical connection and mechanical joining with the line electrode 3 can be achieved. The reliability will be higher.

また、高分子抵抗体4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。   In addition, it is preferable that the polymer resistor 4 has an elongation equal to or greater than that of the electrically insulating substrate 2.

高分子抵抗体4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。   By making the elongation of the polymer resistor 4 equal to or greater than that of the electrically insulating substrate 2, the electrically insulating substrate 2 having a high mechanical strength can regulate elongation and deformation due to external force, and thus is more excellent. Durability and reliability.

さらに、高分子抵抗体4を線条電極3に熱融着することにより、線条電極3の周囲に高分子抵抗体4の材料が移行し、線条電極3と高分子抵抗体4は点接着ではなく、面接着とすることができる。   Furthermore, by thermally fusing the polymer resistor 4 to the filament electrode 3, the material of the polymer resistor 4 is transferred around the filament electrode 3, and the filament electrode 3 and the polymer resistor 4 are dotted. Instead of bonding, surface bonding can be used.

その結果、線条電極3と高分子抵抗体4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。   As a result, mechanical joining and electrical connection between the line electrode 3 and the polymer resistor 4 become strong, and an electrically and mechanically stable planar heating element 1 can be obtained.

以上のように構成された面状発熱体1は、座部9や背もたれ10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。   The planar heating element 1 configured as described above is preferably used by being arranged on the seat portion 9 and the backrest 10 so that the electrically insulating base material 2 is on the surface side.

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3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。   That is, the cushioning property of the electrically insulating base material 2 makes it impossible to feel the unevenness due to the thickness and hardness of the line electrode 3 on the seating surface, and the seating feeling and the backrest feeling are not impaired.

本発明による面状発熱体は、構成が簡単で、外力による変形に容易に馴染む柔軟性を有する。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。   The planar heating element according to the present invention has a simple structure and has flexibility to easily adapt to deformation due to external force. Since this planar heating element can be mounted on the surface shape of an appliance having, for example, a continuous curved surface or a combination of flat surfaces, an automobile floor, a handle, and other electric floor heating that requires heating as a heater for heating, etc. Applicable to any apparatus. In addition, since the productivity is excellent and the cost can be reduced, the application range of applied products is expanded.

1 面状発熱体
2 電気絶縁性基材
3 線条電極
4 高分子抵抗体
5 芯線
6 導電性被覆
7 電気絶縁性フィルム
8 接着層
9 座部
10 背もたれ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Planar heating element 2 Electrically insulating base material 3 Line electrode 4 Polymer resistor 5 Core wire 6 Conductive coating 7 Electrically insulating film 8 Adhesive layer 9 Seat part 10 Backrest

Claims (8)

柔軟性を有する電気絶縁性基材と、前記電気絶縁性基材に取り付けられた主成分が樹脂組成物と導電体とからなる高分子抵抗体と、前記高分子抵抗体と電気的に接続された少なくとも1対の線条電極と、主成分が熱可塑性エラストマーからなる接着層を介して前記高分子抵抗体上に接合されるとともに、汎用樹脂よりも小弾性率の樹脂からなる柔軟性の電気絶縁性フィルムとを具備した面状発熱体。 An electrically insulating base material having flexibility, a polymer resistor comprising a resin composition and a conductor as a main component attached to the electrically insulating base material, and electrically connected to the polymer resistor body In addition, at least one pair of linear electrodes and a flexible electric material made of a resin having a smaller elastic modulus than that of a general-purpose resin are bonded to the polymer resistor via an adhesive layer whose main component is made of a thermoplastic elastomer. A planar heating element comprising an insulating film. 線条電極は、金属導線と金属編組導線の少なくとも1種からなる芯線の外側に主成分が樹脂組成物と導電体とからなる導電性被覆を覆設して構成した請求項1に記載の面状発熱体。 2. The surface according to claim 1, wherein the filament electrode is configured by covering a conductive wire composed mainly of a resin composition and a conductor on the outside of a core wire made of at least one of a metal wire and a metal braided wire. Heating element. 電気絶縁性フィルムの弾性率を500MPa以下に設定した請求項1記載の面状発熱体。 The planar heating element according to claim 1, wherein the elastic modulus of the electrically insulating film is set to 500 MPa or less. 電気絶縁性フィルムは、植物由来成分を含むポリマーアロイからなる請求項1または3記載の面状発熱体。 The planar heating element according to claim 1 or 3, wherein the electrically insulating film is made of a polymer alloy containing a plant-derived component. 接着層は、以下の条件の少なくとも1つを満たす難燃特性の難燃剤を有する請求項1記載の面状発熱体。
(1)ガスの炎で前記接着層の端面をあぶり、60秒後に前記ガスの炎を消すと、前記接着層は焦げても前記電気絶縁性基材自体は燃えない。
(2)ガスの炎で前記接着層の端面をあぶり、前記接着層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)ガスの炎で前記接着層の端面をあぶり、前記接着層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。
The planar heating element according to claim 1, wherein the adhesive layer includes a flame retardant having a flame retardant property satisfying at least one of the following conditions.
(1) When the end face of the adhesive layer is blown with a gas flame and the gas flame is extinguished after 60 seconds, the electrically insulating substrate itself does not burn even if the adhesive layer burns.
(2) The end face of the adhesive layer is blown with a gas flame, and the fire is extinguished within 60 seconds and within 2 inches once the adhesive layer is lit.
(3) Even if the end face of the adhesive layer is blown by a gas flame and the adhesive layer is ignited, the flame does not proceed at a speed of 4 inches / minute or more in the region of 1/2 inch thickness from the surface.
難燃剤は、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であって、リン系、窒素系、シリコーン系化合物の少なくとも1種からなる請求項5記載の面状発熱体。 6. The planar heating element according to claim 5, wherein the flame retardant is liquid at normal temperature or has a melting point that melts at a kneading temperature, and comprises at least one of a phosphorus-based, nitrogen-based, and silicone-based compound. 請求項1〜6のいずれか1項記載の面状発熱体を暖房用熱源として装着した座席。 A seat equipped with the planar heating element according to any one of claims 1 to 6 as a heating heat source. 座部および背もたれの少なくとも一方に電気絶縁性基材が表面側になるように面状発熱体を配置した請求項7記載の座席。 The seat according to claim 7, wherein a planar heating element is disposed on at least one of the seat portion and the backrest so that the electrically insulating base material is on the surface side.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2019230146A1 (en) * 2018-05-31 2019-12-05 株式会社フジクラ Seat heater
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