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JP2009266631A - Polymer exothermic body - Google Patents

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JP2009266631A
JP2009266631A JP2008115047A JP2008115047A JP2009266631A JP 2009266631 A JP2009266631 A JP 2009266631A JP 2008115047 A JP2008115047 A JP 2008115047A JP 2008115047 A JP2008115047 A JP 2008115047A JP 2009266631 A JP2009266631 A JP 2009266631A
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JP
Japan
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heating element
polymer
conductive
element according
resistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP2008115047A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keizo Nakajima
啓造 中島
Takahito Ishii
隆仁 石井
Katsuhiko Uno
克彦 宇野
Akihiro Umeda
章広 梅田
Yu Fukuda
祐 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2008115047A priority Critical patent/JP2009266631A/en
Publication of JP2009266631A publication Critical patent/JP2009266631A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
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    • HELECTRICITY
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Abstract

【課題】薄肉成型可能な低抵抗を示す高分子抵抗体を提供して、柔軟性と器具に装着した際の面状発熱体の使用感と信頼性を向上させるとともに、低コスト化を図った高分子発熱体を提供することを目的とするものである。
【解決手段】PTC特性を有する高分子抵抗体2と、複数本の金属細線3,3’で構成され、かつ導電性の被覆層5,5’により被覆された対の電極3,3’とからなる高分子発熱体1において、前記対の電極3,3’が前記高分子抵抗体2の両サイド両面に配設されている。
【選択図】図1
[PROBLEMS] To provide a polymer resistor exhibiting low resistance capable of being thin-walled to improve flexibility and usability and reliability of a planar heating element when mounted on a device, and to reduce costs. An object of the present invention is to provide a polymer heating element.
A polymer resistor 2 having PTC characteristics, and a pair of electrodes 3 and 3 'formed of a plurality of thin metal wires 3 and 3' and covered with conductive coating layers 5 and 5 ' In the polymer heating element 1, the pair of electrodes 3 and 3 ′ are disposed on both sides of the polymer resistor 2.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、高分子抵抗体のジュール熱を利用した高分子発熱体に関し、更に詳しくは、長期信頼性を有し、かつ低コストで作成できる高分子発熱体に関するものである。   The present invention relates to a polymer heating element using Joule heat of a polymer resistor, and more particularly to a polymer heating element that has long-term reliability and can be produced at low cost.

従来から面状発熱体の発熱部として、カーボンブラックや金属粉末、グラファイトなどの導電性物質を樹脂に分散して得られたものが知られている。なかでも導電性物質と樹脂との組合せにより、自己温度制御機能を示すPTC発熱体(正の抵抗温度特性を意味する英語Positive Temperature Coefficientの略を意味する)を用いた場合には、温度制御回路が不要となり、部品点数を少なくできるなど、メリットのあるデバイスとして知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as a heat generating portion of a planar heating element, a material obtained by dispersing a conductive material such as carbon black, metal powder, or graphite in a resin is known. In particular, in the case of using a PTC heating element (which means an abbreviation of English Positive Temperature Coefficient, which means a positive resistance temperature characteristic) by a combination of a conductive material and a resin, a temperature control circuit is provided. Is known as a device that has advantages such as eliminating the need for components and reducing the number of components.

これらの構成は、図7,8に示すように、セラミックや絶縁処理された金属板など、筺体構造としての機能を有するベース材31上に導電性インキ組成物を印刷、あるいは塗布して電極32を配備し、これにより給電される位置に抵抗体インク組成物を印刷、あるいは塗布により高分子抵抗体33を設けて発熱体34を形成していた。   As shown in FIGS. 7 and 8, the electrode 32 is formed by printing or applying a conductive ink composition on a base material 31 having a function as a housing structure such as a ceramic or an insulating metal plate. And the resistor ink composition is printed or applied to the position where power is supplied, thereby providing the polymer resistor 33 to form the heating element 34.

従来から、印刷により高分子抵抗体を形成してこれを発熱体として用いた例としては、露・霜除去用として自動車のドアミラーや洗面台のミラー、床暖房器具等がある(例えば特許文献1参照)。
特開2002−371699号公報
Conventionally, examples in which a polymer resistor is formed by printing and used as a heating element include a door mirror of an automobile, a mirror of a wash basin, a floor heater, etc. for dew / frost removal (for example, Patent Document 1). reference).
JP 2002-371699 A

前記従来の構成では、用いられる抵抗体組成物の比抵抗は通常1000Ω・cm以上であり、そのため櫛形電極のように非常に近接して給電する構成となっていた。   In the conventional configuration, the specific resistance of the resistor composition to be used is usually 1000 Ω · cm or more, so that power is supplied very close like a comb electrode.

また、通常、櫛形電極は銀ペーストを用い、印刷・乾燥により形成されるので、その使用量が多くなるため高価なものとなっていた。   In general, the comb-shaped electrode is made of silver paste, and is formed by printing and drying. Therefore, the amount of the comb-shaped electrode increases, so that the comb electrode is expensive.

高分子抵抗体をインクとして作製したものは、塗布量調整により数十ミクロンメートル程度の薄膜状に発熱部を形成できるので、高分子発熱体としての柔軟性を発揮することは容易である。   In the case where a polymer resistor is manufactured as an ink, the heat generating portion can be formed in a thin film of about several tens of micrometers by adjusting the coating amount, and therefore it is easy to exhibit flexibility as a polymer heating element.

しかしながら、インク状の高分子抵抗体を塗布する面としては、平滑で含浸することがなく、かつ腰のあるポリエステルフィルムなどの電気絶縁性基材を用いる必要があり、柔軟性を損ねる結果となっていた。   However, it is necessary to use a smooth, non-impregnated, and electrically insulating base material such as a polyester film with a waist as the surface on which the ink-like polymer resistor is applied, resulting in a loss of flexibility. It was.

また、高分子発熱体の給電部として、高価な導電性ペーストを櫛型電極として多量に用いる必要があるため、コストが高いという欠点を有していた。   Further, since it is necessary to use a large amount of expensive conductive paste as a comb-shaped electrode as a power feeding portion of the polymer heating element, there is a disadvantage that the cost is high.

一方、押し出し成型に用いる抵抗体では、インクに供するものに比べてミリメートル単位の厚肉となり、柔軟性に欠けるとともに、電極ケーブル間が近接した構成となり面状発熱体と言えるものでななかった。   On the other hand, the resistor used for extrusion molding is thicker in millimeters than the one used for the ink, lacks flexibility, and has a configuration in which the electrode cables are close to each other, so it cannot be said to be a planar heating element.

Tダイ押し出し加工やカレンダー加工などの薄肉成型法もあるが、これらの加工法に適した高分子抵抗体の提案はされていない。   There are thin-wall molding methods such as T-die extrusion and calendering, but no polymer resistor suitable for these methods has been proposed.

上記従来の技術の問題点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、薄肉成型可能な低抵抗を示す高分子抵抗体を提供した場合、面状発熱体の使用感と信頼性を向上させるとともに、低コスト化を図った高分子発熱体を提供することにある。   In view of the above-mentioned problems of the prior art, the problem to be solved by the present invention is to improve the usability and reliability of a planar heating element when a polymer resistor exhibiting low resistance capable of thin molding is provided. At the same time, it is an object to provide a polymer heating element that is reduced in cost.

前記従来の課題を解決するための本発明の高分子発熱体は、PTC特性を有する高分子抵抗体と、複数本の金属細線で構成され、かつ導電性の被覆層により被覆された一対の電極とを具備し、前記一対の電極が前記高分子抵抗体の両面に配設されてなるものである。   The polymer heating element of the present invention for solving the conventional problems is a pair of electrodes composed of a polymer resistor having PTC characteristics and a plurality of fine metal wires and covered with a conductive coating layer. And the pair of electrodes are arranged on both surfaces of the polymer resistor.

本発明では低抵抗を示す高分子抵抗体を薄膜に形成することを基本とするものであるが、この構成により、高分子抵抗体に給電する電極間を櫛形構成とする必要性はなくなり、広い間隔で電極を配置することが可能となり、電極の使用量を低減するとともに高分子抵抗体をパターン化する必要がないため低コストの面状発熱体を提供できる。   In the present invention, a polymer resistor having a low resistance is basically formed in a thin film. However, this configuration eliminates the need for a comb-shaped configuration between the electrodes that feed the polymer resistor, and thus wide. Electrodes can be arranged at intervals, and the amount of electrodes used can be reduced, and it is not necessary to pattern the polymer resistor, so that a low-cost planar heating element can be provided.

通常面状発熱体においては、発熱部に対して一対の電極が存在する。発熱体に対して外部から変形応力が加わらず、耐屈曲性や耐柔軟性を必要としない場合、発熱部となる抵抗体や電源供給部となる電極は、加工時から形状変形が生じない。   In a normal sheet heating element, there is a pair of electrodes for the heating part. When no deformation stress is applied to the heating element from the outside and flexibility and flexibility are not required, the resistor serving as the heating section and the electrode serving as the power supply section do not undergo shape deformation from the time of processing.

一方、柔軟性、屈曲性を要求されるような使い方の場合、抵抗体や電極が外部からの変形応力に対して充分に対応できる能力が要求されることとなり、材料的な観点からもそのような配合を提案する必要がある。   On the other hand, in the case of usage that requires flexibility and flexibility, the resistor and the electrode are required to be able to cope with deformation stress from the outside. It is necessary to propose a proper formulation.

抵抗体や電極に想定以上の負荷が加わった場合には、断線が生じ、結果として発熱しない状態となるが、過渡状態として電極の一部が切れかかることにより、電流集中を発生する可能性が生じるが、この現象を起こさない工夫も極めて重要である。   When a load more than expected is applied to the resistor or electrode, disconnection occurs, and as a result, heat is not generated, but current concentration may occur due to a part of the electrode being cut off as a transient state. Although it occurs, a device that does not cause this phenomenon is also extremely important.

例えば、抵抗体が外部からの応力により屈曲を余儀なくされた場合には、抵抗体が薄膜設計されたものであっても、抵抗体の両面はそれぞれ外力に対して一方が収縮、もう一方が伸張することとなる。   For example, when a resistor is forced to bend due to external stress, both sides of the resistor contract with respect to the external force and one side expands while the other is designed with a thin film Will be.

本発明に示すように抵抗体の両面に一対の電極を配設することにより、万が一、一方の面に接する電極に不具合が生じてももう一方の面に接する電極が存在するため、断線あるいは断線寸前時の電流集中などは電極内で生じないため起こらない。   By arranging a pair of electrodes on both sides of the resistor as shown in the present invention, even if a failure occurs in the electrode in contact with one surface, there is an electrode in contact with the other surface. Current concentration just before the moment does not occur in the electrode, so it does not occur.

また、両面に配した電極が表裏面とも同一の箇所で断線する確率は低いため、結果として極めて高信頼性を示す高分子発熱体を提供することができる。   In addition, since the probability that the electrodes disposed on both sides are disconnected at the same location on both the front and back surfaces is low, a polymer heating element exhibiting extremely high reliability can be provided as a result.

更なる工夫として、1.表裏面の電極貼り合わせ位置をずらす、2.材質を変える、3.貼り合わせ時のパターン、例えば表面は直線、裏面は蛇行線など、が考えられ、そのようなものでも構わない。   As a further contrivance: 1. Shift the electrode bonding position on the front and back surfaces. 2. Change the material. A pattern at the time of bonding, for example, a straight line on the front surface and a meandering line on the back surface can be considered, and such a pattern may be used.

本発明によれば、薄膜かつ低抵抗の面状発熱体を提供できるとともに、信頼性も高めることができ、しかも低コスト化を促進できるものである。   According to the present invention, it is possible to provide a planar heating element having a thin film and a low resistance, to improve reliability, and to promote cost reduction.

第1の発明は、PTC特性を有する高分子抵抗体と、複数本の金属細線で構成されかつ導電性の被覆層により被覆された一対の電極とを具備し、前記一対の電極が前記高分子抵抗体の両面に配設されてなるものであり、抵抗体組成物に給電する電極間を櫛形構成とす
る必要性はなくなり、広い間隔で電極を配置することが可能となり、電極の使用量を低減するとともに高分子抵抗体をパターン化する必要がないため低コストの面状発熱体を提供できる。
1st invention comprises the polymer resistor which has a PTC characteristic, and a pair of electrode comprised with the several metal fine wire and coat | covered with the electroconductive coating layer, The said pair of electrodes is said polymer | macromolecule It is arranged on both sides of the resistor, eliminating the need for a comb-shaped configuration between the electrodes that feed the resistor composition, making it possible to arrange the electrodes at wide intervals and reducing the amount of electrodes used. It is possible to provide a low-cost planar heating element since the polymer resistor is not required to be reduced and patterned.

また、複雑な工法を必要とせず、Tダイやカレンダーロール法などによって得た高分子抵抗体に電極を熱融着などによって貼り合わせることによって容易に作製できる。   Further, a complicated construction method is not required, and the electrode can be easily manufactured by bonding the electrode to a polymer resistor obtained by a T-die, a calendar roll method, or the like by thermal fusion or the like.

さらに、複数本の金属細線で構成されかつ導電性の被覆層により被覆された一対の電極を、高分子抵抗体の表裏両面に設けることにより、屈曲性などの耐久性能を向上させることができる。   Furthermore, by providing a pair of electrodes composed of a plurality of fine metal wires and covered with a conductive coating layer on both the front and back surfaces of the polymer resistor, durability such as flexibility can be improved.

第2の発明は、第1の高分子発熱体において、導電性の被覆層が金属親和性を示す官能基を有する樹脂成分を含むものであり、導電層と電極となる金属との界面での接触状態を良好に保つことができるため、発熱特性の良好な発熱体を容易に得ることができる。   According to a second aspect of the present invention, in the first polymer heating element, the conductive coating layer includes a resin component having a functional group exhibiting metal affinity, and at the interface between the conductive layer and the metal serving as the electrode. Since the contact state can be kept good, a heating element with good heat generation characteristics can be easily obtained.

第3の発明は、特に第1、第2のいずれか1つの発明の高分子発熱体において、導電性の被覆層が50重量%以上80重量%以下の導電体成分を含むものである。   According to a third invention, in particular, in the polymer heating element of any one of the first and second inventions, the conductive coating layer contains a conductor component of 50 wt% or more and 80 wt% or less.

導電体をこの重量比率で導電層中に含むため、金属細線からなる電極が断線した際においても、樹脂成分よりも導電体成分が多く存在することにより、断線が生じ電流が集中した場合にも、スパーク発生を抑制できる。また80重量%以下とすることにより樹脂成分ならびに添加剤成分は、20重量%以上含まれることとなるため、導電層としての屈曲性や、ある程度の柔軟性を保持することができる。   Since the conductor is included in the conductive layer at this weight ratio, even when the electrode made of a thin metal wire is disconnected, the presence of a larger amount of the conductor component than the resin component causes disconnection and current concentration. , Can suppress the occurrence of sparks. Moreover, since it will contain 20 weight% or more of a resin component and an additive component by setting it as 80 weight% or less, the flexibility as a conductive layer and a certain amount of softness | flexibility can be hold | maintained.

第4の発明は、特に第1〜第3のいずれか1つの発明の高分子発熱体において、導電性の被覆層の導電体成分がカーボンブラック、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一種から選ばれる導電体からなり、導電体の原料が比較的安価にかつ安定して入手できるため、高品質でコストを抑えた高分子発熱体を提供できる。   In the fourth invention, in particular, in the polymer heating element of any one of the first to third inventions, the conductive component of the conductive coating layer is carbon black, graphite, carbon nanotube, carbon fiber, conductive ceramic fiber. It is made of a conductor selected from at least one of conductive whisker, metal fiber, conductive inorganic oxide, and conductive polymer fiber, and the raw material of the conductor can be obtained relatively inexpensively and stably. Can be provided.

第5の発明は、特に第1〜第4のいずれか1つの発明の高分子発熱体において、導電性の被覆層がリン系、窒素系、シリコーン系の少なくとも1種の難燃剤成分を含有することによって、外部から加熱された場合においてもまた電極線が断線して局部的に温度上昇などが生じても、発煙発火を抑制することができる高分子発熱体を提供することができる。   In the fifth invention, in particular, in the polymer heating element of any one of the first to fourth inventions, the conductive coating layer contains at least one flame retardant component of phosphorus, nitrogen, and silicone. Thus, even when heated from the outside, even if the electrode wire is disconnected and the temperature rises locally, a polymer heating element capable of suppressing smoke and ignition can be provided.

第6の発明は、特に第1〜第5のいずれか1つの発明の高分子発熱体において、導電層の比抵抗が0.01〜500Ω・cmであり、導電層での発熱ロスなどが少なく、電気的にも安定した高分子発熱体を作成できる。   In the sixth aspect of the invention, in particular, in the polymer heating element of any one of the first to fifth aspects, the specific resistance of the conductive layer is 0.01 to 500 Ω · cm, and the heat loss in the conductive layer is small. An electrically stable polymer heating element can be produced.

0.01Ω・cmよりも小さくするためには導電体の比率を高める必要があるが、その場合バインダとなる樹脂比率が低くなるため金属との密着性が低下してしまう。   In order to make it smaller than 0.01 Ω · cm, it is necessary to increase the ratio of the conductor. However, in this case, the resin ratio as the binder is decreased, so that the adhesion with the metal is decreased.

また、500Ω・cmよりも大きくなると、電圧を印加した際に高分子抵抗体よりも導電層の抵抗値が大きくなり、導電層のみが発熱し、面状発熱体を得ることができない。   On the other hand, if it exceeds 500 Ω · cm, the resistance value of the conductive layer becomes larger than that of the polymer resistor when a voltage is applied, and only the conductive layer generates heat, and a planar heating element cannot be obtained.

第7の発明は、特に第1の発明の高分子発熱体において、金属細線の金属が錫めっき銅、銀含有銅線、あるいは銀銅合金の少なくとも1種からなり、金属自身も柔軟性、屈曲性に優れるため、良好な発熱特性を有する高分子発熱体を長期に渡り提供することができる。   In the seventh invention, in particular, in the polymer heating element of the first invention, the metal of the thin metal wire is made of at least one of tin-plated copper, silver-containing copper wire, or silver-copper alloy, and the metal itself is also flexible and bent. Therefore, a polymer heating element having good heat generation characteristics can be provided for a long time.

第8の発明は、特に第1の発明の高分子発熱体において、高分子抵抗体の少なくとも一方の表面が樹脂フィルム、織布、不織布の少なくとも1種からなる電気絶縁性基材を有し、使用感や長期信頼性に優れた高分子発熱体を得ることができる。   In an eighth aspect of the present invention, in the polymer heating element of the first aspect of the invention, at least one surface of the polymer resistor has an electrically insulating substrate made of at least one of a resin film, a woven fabric, and a non-woven fabric. A polymer heating element having excellent usability and long-term reliability can be obtained.

第9の発明は、前記第1〜8のいずれか一つの発明の高分子発熱体を自動車用座席装置に搭載して運転者などに対する暖房に供するようにしたものである。   According to a ninth aspect of the invention, the polymer heating element according to any one of the first to eighth aspects is mounted on an automobile seat device and used for heating a driver or the like.

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、この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. In addition, this invention is not limited by this embodiment.

(実施の形態1)
図1,2において、高分子発熱体1は、高分子抵抗体2の両サイドに電極3,3’を配置して構成したものであり、これら各電極3および3’は高分子抵抗体2の表裏両面に対で装備してある。
(Embodiment 1)
1 and 2, the polymer heating element 1 is configured by arranging electrodes 3 and 3 'on both sides of the polymer resistor 2, and each of these electrodes 3 and 3' is composed of the polymer resistor 2. It is equipped with a pair on both sides.

これら前記電極3,3’は、それぞれ複数本の金属細線4,4’及び導電性の被覆層5,5’により形成される。   These electrodes 3, 3 'are each formed by a plurality of fine metal wires 4, 4' and conductive coating layers 5, 5 '.

金属細線4,4’は、線径0.06mmの銀銅合金線を15本撚って得たものを使用した。   As the fine metal wires 4 and 4 ′, those obtained by twisting 15 silver-copper alloy wires having a wire diameter of 0.06 mm were used.

これを下記手順にて作成した導電性の被覆層5,5’で被覆して電極3,3’を構成し、高分子抵抗体2と熱融着することにより高分子発熱体1を得た。   This was covered with conductive coating layers 5 and 5 ′ prepared in the following procedure to form electrodes 3 and 3 ′ and heat-sealed with polymer resistor 2 to obtain polymer heating element 1. .

なお、電極3,3’に給電するためのリード線は省略した。   A lead wire for supplying power to the electrodes 3 and 3 'is omitted.

導電性の被覆層5,5’は、樹脂成分として、エチレン酢酸ビニル共重合体(商品名「エバフレックスEV150」、三井・デュポンポリケミカル(株)製)21重量%と、金属親和性を示す官能基として無水マレイン酸を含む樹脂(商品名「ボンダインLX4110」(エチレン−アクリル酸エステル−無水マレイン酸三元共重合樹脂、住友化学(株)製)9重量%を、導電材として、導電性ウィスカ(商品名「FTL−110」、針状酸化チタン、石原産業(株)製)45重量%、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)15重量%、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)10重量%により混練物を作成後、金属細線4,4’を被覆混練し、厚み800μmの電極3,3’を得た。   The conductive coating layers 5 and 5 ′ have 21% by weight of ethylene vinyl acetate copolymer (trade name “Evaflex EV150”, manufactured by Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd.) as a resin component and exhibit metal affinity. Resin containing maleic anhydride as a functional group (trade name “Bondaine LX4110” (ethylene-acrylic ester-maleic anhydride terpolymer resin, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) Whisker (trade name “FTL-110”, acicular titanium oxide, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) 45% by weight, carbon black (trade name “Printex L”, primary particle diameter 21 nm, manufactured by Degussa) 15% by weight After preparing a kneaded material with 10% by weight of a flame retardant (trade name “Reophos RDP”, phosphate ester liquid flame retardant, manufactured by Ajinomoto Co., Inc.), coating and kneading fine metal wires 4, 4 ′, To obtain an electrode 3, 3 'of only 800μm.

このとき被覆外周部と中心の金属部との比抵抗は5Ω・cmであった。   At this time, the specific resistance between the outer periphery of the coating and the central metal part was 5 Ω · cm.

また高分子抵抗体2は、下記の材料、手順により混練物を作成後、カレンダー加工によりフィルム状に加工したものを使用した。   The polymer resistor 2 was prepared by preparing a kneaded material with the following materials and procedures and then processing it into a film by calendering.

すなわち、高分子抵抗体2は、結晶性樹脂として、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、エチレン・メタアクリル酸共重合体金属配位物(商品名「ハイミラン1702」、融点90℃、三井・デュポンポリケミカ(株)製)40部とで構成した。   That is, the polymer resistor 2 is composed of 30 parts of ethylene / methyl methacrylate copolymer (trade name “ACRIFFT CM5021”, melting point 67 ° C., manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.) as a crystalline resin, and ethylene / methacrylic. 30 parts of an acid copolymer (trade name “Nucleel N1560”, melting point 90 ° C., manufactured by Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd.) and a metal coordination product of ethylene / methacrylic acid copolymer (trade name “HIMILAN 1702”, Melting point 90 ° C., 40 parts by Mitsui DuPont Polychemica Co., Ltd.

この結晶性樹脂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%により混練物Aを作製した。
35% by weight of this crystalline resin, 2% by weight of a reactive resin (trade name “Bond First 7B”, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.), and carbon black (trade name “Printex L” as two types of conductors) Primary particle diameter 21 nm, manufactured by Degussa) 25% by weight, graphite (trade name “GR15”, scaly graphite, manufactured by Nippon Graphite Co., Ltd.) 18% by weight, flame retardant (trade name “Reophos RDP”, phosphorus A kneaded material A was prepared with 20% by weight of an acid ester liquid flame retardant, manufactured by Ajinomoto Co., Inc.

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%から混練物Bを作製した。   Next, as the elastomer, styrene thermoplastic elastomer (trade name “Tuftec M1943”), 40% by weight, manufactured by Asahi Kasei Engineering Co., Ltd., carbon black (trade name “# 10B”, primary particle diameter 75 nm, Mitsubishi Chemical) Co., Ltd.) 45% by weight, tungsten carbide (Izawa Metal Co., Ltd.) 13% by weight, and a mixture of an alkyl methacrylate / alkyl acrylate copolymer and a tetrafluoroethylene copolymer as a melt tension improver. A kneaded product B was prepared from 2% by weight (trade name “METABBRENE A3000”, manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.).

そして、混練物Aと混練物Bを等量と、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%とを混練して高分子抵抗体2を作製した。   Then, an equal amount of the kneaded material A and the kneaded material B were kneaded with 2% by weight of modified silicone oil as a release agent and 2% by weight of an alkyl methacrylate / alkyl acrylate copolymer as a fluidity imparting agent. Polymer resistor 2 was produced.

この面状発熱体1は、図3,4に示したように、座席暖房用ヒータとして自動車の座席装置6を構成する座部7及び背もたれ8に取り付けて使用されるものである。   As shown in FIGS. 3 and 4, the planar heating element 1 is used by being attached to a seat portion 7 and a backrest 8 constituting a seat device 6 of an automobile as a heater for seat heating.

座部7及び背もたれ8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耳部が設けられるが、ここでは省略している。   In order to correspond to the suspending part (not shown) of the seat part 7 and the backrest 8, an ear part for suspending to the center part or the peripheral part is provided, but is omitted here.

また、このような面状発熱体1を装着した座部7及び背もたれ8は、一般的に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ウレタンパット等の座席基材9と座席表皮10を備えており、取り付けられる薄い面状発熱体1も、前記した座部7及び背もたれ8の変形に対応して相似の変形をしなければならない。   Further, the seat portion 7 and the backrest 8 to which such a planar heating element 1 is attached are generally deformed when a load is applied by a human body seated on the seat, such as a urethane pad that is restored when the load is no longer applied. The thin sheet heating element 1 provided with the seat base 9 and the seat skin 10 must be similarly deformed corresponding to the deformation of the seat 7 and the backrest 8 described above.

そのために、種々の発熱パターンの設計、そのための電極3,3’の配置形状を変更する必要があることは言うまでもないが、ここでは省略している。   For this purpose, it is needless to say that various heat generation pattern designs and the arrangement shapes of the electrodes 3 and 3 ′ need to be changed, but they are omitted here.

電極3,3’は、相対向するように幅の広い一対(電気的に正側と負側)を面状発熱体1の長手方向の外側部に沿って配置し、これに接触するように配設した高分子抵抗体2に電流が流れ、発熱する。   The electrodes 3 and 3 ′ are arranged so that a wide pair (electrically positive side and negative side) is arranged along the outer side in the longitudinal direction of the planar heating element 1 so as to be opposed to each other, and come into contact therewith. A current flows through the arranged polymer resistor 2 to generate heat.

本実施の形態において、高分子抵抗体2はPTC特性を有し、温度が上昇すると抵抗値が上昇し、所定の温度になるように自己温度調節機能を有するようになり、温度コントロールが不要で安全性の高い面状発熱体1としての機能を有するようになる。   In the present embodiment, the polymer resistor 2 has a PTC characteristic, and when the temperature rises, the resistance value rises, and has a self-temperature adjusting function so as to reach a predetermined temperature, and temperature control is unnecessary. It has a function as the highly safe planar heating element 1.

また、自動車用座席装置6に組み込まれるヒーターとしては着座感や難燃性を満足することができる。   Moreover, as a heater incorporated in the vehicle seat apparatus 6, a seating feeling and a flame retardance can be satisfied.

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 feeling can be satisfied by the fact that 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 5% elongation.

また、PTC特性を有する面状発熱体1として速熱性と省エネ性を、従来のチュービングヒータを発熱体とするものに比べて発揮することができる。   Further, the planar heating element 1 having PTC characteristics can exhibit quick heat and energy saving performance as compared with a conventional heating element using a tubing heater.

チュービングヒータを発熱体とするものは、温度制御器を必要として、ON−OFF制御で通電を制御して発熱温度を制御している。   A tube heater that uses a heating element requires a temperature controller and controls the heat generation temperature by controlling energization by ON-OFF control.

ON時のヒータ線温度は約80℃まで上昇するため、座席表皮材とはある程度の距離をおいて配置する必要があるのに対して、本実施の形態の面状発熱体1では、発熱温度が40℃〜50℃の範囲に自己制御されるので、座席表皮材近傍に近接して配置することができる。   Since the heater wire temperature at the time of ON rises to about 80 ° C., it is necessary to arrange the heater wire at a certain distance from the seat skin material, whereas in the planar heating element 1 of the present embodiment, the heating temperature Is self-controlled within the range of 40 ° C. to 50 ° C., it can be placed close to the seat skin material.

発熱温度が低く、座席近傍であることより、速熱性と外部への放熱ロスを低減できることによる省エネ性を実現できる。   Since the heat generation temperature is low and it is in the vicinity of the seat, it is possible to realize energy saving by being able to reduce heat loss and heat dissipation loss to the outside.

難燃性は、面状発熱体1単品での自動車用内装材難燃規格FMVSS302規格(水平着火で不燃性はもとより自己消火するものや、標線間の燃焼速度が80mm/min以下であれば適合する)を満足する必要があり、少なくとも難燃剤の充填量が10重量%以上あれば適合できることを確認した。   Flame retardancy is the automotive interior material flame retardant standard FMVSS302 (single fire extinguishing as well as nonflammability due to horizontal ignition, or if the burning rate between marked lines is 80 mm / min or less It was confirmed that it can be met if the amount of the flame retardant is at least 10% by weight.

本実施例で得た面状発熱体1を、80℃炉中放置試験、150℃炉中放置試験、−20℃と50℃のヒートサイクル試験を実施した。   The planar heating element 1 obtained in this example was subjected to an 80 ° C. oven standing test, a 150 ° C. oven standing test, and a −20 ° C. and 50 ° C. heat cycle test.

その結果、それぞれ、500時間、200時間、200回後も抵抗値変化率はいずれも初期の30%以内であった。   As a result, the resistance value change rate was within 30% of the initial value after 500 hours, 200 hours and 200 times, respectively.

この要因としては、反応性樹脂による架橋反応により結晶性樹脂そのもの、および結晶性樹脂と導電体との結合を図ったことに起因していると考えられた。   The reason for this was considered to be that the crystalline resin itself and the bonding between the crystalline resin and the conductor were attempted by a crosslinking reaction with the reactive resin.

優れたPTC特性を発揮するために、複数の導電体を組み合わせることと、海島構成とすることを本実施の形態では適用している。そのメカニズムの詳細は現時点では不明であるが以下のように推察している。   In this embodiment, a combination of a plurality of conductors and a sea-island configuration are applied in order to exhibit excellent PTC characteristics. The details of the mechanism are currently unknown, but are presumed as follows.

まず、PTC特性を有する抵抗体組成物とするためには、用いる結晶性樹脂は、その融点が発熱飽和温度以上の近傍にあるものを選択する必要がある。   First, in order to obtain a resistor composition having PTC characteristics, it is necessary to select a crystalline resin to be used whose melting point is in the vicinity of the exothermic saturation temperature.

導電体としては、できるだけ少ない添加量で所定の抵抗値を達成することが求められるが、そうした導電体は一般的には導電性カーボンブラックと呼ばれるもので、1次粒子径が約20nm以下でストラクチャー(葡萄の房のように1次粒子の集合体のことをいう。吸油量で相関付けられている)の発達した構造のものであるが、そうした導電性カーボンブラックでは一方で、PTC特性を発現しにくいという欠点を有していた。   The conductor is required to achieve a predetermined resistance value with the smallest possible addition amount, but such a conductor is generally called conductive carbon black, and has a primary particle diameter of about 20 nm or less and a structure. (It is an aggregate of primary particles such as a bunch of coral, which is correlated with oil absorption.) On the other hand, such conductive carbon black exhibits PTC characteristics. It had the disadvantage of being difficult to do.

これは、導電性カーボンブラックではストラクチャーが発達して、結晶性樹脂の温度による比容積の変化(これがPTC特性発現の主因と言われている)によってもストラクチャーの導電パスが切断されにくいことによるといわれている。   This is because the structure of conductive carbon black is developed, and the conductive path of the structure is not easily cut even by the change in specific volume due to the temperature of the crystalline resin (which is said to be the main cause of the PTC characteristics). It is said.

一方で、1次粒子径の大きいカーボンブラックは優れたPTC特性を有することを発明者らは知見として得ていた。   On the other hand, the inventors have obtained as knowledge that carbon black having a large primary particle diameter has excellent PTC characteristics.

また、グラファイトのような導電体は、カーボンブラックに比べるとさらに粒子径が大きく、かつ鱗片のような層状構造を有すること、さらに、金属やセラミックなどの粒子径が大きく、無定形の優れた導電性(小さい体積固有抵抗を有する。カーボンやグラファイト系の100分の1以下)を有すること、これらの複数の導電体を組み合わせることで、厚みが約100ミクロンメートル以下で、面積抵抗が400Ω□以下、比抵抗が3Ω・cm以下の抵抗を有するとともに、PTC特性のひとつの指標となる20℃の抵抗値の対する50℃の抵抗値の比が1.5以上、20℃の抵抗値の対する80℃の抵抗値の比が5以上の抵抗体組成物とすることができた。   In addition, a conductor such as graphite has a particle size larger than that of carbon black and has a layered structure such as a scale, and has a large particle size such as metal or ceramic, and has excellent amorphous conductivity. By combining these multiple conductors, the thickness is about 100 microns or less and the sheet resistance is 400 Ω □ or less. Further, the specific resistance is 3 Ω · cm or less, and the ratio of the resistance value at 50 ° C. to the resistance value at 20 ° C., which is one index of the PTC characteristics, is 1.5 or more and 80 against the resistance value at 20 ° C. A resistor composition having a resistance value ratio of 5 or more could be obtained.

こうした低抵抗でありながら優れたPTC特性を発揮できたメカニズムの詳細は不明であるが、結晶性樹脂と複数の導電体を組み合わせたことによる新規な導電パスの形成と、難燃剤を液状としたことで、液体の大きな熱膨張係数を利用することができたことによると考えている。   Although the details of the mechanism that was able to demonstrate excellent PTC characteristics while being low resistance are unknown, the formation of a new conductive path by combining a crystalline resin and a plurality of conductors, and the flame retardant made liquid This is considered to be due to the fact that the large thermal expansion coefficient of the liquid could be used.

また、モンタン酸部分けん化エステルなどのワックス、さらには他のワックス等の可塑剤や分散剤を必要に応じて用いても良いことは言うまでもない。   It goes without saying that waxes such as montanic acid partly saponified esters, and plasticizers and dispersants such as other waxes may be used as necessary.

また、導電体の形状としてはウィスカ形状のものを用いて実施したが、球状やその他イガ形状のものでも構わない。   Further, although the conductor is formed using a whisker shape, it may be spherical or other rug shape.

(実施の形態2)
図5,6において、高分子発熱体11は、高分子抵抗体12の両サイドに電極13,13’を配置して構成したものであり、これら各電極13および13’は高分子抵抗体12の表裏両面に対で装備してある。
(Embodiment 2)
5 and 6, the polymer heating element 11 is configured by arranging electrodes 13 and 13 ′ on both sides of the polymer resistor 12, and each of these electrodes 13 and 13 ′ is composed of the polymer resistor 12. It is equipped with a pair on both sides.

また、高分子抵抗体12の片側には電気絶縁性基材16を有する。   In addition, an electrically insulating substrate 16 is provided on one side of the polymer resistor 12.

これら前記電極13,13’は、それぞれ複数本の金属細線14,14’及び導電性の被覆層15,15’により形成される。   The electrodes 13 and 13 'are formed by a plurality of fine metal wires 14 and 14' and conductive coating layers 15 and 15 ', respectively.

高分子抵抗体12と電気絶縁性基材16とは接触していないが、実際は電極13,13’の厚みは極めて薄いため、ほとんどの部分で接触したものを得ることができる。   Although the polymer resistor 12 and the electrically insulating base material 16 are not in contact with each other, actually, the electrodes 13 and 13 'are extremely thin, so that a contact in most parts can be obtained.

例えば、電気絶縁性基材16は、ポリエステル繊維で作製されたファインエンボス加工したもので、難燃剤が含浸処理された不織布を用いることができる。   For example, the electrically insulating substrate 16 is a fine embossed material made of polyester fiber, and a nonwoven fabric impregnated with a flame retardant can be used.

電極13,13’の金属細線14,14’として、線径0.08mmの錫めっき銅線を19本撚って得たものを使用した。   As the thin metal wires 14 and 14 'of the electrodes 13 and 13', those obtained by twisting 19 tin-plated copper wires having a wire diameter of 0.08 mm were used.

これを下記手順にて作成した導電性の被覆層15,15’で被覆して電極13,13’を形成し、高分子抵抗体12の両サイド両面に電極13,13’を熱融着することにより高分子発熱体11を得、その後、電気絶縁性基材16と貼り合せた。   This is covered with conductive coating layers 15 and 15 ′ prepared in the following procedure to form electrodes 13 and 13 ′, and the electrodes 13 and 13 ′ are heat-sealed on both sides of the polymer resistor 12. Thus, the polymer heating element 11 was obtained, and then bonded to the electrically insulating substrate 16.

なお、電極13,13’に給電するためのリード線は省略した。   Note that lead wires for supplying power to the electrodes 13 and 13 'are omitted.

導電性の被覆層15,15’は、樹脂成分として、エチレン酢酸ビニル共重合体(商品名「エバフレックスEV150」、三井・デュポンポリケミカル(株)製)21重量%と、金属親和性を示す官能基を含む樹脂(商品名「タフテックM1943」(水添スチレン系熱可塑性エラストマーの変性タイプ、旭化成(株)製)9重量%を、導電体として、導電性ウィスカ(商品名「FTL−110」、針状酸化チタン、石原産業(株)製)30重量%、カーボンブラック(商品名「ファーネスブラック#10B」、粒子径84nm、三菱化学(株)製)30重量%、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)10重量%により混練物を作成後、金属細線14,14’を被覆混練し、厚み900μmの導電性被覆電極13,13’を得た。このとき被覆外周部と中心の金属部との比抵抗は3Ω・cmであった。   The conductive coating layers 15 and 15 'have a metal affinity as an ethylene vinyl acetate copolymer (trade name "Evaflex EV150", manufactured by Mitsui DuPont Polychemical Co., Ltd.) as a resin component. Resin containing a functional group (trade name “Tuftec M1943” (modified type of hydrogenated styrene thermoplastic elastomer, manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) 9% by weight as a conductor, conductive whisker (trade name “FTL-110”) , Acicular titanium oxide, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., 30% by weight, carbon black (trade name “Furness Black # 10B”, particle size 84 nm, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation), 30% by weight, flame retardant (trade name “ After preparing a kneaded product with 10% by weight of “Reophos RDP”, phosphate ester liquid flame retardant, manufactured by Ajinomoto Co., Inc., the fine metal wires 14, 14 ′ were coated and kneaded to introduce a 900 μm thick lead. Electrically coated electrodes 13 and 13 'were obtained, and the specific resistance between the outer periphery of the coating and the central metal portion was 3 Ω · cm.

高分子抵抗体12は実施の形態1と同様の方法で加工したものを使用した。   The polymer resistor 12 was processed by the same method as in the first embodiment.

本実施の形態において、高分子抵抗体12はPTC特性を有し、温度が上昇すると抵抗値が上昇し、所定の温度になるように自己温度調節機能を有するようになり、温度コントロールが不要で安全性の高い面状発熱体11としての機能を有するようになる。   In this embodiment, the polymer resistor 12 has PTC characteristics, and when the temperature rises, the resistance value rises, and has a self-temperature adjusting function so as to reach a predetermined temperature, and temperature control is unnecessary. It has a function as the highly safe planar heating element 11.

また、自動車用座席に組み込まれるカーシートヒーターとしては着座感や難燃性を満足することができる。   In addition, as a car seat heater incorporated in an automobile seat, a seating feeling and flame retardancy can be satisfied.

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 feeling can be satisfied by the fact that 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 5% elongation.

また、PTC特性を有する面状発熱体として速熱性と省エネ性を、従来のチュービングヒータを発熱体とするものに比べて発揮することができる。   Further, as a planar heating element having PTC characteristics, quick heat and energy saving can be exhibited as compared with a conventional heating element using a tubing heater.

チュービングヒータを発熱体とするものは、温度制御器を必要として、ON−OFF制御で通電を制御して発熱温度を制御している。   A tube heater that uses a heating element requires a temperature controller and controls the heat generation temperature by controlling energization by ON-OFF control.

ON時のヒータ線温度は約80℃まで上昇するため、座席表皮材とはある程度の距離をおいて配置する必要があるのに対して、本実施の形態の面状発熱体では、発熱温度が40℃〜50℃の範囲に自己制御されるので、座席表皮材近傍に近接して配置することができる。発熱温度が低く、座席近傍であることより、速熱性と外部への放熱ロスを低減できることによる省エネ性を実現できる。   Since the heater wire temperature at the time of ON rises to about 80 ° C., it is necessary to dispose it at a certain distance from the seat skin material. On the other hand, in the planar heating element of this embodiment, the heating temperature is high. Since it is self-controlled in the range of 40 ° C. to 50 ° C., it can be arranged close to the seat skin material. Since the heat generation temperature is low and it is in the vicinity of the seat, it is possible to realize energy saving by being able to reduce heat loss and heat dissipation loss to the outside.

また、電気絶縁性基材16に難燃性不織布を用いて、また、高分子抵抗体12、導電性の被覆層15,15’に難燃剤を配合することで難燃性を実現できる。   Further, flame retardancy can be realized by using a flame retardant nonwoven fabric for the electrically insulating base material 16 and blending a flame retardant with the polymer resistor 12 and the conductive coating layers 15 and 15 ′.

難燃性は、面状発熱体11単品での自動車用内装材難燃規格FMVSS302規格(水平着火で不燃性はもとより自己消火するものや、標線間の燃焼速度が80mm/min以下であれば適合する)を満足する必要があり、少なくとも難燃剤の充填量が10重量%以上あれば適合できることを確認した。   Flame retardancy is the automotive interior material flame retardant standard FMVSS302 (single fire extinguishing as well as nonflammability due to horizontal ignition, or if the burning rate between marked lines is 80 mm / min or less It was confirmed that it can be met if the amount of the flame retardant is at least 10% by weight.

本実施例で得た面状発熱体11を、80℃炉中放置試験、150℃炉中放置試験、−20℃と50℃のヒートサイクル試験を実施した。   The planar heating element 11 obtained in this example was subjected to an 80 ° C. oven standing test, a 150 ° C. oven standing test, and a −20 ° C. and 50 ° C. heat cycle test.

その結果、それぞれ500時間、200時間、200回後も抵抗値変化率はいずれも初期の30%以内であった。   As a result, the resistance value change rate was within 30% of the initial value after 500 hours, 200 hours, and 200 times, respectively.

この要因としては、反応性樹脂による架橋反応により結晶性樹脂そのもの、および結晶性樹脂と導電体との結合を図ったことに起因していると考えられた。   The reason for this was considered to be that the crystalline resin itself and the bonding between the crystalline resin and the conductor were attempted by a crosslinking reaction with the reactive resin.

(実施の形態3)
本発明の実施の形態3における高分子発熱体においては、実施の形態2と同様の構造のものを用いた。
(Embodiment 3)
The polymer heating element according to the third embodiment of the present invention has the same structure as that of the second embodiment.

例えば、電気絶縁性基材16は、ポリエステル繊維で作製されたファインエンボス加工したもので、難燃剤が含浸処理された不織布を用いることができる。   For example, the electrically insulating substrate 16 is a fine embossed material made of polyester fiber, and a nonwoven fabric impregnated with a flame retardant can be used.

電極13,13’の金属細線14,14’として、線径0.06mmの3%銀を含む銀銅合金線を19本平行配置して得たものを使用した。   As the fine metal wires 14 and 14 'of the electrodes 13 and 13', those obtained by arranging 19 silver-copper alloy wires containing 3% silver having a wire diameter of 0.06 mm in parallel were used.

これを下記手順にて作成した導電性の被覆層15,15’で被覆して電極13,13’
を得、高分子抵抗体12の両面に電極13,13’を熱融着した後に、電気絶縁性基材16と貼り合せることにより高分子発熱体11を得た。
This is covered with conductive coating layers 15 and 15 'prepared by the following procedure to form electrodes 13 and 13'.
After heat-sealing the electrodes 13 and 13 ′ on both surfaces of the polymer resistor 12, the polymer heating element 11 was obtained by bonding to the electrically insulating base material 16.

なお、電極13,13’に給電するためのリード線は省略した。   Note that lead wires for supplying power to the electrodes 13 and 13 'are omitted.

高分子抵抗体12は実施の形態1と同様の方法で加工したものを使用した。   The polymer resistor 12 was processed by the same method as in the first embodiment.

導電性の被覆層15,15’は、実施の形態1と同様のものを用いた。   The conductive coating layers 15 and 15 'are the same as those in the first embodiment.

本実施の形態において、高分子抵抗体12はPTC特性を有し、温度が上昇すると抵抗値が上昇し、所定の温度になるように自己温度調節機能を有するようになり、温度コントロールが不要で安全性の高い面状発熱体11としての機能を有するようになる。   In the present embodiment, the polymer resistor 12 has a PTC characteristic, and when the temperature rises, the resistance value rises, and has a self-temperature adjusting function so as to reach a predetermined temperature, and temperature control is unnecessary. It has a function as the highly safe planar heating element 11.

また、自動車用座席に組み込まれるカーシートヒーターとしては着座感や難燃性を満足することができる。   In addition, as a car seat heater incorporated in an automobile seat, a seating feeling and flame retardancy can be satisfied.

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 feeling can be satisfied by the fact that 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 5% elongation.

また、PTC特性を有する面状発熱体として速熱性と省エネ性を、従来のチュービングヒータを発熱体とするものに比べて発揮することができる。   Further, as a planar heating element having PTC characteristics, quick heat and energy saving can be exhibited as compared with a conventional heating element using a tubing heater.

チュービングヒータを発熱体とするものは、温度制御器を必要として、ON−OFF制御で通電を制御して発熱温度を制御している。   A tube heater that uses a heating element requires a temperature controller and controls the heat generation temperature by controlling energization by ON-OFF control.

ON時のヒータ線温度は約80℃まで上昇するため、座席表皮材とはある程度の距離をおいて配置する必要があるのに対して、本実施の形態の面状発熱体では、発熱温度が40℃〜50℃の範囲に自己制御されるので、座席表皮材近傍に近接して配置することができる。発熱温度が低く、座席近傍であることより、速熱性と外部への放熱ロスを低減できることによる省エネ性を実現できる。   Since the heater wire temperature at the time of ON rises to about 80 ° C., it is necessary to dispose it at a certain distance from the seat skin material. On the other hand, in the planar heating element of this embodiment, the heating temperature is high. Since it is self-controlled in the range of 40 ° C. to 50 ° C., it can be arranged close to the seat skin material. Since the heat generation temperature is low and it is in the vicinity of the seat, it is possible to realize energy saving by being able to reduce heat loss and heat dissipation loss to the outside.

また、電気絶縁性基材16に難燃性不織布を用いて、また、高分子抵抗体12、導電性の被覆層15,15’に難燃剤を配合することで難燃性を実現できる。   Further, flame retardancy can be realized by using a flame retardant nonwoven fabric for the electrically insulating base material 16 and blending a flame retardant with the polymer resistor 12 and the conductive coating layers 15 and 15 ′.

難燃性は、面状発熱体11単品での自動車用内装材難燃規格FMVSS302規格(水平着火で不燃性はもとより自己消火するものや、標線間の燃焼速度が80mm/min以下であれば適合する)を満足する必要があり、少なくとも難燃剤の充填量が10重量%以上あれば適合できることを確認した。   Flame retardancy is the automotive interior material flame retardant standard FMVSS302 (single fire extinguishing as well as nonflammability due to horizontal ignition, or if the burning rate between marked lines is 80 mm / min or less It was confirmed that it can be met if the amount of the flame retardant is at least 10% by weight.

本実施例で得た面状発熱体11を、80℃炉中放置試験、150℃炉中放置試験、−20℃と50℃のヒートサイクル試験を実施した。   The planar heating element 11 obtained in this example was subjected to an 80 ° C. oven standing test, a 150 ° C. oven leaving test, and a −20 ° C. and 50 ° C. heat cycle test.

その結果、それぞれ、500時間、200時間、200回後も抵抗値変化率はいずれも初期の30%以内であった。この要因としては、反応性樹脂による架橋反応により結晶性樹脂そのもの、および結晶性樹脂と導電体との結合を図ったことに起因していると考えられた。   As a result, the resistance value change rate was within 30% of the initial value after 500 hours, 200 hours and 200 times, respectively. The reason for this was considered to be that the crystalline resin itself and the bonding between the crystalline resin and the conductor were attempted by a crosslinking reaction with the reactive resin.

以上のように、本発明にかかる面状発熱体は、柔軟性に富み、信頼性が高く、暖房用発熱体として自動車の座席装置、ハンドル装置、その他の部位の暖房に供することができる   As described above, the planar heating element according to the present invention has high flexibility and high reliability, and can be used as a heating element for heating a vehicle seat device, a handle device, and other parts.

本実施の形態1における高分子発熱体の構成を示す平面図FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the polymer heating element in the first embodiment. 図1のX−Y断面図XY sectional view of FIG. 本発明の実施の形態1における面状発熱体を取り付けた自動車の座席装置の側面図1 is a side view of a seat device for an automobile to which a planar heating element is attached according to Embodiment 1 of the present invention. 同座席装置の正面図Front view of the seating device 本実施の形態2における高分子発熱体の構成を示す平面図The top view which shows the structure of the polymer heating element in this Embodiment 2. 図5のX−Y断面図XY sectional view of FIG. 従来の発熱体を示す平面図Plan view showing a conventional heating element 図7のX−Y断面図XY sectional view of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,11 高分子発熱体
3,3’,13,13’ 電極
2,12 高分子抵抗体
4,4’,14,14’ 金属細線
5,5’,15,15’ 導電性の被覆層
16 電気絶縁性基材
1,11 Polymer heating element 3,3 ', 13,13' Electrode 2,12 Polymer resistor 4,4 ', 14,14' Metal fine wire 5,5 ', 15,15' Conductive coating layer 16 Electrical insulating substrate

Claims (9)

PTC特性を有する高分子抵抗体と、複数本の金属細線で構成され、かつ導電性の被覆層により被覆された一対の電極とを具備し、前記一対の電極を前記高分子抵抗体の両面に配設した高分子発熱体。 A polymer resistor having PTC characteristics, and a pair of electrodes made of a plurality of fine metal wires and covered with a conductive coating layer, the pair of electrodes on both surfaces of the polymer resistor Arranged polymer heating element. 前記導電性の被覆層が金属親和性を示す官能基を有する樹脂成分を含むことを特徴とする請求項1記載の高分子発熱体。 The polymer heating element according to claim 1, wherein the conductive coating layer includes a resin component having a functional group exhibiting metal affinity. 前記導電性の被覆層が50重量%以上80重量%以下の導電体成分を含むことを特徴とする請求項1または2記載の高分子発熱体。 3. The polymer heating element according to claim 1, wherein the conductive coating layer contains a conductor component of 50 wt% or more and 80 wt% or less. 前記導電性の被覆層の導電性分がカーボンブラック、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一種から選ばれる導電体からなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の高分子発熱体。 The conductive component of the conductive coating layer is selected from at least one of carbon black, graphite, carbon nanotube, carbon fiber, conductive ceramic fiber, conductive whisker, metal fiber, conductive inorganic oxide, and conductive polymer fiber. The polymer heating element according to any one of claims 1 to 3, wherein the polymer heating element is made of a conductor. 前記導電性の被覆層がリン系、窒素系、シリコーン系の少なくとも1種の難燃剤成分を含有する請求項1から4のいずれか1項記載の高分子発熱体。 The polymer heating element according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductive coating layer contains at least one flame retardant component of phosphorus, nitrogen, or silicone. 前記導電性の被覆層の比抵抗が0.01〜500Ω・cmである請求項1から5のいずれか1項記載の高分子発熱体。 The polymer heating element according to any one of claims 1 to 5, wherein a specific resistance of the conductive coating layer is 0.01 to 500 Ω · cm. 前記金属細線の金属が錫めっき銅、銀含有銅線、あるいは銀銅合金の少なくとも1種からなる請求項1記載の高分子発熱体。 The polymer heating element according to claim 1, wherein the metal of the thin metal wire is at least one of tin-plated copper, silver-containing copper wire, or silver-copper alloy. 前記高分子抵抗体の少なくとも一方の表面が樹脂フィルム、織布、不織布の少なくとも1種からなる電気絶縁性基材を有する請求項1記載の高分子発熱体。 2. The polymer heating element according to claim 1, wherein at least one surface of the polymer resistor has an electrically insulating substrate made of at least one of a resin film, a woven fabric, and a nonwoven fabric. 請求項1から8のいずれか1項記載の高分子発熱体を搭載した自動車用座席装置。 An automobile seat device on which the polymer heating element according to any one of claims 1 to 8 is mounted.
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