CN101946557A - 高分子加热元件 - Google Patents

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Abstract

提供一种高分子加热元件，其中通过提供能形成薄的低电阻高分子电阻器增强了挠曲性和平面加热元件在安装至器具时的使用感和可靠性同时降低成本。高分子加热元件包含电绝缘性基材(2)；至少一对电极(3、3’)，其由配置在电绝缘性基材(2)上的许多金属细线构成；高分子电阻器(4)，其不与一对电极(3、3’)直接接触并且具有PTC特性；和导电层(5、5’)，其与电极(3、3’)和高分子电阻器(4)二者相接触。所述导电层(5、5’)至少含有树脂组分、导电体组分和添加剂组分。

Description

高分子加热元件
技术领域
本发明涉及一种利用高分子电阻器的焦耳热的高分子加热元件，更特别地，涉及一种具有长期可靠性和可在低成本下生产的高分子加热元件。
背景技术
通常，已知通过将导电性物质如炭黑、金属粉末和石墨分散至树脂中获得的物质可用于平面加热元件的加热部。
除此之外，当使用通过组合导电性物质与树脂而显示自温度控制功能的PTC(英语术语Positive Temperature Coefficient(正温度系数)的缩写，是指正温度电阻特性)加热元件时，不需要温度控制电路，由此降低组件数目。因此，已知此类加热元件作为有利的装置。
如图7和8中所示，在具有作为机壳结构如陶瓷和电绝缘性金属板的功能的基材101上，设置通过印刷或涂布导电性墨组合物获得的电极102和通过在供给电力的位置处印刷或涂布电阻器墨组合物获得的电阻器103，从而形成加热元件104。图7是加热元件的平面图，图8是在图7中沿线X-Y截取的截面图。
将高分子电阻器通过印刷形成并用作加热元件的常规实例包括用于去除露和霜的机动车后视镜、洗脸台的镜子和地热系统等(例如，参见专利文献1)。
专利文献1：JP-A-2002-371699
发明内容
本发明要解决的问题
在上述常规构造中，要使用的电阻器组合物的比电阻通常为1000Ω·cm以上。因此，需要该常规构造在极其紧密接近处如梳形电极供给电力。此外，通常地，梳形电极通过印刷和干燥银浆来形成。因此，其消耗量增加而导致更高的价格。
在通过使用高分子电阻器作为墨制备的加热元件中，可通过调整涂布量以具有几十微米的膜形式形成加热部。因此，作为高分子加热元件，它可容易地显示挠曲性。然而，作为涂布墨状高分子电阻器于其上的表面，需要使用电绝缘性基材如平滑的、免于浸渍还有回弹性的聚酯膜，这导致挠曲性的丧失。此外，作为高分子加热元件的电力供给部，需要使用大量昂贵的导电性糊剂作为梳形电极。因此，强加了更高成本的缺点。
另一方面，在挤出成型中要使用的电阻器比在墨中要使用的电阻器厚数毫米，缺乏挠曲性，并将该电阻器构成为电极缆线之间的间隔紧密接近，其远离平面加热元件。可采用薄成型法如T模挤出和压延。然而，到目前为止还没有提出过适合于这些方法的高分子电阻器。
考虑到上述常规技术问题，本发明的目的是提供可成形为薄的低电阻高分子电阻器，从而提供增强平面加热元件的可用性和可靠性同时降低成本的高分子加热元件。
用于解决问题的方法
在第一个 方面中，用于解决上述问题的本发明的高分子加热元件包括：电绝缘性基材；至少一对电极，其设置于所述电绝缘性基材上并由许多金属细线制成；高分子电阻器，其不与所述一对电极直接接触并且具有PTC特性；和导电层，其与所述电极和所述高分子电阻器二者相接触，其中所述导电层至少含有树脂组分、导电体组分和添加剂组分。
在第二个方面中，本发明的高分子加热元件包括：电绝缘性基材；至少一对电极，其配置在所述电绝缘性基材上并由许多金属细线制成；高分子电阻器，其不与所述一对电极直接接触并且具有PTC特性；和导电层，其与所述电极和所述高分子电阻器二者相接触，其中所述导电层至少含有交联性树脂组分和导电体组分。
在第三个方面中，本发明的高分子加热元件包括：电绝缘性基材；高分子电阻器，其配置在所述电绝缘性基材上并具有PTC特性；至少一对由许多金属细线制成的电极，其不与所述高分子电阻器直接接触；和导电层，其与所述高分子电阻器和所述电极二者相接触，其中所述导电层显示PTC特性。
在本发明中，基本上，显示低电阻的高分子电阻器在薄膜上形成。根据该构造，不需要电极之间具有梳形构造来供给电力至电阻器组合物，从而使得有可能以较宽的间隔配置电极。从而，减少电极消耗量，并且高分子电阻器不需要图案化。因此，可提供成本降低的平面加热元件。
在本发明中，导电层主要有三种作用。
即，第一种作用是通过涂布电极自身改进耐弯曲性。我们已经发现，与仅弯曲电极的情况相比，涂布的树脂显示类似缓冲器的效果，从而改进耐弯曲特性。
此外，第二种作用是通过导电层改进电极部和高分子电阻器部之间的紧密接合性。当将金属电极直接热封至高分子电阻器中时，取决于在压接时的条件，高分子电阻器可能断裂。然而，发现，当其间介入导电层时，由于导电层的树脂组分的存在，例如，将电极预先用导电层涂布并进行挤出成型，并将涂布的导电电极熔化并接合至高分子电阻器上，没有裂缝等产生，从而获得有利的紧密接合性和粘合性。
此外，第三种作用是即使由金属线制成的电极部部分地断裂或处于几乎断裂的状态以致引起电流的集中，作为导电层的导电组分，使用组成与高分子电阻器不同的组分，例如，阻燃材料如无机导电性材料和金属材料，如此使得有可能显示阻隔效应，不导致冒烟或起火。
在本发明中，注意这三种作用，在长期使用时，不妨碍电极部和高分子电阻器部之间的电流的供给，如此使得有可能保持导电层的功能。
在本发明的第二个方面中，特别注意上述第二种作用。换言之，需要导电层不容易热变化或结构变化。作为考虑到各种树脂组成的结果，我们已发现，作为导电层的树脂组分，含交联性树脂组分的组成符合上述条件，从而进行本发明。交联的树脂在树脂的结构稳定性和热稳定性上优于未交联性树脂，并且能长期保持低电阻特性，这是导电层的作用之一。
在本发明的第三个方面中，我们已发现导电层的材料组成选自类似或相对类似的高分子电阻器的材料组成，由此导电层在热变化和结构变化上接近于高分子电阻器，如此使得有可能提供长期在界面部位没有裂缝和其它的构造，从而进行本发明。即，导电层的材料组成也由显示与高分子电阻器相同PTC特性的材料组成来制成，由此有可能实现本发明的目的。
作为显示与导电层的功能类似的功能的物质，可用导电性涂布材料。在本发明中，可接受电极和导电层以及导电层和高分子电阻器分别处于被粘合和紧密接合的状态，并且电极自身被涂布与否无关紧要。结果，电极部可处于被导电层全部涂布的状态或可处于仅部分被涂布的状态。
本发明的效果
根据本发明，能够提供膜厚度薄和电阻低的平面加热元件，并且也能够增强可用性和可靠性，同时促进成本的降低。
附图说明
图1是示出根据本发明的实施方案1-6所述的高分子加热元件构造的平面图。
图2是在图1中沿线X-Y截取的截面图。
图3是示出机动车的座椅装置的侧面透视图，所述座椅装置上安装有根据本发明的实施方案1-8所述的高分子加热元件。
图4是在图3中示出的座椅的正面透视图。
图5(a)是示出根据本发明的实施方案7所述的高分子加热元件的平面图，图5(b)是该高分子加热元件的截面图，图5(c)是该高分子加热元件的放大图。
图6(a)是根据本发明的实施方案8所述的高分子加热元件的平面图，图6(b)是根据上述的高分子加热元件的截面图和图6(c)是根据上述的高分子加热元件的放大图。
图7是示出常规加热元件的平面图。
图8是在图7中沿线X-Y截取的截面图。
附图标记说明
1、51、61：高分子加热元件
2、52、62：电绝缘性基材
3、3’、53、53’、63、63’：电极
4、54、64：高分子电阻器
5、5’、55、55’、65、65’：导电层
6：座椅装置
7：座椅部
8：座椅靠背
9：座椅基材
10：椅套
具体实施方式
在第一个发明中，高分子加热元件包括：电绝缘性基材；至少一对电极，其设置于所述电绝缘性基材上并由许多金属细线制成；高分子电阻器，其不与所述一对电极直接接触并且具有PTC特性；和导电层，其与所述电极和所述高分子电阻器二者相接触，其中所述导电层至少含有树脂组分、导电体组分和添加剂组分。因此，不需要电极之间具有梳形构造来将电力供给至电阻器组合物，从而使得有可能以较宽的间隔配置电极。从而，减少电极消耗量，并且高分子电阻器不需要图案化。因此，可提供成本降低的平面加热元件。
此外，不需要复杂的方法。将通过例如T模或压延辊法获得的高分子电阻器和导电层与电极一起热封至电绝缘性基材，从而容易地完成该制作。
此外，设置于由许多金属细线制成的电极和高分子电阻器之间的导电层起到使得电极和高分子电阻器之间紧密接合的作用。因此，与将金属细线直接粘合至高分子电阻器的情况相比，可增强耐久性如弯曲性。
在第二个发明中，特别在第一个发明的高分子加热元件中，导电层的树脂组分具有贡献金属亲合性的官能团。可有利地保持在导电层和充当电极的金属之间的界面处的接触状态，因此使得有可能容易地获得加热特性良好的加热元件。
在第三个发明中，高分子加热元件包括：电绝缘性基材；至少一对电极，其配置在所述电绝缘性基材上并由许多金属细线制成；高分子电阻器，其不与所述一对电极直接接触并且具有PTC特性；和导电层，其与所述电极和所述高分子电阻器二者相接触，其中所述导电层至少含有交联性树脂组分和导电体组分。因为导电层的树脂组分由交联性树脂组分制成，可以获得热稳定性优良和长期内变化小的导电层。此外，设置于由许多金属细线制成的电极和高分子电阻器之间的导电层起到使得电极和高分子电阻器之间紧密接合的作用。因此，与在将金属细线直接粘合至高分子电阻器的情况相比，可增强耐久性如弯曲性。
在第四个发明中，特别在第三个发明的高分子加热元件中，导电层含有交联性树脂组分、导电体组分和熔融张力改进剂组分。因此，在捏合和分散树脂组分和导电体组分时，可增强导电体组分和其它的分散性，也可增强熔融树脂的张力。因此，根据与反应性交联剂的平衡，有可能容易地获得具有期望组分的树脂组合物而不降低树脂的成型性。
在第五个发明中，特别在第三个或第四个发明的高分子加热元件中，导电层的交联性树脂组分通过反应性添加剂交联。从而，当捏合和分散树脂组分和导电体组分时可加速交联反应，从而使得可以通过在技术上简单和容易的方法生产导电层组合物。
在第六个发明中，特别在第一个或第三个发明的高分子加热元件中，以重量百分比计，相对于导电层的重量含有50重量％以上至80重量％以下的导电层的导电体组分。
因为导电体是以该重量百分比包含在导电层中，即使当由金属细线制成的电极断裂时，导电体组分比树脂组分存在得更多。因此，在发生断开而引起电流集中的情况下，可抑制火花的发展。此外，含有80重量％以下的导电体组分，由此含有20重量％以上的树脂组分和添加剂组分。因此，可以保持作为导电层的弯曲性和一定程度的挠曲性。
在第七个发明中，特别在第一个、第三个和第六个发明的任一发明的高分子加热元件中，导电层的导电体组分含有选自炭黑、石墨、碳纳米管、碳纤维、导电性陶瓷纤维、导电性晶须、金属纤维、导电性无机氧化物和导电性聚合物纤维中的至少一种的导电体。因为可以以相对低的价格并稳定地获得导电体的原料，有可能提供较高质量和低成本的高分子加热元件。
在第八个发明中，特别在第一个发明的高分子加热元件中，导电层的添加剂组分含有选自磷、氮和硅酮类阻燃剂中的至少一种阻燃剂。从而，即使当从外部加热高分子加热元件时或当电极线断开引起温度的局部上升时，可提供能抑制冒烟和起火的高分子加热元件。
在第九个发明中，特别在第一个至第八个发明的高分子加热元件中，导电层的比电阻设定为0.01-500Ω·cm。因此，导电层的加热损失小，从而使得能够生产电稳定的高分子加热元件。
为了将比电阻设定为小于0.01Ω·cm，需要增加导电体的比例。然而，在此情况下，因为降低充当粘合剂的树脂的比例，降低了与金属的紧密接合性。此外，当比电阻变得大于500Ω·cm时，在施加电压时导电层的电阻值变得大于高分子电阻器的电阻值。从而，仅导电层产生热而导致提供平面加热元件的失败。
在第十个发明中，高分子加热元件包括：电绝缘性基材；高分子电阻器，其配置在所述电绝缘性基材上并具有PTC特性；至少一对由许多金属细线制成的电极，其不与所述高分子电阻器直接接触；和导电层，其与所述高分子电阻器和所述电极二者相接触，其中所述导电层显示PTC特性。因此，可提供热稳定性优良和长期内变化小的导电层。此外，设置于由许多金属细线制成的电极和高分子电阻器之间的导电层起到使得电极和高分子电阻器之间紧密接合的作用。因此，与将金属细线直接粘合至高分子电阻器的情况相比，可增强耐久性如弯曲性。
在第十一个发明中，特别在第十个发明的高分子加热元件中，高分子电阻器和电极之间的间隔在0.01mm-3mm的范围内。存在于其间的导电层充当金属电极和高分子电阻器之间的缓冲材料，还有在施加电压时将不引起更大的电阻，因此使高分子电阻器平稳地产生热。当间隔窄于0.01mm时，取决于方法，高分子电阻器与作为电极的金属直接接触。因此，难以完全显示上述第三个作用，即，对冒烟和起火的阻隔效应。此外，当间隔大于3mm时，取决于导电层的比电阻，导电层的加热损失增加，并且考虑到高分子电阻器的特性这是不利的。
在第十二个发明中，特别在第十个发明的高分子加热元件中，关于PTC特性，导电层在80℃下的电阻值为在20℃下的电阻值的10倍以下。导电层也通过具有类似于高分子电阻器的PTC特性的材料组成来构成，从而使得有可能改进相互紧密接合性和其它。另一方面，作为导电层自身的PTC特性，在高温状态下PTC变化率的增加可影响高分子电阻器的电阻值特性。因此。优选具有小于一定比率的PTC特性。在本发明中，通常，尽管作为发热温度在相对高水平下，即使在约80℃下在发热状态下，关于PTC特性，优选电阻值变化率为在20℃下电阻值变化率的10倍以下。
在第十三个发明中，特别在第十个至第十二个发明的高分子加热元件中，在80℃以下的温度下，高分子电阻器的比电阻为导电层的比电阻的100倍以下。即使当高分子电阻器的比电阻等于导电层的比电阻时，因为涂布层间隔狭窄，认为电阻值为约1/1000。因此，只要保持在本发明中定义的电阻率的关系，导电层的电阻将不阻碍高分子电阻器的发热，因此使得有可能提供有利的加热元件。
在第十四个发明中，特别在第十个至第十三个发明的高分子加热元件中，导电层平行于电极。因为导电层以均匀的厚度和宽度沿施加电压的方向设置，在任一区域施加近似相等的电压至高分子加热元件。因此，可以提供发热均匀的有利的加热元件。
在第十五个发明中，特别在第十个至第十四个发明的任一发明的高分子加热元件中，导电层的组合物和构成电极的金属细线通过共挤出成型。预先，导电层和电极通过挤出成型，由此可改进电极和导电层的热封。具有由此制备的导电层的电极可作为加热元件通过与高分子电阻器热封或其它来成型。因此，加热元件可通过相对简单的方法来提供。
在第十六个发明中，特别在第一个、第三个和第十个发明的任一发明的高分子加热元件中，电极由包含镀锡铜、含银的铜和银-铜合金至少之一的金属细线制成。因为电极挠曲性和弯曲性优良，有可能提供长期具有有利的加热特性的高分子加热元件。
在第十七个发明中，特别在第一个、第三个和第十个任一发明的高分子加热元件中，电绝缘性基材由树脂膜、织布和无纺布的至少之一制成。因此，可以提供可用性和长期可靠性优良的高分子加热元件。
第十八个发明提供机动车的座椅装置，在其上安装第一个至第十八个发明的任一发明的高分子加热元件作为用于升温目的的热源，并将该高分子加热元件配置在例如座椅部和座椅靠背部的至少之一处。
下文中，将参照附图解释本发明的实施方案。注意，这些实施方案不应限制本发明。
(实施方案1)
在图1和2中，高分子加热元件1包括在电绝缘性基材2上的一对电极3、3’、高分子电阻器4和导电层5、5’。
例如，电绝缘性基材2是用聚酯纤维制备的针刺型。可使用浸渍阻燃剂的无纺布。
一对电极3、3’通过加捻15条直径为0.06mm的银-铜合金线和通过在无纺布的预定位置热封而获得。
将高分子电阻器4类似地通过热封配置以不与电极3、3’直接接触。其后，用于使高分子电阻器4与电极3、3’接触的导电层5、5’通过热封形成。注意，省略用于供给电力至电极3、3’的引线。
此时，使用如下高分子电阻器4：其中根据以下步骤用以下材料制备捏合物，其后通过压延加工成膜形式。
即，高分子电阻器4由以下材料组成：作为结晶性树脂的30份乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物(商品名为“Acryft CM5021”，熔点为67℃，由Sumitomo Chemical Co.，Ltd.生产)、30份乙烯/甲基丙烯酸共聚物(商品名为“Nucrel N1560”，熔点为90℃，由DuPont-Mitsui Polychemicals Co.，Ltd.生产)和40份乙烯/甲基丙烯酸共聚物金属配位化合物(商品名为“Himilan 1702”，熔点为90℃，由DuPont-Mitsui Polychemicals Co.，Ltd.生产)。
使用以下材料来制备捏合物A：35重量％该结晶性树脂，2重量％反应性树脂(商品名为“Bondfast 7BJ”，由Sumitomo Chemical Co.，Ltd.生产)，作为两种类型的导电体的25重量％炭黑(商品名为“Printex L”，一次粒径为21nm，由Degussa AG生产)和18重量％石墨(商品名为“GR15”，鳞状石墨，由Nippon Graphite Industries Ltd.生产)，以及20重量％阻燃剂(商品为“Reophos RDP”，磷酸酯类液态阻燃剂，由Ajinomoto Co.，Inc.生产)。
接下来，使用以下材料来制备捏合物B：作为弹性体的40重量％苯乙烯类热塑性弹性体(商品名为“Tough-Tek M1943”，由Asahi Kasei Engineering Corporation生产)，45重量％炭黑(商品名为“#10B”，一次粒径为75nm，由Mitsubishi Chemical Corporation生产)，13重量％碳化钨(由Izawa Metal Co.，Ltd.生产)，作为熔融张力改进剂的2重量％甲基丙烯酸烷基酯/丙烯酸烷基酯共聚物和四氟乙烯共聚物的混合物(商品名为“Metablen A3000”，由Mitsubishi Rayon Co.，Ltd.生产)。
然后，将等量的捏合物A和捏合物B与作为脱模剂的2重量％改性硅油和作为流动性赋予剂的2重量％甲基丙烯酸烷基酯/丙烯酸烷基酯共聚物捏合以制备高分子电阻器4。
如下获得导电层5、5’：将作为树脂组分的21重量％乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(商品名为“Evaflex EV150”，由DuPont-Mitsui Polychemicals Co.，Ltd.生产)和作为贡献金属亲合性的官能团的9重量％含马来酸酐的树脂(商品名为“Bondine LX4110”，乙烯/丙烯酸酯/马来酸酐三元共聚物树脂，由Sumitomo Chemical Co.，Ltd.生产)，与作为导电体的45重量％导电性晶须(商品名为“FTL-110”，针状二氧化钛，由Ishihara Sangyo Kaisha，Ltd.生产)、15重量％炭黑(商品名为“Printex L”，一次粒径为21nm，由Degussa AG生产)，和10重量％阻燃剂(商品名为“Reophos RDP”，磷酸酯类液态阻燃剂，由Ajinomoto Co.，Inc.生产)捏合，从而获得捏合物，并制备具有厚度为100μm的膜。比电阻为5Ω·cm。
如图3和4中所示，例如通过将基材2安装至机动车座椅装置6的座椅部7和座椅靠背8作为上部来使用形成平面加热元件的高分子加热元件1。
为了与座椅部7和座椅靠背8的装软垫部(未示出)对应，设置耳部(基材2的延长部)用于将其软包成中央部和外周部，然而，在此省略耳部。
此外，其上装有上述高分子加热元件1的座椅部7和座椅靠背8设置有座椅基材9和椅套10如聚氨酯垫，当通过人坐在座椅上施加负荷时聚氨酯垫通常变形，当不再施加负荷时聚氨酯垫复元。因此，作为通过将高分子电阻器4配置于座椅部7和座椅靠背8的座椅基材9上以及将基材2配置于椅套10上来安装的薄平面加热元件的高分子加热元件1，也需要经历对应于座椅部7和座椅靠背8的变形的类似的变形。
因此，自然地，需要改变各种发热图案的设计和电极3、3’和导电层5、5’的配置形状，然而，在此省略它们。
将宽的一对电极3、3’(电正侧和负侧)以沿高分子加热元件1的纵向的外侧彼此相对地配置。电流经由与高分子电阻器4接触配置的导电层5、5’流过该高分子电阻器4，从而产生热。
在本实施方案中，高分子电阻器4具有PTC特性并以电阻值随着温度的上升而增加以给出预定温度的方式具有自温度控制功能，从而具有作为不需要温度控制并且安全性更高的平面加热元件的功能。
此外，作为装配至机动车的座椅装置6中的平面加热元件的汽车座椅加热器，可满足就座感和阻燃性。
就座感可通过没有在纸中发现的制造噪音的感觉和具有类似于椅套材料的伸缩特性，即相对于5％伸缩7kgf以下的负荷来满足。
此外，与采用常规管式加热器作为加热元件的汽车座椅加热器相比，作为具有PTC特性的平面加热元件，可显示速热性和节能性能。
采用管式加热器作为加热元件的汽车座椅加热器需要温度控制器并通过ON/OFF控制来控制通电以控制发热温度。
因为在ON时，加热线温度上升至约80℃，需要保持远离椅套材料一定距离的配置。然而，对于在40℃-50℃范围内的发热温度，本实施方案的高分子加热元件是自控制的，并且因此可在椅套材料的接近处配置。发热温度低并将高分子加热元件配置在接近座椅处，从而由于速热性和能够减少释放至外部的热损失而能够实现节能性能。
此外，将阻燃性无纺布用作电绝缘性基材2，而且将阻燃剂共混入高分子电阻器4和导电层5、5’中，因此使得有可能实现阻燃性。
证实，阻燃性需要满足作为高分子加热元件的单个组件的机动车内饰材料的阻燃性的FMVSS 302标准(不仅有在横向起火时的不燃性而且自动灭火和在标记线之间的燃烧速度为80mm/分钟以下的组件将符合该标准)，只要阻燃剂的填充量至少为10重量％以上，任何组件将符合该标准。
将在本实施方案中获得的高分子加热元件进行在80℃炉中的放置试验、在150℃炉中的放置试验以及在-20℃和50℃下的热循环试验。
结果，在各自试验500小时、200小时和200次后，电阻值的变化率均在初始值的30％以内。认为这是由于以下事实：由反应性树脂产生的交联反应使得结晶性树脂自身键合和结晶性树脂与导电体键合。
为了显示优良的PTC特性，将许多导电体组合并在本实施方案中提供海岛结构。目前仍然不知晓该机制的细节，然而，如下推测这些细节。
首先，为了提供具有PTC特性的电阻器组合物，需要从它们的熔点在发热饱和温度以上的附近的那些选择要使用的结晶性树脂。
导电体需要以尽可能少的添加量达到预定电阻值。该类型的导电体一般被称为导电性炭黑，在该导电性炭黑中一次粒径为约20nm以下并形成结构(导电性炭黑是像一串葡萄的一次粒子的集合体并与吸油量有关)。另一方面，上述导电性炭黑在困难地开发PTC特性上是不利的。
认为这是由于以下事实：在导电性炭黑中，形成结构并且即使通过由于结晶性树脂温度而导致的比体积的变化(认为这主要贡献开发PTC特性)，该结构的导电通道也不可能断开。
另一方面，本发明人及其他人已发现一次粒径较大的炭黑具有优良的PTC特性。
本发明人及其他人还发现，导电体如石墨的粒径大于炭黑的粒径并具有鳞片状层结构，还有导电体如金属和陶瓷的粒径大并具有无定形的优良的导电性(体积比电阻小(碳类和石墨类导电体的1/100以下))。通过组合许多这些导电体，可提供电阻器组合物如下：厚度为约100微米以下，面积电阻为400Ω/□以下，比电阻为3Ω·cm以下，考虑到电阻值相对于温度的变化率即PTC特性的一个指标，在50℃下的电阻值与在20℃下的电阻值的比为1.5以上并且在80℃下的电阻值与在20℃下的电阻值的比为5以上。
仍然不知晓能够显示优良的PTC特性而电阻低的机制的细节。然而，认为这是因为新的导电通道可通过将结晶性树脂与许多导电体组合来形成和通过提供液态阻燃剂可利用液体的大的热膨胀系数。
此外，自然地，无论何时需要，可使用增塑剂和分散剂如像褐煤酸部分皂化的酯的蜡和其它类型的蜡。
此外，使用的导电体为晶须形。球形或其它的毛刺形也是可接受的。
另外，在本实施方案中，高分子电阻器4和电极3、3’以不将它们在同一平面上叠加的配置来显示。然而，只要它们经由导电层5、5’接触，堆叠的配置也是可接受的。
(实施方案2)
在本发明的实施方案2中使用的高分子加热元件的结构类似于在实施方案1中使用的高分子加热元件的结构。
例如，将电绝缘性基材2用聚酯纤维制备并进行精细压花。可使用浸渍阻燃剂的无纺布。
一对电极3、3’通过加捻19条直径为0.08mm的镀锡铜线和通过在无纺布的预定位置热封而获得。将高分子电阻器4类似地通过热封配置以不与电极3、3’直接接触，其后，热封用于使高分子电阻器4与电极3、3’接触的导电层5、5’，从而获得高分子加热元件1。注意，省略用于供给电力至电极3、3’的引线。
此时，使用通过类似于实施方案1的方法加工的高分子电阻器4。
如下获得导电层5、5’：将作为树脂组分的21重量％乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(商品名为“Evaflex EV150”，由DuPont-Mitsui Polychemicals Co.，Ltd.生产)和9重量％含贡献亲属亲合性的官能团的树脂(商品名为“Tough-Tek M1943”(氢化苯乙烯类热塑性弹性体的改性型)，由Asahi Kasei Corporation生产)，与作为导电体的30重量％导电性晶须(商品名为“FTL-110”，针状二氧化钛，由Ishihara Sangyo Kaisha，Ltd.生产)和30重量％炭黑(商品名为“Furnace Black#10B”，粒径为84nm，由Mitsubishi Chemical Corporation生产)，以及10重量％阻燃剂(商品名为“ReophosRDP”，磷酸酯类液态阻燃剂，由Ajinomoto Co.，Inc.生产)捏合，从而获得捏合物并形成具有厚度为100μm的膜。比电阻为6Ω·cm。
在本实施方案中，高分子电阻器4具有PTC特性并且以电阻值随着温度的上升而增加以给出预定温度的方式具有自温度控制功能，从而具有作为不需要温度控制并且安全性更高的平面加热元件的功能。
此外，作为装配至机动车的座椅装置中的平面加热元件的汽车座椅加热器，可满足就座感和阻燃性。
就座感可通过没有在纸中发现的制造噪音的感觉和具有类似于椅套材料的伸缩特性，即相对于5％伸缩7kgf以下的负荷来满足。
此外，与采用常规管式加热器作为加热元件的汽车座椅加热器相比，作为具有PTC特性的平面加热元件，可显示速热性和节能性能。
采用管式加热器作为加热元件的汽车座椅加热器需要温度控制器并通过ON/OFF控制来控制通电以控制发热温度。
因为在ON时，加热线温度上升至约80℃，需要保持远离椅套材料一定距离的配置。然而，对于在40℃-50℃范围内的发热温度，本实施方案的高分子加热元件是自控制的，并因此可在椅套材料的接近处配置。发热温度低并且将高分子加热元件配置在接近座椅处，从而由于速热性和能够减少释放至外部的热损失而能够实现节能性能。
此外，将阻燃性无纺布用作电绝缘性基材2，而且将阻燃剂共混入高分子电阻器4和导电层5、5’中，因此使得有可能实现阻燃性。
证实，阻燃性需要满足作为高分子加热元件的单个组件的机动车内饰材料的阻燃性的FMVSS 302标准(不仅有在横向起火时的不燃性而且自动灭火和在标记线之间的燃烧速度为80mm/分钟以下的组件将符合该标准)，只要阻燃剂的填充量至少为10重量％以上，任何组件将符合该标准。
将在本实施方案中获得的高分子加热元件进行在80℃炉中的放置试验、在150℃炉中的放置试验以及在-20℃和50℃下的热循环试验。
结果，在各自试验500小时、200小时和200次后，电阻值的变化率均在初始值的30％以内。
认为这是由于以下事实：由反应性树脂产生的交联反应使得结晶性树脂自身键合和结晶性树脂与导电体键合。
另外，在本实施方案中，高分子电阻器4和电极3、3’以不将它们在同一平面上叠加的配置来显示。然而，只要它们经由导电层5、5’接触，堆叠的配置也是可接受的。
(实施方案3)
在本发明的实施方案3中使用的高分子加热元件的结构类似于在实施方案1中使用的高分子加热元件的结构。
例如，将电绝缘性基材2用聚酯纤维制备并进行精细压花。可使用浸渍阻燃剂的无纺布。
一对电极3、3’通过平行配置19条直径为0.06mm的含3％银的银-铜合金线和通过在无纺布的预定位置热封而获得。高分子电阻器4类似地通过热封配置以不与电极3、3’直接接触，其后，热封用于使高分子电阻器4与电极3、3’接触的导电层5、5’，从而获得高分子加热元件1。注意，省略用于供给电力至电极3、3’的引线。
此时，使用通过类似于实施方案1的方法加工的高分子电阻器4。
使用的导电层5、5’类似于实施方案1的那些。
在本实施方案中，高分子电阻器4具有PTC特性并且以电阻值随着温度的上升而增加以给出预定温度的方式具有自温度控制功能，从而具有作为不需要温度控制并且安全性更高的平面加热元件的功能。
此外，作为装配至机动车的座椅装置中的平面加热元件的汽车座椅加热器，可满足就座感和阻燃性。
就座感可通过没有在纸中发现的制造噪音的感觉和具有类似于椅套材料的伸缩特性，即相对于5％伸缩7kgf以下的负荷来满足。
此外，与采用常规管式加热器作为加热元件的汽车座椅加热器相比，作为具有PTC特性的平面加热元件，可显示速热性和节能性能。
采用管式加热器作为加热元件的汽车座椅加热器需要温度控制器并通过ON/OFF控制来控制通电以控制发热温度。
因为在ON时，加热线温度上升至约80℃，需要保持远离椅套材料一定距离的配置。然而，对于在40℃-50℃范围内的发热温度，本实施方案的高分子加热元件是自控制的，并因此可在椅套材料的接近处配置。发热温度低并将高分子加热元件配置在接近座椅处，从而由于速热性和能够减少释放至外部的热损失而能够实现节能性能。
此外，将阻燃性无纺布用作电绝缘性基材2，而且将阻燃剂共混入高分子电阻器4和导电层5、5’中，因此使得有可能实现阻燃性。
证实，阻燃性需要满足作为高分子加热元件的单个组件的机动车内饰材料的阻燃性的FMVSS 302标准(不仅有在横向起火时的不燃性而且自动灭火和在标记线之间的燃烧速度为80mm/分钟以下的组件将符合该标准)，只要阻燃剂的填充量至少为10重量％以上，任何组件将符合该标准。
将在本实施方案中获得的高分子加热元件进行在80℃炉中的放置试验、在150℃炉中的放置试验以及在-20℃和50℃下的热循环试验。
结果，在各自试验500小时、200小时和200次后，电阻值的变化率均在初始值的30％以内。
认为这是由于以下事实：由反应性树脂产生的交联反应使得结晶性树脂自身键合和结晶性树脂与导电体键合。
另外，在本实施方案中，高分子电阻器4和电极3、3’以不将它们在同一平面上叠加的配置来显示。然而，只要它们经由导电层5、5’接触，堆叠的配置也是可接受的。
(实施方案4)
在本发明的实施方案4中使用的高分子加热元件的结构类似于在图1和2中示出的在实施方案1中使用的高分子加热元件的结构。
使用如下高分子电阻器4：其中捏合物根据以下步骤用以下材料制备，并且其后通过压延加工成膜形式。
即，高分子电阻器4由以下材料组成：作为结晶性树脂的30份乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物(商品名为“Acryft CM5021”，熔点为67℃，由Sumitomo Chemical Co.，Ltd.生产)、30份乙烯/甲基丙烯酸共聚物(商品名为“Nucrel N1560”，熔点为90℃，由DuPont-Mitsui Polychemicals Co.，Ltd.生产)和40份乙烯/甲基丙烯酸共聚物金属配位化合物(商品名为“Himilan 1702”，熔点为90℃，由DuPont-Mitsui Polychemicals Co.，Ltd.生产)。
使用以下材料来制备捏合物A：35重量％该结晶性树脂，2重量％反应性树脂(商品名为“Bondfast 7BJ”，由Sumitomo Chemical Co.，Ltd.生产)，作为两种类型的导电体的25重量％炭黑(商品名为“Printex L”，一次粒径为21nm，由Degussa AG生产)和18重量％石墨(商品名为“GR15”，鳞状石墨，由Nippon Graphite Industries Ltd.生产)，以及20重量％阻燃剂(商品名为“Reophos RDP”，磷酸酯类液态阻燃剂，由Ajinomoto Co.，Inc.生产)。
接下来，使用以下材料来制备捏合物B：作为弹性体的40重量％苯乙烯类热塑性弹性体(商品名为“Tough-Tek M1943”，由Asahi Kasei Engineering Corporation生产)、45重量％炭黑(商品名为“#10B”，一次粒径为75nm，由Mitsubishi Chemical Corporation生产)、13重量％碳化钨(由Izawa Metal Co.，Ltd.生产)、作为熔融张力改进剂的2重量％甲基丙烯酸烷基酯/丙烯酸烷基酯共聚物和四氟乙烯共聚物的混合物(商品名为“Metablen A3000”，由Mitsubishi Rayon Co.，Ltd.生产)。
然后，将等量的捏合物A和捏合物B与作为脱模剂2的重量％改性硅油和作为流动性赋予剂的2重量％甲基丙烯酸烷基酯/丙烯酸烷基酯共聚物捏合以制备高分子电阻器4。
如下获得导电层5、5’：将作为树脂组分的21重量％乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(商品名为“Evaflex EV150”，由DuPont-Mitsui Polychemicals Co.，Ltd.生产)，和作为贡献金属亲合性的官能团的10重量％含马来酸酐的树脂(商品名为“Bondine LX4110”，乙烯/丙烯酸酯/马来酸酐三元共聚物树脂，由Sumitomo Chemical Co.，Ltd.生产)，与作为导电体的40重量％导电性晶须(商品名为“FTL-110”，针状二氧化钛，由Ishihara Sangyo Kaisha，Ltd.生产)、15重量％炭黑(商品名为“Printex L”，一次粒径为21nm，由Degussa AG生产)、10重量％阻燃剂(商品名为“Reophos RDP”，磷酸酯类液态阻燃剂，由Ajinomoto Co.，Inc.生产)、和4重量％反应性添加剂(商品名为“Perhexa 25B-40”，2，5-二甲基-2，5-二(叔丁基过氧化)己烷，由NOF Corporation生产)捏合，从而获得捏合物并形成具有厚度为100μm的膜。比电阻为5Ω·cm。
如图3和4中所示，通过将基材2安装至机动车的座椅装置6的座椅部7和座椅靠背8作为上部，将形成平面加热元件的高分子加热元件1用作用于升温目的的热源。
为了与座椅部7和座椅靠背8的装软垫部(未示出)对应，设置耳部(基材2的延长部)用于将其软包成中央部和外周部，然而，在此省略耳部。
此外，其上装有上述高分子加热元件1的座椅部7和座椅靠背8设置有座椅基材9和椅套10如聚氨酯垫，当通过人坐在座椅上施加负荷时聚氨酯垫通常变形，当不再施加负荷时聚氨酯垫复元。因此，作为通过将高分子电阻器4配置于座椅部7和座椅靠背8的座椅基材9上以及将基材2配置于椅套10上来安装的薄平面加热元件的高分子加热元件1，也需要经历对应于座椅部7和座椅靠背8的变形的类似的变形。
因此，自然地，需要改变各种发热图案的设计和电极3、3’和导电层5、5’的配置形状，然而，在此省略它们。
将宽的一对电极3、3’(电正侧和负侧)以沿高分子加热元件1的纵向的外侧彼此相对地配置。电流经由与高分子电阻器4接触配置的导电层5、5’流过该高分子电阻器4，从而产生热。
在本实施方案中，高分子电阻器4具有PTC特性并以电阻值随着温度的上升而增加以给出预定温度的方式具有自温度控制功能，从而具有作为不需要温度控制并且安全性更高的平面加热元件的功能。
此外，作为装配至机动车的座椅装置6中的平面加热元件的汽车座椅加热器，可满足就座感和阻燃性。
就座感可通过没有在纸中发现的制造噪音的感觉和具有类似于椅套材料的伸缩特性，即相对于5％伸缩7kgf以下的负荷来满足。
此外，与采用常规管式加热器作为加热元件的汽车座椅加热器相比，作为具有PTC特性的平面加热元件，可显示速热性和节能性能。
采用管式加热器作为加热元件的汽车座椅加热器需要温度控制器并通过ON/OFF控制来控制通电以控制发热温度。
因为在ON时，加热线温度上升至约80℃，需要保持远离椅套材料10一定距离的配置。然而，对于在40℃-50℃范围内的发热温度，本实施方案的高分子加热元件1是自控制的，并且因此可在椅套材料10的接近处配置。发热温度低并将高分子加热元件配置在接近座椅处，从而由于速热性和能够减少释放至外部的热损失而能够实现节能性能。
此外，将阻燃性无纺布用作电绝缘性基材2，而且将阻燃剂共混入高分子电阻器4和导电层5、5’中，因此使得有可能实现阻燃性。
证实，阻燃性需要满足作为高分子加热元件1的单个组件的机动车内饰材料的阻燃性的FMVSS 302标准(不仅有在横向起火时的不燃性而且自动灭火和在标记线之间的燃烧速度为80mm/分钟以下的组件将符合该标准)，只要阻燃剂的填充量至少为10重量％以上，任何组件将符合该标准。
将在本实施方案中获得的高分子加热元件1进行在80℃炉中的放置试验、在150℃炉中的放置试验以及在-20℃和50℃下的热循环试验。
结果，在各自试验500小时、200小时和200次后，电阻值的变化率均在初始值的30％以内。
认为这是由于以下事实：由反应性树脂产生的交联反应使得结晶性树脂自身键合和结晶性树脂与导电体键合。
为了显示优良的PTC特性，将许多导电体组合并在本实施方案中提供海岛结构。
目前仍然不知晓该机制的细节，然而，如下推测这些细节。
首先，为了提供具有PTC特性的电阻器组合物，需要从它们的熔点在发热饱和温度以上的附近的那些选择要使用的结晶性树脂。
导电体需要以尽可能少的添加量达到预定电阻值。该类型的导电体一般被称为导电性炭黑，在该导电性炭黑中一次粒径为约20nm以下并形成结构(导电性炭黑是像一串葡萄的一次粒子的集合体并与吸油量有关)。另一方面，上述导电性炭黑在困难地开发PTC特性上是不利的。
认为这是由于以下事实：在导电性炭黑中，形成结构并且即使通过由于结晶性树脂温度而导致的比体积的变化(认为这主要贡献开发PTC特性)，该结构的导电通道也不可能断开。
另一方面，本发明人及其他人已发现一次粒径较大的炭黑具有优良的PTC特性。
本发明人及其他人还发现导电体如石墨的粒径大于炭黑的粒径并具有鳞片状层结构，还有导电体如金属和陶瓷的粒径大并具有无定形的优良的导电性(体积比电阻小(碳类和石墨类导电体的1/100以下))。通过组合许多这些导电体，可提供电阻器组合物如下：厚度为约100微米以下，面积电阻为400Ω/□以下，比电阻为3Ω·cm以下，考虑到电阻值相对于温度的变化率即PTC特性的一个指标，在50℃下的电阻值与在20℃下的电阻值的比为1.5以上并且在80℃下的电阻值与在20℃下的电阻值的比为5以上。
仍然不知晓能够显示优良的PTC特性而电阻低的机制的细节。然而，认为这是因为新的导电通道可通过将结晶性树脂与许多导电体组合来形成和通过提供液态阻燃剂可利用液体的大的热膨胀系数。
此外，使用的导电体为晶须形。球形或其它的毛刺形也是可接受的。
另外，在本实施方案中，高分子电阻器4和电极3、3’以不将它们在同一平面上叠加的配置来显示。然而，只要它们经由导电层5、5’接触，堆叠的配置也是可接受的。
(实施方案5)
在本发明的实施方案5中使用的高分子加热元件的结构类似于在实施方案4中使用的高分子加热元件的结构。
例如，将电绝缘性基材2用聚酯纤维制备并进行精细压花。可使用浸渍阻燃剂的无纺布。
一对电极3、3’通过加捻19条直径为0.08mm的镀锡铜线和通过在无纺布的预定位置热封而获得。
将高分子电阻器4类似地通过热封配置以不与电极3、3’直接接触，其后，热封用于使高分子电阻器4与电极3、3’接触的导电层5、5’，从而获得高分子加热元件1。注意，省略用于供给电力至电极3、3’的引线。
在此时，使用通过类似于实施方案4的方法加工的高分子电阻器4。
如下获得导电层5、5’：将作为树脂组分的21重量％乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(商品名为“Evaflex EV150”，由DuPont-Mitsui Polychemicals Co.，Ltd.生产)，和9重量％含贡献金属亲合性的官能团的树脂(商品名为“Tough-Tek M1943”，氢化苯乙烯类热塑性树脂的改性型，由Asahi Kasei Engineering Corporation生产)，与作为导电体的30重量％导电性晶须(商品名为“FTL-110”，针状二氧化钛，由Ishihara Sangyo Kaisha，Ltd.生产)、25重量％炭黑(商品名为“Furnace Black#10B”，粒径为84nm，由Mitsubishi Chemical Corporation生产)、10重量％阻燃剂(商品名为“ReophosRDP”，磷酸酯类液态阻燃剂，由Ajinomoto Co.，Inc.生产)、和5重量％反应性添加剂(商品名为“Plain Act KR44”，钛酸酯类偶联剂，由Ajinomoto Fine-Techno Co.，Inc.生产)捏合，从而获得捏合物并形成具有厚度为100μm的膜。比电阻为6Ω·cm。
在本实施方案中，高分子电阻器4具有PTC特性并且以电阻值随着温度的上升而增加以给出预定温度的方式具有自温度控制功能，从而具有作为不需要温度控制并且安全性更高的平面加热元件的功能。
此外，作为装配至机动车的座椅装置中的平面加热元件的汽车座椅加热器，可满足就座感和阻燃性。
就座感可通过没有在纸中发现的制造噪音的感觉和具有类似于椅套材料的伸缩特性，即相对于5％伸缩7kgf以下的负荷来满足。
此外，与采用常规管式加热器作为加热元件的汽车座椅加热器相比，作为具有PTC特性的平面加热元件，可显示速热性和节能性能。
采用管式加热器作为加热元件的汽车座椅加热器需要温度控制器并通过ON/OFF控制来控制通电以控制发热温度。
因为在ON时，加热线温度上升至约80℃，需要保持远离椅套材料一定距离的配置。然而，对于在40℃-50℃范围内的发热温度，本实施方案的高分子加热元件1是自控制的，并因此可在椅套材料的接近处配置。发热温度低并且将高分子加热元件配置在接近座椅处，从而由于速热性和能够减少释放至外部的热损失而能够实现节能性能。
此外，将阻燃性无纺布用作电绝缘性基材2，而且将阻燃剂共混入高分子电阻器4和导电层5、5’中，因此使得有可能实现阻燃性。
证实，阻燃性需要满足作为高分子加热元件1的单个组件的机动车内饰材料的阻燃性的FMVSS 302标准(不仅有在横向起火时的不燃性而且自动灭火和在标记线之间的燃烧速度为80mm/分钟以下的组件将符合该标准)，只要阻燃剂的填充量至少为10重量％以上，任何组件将符合该标准。
将在本实施方案中获得的高分子加热元件1进行在80℃炉中的放置试验、在150℃炉中的放置试验以及在-20℃和50℃下的热循环试验。
结果，在各自试验500小时、200小时和200次后，电阻值的变化率均在初始值的30％以内。
认为这是由于以下事实：由反应性树脂产生的交联反应使得结晶性树脂自身键合和结晶性树脂与导电体键合。
另外，在本实施方案中，高分子电阻器4和电极3、3’以不将它们在同一平面上叠加的配置来显示。然而，只要它们经由导电层5、5’接触，堆叠的配置也是可接受的。
(实施方案6)
在本发明的实施方案6中使用的高分子加热元件的结构类似于在实施方案4中使用的高分子加热元件的结构。
例如，将电绝缘性基材2用聚酯纤维制备并进行精细压花。可使用浸渍阻燃剂的无纺布。
一对电极3、3’通过加捻19条直径为0.08mm的镀锡铜线和通过在无纺布的预定位置热封而获得。
高分子电阻器4类似地通过热封配置以不与电极3、3’直接接触，其后，热封用于使高分子电阻器4与电极3、3’接触的导电层5、5’，从而获得高分子加热元件1。注意，省略用于供给电力至电极3、3’的引线。
此时，使用通过类似于实施方案4的方法加工的高分子电阻器4。
如下获得导电层5、5’：将作为树脂组分的17重量％乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物(商品名为“CG4002”，由Sumitomo Chemical Co.，Ltd.生产)和7重量％乙烯类共聚物(商品名为“Acryft WH206”，(乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物)，由Sumitomo Mitsui Chemical Co.，Ltd.生产)，与作为导电体的40重量％导电性晶须(商品名为“FTL-110”，针状二氧化钛，由Ishihara Sangyo Kaisha，Ltd.生产)、12重量％炭黑(商品名为“Furnace Black #10B”，粒径为84nm，由Mitsubishi Chemical Corporation生产)、12重量％炭黑(商品名为“Printex L”，一次粒径为21nm，由Degussa AG生产)、10重量％阻燃剂(商品名为“Reophos RDP”，磷酸酯类液态阻燃剂，由Ajinomoto Co.，Inc.生产)、反应性添加剂(商品名为“Plain Act KR44”，2重量％钛酸酯类偶联剂，由Ajinomoto Fine-Techno Co.，Inc.生产)和熔融张力改进剂(商品名为“Metablen A3000”，由Mitsubishi Rayon Co.，Ltd.生产)捏合，从而获得捏合物并形成具有厚度为100μm的膜。比电阻为6Ω·cm。
在本实施方案中，高分子电阻器4具有PTC特性并且以电阻值随着温度的上升而增加以给出预定温度的方式具有自温度控制功能，从而具有作为不需要温度控制并且安全性更高的平面加热元件的功能。
此外，作为装配至机动车的座椅装置中的平面加热元件的汽车座椅加热器，可满足就座感和阻燃性。
就座感可通过没有在纸中发现的制造噪音的感觉和具有类似于椅套材料的伸缩特性，即相对于5％伸缩7kgf以下的负荷来满足。
此外，与采用常规管式加热器作为加热元件的汽车座椅加热器相比，作为具有PTC特性的平面加热元件，可显示速热性和节能性能。
采用管式加热器作为加热元件的汽车座椅加热器需要温度控制器并通过ON/OFF控制来控制通电以控制发热温度。
因为在ON时，加热线温度上升至约80℃，需要保持远离椅套材料一定距离的配置。然而，对于在40℃-50℃范围内的发热温度，本实施方案的高分子加热元件1是自控制的，并因此可在椅套材料的接近处配置。发热温度低并将高分子加热元件配置在接近座椅处，从而由于速热性和能够减少释放至外部的热损失而能够实现节能性能。
此外，将阻燃性无纺布用作电绝缘性基材2，而且将阻燃剂共混入高分子电阻器4和导电层5、5’中，因此使得有可能实现阻燃性。
证实，阻燃性需要满足作为高分子加热元件1的单个组件的机动车内饰材料的阻燃性的FMVSS 302标准(不仅有在横向起火时的不燃性而且自动灭火和在标记线之间的燃烧速度为80mm/分钟以下的组件将符合该标准)，只要阻燃剂的填充量至少为10重量％以上，任何组件将符合该标准。
将在本实施方案中获得的高分子加热元件1进行在80℃炉中的放置试验、在150℃炉中的放置试验以及在-20℃和50℃下的热循环试验。结果，在各自试验500小时、200小时和200次后，电阻值的变化率均在初始值的30％以内。
认为这是由于以下事实：由反应性树脂产生的交联反应使得结晶性树脂自身键合和结晶性树脂与导电体键合。
另外，在本实施方案中，高分子电阻器4和电极3、3’以不将它们在同一平面上叠加的配置来显示。然而，只要它们经由导电层5、5’接触，堆叠的配置也是可接受的。
(实施方案7)
图5是示出根据本发明的实施方案7的高分子加热元件的示意图。图5(a)是平面图，图5(b)是在图5(a)中沿线X-Y截取的截面图和图5(c)是在图5(b)中用虚线围绕的电极和导电部的放大图。在图5中，如下构造加热元件51。高分子加热元件51包括在电绝缘性基材52上的一对电极53、53’，高分子电阻器54和导电层55、55’。
例如，电绝缘性基材52是用聚酯纤维制备的针刺型。可使用浸渍阻燃剂的无纺布。高分子电阻器54通过热封配置。其后，用导电层55、55’预先涂布电极53、53’，并且热封导电层55、55’以致电极53、53’不与高分子电阻器54直接接触，从而获得高分子加热元件51。此时，电极53、53’通过加捻19条直径为0.06mm的镀锡铜线获得。注意，省略用于供给电力至电极53、53’的引线。
此时，使用如下高分子电阻器54：其中捏合物根据以下步骤用以下材料制备，并且其后通过压延加工成膜形式。
即，高分子电阻器54由以下材料组成：作为结晶性树脂的30份乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物(商品名为“Acryft CM5021”，熔点为67℃，由Sumitomo Chemical Co.，Ltd.生产)、30份乙烯/甲基丙烯酸共聚物(商品名为“Nucrel N1560”，熔点为90℃，由DuPont-Mitsui Polychemicals Co.，Ltd.生产)和40份乙烯/甲基丙烯酸共聚物金属配位化合物(商品名为“Himilan 1702”，熔点为90℃，由DuPont-Mitsui Polychemicals Co.，Ltd.生产)。
使用以下材料来制备捏合物A：35重量％该结晶性树脂、2重量％反应性树脂(商品名为“Bondfast 7BJ”，由Sumitomo Chemical Co.，Ltd.生产)，作为两种类型的导电体的25重量％炭黑(商品名为“Printex L”，一次粒径为21nm，由Degussa AG生产)和18重量％石墨(商品名为“GR15”，鳞状石墨，由Nippon Graphite Industries Ltd.生产)，以及20重量％阻燃剂(商品名为“Reophos RDP”，磷酸酯类液态阻燃剂，由Ajinomoto Co.，Inc.生产)。
接下来，使用以下材料来制备捏合物B：作为弹性体的40重量％苯乙烯类热塑性弹性体(商品名为“Tough-Tek M1943”，由Asahi Kasei Engineering Corporation生产)、45重量％炭黑(商品名为“#10B”，一次粒径为75nm，由Mitsubishi Chemical Corporation生产)、13重量％碳化钨(由Izawa Metal Co.，Ltd.生产)、作为熔融张力改进剂的2重量％甲基丙烯酸烷基酯/丙烯酸烷基酯共聚物和四氟乙烯共聚物的混合物(商品名为“Metablen A3000”，由Mitsubishi Rayon Co.，Ltd.生产)。
然后，将等量的捏合物A和捏合物B与作为脱模剂的2重量％改性硅油和作为流动性赋予剂的2重量％甲基丙烯酸烷基酯/丙烯酸烷基酯共聚物捏合以制备高分子电阻器54。
如下获得导电层55、55’：将作为树脂组分的17重量％乙烯/甲基丙烯酸共聚物(商品名为“CG4002”，由Sumitomo ChemicalCo.，Ltd.生产)和7重量％乙烯类共聚物(商品名为“AcryftWH206”，(乙烯/甲基丙烯酸甲酯共聚物)，由Sumitomo MitsuiChemical Co.，Ltd.生产)，与作为导电体的38重量％导电性晶须(商品名为“FTL-110”，针状二氧化钛，由Ishihara Sangyo Kaisha，Ltd.生产)、12重量％炭黑(商品名为“Furnace Black#10B”，粒径为84nm，由Mitsubishi Chemical Corporation生产)、12重量％炭黑(商品名为“Printex L”，一次粒径为21nm，由Degussa AG生产)，10重量％阻燃剂(商品名为“Reophos RDP”，磷酸酯类液态阻燃剂，由Ajinomoto Co.，Inc.生产)、2重量％反应性添加剂(商品名为“Plain Act KR44”，钛酸酯类偶联剂，由Ajinomoto Fine-Techno Co.，Inc.生产)和2重量％熔融张力改进剂(商品名为“Metablen A3000”，由Mitsubishi Rayon Co.，Ltd.生产)捏合，从而获得捏合物。将所得物与通过加捻19条由镀锡铜制成的金属细线(直径0.05mm)以获得电极53、53’而获得的物质一起进行共挤出，从而获得其中电极部与导电层部结合为一体的导电性涂布电极。
此时，导电层的比电阻为1Ω·cm。考虑到PTC特性，在80℃下的电阻值与在20℃下的电阻值的比为1.8，并且在80℃下的高分子电阻器的电阻值与导电层的电阻值的比为2.0。
如图3和4中所示，例如通过将基材52安装至机动车的座椅装置6的座椅部7和座椅靠背8作为上部，将形成平面加热元件的高分子加热元件51用作用于升温目的的加热元件。
为了与座椅部7和座椅靠背8的装软垫部(未示出)对应，设置耳部(基材52的延长部)用于将其软包成中央部和外周部，然而，在此省略耳部。
此外，其上装有上述高分子加热元件51的座椅部7和座椅靠背8，设置有座椅基材9和椅套10如聚氨酯垫，当通过人坐在座椅上施加负荷时聚氨酯垫通常变形，当不再施加负荷时聚氨酯垫复元。因此，作为通过将高分子电阻器54配置于座椅部7和座椅靠背8的座椅基材9上以及将基材52配置于椅套10上来安装的薄平面加热元件的高分子加热元件51，也需要经历对应于座椅部7和座椅靠背8的变形的类似的变形。
因此，自然地，需要改变各种发热图案的设计以及电极53、53’和导电层55、55’的配置形状，然而，在此省略它们。
将宽的一对电极53、53’(电正侧和负侧)以沿高分子加热元件51的纵向的外侧彼此相对地配置。电流经由与高分子电阻器54接触配置的导电层55、55’流过该高分子电阻器4，从而产生热。
在本实施方案中，高分子电阻器54具有PTC特性并且以电阻值随着温度的上升而增加以给出预定温度的方式具有自温度控制功能，从而具有作为不需要温度控制并且安全性更高的平面加热元件的功能。
此外，作为装配至机动车的座椅装置6中的平面加热元件的汽车座椅加热器，可满足就座感和阻燃性。
就座感可通过没有在纸中发现的制造噪音的感觉和具有类似于椅套材料的伸缩特性，即相对于5％伸缩7kgf以下的负荷来满足。
此外，与采用常规管式加热器作为加热元件的汽车座椅加热器相比，作为具有PTC特性的平面加热元件，可显示速热性和节能性能。采用管式加热器作为加热元件的汽车座椅加热器需要温度控制器并通过ON/OFF控制来控制通电以控制发热温度。
因为在ON时，加热线温度上升至约80℃，需要保持远离椅套材料一定距离的配置。然而，对于在40℃-50℃范围内的发热温度，本实施方案的高分子加热元件是自控制的，并因此可在椅套材料的接近处配置。发热温度低并将高分子加热元件配置在接近座椅处，从而由于速热性和能够减少释放至外部的热损失而能够实现节能性能。
此外，将阻燃性无纺布用作电绝缘性基材52，而且将阻燃剂共混入高分子电阻器54和导电层55、55’中，因此使得有可能实现阻燃性。
证实，阻燃性需要满足作为高分子加热元件的单个组件的机动车内饰材料的阻燃性的FMVSS 302标准(不仅有在横向起火时的不燃性而且自动灭火和在标记线之间的燃烧速度为80mm/分钟以下的组件将符合该标准)，只要阻燃剂的填充量至少为10重量％以上，任何组件将符合该标准。
将在本实施方案中获得的高分子加热元件进行在80℃炉中的放置试验、在150℃炉中的放置试验以及在-20℃和50℃下的热循环试验。结果，在各自试验500小时、200小时和200次后，电阻值的变化率均在初始值的30％以内。认为这是由于以下事实：由反应性树脂产生的交联反应使得结晶性树脂自身键合和结晶性树脂与导电体键合。目前仍然不知晓该机制的细节，然而，如下推测这些细节。
首先，为了提供具有PTC特性的电阻器组合物，需要从它们的熔点在发热饱和温度以上的附近的那些选择要使用的结晶性树脂。
导电体需要以尽可能少的添加量达到预定电阻值。该类型的导电体一般被称为导电性炭黑，在该导电性炭黑中一次粒径为约20nm以下并形成结构(导电性炭黑是像一串葡萄的一次粒子的集合体并与吸油量有关)。另一方面，上述导电性炭黑在困难地开发PTC特性上是不利的。
认为这是由于以下事实：在导电性炭黑中，形成结构并且即使通过由于结晶性树脂温度而导致的比体积的变化(认为这主要贡献开发PTC特性)，该结构的导电通道也不可能断开。
另一方面，本发明人及其他人已发现一次粒径较大的炭黑具有优良的PTC特性。
本发明人及其他人还发现，导电体如石墨的粒径大于炭黑的粒径并具有鳞片状层结构，还有导电体如金属和陶瓷的粒径大并具有无定形的优良的导电性(体积比电阻小(碳类和石墨类导电体的1/100以下))。通过组合许多这些导电体，可提供电阻器组合物如下：厚度为约100微米以下，面积电阻为400Ω/□以下，比电阻为3Ω·cm以下，考虑到电阻值相对于温度的变化率即PTC特性的一个指标，在50℃下的电阻值与在20℃下的电阻值的比为1.5以上并且在80℃下的电阻值与在20℃下的电阻值的比为5以上。
仍然不知晓能够显示优良的PTC特性而电阻低的机制的细节。然而，认为这是因为新的导电通道可通过将结晶性树脂与许多导电体组合来形成和通过提供液态阻燃剂可利用液体的大热膨胀系数。
此外，使用的导电体为晶须形。球形或其它的毛刺形也是可接受的。
此外，在本实施方案中，在高分子电阻器54上，将电极53、53’经由导电层55、55’配置。然而，如果可获得经由导电层接触的模式，任何配置都是可接受的。
(实施方案8)
图6是示出根据本发明的实施方案8的高分子加热元件的示意图。图6(a)是平面图，图6(b)是在图6(a)中沿线X-Y截取的截面图和图6(c)是在图6(b)中用虚线围绕的电极和导电部的放大图。在图6中，如下构造加热元件61。高分子加热元件61包括在电绝缘性基材62上的一对电极63、63’，高分子电阻器64和导电层65、65’。
例如，电绝缘性基材62是针刺型并用聚酯纤维制备。可使用浸渍阻燃剂的无纺布。将电极63、63′预先用导电层65、65’涂布，将导电层65、65’在电绝缘性基材62上在预定间隔下以电极63、63’不与高分子电阻器64直接接触的方式热封，将高分子电阻器64在其上通过热封配置，从而获得高分子加热元件61。此时，电极63、63’通过加捻19条直径为0.06mm的银-铜合金线获得。注意，省略用于供给电力至电极63、63’的引线。此外，在图6中，高分子电阻器64以保持远离电绝缘性基材62来说明。然而，实际上，由于在电极63、63’之间的充分宽的间隔(至少50mm以上，优选约100mm至约200mm)和导电层65、65’的小的厚度(至少0.01mm以上，优选约0.1至约0.5mm)，可在电绝缘性基材上充分地完成热封。
此时，使用通过与实施方案7的方法相同的方法加工的高分子电阻器64。
如下获得导电层65、65’：将作为树脂组分的21重量％乙烯/乙酸乙烯酯共聚物(商品名为“Evaflex EV150”，由DuPont-Mitsui Polychemicals Co.，Ltd.生产)，和含贡献金属亲合性的官能团的树脂(商品名为“Tough-Tek M1943”，9重量％氢化苯乙烯类热塑性弹性体的改性型，由Asahi Kasei Engineering Corporation生产)，与作为导电体的40重量％导电性晶须(商品名为“FTL-110”，针状二氧化钛，由Ishihara Sangyo Kaisha，Ltd.生产)、15重量％炭黑(商品名为“Furnace Black#10B”，粒径为84nm，由Mitsubishi Chemical Corporation生产)，10重量％阻燃剂(商品名为“Reophos RDP”，磷酸酯类液态阻燃剂，由Ajinomoto Co.，Inc.生产)和5重量％反应性添加剂(商品名为“Plain Act KR44”，钛酸酯类偶联剂，由Ajinomoto Fine-Techno Co.，Inc.生产)捏合，从而获得捏合物。将所得物与通过加捻19条由银-铜合金制成的金属细线(直径为0.06mm)以获得电极63、63’而获得的物质一起进行共挤出，从而获得电极部与导电层部结合为一体的导电性涂布的电极。
此时，导电层的比电阻为2Ω·cm。考虑到PTC特性，在80℃下的电阻值与在20℃下的电阻值的比为2.5，并且在80℃下高分子电阻器的电阻值与导电层的电阻值的比为1.5。
在本实施方案中，高分子电阻器64具有PTC特性并且以电阻值随着温度的上升而增加以给出预定温度的方式具有自温度控制功能，从而具有作为不需要温度控制并且安全性更高的平面加热元件的功能。
此外，作为装配至机动车的座椅装置中的平面加热元件的汽车座椅加热器，可满足就座感和阻燃性。
就座感可通过没有在纸中发现的制造噪音的感觉和具有类似于椅套材料的伸缩特性，即相对于5％伸缩7kgf以下的负荷来满足。
此外，与采用常规管式加热器作为加热元件的汽车座椅加热器相比，作为具有PTC特性的平面加热元件，可显示速热性和节能性能。采用管式加热器作为加热元件的汽车座椅加热器需要温度控制器并通过ON/OFF控制来控制通电以控制发热温度。
因为在ON时，加热线温度上升至约80℃，需要保持远离椅套材料一定距离的配置。然而，对于在40℃-50℃范围内的发热温度，本实施方案的高分子加热元件是自控制的，并因此可在椅套材料的接近处配置。发热温度低并且将高分子加热元件配置在接近座椅处，从而由于速热性和能够减少释放至外部的热损失而能够实现节能性能。
此外，将阻燃性无纺布用作电绝缘性基材62，而且将阻燃剂共混入高分子电阻器64和导电层65、65’中，因此使得有可能实现阻燃性。
证实，阻燃性需要满足作为高分子加热元件的单个组件的机动车内饰材料的阻燃性的FMVSS 302标准(不仅有在横向起火时的不燃性而且自动灭火和在标记线之间的燃烧速度为80mm/分钟以下的组件将符合该标准)，只要阻燃剂的填充量至少为10重量％以上，任何组件将符合该标准。
将在本实施方案中获得的高分子加热元件进行在80℃炉中的放置试验、在150℃炉中的放置试验以及在-20℃和50℃下的热循环试验。结果，在各自试验500小时、200小时和200次后，电阻值的变化率均在初始值的30％以内。认为这是由于以下事实：由反应性树脂产生的交联反应使得结晶性树脂自身键合和结晶性树脂与导电体键合。
此外，在本实施方案8中，在高分子电阻器64下，将电极63、63’经由导电层65、65’配置。然而，只要它们经由导电层接触，任何配置都是可接受的。
此外，在本实施方案7和8中，以省略在电阻器上的保护层的方式来说明。考虑到耐水性和耐磨耗性，在其上设置保护层也是可接受的。
注意，不偏离本发明的精神和范围，以及在本说明书内容和已知技术的基础上，本领域的技术人员可期望将本发明以各种方式修改和应用。这些修改和应用也包括在被保护的范围内。
本申请是基于2008年2月18日提交的日本专利申请(日本专利申请2008-035583)，2008年10月16日提交的日本专利申请(日本专利申请2008-267014)和2008年12月12日提交的日本专利申请(日本专利申请2008-316382)，在此引入这些申请的内容作为参考。
工业应用性
如上所述，本发明的高分子加热元件挠曲性充分，可靠性高，并且作为用于升温目的的加热元件可用于加热机动车的座椅装置、方向盘和其它部分。

Claims (18)

1.一种高分子加热元件，其包含：
电绝缘性基材；
至少一对电极，其设置于所述电绝缘性基材上并由许多金属细线制成；
高分子电阻器，其不与所述一对电极直接接触并且具有PTC特性；和
导电层，其与所述电极和所述高分子电阻器二者相接触，
其中所述导电层至少含有树脂组分、导电体组分和添加剂组分。
2.根据权利要求1所述的高分子加热元件，其中所述导电层的树脂组分具有贡献金属亲合性的官能团。
3.一种高分子加热元件，其包含：
电绝缘性基材；
至少一对电极，其配置在所述电绝缘性基材上并由许多金属细线制成；
高分子电阻器，其不与所述一对电极直接接触并且具有PTC特性；和
导电层，其与所述电极和所述高分子电阻器二者相接触，
其中所述导电层至少含有交联性树脂组分和导电体组分。
4.根据权利要求3所述的高分子加热元件，其中所述导电层含有所述交联性树脂组分、所述导电体组分和熔融张力改进剂组分。
5.根据权利要求3或4所述的高分子加热元件，其中所述导电层的所述交联性树脂组分通过反应性添加剂交联。
6.根据权利要求1或3所述的高分子加热元件，其中以重量百分比计，相对于所述导电层的重量含有50重量％以上至80重量％以下的所述导电层的导电体组分。
7.根据权利要求1、3和6任一项所述的高分子加热元件，其中所述导电层的导电体组分含有选自炭黑、石墨、碳纳米管、碳纤维、导电性陶瓷纤维、导电性晶须、金属纤维、导电性无机氧化物和导电性聚合物纤维中的至少一种的导电体。
8.根据权利要求1所述的高分子加热元件，其中所述导电层的添加剂组分含有选自磷、氮和硅酮类阻燃剂中的至少一种阻燃剂。
9.根据权利要求1-8任一项所述的高分子加热元件，其中所述导电层的比电阻设定为0.01-500Ω·cm。
10.一种高分子加热元件，其包含：
电绝缘性基材；
高分子电阻器，其配置在所述电绝缘性基材上并且具有PTC特性；
至少一对电极，其由许多金属细线制成，所述至少一对电极不与所述高分子电阻器直接接触；和
导电层，其与所述高分子电阻器和所述电极二者相接触，
其中所述导电层显示PTC特性。
11.根据权利要求10所述的高分子加热元件，其中在所述高分子电阻器和所述电极之间的间隔在0.01mm至3mm的范围内。
12.根据权利要求10所述的高分子加热元件，其中关于PTC特性，所述导电层在80℃下的电阻值为在20℃下的电阻值的10倍以下。
13.根据权利要求10-12任一项所述的高分子加热元件，其中在80℃以下的温度下所述高分子电阻器的比电阻为所述导电层的比电阻的100倍以下。
14.根据权利要求10-13任一项所述的高分子加热元件，其中所述导电层平行于所述电极。
15.根据权利要求10-14任一项所述的高分子加热元件，其中所述导电层的组合物和构成所述电极的金属细线通过共挤出成型。
16.根据权利要求1、3和10任一项所述的高分子加热元件，其中所述电极由包含镀锡铜、含银的铜和银-铜合金的至少之一的金属细线制成。
17.根据权利要求1、3和10任一项所述的高分子加热元件，其中所述电绝缘性基材由树脂膜、织布和无纺布的至少之一制成。
18.一种机动车的座椅装置，在其上安装有根据权利要求1-17任一项所述的高分子加热元件。
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