JP2002008830A

JP2002008830A - 保護層を有する面状発熱体

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Publication number: JP2002008830A
Application number: JP2000224576A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Matsuda; 斉松田
Original assignee: Shuhou Co Ltd; Kaito Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Shuhou Co Ltd; Kaito Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2000-06-21
Filing date: 2000-06-21
Publication date: 2002-01-11

Abstract

(57)【要約】【課題】保護層を強固に接着せしめた面状発熱体を提供
し、耐水性及び電気絶縁性等に優れ、最終製品への加工
性および作業性が良好であり、長期使用安定性に優れた
ＰＴＣ特性を有する面状発熱体を提供すること。【解決手段】ＰＴＣ導電性の面状発熱基材の少なくとも
片面に接着剤としての線状低密度ポリエチレンを介して
保護層を形成してなる保護層を有する面状発熱体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、保護層を有する面
状発熱体に関し、さらに詳しくは、耐水性及び電気絶縁
性等に優れ、最終製品への加工性および作業性が良好で
あり、長期使用安定性に優れたＰＴＣ特性を具備した保
護層を有する面状発熱体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、面状発熱体として、約１００℃以
下の低温領域において自己温度制御性（ＰＴＣ特性）を
有しない抵抗発熱体、たとえばニクロム線を使用した発
熱体は広く利用されている。しかし、これらの宿命的欠
陥は、温度が、実用上または安全上好ましくない程度に
高い領域までに上昇する危険があり、複雑な過熱防止機
構が必要であった。また、ＰＴＣ特性を有する導電性樹
脂をたとえば繊維布帛上に形成し、これを面状発熱体と
して使用することが知られている。しかし、これらの宿
命的欠陥は、安定性に欠けており、信頼されるものが無
く、特に長期使用後の経時変化等を免れ得ないこと、加
工性に乏しく、これらを組み込んだ最終製品の設計に大
きな制約を課していることである。

【０００３】従来、ＰＴＣ特性を有する面状発熱体のこ
れらの欠陥を解消するとともに電気絶縁性を付与する方
法として、面状発熱体の表面に合成樹脂フィルムからな
る保護層を形成する方法が知られている。そして、この
方法にあって、ＰＴＣ特性を有する面状発熱体と合成樹
脂フィルムからなる保護層とを接着させるのに低密度ポ
リエチレンやエチレン・メチルメタアクリレート共重合
体が用いられていた。しかし、かかる接着剤では接着強
度が充分ではなく、使用時に部分的に剥離するという大
きな欠点があった。特に保護層を有する面状発熱体を折
り曲げて使用する際には、この欠点が顕著である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、保護層を強固に接着せしめた面状発熱体を提供し、
耐水性及び電気絶縁性等に優れ、最終製品への加工性お
よび作業性が良好であり、長期使用安定性に優れたＰＴ
Ｃ特性を有する面状発熱体を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らが、鋭意検討
した結果、本発明の上記目的は下記の構成を有する本発
明によって工業的に有利に達成された。

【０００６】〔１〕ＰＴＣ導電性の面状発熱基材の少な
くとも片面に接着剤としての線状低密度ポリエチレンを
介して保護層を形成してなる保護層を有する面状発熱
体。〔２〕線状低密度ポリエチレンのメルトテンションが５
ｇ未満であることを特徴とする上記〔１〕記載の保護層
を有する面状発熱体。〔３〕ＰＴＣ導電性の面状発熱基材が繊維布帛に導電性
塗料を含浸もしくは塗布したものであることを特徴とす
る上記〔１〕または〔２〕に記載の保護層を有する面状
発熱体。〔４〕ＰＴＣ導電性の面状発熱基材が導電性繊維からな
る繊維布帛であることを特徴とする上記〔１〕または
〔２〕に記載の保護層を有する面状発熱体。〔５〕保護層が合成樹脂フィルムであることを特徴とす
る上記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の保護層を有す
る面状発熱体。〔６〕合成樹脂フィルムがポリエステルフィルムである
ことを特徴とする上記〔５〕記載の保護層を有する面状
発熱体。

【０００７】本発明の最大の特徴は、ＰＴＣ導電性の面
状発熱基材に保護層を形成するに際して接着剤として線
状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）を使用し、以って
高い接着性を達成した点にあり、これにより耐水性及び
電気絶縁性等に優れ、最終製品への加工性および作業性
が良好であり、長期使用安定性に優れた面状発熱体を提
供したのである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明において、ＰＴＣ導電性の
面状発熱基材としては、特に制限されず、従来公知のい
かなるものも使用可能であり、典型的にはＰＴＣ導電性
塗料を繊維布帛、たとえば織物に含浸させ、乾燥、加熱
工程を経て作製されたものが用いられる。繊維布帛に
は、予め導線を内包するものを用いるのが好ましい。か
かる繊維布帛としては、綿、ポリエステル系繊維、ポリ
アミド系繊維、アクリル系繊維、ビニロン系繊維等、又
はこれらのうち少なくとも１種を含む紡績糸、又は混繊
糸等よりなる繊維糸条を経糸及び／又は緯糸に配し、そ
の経糸及び又は緯糸の一部に銅線又はこれに代わる良導
電性線条物を所定間隔で配置した繊維織物が挙げられ
る。加熱方法としては、たとえば、遠赤外線照射、マイ
クロウエーブ照射、誘電加熱等が利用出来るが、これら
に限定されるものではなく、適切な温度管理が可能なも
のであればよく、また、導電性塗料の溶媒の発散速度に
塗膜の表面と内部とで差ができない方法が好ましい。

【０００９】この際使用されるＰＴＣ導電性塗料として
は、米国特許第５，５５６，５７６号明細書に記載され
ているものが典型的に用いられる。すなわち、次の順序
の工程により製造される導電性塗料である。（１）加熱
された攪拌容器に芳香族の溶剤を入れ、４０〜６０℃の
温度まで加熱する。（２）熱可塑性樹脂、未硬化の熱硬
化性樹脂及びエラストマーより選ばれた基板形成物質
を、後の工程における導電性物質の２５〜４０重量％加
える。（３）添加される導電性粉体の２５〜４０重量％
のパラフィンを添加し、すべての固形分が溶解するま
で、攪拌を続ける。（４）黒鉛、カーボンブラック、金
属粉等から選択された導電性微細粉体を加え、滑らかな
ペーストが形成されるまで攪拌する。（５）そのペース
トを、導電性微細粉体の実質的に均一な分散体となるま
で混練する。

【００１０】ＰＴＣ導電性の面状発熱基材として糸に導
電性塗料を含浸させて得たものも使用可能である。糸に
導電性塗料を含浸させてＰＴＣ導電性を付与せしめた糸
を編織することにより布帛となし、これを用いるのであ
る。この場合、電極に用いる導線も任意の素材を選択す
ることが出来、編織の際任意の形状に挿入することがで
きる。また、面状発熱体の横糸の方向に電圧を加える
と、縦糸には殆ど電圧が加わらず、発熱機能を発揮しな
い。この場合、面布に導電性塗料を含浸させた糸を使用
し、導電性塗料を含浸させていない糸との組み合わせで
編織すれば、電圧が加わる方向の糸のみに、発熱機能を
付与させることで、塗料の節約が可能となる。この場
合、導電性塗料を含浸させる糸に、たとえば、ナイロン
等のような引張強度の高い繊維を撚り合わせたケーブル
を使用することにより発熱体の強度を増強することが出
来る。

【００１１】本発明において、線状低密度ポリエチレン
（ＬＬＤＰＥ）は、エチレンと炭素数３〜１０のα−オ
レフィンとを遷移金属触媒を使用して重合することによ
り得られる。この共重合反応は通常３０〜３００℃の重
合温度下、常圧〜２９４ＭＰａの重合圧力下、触媒の存
在または不存在下、気−固、液−固または均一液相下で
実施される。遷移金属触媒が均一系触媒の場合は、例え
ば遷移金属と芳香族炭化水素の配位化合物で、遷移金属
にはチタニウム、ジルコニュウム、ハフニュウムなどが
使用され、芳香族炭化水素にはジシクロペンタジェン、
インデン、フルオレンなどが使用される。不均一系触媒
の場合は、所謂チーグラー系触媒やフィリップス型触媒
などが使用される。α−オレフィンとしては、プロピレ
ン、ブテン−１、４−メチルペンテン−１、ヘキセン−
１、オクテン−１、デセン−１等が用いられるが、炭素
数４〜８のものが好ましい。これらα−オレフィンは一
種のみならず二種以上用いることが出来る。

【００１２】ＬＬＤＰＥは、低密度ポリエチレンやエチ
レン−メチルメタアクリレート共重合体などに比べて機
械的強度が強いだけでなく、溶融粘度が低い。メルトテ
ンション〔メルトテンションテスター（東洋精機社製）
を使用し、測定温度１５０℃、ピストン降下速度５．５
ｍｍ／分、オリフィス内径２．１ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４、室
温冷却の条件での測定値〕が溶融粘度を表す指標の一つ
として使用されることが多い。接着性樹脂として例えば
エチレン−メタクリル酸共重合体があるが、面状発熱基
材との熱シールでは充分なシール強度が得られない。こ
のエチレン−メタクリル酸共重合体のメルトテンション
はＬＬＤＰＥに比して大きな値となっている。また、表
面をコロナ放電処理することにより接着力をあげる手段
もあるが、低密度ポリエチレンやエチレン−メタクリル
酸共重合体にこの処理をかけてもシール強度がＬＬＤＰ
Ｅのシール強度には達しなかった。種々の実験結果から
溶融粘度が低いほど面状発熱基材のような表面に熱融着
した場合剥がれにくくなることが明らかになった。この
メルトテンションの値は小さい程よいが、５ｇ未満が好
ましく、４ｇ以下が特に好ましい。また加工しやすくす
るために必要なら溶融粘度が大きくなり過ぎない範囲で
低密度ポリエチレンをブレンドしても良い。

【００１３】本発明にかかる保護層としては、通常、合
成樹脂フィルムが用いられる。かかる合成樹脂フィルム
としてはポリエステルフィルム、ポリアミドフィルム及
びポリプロピレンフィルム等が挙げられる。なかでもポ
リエステルフィルムであるポリエチレンテレフタレート
のフィルムが好ましく用いられる。

【００１４】合成樹脂フィルムは、接着性を高めるため
の通常の予備処理、例えばコロナ放電処理及びアンカー
コート処理等がなされているものが好ましい。

【００１５】本発明において、ＰＴＣ導電性の面状発熱
基材と保護層との接着は押出ラミネーション法またはド
ライラミネーション法のどちらでもよく、又押出ラミネ
ーション法の場合、合成樹脂フィルムとの接着面の樹脂
は低密度ポリエチレンでもよいが、面状発熱基材と熱融
着する層はメルトテンションの小さなＬＬＤＰＥにする
ことが必要である。

【００１６】本発明によれば、ＰＴＣ導電性の面状発熱
基材の表面に保護層を極めて強固に接着することが可能
となり、これにより、面状発熱体に耐水性及び電気絶縁
性等の特性を付与し、最終製品への良好な加工性および
作業性及び優れた長期使用安定性を付与するのである。

【００１７】本発明にかかる保護層を有する面状発熱体
は、種々な用途、例えば暖房用床パネル、ビニールハウ
ス用暖房機器、除霜・水凍結防止ヒーター、調理器、融
雪機器、便座装置、屋外用座席、卓上温熱マット、暖房
パット、植物乾燥器、および保温カバー等に好適に用い
られる。

【００１８】

【実施例】以下、実施例及び比較例により本発明を更に
具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定され
るものではない。なお、実施例に及び比較例における性
能の評価は、下記の方法にしたがって測定したものであ
る。

【００１９】メルトテンション：メルトテンションテス
ター（東洋精機社製）を使用し、測定温度１５０℃、ピ
ストン降下速度５．５ｍｍ／分、オリヒィス内径２．１
ｍｍ、室温冷却の条件で測定した。ヒートシール強度：
ＪＩＳＺ１７０７・１９９５に準拠してシール幅１０
ｍｍの熱バー型シーラーを使用し、シール圧力を９８及
び２９４ｋＰａ、シール温度１４０〜２２０℃の条件で
シールした試料について測定した。

【００２０】〔実施例１〜２及び比較例１〜３〕表１及
び下記に示す構成で押出ラミネート加工を行い、積層フ
ィルムを作成した。このフィルムと面状発熱基材とを表
２に示すシール圧力及びシール温度で熱バー型シーラー
によりヒートシールし、各シール温度でのシール強度を
測定し、その結果を表２に示す。

【００２１】（組成）（１）接着剤層Ａ：住友化学工業株式会社製スミカセンＬ７０５（ＭＦ
Ｒ＝７、密度＝０．９１９ｇ／ｃｍ^３、低密度ポリエチ
レン）を２５μｍ押出ラミネートし、更に同社製ＣＷ８
００３（ＬＬＤＰＥ：ＭＦＲ＝８、密度＝０．９１４ｇ
／ｃｍ^３、コモノマーはヘキセン−１、メルトテンショ
ン：３．０ｇ）を２５μｍ押出ラミネートした。

【００２２】Ｂ：住友化学工業株式会社製スミカセンＨ
ｉ・αＣＷ５００１（ＬＬＤＰＥ：ＭＦＲ＝１２、密度
＝０．９０８ｇ／ｃｍ^３、コモノマーはヘキセン−１）
と同社製スミカセンＬ４０５（ＭＦＲ＝８．７、密度＝
０．９２４ｇ／ｃｍ^３、低密度ポリエチレン）をそれぞ
れ６：４でブレンドし２５μｍ押出ラミネートし、更に
同社製ＣＷ８００３（ＬＬＤＰＥ：ＭＦＲ＝８、密度＝
０．９１４ｇ／ｃｍ^３、コモノマーはヘキセン−１、メ
ルトテンション：３．０ｇ）を２５μｍ押出ラミネート
した。

【００２３】Ｃ：住友化学工業株式会社製スミカセンＬ
７０５（ＭＦＲ＝７、密度＝０．９１９ｇ／ｃｍ^３、低
密度ポリエチレン、メルトテンション：９．４ｇ）を合
計で５０μｍ押出ラミネートし、更にポリエチレン面に
コロナ処理をした。

【００２４】Ｄ：住友化学工業株式会社製スミカセンＬ
７０５（ＭＦＲ＝７、密度＝０．９１９ｇ／ｃｍ^３、低
密度ポリエチレン）を２５μｍ押出ラミネートし、更に
アクリフトＷＨ３０３（ＭＦＲ＝７、ＭＭＡ含有量＝１
８ｗｔ％、エチレン・メチルメタアクリレートの共重合
体、メルトテンション：５．０ｇ）を合計で２５μｍ押
出ラミネートした。

【００２５】Ｅ：住友化学工業株式会社製スミカセンＬ
７０５（ＭＦＲ＝７、密度＝０．９１９ｇ／ｃｍ^３、低
密度ポリエチレン）を２０μｍ押出ラミネートし、更に
三井デュポンポリケミカル株式会社製ニュウクレルＮ４
１０Ｃ（ＭＦＲ＝１０、ＭＡＡ濃度＝９％、メルトテン
ション：５．９ｇ）を３０μｍ押出ラミネートし、更に
コロナ処理をした。

【００２６】（２）アンカーコート剤２液反応型芳香族エステル系アンカーコート剤、塗布量
は固形分で０．２ｇ／ｍ^２。

【００２７】（３）保護層東洋紡績株式会社製「東洋紡エステル」Ｅ５１０２（Ｐ
ＥＴ）フィルム厚み５０μｍ。

【００２８】（４）面状発熱基材グラファイト（日本グラファイト社製：ＳＰ−２０）
３．５ｋｇ、アセチレンブラック（電気化学社製：デン
カブラック）１．５ｋｇ、をエチレン／プロピレン／ス
チレンコポリマー（シェル社製：ＫｒａｔｏｎＧ１７０
１）５ｋｇ、ポリスチレン１ｋｇ、パラフィン４ｋｇ、
及びＭＥＫ／キシレン＝２０／８０の混合溶媒１５ｋｇ
よりなる溶液に添加し、均一なペーストとした後、これ
を１．５倍量のキシレンで希釈し発熱材を含むコーティ
ング液を調整した。

【００２９】一方、約１ｍｍの間隔で整経したポリエス
テル／綿混紡糸（２０／２メートル番手）の中に良導電
性線条物として２７５ｄｔｅｘ／ｆのポリエステルフィ
ラメント糸の表面に幅約０．３ｍｍの銅箔を巻いたカバ
ーリング糸５本を引き揃えて約２５ｃｍ毎に５本の電極
を配置し、緯糸にポリエステル／綿混紡糸（２０／２メ
ートル番手）を用いて約１ｍｍ間隔で打ち込んで幅約５
０ｃｍの目の粗い織物を形成し、得られた織物を上記コ
ーティング液に浸漬して、軽くロールで絞った後、加熱
乾燥した。かくして、ＰＴＣ導電性の面状発熱基材を得
た。

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】上記の表２から、いずれのシール圧及びシ
ール温度においても本発明の実施例の方が比較例に比し
てヒートシール強度が格段にすぐれていることが判る。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、ＰＴＣ導電性の面状発
熱基材の表面に保護層を極めて強固に接着することが可
能となり、これにより、面状発熱体に耐水性及び電気絶
縁性等の特性を付与し、最終製品への良好な加工性およ
び作業性及び優れた長期使用安定性を付与するのであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K034 AA02 AA05 AA06 AA07 AA08 AA09 AA10 AA15 AA25 AA31 BA08 BA15 BB08 BB12 BB15 BC12 CA02 HA04 JA01 JA09 3K092 PP05 PP20 QA06 QB02 QB15 QB17 QB21 QB33 QB71 QC05 QC55 RF04 RF13 RF24 TT27 VV03 VV12 VV40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＰＴＣ導電性の面状発熱基材の少なくとも
片面に接着剤としての線状低密度ポリエチレンを介して
保護層を形成してなる保護層を有する面状発熱体。
【請求項２】線状低密度ポリエチレンのメルトテンショ
ンが５ｇ未満であることを特徴とする請求項１記載の保
護層を有する面状発熱体。
【請求項３】ＰＴＣ導電性の面状発熱基材が繊維布帛に
導電性塗料を含浸もしくは塗布したものであることを特
徴とする請求項１または２に記載の保護層を有する面状
発熱体。
【請求項４】ＰＴＣ導電性の面状発熱基材が導電性繊維
からなる繊維布帛であることを特徴とする請求項１また
は２に記載の保護層を有する面状発熱体。
【請求項５】保護層が合成樹脂フィルムであることを特
徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の保護層を有す
る面状発熱体。
【請求項６】合成樹脂フィルムがポリエステルフィルム
であることを特徴とする請求項５記載の保護層を有する
面状発熱体。