JP2006278202A - 高分子発熱体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、耐久性、安全性、耐薬品性の高い高分子発熱体及び該発熱体の製造方法を提供することを目的としている。
【解決手段】ベース側樹脂フィルム４とカバー側樹脂フィルム７に狭持してなる一対の電極５と、該一対の電極間に形成された抵抗体６とを備えた高分子発熱体において、前記ベース側樹脂フィルム４及び／または前記カバー側樹脂フィルム７の、電極５及び抵抗体６とは反対側の面に配置された保護部材３が、外表面側にバリア性樹脂フィルム層２を有することを特徴とする高分子発熱体。
【選択図】図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及びその製造方法に関し、更に詳しくは、耐久性、安全性、及び耐薬品性の高い高分子発熱体及びその製造方法に関するものである。

従来から、ＰＴＣ特性を利用したヒータユニットが数多く使用されている。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（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）による、自己温度調節機能を示し、特に結晶性高分子中に導電性材料を分散させた高分子抵抗体が広く知られている。その原理は、結晶性高分子が結晶質から非結晶質へ転換する際の急激な体積膨張のために、その中に分散している導電性材料の平均粒子間隔が急激に増大することにより、電流経路が断たれる確率が増大し、その結果、抵抗値も増大するものである。以上のような原理に基づいたヒータユニットは、それ自身で自己温度制御機能を保持するため、その他に安全機能を設ける必要性がなく、また部品点数を少なくできる点でメリットのあるデバイスとして知られている。

これらの構成は、図３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１５上に、導電性インキ組成物を印刷、あるいは塗布して得られる電極５と、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、あるいは塗布して得られる抵抗体６を設け、さらに電極５及び抵抗体６を被覆するカバー材１６からなり、発熱体１４を形成する。またベース材１５及びカバー材１６の内側に、あらかじめポリエチレン系などの熱融着性樹脂１７を接着しておき、加熱加圧することにより、ベース材１５とカバー材１６とを熱融着性樹脂１７を介して接合することができ、本発熱体を容易に構成することができる。図３（ａ）は発熱体の平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のｘ−ｙ位置断面図である。櫛形電極５及び抵抗体６は、ベース材１５やカバー材１６、または熱融着性樹脂１７により外界から隔離されるため、長期信頼性を付与されることとなる。

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、洗面台のミラー等がある。使用形態は折り曲げなどの機械的ストレスが加わるものではなく、ミラー背面などに貼り付けて固定して用いられていた。
特開２００２−３７１６９９号公報

しかし、前記従来の発熱体では、基材、及び被覆材としてセラミックや絶縁処理された金属板などを用いているため、折り曲げると破損に至るため、そうした用途には適用できない。さらに、こうした柔軟性の欠如と併せて、伸縮性の欠如から、これら柔軟性と伸縮性が要求される発熱体への製品の応用化はできなかった。

本発明はさらにこれら柔軟性基材を用いた際にも有効となる、耐久性、安全性、及び耐薬品性の高い高分子発熱体及び該発熱体の製造方法を提供することを目的とするもので、電極並びに抵抗体を保護する役目となる樹脂フィルム層の組成、構成位置、製造方法を検討することにより更に有効となることを見出したものである。

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、ベース側樹脂フィルムとカバー側樹脂フィルムに狭持してなる一対の電極と、該一対の電極間に形成された抵抗体とを備えた高分子発熱体において、前記ベース側樹脂フィルム及び／または前記カバー側樹脂フィルムの電極及び抵抗体とは反対側の面に配置された保護部材が、外表面側にバリア性樹脂フィルム層を有するものからなる。

本発明においては特に限定はしていないが、柔軟性基材を用いた高分子発熱体に有効となるものである。柔軟性の定義としては、折り曲げなどの適度な機械的ストレスを受け形状変更が生じても、特性に影響を受けず、また耐久性の能力を保持する状態を意味するもので、形状を変更できないもの、形状変化により性能低下するもの以外を、柔軟性の対象とする。

なお、本発明におけるフィルムの定義としては、ＪＩＳ Ｋ６７４５の解説に区分されるものと同様に、０．２ｍｍ未満のものを示しており、さらに好ましくは０．１ｍｍ以下の場合を示している。

また本発明におけるバリア性樹脂フィルム層は、水や有機溶剤、酸性溶剤、アルカリ性溶剤などの主に液体成分が高分子発熱体上に曝された際に、保護部材や抵抗体、電極などの発熱体の内部に染込まないようにする役目を果たすものであり、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、含フッ素ポリオレフィン系、熱可塑性ポリエステル系のいずれか一種の樹脂成分を含むことが望ましい。

ポリエチレン系樹脂は、得られるポリエチレンの密度の差により、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）等に分類され、一般にＨＤＰＥの方が高融点を有する（ＨＤＰＥ：約１３０℃、ＬＤＰＥ：１１０℃）。しかし共に化学的安定性に大差はなく、７０℃以上では芳香族炭化水素や塩素化炭化水素系の溶剤に溶解するが、常温では溶けない。

またポリエチレンは、無極性のポリマーであるため、接着剤で接合したり、表面に堅牢な印刷を施すのは困難であるが、表面を酸化剤で処理したり、コロナ放電やプラズマに暴露したり、強力なエネルギーの電子線を照射し化学構造を変化させることにより親和性を変化させることができる。本発明でこのポリエチレンを用いるためには、保護部材となる織布あるいは不織布に貼合せる直前にコロナ処理などを施すことにより容易にポリエチレンをフィルムとして貼合せることが可能である。

ポリプロピレン（ＰＰ）は、側鎖に張り出したメチル基の配置に基づく立体規則性により、アイソタクティックポリプロピレン（ＩＰＰ）、シンジオタクティックポリプロピレン（ＳＰＰ）、及びアタクティックポリプロピレン（ＡＰＰ）に分類することができるが、工業材料として主に用いられているのがＩＰＰである。これらは主にチーグラー−ナッタ触媒を用いて合成され、大別してホモポリマー（ホモポリプロピレン、ホモＰＰ）、ランダムコポリマー（ランダムコポリプロピレン、ランダムコＰＰ）、ブロックコポリマー（ブロックコポリプロピレン、ブロックコＰＰ）の３種が得られる。

ホモＰＰは、ポリプロピレン単体のみからなる重合体であり、結晶性は高いのがその大きな特徴である。ランダムコＰＰは、コモノマーとして、エチレンまたはブテン−１を１〜７重量部含む。ブロックコＰＰは、通常エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）成分を２０重量部以下含むもので、それ以上のＥＰＲ含有のものはオレフィン系熱可塑性エラストマーまたは動的架橋型オレフィン系熱可塑性エラストマーとみなされる。これらホモＰＰ、ランダムコＰＰ、及びブロックコＰＰに分類される樹脂は、フィルムとして使用した場合にも、有機溶剤に対して極めて耐性が強く、また適度な柔軟性も示すため、本発明におけるバリア層として満足させうるフィルムの１つの候補である。ホモＰＰの融点は比較的高く、約１７０℃であるが、ランダムＰＰ、ブロックコＰＰとなるに従い、融点は低くなる。

本発明でこのポリプロピレンを用いるためには、保護部材となる織布あるいは不織布に貼合せる直前にコロナ処理などを施すことにより容易にポリプロピレンをフィルムとして貼合せることが可能である。

含フッ素ポリオレフィンとしては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＦ）などが一般的に知られており、本発明においてもこれらの樹脂が高耐熱性、高耐薬品性を示すことからバリア性樹脂層として用いることができる。これら含フッ素ポリオレフィンを本発明における保護部材である織布や不織布と貼合せるためには、前述したコロナ放電などによる表面改質法以外に、エポキシ系やシリコン系の接着剤を用いて貼合せることも可能である。
熱可塑性ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリ（１，４−シクロヘキシルジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）などが挙げられる。これら樹脂の融点は一般に２００℃以上と高く、また広範囲の薬品に耐えることが知られている。また本発明におけるバリア性樹脂の対象は液体成分であるが、これら熱可塑性ポリエステル系の樹脂は、ガスバリア性も極めて良好であり、ＶＯＣなどに対してガス遮断性機能を有する場合には、積極的に用いることができる。

本発明におけるバリア性樹脂として用いることができるフィルムとしては、上記したように、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、含フッ素ポリオレフィン系、熱可塑性ポリエステル系のいずれか一種の樹脂成分を含む場合が好ましく、バリア性を損なわない範囲で、エラストマー成分を含む樹脂組成物とブレンドしたり、他の成分と多層構造を有するものでも構わない。例えば、フィルムの外側に関しては耐薬品性に優れた機能を示すフィルム層を、また内側には織布や不織布と良好な接着性を示すための機能を示すフィルム層を設けることにより本発明の目的を達成させることもできる。

前述した樹脂のうち、ポリエチレン系とポリプロピレン系の樹脂は他の樹脂に比べ比較的融点が低く、抵抗体や電極などの印刷、乾燥温度やカバー側樹脂フィルムなどのラミネート温度が高い場合には、発熱体の基本構成（ベース側樹脂フィルム、カバー側樹脂フィルム、電極、抵抗体及び、ベース側樹脂フィルム及び／またはカバー側樹脂フィルムに配置された保護部材）を完成させた後に、少なくともいずれか一方の保護部材上に加工することにより、樹脂自身の融点以上に曝されることなく、フィルムを形成することが可能となる。通常の使用においては、これら加工時の温度を超えることはないため、この様に後からフィルムを作成した場合においては熱ストレスの履歴が少なくなり、長期安定性に優れたフィルム性能を発揮することができる。

電極及び抵抗体側と同一側のフィルムとなる、ベース側樹脂フィルムとカバー側樹脂フィルムからなる樹脂としては、上記に述べたバリア性樹脂フィルムと同一の、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、含フッ素ポリオレフィン系、熱可塑性ポリエステル系のいずれか一種の樹脂成分を含むものを用いても構わないが、更に柔軟性を発現させるために、改質されたものでも構わない。ベース側樹脂フィルムとカバー側樹脂フィルムに要求される機能としては、電極や抵抗体などの加工時に変質しない程度の耐熱性を示すこと、柔軟性を有する発熱体として用いる場合には、柔軟性を示すこと、更に上下のフィルムや保護部材との接着性機能を示すものであれば特に限定はしない。

本発明におけるフィルムを作成する方法としては、ダイから均質な溶融物をフィルム状に押出す方法や、２つ以上のダイから押出されたフィルムを保護部材となる織布あるいは不織布の両面に接合する方法などを採用することができる。その他に、インフレーション法を用いる方法や、ロールなどを用いたフラットフィルム作成法など挙げられ、そのうちどの方法を用いても構わない。具体的に使用される装置としては、シート押出成形装置やインフレーションフィルム押出成形装置、フラットフィルム成形装置などが挙げられ、多層フィルム作成可能な複数の押出し口数を有していても構わない。

高分子発熱体としては、ベース側樹脂フィルムとカバー側樹脂フィルムの少なくともどちらか一方の外側に保護部材を有しておればよい。当然ながら保護部材はベース側とカバー側の両方に配置されていてもよい。保護部材としては、織布あるいは不織布などで代表される柔軟性を有するものが好ましい。これらの保護部材は発熱体の加工時の強度補強のため、及び使用時の強度を保持するために必要な部材である。

また保護部材、樹脂フィルム（ベース側、カバー側、及びバリア性樹脂層）は、難燃性能を有していても構わない。難燃性の定義としては、その規格によりＨＢグレードやＶ０グレードなどが種々存在するが、難燃処方されていないものに比べ燃焼性が改善された程度のものでも構わない。本発明に示す発熱体がそのまま最終製品として扱われる場合もあるが、発熱体は製品中に組み込まれて使用される場合が多い。そのため発熱体のカバーとしてクッション材やウレタンマットなど、樹脂基材などが使用される場合、それら最終製品として要求される難燃性が満たされるような設計となっておれば、発熱体自身が単独で難燃基準を満たさなくても構わない。それぞれの製品が要求される規格値を満たす難燃性を発熱体自身で示し、加工性、コスト条件などの諸条件をクリアするのであればより好ましいのは当然である。

これら構成によって、樹脂や不織布といった高分子を主体とする材料を用いて、難燃性能を有する構成を提供できるため、最終形態として難燃化仕様が要求される柔軟性製品などへの展開を図ることが容易となる。

本発明の高分子発熱体は、樹脂、繊維ベースで作成した発熱体に対して、耐久性、安全性、及び耐薬品性の高いデバイスを提供することが可能となるため、従来の構成や組成では限定されていた用途を一気に拡大でき、また量産性に優れた商品を安価に提供できることとなる。

第１の発明は、ベース側樹脂フィルムとカバー側樹脂フィルムに狭持してなる一対の電極と、前記一対の電極間に形成された抵抗体とを備えた高分子発熱体において、前記ベース側樹脂フィルム及び／または前記カバー側樹脂フィルムの、電極及び抵抗体とは反対側の面に配置された保護部材が、外表面側にバリア性樹脂フィルム層を有し、高耐久性、高耐薬品性の高分子型の発熱体を提供できる。

第２の発明は、保護部材の外表面側に設けたバリア性樹脂フィルム層が、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、含フッ素ポリオレフィン系、熱可塑性ポリエステル系のいずれか一種の樹脂成分を含むものであり、信頼性のさらに良好な発熱体を提供できる。

第３の発明は、保護部材が難燃性を有する、織布あるいは不織布であり、難燃効果の高い柔軟性被覆材を提供できる。

第４の発明は、ベース側樹脂フィルム、カバー側樹脂フィルム、保護部材の外表面側に設けたバリア性樹脂フィルム層の少なくとも１つが、難燃剤成分を含む熱可塑性樹脂からなり、難燃効果の高い保持体を提供できる。

第５の発明は、難燃剤成分が、リン系難燃剤、窒素系難燃剤のいずれか、またはこれらを組み合わせてなり、良好な難燃性能を発現できる。

第６の発明は、ベース側保護部材上に貼合されたベース側樹脂フィルム上に、印刷法により一対の電極と抵抗体とを形成した後に、カバー側樹脂フィルムまたは、カバー側保護部材上に貼合されたカバー側樹脂フィルムのいずれか一方を形成した後に、前記ベース側保護部材のベース側樹脂フィルム面と反対側の面にバリア性樹脂フィルム層を形成することを特徴とする高分子発熱体の製造方法であり、柔軟性を損なうことなく、量産性、耐久性、耐薬品性に優れた高分子発熱体が得られる。

第７の発明は、ベース側保護部材のベース側樹脂フィルム面とは反対面に形成されたバリア性樹脂フィルム層が、ポリエチレン系あるいはポリプロピレン系のいずれか一種の樹脂成分を含み、信頼性のさらに良好な発熱体を提供できる。

第８の発明は、ベース側保護部材に、バリア性樹脂フィルム層とベース側樹脂フィルムを形成した後に、印刷法により一対の電極と抵抗体とを前記ベース側樹脂フィルム上に形成し、カバー側樹脂フィルムまたは、カバー側保護部材上に貼合されたカバー側樹脂フィルムのいずれか一方を形成することを特徴とする高分子発熱体の製造方法であり、量産性、耐久性、耐薬品性に優れた高分子発熱体が得られる。

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。

（実施の形態１，２，３，４）
本実施の形態は、電極及び高分子抵抗体を被覆する樹脂フィルムと、樹脂フィルムを保護する保護部材を用い、さらにベース側の保護部材の外表面に、バリア性樹脂フィルム層を有するものである。本実施の形態１，２，３，４として、それぞれバリア性樹脂フィルム層とベース側樹脂フィルムとして同一のフィルム層を作成した（実施の形態１：ホモＰＰ（Ｗ１０１、三井住友ポリプロ）、実施の形態２：ホモＰＰ（Ｆ１０７ＤＶ、三井ポリプロ）、実施の形態３：ランダムコＰＰ（Ｆ３２９Ｄ、三井ポリプロ）、実施の形態４：ブロックコＰＰ（Ｊ７１５Ｍ、三井ポリプロ））ので、それらに関して具体的に示す。

図１は、本第１の発明における高分子発熱体の概略切り欠き構成図を示すものであり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は（ａ）のｘ−ｙ位置断面図である。図１において、発熱体１の構成、及び作成法は以下の通りである。

２はベース側保護部材のバリア性樹脂フィルム層、３はベース側保護部材、４はベース側樹脂フィルムであり、シート押出装置を用いて、ベース側保護部材３の両側面に２回の工程を経て、貼り合わせることにより、バリア性樹脂フィルム層２とベース側樹脂フィルム４を作成した。それぞれのフィルム厚は、約５０ミクロンである。一方、カバー側樹脂フィルム７は、バリア性樹脂フィルム層２及びベース側樹脂フィルム４と同一成分からなり、インフレーション法により約６０ミクロンのフィルム厚のものを作成した。

このベース側保護部材のバリア性樹脂フィルム層２、ベース側保護部材３、ベース側樹脂フィルム４の構成のうち、ベース側樹脂フィルム４上に銀ペーストの印刷・乾燥により一対の櫛形の電極５と、電極５により給電される位置に高分子抵抗体インクの印刷・乾燥により抵抗体６を作製した。抵抗体６は、ＰＴＣ特性を有し、発熱温度が４５℃程度に成るように作製されている。高分子抵抗体インクは、エチレン酢酸ビニル共重合体を数種類組み合わせ、カーボンブラックを混練・架橋したものにアクリロニトリルブチルゴムをバインダーとして溶剤でインク化して作製した。

その後、カバー側樹脂フィルム７を、上述した電極５及び抵抗体６に貼り合わせ、発熱体を作成した。

つまり、本実施の形態の高分子発熱体は、ベース側樹脂フィルム４上に、電極５及び抵抗体６で構成される発熱部を形成し、前記発熱部の上面にカバー側樹脂フィルム７を貼り、前記ベース側樹脂フィルム４の下面にはベース側保護部材３を介してバリア性樹脂フィルム層２を形成してなる。

耐薬品特性の評価として、脂肪族系の鉱物油（非極性溶剤）を、発熱体のカバー側を下、ベース側を上に配置し、ベース側から滴下し、室温下で４８時間放置後のＰＴＣ抵抗特性の変化の様子を観察した。結果を（表１）に示した。

このようにして得た高分子発熱体においては、カバー側樹脂フィルム及びベース側樹脂フィルムに欠陥は見られず、また耐薬品性評価の結果抵抗特性の変化率が極めて低く、耐久性が高く、また安全性を充分に満足させるものであることがわかった。

（実施の形態５，６，７，８）
本実施の形態においては、図１と同様の構成を有する発熱体を種々入手した樹脂フィルムを熱融着により保護部材となる不織布に貼り合わせることにより作成した。本実施の形態５，６，７，８として、それぞれバリア性樹脂フィルム層とベース側樹脂フィルム、及びカバー側樹脂フィルムとして同一のフィルム層を作成した（実施の形態５：ＬＤＰＥ（ペトロセン、東ソー）、実施の形態６：ＨＤＰＥ（ニポロンハード、東ソー）、実施の形態７：ＰＴＦＥ（Ｆ−８０３４、フロン工業）、実施の形態８：ＰＢＴ（ノバデュラン、三菱エンジニアリング））ので、それらに関して具体的に示す。

発熱体の構成、及び作成法は以下の通りである。

ポリエステル繊維（東洋紡績（株）製）から形成した不織布（目付４０ｇ／ｍ^２）をベース側の保護部材３とし、その両側面に熱融着法により、バリア性樹脂フィルム層２とベース側樹脂フィルム４を作成した。それぞれフィルム厚が、約５０ミクロンのものを用いた。

このベース側保護部材のバリア性樹脂フィルム層２、ベース側保護部材３、ベース側樹脂フィルム４の構成のうち、ベース側樹脂フィルム４上に銀ペーストの印刷・乾燥により一対の櫛形の電極５と、電極５により給電される位置に高分子抵抗体インクの印刷・乾燥により抵抗体６を作製した。抵抗体６は、ＰＴＣ特性を有し、発熱温度が４５℃程度に成るように作製されている。高分子抵抗体インクは、エチレン酢酸ビニル共重合体を数種類組み合わせ、カーボンブラックを混練・架橋したものにアクリロニトリルブチルゴムをバインダーとして溶剤でインク化して作製した。

その後、バリア性樹脂フィルム層２、ベース側保護部材３と同一の樹脂で作成されたカバー側樹脂フィルム７を、上述した電極５及び高分子抵抗体６に貼り合わせ、発熱体を作成した。

耐薬品特性の評価として、極性基を有する油（極性溶剤）を、発熱体のカバー側を下、ベース側を上に配置し、ベース側から滴下し、室温下で４８時間放置後のＰＴＣ抵抗特性の変化の様子を観察した。結果を（表２）に示した。

このようにして得た高分子発熱体においては、カバー側樹脂フィルム及びベース側樹脂フィルムに欠陥は見られず、また耐薬品性評価の結果抵抗特性の変化率が極めて低く、耐久性が高く、また安全性を充分に満足させるものであることがわかった。

（実施の形態９，１０，１１，１２）
本実施の形態においては、図１と同様の構成を有する発熱体を種々入手した樹脂フィルムを熱融着により保護部材となる不織布に貼り合わせることにより作成した。本実施の形態９，１０，１１，１２としては、それぞれ実施の形態５，６，７，８と同じ樹脂を用いたので、それらに関して具体的に示す。

発熱体の構成、及び作成法は以下の通りである。

リン系の難燃剤を共重合したポリエステル繊維（東洋紡績（株）製）から形成した不織布（目付４０ｇ／ｍ^２）をベース側保護部材３とし、その上に熱融着法によりベース側樹脂フィルム４を貼り合わせた。それぞれフィルム厚が約５０ミクロンのものを用いた。
このベース側保護部材３上に作成したベース側樹脂フィルム４上に銀ペーストの印刷・乾燥により一対の櫛形の電極５と、電極５により給電される位置に高分子抵抗体インクの印刷・乾燥により抵抗体６を作製した。抵抗体６は、ＰＴＣ特性を有し、発熱温度が４５℃程度に成るように作製されている。高分子抵抗体インクは、エチレン酢酸ビニル共重合体を数種類組み合わせ、カーボンブラックを混練・架橋したものにアクリロニトリルブチルゴムをバインダーとして溶剤でインク化して作製した。

その後、ベース側保護部材３と同一の樹脂で作成されたカバー側樹脂フィルム７を、上述した電極５及び抵抗体６に貼り合わせた後、バリア性樹脂フィルム層２を熱融着によりベース側保護部材の外表面に貼り合わせ、発熱体を作成した。

耐薬品特性の評価として、酸性溶剤を発熱体のカバー側を下、ベース側を上に配置し、ベース側から滴下し、室温下で４８時間放置後のＰＴＣ抵抗特性の変化の様子を観察した。結果を（表３）に示した。

このようにして得た高分子発熱体においては、カバー側樹脂フィルム及びベース側樹脂フィルムに欠陥は見られず、また耐薬品性評価の結果抵抗特性の変化率が極めて低く、耐久性が高く、また安全性を充分に満足させるものであることがわかった。

（実施の形態１３，１４，１５，１６）
本実施の形態では、実施の形態１，２，３，４と同様のポリプロピレン系の樹脂１００部に対して、難燃剤２０重量部をホッパーに投入し、押出成形装置を用いることによりフィルムを得た。用いた難燃剤は、リン含有率約２０重量部、窒素含有率約１９重量部のリン酸アンモニウム系の難燃剤である。このとき予め難燃剤が混練されたペレットを別の装置で作成しておいても構わない。

得たフィルムは、ベース側樹脂フィルム、カバー側樹脂フィルム、及び保護部材の外表面に貼るバリア性樹脂フィルムとして用いた。

この構成により、自動車用難燃規格（ＦＭＶＳＳ３０２）の評価を行ったところ、柔軟性保持体に難燃剤を全く使用していない場合に比較して、燃焼速度を半分まで抑えられることを確認した。また発熱体の柔軟性は難燃性を付与した場合であっても損なわれることなく、柔軟性と難燃性を満足するものであった。また耐薬品性も（表４）に示すような結果が得られ、耐久性の良好な発熱体を作成することができた。用いた溶剤は実施の形態１，２，３，４と同様の脂肪族系の鉱物油（非極性溶剤）である。

（実施の形態１７）
図２は、本発明における高分子発熱体の概略切り欠き構成図を示すものであり、図２（ａ）は平面図、図４（ｂ）は（ａ）のｘ−ｙ位置断面図である。

図２において、発熱体８の構成は以下の通りである。本発明におけるベース側の保持体並びにカバー側の保持体は、それぞれ電極あるいは高分子抵抗体を被覆する樹脂フィルムと、樹脂フィルムを被覆する保護部材を用いた場合であり、本実施の形態１７としては、樹脂フィルムと保護部材の両方を難燃化処理した場合について具体的に示す。このとき保護部材に貼り合わせるバリア性樹脂フィルム層は難燃処理を行わなかった。

ベース側保護部材１０は、難燃剤を共重合したポリエステル繊維（東洋紡績（株）製）から形成したスパンレース（目付４０ｇ／ｍ^２）と、伸びを規制する方向（電極の主電極の長手方向）に配置したポリエステルのストレート繊維（新日石プラスト（株）、目付２０ｇ／ｍ^２）とをサーマルボンドにより作製したスパンボンド（目付６０ｇ／ｍ^２）である。

ベース側樹脂フィルム１１は、実施の形態１３と同様の樹脂組成（ホモＰＰ（Ｗ１０１、三井住友ポリプロ））に、難燃剤２０重量部と、難燃性助剤としてテフロン（登録商標）微粉末を０．３重量部を加えた組成からなり、インフレーションフィルム押出成形装置を用いて、５０〜６０ミクロンの厚みを得た。このベース側樹脂フィルム１１は、ベース側保護部材１０に貼り合わされる。このベース側保護部材１０及びベース側樹脂フィルム１１上に銀ペーストの印刷・乾燥により一対の櫛形の電極５と、電極５により給電される位置に高分子抵抗体インクの印刷・乾燥により抵抗体６を作製した。高分子抵抗体は、ＰＴＣ特性を有し、発熱温度が４５℃程度に成るように作製されている。高分子抵抗体インクは、エチレン酢酸ビニル共重合体を数種類組み合わせ、カーボンブラックを混練・架橋したものにアクリロニトリルブチルゴムをバインダーとして溶剤でインク化して作製した。

カバー側樹脂フィルム１２は、ベース側樹脂フィルム１１と同様に作成したフィルムであり、カバー側保護部材１３に貼り合わされる。カバー側保護部材１３は、液状の難燃剤を含浸・乾燥してなる難燃剤含浸ポリエステルからなるニードルパンチ（目付１５０ｇ／ｍ^２）とした。カバー側樹脂フィルム１２とカバー側保護部材１３とを予めラミネーターにより貼り合わせたものを用いて、電極５及び抵抗体６を密閉し、さらにその後、バリア性樹脂フィルム層として、実施の形態６で使用したＨＤＰＥ（ニポロンハード、東ソー）をベース側保護部材１０の外側表面に熱融着法により貼り合わせ、発熱体８を作製した。

つまり、本実施の形態の高分子発熱体は、ベース側樹脂フィルム１１上に、電極５及び抵抗体６で構成される発熱部を形成し、前記発熱部の上面にカバー側樹脂フィルム１２を貼り、更にその上面にカバー側保護部材１３を設け、前記ベース側樹脂フィルム１１の下面にはベース側保護部材１０を介してバリア性樹脂フィルム層９を形成してなる。このとき、カバー側樹脂フィルム１２と、カバー側保護部材１３は予め貼り合わせたものを用いてもよい。

この構成により、自動車用難燃規格（ＦＭＶＳＳ３０２）の評価を行ったところ、不燃性を確認した（水平に配置、端面より着火、標線３８ｍｍまで達することなく燃焼停止）。また発熱体８の柔軟性は損なわれることなく、柔軟性と難燃性を満足するものであった。

また本実施の形態では、樹脂フィルムの難燃化比率を上下とも同一の難燃剤含有量、同一難燃剤としたが、量、難燃剤種は同一にする必要はなく、どの様な比率であっても良い。それら難燃化の比率は、発熱体を加工する際の量産加工性や量産時のコストによって決まることが多い。また本実施の形態では上下の樹脂フィルムに難燃処理をした場合について記述したが、最終製品に準じた形態でどちらか一方の樹脂フィルムのみ、難燃剤を有する場合であっても構わない。

以上のように、本発明にかかる発熱体は、柔軟性と耐薬品性など、高信頼性を併せ持つ安全性の高い発熱体を提供できるので、シートヒータやハンドルヒータ等への応用展開が可能となる。

（ａ）は本発明の実施の形態１，２，３，４における発熱体の構成を示す一部切り欠き平面図（ｂ）は（ａ）のｘ−ｙ断面図 （ａ）は本発明の実施の形態１７における発熱体の構成を示す一部切り欠き平面図（ｂ）は（ａ）のｘ−ｙ断面図 （ａ）は従来の発熱体を示す平面図（ｂ）は（ａ）のｘ−ｙ断面図

符号の説明

１、８、１４ 発熱体
２ バリア性樹脂フィルム層
３ ベース側保護部材
４ ベース側樹脂フィルム
５ 電極
６ 高分子抵抗体
７ カバー側樹脂フィルム
９ バリア性樹脂フィルム層
１０ ベース側保護部材
１１ ベース側樹脂フィルム
１２ カバー側樹脂フィルム
１３ カバー側保護部材
１５ ベース材
１６ カバー材
１７ 熱融着性樹脂

Claims (8)

1. ベース側樹脂フィルムとカバー側樹脂フィルムに狭持してなる一対の電極と、前記一対の電極間に形成された抵抗体とを備えた高分子発熱体において、前記ベース側樹脂フィルム及び／または前記カバー側樹脂フィルムの、電極及び抵抗体とは反対側の面に配置された保護部材が、外表面側にバリア性樹脂フィルム層を有することを特徴とする高分子発熱体。
2. 保護部材の外表面側に設けたバリア性樹脂フィルム層が、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、含フッ素ポリオレフィン系、熱可塑性ポリエステル系のいずれか一種の樹脂成分を含む請求項１記載の高分子発熱体。
3. 保護部材が難燃性を有する、織布あるいは不織布である請求項１または２記載の高分子発熱体。
4. ベース側樹脂フィルム、カバー側樹脂フィルム、保護部材の外表面側に設けたバリア性樹脂フィルム層の少なくとも１つが、難燃剤成分を含む熱可塑性樹脂からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の高分子発熱体。
5. 難燃剤成分が、リン系難燃剤、窒素系難燃剤のいずれか、またはこれらを組み合わせてなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の高分子発熱体。
6. ベース側保護部材上に貼合されたベース側樹脂フィルム上に、印刷法により一対の電極と抵抗体とを形成した後に、カバー側樹脂フィルムまたは、カバー側保護部材上に貼合されたカバー側樹脂フィルムのいずれか一方を形成した後に、前記ベース側保護部材のベース側樹脂フィルム面と反対側の面にバリア性樹脂フィルム層を形成することを特徴とする高分子発熱体の製造方法。
7. ベース側保護部材のベース側樹脂フィルム面とは反対面に形成されたバリア性樹脂フィルム層が、ポリエチレン系あるいはポリプロピレン系のいずれか一種の樹脂成分を含む請求項６記載の高分子発熱体の製造方法。
8. ベース側保護部材に、バリア性樹脂フィルム層とベース側樹脂フィルムを形成した後に、印刷法により一対の電極と抵抗体とを前記ベース側樹脂フィルム上に形成し、カバー側樹脂フィルムまたは、カバー側保護部材上に貼合されたカバー側樹脂フィルムのいずれか一方を形成することを特徴とする高分子発熱体の製造方法。