JP2010015691A - コード状ヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】基材への接着性が良好であり、難燃性が必要な用途にも対応可能なコード状ヒータを提供すること。
【解決手段】発熱線と、熱融着層とを有するコード状ヒータであって、上記熱融着層を構成する材料が、エチレン−不飽和エステル共重合体を含むコード状ヒータ。上記エチレン−不飽和エステル共重合体が、エチレン−（メタ）アクリル酸メチル共重合体であるコード状ヒータ。上記エチレン−不飽和エステル共重合体のビカット軟化点が、８０℃であるコード状ヒータ。上記発熱線が、芯線上に導体素線を巻装し、その外周に絶縁被覆を施したものであるコード状ヒータ。上記発熱線が、絶縁被膜により被覆された導体素線を引き揃え又は撚り合わせ、芯線上に巻装してなるものであるコード状ヒータ。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気毛布、電気カーペット、カーシートヒータなどに好適に使用可能なコード状ヒータに係り、特に、基材への接着性が良好であり、難燃性が必要な用途にも対応可能なものに関する。

電気毛布、電気カーペット、カーシートヒータ等に使用されるコード状ヒータは、芯線にヒータ線を螺旋状に巻き、その上から絶縁体層による外被を被覆する構成のものが一般的に知られている。ここで、ヒータ線としては、銅線やニッケルクロム合金線などを引き揃え又は撚合せたものから構成されている。また、この発熱線の外周には熱融着層が形成され、この熱融着層により、例えば不織布やアルミ箔といった基材に接着されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３など参照）。

特開２００３−１７４９５２公報：クラベ 特開２００５−３２２６０７公報：たちばな電機 特開２００６−１１４４６３公報：たちばな電機

上記コード状ヒータの熱融着層としては、主としてポリエチレン樹脂が使用されている。しかし、このポリエチレン樹脂は燃えやすい材料であるため、万が一、発熱線の断線による異常加熱が起こったり、或いは、外部からの発火があったりした場合は、熱融着層が燃焼してしまう可能性がある。現状の対応では、基材の側に難燃材料を用いたり、発熱線の外周を難燃性の絶縁体層で被覆したりすることで燃焼を防止しているが、より確実を期すため、コード状ヒータの熱融着層の側でも難燃性を向上することも必要になっている。

特許文献２においては、ポリエチレン樹脂からなる熱融着層にハロゲンを発生しない難燃剤を配合することが記載されている。ここで、特許文献２には具体的な開示はないが、一般的にハロゲンを発生しない難燃剤とは、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の金属水和物、酸化アンチモン、メラミン化合物といった粉末状のものである。このような粉末をポリエチレン樹脂に高配合すると、接着性が大きく低下し、熱融着層としての機能が損なわれてしまうことになる。

本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、基材への接着性が良好であり、難燃性が必要な用途にも対応可能なコード状ヒータを提供することにある。

上記目的を達成するべく、本発明の請求項１によるコード状ヒータは、発熱線と、熱融着層とを有するコード状ヒータであって、上記熱融着層を構成する材料が、エチレン−不飽和エステル共重合体を含むことを特徴とするコード状ヒータ。
又、請求項２記載のコード状ヒータは、上記エチレン−不飽和エステル共重合体が、エチレン−（メタ）アクリル酸メチル共重合体であることを特徴とするものである。
又、請求項３記載のコード状ヒータは、上記エチレン−不飽和エステル共重合体のビカット軟化点が、８０℃であることを特徴とするものである。
又、請求項４記載のコード状ヒータは、上記発熱線が、芯線上に導体素線を巻装し、その外周に絶縁被覆を施したものであることを特徴とするものである。
又、請求項５記載のコード状ヒータは、上記発熱線が、絶縁被膜により被覆された導体素線を引き揃え又は撚り合わせ、芯線上に巻装してなるものであることを特徴とするものである。

本発明によるコード状ヒータの熱融着層として使用しているエチレン−不飽和エステル共重合体は、分子内に酸素を有する分子構造であるため、ポリエチレンのような炭素と水素のみの分子構造をしている樹脂と比較して燃焼熱が小さくなり、その結果、燃焼の抑制につながることとなる。また、元々の接着性が高いため基材との接着性も良好である上、ポリエチレンと比較して無機粉末等を配合した際の接着性の低下が少ないため、種々の難燃剤を配合することも可能である。

以下、図１乃至図４を参照して本発明の実施の形態を説明する。この実施の形態は、本発明を車両用シートヒータに適用することを想定した例を示すものである。

まず、本実施の形態におけるコード状ヒータ１０の構成から説明する。本実施の形態におけるコード状ヒータ１０は図１に示すような構成になっている。まず、外径約０．２ｍｍの芳香族ポリアミド繊維束からなるヒータ芯３があり、該ヒータ芯３の外周には、素線径０．０８ｍｍの錫鍍金硬質錫入り銅合金線（ＴＨ−ＳＮＣＣ−３）からなる６本の導体素線５ａを引き揃えて構成されたものがピッチ約０．７ｍｍで螺旋状に巻装されている。このヒータ芯３上に導体素線５ａを巻装したものの外周に、絶縁体層７としての四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）が約０．１５ｍｍの肉厚で押出・被覆され、発熱線１が構成されている。又、この発熱線１の外周には、更に、熱融着層９としてのエチレン−メタクリル酸メチル共重合体が０．２ｍｍの厚さで押出・被覆されている。コード状ヒータ１０はこのような構成になっていて、その仕上外径は１．１ｍｍである。尚、この実施の形態の場合には、上記したように、絶縁体層７の外周に熱融着層９を別の層として設けた構成にしているが、例えば、絶縁体層７を省略して熱融着層９のみの構造とすることも考えられる。又、屈曲性や引張強度を考慮した場合には上記ヒータ芯３は有効であるが、ヒータ芯３の代わりに複数本の発熱体素線を引き揃えるか或いは撚り合わせたものを使用することも考えられる。

次に、上記構成をなすコード状ヒータ１０を接着・固定する基材１１の構成について説明する。本実施例における基材１１は、不織布（目付１００ｇ／ｍ^２，厚さ０．６ｍｍ）に、熱融着性繊維としての低融点ポリエステルを鞘成分とする芯鞘構造を有する繊維（以下、「低融点ポリエステル繊維」と称す）を所定の割合（３％〜３０％程度）で混入させた構成になっている。又、この実施の形態の場合には上記したように熱融着性繊維としての低融点ポリエステルを鞘成分とする芯鞘構造を有する繊維を使用しているが、それ以外にも、例えば、低融点ポリプロピレンを鞘成分とする芯鞘構造を有する繊維、又はポリエチレンを鞘成分とする芯鞘構造を有する繊維等の使用が考えられる。

又、上記基材１１の大きさや厚さなどは、使用用途によって適宜に変更するものであるが、その厚さ（乾燥時に測定した値）は、例えば、０．６ｍｍ〜１．４ｍｍ程度とすることが望ましい。このような厚さの基材１１を使用すれば、加熱・加圧によりコード状ヒータ１０と基材１１とを接着・固定した際、基材１１がコード状ヒータ１０の外周の３０％以上、好ましくは５０％以上の部分と良好に接着することになるからであり、それによって、強固な接着状態を得ることができるからである。このような基材は、型抜き等の公知の手法により所望の形状とされる。

次に、上記コード状ヒータ１０を基材１１上に所定のパターン形状で配設して接着・固定する構成について説明する。図２はコード状ヒータ１０を基材１１上に接着・固定させるためのホットプレス式ヒータ製造装置１３の構成を示す図である。まず、ホットプレス治具１５があり、このホットプレス治具１５上には複数個の係り止め機構１７が設けられている。上記係り止め機構１７は、図３に示すように、ピン１９を備えていて、このピン１９はホットプレス冶具１５に穿孔された孔２１内に下方より差し込まれている。このピン１９の上部には係り止め部材２３が軸方向に移動可能に取り付けられていて、コイルスプリング２５によって常時上方に付勢されている。そして、図３中仮想線で示すように、これら複数個の係り止め機構１７の係り止め部材２３にコード状ヒータ１０を引っ掛けながら所定のパターン形状にて配設することになる。

図２に戻って、上記複数個の係り止め機構１７の上方にはプレス熱板２７が昇降可能に配置されている。すなわち、コード状ヒータ１０を複数個の係り止め機構１７の係り止め部材２３に引っ掛けながら所定のパターン形状にて配設し、その上に基材１１を置く。その状態で上記プレス熱板２７を降下させてコード状ヒータ１０と基材１１に、例えば、２３０℃／５秒間の加熱・加圧を施すものである。それによって、コード状ヒータ１０側の熱融着層９と基材１１側の熱融着性繊維、すなわち、低融点ポリエステル繊維が融着することになり、その結果、コード状ヒータ１０と基材１１が接着・固定されることになる。尚、上記プレス熱板２７の降下による加熱・加圧時には複数個の係り止め機構１７の係り止め部材２３はコイルスプリング２５の付勢力に抗して下方に移動するものである。

基材１１のコード状ヒータ１０を配設しない側の面には、接着層の形成、或いは、両面テープの貼り付けがなされても良い。これは、座席に取り付ける際、ヒータユニット３１を座席に固定するためのものである。基材１１の伸縮性の点や、良質な風合いの保持という点からすると、離型シート等の上に接着剤のみからなる接着層を形成し、該接着層を上記離型シートから上記基材１１表面に転写することによって接着層を形成することが好ましい。

上記作業を行うことにより、図４に示すような車両用シートヒータのヒータユニット３１を得ることができる。尚、上記ヒータユニット３１におけるコード状ヒータ１０の両端、及び、温度制御装置３９にはコードが接続されており、このコードにより、コード状ヒータ１０、温度制御装置、及び、コネクタ３５が接続されている。そして、このコネクタ３５を介して図示しない車両の電気系統に接続されることになる。

そして、上記構成をなすヒータユニット３１は、図５に示すような状態で、車両用のシート４１内に埋め込まれて配置されることになる。すなわち、上記した通り、車両用シート４１の表皮カバー４３又は座席パット４５に、ヒータユニット３１が貼り付けられることとなるものである。

尚、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。コード状ヒータ１０は、発熱線１と熱融着層９とを有しているものであれば、従来公知の如何なるコード状ヒータも使用することができる。発熱線１の構成としては、例えば、単に１本の導体素線５ａのみからなるもの（図６参照）、複数の導体素線５ａを単に撚り合わせ又は引き揃えたのみのもの（図７参照）、絶縁皮膜５ｂにより被覆された導体素線５ａを複数本撚り合わせ又は引き揃えたもの（図８参照）、絶縁皮膜５ｂにより被覆された導体素線５ａを複数本撚り合わせ又は引き揃え、これを芯線３上に巻装したもの（図９参照）、上記実施の形態のように、導体素線５ａを複数本撚り合わせ又は引き揃え、これを芯線３上に巻装し、その外周に絶縁被覆７を施したもの（図１参照）、などが挙げられる。

芯線３としては、例えば、ガラス繊維等の無機繊維や、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル繊維、脂肪族ポリアミド繊維、芳香族ポリアミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維等の有機繊維のモノフィラメント、マルチフィラメント、スパン、或いはそれらの繊維材料、若しくは、それらの繊維材料を構成する有機高分子材料を芯材とし、その周上に熱可塑性の有機高分子材料が被覆された構成を有する繊維などが挙げられる。また、芯線３を熱収縮性及び熱溶融性を有するものとすれば、導体素線５ａが断線してしまった際の異常加熱により芯線が溶融切断されるとともに収縮することで、巻装された導体素線５ａもこの芯線３の動作に追従し、断線した導体素線５ａの端部同士を分離することになる。そのため、断線した導体素線のそれぞれの端部が接したり離れたりすることや点接触のようなわずかな接触面積で接することがなくなり、異常発熱を防止することができる。また、導体素線５ａが絶縁皮膜５ｂにより絶縁されている構成であれば、芯線３は絶縁材料にこだわる必要はない。例えば、ステンレス鋼線やチタン合金線等を使用することも可能である。しかし、導体素線５ａが断線したときのことを考慮すると、芯線３は絶縁材料であった方が良い。

導体素線５ａとしては、従来公知のものを使用することができ、例えば、銅線、銅合金線、ニッケル線、鉄線、アルミニウム線、ニッケル−クロム合金線、銅−ニッケル合金、鉄−クロム合金、銅固溶体と銅銀共晶がファイバー状になった銀入り銅合金線などが使用できる。また、その断面形状についても種々のものが使用でき、通常使用される断面円形のものに限られず、いわゆる平角線と称されるものを使用しても良い。但し、芯線３に導体素線５ａを巻装する場合は、これらの中でも、発熱線１を巻付けたときのスプリングバックする量が小さいものが良く、復元率が２００％以下となるものが好ましい。例えば、銅固溶体と銅銀共晶がファイバー状になった銀入り銅合金線などは、抗張力性に優れ引張強度や屈曲強度には優れるものの、発熱線を巻付けたときスプリングバックし易い。そのため、芯線３に巻装する際に、導体素線５ａの浮きや、過度の巻付けテンションによる導体素線５ａの破断が生じ易く、また加工後には撚り癖が生じ易いため好ましくない。特に、導体素線５ａに絶縁被膜５ｂが被覆される形態とした場合は、この絶縁被膜５ｂによる復元力も加わることになる。そのため、導体素線５ａの復元率が小さいものを選定し、絶縁被膜５ｂによる復元力をカバーすることが重要となる。

ここで、本発明で規定する復元率の測定について詳しく記述する。まず、導体素線に一定荷重を掛けながら、導体素線径の６０倍の径の円柱形マンドレルに対して、導体素線が重ならないように３回以上巻きつける。１０分後、荷重を取り去り導体素線をマンドレルから外し、弾性により復元した形状の内径を測定して、導体素線のスプリングバックする割合を次式により算出して、復元率として評価する。
Ｒ＝（ｄ_２／ｄ_１）×１００
記号の説明：
Ｒ：復元率（％）
ｄ_１：巻付試験に用いたマンドレル径（ｍｍ）
ｄ_２：導体素線をマンドレルに巻きつけた後、荷重を開放して復元した形状の内径（ｍｍ）

導体素線５ａに被覆される絶縁被膜５ｂとしては、従来公知の樹脂材料等を使用することができ、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、熱融着性を有する材料を使用すれば、導体素線５ａ同士を融着することができることから、接続端子との接続等の端末加工時に発熱線１がバラけることがないため、加工性を向上させることができ好ましい。また、端末加工としてハンダ付けする場合には、ハンダ付けの際の熱により絶縁皮膜５ｂが除去されると非常に加工性が向上するため、絶縁皮膜５ｂの材料としては、熱分解性が良いものであることが好ましい。

上記導体素線５ａを引き揃え又は撚り合せて芯材３上に巻装する際には、撚り合せるよりも、引き揃えた方が好ましい。これは、発熱芯４の径が細くなるとともに、表面も平滑になるためである。また、引き揃え又は撚り合わせの他に、芯材３上に導体素線５ａを編組することも考えられる。

絶縁体層７を形成する場合は、押出成形等によって行っても良いし、予めチューブ状に成形した絶縁体層７を被せても良く、形成の方法には特に限定はない。絶縁体層７を構成する材料としても、コード状ヒータの使用形態や使用環境などによって適宜設計すれば良く、例えば、エチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、合成ゴム、フッ素ゴム、エチレン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー等、種々のものが挙げられる。また、この絶縁体層７の外周に、更に保護被覆を形成しても良い。

上記のような発熱線（発熱線１）の外周に、熱融着層（熱融着層９）を形成することにより、本発明のコード状ヒータが得られる。熱融着層は、必ずしも発熱線の外周の全周に形成する必要はなく、例えば、コード状ヒータの長さ方向に沿って直線状やスパイラル線状に形成しても良いし、断続的に形成しても良い。熱融着層を構成する材料としては、例えば、エチレン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル樹脂、エチレン系熱可塑性エラストマー、などの熱可塑性高分子材料など種々の材料が挙げられるが、本発明においては、エチレン−不飽和エステル共重合体が使用される。エチレン−不飽和エステル共重合体としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸メチル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エチル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸ブチル共重合体などが挙げられ、これらの単独または２種以上の混合物であってもよい。ここで「（メタ）アクリル酸」とは、アクリル酸とメタクリル酸の両方を表すものである。これらの中でもエチレン−（メタ）アクリル酸メチル共重合体が特に好ましい。これらの内から任意に選択すれば良いが、上記した絶縁被膜５ｂ或いは絶縁体被覆７を構成する材料の分解開始温度以下又は融点以下の温度で溶融する材料である方が良い。更には、基材との接着を容易なものとし、且つ、接着後の接着強度を確保するために、熱融着層９を構成する材料のビカット軟化点が８０℃以上であることが好ましい。また、この熱融着層には、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等の金属水和物、酸化アンチモン、メラミン化合物、リン系化合物、塩素系難燃剤、臭素系難燃剤などの公知の難燃剤や難燃助剤を適宜配合し、難燃効果を付与させても良い。

以上詳述したように本発明によれば、基材への接着性が良好であり、難燃性が必要な用途にも対応可能なコード状ヒータを得ることができる。このコード状ヒータは、例えば、アルミ箔や不織布等の基材上に蛇行形状等の所定の形状に配設されて面状ヒータとし、電気毛布、電気カーペット、カーシートヒータ、暖房便座、加熱調理器具等に好適に使用可能である。また、コード状ヒータ単体としても、例えば、パイプや槽等に巻き付けて接着し、凍結防止用ヒータや保温ヒータとして好適に使用することができる。

本発明による実施の形態を示す図で、コード状ヒータの構成を示す一部切り欠き側面図である。 本発明による実施の形態を示す図で、ホットプレス式ヒータ製造装置の構成を示す図である。 本発明による実施の形態を示す図で、コード状ヒータを所定のパターン形状に配設する様子を示す一部斜視図である。 本発明による実施の形態を示す図で、ヒータユニットの構成を示す平面図である。 本発明による実施の形態を示す図で、ヒータユニットを車両用シート内に埋め込んだ様子を一部切り欠いて部示す斜視図である。 本発明による他の実施の形態を示す図で、コード状ヒータの構成を示す一部切り欠き側面図である。 本発明による他の実施の形態を示す図で、コード状ヒータの構成を示す一部切り欠き側面図である。 本発明による他の実施の形態を示す図で、コード状ヒータの構成を示す一部切り欠き側面図である。 本発明による他の実施の形態を示す図で、コード状ヒータの構成を示す一部切り欠き側面図である。

符号の説明

１ 発熱線
３ 芯材
５ａ 導体素線
５ｂ 絶縁皮膜
７ 絶縁体層
９ 熱融着層
１０ コード状ヒータ
１１ 基材
３１ ヒータユニット
４１ 車両用シート

Claims (5)

1. 発熱線と、熱融着層とを有するコード状ヒータであって、上記熱融着層を構成する材料が、エチレン−不飽和エステル共重合体を含むことを特徴とするコード状ヒータ。
2. 上記エチレン−不飽和エステル共重合体が、エチレン−（メタ）アクリル酸メチル共重合体であることを特徴とする請求項１記載のコード状ヒータ。
3. 上記エチレン−不飽和エステル共重合体のビカット軟化点が、８０℃であることを特徴とする請求項１記載のコード状ヒータ。
4. 上記発熱線が、芯線上に導体素線を巻装し、その外周に絶縁被覆を施したものであることを特徴とする請求項１〜請求項３記載のコード状ヒータ。
5. 上記発熱線が、絶縁被膜により被覆された導体素線を引き揃え又は撚り合わせ、芯線上に巻装してなるものであることを特徴とする請求項１〜請求項３記載のコード状ヒータ。
   

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