JP5916385B2 - コード状ヒータと面状ヒータ - Google Patents
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又、請求項2によるコード状ヒータは、請求項1記載のコード状ヒータにおいて、JIS−K7210のA法により温度200℃、荷重2.16kgの条件で測定された、上記難燃性高分子組成物のメルトフローレートが、7.72cm3/10分以上であることを特徴とするものである。
又、請求項3によるコード状ヒータは、請求項1又は請求項2記載のコード状ヒータにおいて、上記オレフィン系樹脂が、エチレン−不飽和エステ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4によるコード状ヒータは、請求項1〜請求項3の何れかに記載のコード状ヒータにおいて、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。
又、請求項5によるコード状ヒータは、請求項1〜請求項4の何れかに記載のコード状ヒータにおいて、上記難燃剤は、塩素系難燃剤又は臭素系難燃剤と、酸化アンチモンからなることを特徴とするものである。
又、請求項6による面状ヒータは、請求項1〜請求項5の何れかに記載のコード状ヒータを基材に配設したことを特徴とするものである。
又、請求項7による面状ヒータは、請求項6記載の面状ヒータにおいて、上記基材が、FMVSS No.302自動車内装材料の燃焼試験に合格する難燃性を有するものからなることを特徴とするものである。
又、請求項8による面状ヒータは、請求項7記載の面状ヒータにおいて、上記基材が、不織布からなることを特徴とするものである。
又、請求項9による面状ヒータは、請求項8記載の面状ヒータにおいて、上記不織布が、熱融着性繊維と、熱融着に寄与しない難燃性繊維とからなることを特徴とするものである。
又、請求項10による面状ヒータは、請求項9記載の面状ヒータにおいて、上記不織布は、上記難燃性繊維が70%以上混合されているとともに、上記熱融着性繊維が5%以上混合されていることを特徴とするものである。
又、請求項11による面状ヒータは、請求項8〜請求項10の何れかに記載の面状ヒータにおいて、上記コード状ヒータの熱融着部が、上記不織布を構成する繊維を取り囲むことによって、上記コード状ヒータと上記基材とが接着していることを特徴とするものである。
又、請求項12による面状ヒータは、請求項9又は請求項10記載の面状ヒータにおいて、上記熱融着性繊維が、芯−鞘構造を有するとともに、該芯部分を取り囲んだ状態で、該鞘部分と上記コード状ヒータの熱融着部とが、互いに融着し一体化していることを特徴とするものである。
又、請求項2によるコード状ヒータによると、上記難燃性高分子組成物が、オレフィン系樹脂と、難燃剤とからなっているので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項3によるコード状ヒータによると、JIS−K7210のA法により温度200℃、荷重2.16kgの条件で測定された、上記難燃性高分子組成物のメルトフローレートが、5.0cm3/10分以上であるように構成されているので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項4によるコード状ヒータによると、上記オレフィン系樹脂が、エチレン−不飽和エステル共重合体であるので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項5によるコード状ヒータによると、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っており、このような構成においても、上記したような効果を奏することができる。
又、請求項6による面状ヒータによると、請求項1〜請求項5の何れかに記載のコード状ヒータを基材に配設しているので、難燃性が必要な用途に使用することができる。
又、請求項7による面状ヒータによると、上記基材が、FMVSS No.302自動車内層材料の燃焼試験に合格する難燃性を有するものからなっているので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項8による面状ヒータによると、上記基材が、不織布からなっており、そのような構成においても、上記したような効果を奏することができる。
又、請求項9による面状ヒータによると、上記不織布が、熱融着性繊維と、熱融着に寄与しない難燃性繊維とからなっているので、上記効果をより高めることができる。
又、請求項10による面状ヒータによると、上記不織布は、上記難燃性繊維が70%以上混合されているとともに、上記熱融着性繊維が5%以上混合されているので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項11による面状ヒータによると、上記コード状ヒータの熱融着部が、上記不織布を構成する繊維を取り囲むことによって、上記コード状ヒータと上記基材とが接着しているように構成されているので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項12による面状ヒータによると、上記熱融着性繊維が、芯−鞘構造を有するとともに、該芯部分を取り囲んだ状態で、該鞘部分と上記コード状ヒータの熱融着部とが、互いに融着し一体化している構成になっており、そのような構成においても、上記したような効果を奏することができる。
又、請求項13によるコード状ヒータによると、UL1581水平燃焼試験に合格する難燃性を有しているので、難燃性が必要な用途に使用することができる。
又、請求項14による面状ヒータによると、請求項13記載のコード状ヒータを基材に配設しているので、難燃性が必要な用途に使用することができる。
まず、図1乃至図5を参照して本実施の形態1−1を説明する。この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(図1ではその内の3本のみ示している。)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、熱融着部9としての難燃剤が配合されたポリエチレン樹脂が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。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。また、このコード状ヒータ1は、それ単体でUL1581水平燃焼試験(2008年、第4版)に合格する難燃性を有するものである。
なお、「UL」とは、アメリカ保険業者安全試験所(Underwriters Laboratories Inc.,)により作成された安全規格である。
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。
尚、上記面状ヒータ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40が接続されており、このコード40により、コード状ヒータ10、温度制御装置39、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。
次に、図6を参照して実施の形態1−2について説明する。この実施の形態1−2の場合には、図6に示すように、絶縁被膜5bにより被覆された導体素線5aを複数本撚り合わせたものを使用している。
なお、その他の構成は前記実施の形態1−1の場合と同様であり、同一部分には同一符号を付して示し、その説明は省略する。
次に、図7を参照して実施の形態1−3について説明する。この実施の形態1−3の場合には、図7に示すように、絶縁被膜5bにより被覆された導体素線5aを複数本引き揃えたものとなっている。
なお、その他の構成は前記実施の形態1−1の場合と同様であり、同一部分には同一符号を付して示し、その説明は省略する。
次に、図8を参照して本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態2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8に示すような構成になっている。
なお、図8は概略図である。
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の外周に、素線径0.08mmの錫銅合金線からなる導体素線5aを7本(図8ではその内の4本のみを示している。)引き揃え、ピッチ1mmで螺旋状に巻装して発熱線1を構成する。
なお、導体素線5aには、ポリウレタンからなる絶縁被膜5bが厚さ約0.005mmで被覆されている。この発熱線1の外周に、熱融着部9としての難燃剤が配合されたポリエチレン樹脂が0.25mm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0.9mmである。また、このコード状ヒータ1は、それ単体でUL1581水平燃焼試験(2008年、第4版)に合格する難燃性を有するものである。以下、基材11等の構成や製造方法については、上記実施の形態1と同様である。
(実施の形態3−1)
まず、本実施の形態3−1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9に示すような構成になっている。
なお、図9は概略図である。
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の外周に、素線径0.08mmの錫銅合金線からなる導体素線5aを7本(図9ではその内の5本のみを示している。)引き揃え、ピッチ1mmで螺旋状に巻装して発熱線1を構成する。
なお、7本の導体素線5aの内、3本には、ポリウレタンからなる絶縁被膜5bが厚さ約0.005mmで被覆されている。残りの4本の導体素線5aには絶縁被膜が被覆されていない。これら絶縁被膜5bが被覆されているものと被覆されていないものが交互に配置されるように、導体素線5aは引き揃えられている。この発熱線1の外周に、熱融着部9としての難燃剤が配合されたポリエチレン樹脂が0.25mm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0.9mmである。また、このコード状ヒータ1は、それ単体でUL1581水平燃焼試験(2008年、第4版)に合格する難燃性を有するものである。以下、基材11等の構成や製造方法については、上記実施の形態1と同様である。
次いで、本実施の形態3−2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10に示すような構成になっている。
なお、図10は概略図である。
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の外周に、素線径0.08mmの錫銅合金線からなる導体素線5aを7本(図10ではその内の4本のみを示している。)引き揃え、ピッチ1mmで螺旋状に巻装して発熱線1を構成する。
なお、7本の導体素線5aの内、6本には、ポリウレタンからなる絶縁被膜5bが厚さ約0.005mmで被覆されている。残りの1本の導体素線5aには絶縁被膜が被覆されていない。これら絶縁被膜5bが被覆されているものの中に被覆されていないものが配置されるように、導体素線5aは引き揃えられている。この発熱線1の外周に、熱融着部9としての難燃剤が配合されたポリエチレン樹脂が0.25mm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0.9mmである。また、このコード状ヒータ1は、それ単体でUL1581水平燃焼試験(2008年、第4版)に合格する難燃性を有するものである。以下、基材11等の構成や製造方法については、上記実施の形態1と同様である。
次に、図11を参照して本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態4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11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(図11ではその内の3本のみを示している。)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、熱融着部9としての難燃剤を配合しないポリエチレン樹脂が、0.1mmの厚さで、断続的に5mm間隔で被覆されている。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0.9mmである。このコード状ヒータ1は、それ単体でUL1581水平燃焼試験(2008年、第4版)に合格する難燃性を有するものである。以下、基材11等の構成や製造方法については、上記実施の形態1と同様である。
図12として、実施の形態1におけるコード状ヒータ10の熱融着部9近傍の電子顕微鏡写真を示す。この写真からも、コード状ヒータの熱融着部9が、不織布(基材11)を構成する繊維を取り囲んでいる状態を確認できる。特に、基材11が不織布であって熱融着性繊維を含み、この熱融着性繊維が芯−鞘構造を有するとともに、鞘部分が低融点のものであれば、芯部分を取り囲んだ状態で、該鞘部分と上記コード状ヒータの熱融着部9とが、互いに融着し一体化することになる。これにより、コード状ヒータ10と基材11とが更に強固に接着することになる。
まず、コード状ヒータ10は、発熱線1と熱融着部9とを有しているものであれば、従来公知の種々のコード状ヒータを使用することができる。
又、発熱線1の構成としては、例えば、上記実施の形態1−1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)、上記実施の形態1−2のように、絶縁被膜5bにより被覆された導体素線5aを複数本撚り合わせたもの(図6参照)、上記実施の形態1−3のように、絶縁被膜5bにより被覆された導体素線5aを複数本引き揃えたもの(図7参照)、上記実施の形態2のように、絶縁被膜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8参照)、などが挙げられるが、それら以外にも様々な構成のものが想定される。
また、上記実施の形態3−1のように、絶縁被膜5bにより被覆された導体素線5aと絶縁被膜5bにより被覆されていない導体素線5aが交互に配置された形態(図9)だけでなく、例えば、図10に示すように、絶縁被膜5bにより被覆された導体素線5aの本数を増やして、絶縁被膜5bにより被覆された導体素線5a同士を並べて配置するような形態も考えられ(実施の形態3−2)、それら以外にも様々な構成のものが想定される。
また、芯線3と導体素線5aを撚り合せることも考えられる。
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。
R=(d2/d1)×100―――(I)
記号の説明:
R:復元率(%)
d1:巻付試験に用いたマンドレル径(mm)
d2: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)
但し、これらのような態様の場合は、絶縁体層7或いは絶縁被膜5bが難燃性の材料から構成されていることが好ましい。
尚、本発明において、コード状ヒータと基材との接着強度は非常に重要なものである。この接着強度が充分でないと、使用していくうちに基材とコード状ヒータとが剥離してしまい、それにより、コード状ヒータには予期せぬ屈曲が加わることになるため、導体素線が断線する可能性が高くなる。導体素線が断線すると、ヒータとしての役を果たさなくなるだけでなく、チャタリングによりスパークに至るおそれもある。
Motor Vehicle Safety Standard、即ち、米国連邦自動車安全基準のことであり、そのNo.302として、自動車内装材料の燃焼試験が規定されている。これらの中でも、不織布は、風合いが良く柔軟であるため、特にカーシートヒータの用途において好ましい。また、不織布を使用する場合も、上記実施の形態の場合には、不織布を構成する熱融着性繊維として、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。このような熱融着性繊維を使用することで、熱融着性繊維の芯部を取り囲んだ状態で、熱融着性繊維の鞘部と上記熱融着部9とが互いに融着し一体化することとなるため、コード状ヒータ1と不織布との接着は非常に強固なものとなる。又、難燃性繊維としては、例えば、上記の難燃性ポリエステルの他に、種々の難燃性繊維の使用が考えられる。ここで、難燃性繊維とは、JIS−L1091(1999年)に合格する繊維のことを指す。このような難燃性繊維を使用することで、基材は優れた難燃性を付与されることとなる。
上記実施の形態2によって得られる面状ヒータについて、コード状ヒータの熱融着部について、表1、2に示すように材料を変更し、実施例1〜5及び比較例1とした(配合量は重量部数で示す)。これらについて、接着性、通電接着性、難燃性、耐スパーク性の試験を行った。接着性は、基材を固定し、コード状ヒータを上方に引き上げて剥離したときの力を測定した。通電接着性は、コード状ヒータに通電をし、6w/m2の電力密度が供給された状態で、接着性と同様に、基材を固定し、コード状ヒータを上方に引き上げて剥離したときの力を測定した。難燃性は、基材に配設する前のコード状ヒータについてUL1581水平燃焼試験(2008年、第4版)により試験するとともに、面状ヒータの状態でFMVSS No.302自動車内層材料の燃焼試験により試験し、両試験に合格したものを○、何れか一方でも不合格となったものを×とした。耐スパーク性は、面状ヒータに配設したコード状ヒータを切断し、13.5Vを印加した状態で、切断面同士の接触・非接触を繰り返してスパークを発生させる動作を2回/秒の周期で500回行った後、面状ヒータの外観を観察した。なお、試験結果は併せて表1に示す。
また、上記実施の形態1において、基材としての不織布につき、表3に示すように熱融着性繊維と難燃性繊維の混合割合を変化し、実施例6〜8とした(混合割合は重量部数で示す)。これらについて、基材の剛軟性、接着性、難燃性の試験を行った。剛軟性は、JIS−L1096(1999年)に記載されるカンチレバー法により測定した。接着性は、基材を固定し、コード状ヒータを上方に引き上げて剥離したときの力を測定した。難燃性は、FMVSS No.302自動車内層材料の燃焼試験により試験した。なお、試験結果は併せて表3に示す。
上記実施の形態3によって得られた面状ヒータについて、実施例9とした。この実施例9におけるコード状ヒータは、上記の通り、図11に示すようなものである。この実施例9について難燃性を測定した。難燃性は、基材に配設する前のコード状ヒータについてUL1581水平燃焼試験(2008年、第4版)により試験するとともに、面状ヒータの状態でFMVSS No.302自動車内層材料の燃焼試験により試験した。この試験によると、本願発明の実施例9は、熱融着部9が断続した部分で燃焼が止まってそれ以上燃焼することはなく、ドリップ(燃焼滴下物)の発生もなかったため、UL1581水平燃焼試験に合格となった。また、面状ヒータの状態で試験したFMVSS No.302自動車内層材料の燃焼試験についても、燃焼が途中で止まって消火したことから合格となった。
3 芯材
5a 導体素線
5b 絶縁被膜
7 絶縁体層
9 熱融着部
10 コード状ヒータ
11 基材
31 面状ヒータ
41 車両用シート
Claims (12)
- 発熱線と、該発熱線の外周に形成された熱融着部とを有するコード状ヒータであって、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か、又は、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たものであり、上記熱融着部が、難燃性高分子組成物からなるとともに、上記コード状ヒータは、UL1581水平燃焼試験に合格する難燃性を有し、
上記難燃性高分子組成物が、オレフィン系樹脂と、難燃剤(難燃助剤を含む。)とからなり、
上記オレフィン系樹脂100重量部に対して上記難燃剤を15〜45重量部とし、
JIS−K7210のA法により温度200℃、荷重2.16kgの条件で測定された、上記難燃性高分子組成物のメルトフローレートが、5.05cm3/10分以上であることを特徴とするコード状ヒータ。 - 請求項1記載のコード状ヒータにおいて、
JIS−K7210のA法により温度200℃、荷重2.16kgの条件で測定された、上記難燃性高分子組成物のメルトフローレートが、7.72cm3/10分以上であることを特徴とするコード状ヒータ。 - 請求項1又は請求項2記載のコード状ヒータにおいて、
上記オレフィン系樹脂が、エチレン−不飽和エステル共重合体であることを特徴とするコード状ヒータ。 - 請求項1〜請求項3の何れかに記載のコード状ヒータにおいて、
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コード状ヒータ。 - 請求項1〜請求項4の何れかに記載のコード状ヒータにおいて、
上記難燃剤は、塩素系難燃剤又は臭素系難燃剤と、酸化アンチモンからなることを特徴とするコード状ヒータ。 - 請求項1〜請求項5の何れかに記載のコード状ヒータを基材に配設したことを特徴とする面状ヒータ。
- 請求項6記載の面状ヒータにおいて、
上記基材が、FMVSS No.302自動車内装材料の燃焼試験に合格する難燃性を有するものからなることを特徴とする面状ヒータ。 - 請求項7記載の面状ヒータにおいて、
上記基材が、不織布からなることを特徴とする面状ヒータ。 - 請求項8記載の面状ヒータにおいて、
上記不織布が、熱融着性繊維と、熱融着に寄与しない難燃性繊維とからなることを特徴とする面状ヒータ。 - 請求項9記載の面状ヒータにおいて、
上記不織布は、上記難燃性繊維が70%以上混合されているとともに、上記熱融着性繊維が5%以上混合されていることを特徴とする面状ヒータ。 - 請求項8〜請求項10の何れかに記載の面状ヒータにおいて、
上記コード状ヒータの熱融着部が、上記不織布を構成する繊維を取り囲むことによって、上記コード状ヒータと上記基材とが接着していることを特徴とする面状ヒータ。 - 請求項9又は請求項10記載の面状ヒータにおいて、
上記熱融着性繊維が、芯−鞘構造を有するとともに、該芯部分を取り囲んだ状態で、該鞘部分と上記コード状ヒータの熱融着部とが、互いに融着し一体化していることを特徴とする面状ヒータ。
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