專利名稱:片狀發(fā)熱元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種發(fā)熱元件,具體地,本發(fā)明涉及一種具有優(yōu)良的PTC 特性的片狀發(fā)熱元件(sheet heating element)。該片狀發(fā)熱元件具有高度 柔韌的特性,以致其可以安裝在任何形狀的器具的表面上。
背景技術(shù):
PTC特性是指當(dāng)溫度升高時(shí)電阻隨之增大的特性。具有這種PTC特 性的片狀發(fā)熱元件具有對(duì)其所發(fā)射的熱的溫度自控性能。迄今為止,在這 種片狀發(fā)熱元件的發(fā)熱構(gòu)件中使用電阻器。該電阻器由電阻器墨形成,該 電阻器墨具有M在溶劑中的基體聚合物和導(dǎo)電材料。
該電阻器墨被印刷在形成發(fā)熱元件的基體材料上。該墨被干燥,然后 被烘焙,從而形成片狀電阻器(例如,參見專利文獻(xiàn)l、專利文獻(xiàn)2和專 利文獻(xiàn)3)。該電阻器通過傳導(dǎo)電而發(fā)熱。在這種電阻器中使用的導(dǎo)電材 料典型地為炭黑、金屬粉末、石墨等。典型地將結(jié)晶性樹脂用作基體聚合 物。由這些材料形成的片狀發(fā)熱元件呈現(xiàn)PTC特性。
圖1A是在專利文獻(xiàn)1中描迷的現(xiàn)有技術(shù)的片狀發(fā)熱元件的平面視圖。 為了說明,該圖給出了可看到該發(fā)熱元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的透明視圖。圖1B 是沿圖1A中的線1B-1B截取的截面視圖。如圖1A和圖1B中所示,片狀 發(fā)熱元件10由基底11、電極對(duì)12和13、聚合物電阻器14、以及覆蓋材 料15形成。電極12和13形成梳狀形狀?;?1是具有電絕緣特性的材 料,其由樹脂形成,例如,是聚酯膜。
通過在基底11上印刷諸如銀膠的導(dǎo)電膠,然后使其千燥,形成電極 12、 13。聚合物電阻器14與梳狀電極12、 13形成電接觸,并且由這些電
8極供電。聚合物電阻器14具有PTC特性。聚合物電阻器14由聚合物電阻 器墨形成,并且在基底上在與電極12和13形成電接觸的位置印刷和千燥 該墨。覆蓋材料15由與基底ll相同種類的材料形成,并且通iit蓋電極 12和13以及聚合物電阻器14來保護(hù)它們。
在其中聚酯膜被用作基底11和覆蓋材料15的情況下,提前使諸如改 性的聚乙烯的熱熔性樹脂16粘著到覆蓋材料15。然后,在進(jìn)行加熱的同 時(shí),對(duì)基底11和覆蓋材料15施壓。因此,基底11和覆蓋材料15被接合。 覆蓋材料15和熱熔性樹脂16使電極12和13以及聚合物電阻器14與外部 環(huán)境隔離。因此,可以長(zhǎng)時(shí)間保持片狀發(fā)熱元件10的可靠性。
圖2示出施加覆蓋材料15的設(shè)備的結(jié)構(gòu)的截面簡(jiǎn)圖。如該圖中所示, 形成有兩個(gè)熱輥20、 21的層壓機(jī)22執(zhí)行熱壓縮。在該工藝中,將基底ll 和覆蓋材料15置于彼此的頂部上,并且供給到層壓機(jī)22,其中在基底ll 上提前形成有電極12、 13和聚合物電阻器14,熱熔性樹脂16被提前施加 到覆蓋材料15上。利用熱輥20、 21熱壓縮基底11和覆蓋材料15,從而 作為一個(gè)單元形成片狀發(fā)熱元件10。
以這種方式形成的聚合物電阻器具有PTC特性,并且由于溫度升高, 電阻值增大,當(dāng)達(dá)到特定溫度時(shí),電阻值大幅增加。由于聚合物電阻器14 具有PTC特性,片狀發(fā)熱元件1010具有溫度自控功能。
專利文獻(xiàn)2公開了一種由非晶聚合物、結(jié)晶性聚合物顆粒、導(dǎo)電炭黑、 石墨和無機(jī)填料形成的PTC成分。該P(yáng)TC成分分歉在有機(jī)溶劑中,從而 制成墨。然后,該墨被印刷在具有電極的樹脂膜上,從而制成聚合物電阻 器。另外,執(zhí)行熱處理以實(shí)現(xiàn)交聯(lián)。在聚合物電阻器上沉積樹脂膜作為保 護(hù)層,從而完成片狀發(fā)熱元件。專利文獻(xiàn)2的該片狀發(fā)熱元件具有與專利 文獻(xiàn)l中的片狀發(fā)熱元件相同的PTC發(fā)熱特性。
圖3示出在專利文獻(xiàn)3中描述的另一現(xiàn)有技術(shù)的片狀發(fā)熱元件的截面 視圖。如圖3中所示,片狀發(fā)熱元件30具有柔韌性基底31。通過印刷, 在該柔韌性基底31上依次沉積電極32和33以及聚合物電阻器34。然后, 在其頂部上形成柔韌性覆蓋層35?;?1具有氣體阻擋(gas-barrier)特性和防水特性?;?1包含包括長(zhǎng)纖維的聚酯非紡織品(non-woven fabric ),并且諸如聚氨酯型的熱熔性膜被接合到該聚酯非紡織品的表面上。 可以用液體,例如聚合物電阻器墨,浸漬基底31。
覆蓋層35包含聚酯非紡織品,并且諸如聚酯型的熱熔性膜被接合到該 聚酯非紡織品的表面上。覆蓋層35也具有氣體阻擋特性和防水特性。將覆 蓋層35粘著到基底31,覆蓋電極32、 33和聚合物電阻器34的整體。專 利文獻(xiàn)3的片狀發(fā)熱元件30作為一個(gè)整體由六個(gè)層形成。專利文獻(xiàn)3的該 片狀發(fā)熱元件30也具有與專利文獻(xiàn)1中的相同的PTC發(fā)熱特性。
在專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2的現(xiàn)有技術(shù)的片狀發(fā)熱元件10中,使用諸 如聚酯膜的剛性材料作為基底11。另外,現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)熱元件10具有由 基底ll、其上印刷的梳狀電極12和13、聚合物電阻器14、其上設(shè)置有粘 合劑層的覆蓋材料15形成的五層結(jié)構(gòu)。隨著其厚度增加,片狀發(fā)熱元件 10失去柔韌性。當(dāng)使用這樣的缺乏柔韌性的片狀發(fā)熱元件10作為車輛座 椅加熱器時(shí),乘客的乘坐舒適度被折衷。當(dāng)在方向盤加熱器中使用這樣的 缺乏柔韌性的片狀發(fā)熱元件10時(shí),抓握舒適感被折衷。
由于發(fā)熱元件10為片狀,例如,當(dāng)用作車輛座椅加熱器且乘客在其上 乘坐時(shí),力延續(xù)至整個(gè)發(fā)熱元件,發(fā)熱元件10改變其形狀。典型地,越靠 近發(fā)熱元件10的邊緣,形變的量值越大。因而,在發(fā)熱元件上不均勻地形 成鈹褶。這些鈹褶將會(huì)導(dǎo)致在梳狀電極12、 13以及聚合物電阻器14中的 裂紋。因此,認(rèn)為這樣的發(fā)熱元件具有低的耐用性。
在基底11和覆蓋材料15中使用的聚酯片不具有透氣性。因此,當(dāng)在 車輛座椅加熱器中或在方向盤加熱器中使用發(fā)熱元件10時(shí),乘客或司機(jī)排 出的液體容易在其中聚集。長(zhǎng)時(shí)間的駕駛或乘坐變得非常不舒適。
另 一方面,在專利文獻(xiàn)3的片狀發(fā)熱元件30的情況下,電極32和33、 聚合物電阻器34、基底31以及覆蓋層35是柔韌性的,因此,當(dāng)用于車輛 座椅加熱器中或用于方向盤加熱器中時(shí),乘坐或者觸摸方向盤是舒適的。 然而,由于片狀發(fā)熱元件30由六個(gè)層形成,具有制造產(chǎn)率低和成本高的缺 點(diǎn)。
10專利文獻(xiàn)1:日本專利申請(qǐng)z〉開No.S56-13689 專利文獻(xiàn)2:日本專利申請(qǐng),^開No.H8-120182 專利文獻(xiàn)3:美國(guó)專利No.7049559
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)的這些問題,并且將提供具有優(yōu)良的柔韌性、 耐用性和可靠性以及低的制造成本的片狀發(fā)熱元件作為其目的。當(dāng)在車輛 座椅加熱器中或在方向盤加熱器中使用本發(fā)明的片狀發(fā)熱元件時(shí),乘坐時(shí) 乘客感覺舒適,而當(dāng)觸摸方向盤時(shí)司機(jī)感覺舒適。
根據(jù)本發(fā)明的片狀發(fā)熱元件包括基底片(substrate sheet),其由電 絕緣材料制成;以及線路,其由導(dǎo)電材料制成,且被設(shè)置為在所述基底片 上在所述線路之間具有間距。所述片狀發(fā)熱元件還包括至少一個(gè)PTC電阻 器片,所述PTC電阻器片(resistor sheet)與所述線路電接觸且被配置為 以自調(diào)節(jié)方式響應(yīng)于來自所述線路的電供給而發(fā)熱。
所述至少一個(gè)PTC電阻器片的厚度為20-200微米,或者優(yōu)選30-100 微米。
所述至少一個(gè)PTC電阻器片包含樹脂成分和導(dǎo)電材料。所述樹脂成分 包含反應(yīng)性樹脂(reactant resin)和與所述反應(yīng)性樹脂交聯(lián)的活性樹脂。 所述導(dǎo)電材料包括炭黑和石墨中的至少一種。所述至少一個(gè)PTC電阻器片 可被熱熔以實(shí)現(xiàn)與所述線路的電接觸。
所述至少一個(gè)PTC電阻器片具有范圍在0.0007Q'm與0,016ft.m之間 或優(yōu)選地在O.OOllfl.m與0.0078ft.m之間的電阻率。
所述至少一個(gè)PTC電阻器片包含阻燃劑。所述阻燃劑包括基于磷的阻 燃劑、基于氮的阻燃劑、基于硅氧烷(silicone)的阻燃劑、無機(jī)阻燃劑和 基于閨素的阻燃劑中的至少一種。所述阻燃劑以5重量。/。以上、優(yōu)選地 10-30重量%或最優(yōu)地15-25重量%的含量包含在所述至少一個(gè)PTC電阻 器片中。由于包含阻燃劑,所述至少一個(gè)PTC電阻器片滿足以下條件中的 至少一個(gè)(a )當(dāng)用氣焰燃燒所述至少一個(gè)PTC電阻器片的一端且在60秒鐘后 熄滅所述氣焰時(shí),即使所述至少一個(gè)PTC電阻器片被燒焦,所述至少一個(gè) PTC電阻器片也不燃燒;
(b) 當(dāng)用氣焰燃燒所述至少一個(gè)PTC電阻器片的一端時(shí),所述至少 一個(gè)PTC電阻器片著火不超過60秒鐘,但火焰在2英寸內(nèi)熄滅;或者
(c) 當(dāng)用氣焰燃燒所述至少一個(gè)PTC電阻器片的一端時(shí),即使所述 至少一個(gè)PTC電阻器片著火,在距離表面1/2英寸厚的區(qū)域內(nèi),火焰也不 以4英寸/分鐘以上的速度蔓延。
所述至少一個(gè)PTC電阻器片包含防液樹脂。所述防液樹脂包括乙烯/ 乙烯醇共聚物、熱塑性聚酯樹脂、聚酰胺樹脂、聚丙烯樹脂或離子交聯(lián)聚 合物(ionomer)或者它們的組合。所述防液樹脂以10重量%以上,優(yōu)選 地10-70重量%或最優(yōu)地30-50重量%的含量包含在所述至少一個(gè)PTC電 阻器片中。
所述線路被縫合到所述基底片上。所述線路的直徑等于或小于lmm, 或優(yōu)選等于或小于0.5mm,并且其電阻率等于或小于1 (fl/m)。形成所 述線路的導(dǎo)電材料可以為銅、錫鍍敷的銅、或銅-銀合金。所述線路以約 70-150mm的間距設(shè)置。
所述至少一個(gè)PTC電阻器片呈現(xiàn)比基底片高的彈性,且在小于7kgf 的負(fù)載下a量大于5%。
所述基底片由從用針穿孔的聚酯纖維形成的非紡織或紡織品制成。所 述片狀發(fā)熱元件還包括覆蓋片(cover sheet),所述覆蓋片由電絕緣材料 制成,且與所述基底片協(xié)作以包圍所述線路和所述至少一個(gè)PTC電阻器 片。所述覆蓋片由從聚酯纖維形成的非紡織或紡織品制成。所述基底片和 所M蓋片中的至少一者包含阻燃劑。
在根據(jù)本發(fā)明的片狀發(fā)熱元件中,所述線路可設(shè)置在所述至少一個(gè) PTC電阻器片與所述基底片之間。在替代方案中,所述至少一個(gè)PTC電 阻器片設(shè)置在所述線路與所述基底片之間。
根據(jù)本發(fā)明的片狀發(fā)熱元件還包括防液膜。所述防液膜可包含乙烯/乙烯醇共聚物、熱塑性聚酯樹脂、聚酰胺樹脂、聚丙烯樹脂、或離子交聯(lián)
聚合物、或者它們的組合。所述防液膜的厚度為5-100微米,或者優(yōu)選為 10-50微米。所述防液膜設(shè)置在所述至少一個(gè)PTC電阻器片與所述基底片 之間。所述防液膜可包括阻燃劑。
所述線路中的至少一條以波形方式延伸。如此設(shè)置所述線路,以便多 于兩條線路對(duì)所述至少一個(gè)PTC電阻器片中的每一個(gè)供電。
根據(jù)本發(fā)明的片狀發(fā)熱元件還可包括導(dǎo)電膜,所述導(dǎo)電膜設(shè)置在所述 線路與所述至少一個(gè)PTC電阻器片之間,且允許所述線路在其上滑動(dòng)。所 述導(dǎo)電膜由石墨膏或包含石墨的樹脂化合物制成。
所述至少一個(gè)PTC電阻器片包括用PTC電阻器材料浸漬的非紡織或
坊織品。
才艮據(jù)本發(fā)明的所述片狀發(fā)熱元件還包括由熱塑性彈性材料制成的覆蓋 膜。所述覆蓋膜可以由基于聚烯烴的熱塑性彈性材料、基于苯乙烯的熱塑 性彈性材料、或基于氨基甲酸乙酯的熱塑性彈性材料、或者它們的組合制 成。
所述基底片和所述至少一個(gè)PTC電阻器片中的至少一者可形成有多 個(gè)狹縫(slit)或多個(gè)缺口 (notch)。
圖1A是現(xiàn)有技術(shù)的片狀發(fā)熱元件的透明平面視圖。
圖1B是在圖1A中示出的片狀發(fā)熱元件的截面視圖。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)的片狀發(fā)熱元件的制造設(shè)備的結(jié)構(gòu)的實(shí)例的截面簡(jiǎn)圖。
圖3是另 一現(xiàn)有技術(shù)的片狀發(fā)熱元件的截面視圖。
圖4A是本發(fā)明的實(shí)施例1的片狀發(fā)熱元件的平面視圖。
圖4B是在圖4A中示出的片狀發(fā)熱元件的截面視圖。
圖4C是在圖4A中示出的片狀發(fā)熱元件的第一修改實(shí)施例的截面視圖。
13圖4D是在圖4A中示出的片狀發(fā)熱元件的第二修改實(shí)施例的截面視圖。
圖5A是本發(fā)明的實(shí)施例1的片狀發(fā)熱元件被附于其上的車輛座椅的 透明橫向視圖。
圖5B是示于圖5A的座椅的透明前視圖。
圖6A和圖6B是在本發(fā)明中使用的聚合物電阻器的實(shí)施例1的圖。
圖6C和圖6D是在本發(fā)明中使用的聚合物電阻器的實(shí)施例2的圖。
圖7A是本發(fā)明的實(shí)施例2的片狀發(fā)熱元件的平面視圖。
圖7B是在圖7A中示出的片狀發(fā)熱元件的截面^f見圖。
圖7C是在圖7A中示出的片狀發(fā)熱元件的第一修改實(shí)施例的截面視圖。
圖7D是在圖7A中示出的片狀發(fā)熱元件的第二修改實(shí)施例的截面視圖。
圖8A是本發(fā)明的實(shí)施例3的片狀發(fā)熱元件的平面視圖。
圖8B是在圖8A中示出的片狀發(fā)熱元件的截面#見圖。
圖8C是在圖8A中示出的片狀發(fā)熱元件的第一修改實(shí)施例的截面視圖。
圖8D是在圖8A中示出的片狀發(fā)熱元件的第二修改實(shí)施例的截面視圖。
圖9A是本發(fā)明的實(shí)施例4的片狀發(fā)熱元件的平面視圖。
圖9B是在圖9A中示出的片狀發(fā)熱元件的截面視圖。
圖9C是在圖9A中示出的片狀發(fā)熱元件的第一修改實(shí)施例的截面視圖。
圖9D是在圖9A中示出的片狀發(fā)熱元件的第二修改實(shí)施例的截面視
圖10A是本發(fā)明的實(shí)施例5的片狀發(fā)熱元件的平面視圖。
圖IOB是在圖10A中示出的片狀發(fā)熱元件的截面視圖。
圖IOC是在圖IOA中示出的片狀發(fā)熱元件的第一修改實(shí)施例的截面視圖。
圖IOD是在圖IOA中示出的片狀發(fā)熱元件的第二修改實(shí)施例的截面視圖。
圖11A是本發(fā)明的實(shí)施例6的片狀發(fā)熱元件的平面視圖。
圖IIB是在圖11A中示出的片狀發(fā)熱元件的截面視圖。
圖IIC是在圖IIA中示出的片狀發(fā)熱元件的第一修改實(shí)施例的截面視圖。
圖IID是在圖UA中示出的片狀發(fā)熱元件的第二修改實(shí)施例的截面視圖。
圖12A是本發(fā)明的實(shí)施例7的片狀發(fā)熱元件的平面視圖。
圖12B是在圖12A中示出的片狀發(fā)熱元件的截面視圖。
圖12C是在圖12A中示出的片狀發(fā)熱元件的第一修改實(shí)施例的截面視圖。
圖13A是本發(fā)明的實(shí)施例8的片狀發(fā)熱元件的平面視圖。
圖13B是在圖13A中示出的片狀發(fā)熱元件的截面視圖。
圖13C是在圖13A中示出的片狀發(fā)熱元件的第一修改實(shí)施例的截面視圖。
圖13D是在圖13A中示出的片狀發(fā)熱元件的第二修改實(shí)施例的截面視圖。
圖14A是本發(fā)明的實(shí)施例9的片狀發(fā)熱元件的平面視圖。
圖14B是在圖14A中示出的片狀發(fā)熱元件的截面視圖。
圖14C是在圖14A中示出的片狀發(fā)熱元件的第一修改實(shí)施例的截面視圖。
圖14D是在圖14A中示出的片狀發(fā)熱元件的第二修改實(shí)施例的截面視圖。
具體實(shí)施例方式
下面,參考
本發(fā)明的實(shí)施例。應(yīng)注意,本發(fā)明不限于這些實(shí)
15施例。并且,可以適當(dāng)?shù)亟M合對(duì)各個(gè)實(shí)施例特定的結(jié)構(gòu)。 ^炎《趟^斧時(shí)豸滋辨/
以下說明使用上述聚合物電阻器的片狀發(fā)熱元件的一個(gè)實(shí)施例。圖4A 是本發(fā)明的片狀發(fā)熱元件的實(shí)施例1的平面視圖,圖4B是沿著線4B-4B 截取的圖4A的片狀發(fā)熱元件的截面視圖。
片狀發(fā)熱元件40包括絕緣基底41 、第 一線電極42A、第二線電極42B、 以及聚合物電阻器44。線電極42A、 42B有時(shí)合稱為線電極42。用線43 將線電極42縫合到絕緣基底41上。以膜的形式在該結(jié)構(gòu)的頂上熱粘附聚 合物電阻器44。
以下面的方式制成片狀發(fā)熱元件40。首先,在絕緣基底41上左右對(duì) 稱地設(shè)置線電極42A、 42B。接下來,用線43將線電極42A、 42B部分地 縫合到絕緣基底41上。接著,例如,使用T模具壓擠機(jī)(T-die extruder ), 在絕緣基底41上將聚合物電阻器44壓擠成膜。之后,用層壓機(jī)熔接 (mdt-adhere )聚合物電阻器44且使其附到絕緣基底41上。
對(duì)聚合物電阻器44的厚度沒有特別限制,但是,當(dāng)考慮到柔韌性、材 料成本、合適的電阻值、以及施加負(fù)載時(shí)的強(qiáng)度時(shí),20-200微米的厚度是 合適的,優(yōu)選30-100微米的厚度。
在將聚合物電阻器44熔接到線電極42和絕緣基底41上之后,對(duì)片狀 發(fā)熱元件的中心部分穿孔。中心部分被穿孔的位置不限于圖中所示的位置。 存在這樣的情況,其中對(duì)中心部分的穿孔是在其他位置,這取決于應(yīng)用。 為了避免穿孔,必須調(diào)整線電極42的布線圖形。
例如,在車輛座椅加熱器中使用上述片狀發(fā)熱元件40。在這種情況下, 如圖5A和5B中所示,將片狀發(fā)熱元件40附設(shè)于座椅部分50上和以從座 椅部分50隆起的方式設(shè)置的靠背51上。座椅部分50和靠背51具有座椅 基體材料52和覆蓋座椅基體材料52的座套53。座椅基體材料52由諸如 氨基曱酸乙酯墊的柔韌性材料形成,并且當(dāng)由乘坐的人施加負(fù)載時(shí)改變其 形狀,而當(dāng)負(fù)栽移除時(shí)恢復(fù)其原形。以聚合物電阻器44側(cè)面向座椅基體材 料52且絕緣基底41面向座套53的方式附設(shè)片狀發(fā)熱元件40。因?yàn)槠瑺畎l(fā)熱元件40具有PTC特性,因此,由于溫度快速上升,耗 費(fèi)的能量很少。沒有PTC特性的發(fā)熱元件必須有額外的溫度控制器。該額 外的溫度控制器通過接通和關(guān)斷電流來控制發(fā)熱溫度。特別地,當(dāng)發(fā)熱元 件具有線路熱射線時(shí),在線性熱射線之間存在多個(gè)低溫部位。為了盡可能 多地減少這些低溫部位,在沒有PTC特性的發(fā)熱元件的情況下,接通時(shí)發(fā) 熱溫度升高至約80。C。由此,沒有PTC特性的發(fā)熱元件必須被設(shè)置在座 椅內(nèi)距離座套53 —定距離的深度處。
比較而言,在具有PTC特性的片狀發(fā)熱元件40的情況下,發(fā)熱溫度 自動(dòng)控制在40'C-45'C的范圍內(nèi)。由于在這樣的片狀發(fā)熱元件40中發(fā)熱溫 度保持為較低,其可以被設(shè)置為靠近座套53。此外,由于發(fā)熱元件設(shè)置在 座套53附近,其可以將熱量快速傳送給乘坐的乘客。并且,由于發(fā)熱溫度 保持較低,可以降低能量消耗。
接下來進(jìn)一步說明本發(fā)明的片狀發(fā)熱元件43的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖6A-圖6D 示出在本發(fā)明的片狀發(fā)熱元件中使用的聚合物電阻器44的實(shí)例。圖6A和 圖6B示出使用諸如炭黑的顆粒狀導(dǎo)體的聚合物電阻器44。圖6C和圖6D 示出使用纖維導(dǎo)體的聚合物電阻器。圖6A和6C示出在室溫下聚合物電阻 器"的內(nèi)部結(jié)構(gòu),圖6C和6D示出當(dāng)溫度從圖6A和6B所示的狀態(tài)升高 時(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
圖6A和圖6B所示的聚合物電阻器44具有諸如炭黑的顆粒狀導(dǎo)體60。 顆粒狀導(dǎo)體60在樹脂成分62中形成點(diǎn)接觸,從而形成導(dǎo)電通路。當(dāng)在電 極42A和42B之間施加電流時(shí),電流流過顆粒狀導(dǎo)體60,從而聚合物電 阻器44變熱。隨著聚合物電阻器44變熱,樹脂成分62擴(kuò)展。由此,如圖 6B中所示,由顆粒狀導(dǎo)體60產(chǎn)生的電通路被切斷。結(jié)果,聚合物電阻器 44的電阻率大幅增力口。
圖6C和圖6D所示的聚合物電阻器44使用纖維導(dǎo)體61作為導(dǎo)體。這 些纖維導(dǎo)體61位于樹脂成分62內(nèi)縱向上彼此的頂部上。當(dāng)在電極42A和 42B之間施加電流時(shí),該聚合物電阻器44也變熱,并且隨著其變熱,聚合 物電阻器44的電阻率大幅增加。纖維導(dǎo)體61的實(shí)例包括由錫鍍敷的和銻摻雜的氧化鈥制成的導(dǎo)電陶 瓷纖維、基于鈦酸鉀的導(dǎo)電陶瓷觸須、銅或鋁金屬纖維、其表面上形成有 導(dǎo)電層的金屬鍍敷的玻璃纖維、碳纖維、碳納米管、或由聚苯胺形成的纖 維導(dǎo)電聚合物等。并且,可以使用薄片(flake)導(dǎo)體來替代纖維導(dǎo)體61。 薄片導(dǎo)體的實(shí)例包括諸如在其表面上形成有導(dǎo)電層的云母薄片的陶瓷薄 片、銅或鋁等的金屬薄片、或者薄片石墨。
上述導(dǎo)體可以單獨(dú)使用或者混合兩種以上使用,根據(jù)所希望的PTC特 性適當(dāng)?shù)剡x擇該導(dǎo)體。
通過混合呈現(xiàn)PTC特性的反應(yīng)性樹脂和與該反應(yīng)性樹脂反應(yīng)的活性 樹脂,形成聚合物電阻器44的樹脂成分62。反應(yīng)性樹脂優(yōu)選為具有g(shù) 的改性聚乙烯?;钚詷渲瑑?yōu)選為具有環(huán)氧基的改性聚乙烯。通過將它們混 合在一起,反應(yīng)性樹脂中的羰基與活性樹脂中的環(huán)氧基的氧化學(xué)鍵合,從 而聚合物電阻器在其內(nèi)部具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)。
與其中樹脂成分62僅由反應(yīng)性樹脂形成的情況相比,由于該交聯(lián)結(jié) 構(gòu),聚合物電阻器44的熱膨脹比率的溫度特性和熔化溫度特性更穩(wěn)定。由 于活性樹脂和反應(yīng)性樹脂因交聯(lián)結(jié)構(gòu)而牢固鍵合,即使在反復(fù)冷卻和加熱 而導(dǎo)致反復(fù)熱膨脹和熱收縮的條件下,聚合物電阻器也保持熱膨脹比率的 溫度特性和熔化溫度特性,從而抑制隨著時(shí)間的推移熱膨脹比率的溫度特 性和熔化溫度特性的變化。換句話說,即使隨著時(shí)間的推移,聚合物電阻 器44仍保持恒定的熱膨脹比率的溫度特性和恒定的熔化溫度特性。
除了通過氧之外,還可以通過氮發(fā)生該交聯(lián)反應(yīng)。如果通過攪拌混合 包含具有至少氧或氮的官能團(tuán)的活性樹脂和具有能夠與該官能團(tuán)反應(yīng)的官 能團(tuán)的反應(yīng)性樹脂,則發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。下面給出活性樹脂的官能團(tuán)和反應(yīng) 性樹脂的官能團(tuán)的除了上述環(huán)氧基和l^之外的實(shí)例。
除了羰基之外,反應(yīng)性樹脂的官能團(tuán)的實(shí)例包括加聚的(in addition polymerization)環(huán)氧基、羧基、酯基、羥基、氨基、乙烯基、馬來酐基、 以及喁唑啉基。除了環(huán)氧基之外,活性樹脂的官能團(tuán)的實(shí)例包括喁唑啉基 和馬來酐基。
18由于車輛座椅加熱器需要在40-50。C的相對(duì)低的發(fā)熱溫度下變熱,因 此,呈現(xiàn)PTC特性的反應(yīng)性樹脂可以優(yōu)選為低熔點(diǎn)的改性的烯烴樹脂,例 如乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、乙晞/丙烯酸乙酯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸甲 酯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸共聚物、乙烯/丙烯酸丁酯共聚物、或其他酯型 乙烯共聚物。
不一定需要通過攪拌來混合反應(yīng)性樹脂和活性樹脂而制備樹脂成分 62。即使使用反應(yīng)性樹脂本身,也可呈現(xiàn)PTC特性。因此,如果允許隨著 時(shí)間推移PTC特性在一定程度上改變,則可以使用反應(yīng)性樹脂本身。當(dāng)使 用反應(yīng)性樹脂本身時(shí),根據(jù)所希望的PTC特性值來適當(dāng)?shù)剡x擇反應(yīng)性樹脂 的種類。
在上述說明中,使活性樹脂和反應(yīng)性樹脂反應(yīng),以使樹脂成分62的反 應(yīng)性樹脂具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)。然而,可以使用與活性樹脂不同的交聯(lián)劑。并且, 還可以不使用活性樹脂,而是通過用電子束輻射反應(yīng)性樹脂,在反應(yīng)性樹 脂中形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。在這種情況下,可以使用不具有上述官能團(tuán)的反應(yīng)性 樹脂。
由于聚合物電阻器44是柔韌性膜,當(dāng)對(duì)片狀發(fā)熱元件40施加外力時(shí), 聚合物電阻器44以與絕緣基底41相同的方式拉伸和改變其形狀。聚合物 電阻器44應(yīng)與絕緣基底41的柔韌性相同,或者比絕緣基底41更柔韋刃。如 果聚合物電阻器44與絕緣基底41的柔韌性相同或者比絕緣基底41更柔 韌,則聚合物電阻器44的耐用性和可靠性提高,這是因?yàn)?,絕緣基底41 具有比聚合物電阻器44大的機(jī)械強(qiáng)度,并且當(dāng)施加外力時(shí),絕緣基底41 用于限制聚合物電阻器44的拉伸或形狀改變。
如果在車輛座椅加熱器中使用聚合物電阻器44,對(duì)于聚合物電阻器44 而言,包含阻燃劑會(huì)更加有利。車輛座椅加熱器必須滿足美國(guó)FMVSS302 的可燃性標(biāo)準(zhǔn)。具體地,其必須滿足下列條件中的任何一條
(1 )當(dāng)用氣焰燃燒聚合物電阻器44的一端且在60秒鐘后熄滅該氣焰 時(shí),即使聚合物電阻器44被燒焦,該聚合物電阻器44本身也不燃燒。
(2)當(dāng)用氣焰燃燒聚合物電阻器44的一端時(shí),聚合物電阻器44著火不超過60秒鐘,但火焰在2英寸內(nèi)熄滅。
(3)當(dāng)用氣焰燃燒聚合物電阻器44的一端時(shí),即使聚合物電阻器44 著火,在距離表面1/2英寸厚的區(qū)域內(nèi),火焰不以4英寸/分鐘以上的速度 蔓延。
不可燃性定義如下。用氣焰燃燒樣品的一端60秒鐘。當(dāng)在60秒鐘后 熄滅該火焰時(shí),即使在該樣品上殘留有被燒焦的殘留物,該樣品也不燃燒。 自熄滅是指樣品著火不超過60秒鐘,并且所燃燒的部分在2英寸內(nèi)。
阻燃劑可以為基于磷的阻燃劑,例如磷酸銨或磷酸三曱苯酯;基于 氮的化合物,例如三聚氰胺、胍或脒基脲;或基于硅氧烷的化合物;或這 些阻燃劑的組合??梢允褂弥T如氧化鎂或三氧化銻的無機(jī)阻燃劑、或者諸 如基于溴的或基于氯的化合物的基于囟素的阻燃劑。
如果阻燃劑在室溫下為液體,或者具有這樣的熔點(diǎn),以便其在混合溫 度下熔化,則特別有利??梢酝ㄟ^使用基于磷的、基于氨的或基于硅氧烷 的化合物中的至少一種,提高聚合物電阻器44的柔韌性,從而提高片狀發(fā) 熱元件的才幾械耐用性和柔韌性。
如下確定所添加的阻燃劑的量。如果存在很少的阻燃劑,不可燃性變 差,不能滿足不可燃性的上述條件中的任何一條。鑒于此,所添加的阻燃 劑的相對(duì)于聚合物電阻器44的量應(yīng)為5重量%以上。然而,當(dāng)阻燃劑的量 增加時(shí),樹脂成分62與包含在其中的導(dǎo)體60或?qū)w61之間的成分均衡變 差,聚合物電阻器44的電阻率增大,從而PTC特性變差。鑒于此,所添 加的阻燃劑的相對(duì)于聚合物電阻器44的量?jī)?yōu)選為10-30重量%,最優(yōu)為 15-25重量%。
向聚合物電阻器44中添加防液樹脂是有利的,從而使聚合物電阻器 44具有防液性。防液性防止聚合物電阻器44由于與液體化學(xué)物接觸而劣 化,這些液體化學(xué)物為,例如包括發(fā)動(dòng)機(jī)油、諸如制動(dòng)油的極性油和其他 油的無機(jī)油、或者諸如稀釋劑和其他有機(jī)溶劑的低分子量溶劑。
當(dāng)聚合物電阻器44與上述液體化學(xué)物接觸時(shí),包含大量非晶樹脂的樹 脂成分62容易擴(kuò)展和體積變化,以致導(dǎo)體的導(dǎo)電通路被切斷,且電阻增大。該現(xiàn)象等同于由熱引起的體積(或PTC特性)變化。當(dāng)聚合物電阻器44 與上述液體化學(xué)物接觸時(shí),即使液體干燥后,也不能恢復(fù)初始電阻率值。 即使電阻率值恢復(fù),恢復(fù)也要花費(fèi)時(shí)間。
為了使聚合物電阻器44具有防液性,向聚合物電阻器44中添加高度 結(jié)晶性的防液樹脂,以1更樹脂成分62和導(dǎo)體60、 61部分地化學(xué)鍵合到該 防液樹脂上。結(jié)果,即使聚合物電阻器44與上述液體化學(xué)物接觸,也能抑 制樹脂成分62的擴(kuò)展。
防液樹脂包含選自乙烯/乙烯醇共聚物、熱塑性聚酯樹脂、聚酰胺樹脂、 聚丙烯樹脂或離子交聯(lián)聚合物中的至少 一種,或者可使用這些防液樹脂的 組合。這些防液樹脂不僅使聚合物電阻器44具有防液性,而且它們還起著 防止樹脂成分62的柔韌性降低的作用。換句話說,這些防液樹脂保持聚合 物電阻器44的柔韌性。
所添加的防液樹脂的量?jī)?yōu)選為相對(duì)于聚合物電阻器44中的樹脂成分 62的10重量%以上。從而,聚合物電阻器44的防液性提高。然而,當(dāng)存 在大量防液樹脂時(shí),聚合物電阻器44本身將硬化,其柔韌性將降低。并且, 導(dǎo)體將被俘獲在防液樹脂內(nèi),即使在溫度升高時(shí)導(dǎo)電通路也幾乎不能被切 斷,因而PTC特性將最終降低。因此,為了保持聚合物電阻器的柔韌性且 維持有利的PTC特性,防液樹脂的量?jī)?yōu)選在10-70重量%的范圍內(nèi),最優(yōu) 在30-50重量%的范圍內(nèi)。
進(jìn)行下面的測(cè)試,以調(diào)查上述防液樹脂的作用。首先,制備不包含防 液樹脂的聚合物電阻器44,并且制備分別包含不同的防液樹脂(50重量% ) 的多個(gè)聚合物電阻器44。將上述液體化學(xué)物滴到這些聚合物電阻器44上, 并且使它們擱置24小時(shí)。在對(duì)這些聚合物電阻器44施加電流24小時(shí)后, 使它們?cè)谑覝叵聰R置24小時(shí)。在測(cè)試之前和之后測(cè)量這些聚合物電阻器的 電阻率值。發(fā)現(xiàn)不包含防液樹脂的聚合物電阻器44顯示出與測(cè)試之前相比 提高了 200-300倍的電阻率。
比較而言,在所有包含防液樹脂的聚合物電阻器44中,與測(cè)試之前相 比電阻率增加了不大于1.5-3倍。該測(cè)試表明,向聚合物電阻器44中添加防液樹脂可以抑制形成聚合物電阻器44的樹脂成分62的擴(kuò)展,該擴(kuò)展是 由與諸如有機(jī)溶劑或飲料的液體化學(xué)物接觸而引起的。換句話說,通過向
聚合物電阻器44中添加防液樹脂,可以使聚合物電阻器44的電阻率穩(wěn)定, 并且片狀發(fā)熱元件可以具有高水平的耐用性。
在片狀發(fā)熱元件40的縱向方向上在兩行中設(shè)置彼此面對(duì)而設(shè)置的一 對(duì)線電極42A、 42B。如此設(shè)置聚合物電阻器44,以l更分別覆蓋在這對(duì)線 電極42A、 42B上。當(dāng)從線電極42A、 42B對(duì)聚合物電阻器44供電時(shí),電 流流到聚合物電阻器44,從而聚合物電阻器44發(fā)熱。
利用聚酯線43,使用縫合機(jī)器將線電極42縫合到絕緣基底41上。由 此,線電極42被牢固地附于絕緣基底41上,使其能夠隨著絕緣基底41 改變形狀而改變其形狀,從而提高片狀發(fā)熱元件的機(jī)械可靠性。
線電極42由至少金屬導(dǎo)體線和/或其中金屬導(dǎo)體線絞合在一起的絞合 金屬導(dǎo)體線形成。金屬導(dǎo)體線材料可以是銅、錫鍍敷的銅、或銅-銀合金。 從機(jī)械強(qiáng)度的觀點(diǎn),使用銅-銀合金時(shí)有利的,這是因?yàn)槠渚哂懈叩目估瓘?qiáng) 度。具體地,通過將19根具有0.05微米直徑的銅-銀合金線絞合在一起, 形成線電極42。
線電極42的電阻應(yīng)盡可能低,并且沿著線電極42的電壓降應(yīng)很小。 如此選擇線電極42的電阻,以4更對(duì)片狀發(fā)熱元件施加的電壓的電壓降為 1V以下。換句話說,線電極42的電阻率為1Q/m以下是有利的。如果線 電極"的直徑大,其在片狀發(fā)熱元件44中形成凸起,導(dǎo)致在其上乘坐時(shí) 的舒適感的損失。因此,直徑應(yīng)為lmm以下,并且為了在其上乘坐時(shí)感 覺更舒適,希望直徑為0.5mm以下。
線電極42A、 42B之間的距離應(yīng)在約70-150mm的范圍內(nèi)。為了實(shí)用, 線電極42A、 42B之間的距離應(yīng)為約100mm。如果電極之間的距離小于約 70mm,當(dāng)人坐在片狀發(fā)熱元件"上且,壓在線電極42上時(shí),有可能 負(fù)載和撓曲力會(huì)使得線電極42斷裂或受損。另一方面,如果電極之間的距 離大于150mm,則聚合物電阻器44的電阻率必須降低到非常低的水平, 4吏得難以制成具有PTC特性的有用的聚合物電阻器44。如果線電極42A、 42B之間的if巨離為70mm,由于如上所述聚合物電 阻器44的膜厚度為20-200微米,優(yōu)選為30-100微米,聚合物電阻器44 的電阻率應(yīng)在約0.0016-0.016fi/m的范圍內(nèi),優(yōu)選為約0.0023-0.0078Q/m。 此外,如果線電極42A、 42B之間的距離為100mm,則聚合物電阻器44 的電阻率應(yīng)在約0.0011-0.011Q/m的范圍內(nèi),優(yōu)選為約0.0016-0.0055H/m。 并且,如果線電極42A、 42B之間的距離為150mm,則聚合物電阻器44 的電阻率應(yīng)在約0.0007-0,007ft/m的范圍內(nèi),優(yōu)選為約0.001 l-0.0036il/m。
應(yīng)注意,在該實(shí)施例中,使用線電極作為電極,但本發(fā)明不限于此, 也可以使用金屬箔電極、或者通過銀膏的絲網(wǎng)印刷制成的電極膜等。
可以將由使用穿孔針穿孔的聚酯纖維形成的非紡織品用于絕緣基底 41。也可以使用由聚酯纖維形成的紡織品。該絕緣基底41使片狀發(fā)熱元件 44具有柔韌性。如果施加外力,片狀發(fā)熱元件44可容易地改變其形狀。 因此,如果其被用于車輛座椅加熱器中,在其上乘坐的舒適感提高。片狀 發(fā)熱元件具有與座套材料相同的a特性。具體地,在7kgf以下的負(fù)載下, 其最大^5%。
如上所述,線電極42被縫合到絕緣基底41上。由于縫合,在絕緣基 底"中形成針孔,但上述非紡織品或紡織品可以防止裂紋從針孔展開。 聚酯纖維的非紡織品或紡織品具有良好的透氣性,并且當(dāng)用作車輛座
椅加熱器或方向盤加熱器時(shí),潮氣不會(huì)聚集。由此,即使長(zhǎng)時(shí)間地在其上 乘坐或抓握,也會(huì)保持最初的舒適感,且非常舒適。并且,由于乘客乘坐 時(shí)不發(fā)出像坐在紙上那樣的聲音,即使在其內(nèi)部放置片狀發(fā)熱元件40,座 椅也不損失其舒適感。
并且,希望通過用上述阻燃劑浸漬絕緣基底42而具有不可燃性。阻燃 劑的相對(duì)于絕緣基底41的量應(yīng)為5重量%以上。然而,當(dāng)所添加的阻燃劑 的量增加時(shí),片狀發(fā)熱元件40的制造成本提高。另外,絕緣基底41的物 理特性變差。鑒于此,所添加的阻燃劑的相對(duì)于絕緣基底41的量?jī)?yōu)選為 10-30重量%,最優(yōu)為15-25重量%。
片狀發(fā)熱元件也可具有圖4C所示的類型的防液膜45。防液膜45粘附到絕緣基底41上。以如下方式制成圖4C所示的片狀發(fā)熱元件40。首先, 例如,使用T模具,在絕緣基底41上以膜的形式壓擠出防液樹脂,形成 防液膜45。接著,將線電極42A、 42B設(shè)置在防液膜45上,且用線43縫 合到絕緣基底41和防液膜45上。接著,使用T模具壓擠,在防液膜45 上以膜的形式壓擠出聚合物電阻器44 。聚合物電阻器44將線電極42熱粘 附至防液膜45。
如此附設(shè)片狀發(fā)熱元件40,以便絕緣基底41將接觸其中液體化合物 可滲透的位置。由此,即使液體化學(xué)物滲透到絕緣基底41,其也受到防液 膜45的保護(hù),從而化學(xué)物不能到達(dá)聚合物電阻器44。換句話說,防液膜 45防止化學(xué)物與聚合物電阻器44之間的接觸。如果片狀發(fā)熱元件具有防 液膜45,則聚合物電阻器44不需要具有防液特性。
防液膜45的材料可以為乙烯/乙烯醇共聚物、熱塑性聚酯樹脂、聚酰 胺樹脂、聚丙烯樹脂或離子交聯(lián)聚合物,它們可以被單獨(dú)或組合使用。
從片狀發(fā)熱元件40的柔韌性的角度,防液膜45應(yīng)很薄,但為了獲得 防液性,厚度應(yīng)在5-100微米的范圍內(nèi)。根據(jù)制造生產(chǎn)率和成本,10-50獨(dú)t 米的厚度是最優(yōu)的。
此外,可以向防液膜45中添加上述阻燃劑。所添加的阻燃劑的相對(duì)于 防液膜45的量?jī)?yōu)選為10-30重量%,最優(yōu)為15-25重量%。
并且,片狀發(fā)熱元件可以具有圖4D所示的類型的第二絕緣基底46。 以如下方式制成圖4D的片狀發(fā)熱元件。首先,在第一絕緣基底41上左右 對(duì)稱地設(shè)置線電極42A、 42B,并且用線43將線電極42A、 42B分別部分 地縫合在第一絕緣基底41上。接著,使用T模具壓擠以壓擠出膜,在第 二絕緣基底46上形成聚合物電阻器44。然后,使用諸如層壓機(jī)的設(shè)備, 通過熱粘合將第一絕緣基底41和第二絕緣基底46接合在一起,以使線電 極42和聚合物電阻器44形成接觸。
用與第一絕緣基底41相同的材料和規(guī)格形成第二絕緣基底46。可以 用上述阻燃劑浸漬第二絕緣基底46。所添加的阻燃劑的相對(duì)于絕緣基底46 的量必須為5重量°/。以上,優(yōu)選為10-30重量%,最優(yōu)為15-25重量%。
24由于片狀發(fā)熱元件40的兩側(cè)分別被第一絕緣基底41和第二絕緣基底 46覆蓋,片狀發(fā)熱元件40本身的緩沖效果增強(qiáng)。由此,如果用于車輛座 椅加熱器中,在其上乘坐時(shí)舒適感增強(qiáng)。此外,第二絕緣基底46保護(hù)聚合 物電阻器44不^L碰撞和刮擦。
另外,當(dāng)在車輛加熱器中或在諸如使發(fā)熱元件經(jīng)受由滑動(dòng)構(gòu)成的恒定 外力的條件下使用發(fā)熱元件時(shí),第二絕緣基底46防止聚合物電阻器44的 磨損和損傷。由于聚合物電阻器44被兩個(gè)絕緣基底完全覆蓋,片狀發(fā)熱元 件的電絕緣特性提高。
并且,圖4C所示的發(fā)熱元件40可以具有第二絕緣基底46。
,炎發(fā)趟^伴^,滋浙2
圖7A是本發(fā)明的實(shí)施例2的片狀發(fā)熱元件70的平面視圖,圖7B是 沿著圖7A中的線7B-7B截取的截面視圖。該結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)(參 見圖4A)的區(qū)別在于,在絕緣基底41上以波形線設(shè)置線電極71。
如圖7A中所示,線電極71以波形線設(shè)置在絕緣基底41上,并且通 過線43被附設(shè)。根據(jù)該結(jié)構(gòu),當(dāng)對(duì)片狀發(fā)熱元件70施加外力時(shí),由于線 電極71以波形線設(shè)置,就長(zhǎng)度而言具有可允許的誤差(leeway),因此它 們?nèi)菀椎仨憫?yīng)于張力、拉伸和彎曲而改變形狀。因此,波形線電極71具有 優(yōu)于如圖4A中所示的以直線設(shè)置的線電極42的相對(duì)于外力的機(jī)械強(qiáng)度。
此外,在波形線電極71經(jīng)過的區(qū)域中,對(duì)聚合物電阻器44施加的電 壓變得均勻,并且聚合物電阻器44的發(fā)熱溫度分布變得均勻。
并且,片狀發(fā)熱元件70可具有在實(shí)施例1中所述的防液膜45 (參見 圖7C )。使用線43,在絕緣基底41上將波形線電極71縫合到防皿45 上。
另外,片狀發(fā)熱元件可具有在實(shí)施例1中所述的第二絕緣基底46 (參 見圖7D )。如圖7D所示的被第二絕緣基底46覆蓋的片狀發(fā)熱元件70也 可具有圖7C所示的防液膜。
^炎Jt趟^伴辨^施辨J
圖8A是本發(fā)明的實(shí)施例3的片狀發(fā)熱元件的平面視圖,圖8B是沿著圖8A中的線8B-8B截取的截面視圖。該結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)(參見圖 4A)的區(qū)別在于,在線電極對(duì)42之間設(shè)置輔助線電極81。換句話說,輔 助線電極81設(shè)置在線電極對(duì)42之間,并且與線電極42的情況相同地,使 用由聚酯纖維等制成的線82,通過縫合機(jī)器縫合到絕緣基底41上。
在圖4A中所示的結(jié)構(gòu)中,聚合物電阻器44傾向于在線電極42之間 不均勻地發(fā)熱,并且那部分的電阻率增大,使得電勢(shì)集中在那里。如果持 續(xù)這種狀態(tài),與其他部分相比,聚合物電阻器44的那部分的溫度升高較多, 導(dǎo)致公知的熱線(hot-line )現(xiàn)象。通過如圖8A中那樣設(shè)置輔助線電極81, 在整個(gè)聚合物電阻器44內(nèi)電勢(shì)變得均勻,從而發(fā)熱溫度變得均勻。因此, 可以防止在聚合物電阻器44的部分中發(fā)生熱線現(xiàn)象。
應(yīng)注意,與線電極42類似地,輔助線電極81由金屬導(dǎo)體或絞合金屬 導(dǎo)體形成。
在圖8A和8B中,在線電極對(duì)42之間設(shè)置兩個(gè)輔助線電極81。但輔 助線電極81的數(shù)量不限于此,并且可以根據(jù)聚合物電阻器44的尺寸、線 電極42之間的距離以及所需要的熱分布,確定該數(shù)量。
在圖8A中,輔助線電極81被設(shè)置為基本平行于線電極對(duì)42。但其設(shè) 置不限于此,還可以在線電極對(duì)42之間以Z字形(zig-zag)配置設(shè)置輔 助線電極81。
并且,可以〗象如圖7A和7B所示的實(shí)施例2的線電極71那樣以波形 配置來設(shè)置輔助線電極81。當(dāng)然,可以組合波形線電極71和波形輔助線 電極81。
片狀發(fā)熱元件80可具有在實(shí)施例1中所述的防液膜45(參見圖8C)。 使用線43、 82,將線電極42和輔助線電極81縫合到防液膜45上和絕緣 基底41上。
另外,片狀發(fā)熱元件80可具有在實(shí)施例1中所述的第二絕緣基底46 (參見圖8D)。該配置也可具有圖8C所示的防液膜以及圖8D所示的第 二絕緣基底。
,炎'發(fā)'^^斧付《滋辨4圖9A是本發(fā)明的實(shí)施例4的片狀發(fā)熱元件90的平面視圖。圖9B是 沿著圖9A中的線9B-9B截取的截面視圖。該結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)(參 見圖4A)的區(qū)別在于,通過在絕緣基底41與線電極42之間插入聚合物電 阻器44,設(shè)置聚合物電阻器44。
如下制成實(shí)施例4的片狀發(fā)熱元件卯。首先,在絕緣基底41上熱層 壓聚合物電阻器44作為膜。接著,將線電極42設(shè)置在聚合物電阻器44 上,并且通過縫合機(jī)器縫合在絕緣基底41上。對(duì)線電極42和聚合物電阻 器44進(jìn)行熱壓縮處理,從而將線電極42粘附至聚合物電阻器44。由于線 電極42在聚合物電阻器44上,可以容易地檢驗(yàn)線電極42的設(shè)置位置。當(dāng) 絕緣基底41的中心部分被穿孔以提高柔韌性時(shí),可以可靠地避免對(duì)線電極 42的穿孔。
此外,由于線電極42被縫合到絕緣基底41上,而聚合物電阻器44 已被附設(shè)于絕緣基底41上,因此,在設(shè)置線電極42時(shí)有較大的自由度。 通過使將聚合物電阻器44附設(shè)于絕緣基底41上的工藝為共享工藝,在該 共享工藝之后可以以各種設(shè)置來縫合線電極42以具有各種發(fā)熱圖形,從而 可以容易地制成各種不同的片狀發(fā)熱元件卯。
并且,在該實(shí)施例中,還可以設(shè)置圖8A所示的輔助線電極81。
在該實(shí)施例中,熱粘附線電極42和聚合物電阻器44。但本發(fā)明不限 于此。還可以通過使用導(dǎo)電粘合劑來粘附線電極42和聚合物電阻器44。 還可以通過將它們簡(jiǎn)單地壓在一起而以機(jī)械接觸的方式電連接線電極42 和聚合物電阻器44。
片狀發(fā)熱元件卯還可具有在實(shí)施例1中所述的防液膜45(參見圖9C )。 在防液膜45上熱層壓聚合物電阻器44作為膜,然后通過聚合物電阻器44 和防液膜45,將線電極42縫合到絕緣基底41上。
片狀發(fā)熱元件卯還可具有在實(shí)施例1中所述的第二絕緣基底46 (參 見圖9D)。另外,如圖9D所示的片狀發(fā)熱元件90在壓聚合物電阻器44 與第一絕緣基底41之間可具有圖9C所示的防液膜。
,炎'發(fā),趟^伴的《滋辨5圖10A是本發(fā)明的實(shí)施例5的片狀發(fā)熱元件100的平面視圖。圖10B 是沿著圖10A中的線IOB-IOB截取的截面視圖。該結(jié)構(gòu)與實(shí)施例4的結(jié)構(gòu) (參見圖9A)的區(qū)別在于,在聚合物電阻器44與線電極42之間設(shè)置導(dǎo)電 帶(conductive strip ) 101,線電極42可在該導(dǎo)電帶101上滑動(dòng)。
如下制成實(shí)施例5的片狀發(fā)熱元件100。在絕緣基底41上熱層壓聚合 物電阻器44作為膜。之后,在該聚合物電阻器44上安裝導(dǎo)電帶101。接 著,將線電極42設(shè)置在導(dǎo)電帶101上且用縫合機(jī)器通過導(dǎo)電帶101和聚合 物電阻器44將線電極42縫合到絕緣基底41上。對(duì)線電極42和聚合物電 阻器44進(jìn)行熱壓縮處理,從而將聚合物電阻器44牢固地粘附到線電極42。
例如,由從干燥的石墨膏制成的膜、或由從包含石墨的樹脂化合物制 成的膜,形成導(dǎo)電帶101。當(dāng)在聚合物電阻器44上安裝導(dǎo)電帶101時(shí),這 些膜被熱層壓到聚合物電阻器44或者印刷到聚合物電阻器44上。
由于線電極42可在導(dǎo)電帶101上滑動(dòng),進(jìn)一步提高了片狀發(fā)熱元件 100的柔韌性。由于導(dǎo)電帶101具有優(yōu)良的導(dǎo)電性,因此通過導(dǎo)電帶101 可以更可靠地電連接線電極42和聚合物電阻器44。
應(yīng)注意,在該實(shí)施例中,還可以額外設(shè)置在實(shí)施例3 (參見圖8A)中 所述的輔助線電極81。并且,還可以為輔助線電極81設(shè)置導(dǎo)電帶101。
在該實(shí)施例中,在將聚合物電阻器44粘附到絕緣基底41上之后在聚 合物電阻器44上安裝導(dǎo)電帶101??梢蕴崆皩?dǎo)電帶101附設(shè)于聚合物電 阻器44上。
熱粘附線電極42和聚合物電阻器44。但本發(fā)明不限于此。還可以通 過使用導(dǎo)電粘合劑來粘附線電極42和聚合物電阻器44。還可以通過將它 們簡(jiǎn)單地壓在一起而以機(jī)械接觸的方式電連接線電極42和聚合物電阻器44。
片狀發(fā)熱元件100還可具有在實(shí)施例1中所述的防液膜45 (參見圖 IOC)。在防液膜45上熱層壓聚合物電阻器44作為膜。然后將導(dǎo)電帶101 安裝在聚合物電阻器44上。通過導(dǎo)電帶101、聚合物電阻器44和防皿
45, 將線電極42縫合到絕緣基底41上。片狀發(fā)熱元件100可具有第二絕緣基底46,如圖IOD所示。在第二絕 緣基底46上熱層壓聚合物電阻器44作為膜。然后在聚合物電阻器44上安 裝導(dǎo)電帶IOI。另一方面,線電極42被縫合到第一絕緣基底41上。之后, 通過熱壓縮處理使第二絕緣基底46與第一絕緣基底41接合,從而線電極 42與導(dǎo)電帶101形成接觸,形成單元。
,炎Jt趟^斧W^滋辨6
圖11A是本發(fā)明的實(shí)施例6的片狀發(fā)熱元件110的平面視圖。圖11B 是沿著圖11A中的線11B-11B截取的截面視圖。該結(jié)構(gòu)與實(shí)施例4的結(jié)構(gòu) (參見圖9A)的區(qū)別在于,設(shè)置聚合物電阻器111,替代聚合物電阻器44。 通過用聚合物電阻器浸漬網(wǎng)狀非紡織品或紡織品,制成聚合物電阻器111。
如下制成實(shí)施例6的片狀發(fā)熱元件110。通過在諸如溶劑的液體中分 散和混合在實(shí)施例1-5中所述的聚合物電阻器,制成墨。通過諸如印刷、 涂抹、浸泡等方法,用該墨浸漬網(wǎng)狀非紡織品或紡織品,然后使其干燥, 從而制成聚合物電阻器111。網(wǎng)狀非紡織品或紡織品具有在纖維之間的多 個(gè)小孔,并且樹脂電阻器滲透到這些孔中。
接下來,在聚合物電阻器111上設(shè)置線電極42,并且用縫合機(jī)器將其 縫合到絕緣基底41上。然后通過熱層壓將該聚合物電阻器111粘附到絕緣 基底41。對(duì)線電極42和聚合物電阻器111進(jìn)行熱壓縮處理,從而將聚合 物電阻器44牢固地粘附到線電極42。
在該結(jié)構(gòu)中,由于聚合物電阻器lll由具有多個(gè)孔的網(wǎng)狀非紡織品或 紡織品形成,其呈現(xiàn)高的柔韌度,這是因?yàn)椋谧饔糜谄渖系耐饬ο?,?可以容易地改變形狀。
由于聚合物電阻器被保持在非紡織品或紡織品中的孔內(nèi),聚合物電阻 器111被緊密粘附到絕緣基底41上,從而提高聚合物電阻器111的機(jī)械強(qiáng) 度。
應(yīng)注意,在該實(shí)施例中,用墨型聚合物電阻器浸漬網(wǎng)狀非紡織品或紡 織品。還可以對(duì)網(wǎng)狀非紡織品或紡織品進(jìn)^f亍熱壓縮處理,以用膜型或薄片 型聚合物電阻器浸漬非紡織品或紡織品。另外,在該實(shí)施例中,熱粘附線電極42和聚合物電阻器111。但本發(fā) 明不限于此。還可以通過使用導(dǎo)電粘合劑來粘附線電極42和聚合物電阻器 111。還可以通過將它們簡(jiǎn)單地壓在一起而以機(jī)械接觸的方式電連接線電極 42和聚合物電阻器111。
并且,在該實(shí)施例中,還可以設(shè)置在實(shí)施例3 (參見圖8A)中所述的 輔助線電極81。
片狀發(fā)熱元件110還可具有在實(shí)施例1中所述的防液膜45 (參見圖 11C)。通過層壓粘附聚合物電阻器111和防液膜45。
片狀發(fā)熱元件110可具有第二絕緣基底46,如圖IID所示。用聚合物 電阻器材料浸漬網(wǎng)狀非紡織或紡織品,形成聚合物電阻器111。通過熱層 壓附著聚合物電阻器111和第二絕緣基底46。通過機(jī)器將線電極42縫合 到第一絕緣基底41上。通過熱壓縮處理使第一和第二絕緣基底41、 46與 第一絕緣基底41接合,從而線電極42與線電極42和聚合物電阻器111 形成接觸。
可將第二絕緣基底46設(shè)置為圖IIC所示的片狀發(fā)熱元件IIO。 ,炎發(fā)趟元伴的,施鄉(xiāng)7
圖12A是本發(fā)明的實(shí)施例7的片狀發(fā)熱元件120的平面視圖。圖12B 是沿著圖12A中的線12B-12B截取的截面視圖。該結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu) (參見圖4A)的區(qū)別在于,在聚合物電阻器44上進(jìn)一步設(shè)置覆蓋層121。
覆蓋層121由具有電絕緣特性的材料形成。在使用熱層壓將聚合物電 阻器44層壓到線電極42已被附設(shè)于其上的絕緣基底41上之后,也通過熱 層壓附設(shè)覆蓋層121,以覆蓋聚合物電阻器44。
覆蓋層121具有作為其主要組分的基于聚烯經(jīng)的熱塑性彈性材料、基 于苯乙烯的熱塑性彈性材料、或其本身使用的基于氨基甲酸乙酯的熱塑性 彈性材料、或作為主要組分使用的這些彈性材料的組合。熱塑性彈性材料 使片狀發(fā)熱元件120具有柔韌性。
覆蓋層121保護(hù)片狀發(fā)熱元件120不受碰撞和刮擦,該碰撞和刮* 損傷片狀發(fā)熱元件120。此外,當(dāng)將發(fā)熱元件用于車輛座椅加熱器或者諸如〗吏發(fā)熱元件經(jīng)受由
滑動(dòng)構(gòu)成的恒定外力的條件時(shí),覆蓋層121防止聚合物電阻器44的磨損, 因此片狀發(fā)熱元件120不會(huì)損失其發(fā)熱功能。
并且,由于片狀發(fā)熱元件120被電隔離,即使對(duì)片狀發(fā)熱元件120施 加高電壓,其也是安全的。
應(yīng)如此設(shè)置覆蓋層121,以便覆蓋整個(gè)聚合物電阻器44。然而,考慮 到柔韌性,優(yōu)選^f吏用薄的覆蓋層作為覆蓋層121。
片狀發(fā)熱元件120還可具有在實(shí)施例1中所述的防液膜45 (參見圖 12C )。防液膜45被熱層壓到絕緣基底41上。通過防液膜45將線電極42 縫合到絕緣基底41上。在將聚合物電阻器44熱層壓到防液膜45上之后, 熱層壓覆蓋層121。
^炎Jt趟^斧^-滋辨S
圖13A是本發(fā)明的實(shí)施例8的片狀發(fā)熱元件130的平面視圖。圖13B 是沿著圖13A中的線13B-13B截取的截面視圖。該結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的結(jié)構(gòu) (參見圖4A)的區(qū)別在于,至少絕緣基底41和/或聚合物電阻器44具有 多個(gè)狹縫131。
如下制造實(shí)施例8的片狀發(fā)熱元件130。首先,與實(shí)施例1中同樣地, 將線電極42設(shè)置和縫合在絕緣基底41上。使用T模具壓擠模制,將聚合 物電阻器44壓擠成膜或薄片,并且將聚合物電阻器44熱粘附至絕緣基底 41。在對(duì)絕緣基底41的中心部分穿孔以形成狹長(zhǎng)的孔之后,使用Thomson 穿孔機(jī),以在聚合物電阻器44和絕緣基底41中形成多個(gè)狹縫131。
用Thomson穿孔機(jī)穿孔的部位不限于圖中所示的部位。根據(jù)車輛座椅 的座套53的形狀,可以在除了圖中所示的部位以外的位置設(shè)置穿孔。在這 種情況下,有必要調(diào)整線電極42的布線圖形。
此外,可以將線電極42和聚合物電阻器44附設(shè)到絕緣基底41上,在 該絕緣基底41上已經(jīng)形成有通過Thomson穿孔機(jī)穿孔的狹縫131。在替 代方案中,聚合物電阻器44可被附設(shè)到分隔物(separator),例如聚丙 烯或脫模紙(未示出)上。接著,通過在附設(shè)到絕緣基底41上之前進(jìn)行穿孔,在聚合物電阻器44中形成狹縫131。在前一種情況下,僅僅在絕緣基 底41中形成狹縫131,而在后一種情況下,僅僅在聚合物電阻器44中形 成狹縫131。
由于在該實(shí)施例的片狀發(fā)熱元件130中形成多個(gè)狹縫131,片狀發(fā)熱 元件130可以容易地響應(yīng)于外力而改變形狀,從而當(dāng)在其上乘坐時(shí),增強(qiáng) 舒適感。還可認(rèn)為在絕緣基底41的中心部分中形成的狹長(zhǎng)孔用于使片狀發(fā) 熱元件130具有柔韌性。然而,狹長(zhǎng)孔是為了將片狀發(fā)熱元件130附設(shè)到 座椅上而設(shè)置的,而不是為了使片狀發(fā)熱元件130具有柔韌性而設(shè)置的。 因此,必須在作用上區(qū)分狹長(zhǎng)孔與狹縫131。
應(yīng)注意,還可以在實(shí)施例1-7的片狀發(fā)熱元件上形成該實(shí)施例的狹縫
131。
片狀發(fā)熱元件130還可具有在實(shí)施例1中所述的防液膜45 (參見圖 13C)。首先,與實(shí)施例l中同樣地,通過防液膜45將線電極42縫合到 絕緣基底41上。使用T模具壓擠模制,將聚合物電阻器44壓擠成膜,并 且將聚合物電阻器44熱粘附至線電極42和防液膜45。在對(duì)絕緣基底41 的中心部分穿孔之后,使用Thomson穿孔機(jī),以在線電極42之間形成狹 縫131,從聚合物電阻器44穿過到達(dá)絕緣基底41。
片狀發(fā)熱元件130可具有第二絕緣基底46,如圖13D所示。首先,將 線電極42縫合到第一絕緣基底41上。另 一方面,使用T模具壓擠模制, 將聚合物電阻器44壓擠成膜或薄片,并且將聚合物電阻器44熱粘附至第 二絕緣基底46。通過熱壓縮處理使第一和第二絕緣基底41、 46 ,從 而線電極42與聚合物電阻器44彼此形成接觸。在對(duì)第一絕緣基底41和第 二絕緣基底46的中心部分穿孔之后,使用Thomson穿孔機(jī),以形成穿過 第一絕緣基底41、聚合物電阻器44和第二絕緣基底46的狹縫131。
可以通過使用Thomson穿孔機(jī)對(duì)第一和第二絕緣基底41、 46穿孔, 提前形成狹縫131。在替代方案中,聚合物電阻器44可被附設(shè)到分隔物, 例如聚丙烯或脫才莫紙(未示出)上,并且通過穿孔在聚合物電阻器44中形 成狹縫131。在前一種情況下,僅僅在絕緣基底41、 46中形成狹縫131,
32而在后一種情況下,僅僅在聚合物電阻器44中形成狹縫131。 ,炎發(fā),趟^伴#,滋辦9
圖14A是本發(fā)明的實(shí)施例9的片狀發(fā)熱元件140的平面視圖,圖14B 是沿著圖14A中的線14B-14B截取的截面視圖。該結(jié)構(gòu)與實(shí)施例8的結(jié)構(gòu) (參見圖13A)的區(qū)別在于,設(shè)置多個(gè)缺口 141,替代狹縫131。
如下制成實(shí)施例9的片狀發(fā)熱元件140。首先,將聚合物電阻器44附 設(shè)到分隔物,例如聚丙烯或脫模紙(未示出)上,并且對(duì)聚合物電阻器44 穿孔以形成缺口 141。接下來,在從聚合物電阻器44去除分隔物之后,使 用熱層壓,將聚合物電阻器44附設(shè)到絕緣基底41上,其中在該絕緣基底 41上已縫合有波形線電極71。
由于通過缺口 141,聚合物電阻器44容易地響應(yīng)于外力而改變形狀, 因此當(dāng)在其上乘坐時(shí),舒適感增強(qiáng)。
并且,可以在絕緣基底41上形成類似的缺口 141。在這種情況下,這 些缺口 141有效地起著上述作用,使得當(dāng)在其上乘坐時(shí)可以進(jìn)一步增強(qiáng)舒 適感。
還可以在實(shí)施例1-7的片狀發(fā)熱元件中形成該實(shí)施例的缺口 141。 片狀發(fā)熱元件還可具有在實(shí)施例1中所述的防液膜45(參見圖14C)。 首先,通過防液膜45將波形線電極71縫合到絕緣基底41上。聚合物電阻 器"被附設(shè)到分隔物,例如聚丙烯或脫模紙(未示出)上,并且被穿孔以 在聚合物電阻器44中形成缺口 141。在去除分隔物之后,使用熱層壓機(jī), 將聚合物電阻器44附設(shè)到防液膜45上。
片狀發(fā)熱元件140可具有第二絕緣基底46,如圖14D所示。首先,聚 合物電阻器44被附設(shè)到分隔物,例如聚丙烯或脫模紙(未示出)上,并且 被穿孔以在聚合物電阻器44中形成缺口 141。在將聚合物電阻器44熱層 壓到第二絕緣基底46上之后,去除分隔物。另一方面,在第一絕緣基底 41上以波形縫合線電極42。接著,使用熱壓機(jī),通過熱壓縮處理使第一和 第二絕緣基底接合,從而線電極42與聚合物電阻器44形成接觸,形成單 元。如圖14C所示的片狀發(fā)熱元件140可具有第二絕緣基底46。 工業(yè)適用性
本發(fā)明的片狀發(fā)熱元件具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的PTC特性,并且具有 容易地響應(yīng)于外力而改變形狀的柔韌性。由于該片狀發(fā)熱元件可以附設(shè)到 具有復(fù)雜表面形狀的器具的表面上,因此其可以用于車輛座椅加熱器或方 向盤加熱器中,并且還可以用于需要加熱的諸如地板電發(fā)熱器的應(yīng)用中。 并且,由于優(yōu)良的制造生產(chǎn)率和低成本,應(yīng)用范圍廣泛。
權(quán)利要求
1.一種片狀發(fā)熱元件,包括基底片,其由電絕緣材料制成;線路,其由導(dǎo)電材料制成,且被設(shè)置為在所述基底片上在所述線路之間具有間距;以及至少一個(gè)PTC電阻器片,其與所述線路電接觸且被配置為以自調(diào)節(jié)方式響應(yīng)于來自所述線路的電供給而發(fā)熱。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的片狀發(fā)熱元件,其中所述至少一個(gè)PTC電阻器 片的厚度為20-200孩史米。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中所述至少一個(gè)PTC電阻器 片的厚度為30-100微米。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的片狀發(fā)熱元件,其中所述至少一個(gè)PTC電阻器 片包含樹脂成分和導(dǎo)電材料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的片狀發(fā)熱元件,其中所述樹脂成分包含反應(yīng)性樹 脂和與所述反應(yīng)性樹脂交聯(lián)的活性樹脂。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4的片狀發(fā)熱元件,其中所述導(dǎo)電材料包括炭黑和石 墨中的至少一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中所述至少一個(gè)PTC電阻器 片可被熱熔以實(shí)現(xiàn)與所述線路的電接觸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l的片狀發(fā)熱元件,其中所述至少一個(gè)PTC電阻器 片具有范圍在0.0007ft'm與0.016Q.m之間的電阻率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l的片狀發(fā)熱元件,其中所述至少一個(gè)PTC電阻器 片具有范圍在0.0011 與0.0078n'rn之間的電阻率。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中所述至少一個(gè)PTC電阻器 片包含阻燃劑。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的片狀發(fā)熱元件,其中所述阻燃劑包括基于磷的 阻燃劑、基于氮的阻燃劑、基于硅氧烷的阻燃劑、無機(jī)阻燃劑和基于卣素的阻燃劑中的至少一種。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10的片狀發(fā)熱元件,其中所述至少一個(gè)PTC電阻 器片滿足以下務(wù)fr中的至少一個(gè)(a )當(dāng)用氣焰燃燒所述至少一個(gè)PTC電阻器片的一端且在60秒鐘后 熄滅所述氣焰時(shí),即使所述片被燒焦,所迷片也不燃燒;(b) 當(dāng)用氣焰燃燒所述至少一個(gè)PTC電阻器片的一端時(shí),所述片著 火不超過60秒鐘,但火焰在2英寸內(nèi)熄滅;或者(c) 當(dāng)用氣焰燃燒所述至少一個(gè)PTC電阻器片的一端時(shí),即使所述 片著火,在距離表面1/2英寸厚度的區(qū)域內(nèi),火焰也不以4英寸/分鐘以上 的速度蔓延。
13. 根據(jù)權(quán)利要求10的片狀發(fā)熱元件,其中所述阻燃劑以5重量%以 上的含量包含在所述至少一個(gè)PTC電阻器片中。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10的片狀發(fā)熱元件,其中所述阻燃劑以10-30重量 %的含量包含在所述至少一個(gè)PTC電阻器片中,
15. 根據(jù)權(quán)利要求10的片狀發(fā)熱元件,其中所述阻燃劑以15-25重量 %的含量包含在所述至少一個(gè)PTC電阻器片中。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中所述至少一個(gè)PTC電阻器 片包含防液樹脂。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的片狀發(fā)熱元件,其中所述防液樹脂以IO重量 %以上的含量包含在所述至少一個(gè)PTC電阻器片中。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16的片狀發(fā)熱元件,其中所述防液樹脂以10-70重 量%的含量包含在所述至少一個(gè)PTC電阻器片中。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16的片狀發(fā)熱元件,其中所述防液樹脂以30-50重 量%的含量包含在所述至少一個(gè)PTC電阻器片中。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16的片狀發(fā)熱元件,其中所述防液樹脂包括乙烯/ 乙烯醇共聚物、熱塑性聚酯樹脂、聚酰胺樹脂、聚丙烯樹脂和離子交聯(lián)聚 合物中的至少一種。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中所述至少一個(gè)PTC電阻器片以自調(diào)節(jié)的方式在約40'C與約45'C之間發(fā)熱。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中所述線路被縫合到所述基 底片上。
23. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中所述線路的直徑等于或小 于lmm。
24. 根據(jù)權(quán)利要求l的片狀發(fā)熱元件,其中所述線路的直徑等于或小 于0.5mm。
25. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中所述線路的電阻率等于或 小于1 (Q/m)。
26. 根據(jù)權(quán)利要求l的片狀發(fā)熱元件,其中形成所述線路的導(dǎo)電材料 為銅、錫鍍敷的銅和銅-銀合金中的任何一種。
27. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中通過將19根具有0.05微 米直徑的銅-銀合金線絞合在一起,形成所述線路。
28. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中所述線路以約70-150mm 的間距設(shè)置。
29. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中所述至少一個(gè)PTC電阻器 片呈現(xiàn)等于或高于所述基底片的彈性的彈性。
30. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中所述至少一個(gè)PTC電阻器 片在小于7kgf的負(fù)載下g量大于5%。
31. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中所述基底片由從聚酯纖維 形成的非紡織或紡織品制成。
32. 根據(jù)權(quán)利要求30的片狀發(fā)熱元件,其中用針對(duì)所述基底片穿孑L。
33. 根據(jù)權(quán)利要求l的片狀發(fā)熱元件,還包括覆蓋片,其由電絕緣材 料制成,且與所述基底片協(xié)作以包圍所述線路和所述至少一個(gè)PTC電阻器 片。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33的片狀發(fā)熱元件,其中所述覆蓋片由從聚酯纖維 形成的非紡織或紡織品制成。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33的片狀發(fā)熱元件,其中所述基底片和所ii^蓋片中的至少一者包含阻燃劑。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35的片狀發(fā)熱元件,其中所述阻燃劑包括基于磷的 阻燃劑、基于氮的阻燃劑、基于硅氧烷的阻燃劑、無機(jī)阻燃劑和基于卣素 的阻燃劑中的至少一種。
37. 根據(jù)權(quán)利要求35的片狀發(fā)熱元件,其中所述基底片和所i^A蓋片 中的所述至少一者滿足以下條件中的至少一個(gè)(a )當(dāng)用氣焰燃燒所述基底片和所述覆蓋片中的所述至少 一者的一端 且在60秒鐘后熄滅所述氣焰時(shí),即使所述片被燒焦,所述片也不燃燒;(b )當(dāng)用氣焰燃燒所述基底片和所i^葭蓋片中的所述至少一者的一端 時(shí),所述片著火不超過60秒鐘,但火焰在2英寸內(nèi)熄滅;或者(c )當(dāng)用氣焰燃燒所述基底片和所^蓋片中的所述至少一者的一端 時(shí),即使所述片著火,在距離表面1/2英寸厚的區(qū)域內(nèi),火焰也不以4英 寸/分鐘以上的速度蔓延。
38. 根據(jù)權(quán)利要求35的片狀發(fā)熱元件,其中所述阻燃劑以5重量%以 上的含量包含在所述基底片和所ii^蓋片中的所述至少一者中。
39. 根據(jù)權(quán)利要求35的片狀發(fā)熱元件,其中所述阻燃劑以10-30重量 %的含量包含在所述基底片和所M蓋片中的所述至少 一者中。
40. 根據(jù)權(quán)利要求35的片狀發(fā)熱元件,其中所述阻燃劑以15-25重量 %的含量包含在所述基底片和所述覆蓋片中的所述至少一者中。
41. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中所述線路設(shè)置在所述至少 一個(gè)PTC電阻器片與所述基底片之間。
42. 根據(jù)權(quán)利要求l的片狀發(fā)熱元件,還包括防液膜。
43. 根據(jù)權(quán)利要求42的片狀發(fā)熱元件,其中所述防'皿包含乙烯/乙 烯醇共聚物、熱塑性聚酯樹脂、聚酰胺樹脂、聚丙烯樹脂和離子交聯(lián)聚合 物中的至少一種。
44. 根據(jù)權(quán)利要求42的片狀發(fā)熱元件,其中所述防液膜的厚度為5-100 微米。
45. 根據(jù)權(quán)利要求42的片狀發(fā)熱元件,其中所述防液膜的厚度為10-50微米。
46. 根據(jù)權(quán)利要求42的片狀發(fā)熱元件,其中所述防液膜設(shè)置在所述至 少 一個(gè)PTC電阻器片與所述基底片之間。
47. 根據(jù)權(quán)利要求42的片狀發(fā)熱元件,其中所述防液膜包含阻燃劑。
48. 根據(jù)權(quán)利要求47的片狀發(fā)熱元件,其中所述阻燃劑包括基于磷的 阻燃劑、基于氮的阻燃劑、基于硅氧烷的阻燃劑、無機(jī)阻燃劑和基于卣素 的阻燃劑中的至少一種。
49. 根據(jù)權(quán)利要求47的片狀發(fā)熱元件,其中所述防液膜滿足以下條件 中的至少一個(gè)(a )當(dāng)用氣焰燃燒所述防液膜的一端且在60秒鐘后熄滅所述氣焰時(shí), 即使所述基底片被燒焦,所述防液膜也不燃燒;(b) 當(dāng)用氣焰燃燒所述防液膜的一端時(shí),所述防液膜著火不超過60 秒鐘,但火焰在2英寸內(nèi)熄滅;或者(c) 當(dāng)用氣焰燃燒所述防液膜的一端時(shí),即使所述防液膜著火,在距 離表面1/2英寸厚的區(qū)域內(nèi),火焰也不以4英寸/分鐘以上的速度蔓延。
50. 根據(jù)權(quán)利要求47的片狀發(fā)熱元件,其中所述阻燃劑以5重量%以 上的含量包含在所述防液膜中。
51. 根據(jù)權(quán)利要求47的片狀發(fā)熱元件,其中所述阻燃劑以10-30重量 %的含量包含在所述防液膜中。
52. 根據(jù)權(quán)利要求47的片狀發(fā)熱元件,其中所述阻燃劑以15-25重量 %的含量包含在所述防液膜中。
53. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中所述線路中的至少一條以 波形方式延伸。
54. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中如此設(shè)置所述線路,以便 多于兩條線路對(duì)所述至少一個(gè)PTC電阻器片中的每一個(gè)供電。
55. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中所述至少一個(gè)PTC電阻器 片設(shè)置在所述線路與所述基底片之間。
56. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,還包括導(dǎo)電膜,其設(shè)置在所述線路與所述至少一個(gè)PTC電阻器片之間,且允許所述線路在其上滑動(dòng)。
57. 根據(jù)權(quán)利要求56的片狀發(fā)熱元件,其中所述導(dǎo)電膜由石墨膏和包 含石墨的樹脂化合物中的一種制成。
58. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中所述至少一個(gè)PTC電阻器 片包括用PTC電阻器材料浸漬的非紡織品或紡織品。
59. 根據(jù)權(quán)利要求l的片狀發(fā)熱元件,還包括由熱塑性彈性材料制成 的覆蓋膜。
60. 根據(jù)權(quán)利要求59的片狀發(fā)熱元件,其中所述覆蓋膜由基于聚烯烴 的熱塑性彈性材料、基于苯乙烯的熱塑性彈性材料和基于氨基甲酸乙酯的 熱塑性彈性材料中的至少 一種制成。
61. 根據(jù)權(quán)利要求1的片狀發(fā)熱元件,其中所述基底片和所述至少一 個(gè)PTC電阻器片中的至少一者形成有多個(gè)狹縫。
62. 根據(jù)權(quán)利要求l的片狀發(fā)熱元件,其中所迷基底片和所述至少一 個(gè)PTC電阻器片中的至少一者形成有多個(gè)缺口。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的片狀發(fā)熱元件包括基底片,其由電絕緣材料制成;以及線路,其由導(dǎo)電材料制成,且被設(shè)置為在所述基底片上在所述線路之間具有間距。所述片狀發(fā)熱元件還包括至少一個(gè)PTC電阻器片,所述PTC電阻器片與所述線路電接觸且被配置為以自調(diào)節(jié)方式響應(yīng)于來自所述線路的電供給而發(fā)熱。所述至少一個(gè)PTC電阻器片可包括阻燃劑和/或防液樹脂。根據(jù)本發(fā)明的片狀發(fā)熱元件具有優(yōu)良的柔韌性、耐用性和可靠性以及低的制造成本。當(dāng)在車輛座椅加熱器中或在方向盤加熱器中使用本發(fā)明的片狀發(fā)熱元件時(shí),在其上乘坐時(shí)乘客感覺舒適,而當(dāng)觸摸方向盤時(shí)司機(jī)感覺舒適。
文檔編號(hào)H05B3/34GK101578913SQ200880001410
公開日2009年11月11日 申請(qǐng)日期2008年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月22日
發(fā)明者中島啟造, 宇野克彥, 梅田章廣, 石井隆仁, 福田祐 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社