CN101578913B

CN101578913B - 片状发热元件

Info

Publication number: CN101578913B
Application number: CN2008800014100A
Authority: CN
Inventors: 福田祐; 宇野克彦; 石井隆仁; 中岛启造; 梅田章广
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-01-22
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2028-01-22
Also published as: CN101578913A; CN101578912B; CN101578912A

Abstract

根据本发明的片状发热元件包括：基底片，其由电绝缘材料制成；以及线路，其由导电材料制成，且被设置为在所述基底片上在所述线路之间具有间距。所述片状发热元件还包括至少一个PTC电阻器片，所述PTC电阻器片与所述线路电接触且被配置为以自调节方式响应于来自所述线路的电供给而发热。所述至少一个PTC电阻器片可包括阻燃剂和/或防液树脂。根据本发明的片状发热元件具有优良的柔韧性、耐用性和可靠性以及低的制造成本。当在车辆座椅加热器中或在方向盘加热器中使用本发明的片状发热元件时，在其上乘坐时乘客感觉舒适，而当触摸方向盘时司机感觉舒适。

Description

片状发热元件

技术领域

本发明涉及一种发热元件，具体地，本发明涉及一种具有优良的PTC特性的片状发热元件(sheet heating element)。该片状发热元件具有高度柔韧的特性，以致其可以安装在任何形状的器具的表面上。

背景技术

PTC特性是指当温度升高时电阻随之增大的特性。具有这种PTC特性的片状发热元件具有对其所发射的热的温度自控性能。迄今为止，在这种片状发热元件的发热构件中使用电阻器。该电阻器由电阻器墨形成，该电阻器墨具有分散在溶剂中的基体聚合物和导电材料。

该电阻器墨被印刷在形成发热元件的基体材料上。该墨被干燥，然后被烘焙，从而形成片状电阻器(例如，参见专利文献1、专利文献2和专利文献3)。该电阻器通过传导电而发热。在这种电阻器中使用的导电材料典型地为炭黑、金属粉末、石墨等。典型地将结晶性树脂用作基体聚合物。由这些材料形成的片状发热元件呈现PTC特性。

图1A是在专利文献1中描述的现有技术的片状发热元件的平面视图。为了说明，该图给出了可看到该发热元件的内部结构的透明视图。图1B是沿图1A中的线1B-1B截取的截面视图。如图1A和图1B中所示，片状发热元件10由基底11、电极对12和13、聚合物电阻器14、以及覆盖材料15形成。电极12和13形成梳状形状。基底11是具有电绝缘特性的材料，其由树脂形成，例如，是聚酯膜。

通过在基底11上印刷诸如银胶的导电胶，然后使其干燥，形成电极12、13。聚合物电阻器14与梳状电极12、13形成电接触，并且由这些电极供电。聚合物电阻器14具有PTC特性。聚合物电阻器14由聚合物电阻器墨形成，并且在基底上在与电极12和13形成电接触的位置印刷和干燥该墨。覆盖材料15由与基底11相同种类的材料形成，并且通过覆盖电极12和13以及聚合物电阻器14来保护它们。

在其中聚酯膜被用作基底11和覆盖材料15的情况下，提前使诸如改性的聚乙烯的热熔性树脂16粘着到覆盖材料15。然后，在进行加热的同时，对基底11和覆盖材料15施压。因此，基底11和覆盖材料15被接合。覆盖材料15和热熔性树脂16使电极12和13以及聚合物电阻器14与外部环境隔离。因此，可以长时间保持片状发热元件10的可靠性。

图2示出施加覆盖材料15的设备的结构的截面简图。如该图中所示，形成有两个热辊20、21的层压机22执行热压缩。在该工艺中，将基底11和覆盖材料15置于彼此的顶部上，并且供给到层压机22，其中在基底11上提前形成有电极12、13和聚合物电阻器14，热熔性树脂16被提前施加到覆盖材料15上。利用热辊20、21热压缩基底11和覆盖材料15，从而作为一个单元形成片状发热元件10。

以这种方式形成的聚合物电阻器具有PTC特性，并且由于温度升高，电阻值增大，当达到特定温度时，电阻值大幅增加。由于聚合物电阻器14具有PTC特性，片状发热元件1010具有温度自控功能。

专利文献2公开了一种由非晶聚合物、结晶性聚合物颗粒、导电炭黑、石墨和无机填料形成的PTC成分。该PTC成分分散在有机溶剂中，从而制成墨。然后，该墨被印刷在具有电极的树脂膜上，从而制成聚合物电阻器。另外，执行热处理以实现交联。在聚合物电阻器上沉积树脂膜作为保护层，从而完成片状发热元件。专利文献2的该片状发热元件具有与专利文献1中的片状发热元件相同的PTC发热特性。

图3示出在专利文献3中描述的另一现有技术的片状发热元件的截面视图。如图3中所示，片状发热元件30具有柔韧性基底31。通过印刷，在该柔韧性基底31上依次沉积电极32和33以及聚合物电阻器34。然后，在其顶部上形成柔韧性覆盖层35。基底31具有气体阻挡(gas-barrier)特性和防水特性。基底31包含包括长纤维的聚酯非纺织品(non-wovenfabric)，并且诸如聚氨酯型的热熔性膜被接合到该聚酯非纺织品的表面上。可以用液体，例如聚合物电阻器墨，浸渍基底31。

覆盖层35包含聚酯非纺织品，并且诸如聚酯型的热熔性膜被接合到该聚酯非纺织品的表面上。覆盖层35也具有气体阻挡特性和防水特性。将覆盖层35粘着到基底31，覆盖电极32、33和聚合物电阻器34的整体。专利文献3的片状发热元件30作为一个整体由六个层形成。专利文献3的该片状发热元件30也具有与专利文献1中的相同的PTC发热特性。

在专利文献1和专利文献2的现有技术的片状发热元件10中，使用诸如聚酯膜的刚性材料作为基底11。另外，现有技术的发热元件10具有由基底11、其上印刷的梳状电极12和13、聚合物电阻器14、其上设置有粘合剂层的覆盖材料15形成的五层结构。随着其厚度增加，片状发热元件10失去柔韧性。当使用这样的缺乏柔韧性的片状发热元件10作为车辆座椅加热器时，乘客的乘坐舒适度被折衷。当在方向盘加热器中使用这样的缺乏柔韧性的片状发热元件10时，抓握舒适感被折衷。

由于发热元件10为片状，例如，当用作车辆座椅加热器且乘客在其上乘坐时，力延续至整个发热元件，发热元件10改变其形状。典型地，越靠近发热元件10的边缘，形变的量值越大。因而，在发热元件上不均匀地形成皱褶。这些皱褶将会导致在梳状电极12、13以及聚合物电阻器14中的裂纹。因此，认为这样的发热元件具有低的耐用性。

在基底11和覆盖材料15中使用的聚酯片不具有透气性。因此，当在车辆座椅加热器中或在方向盘加热器中使用发热元件10时，乘客或司机排出的液体容易在其中聚集。长时间的驾驶或乘坐变得非常不舒适。

另一方面，在专利文献3的片状发热元件30的情况下，电极32和33、聚合物电阻器34、基底31以及覆盖层35是柔韧性的，因此，当用于车辆座椅加热器中或用于方向盘加热器中时，乘坐或者触摸方向盘是舒适的。然而，由于片状发热元件30由六个层形成，具有制造产率低和成本高的缺点。

专利文献1：日本专利申请公开No.S56-13689

专利文献2：日本专利申请公开No.H8-120182

专利文献3：美国专利No.7049559

发明内容

本发明解决了现有技术的这些问题，并且将提供具有优良的柔韧性、耐用性和可靠性以及低的制造成本的片状发热元件作为其目的。当在车辆座椅加热器中或在方向盘加热器中使用本发明的片状发热元件时，乘坐时乘客感觉舒适，而当触摸方向盘时司机感觉舒适。

根据本发明的片状发热元件包括：基底片(substrate sheet)，其由电绝缘材料制成；以及线路，其由导电材料制成，且被设置为在所述基底片上在所述线路之间具有间距。所述片状发热元件还包括至少一个PTC电阻器片，所述PTC电阻器片(resistor sheet)与所述线路电接触且被配置为以自调节方式响应于来自所述线路的电供给而发热。

所述至少一个PTC电阻器片的厚度为20-200微米，或者优选30-100微米。

所述至少一个PTC电阻器片包含树脂成分和导电材料。所述树脂成分包含反应性树脂(reactant resin)和与所述反应性树脂交联的活性树脂。所述导电材料包括炭黑和石墨中的至少一种。所述至少一个PTC电阻器片可被热熔以实现与所述线路的电接触。

所述至少一个PTC电阻器片具有范围在0.0007Ω·m与0.016Ω·m之间或优选地在0.0011Ω·m与0.0078Ω·m之间的电阻率。

所述至少一个PTC电阻器片包含阻燃剂。所述阻燃剂包括基于磷的阻燃剂、基于氮的阻燃剂、基于硅氧烷(silicone)的阻燃剂、无机阻燃剂和基于卤素的阻燃剂中的至少一种。所述阻燃剂以5重量％以上、优选地10-30重量％或最优地15-25重量％的含量包含在所述至少一个PTC电阻器片中。由于包含阻燃剂，所述至少一个PTC电阻器片满足以下条件中的至少一个：

(a)当用气焰燃烧所述至少一个PTC电阻器片的一端且在60秒钟后熄灭所述气焰时，即使所述至少一个PTC电阻器片被烧焦，所述至少一个PTC电阻器片也不燃烧；

(b)当用气焰燃烧所述至少一个PTC电阻器片的一端时，所述至少一个PTC电阻器片着火不超过60秒钟，但火焰在2英寸内熄灭；或者

(c)当用气焰燃烧所述至少一个PTC电阻器片的一端时，即使所述至少一个PTC电阻器片着火，在距离表面1/2英寸厚的区域内，火焰也不以4英寸/分钟以上的速度蔓延。

所述至少一个PTC电阻器片包含防液树脂。所述防液树脂包括乙烯/乙烯醇共聚物、热塑性聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚丙烯树脂或离子交联聚合物(ionomer)或者它们的组合。所述防液树脂以10重量％以上，优选地10-70重量％或最优地30-50重量％的含量包含在所述至少一个PTC电阻器片中。

所述线路被缝合到所述基底片上。所述线路的直径等于或小于1mm，或优选等于或小于0.5mm，并且其电阻率等于或小于1(Ω/m)。形成所述线路的导电材料可以为铜、锡镀敷的铜、或铜-银合金。所述线路以约70-150mm的间距设置。

所述至少一个PTC电阻器片呈现比基底片高的弹性，且在小于7kgf的负载下延展量大于5％。

所述基底片由从用针穿孔的聚酯纤维形成的非纺织或纺织品制成。所述片状发热元件还包括覆盖片(cover sheet)，所述覆盖片由电绝缘材料制成，且与所述基底片协作以包围所述线路和所述至少一个PTC电阻器片。所述覆盖片由从聚酯纤维形成的非纺织或纺织品制成。所述基底片和所述覆盖片中的至少一者包含阻燃剂。

在根据本发明的片状发热元件中，所述线路可设置在所述至少一个PTC电阻器片与所述基底片之间。在替代方案中，所述至少一个PTC电阻器片设置在所述线路与所述基底片之间。

根据本发明的片状发热元件还包括防液膜。所述防液膜可包含乙烯/乙烯醇共聚物、热塑性聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚丙烯树脂、或离子交联聚合物、或者它们的组合。所述防液膜的厚度为5-100微米，或者优选为10-50微米。所述防液膜设置在所述至少一个PTC电阻器片与所述基底片之间。所述防液膜可包括阻燃剂。

所述线路中的至少一条以波形方式延伸。如此设置所述线路，以便多于两条线路对所述至少一个PTC电阻器片中的每一个供电。

根据本发明的片状发热元件还可包括导电膜，所述导电膜设置在所述线路与所述至少一个PTC电阻器片之间，且允许所述线路在其上滑动。所述导电膜由石墨膏或包含石墨的树脂化合物制成。

所述至少一个PTC电阻器片包括用PTC电阻器材料浸渍的非纺织或纺织品。

根据本发明的所述片状发热元件还包括由热塑性弹性材料制成的覆盖膜。所述覆盖膜可以由基于聚烯烃的热塑性弹性材料、基于苯乙烯的热塑性弹性材料、或基于氨基甲酸乙酯的热塑性弹性材料、或者它们的组合制成。

所述基底片和所述至少一个PTC电阻器片中的至少一者可形成有多个狭缝(slit)或多个缺口(notch)。

附图说明

图1A是现有技术的片状发热元件的透明平面视图。

图1B是在图1A中示出的片状发热元件的截面视图。

图2是现有技术的片状发热元件的制造设备的结构的实例的截面简图。

图3是另一现有技术的片状发热元件的截面视图。

图4A是本发明的实施例1的片状发热元件的平面视图。

图4B是在图4A中示出的片状发热元件的截面视图。

图4C是在图4A中示出的片状发热元件的第一修改实施例的截面视图。

图4D是在图4A中示出的片状发热元件的第二修改实施例的截面视图。

图5A是本发明的实施例1的片状发热元件被附于其上的车辆座椅的透明横向视图。

图5B是示于图5A的座椅的透明前视图。

图6A和图6B是在本发明中使用的聚合物电阻器的实施例1的图。

图6C和图6D是在本发明中使用的聚合物电阻器的实施例2的图。

图7A是本发明的实施例2的片状发热元件的平面视图。

图7B是在图7A中示出的片状发热元件的截面视图。

图7C是在图7A中示出的片状发热元件的第一修改实施例的截面视图。

图7D是在图7A中示出的片状发热元件的第二修改实施例的截面视图。

图8A是本发明的实施例3的片状发热元件的平面视图。

图8B是在图8A中示出的片状发热元件的截面视图。

图8C是在图8A中示出的片状发热元件的第一修改实施例的截面视图。

图8D是在图8A中示出的片状发热元件的第二修改实施例的截面视图。

图9A是本发明的实施例4的片状发热元件的平面视图。

图9B是在图9A中示出的片状发热元件的截面视图。

图9C是在图9A中示出的片状发热元件的第一修改实施例的截面视图。

图9D是在图9A中示出的片状发热元件的第二修改实施例的截面视图。

图10A是本发明的实施例5的片状发热元件的平面视图。

图10B是在图10A中示出的片状发热元件的截面视图。

图10C是在图10A中示出的片状发热元件的第一修改实施例的截面视图。

图10D是在图10A中示出的片状发热元件的第二修改实施例的截面视图。

图11A是本发明的实施例6的片状发热元件的平面视图。

图11B是在图11A中示出的片状发热元件的截面视图。

图11C是在图11A中示出的片状发热元件的第一修改实施例的截面视图。

图11D是在图11A中示出的片状发热元件的第二修改实施例的截面视图。

图12A是本发明的实施例7的片状发热元件的平面视图。

图12B是在图12A中示出的片状发热元件的截面视图。

图12C是在图12A中示出的片状发热元件的第一修改实施例的截面视图。

图13A是本发明的实施例8的片状发热元件的平面视图。

图13B是在图13A中示出的片状发热元件的截面视图。

图13C是在图13A中示出的片状发热元件的第一修改实施例的截面视图。

图13D是在图13A中示出的片状发热元件的第二修改实施例的截面视图。

图14A是本发明的实施例9的片状发热元件的平面视图。

图14B是在图14A中示出的片状发热元件的截面视图。

图14C是在图14A中示出的片状发热元件的第一修改实施例的截面视图。

图14D是在图14A中示出的片状发热元件的第二修改实施例的截面视图。

具体实施方式

下面，参考附图说明本发明的实施例。应注意，本发明不限于这些实施例。并且，可以适当地组合对各个实施例特定的结构。

片状发热元件的实施例1

以下说明使用上述聚合物电阻器的片状发热元件的一个实施例。图4A是本发明的片状发热元件的实施例1的平面视图，图4B是沿着线4B-4B截取的图4A的片状发热元件的截面视图。

片状发热元件40包括绝缘基底41、第一线电极42A、第二线电极42B、以及聚合物电阻器44。线电极42A、42B有时合称为线电极42。用线43将线电极42缝合到绝缘基底41上。以膜的形式在该结构的顶上热粘附聚合物电阻器44。

以下面的方式制成片状发热元件40。首先，在绝缘基底41上左右对称地设置线电极42A、42B。接下来，用线43将线电极42A、42B部分地缝合到绝缘基底41上。接着，例如，使用T模具压挤机(T-die extruder)，在绝缘基底41上将聚合物电阻器44压挤成膜。之后，用层压机熔接(melt-adhere)聚合物电阻器44且使其附到绝缘基底41上。

对聚合物电阻器44的厚度没有特别限制，但是，当考虑到柔韧性、材料成本、合适的电阻值、以及施加负载时的强度时，20-200微米的厚度是合适的，优选30-100微米的厚度。

在将聚合物电阻器44熔接到线电极42和绝缘基底41上之后，对片状发热元件的中心部分穿孔。中心部分被穿孔的位置不限于图中所示的位置。存在这样的情况，其中对中心部分的穿孔是在其他位置，这取决于应用。为了避免穿孔，必须调整线电极42的布线图形。

例如，在车辆座椅加热器中使用上述片状发热元件40。在这种情况下，如图5A和5B中所示，将片状发热元件40附设于座椅部分50上和以从座椅部分50***的方式设置的靠背51上。座椅部分50和靠背51具有座椅基体材料52和覆盖座椅基体材料52的座套53。座椅基体材料52由诸如氨基甲酸乙酯垫的柔韧性材料形成，并且当由乘坐的人施加负载时改变其形状，而当负载移除时恢复其原形。以聚合物电阻器44侧面向座椅基体材料52且绝缘基底41面向座套53的方式附设片状发热元件40。

因为片状发热元件40具有PTC特性，因此，由于温度快速上升，耗费的能量很少。没有PTC特性的发热元件必须有额外的温度控制器。该额外的温度控制器通过接通和关断电流来控制发热温度。特别地，当发热元件具有线路热射线时，在线性热射线之间存在多个低温部位。为了尽可能多地减少这些低温部位，在没有PTC特性的发热元件的情况下，接通时发热温度升高至约80℃。由此，没有PTC特性的发热元件必须被设置在座椅内距离座套53一定距离的深度处。

比较而言，在具有PTC特性的片状发热元件40的情况下，发热温度自动控制在40℃-45℃的范围内。由于在这样的片状发热元件40中发热温度保持为较低，其可以被设置为靠近座套53。此外，由于发热元件设置在座套53附近，其可以将热量快速传送给乘坐的乘客。并且，由于发热温度保持较低，可以降低能量消耗。

接下来进一步说明本发明的片状发热元件43的详细结构。图6A-图6D示出在本发明的片状发热元件中使用的聚合物电阻器44的实例。图6A和图6B示出使用诸如炭黑的颗粒状导体的聚合物电阻器44。图6C和图6D示出使用纤维导体的聚合物电阻器。图6A和6C示出在室温下聚合物电阻器44的内部结构，图6C和6D示出当温度从图6A和6B所示的状态升高时的内部结构。

图6A和图6B所示的聚合物电阻器44具有诸如炭黑的颗粒状导体60。颗粒状导体60在树脂成分62中形成点接触，从而形成导电通路。当在电极42A和42B之间施加电流时，电流流过颗粒状导体60，从而聚合物电阻器44变热。随着聚合物电阻器44变热，树脂成分62扩展。由此，如图6B中所示，由颗粒状导体60产生的电通路被切断。结果，聚合物电阻器44的电阻率大幅增加。

图6C和图6D所示的聚合物电阻器44使用纤维导体61作为导体。这些纤维导体61位于树脂成分62内纵向上彼此的顶部上。当在电极42A和42B之间施加电流时，该聚合物电阻器44也变热，并且随着其变热，聚合物电阻器44的电阻率大幅增加。

纤维导体61的实例包括由锡镀敷的和锑掺杂的氧化钛制成的导电陶瓷纤维、基于钛酸钾的导电陶瓷触须、铜或铝金属纤维、其表面上形成有导电层的金属镀敷的玻璃纤维、碳纤维、碳纳米管、或由聚苯胺形成的纤维导电聚合物等。并且，可以使用薄片(flake)导体来替代纤维导体61。薄片导体的实例包括诸如在其表面上形成有导电层的云母薄片的陶瓷薄片、铜或铝等的金属薄片、或者薄片石墨。

上述导体可以单独使用或者混合两种以上使用，根据所希望的PTC特性适当地选择该导体。

通过混合呈现PTC特性的反应性树脂和与该反应性树脂反应的活性树脂，形成聚合物电阻器44的树脂成分62。反应性树脂优选为具有羧基的改性聚乙烯。活性树脂优选为具有环氧基的改性聚乙烯。通过将它们混合在一起，反应性树脂中的羰基与活性树脂中的环氧基的氧化学键合，从而聚合物电阻器在其内部具有交联结构。

与其中树脂成分62仅由反应性树脂形成的情况相比，由于该交联结构，聚合物电阻器44的热膨胀比率的温度特性和熔化温度特性更稳定。由于活性树脂和反应性树脂因交联结构而牢固键合，即使在反复冷却和加热而导致反复热膨胀和热收缩的条件下，聚合物电阻器也保持热膨胀比率的温度特性和熔化温度特性，从而抑制随着时间的推移热膨胀比率的温度特性和熔化温度特性的变化。换句话说，即使随着时间的推移，聚合物电阻器44仍保持恒定的热膨胀比率的温度特性和恒定的熔化温度特性。

除了通过氧之外，还可以通过氮发生该交联反应。如果通过搅拌混合包含具有至少氧或氮的官能团的活性树脂和具有能够与该官能团反应的官能团的反应性树脂，则发生交联反应。下面给出活性树脂的官能团和反应性树脂的官能团的除了上述环氧基和羰基之外的实例。

除了羰基之外，反应性树脂的官能团的实例包括加聚的(in additionpolymerization)环氧基、羧基、酯基、羟基、氨基、乙烯基、马来酐基、以及噁唑啉基。除了环氧基之外，活性树脂的官能团的实例包括噁唑啉基和马来酐基。

由于车辆座椅加热器需要在40-50℃的相对低的发热温度下变热，因此，呈现PTC特性的反应性树脂可以优选为低熔点的改性的烯烃树脂，例如乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、乙烯/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。

不一定需要通过搅拌来混合反应性树脂和活性树脂而制备树脂成分62。即使使用反应性树脂本身，也可呈现PTC特性。因此，如果允许随着时间推移PTC特性在一定程度上改变，则可以使用反应性树脂本身。当使用反应性树脂本身时，根据所希望的PTC特性值来适当地选择反应性树脂的种类。

在上述说明中，使活性树脂和反应性树脂反应，以使树脂成分62的反应性树脂具有交联结构。然而，可以使用与活性树脂不同的交联剂。并且，还可以不使用活性树脂，而是通过用电子束辐射反应性树脂，在反应性树脂中形成交联结构。在这种情况下，可以使用不具有上述官能团的反应性树脂。

由于聚合物电阻器44是柔韧性膜，当对片状发热元件40施加外力时，聚合物电阻器44以与绝缘基底41相同的方式拉伸和改变其形状。聚合物电阻器44应与绝缘基底41的柔韧性相同，或者比绝缘基底41更柔韧。如果聚合物电阻器44与绝缘基底41的柔韧性相同或者比绝缘基底41更柔韧，则聚合物电阻器44的耐用性和可靠性提高，这是因为，绝缘基底41具有比聚合物电阻器44大的机械强度，并且当施加外力时，绝缘基底41用于限制聚合物电阻器44的拉伸或形状改变。

如果在车辆座椅加热器中使用聚合物电阻器44，对于聚合物电阻器44而言，包含阻燃剂会更加有利。车辆座椅加热器必须满足美国FMVSS 302的可燃性标准。具体地，其必须满足下列条件中的任何一条：

(1)当用气焰燃烧聚合物电阻器44的一端且在60秒钟后熄灭该气焰时，即使聚合物电阻器44被烧焦，该聚合物电阻器44本身也不燃烧。

(2)当用气焰燃烧聚合物电阻器44的一端时，聚合物电阻器44着火不超过60秒钟，但火焰在2英寸内熄灭。

(3)当用气焰燃烧聚合物电阻器44的一端时，即使聚合物电阻器44着火，在距离表面1/2英寸厚的区域内，火焰不以4英寸/分钟以上的速度蔓延。

不可燃性定义如下。用气焰燃烧样品的一端60秒钟。当在60秒钟后熄灭该火焰时，即使在该样品上残留有被烧焦的残留物，该样品也不燃烧。自熄灭是指样品着火不超过60秒钟，并且所燃烧的部分在2英寸内。

阻燃剂可以为：基于磷的阻燃剂，例如磷酸铵或磷酸三甲苯酯；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；或这些阻燃剂的组合。可以使用诸如氧化镁或三氧化锑的无机阻燃剂、或者诸如基于溴的或基于氯的化合物的基于卤素的阻燃剂。

如果阻燃剂在室温下为液体，或者具有这样的熔点，以便其在混合温度下熔化，则特别有利。可以通过使用基于磷的、基于氨的或基于硅氧烷的化合物中的至少一种，提高聚合物电阻器44的柔韧性，从而提高片状发热元件的机械耐用性和柔韧性。

如下确定所添加的阻燃剂的量。如果存在很少的阻燃剂，不可燃性变差，不能满足不可燃性的上述条件中的任何一条。鉴于此，所添加的阻燃剂的相对于聚合物电阻器44的量应为5重量％以上。然而，当阻燃剂的量增加时，树脂成分62与包含在其中的导体60或导体61之间的成分均衡变差，聚合物电阻器44的电阻率增大，从而PTC特性变差。鉴于此，所添加的阻燃剂的相对于聚合物电阻器44的量优选为10-30重量％，最优为15-25重量％。

向聚合物电阻器44中添加防液树脂是有利的，从而使聚合物电阻器44具有防液性。防液性防止聚合物电阻器44由于与液体化学物接触而劣化，这些液体化学物为，例如包括发动机油、诸如制动油的极性油和其他油的无机油、或者诸如稀释剂和其他有机溶剂的低分子量溶剂。

当聚合物电阻器44与上述液体化学物接触时，包含大量非晶树脂的树脂成分62容易扩展和体积变化，以致导体的导电通路被切断，且电阻增大。该现象等同于由热引起的体积(或PTC特性)变化。当聚合物电阻器44与上述液体化学物接触时，即使液体干燥后，也不能恢复初始电阻率值。即使电阻率值恢复，恢复也要花费时间。

为了使聚合物电阻器44具有防液性，向聚合物电阻器44中添加高度结晶性的防液树脂，以便树脂成分62和导体60、61部分地化学键合到该防液树脂上。结果，即使聚合物电阻器44与上述液体化学物接触，也能抑制树脂成分62的扩展。

防液树脂包含选自乙烯/乙烯醇共聚物、热塑性聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚丙烯树脂或离子交联聚合物中的至少一种，或者可使用这些防液树脂的组合。这些防液树脂不仅使聚合物电阻器44具有防液性，而且它们还起着防止树脂成分62的柔韧性降低的作用。换句话说，这些防液树脂保持聚合物电阻器44的柔韧性。

所添加的防液树脂的量优选为相对于聚合物电阻器44中的树脂成分62的10重量％以上。从而，聚合物电阻器44的防液性提高。然而，当存在大量防液树脂时，聚合物电阻器44本身将硬化，其柔韧性将降低。并且，导体将被俘获在防液树脂内，即使在温度升高时导电通路也几乎不能被切断，因而PTC特性将最终降低。因此，为了保持聚合物电阻器的柔韧性且维持有利的PTC特性，防液树脂的量优选在10-70重量％的范围内，最优在30-50重量％的范围内。

进行下面的测试，以调查上述防液树脂的作用。首先，制备不包含防液树脂的聚合物电阻器44，并且制备分别包含不同的防液树脂(50重量％)的多个聚合物电阻器44。将上述液体化学物滴到这些聚合物电阻器44上，并且使它们搁置24小时。在对这些聚合物电阻器44施加电流24小时后，使它们在室温下搁置24小时。在测试之前和之后测量这些聚合物电阻器的电阻率值。发现不包含防液树脂的聚合物电阻器44显示出与测试之前相比提高了200-300倍的电阻率。

比较而言，在所有包含防液树脂的聚合物电阻器44中，与测试之前相比电阻率增加了不大于1.5-3倍。该测试表明，向聚合物电阻器44中添加防液树脂可以抑制形成聚合物电阻器44的树脂成分62的扩展，该扩展是由与诸如有机溶剂或饮料的液体化学物接触而引起的。换句话说，通过向聚合物电阻器44中添加防液树脂，可以使聚合物电阻器44的电阻率稳定，并且片状发热元件可以具有高水平的耐用性。

在片状发热元件40的纵向方向上在两行中设置彼此面对而设置的一对线电极42A、42B。如此设置聚合物电阻器44，以便分别覆盖在这对线电极42A、42B上。当从线电极42A、42B对聚合物电阻器44供电时，电流流到聚合物电阻器44，从而聚合物电阻器44发热。

利用聚酯线43，使用缝合机器将线电极42缝合到绝缘基底41上。由此，线电极42被牢固地附于绝缘基底41上，使其能够随着绝缘基底41改变形状而改变其形状，从而提高片状发热元件的机械可靠性。

线电极42由至少金属导体线和/或其中金属导体线绞合在一起的绞合金属导体线形成。金属导体线材料可以是铜、锡镀敷的铜、或铜-银合金。从机械强度的观点，使用铜-银合金时有利的，这是因为其具有高的抗拉强度。具体地，通过将19根具有0.05微米直径的铜-银合金线绞合在一起，形成线电极42。

线电极42的电阻应尽可能低，并且沿着线电极42的电压降应很小。如此选择线电极42的电阻，以便对片状发热元件施加的电压的电压降为1V以下。换句话说，线电极42的电阻率为1Ω/m以下是有利的。如果线电极42的直径大，其在片状发热元件44中形成凸起，导致在其上乘坐时的舒适感的损失。因此，直径应为1mm以下，并且为了在其上乘坐时感觉更舒适，希望直径为0.5mm以下。

线电极42A、42B之间的距离应在约70-150mm的范围内。为了实用，线电极42A、42B之间的距离应为约100mm。如果电极之间的距离小于约70mm，当人坐在片状发热元件44上且臀部压在线电极42上时，有可能负载和挠曲力会使得线电极42断裂或受损。另一方面，如果电极之间的距离大于150mm，则聚合物电阻器44的电阻率必须降低到非常低的水平，使得难以制成具有PTC特性的有用的聚合物电阻器44。

如果线电极42A、42B之间的距离为70mm，由于如上所述聚合物电阻器44的膜厚度为20-200微米，优选为30-100微米，聚合物电阻器44的电阻率应在约0.0016-0.016Ω/m的范围内，优选为约0.0023-0.0078Ω/m。此外，如果线电极42A、42B之间的距离为100mm，则聚合物电阻器44的电阻率应在约0.0011-0.011Ω/m的范围内，优选为约0.0016-0.0055Ω/m。并且，如果线电极42A、42B之间的距离为150mm，则聚合物电阻器44的电阻率应在约0.0007-0.007Ω/m的范围内，优选为约0.0011-0.0036Ω/m。

应注意，在该实施例中，使用线电极作为电极，但本发明不限于此，也可以使用金属箔电极、或者通过银膏的丝网印刷制成的电极膜等。

可以将由使用穿孔针穿孔的聚酯纤维形成的非纺织品用于绝缘基底41。也可以使用由聚酯纤维形成的纺织品。该绝缘基底41使片状发热元件44具有柔韧性。如果施加外力，片状发热元件44可容易地改变其形状。因此，如果其被用于车辆座椅加热器中，在其上乘坐的舒适感提高。片状发热元件具有与座套材料相同的延展特性。具体地，在7kgf以下的负载下，其最大延展5％。

如上所述，线电极42被缝合到绝缘基底41上。由于缝合，在绝缘基底41中形成针孔，但上述非纺织品或纺织品可以防止裂纹从针孔展开。

聚酯纤维的非纺织品或纺织品具有良好的透气性，并且当用作车辆座椅加热器或方向盘加热器时，潮气不会聚集。由此，即使长时间地在其上乘坐或抓握，也会保持最初的舒适感，且非常舒适。并且，由于乘客乘坐时不发出像坐在纸上那样的声音，即使在其内部放置片状发热元件40，座椅也不损失其舒适感。

并且，希望通过用上述阻燃剂浸渍绝缘基底42而具有不可燃性。阻燃剂的相对于绝缘基底41的量应为5重量％以上。然而，当所添加的阻燃剂的量增加时，片状发热元件40的制造成本提高。另外，绝缘基底41的物理特性变差。鉴于此，所添加的阻燃剂的相对于绝缘基底41的量优选为10-30重量％，最优为15-25重量％。

片状发热元件也可具有图4C所示的类型的防液膜45。防液膜45粘附到绝缘基底41上。以如下方式制成图4C所示的片状发热元件40。首先，例如，使用T模具，在绝缘基底41上以膜的形式压挤出防液树脂，形成防液膜45。接着，将线电极42A、42B设置在防液膜45上，且用线43缝合到绝缘基底41和防液膜45上。接着，使用T模具压挤，在防液膜45上以膜的形式压挤出聚合物电阻器44。聚合物电阻器44将线电极42热粘附至防液膜45。

如此附设片状发热元件40，以便绝缘基底41将接触其中液体化合物可渗透的位置。由此，即使液体化学物渗透到绝缘基底41，其也受到防液膜45的保护，从而化学物不能到达聚合物电阻器44。换句话说，防液膜45防止化学物与聚合物电阻器44之间的接触。如果片状发热元件具有防液膜45，则聚合物电阻器44不需要具有防液特性。

防液膜45的材料可以为乙烯/乙烯醇共聚物、热塑性聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚丙烯树脂或离子交联聚合物，它们可以被单独或组合使用。

从片状发热元件40的柔韧性的角度，防液膜45应很薄，但为了获得防液性，厚度应在5-100微米的范围内。根据制造生产率和成本，10-50微米的厚度是最优的。

此外，可以向防液膜45中添加上述阻燃剂。所添加的阻燃剂的相对于防液膜45的量优选为10-30重量％，最优为15-25重量％。

并且，片状发热元件可以具有图4D所示的类型的第二绝缘基底46。以如下方式制成图4D的片状发热元件。首先，在第一绝缘基底41上左右对称地设置线电极42A、42B，并且用线43将线电极42A、42B分别部分地缝合在第一绝缘基底41上。接着，使用T模具压挤以压挤出膜，在第二绝缘基底46上形成聚合物电阻器44。然后，使用诸如层压机的设备，通过热粘合将第一绝缘基底41和第二绝缘基底46接合在一起，以使线电极42和聚合物电阻器44形成接触。

用与第一绝缘基底41相同的材料和规格形成第二绝缘基底46。可以用上述阻燃剂浸渍第二绝缘基底46。所添加的阻燃剂的相对于绝缘基底46的量必须为5重量％以上，优选为10-30重量％，最优为15-25重量％。

由于片状发热元件40的两侧分别被第一绝缘基底41和第二绝缘基底46覆盖，片状发热元件40本身的缓冲效果增强。由此，如果用于车辆座椅加热器中，在其上乘坐时舒适感增强。此外，第二绝缘基底46保护聚合物电阻器44不被碰撞和刮擦。

另外，当在车辆加热器中或在诸如使发热元件经受由滑动构成的恒定外力的条件下使用发热元件时，第二绝缘基底46防止聚合物电阻器44的磨损和损伤。由于聚合物电阻器44被两个绝缘基底完全覆盖，片状发热元件的电绝缘特性提高。

并且，图4C所示的发热元件40可以具有第二绝缘基底46。

片状发热元件的实施例2

图7A是本发明的实施例2的片状发热元件70的平面视图，图7B是沿着图7A中的线7B-7B截取的截面视图。该结构与实施例1的结构(参见图4A)的区别在于，在绝缘基底41上以波形线设置线电极71。

如图7A中所示，线电极71以波形线设置在绝缘基底41上，并且通过线43被附设。根据该结构，当对片状发热元件70施加外力时，由于线电极71以波形线设置，就长度而言具有可允许的误差(leeway)，因此它们容易地响应于张力、拉伸和弯曲而改变形状。因此，波形线电极71具有优于如图4A中所示的以直线设置的线电极42的相对于外力的机械强度。

此外，在波形线电极71经过的区域中，对聚合物电阻器44施加的电压变得均匀，并且聚合物电阻器44的发热温度分布变得均匀。

并且，片状发热元件70可具有在实施例1中所述的防液膜45(参见图7C)。使用线43，在绝缘基底41上将波形线电极71缝合到防液膜45上。

另外，片状发热元件可具有在实施例1中所述的第二绝缘基底46(参见图7D)。如图7D所示的被第二绝缘基底46覆盖的片状发热元件70也可具有图7C所示的防液膜。

片状发热元件的实施例3

图8A是本发明的实施例3的片状发热元件的平面视图，图8B是沿着图8A中的线8B-8B截取的截面视图。该结构与实施例1的结构(参见图4A)的区别在于，在线电极对42之间设置辅助线电极81。换句话说，辅助线电极81设置在线电极对42之间，并且与线电极42的情况相同地，使用由聚酯纤维等制成的线82，通过缝合机器缝合到绝缘基底41上。

在图4A中所示的结构中，聚合物电阻器44倾向于在线电极42之间不均匀地发热，并且那部分的电阻率增大，使得电势集中在那里。如果持续这种状态，与其他部分相比，聚合物电阻器44的那部分的温度升高较多，导致公知的热线(hot-line)现象。通过如图8A中那样设置辅助线电极81，在整个聚合物电阻器44内电势变得均匀，从而发热温度变得均匀。因此，可以防止在聚合物电阻器44的部分中发生热线现象。

应注意，与线电极42类似地，辅助线电极81由金属导体或绞合金属导体形成。

在图8A和8B中，在线电极对42之间设置两个辅助线电极81。但辅助线电极81的数量不限于此，并且可以根据聚合物电阻器44的尺寸、线电极42之间的距离以及所需要的热分布，确定该数量。

在图8A中，辅助线电极81被设置为基本平行于线电极对42。但其设置不限于此，还可以在线电极对42之间以Z字形(zig-zag)配置设置辅助线电极81。

并且，可以像如图7A和7B所示的实施例2的线电极71那样以波形配置来设置辅助线电极81。当然，可以组合波形线电极71和波形辅助线电极81。

片状发热元件80可具有在实施例1中所述的防液膜45(参见图8C)。使用线43、82，将线电极42和辅助线电极81缝合到防液膜45上和绝缘基底41上。

另外，片状发热元件80可具有在实施例1中所述的第二绝缘基底46(参见图8D)。该配置也可具有图8C所示的防液膜以及图8D所示的第二绝缘基底。

片状发热元件的实施例4

图9A是本发明的实施例4的片状发热元件90的平面视图。图9B是沿着图9A中的线9B-9B截取的截面视图。该结构与实施例1的结构(参见图4A)的区别在于，通过在绝缘基底41与线电极42之间***聚合物电阻器44，设置聚合物电阻器44。

如下制成实施例4的片状发热元件90。首先，在绝缘基底41上热层压聚合物电阻器44作为膜。接着，将线电极42设置在聚合物电阻器44上，并且通过缝合机器缝合在绝缘基底41上。对线电极42和聚合物电阻器44进行热压缩处理，从而将线电极42粘附至聚合物电阻器44。由于线电极42在聚合物电阻器44上，可以容易地检验线电极42的设置位置。当绝缘基底41的中心部分被穿孔以提高柔韧性时，可以可靠地避免对线电极42的穿孔。

此外，由于线电极42被缝合到绝缘基底41上，而聚合物电阻器44已被附设于绝缘基底41上，因此，在设置线电极42时有较大的自由度。通过使将聚合物电阻器44附设于绝缘基底41上的工艺为共享工艺，在该共享工艺之后可以以各种设置来缝合线电极42以具有各种发热图形，从而可以容易地制成各种不同的片状发热元件90。

并且，在该实施例中，还可以设置图8A所示的辅助线电极81。

在该实施例中，热粘附线电极42和聚合物电阻器44。但本发明不限于此。还可以通过使用导电粘合剂来粘附线电极42和聚合物电阻器44。还可以通过将它们简单地压在一起而以机械接触的方式电连接线电极42和聚合物电阻器44。

片状发热元件90还可具有在实施例1中所述的防液膜45(参见图9C)。在防液膜45上热层压聚合物电阻器44作为膜，然后通过聚合物电阻器44和防液膜45，将线电极42缝合到绝缘基底41上。

片状发热元件90还可具有在实施例1中所述的第二绝缘基底46(参见图9D)。另外，如图9D所示的片状发热元件90在压聚合物电阻器44与第一绝缘基底41之间可具有图9C所示的防液膜。

片状发热元件的实施例5

图10A是本发明的实施例5的片状发热元件100的平面视图。图10B是沿着图10A中的线10B-10B截取的截面视图。该结构与实施例4的结构(参见图9A)的区别在于，在聚合物电阻器44与线电极42之间设置导电带(conductive strip)101，线电极42可在该导电带101上滑动。

如下制成实施例5的片状发热元件100。在绝缘基底41上热层压聚合物电阻器44作为膜。之后，在该聚合物电阻器44上安装导电带101。接着，将线电极42设置在导电带101上且用缝合机器通过导电带101和聚合物电阻器44将线电极42缝合到绝缘基底41上。对线电极42和聚合物电阻器44进行热压缩处理，从而将聚合物电阻器44牢固地粘附到线电极42。

例如，由从干燥的石墨膏制成的膜、或由从包含石墨的树脂化合物制成的膜，形成导电带101。当在聚合物电阻器44上安装导电带101时，这些膜被热层压到聚合物电阻器44或者印刷到聚合物电阻器44上。

由于线电极42可在导电带101上滑动，进一步提高了片状发热元件100的柔韧性。由于导电带101具有优良的导电性，因此通过导电带101可以更可靠地电连接线电极42和聚合物电阻器44。

应注意，在该实施例中，还可以额外设置在实施例3(参见图8A)中所述的辅助线电极81。并且，还可以为辅助线电极81设置导电带101。

在该实施例中，在将聚合物电阻器44粘附到绝缘基底41上之后在聚合物电阻器44上安装导电带101。可以提前将导电带101附设于聚合物电阻器44上。

热粘附线电极42和聚合物电阻器44。但本发明不限于此。还可以通过使用导电粘合剂来粘附线电极42和聚合物电阻器44。还可以通过将它们简单地压在一起而以机械接触的方式电连接线电极42和聚合物电阻器44。

片状发热元件100还可具有在实施例1中所述的防液膜45(参见图10C)。在防液膜45上热层压聚合物电阻器44作为膜。然后将导电带101安装在聚合物电阻器44上。通过导电带101、聚合物电阻器44和防液膜45，将线电极42缝合到绝缘基底41上。

片状发热元件100可具有第二绝缘基底46，如图10D所示。在第二绝缘基底46上热层压聚合物电阻器44作为膜。然后在聚合物电阻器44上安装导电带101。另一方面，线电极42被缝合到第一绝缘基底41上。之后，通过热压缩处理使第二绝缘基底46与第一绝缘基底41接合，从而线电极42与导电带101形成接触，形成单元。

片状发热元件的实施例6

图11A是本发明的实施例6的片状发热元件110的平面视图。图11B是沿着图11A中的线11B-11B截取的截面视图。该结构与实施例4的结构(参见图9A)的区别在于，设置聚合物电阻器111，替代聚合物电阻器44。通过用聚合物电阻器浸渍网状非纺织品或纺织品，制成聚合物电阻器111。

如下制成实施例6的片状发热元件110。通过在诸如溶剂的液体中分散和混合在实施例1-5中所述的聚合物电阻器，制成墨。通过诸如印刷、涂抹、浸泡等方法，用该墨浸渍网状非纺织品或纺织品，然后使其干燥，从而制成聚合物电阻器111。网状非纺织品或纺织品具有在纤维之间的多个小孔，并且树脂电阻器渗透到这些孔中。

接下来，在聚合物电阻器111上设置线电极42，并且用缝合机器将其缝合到绝缘基底41上。然后通过热层压将该聚合物电阻器111粘附到绝缘基底41。对线电极42和聚合物电阻器111进行热压缩处理，从而将聚合物电阻器44牢固地粘附到线电极42。

在该结构中，由于聚合物电阻器111由具有多个孔的网状非纺织品或纺织品形成，其呈现高的柔韧度，这是因为，在作用于其上的外力下，其可以容易地改变形状。

由于聚合物电阻器被保持在非纺织品或纺织品中的孔内，聚合物电阻器111被紧密粘附到绝缘基底41上，从而提高聚合物电阻器111的机械强度。

应注意，在该实施例中，用墨型聚合物电阻器浸渍网状非纺织品或纺织品。还可以对网状非纺织品或纺织品进行热压缩处理，以用膜型或薄片型聚合物电阻器浸渍非纺织品或纺织品。

另外，在该实施例中，热粘附线电极42和聚合物电阻器111。但本发明不限于此。还可以通过使用导电粘合剂来粘附线电极42和聚合物电阻器111。还可以通过将它们简单地压在一起而以机械接触的方式电连接线电极42和聚合物电阻器111。

并且，在该实施例中，还可以设置在实施例3(参见图8A)中所述的辅助线电极81。

片状发热元件110还可具有在实施例1中所述的防液膜45(参见图11C)。通过层压粘附聚合物电阻器111和防液膜45。

片状发热元件110可具有第二绝缘基底46，如图11D所示。用聚合物电阻器材料浸渍网状非纺织或纺织品，形成聚合物电阻器111。通过热层压附着聚合物电阻器111和第二绝缘基底46。通过机器将线电极42缝合到第一绝缘基底41上。通过热压缩处理使第一和第二绝缘基底41、46与第一绝缘基底41接合，从而线电极42与线电极42和聚合物电阻器111形成接触。

可将第二绝缘基底46设置为图11C所示的片状发热元件110。

片状发热元件的实施例7

图12A是本发明的实施例7的片状发热元件120的平面视图。图12B是沿着图12A中的线12B-12B截取的截面视图。该结构与实施例1的结构(参见图4A)的区别在于，在聚合物电阻器44上进一步设置覆盖层121。

覆盖层121由具有电绝缘特性的材料形成。在使用热层压将聚合物电阻器44层压到线电极42已被附设于其上的绝缘基底41上之后，也通过热层压附设覆盖层121，以覆盖聚合物电阻器44。

覆盖层121具有作为其主要组分的基于聚烯烃的热塑性弹性材料、基于苯乙烯的热塑性弹性材料、或其本身使用的基于氨基甲酸乙酯的热塑性弹性材料、或作为主要组分使用的这些弹性材料的组合。热塑性弹性材料使片状发热元件120具有柔韧性。

覆盖层121保护片状发热元件120不受碰撞和刮擦，该碰撞和刮擦会损伤片状发热元件120。

此外，当将发热元件用于车辆座椅加热器或者诸如使发热元件经受由滑动构成的恒定外力的条件时，覆盖层121防止聚合物电阻器44的磨损，因此片状发热元件120不会损失其发热功能。

并且，由于片状发热元件120被电隔离，即使对片状发热元件120施加高电压，其也是安全的。

应如此设置覆盖层121，以便覆盖整个聚合物电阻器44。然而，考虑到柔韧性，优选使用薄的覆盖层作为覆盖层121。

片状发热元件120还可具有在实施例1中所述的防液膜45(参见图12C)。防液膜45被热层压到绝缘基底41上。通过防液膜45将线电极42缝合到绝缘基底41上。在将聚合物电阻器44热层压到防液膜45上之后，热层压覆盖层121。

片状发热元件的实施例8

图13A是本发明的实施例8的片状发热元件130的平面视图。图13B是沿着图13A中的线13B-13B截取的截面视图。该结构与实施例1的结构(参见图4A)的区别在于，至少绝缘基底41和/或聚合物电阻器44具有多个狭缝131。

如下制造实施例8的片状发热元件130。首先，与实施例1中同样地，将线电极42设置和缝合在绝缘基底41上。使用T模具压挤模制，将聚合物电阻器44压挤成膜或薄片，并且将聚合物电阻器44热粘附至绝缘基底41。在对绝缘基底41的中心部分穿孔以形成狭长的孔之后，使用Thomson穿孔机，以在聚合物电阻器44和绝缘基底41中形成多个狭缝131。

用Thomson穿孔机穿孔的部位不限于图中所示的部位。根据车辆座椅的座套53的形状，可以在除了图中所示的部位以外的位置设置穿孔。在这种情况下，有必要调整线电极42的布线图形。

此外，可以将线电极42和聚合物电阻器44附设到绝缘基底41上，在该绝缘基底41上已经形成有通过Thomson穿孔机穿孔的狭缝131。在替代方案中，聚合物电阻器44可被附设到分隔物(separator)，例如聚丙烯或脱模纸(未示出)上。接着，通过在附设到绝缘基底41上之前进行穿孔，在聚合物电阻器44中形成狭缝131。在前一种情况下，仅仅在绝缘基底41中形成狭缝131，而在后一种情况下，仅仅在聚合物电阻器44中形成狭缝131。

由于在该实施例的片状发热元件130中形成多个狭缝131，片状发热元件130可以容易地响应于外力而改变形状，从而当在其上乘坐时，增强舒适感。还可认为在绝缘基底41的中心部分中形成的狭长孔用于使片状发热元件130具有柔韧性。然而，狭长孔是为了将片状发热元件130附设到座椅上而设置的，而不是为了使片状发热元件130具有柔韧性而设置的。因此，必须在作用上区分狭长孔与狭缝131。

应注意，还可以在实施例1-7的片状发热元件上形成该实施例的狭缝131。

片状发热元件130还可具有在实施例1中所述的防液膜45(参见图13C)。首先，与实施例1中同样地，通过防液膜45将线电极42缝合到绝缘基底41上。使用T模具压挤模制，将聚合物电阻器44压挤成膜，并且将聚合物电阻器44热粘附至线电极42和防液膜45。在对绝缘基底41的中心部分穿孔之后，使用Thomson穿孔机，以在线电极42之间形成狭缝131，从聚合物电阻器44穿过到达绝缘基底41。

片状发热元件130可具有第二绝缘基底46，如图13D所示。首先，将线电极42缝合到第一绝缘基底41上。另一方面，使用T模具压挤模制，将聚合物电阻器44压挤成膜或薄片，并且将聚合物电阻器44热粘附至第二绝缘基底46。通过热压缩处理使第一和第二绝缘基底41、46接合，从而线电极42与聚合物电阻器44彼此形成接触。在对第一绝缘基底41和第二绝缘基底46的中心部分穿孔之后，使用Thomson穿孔机，以形成穿过第一绝缘基底41、聚合物电阻器44和第二绝缘基底46的狭缝131。

可以通过使用Thomson穿孔机对第一和第二绝缘基底41、46穿孔，提前形成狭缝131。在替代方案中，聚合物电阻器44可被附设到分隔物，例如聚丙烯或脱模纸(未示出)上，并且通过穿孔在聚合物电阻器44中形成狭缝131。在前一种情况下，仅仅在绝缘基底41、46中形成狭缝131，而在后一种情况下，仅仅在聚合物电阻器44中形成狭缝131。

片状发热元件的实施例9

图14A是本发明的实施例9的片状发热元件140的平面视图，图14B是沿着图14A中的线14B-14B截取的截面视图。该结构与实施例8的结构(参见图13A)的区别在于，设置多个缺口141，替代狭缝131。

如下制成实施例9的片状发热元件140。首先，将聚合物电阻器44附设到分隔物，例如聚丙烯或脱模纸(未示出)上，并且对聚合物电阻器44穿孔以形成缺口141。接下来，在从聚合物电阻器44去除分隔物之后，使用热层压，将聚合物电阻器44附设到绝缘基底41上，其中在该绝缘基底41上已缝合有波形线电极71。

由于通过缺口141，聚合物电阻器44容易地响应于外力而改变形状，因此当在其上乘坐时，舒适感增强。

并且，可以在绝缘基底41上形成类似的缺口141。在这种情况下，这些缺口141有效地起着上述作用，使得当在其上乘坐时可以进一步增强舒适感。

还可以在实施例1-7的片状发热元件中形成该实施例的缺口141。

片状发热元件还可具有在实施例1中所述的防液膜45(参见图14C)。首先，通过防液膜45将波形线电极71缝合到绝缘基底41上。聚合物电阻器44被附设到分隔物，例如聚丙烯或脱模纸(未示出)上，并且被穿孔以在聚合物电阻器44中形成缺口141。在去除分隔物之后，使用热层压机，将聚合物电阻器44附设到防液膜45上。

片状发热元件140可具有第二绝缘基底46，如图14D所示。首先，聚合物电阻器44被附设到分隔物，例如聚丙烯或脱模纸(未示出)上，并且被穿孔以在聚合物电阻器44中形成缺口141。在将聚合物电阻器44热层压到第二绝缘基底46上之后，去除分隔物。另一方面，在第一绝缘基底41上以波形缝合线电极42。接着，使用热压机，通过热压缩处理使第一和第二绝缘基底接合，从而线电极42与聚合物电阻器44形成接触，形成单元。

如图14C所示的片状发热元件140可具有第二绝缘基底46。

工业适用性

本发明的片状发热元件具有简单的结构、优良的PTC特性，并且具有容易地响应于外力而改变形状的柔韧性。由于该片状发热元件可以附设到具有复杂表面形状的器具的表面上，因此其可以用于车辆座椅加热器或方向盘加热器中，并且还可以用于需要加热的诸如地板电发热器的应用中。并且，由于优良的制造生产率和低成本，应用范围广泛。

Claims

1.一种片状发热元件，包括：

基底片，其由电绝缘材料制成；

金属导体线，其被设置为在所述基底片上在所述金属导体线之间具有间距；以及

至少一个PTC电阻器片，其与所述金属导体线电接触且被配置为以自调节方式响应于来自所述金属导体线的电供给而发热，

其中所述金属导体线被缝合到所述基底片上，

其中所述至少一个PTC电阻器片包含树脂成分和导电材料，且

其中所述树脂成分包含反应性树脂和与所述反应性树脂交联的活性树脂。

2.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述至少一个PTC电阻器片的厚度为20-200微米。

3.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述至少一个PTC电阻器片的厚度为30-100微米。

4.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述导电材料包括炭黑和石墨中的至少一种。

5.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述至少一个PTC电阻器片可被热熔以实现与所述金属导体线的电接触。

6.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述至少一个PTC电阻器片具有范围在0.0007Ω·m与0.016Ω·m之间的电阻率。

7.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述至少一个PTC电阻器片具有范围在0.0011Ω·m与0.0078Ω·m之间的电阻率。

8.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述至少一个PTC电阻器片包含阻燃剂。

9.根据权利要求8的片状发热元件，其中所述阻燃剂包括基于磷的阻燃剂、基于氮的阻燃剂、基于硅氧烷的阻燃剂、无机阻燃剂和基于卤素的阻燃剂中的至少一种。

10.根据权利要求8的片状发热元件，其中所述至少一个PTC电阻器片满足以下条件中的至少一个：

(a)当用气焰燃烧所述至少一个PTC电阻器片的一端且在60秒钟后熄灭所述气焰时，即使所述片被烧焦，所述片也不燃烧；

(b)当用气焰燃烧所述至少一个PTC电阻器片的一端时，所述片着火不超过60秒钟，但火焰在2英寸内熄灭；或者

(c)当用气焰燃烧所述至少一个PTC电阻器片的一端时，即使所述片着火，在距离表面1/2英寸厚度的区域内，火焰也不以4英寸/分钟以上的速度蔓延。

11.根据权利要求8的片状发热元件，其中所述阻燃剂以5重量％以上的含量包含在所述至少一个PTC电阻器片中。

12.根据权利要求8的片状发热元件，其中所述阻燃剂以10-30重量％的含量包含在所述至少一个PTC电阻器片中。

13.根据权利要求8的片状发热元件，其中所述阻燃剂以15-25重量％的含量包含在所述至少一个PTC电阻器片中。

14.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述至少一个PTC电阻器片包含防液树脂。

15.根据权利要求14的片状发热元件，其中所述防液树脂以10重量％以上的含量包含在所述至少一个PTC电阻器片中。

16.根据权利要求14的片状发热元件，其中所述防液树脂以10-70重量％的含量包含在所述至少一个PTC电阻器片中。

17.根据权利要求14的片状发热元件，其中所述防液树脂以30-50重量％的含量包含在所述至少一个PTC电阻器片中。

18.根据权利要求14的片状发热元件，其中所述防液树脂包括乙烯/乙烯醇共聚物、热塑性聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚丙烯树脂和离子交联聚合物中的至少一种。

19.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述至少一个PTC电阻器片以自调节的方式在约40℃与约45℃之间发热。

20.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述金属导体线的直径等于或小于1mm。

21.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述金属导体线的直径等于或小于0.5mm。

22.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述金属导体线的电阻率等于或小于1(Ω/m)。

23.根据权利要求1的片状发热元件，其中形成所述金属导体线的导电材料为铜、锡镀敷的铜和铜-银合金中的任何一种。

24.根据权利要求1的片状发热元件，其中通过将19根具有0.05微米直径的铜-银合金线绞合在一起，形成所述金属导体线。

25.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述金属导体线以约70-150mm的间距设置。

26.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述至少一个PTC电阻器片呈现等于或高于所述基底片的弹性的弹性。

27.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述至少一个PTC电阻器片在小于7kgf的负载下延展量大于5％。

28.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述基底片由从聚酯纤维形成的非纺织或纺织品制成。

29.根据权利要求27的片状发热元件，其中用针对所述基底片穿孔。

30.根据权利要求1的片状发热元件，还包括覆盖片，其由电绝缘材料制成，且与所述基底片协作以包围所述金属导体线和所述至少一个PTC电阻器片。

31.根据权利要求30的片状发热元件，其中所述覆盖片由从聚酯纤维形成的非纺织或纺织品制成。

32.根据权利要求30的片状发热元件，其中所述基底片和所述覆盖片中的至少一者包含阻燃剂。

33.根据权利要求32的片状发热元件，其中所述阻燃剂包括基于磷的阻燃剂、基于氮的阻燃剂、基于硅氧烷的阻燃剂、无机阻燃剂和基于卤素的阻燃剂中的至少一种。

34.根据权利要求32的片状发热元件，其中所述基底片和所述覆盖片中的所述至少一者满足以下条件中的至少一个：

(a)当用气焰燃烧所述基底片和所述覆盖片中的所述至少一者的一端且在60秒钟后熄灭所述气焰时，即使所述片被烧焦，所述片也不燃烧；

(b)当用气焰燃烧所述基底片和所述覆盖片中的所述至少一者的一端时，所述片着火不超过60秒钟，但火焰在2英寸内熄灭；或者

(c)当用气焰燃烧所述基底片和所述覆盖片中的所述至少一者的一端时，即使所述片着火，在距离表面1/2英寸厚的区域内，火焰也不以4英寸/分钟以上的速度蔓延。

35.根据权利要求32的片状发热元件，其中所述阻燃剂以5重量％以上的含量包含在所述基底片和所述覆盖片中的所述至少一者中。

36.根据权利要求32的片状发热元件，其中所述阻燃剂以10-30重量％的含量包含在所述基底片和所述覆盖片中的所述至少一者中。

37.根据权利要求32的片状发热元件，其中所述阻燃剂以15-25重量％的含量包含在所述基底片和所述覆盖片中的所述至少一者中。

38.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述金属导体线设置在所述至少一个PTC电阻器片与所述基底片之间。

39.根据权利要求1的片状发热元件，还包括防液膜，其中所述防液膜设置在所述至少一个PTC电阻器片与所述基底片之间。

40.根据权利要求39的片状发热元件，其中所述防液膜包含乙烯/乙烯醇共聚物、热塑性聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚丙烯树脂和离子交联聚合物中的至少一种。

41.根据权利要求39的片状发热元件，其中所述防液膜的厚度为5-100微米。

42.根据权利要求39的片状发热元件，其中所述防液膜的厚度为10-50微米。

43.根据权利要求39的片状发热元件，其中所述防液膜设置在所述至少一个PTC电阻器片与所述基底片之间。

44.根据权利要求39的片状发热元件，其中所述防液膜包含阻燃剂。

45.根据权利要求44的片状发热元件，其中所述阻燃剂包括基于磷的阻燃剂、基于氮的阻燃剂、基于硅氧烷的阻燃剂、无机阻燃剂和基于卤素的阻燃剂中的至少一种。

46.根据权利要求44的片状发热元件，其中所述防液膜满足以下条件中的至少一个：

(a)当用气焰燃烧所述防液膜的一端且在60秒钟后熄灭所述气焰时，即使所述基底片被烧焦，所述防液膜也不燃烧；

(b)当用气焰燃烧所述防液膜的一端时，所述防液膜着火不超过60秒钟，但火焰在2英寸内熄灭；或者

(c)当用气焰燃烧所述防液膜的一端时，即使所述防液膜着火，在距离表面1/2英寸厚的区域内，火焰也不以4英寸/分钟以上的速度蔓延。

47.根据权利要求44的片状发热元件，其中所述阻燃剂以5重量％以上的含量包含在所述防液膜中。

48.根据权利要求44的片状发热元件，其中所述阻燃剂以10-30重量％的含量包含在所述防液膜中。

49.根据权利要求44的片状发热元件，其中所述阻燃剂以15-25重量％的含量包含在所述防液膜中。

50.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述金属导体线中的至少一条以波形方式延伸。

51.根据权利要求1的片状发热元件，还包括用于供电的辅助线电极，所述辅助线电极被设置在所述金属导体线之间并由金属导体形成。

52.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述至少一个PTC电阻器片设置在所述金属导体线与所述基底片之间。

53.根据权利要求1的片状发热元件，还包括导电膜，其设置在所述金属导体线与所述至少一个PTC电阻器片之间，且允许所述金属导体线在其上滑动。

54.根据权利要求53的片状发热元件，其中所述导电膜由石墨膏和包含石墨的树脂化合物中的一种制成。

55.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述至少一个PTC电阻器片包括用PTC电阻器材料浸渍的非纺织品或纺织品。

56.根据权利要求1的片状发热元件，还包括由热塑性弹性材料制成的覆盖膜，其中所述覆盖膜设置在所述至少一个PTC电阻器片上。

57.根据权利要求56的片状发热元件，其中所述覆盖膜由基于聚烯烃的热塑性弹性材料、基于苯乙烯的热塑性弹性材料和基于氨基甲酸乙酯的热塑性弹性材料中的至少一种制成。

58.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述至少一个PTC电阻器片和所述基底片中的至少一者形成有多个狭缝。

59.根据权利要求1的片状发热元件，其中所述至少一个PTC电阻器片和所述基底片中的至少一者形成有多个缺口。