Гибкий нагревательный элемент с положительным температурным коэффициентом сопротивления и способ изготовления такого нагревательного элемента

Гибкий нагревательный элемент с положительным температурным коэффициентом сопротивления и способ изготовления такого нагревательного элемента

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к гибкому нагревательному элементу с положительным температурным коэффициентом сопротивления (ПТКС), используемому, например, в качестве нагревателя автомобильного сиденья и нагревателя ручки, обладающему гибкостью, присоединяемому к произвольной криволинейной поверхности и выполняющему функцию саморегулирования температуры, а также к способу его изготовления.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

На Фиг. 42A и Фиг. 42Б показана конструкция обычных нагревательных элементов с положительным температурным коэффициентом сопротивления (ПТКС). Обычный нагревательный элемент с ПТКС содержит два гребенчатых электрода 201, 202 (ниже именуемых электродами) и резистор 203 с ПТКС (ниже именуемый резистором), расположенный на подложке 200 в том месте, в котором происходит подача электрической энергии из электродов. Подложка 200 состоит из совершенно негибкого или имеющего плохую гибкость материала, такого как различные виды керамики, изолированная металлическая пластина или пленка из сложного полиэфира. Электроды 201, 202 получены путем печати и высушивания проводящей пасты. Резистор 203 получен путем печати и высушивания композитной печатной краски с ПТКС (ниже именуемой печатной краской с ПТКС). Подложка 200 и покровный материал 204, изготовленный из того же самого материала, что и подложка 200, покрывают и предохраняют электроды 201, 202 и резистор 203 с ПТКС. На Фиг. 42A показаны с частичным вырывом резистор 203 и покровный материал 204.

В случае использования в качестве подложки 200 и покровного материала 204 пленки из сложного полиэфира, к покровному материалу 204 заранее приклеивают термоплавкий полимер, например полиэтилен. Подложка 200, электроды 201, 202, резистор 203 и покровный материал 204 скрепляют посредством этого полимера. Резистор с ПТКС ранее использовали в качестве устройства защиты от перегрузок по току или в качестве нагревательного элемента, имеющего малый размер и особую форму, который при этом закреплен таким образом, что не подвергается механическим напряжениям, таким как изгиб, и используется для удаления росы и инея на внешних зеркалах автомобилей и т.п. С практической точки зрения необходимы клеммы для подачи электропитания, но на чертеже они не показаны.

Для получения печатной краски с ПТКС, образующей резистор 203, в растворителе диспергируют основной полимер, содержащий кристаллический полимерный материал, и проводящий материал, такой как углеродная сажа, порошок металла или графит. Такая печатная краска раскрыта, например, в публикациях нерассмотренных заявок на патент Японии № 56-13689, 6-96843 и 8-120182.

Резистор 203 обладает характеристикой, заключающейся в том, что величина его сопротивления возрастает с ростом температуры, а при достижении определенной температуры величина его сопротивления возрастает резко, что обеспечивает саморегулирование температуры. Такую зависимость сопротивления от температуры именуют ПТКС-характеристикой (положительным температурным коэффициентом сопротивления), а резистор, имеющий такую ПТКС-характеристику, именуют резистором с ПТКС. Полагают, что такая характеристика обусловлена размыканием токопроводящего тракта в проводящем материале, вызванным объемным расширением кристаллического полимера вследствие роста температуры, что влечет за собой увеличение электрического сопротивления.

Поскольку, как описано выше, обычный нагревательный элемент с ПТКС сформирован на подложке 200, имеющей плохую гибкость, он не может быть применен в прикладных целях как встроенный в автомобильное сиденье и подогнанный по телу человека, или не может быть прикреплен к объекту с криволинейной поверхностью, такому как ручка.

В том случае, когда в качестве подложки 200 использована гибкая полимерная пленка, такая как смола или эластомер, может быть сформирован нагревательный элемент с ПТКС, имеющий временную гибкость. Однако, когда такой нагревательный элемент испытывает механическое напряжение, такое как при растяжении, может происходить разрыв или растрескивание электродов 201, 202 или резистора 203. Проявление ПТКС-характеристик вызвано изменением сцепленного состояния проводящего материала, обусловленным тепловым изменением объема кристаллического полимера. Следовательно, можно легко предположить, что физическое или механическое изменение размера подложки оказывает значительное воздействие на ПТКС-характеристику резистора. Поэтому до настоящего времени еще не был разработан нагревательный элемент с ПТКС, способный выдерживать его длительное практическое использование в условиях периодического приложения изгибающей нагрузки.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Гибкий нагревательный элемент с ПТКС согласно настоящему изобретению содержит печатные электроды и резистор с ПТКС, питаемый из них электроэнергией, и имеет один из следующих признаков.

(1) Часть электродов и резистора с ПТКС импрегнирована (т.е. впитана или вкраплена) в гибкую подложку.

(2) Гибкая подложка состоит из вспененного полимерного материала или резинового материала, имеющего вогнутую/выпуклую форму на своей поверхности.

(3) По меньшей мере один из электродов или резистор с ПТКС снабжен деформирующейся при растяжении частью.

(4) Гибкая подложка обладает клейкостью, и либо гибкая подложка, либо гибкий покровный материал имеют регулирующую растяжение часть.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1A представляет собой вид сверху с частичным вырывом, показывающий конструкцию нагревательного элемента с ПТКС согласно первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 1Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 1A.

Фиг. 2 представляет собой вид в поперечном разрезе нагревательного элемента с ПТКС согласно второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 3 представляет собой вид в поперечном разрезе нагревательного элемента с ПТКС согласно третьему примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 представляет собой вид в поперечном разрезе нагревательного элемента с ПТКС согласно четвертому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 представляет собой вид в поперечном разрезе нагревательного элемента с ПТКС согласно шестому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6A представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно седьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 6A.

Фиг. 7 представляет собой вид в поперечном разрезе нагревательного элемента с ПТКС согласно восьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8 представляет собой вид в поперечном разрезе нагревательного элемента с ПТКС согласно девятому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9A представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно одиннадцатому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 9A.

Фиг. 10 представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно двенадцатому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 11А представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно тринадцатому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 11Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 11A.

Фиг. 12 представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно четырнадцатому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 13 представляет собой вид сверху нагревательного элемента с ПТКС согласно пятнадцатому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 14А представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно шестнадцатому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 14Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 14A.

Фиг. 15А представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно семнадцатому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 15Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 15A.

Фиг. 16 представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно восемнадцатому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 17 представляет собой вид в поперечном разрезе нагревательного элемента с ПТКС согласно девятнадцатому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 18 представляет собой вид в поперечном разрезе нагревательного элемента с ПТКС согласно двадцатому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 19А представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно двадцать первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 19Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 19A.

Фиг. 20А представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно двадцать второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 20Б представляет собой вид в поперечном разрезе главной части нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 20A.

Фиг. 21 представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно двадцать третьему примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 22 представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно двадцать четвертому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 23А представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно двадцать пятому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 23Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 23A.

Фиг. 24 представляет собой вид в поперечном разрезе главной части нагревательного элемента с ПТКС согласно двадцать шестому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 25А представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно двадцать седьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 25Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 25A.

Фиг. 26 представляет собой вид в поперечном разрезе нагревательного элемента с ПТКС согласно двадцать восьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 27 представляет собой измененный вид нагревательного элемента с ПТКС согласно двадцать восьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 28 представляет собой вид в поперечном разрезе нагревательного элемента с ПТКС согласно двадцать девятому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 29А представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно тридцатому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 29Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 29A.

Фиг. 30А представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно тридцать первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 30Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 30A.

Фиг. 31А представляет собой вид гибкой волокнистой подложки для нагревательного элемента с ПТКС согласно тридцать первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 31Б представляет собой состояние с измененной формой отверстий при деформации гибкой волокнистой подложки согласно Фиг. 31A.

Фиг. 32А представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно тридцать второму примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 32Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 32A.

Фиг. 33А представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно тридцать третьему примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 33Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 33A.

Фиг. 33А представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно тридцать четвертому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 34Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 34A.

Фиг. 34В представляет собой увеличенный вид в поперечном разрезе главной части Фиг. 34Б.

Фиг. 35А представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно тридцать пятому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 35Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 35A.

Фиг. 36 представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно тридцать шестому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 37 представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно тридцать седьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 38А представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно тридцать восьмому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 38Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 38A.

Фиг. 39А представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно тридцать девятому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 39Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 39A.

Фиг. 40А представляет собой вид сверху с частичным вырывом нагревательного элемента с ПТКС согласно сороковому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 40Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 40A.

Фиг. 41 представляет собой вид в поперечном разрезе сиденья в сборе, снабженного гибким нагревательным элементом с ПТКС согласно сорок первому примерному варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 42А представляет собой вид сверху с частичным вырывом обычного нагревательного элемента с ПТКС.

Фиг. 42Б представляет собой вид в поперечном разрезе по линии X-Y нагревательного элемента с ПТКС согласно Фиг. 42A.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРИМЕРНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Ниже приведено описание примерных (т.е. приведенных в качестве примеров) вариантов осуществления настоящего изобретения. Подробное описание одинаковых элементов конструкции, описанных со ссылкой на одинаковые номера позиций, будет опущено.

Первый примерный вариант осуществления

Фиг. 1A представляет собой вид сверху с частичным вырывом, показывающий нагревательный элемент с ПТКС согласно этому варианту осуществления, а Фиг. 1Б представляет собой его поперечный разрез по линии X-Y. Гибкая подложка 1 (ниже именуемая подложкой), в которую импрегнирована жидкость, такая как печатная краска, обладает свойством являться барьером (преградой) для газов и свойством водонепроницаемости. Например, она образована путем прикрепления полиуретановой термоплавкой пленки к поверхности нетканого полотна из сложного полиэфира, содержащего длинные волокна. Гребенчатые электроды 2 (ниже именуемые электродами) получены путем трафаретной печати и высушивания проводящей пасты, в которой проводящие частицы, такие как частицы серебра или углеродной сажи, диспергированы в растворе полимера. Резистор 3 с ПТКС (ниже именуемый резистором) получен путем трафаретной печати и высушивания печатной краски с ПТКС. Поскольку и проводящая паста, и печатная краска с ПТКС содержат гибкое полимерное связующее, то полученные после сушки печатные материалы (отпечатанные вещества) сохраняют некоторую гибкость. Гибкий покровный материал 4 (ниже именуемый покровным материалом) также обладает свойством являться барьером для газов и свойством водонепроницаемости и покрывает всю подложку 1 целиком, защищая электроды 2 и резистор 3. Покровный материал 4 сформирован путем прикрепления термоплавкой пленки из сложного полиэфира к поверхности нетканого полотна из сложного полиэфира, содержащего длинные волокна, и скреплен с подложкой 1 по поверхности термоплавкой пленки из сложного полиэфира.

Печатную краску с ПТКС приготавливают, например, следующими способами. Смешивают сополимер этилена и винилацетата и кристаллический полимер, такой как полиэтилен, углеродную сажу, химически сшивающий агент (т.е. агент, обеспечивающий химическое сшивание полимеров) и обеспечивающий сродство агент, такой как модификатор, при этом каждый из этих компонентов взят в заранее заданном количестве. Затем применяют термообработку для получения смешанного продукта. После этого полученный продукт измельчают в порошок, а измельченный продукт смешивают с гибким связующим, таким как клей на основе акрилонитрил-бутадиенового каучука, и размалывают тремя валками. Смешанный продукт разбавляют растворителем. Печатную краску с ПТКС получают вышеописанным способом.

В этом варианте осуществления электроды 2 выполнены в виде гребенки. Она может обеспечивать эффективную подачу электрической энергии в резистор 3.

В вышеописанной конструкции часть материала, из которого состоят электроды 2 и резистор 3, импрегнирована (т.е. впитана или вкраплена) в подложку 1. Чем лучше устойчивость нагревательного элемента с ПТКС к колебаниям, тем большей является степень импрегнирования. Устойчивость к колебаниям является одним из средств оценки гибкости при использовании нагревателя в качестве нагревателя автомобильного сиденья, и для этого полусферический шар диаметром 165 мм, имитирующий колено человека, периодически продавливают вниз на 50 мм относительно поверхности автомобильного сиденья. Для прохождения этого оценочного теста необходимо, чтобы изменение величины сопротивления не превышало 10% даже после 1000000 (одного миллиона) циклов колебаний с учетом практического использования.

В том случае, когда нагревательный элемент с ПТКС изготавливают тем же самым способом, что и в этом варианте осуществления, но с использованием пленки из сложного полиэфира без свойства импрегнирования жидкости, и подвергают его вышеописанному оценочному тесту, то величина сопротивления возрастает вследствие разрыва гребенчатых электродов за примерно 300000 (триста тысяч) циклов. В отличие от этого нагревательный элемент с ПТКС согласно этому варианту осуществления, в котором использована подложка 1, обладающая свойством импрегнирования жидкости, может удовлетворять заданным техническим требованиям. В частности, количество циклов колебаний до того момента, когда изменение величины сопротивления достигнет 10%, составляет 1300000 (один миллион триста тысяч) циклов. Нагревательный элемент с ПТКС, в котором использована подложка, содержащая короткие волокна, дополнительно усовершенствованный в отношении способности удерживать импрегнирование, остается неповрежденным вплоть до 3000000 (трех миллионов) циклов колебаний. Как описано выше, подложка, в которую проводящая паста и печатная краска с ПТКС импрегнируются более легко, имеет еще более высокую устойчивость к колебаниям.

Полиуретановая термоплавкая пленка, образующая подложку 1, имеет более низкую температуру плавления, чем температура сушки проводящей пасты, образующей электрод 2, и печатной краски с ПТКС, образующей резистор 3. В частности, температура сушки проводящей пасты или печатной краски с ПТКС составляет 150°C, в то время как температура плавления термоплавкой пленки составляет примерно 120°C. При температуре приклеивания термоплавкой пленки проводящая паста и печатная краска с ПТКС обладают текучестью и могут быть импрегнированы в подложку 1.

Электроды 2 и резистор 3 по всему их периметру закрыты подложкой 1 и покровным материалом 4, обладающим свойством являться барьером для газов и свойством водонепроницаемости. Следовательно, может быть надежно предотвращен контакт с внешней атмосферой, являющейся источником таких вредных факторов, как кислород, пар или влажность, что обеспечивает высокую надежность нагревательного элемента с ПТКС.

Второй примерный вариант осуществления

Фиг. 2 представляет собой вид в поперечном разрезе, изображающий нагревательный элемент с ПТКС согласно второму примерному варианту осуществления. Этот вариант является идентичным по конструкции первому примерному варианту осуществления, за исключением подложки. Гибкий покровный материал не изображен. Подложка содержит регулирующее импрегнирование нетканое полотно 5. Регулирующее импрегнирование нетканое полотно 5 получают путем импрегнирования полимерного материала покрытия, взятого в надлежащем количестве, в нетканое полотно 6 из термостойких волокон (ниже именуемое нетканым полотном) и его высушивания. Нетканое полотно 6 представляет собой нетканое полотно из сложного полиэфира, содержащее ортогональные волокна. На регулирующем импрегнирование нетканом полотне 5 образуют электроды 2, сформированные путем печати и высушивания проводящей пасты, а далее на нем образуют резистор 3 путем печати и высушивания печатной краски с ПТКС.

Поскольку подложка состоит из регулирующего импрегнирование нетканого полотна 5, то проникновение проводящей пасты и печатной краски резистора с ПТКС через подложку может быть предотвращено во время подготовки для обеспечения удовлетворительного качества трафаретной печати. За счет этого можно надежно регулировать наносимое количество и величину сопротивления. Наносимое при печати количество зависит от сетки печатной формы и от условий печати, таких как вязкость печатной краски. На нее оказывают значительное влияние свойства поверхности подложки 1, то есть гладкость поверхности, способность к импрегнированию (пропитке или вкраплению) или т.п. Следовательно, проводящую пасту и печатную краску с ПТКС отпечатывают и покрывают после импрегнирования материала покрытия, взятого в надлежащем количестве для получения требуемого состояния поверхности. Это может всегда гарантировать стабильное количество наносимого покрытия для создания нагревательного элемента с ПТКС, имеющего надлежащее качество. Так как в качестве материала покрытия использован гибкий полимер, гибкость нагревательного элемента с ПТКС не нарушается.

Электроды 2 и резистор 3 на регулирующем импрегнирование нетканом полотне 5 частично импрегнированы в нетканое полотно из сложного полиэфира, служащее в этой конструкции в качестве основной подложки (основы). Это может обеспечивать сохранение устойчивости к колебаниям.

Как описано выше для первого примерного варианта осуществления, чем легче проводящая паста или печатная краска с ПТКС могут быть импрегнированы в подложку, тем более высокой является устойчивость к колебаниям. Однако при увеличении степени импрегнирования наносимое количество проводящей пасты или печатной краски с ПТКС возрастает, что приводит к увеличению стоимости. Покрытие больше варьируется, что затрудняет создание воспроизводимых ПТКС-характеристик. Следовательно, предпочтительно регулировать степень импрегнирования для гарантирования надлежащего количества наносимого покрытия. В этом варианте осуществления подложка образована регулирующим импрегнирование нетканым полотном 5, обеспечивающим тем самым регулирование наносимого количества проводящей пасты и печатной краски с ПТКС.

В этом варианте осуществления нетканое полотно 6, служащее в качестве основной подложки (основы) для регулирующего импрегнирование нетканого полотна 5, изготовлено из нетканого полотна из сложного полиэфира, содержащего длинные волокна, но это не является ограничивающим признаком. Также могут быть использованы синтетические волокна, такие как полипропилен или нейлон, либо натуральные волокна, такие как хлопок.

В качестве материала покрытия предпочтительными являются латексы, например, акрилового полимера, полиуретана, полиамида, сложного полиэфира, сложноэфирного уретанового полимера (полиуретана на основе сложных эфиров) и силиконового полимера (силиконовой смолы). Вышеописанные полимеры обладают гибкостью, и их латексы получают путем эмульгирования и диспергирования полимерного компонента в воде или в органическом растворителе. Они имеют хорошую адгезию к нетканому полотну из сложного полиэфира, являются термостойкими после высушивания и не оказывают никаких нежелательных воздействий на печатную краску с ПТКС. Особенно предпочтительными являются полиуретаны, сложные полиэфиры или силиконовые полимеры, поскольку они улучшают ПТКС-характеристики.

Третий примерный вариант осуществления

Фиг. 3 представляет собой вид в поперечном разрезе, изображающий нагревательный элемент с ПТКС согласно третьему примерному варианту осуществления. Гибкий покровный материал не изображен. Этот вариант осуществления отличается от второго примерного варианта осуществления тем, что вместо регулирующего импрегнирование нетканого полотна 5 использовано регулирующее импрегнирование нетканое полотно 7. Регулирующее импрегнирование нетканое полотно 7 имеет структуру, в которой на нетканом полотне 6 из термостойких волокон (ниже именуемом нетканым полотном), изготовленном, например, из сложного полиэфира, прикреплена термоплавкая пленка 8 (ниже именуемая пленкой).

В вышеописанной конструкции термоплавкая пленка 8 регулирует степень импрегнирования в нетканое полотно 6 и наносимое на него количество проводящей пасты и печатной краски с ПТКС. Следовательно, может быть получен стабильный и гибкий нагревательный элемент с ПТКС, имеющий меньше отклонений по качеству. Тепловые свойства пленки 8 добавляются к свойствам резистора с ПТКС. Следовательно, ПТКС-характеристики улучшаются в зависимости от вида пленки 8. Так как электроды 2 и резистор 3 с ПТКС защищены от внешней атмосферы пленкой 8, то может быть создан гибкий нагревательный элемент с ПТКС, имеющий высокую надежность в течение длительного срока службы.

В этом варианте осуществления термоплавкая пленка использована с целью регулирования импрегнирования. Однако в том случае, когда термоплавкая пленка просто прикреплена и используется в виде пленки, импрегнирование проводящей пасты или печатной краски с ПТКС в нетканое полотно 6, служащее в качестве подложки, снижается, и в результате ухудшается устойчивость к колебаниям. Следовательно, после прикрепления пленки 8 к нетканому полотну 6 применяют термообработку при температуре плавления пленки 8 или при более высокой температуре, которую используют после того, как пленка 8 в достаточной степени подогнана по форме к поверхности нетканого полотна 6 и произошло ее частичное импрегнирование в нетканое полотно 6. Это обеспечивает структуру, в которой отпечатанные проводящая паста и печатная краска с ПТКС также частично импрегнированы в нетканое полотно 6 для сохранения устойчивости к колебаниям.

В качестве пленки 8 предпочтительно использовать сополимер этилена и винилацетата, полиуретан, сложный полиэфир и сложноэфирный уретановый полимер (полиуретан на основе сложных эфиров). Пленка 8 обладает гибкостью и не оказывает нежелательного воздействия на печатную краску с ПТКС, подобно полимерному материалу покрытия, описанному во втором примерном варианте осуществления. Особенно предпочтительно использовать полиуретан или полиуретан сложноэфирного типа (полиуретан на основе сложных эфиров), поскольку это обеспечивает улучшение ПТКС-характеристики.

Четвертый примерный вариант осуществления

Фиг. 4 представляет собой вид в поперечном разрезе, изображающий нагревательный элемент с ПТКС согласно четвертому примерному варианту осуществления. Гибкий покровный материал не изображен. Этот вариант осуществления отличается от третьего примерного варианта осуществления тем, что нетканое полотно из термостойких волокон, служащее в качестве основы для регулирующего импрегнирование нетканого полотна 9, имеет слоистую структуру из скрепленных друг с другом материала 10 типа «спанбонд» (spun bond) и материала 11 типа «спанлейс» (spun lace).

В то время как использование одного лишь материала 10 типа «спанбонд» иногда может приводить к генерированию звуков при деформации, это явление может быть предотвращено за счет скрепления с материалом 11 типа «спанлейс». Это обеспечивает создание нагревательного элемента с ПТКС, который ощущается как объемный и улучшает соприкосновение с кожей.

Термины «спанбонд» и «спанлейс» обозначают тип способа изготовления нетканого полотна. В способе «спанбонд» после вытягивания волокна непосредственно соединяют путем сплавления их в некоторых точках друг с другом посредством нагретого барабана (тиснением). В способе «спанлейс» волокна соединяют между собой пневматически струей воды высокого давления. Так как материал 11 типа «спанлейс» является гибким и объемным, то он предотвращает создание звуков.

Вместо материала 11 типа «спанлейс» также может быть использован иглопробивной материал, в котором соединение (перепутывание) волокон осуществлено путем пробивки иглой.

В этом варианте осуществления слоистую структуру, полученную путем скрепления между собой материалов типа «спанбонд» и «спанлейс» или иглопробивного материала, используют в качестве нетканого полотна из термостойких волокон в третьем примерном варианте осуществления. Аналогичные результаты могут быть также получены при применении такого нетканого полотна из термостойких волокон во втором примерном варианте осуществления.

Пятый примерный вариант осуществления

Этот вариант осуществления отличается от четвертого примерного варианта осуществления тем, что вместо материала типа «спанбонд» осуществляют дополнительное скрепление с материалом типа «спанлейс» или с иглопробивным материалом 11 с использованием точечной склейки в качестве химической связи. Химическая связь является одним из способов изготовления нетканых полотен, при котором волокна соединяют между собой клеем (смолой).

Поскольку в материале типа «спанбонд» полимер расплавляется и скрепляется за счет нагрева, то в скрепленных частях естественным образом происходит увеличение толщины или активизация кристаллизации. Следовательно, иногда гибкость материала может сама по себе снижаться. С другой стороны, при химической связи с использованием точечной склейки по существу не происходит потери гибкости материала за счет выбора гибких клеев. Следовательно, может быть получена гибкая подложка. В этом варианте осуществления нетканые полотна всех типов соединены путем точечной склейки для получения еще более гибкого регулирующего импрегнирование нетканого полотна. Предпочтительно использовать в качестве клея полиуретан или акриловый полимер.

Шестой примерный вариант осуществления

Фиг. 5 в поперечном разрезе изображает нагревательный элемент с ПТКС согласно шестому примерному варианту осуществления. В этом варианте осуществления в качестве гибкой подложки 12 (ниже именуемой подложкой) использованы вспененный полимер или лист резины, применяемые с поверхностью, имеющей вогнутую/выпуклую форму. Электроды 2 и резистор 3 сформированы путем печати на этой поверхности. Сформированный поверх них гибкий покровный материал не показан. Термин «вспененный полимер» (пенопласт) охватывает вспененные полимерные материалы как с закрытыми порами, так и с открытыми порами. Поскольку во вспененных материалах с закрытыми порами поверхность среза естественным образом представляет собой поверхность вогнутой/выпуклой формы, то такой вспененный материал может быть использован непосредственно в том состоянии, в котором он находится. Вспененные материалы с открытыми порами используют после нанесения на их поверхность материала покрытия или т.п. для приведения тем самым поверхности в надлежащее состояние. Вспененные полимеры включают в себя, например, вспененные уретановые или олефиновые термопластичные эластомеры. В случае использования листа резины вогнутую/выпуклую форму поверхности придают, например, путем применения тканевого шаблона во время формовки.

В любой из вышеописанных конструкций каждый из электродов 2 и резистора 3, сформированных на этой поверхности путем печати и высушивания, имеет в поперечном сечении вогнутую/выпуклую форму, находясь в таком состоянии, как будто бы произошла его усадка. Следовательно, электроды 2 и резистор 3 с ПТКС имеют запас на механическое напряжение растяжения. Таким образом, механическое напряжение, испытываемое электродами 2 и резистором 3, является уменьшенным даже в случае растяжения подложки 12. В этом варианте осуществления подложка 12 не имеет каких-либо ограничений по растяжению. Предпочтительно использовать гибкий покровный материал, не показанный на чертеже, с эффектом регулирования растяжения.

Седьмой примерный вариант осуществления

Фиг. 6A и Фиг. 6Б соответственно представляют собой вид сверху с частичным вырывом и вид в поперечном разрезе, изображающие седьмой вариант осуществления, при этом гибкий покровный материал не показан. Гибкая подложка 13 содержит вспененный полимер 14, поверхность которой скреплена с полимерной сетью 15. Полимерная сеть 15 содержит волокна, например, из сложного полиэфира, полипропилена и полиамида.

В любой из вышеописанных конструкций электроды 2 и резистор 3, сформированные путем печати на этой поверхности, имеют в сечении вогнутую/выпуклую форму и имеют запас на механическое напряжение растяжения. При этом полимерная сеть 15 ограничивает (сдерживает) растяжение. Это обеспечивает защиту электродов 2 и резистора 3. За счет выбора материала полимерной сети 15 получают структуру с импрегнированными электродами 2 и резистором 3, которые сформированы путем печати, обеспечивающую получение гибкого нагревательного элемента с ПТКС, имеющего высокую устойчивость к колебаниям.

Аналогичные результаты также могут быть получены при использовании листа резины вместо вспененного полимера 14.

Восьмой примерный вариант осуществления

Фиг. 7 представляет собой вид в поперечном разрезе нагревательного элемента с ПТКС согласно восьмому примерному варианту осуществления. Гибкий покровный материал 16 (ниже именуемый покровным материалом) образован путем покрытия латексом сложного полиэфира. Покровный материал 16 обладает адгезией к гибкой подложке 1. Другие элементы конструкции являются идентичными соответствующим элементам конструкции в четвертом примерном варианте осуществления. Альтернативно, этот покровный материал может быть применен в вариантах осуществления с первого по третий.

В этом варианте осуществления электроды 2 и резистор 3 защищены от внешней атмосферы покрытием из полимерного латекса. В качестве растворителя в таком полимерном латексе часто используют воду, а сушка полимерного латекса может быть осуществлена при 100°C или ниже. Следовательно, изготовленный таким способом резистор с ПТКС почти не испытывает изменения величины сопротивления и имеет стабильную ПТКС-характеристику, что обеспечивает создание гибкого нагреватель