JP2005019376A

JP2005019376A - 積層物および繊維強化積層抵抗体製造方法

Info

Publication number: JP2005019376A
Application number: JP2003369640A
Authority: JP
Inventors: Paal Francis Hansen; フランシスハンセンポール; Bjorn Pettersen; ペテルセンブヨルン
Original assignee: Hiform AS
Current assignee: Hiform AS
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2005-01-20
Also published as: EP1450581A1; NO316350B1; NO20030643D0; NO20030643A; US20050175825A1

Abstract

【課題】頑強で耐磨滅性の発熱体の開発。
【解決手段】抵抗体（１）を含む少なくとも一つの層と、繊維強化熱可塑性マット（２）から形成された少なくとも一つの層とを含み、抵抗体（１）および繊維強化熱可塑性物（２）が圧力の作用下で積層され、かつ熱可塑性物が熱の作用下で溶融され次いで冷却されて抵抗体が熱可塑性物によって完全に又は部分的に包囲されそして積層物として団結されている、ことを特徴とする積層物。また、少なくとも一つの抵抗体（１）を、強化用繊維（２５）と熱可塑性繊維（２６）のマットの少なくとも一つの層と共に、型の中に配列し；そして、抵抗体（１）を繊維強化熱可塑性層（２６）と一緒に、熱可塑性繊維（２６）が溶融して繊維強化材（２５）を充填するように熱の作用下で且つそれらが一緒になって繊維強化積層抵抗体になるように圧力（好ましくは真空成形による）の作用下で成形する諸工程を含む繊維強化積層抵抗体の製法。
【選択図】図１

Description

本発明は積層物(laminate)、および繊維強化積層抵抗体(fiber reinforced laminated resistance element)の製造方法に関する。

様々なタイプの発熱体が市場に出ている。これら発熱体においては、担体（たとえばポリ塩化ビニルプラスチック（ＰＶＣ）であってもよい）の上に金属の電熱線のパターンがエッチングされている。しばしば、担体には、電熱線のための接着剤、たとえば、使用中に焦げると有害気体を発生するグルー、が適用されている。

このような発熱体はしばしば機械的磨滅および引裂きに対する耐性が低く、そして使用中に発熱体に加えられる曲げモーメントを受容する能力が低いので、容易に破壊される。従って、頑強でありそして磨滅および引裂きに対して耐性である発熱体が必要とされている。

抵抗体を包含する少なくとも一つの層と、繊維強化熱可塑性マットから形成された少なくとも一つの層を含んでおり、そして抵抗体および繊維強化熱可塑性物が圧力（好ましくは真空成形による）の作用下で積層され、かつ熱可塑性物が熱の作用下で溶融され次いで冷却されて抵抗体が熱可塑性物によって完全にまたは部分的に包囲されそして更には積層物として団結されている、ことを特徴とする積層物が提供される。

本発明による積層物の幾つかの態様および更なる利点は対応する従属の装置の請求項に示されている。

また、繊維強化積層抵抗体の製造方法が開発され、その方法は次のような諸工程を含む：
少なくとも一つの抵抗体を、強化用繊維と熱可塑性繊維のマットの少なくとも一つの層と共に、型の中に配列する；そして
前記抵抗体を前記繊維強化熱可塑性層と共に、熱可塑性繊維を溶融して繊維強化材を充填するように熱の作用下で、かつ、一緒になって繊維強化積層抵抗体を形成するように圧力（好ましくは真空バッグ下での真空成形による）の作用下で、成形する。

本発明の方法の更なる態様は従属の方法の請求項に示されている。

次に、図面を引用して、本発明をさらに詳しく説明する。
（発明の好ましい態様の詳細）

図１を参照すると、そこには、本発明の積層物が示されている。積層物は抵抗体（１）を包含する少なくとも一つの層と、繊維強化熱可塑性マット（２）から形成された少なくとも一つの層を含む。抵抗体（１）および繊維強化熱可塑性物（２）が圧力、好ましくは真空成形による、の作用下で積層され、かつ熱可塑性物が熱の作用下で溶融され次いで冷却されて抵抗体が熱可塑性物によって完全にまたは部分的に包囲されそして積層物として団結されている。ガラス繊維強化熱可塑性物は成形用の型に対しては断熱材として作用し、かつ、抵抗体を保護する。強化用繊維は機械的侵入から抵抗線を防護する。この効果についての一例はガラス繊維強化材に擦れる金属機器が熱可塑性層には容易に侵入しないであろうから抵抗体が防護されるということである。

熱可塑性物は比較的劣った電気伝導体である。ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）は約３Ω／ｃｍ^２のクリープ電流抵抗(creep current resistance)を有し、そして対応して、ＰＥＴについては、それは２Ω／ｃｍ^２である。実験はＰＥＴを用いた方が最終製品の抵抗が実質的に良いこと示しており、その理由は多分、抵抗線ループ間の短絡形成の発生が減じられるからであろう。別の可能な説明は実験を通じて熱可塑性物中のガラス繊維の大きな量、約６０％、にある。

本発明の一つの態様においては、抵抗体（１）と繊維強化熱可塑性層（２）は成形過程を通して互いに接着するように配列されていてもよい。しかしながら、発熱体（１）のループを包む複数の熱可塑性層は相互の完全結合を達成するであろう、従って、積層物を非常によく結合させもする。

図２に示されているような好ましい態様においては、積層物は繊維強化熱可塑性物の少なくとも２つの層（２、３）を含み、抵抗体（１）が２つの繊維強化可塑性層（２、３）の間に配列されている。２つのパーツを互いに、例えば、内側部分の殻(hull)を外皮の殻に、溶接させるように局部的に加熱するために、抵抗体はたとえば熱可塑性物の中に置かれてもよい。最終製品はそれ自体で頑強かつ耐磨滅性であろうが、更なる強度のためには、図４に示されているように、耐力的または構造的な要素を形成するように、積層物の中には少なくとも一つのサンドイッチコア（４）と少なくとも一つの追加の繊維強化熱可塑性層（５）が配列されてもよい。従って、構造要素サンドイッチ(construction element sandwich)を形成することが可能である。

本発明の一態様においては、型は成形中の積層物の様々な層のためのベースを形成する少なくとも一つのプレート（６）を含んでいる。プレート（６）の素材は、たとえば、金属、炭素繊維もしくはもう一つ材料を含む複合材料、または熱伝導性材料の組合せ、であってもよい。成形過程中にはプレート（６）の上に、第一の繊維強化熱可塑性層（２）、抵抗体（１）、および第二の繊維強化熱可塑性層（３）が配列されていてもよい。本発明の可能な態様においては、型はたとえば、そこにガラス繊維強化熱可塑性層の層（２）が配列される金属プレート（６）であってもよい。その後に、抵抗体が配列され、そして次いで、ガラス繊維強化熱可塑性物の追加層（３）が配列される。繊維強化熱可塑性物（２）は抵抗体をプレート（６）に対して熱的に絶縁するであろう。プレート（６）のもう一つの効果は可能な限り均質である積層物を形成するように型の中の熱分布を平均にすることである。

型またはプレート（６）はそれが最終積層物の一部を形成するように最終製品の一部としてとどまってもよい。

抵抗体は熱エネルギーを発生させるために配列されているので溶融過程は積層物の内部から熱を供給される。これは抵抗体（１）に電気エネルギーを直接供給することによって行われてもよい。可能な解決においては、抵抗体は少なくとも一つの長い抵抗線（１０）を含む。各抵抗線（１０）は電気供給ケーブル（３０、３１）に接続するための２つの端子（２０、２１）を設けられている。電気供給ケーブル（３０、３１）は積層物の中に完全にまたは部分的に包囲されてもよい。

積層物を加熱するためのもう一つの可能性は誘導加熱である。抵抗体（１）の中に電流が誘導されるように、抵抗体は交番電磁界に曝される閉回路であることができる。本発明のかかる態様においては、抵抗体は、好ましくは閉回路を形成するパターン状に配列された少なくとも一つの長い抵抗線（１０）を包含してもよく、そしてそこでは抵抗体（１）は誘導による電気エネルギーの外部供給のために配列されている。

好ましい態様においては、少なくとも一つの抵抗線はたとえば図１に示されているように或る面積にパターン状に配列されている。熱可塑性層は腐蝕性物質に耐性であるので、抵抗線は熱可塑性層（２）の上に直接配列されてもよく、たとえば、熱可塑性層（２）（それは好ましくは、部分的に団結された熱可塑性組織である）の上に直接に印刷またはエッチングされてもよい。本発明の可能な態様においては、抵抗体は図１に極めて簡単に描かれている絶縁性マトリックス（５０）の中の抵抗線（１０）を含めてシルクスクリーン印刷された又は写真製版された抵抗体（１）として存在する。

少なくとも一つの温度センサー（４０）が積層物の内部に配列されていてもよい。この例は図１に示されている。抵抗体（１）に熱を与えられる溶融過程が温度コントロールされるように、温度センサー（４０）は積層物の内部に抵抗線（１０）に接近して配列されていてもよい。少なくとも一つの温度センサー（４０）が積層物の内部に置かれてもよい。温度センサーはいくつかの目的のために使用されてもよく、その中には、積層物の製造中の温度コントロールもあるが、最終製品における温度をコントロールしそして電気供給のためのサーモスタットスイッチに結合されている温度センサーとして使用されてもよい。最終製品における温度を調節するためのサーモスタットを包含することも可能であり、そして電気ヒューズ、たとえば、成形中および使用中両方ともに積層物が溶融し始めるようなレベルに温度が到達した場合に電気供給を断つ融解ヒューズ(melting fuse)、が内蔵されていてもよい。

熱可塑性物の中の繊維強化材（２６）は原則的には、不導性、電気絶縁性であるいずれの材料であってもよい。この点において、炭素のような伝導性繊維は排除される。繊維強化熱可塑性マット（２）は好ましい態様においては、不導性の強化用フィラメント（２６）、好ましくは、ガラス繊維フィラメントの、を含有する。ガラス繊維強化材の含量はあまり有意ではないが、１０〜９０％、好ましくは３０〜７０％、そして最も好ましくは５０〜６５％、であってもよい。
（繊維強化積層抵抗体の製造）

繊維強化抵抗体は次のようにして製造されてもよい：
少なくとも一つの抵抗体（１）を、強化用繊維（２５）と熱可塑性繊維（２６）のマット（２）の少なくとも一つの層と共に、型の中に配列し；そして
抵抗体（１）を繊維強化熱可塑性層（２）と一緒に、熱可塑性繊維（２６）を溶融して繊維強化材（２５）を充填するように熱の作用下で、かつ一緒になって繊維強化積層抵抗体を形成するように圧力、好ましくは真空バッグ（２８）下での真空成形による、の作用下で、成形する。

本発明のさらに特定の態様においては、成形過程のエネルギーは積層物に成形されるべき抵抗体それ自体によって完全に供給されてもよいし又は一部分供給されてもよい。

抵抗体（１）はたとえば、熱可塑性物を含有する層の上への金属皮膜のエッチングによって形成されてもよい。好ましい態様においては、熱可塑性層は好ましくはガラス繊維で強化されている。

型は成形中に積層物の様々な層のためのベースを形成する少なくとも一つの形態またはプレート（６）を含んでいてもよい。プレート（６）は積層物の一部を形成するように成形過程中に積層物に一体化されてもよい。

成形過程は環境における又は最終製品における流体損失および汚染の危険性を実質的度合にまで低下させるように乾燥出発材料を利用するクリーンなプロセスである。
（本発明の繊維強化積層抵抗体の使用例）

耐磨滅性で頑強な発熱体はストレッチャーやベッド用の熱源または構成要素として有益に利用されてもよい。この積層物はまた、建造物の中に、たとえば、壁、床、天井またはその他の適する場所に、取り付けるための構造部品を構成してもよい。本発明による発熱体は構造要素の一部であってもよく、それは壁の構造部品、または、何か、床材、自動車ドアの内側、浴室床材の、耐力的もしくは構造的な繊維強化部品を、両者とも、タイル用基材として若しくは独立の耐力床材として、又は加熱用ケーブルを組み込んであるバスタブとして、又は壁に直接はり付ける（接着する）ことができるパネルヒーターとして、構成してもよい。かかる積層物によるいくつかの利点は、それが大きな面積を有するように製造されてもよいということ、および発熱体が曲げモーメントに対する大きな耐性を有し且つ耐磨滅性でありながらその面積に比べて非常に薄い厚さを有するようにつくれるということ、である。

ＰＥＴを使用した場合、本発明の積層物の更なる利点はＰＥＴが食品と一緒に使用するのを承認されているので製品が衛生的であるということである。本発明による最終積層物はそれ自体が食品の調理のための又はキャビネットを加熱するための熱供給をなしてもよい。積層物はコンロを必要とせずに電気差込口だけを必要とする調理用容器向けに使用されてもよい。調理用容器は適する温度および時間で加熱することによって自ら滅菌することさえできる。ＰＥＴは有害物質を発生しないので調理用に承認されている（ソーダボトルはＰＥＴからつくられている）。

抵抗線が或る面積にパターン状に配列されており、そして電気供給ケーブルと温度センサーを有している、本発明の積層物の概略断面図である。型のベース上に２つの繊維強化熱可塑性マットの間に抵抗体が配列されている、成形前の、本発明の積層物の一態様の概略分解図である。ベースプレートが最終製品の一部を形成してもよい、２つの繊維強化熱可塑性マットの間に抵抗体が配列されているその上に置かれた真空バッグによって成形する前の、本発明の積層物の一態様の概略分解図である。抵抗体が繊維強化熱可塑性物の２層間のサンドイッチコアと一緒に成形されている、本発明の積層物のもう一つの形態の概略分解図である。

Claims

抵抗体（１）を含む少なくとも一つの層；
繊維強化熱可塑性マット（２）から形成された少なくとも一つの層；
を含んでおり、抵抗体（１）および繊維強化熱可塑性物（２）が圧力、好ましくは真空成形による、の作用下で積層されていること、かつ、熱可塑性物が熱の作用下で溶融され次いで冷却されて抵抗体が熱可塑性物によって完全にまたは部分的に包囲されそして積層物として団結されていること、を特徴とする積層物。
抵抗体（１）と繊維強化熱可塑性層（２）が成形過程中に互いに接着する、請求項１の積層物。
積層物が繊維強化熱可塑性物の少なくとも２つの層（２、３）を含み、そして抵抗体（１）が２つの繊維強化熱可塑性層（２、３）の間に配列されている、請求項１の積層物。
前記積層物は構造要素を形成するように更に少なくとも一つのサンドイッチコア（４）と少なくとも一つの追加の繊維強化熱可塑性層（５）を含んでいる、請求項１の積層物。
成形用の型が、成形過程中の積層物の様々な層のためのベースを形成する少なくとも一つのプレート（６）を含んでいる、請求項１の積層物。
プレート（６）の素材が、金属、炭素複合材料若しくはもう一つの材料、または熱伝導性である材料の組合せ、である、請求項５の積層物。
第一の繊維強化熱可塑性層（２）、抵抗体（１）、および第二の繊維強化熱可塑性層が、成形過程中にプレート（６）の上に配列されている、請求項５の積層物。
プレート（６）が最終積層物の一部を形成する、請求項５の積層物。
抵抗体（１）は熱エネルギーを発生させるために配列されているので溶融過程は内部から熱を供給される、請求項１の積層物。
抵抗体（１）が少なくとも一つの長い抵抗線（１０）を含み、そして各抵抗線は電気供給ケーブル（３０、３１）に接続するための２つの端子（２０、２１）を設けられている、請求項１の積層物。
少なくとも一つの抵抗線が或る面積にパターン状に配列されている、請求項１０の積層物。
抵抗線（１０）は、好ましくは部分的に団結された繊維強化熱可塑性組織である熱可塑性層（２）の上に直接に印刷またはエッチングされている、請求項１０の積層物。
電気供給ケーブル（３０、３１）は積層物の外側へ延びている、請求項１の積層物。
積層物の内部に少なくとも一つの温度センサー（４０）が配列されている、請求項１の積層物。
抵抗体（１）から熱を供給される溶融過程が温度を制御されるように温度センサーが積層物の内部に抵抗線（１０）に接近して配列されている、請求項１０の積層物。
抵抗体（１）が、絶縁性マトリックス（５０）の中の抵抗線（１０）を含むシルクスクリーン印刷された又は写真製版された抵抗体（１）として存在する、請求項１の積層物。
繊維強化熱可塑性マットが不導性強化材フィラメント（２６）好ましくはガラス繊維フィラメントを含有する、請求項１の積層物。
抵抗体（１）は、好ましくは閉電気回路を形成するパターン状に配列された少なくとも一つの長い抵抗線（１０）を含んでおり、そして抵抗体は誘導による電気エネルギーの外部供給のために配列されている、請求項９の積層物。
少なくとも一つの抵抗体（１）を、強化用繊維（２５）と熱可塑性繊維（２６）のマット（２）の少なくとも一つの層と共に、型の中に配列し；そして
抵抗体（１）を繊維強化熱可塑性層（２）と一緒に、熱可塑性繊維（２６）が溶融して繊維強化材（２５）を充填するように熱の作用下で、かつそれらが一緒になって繊維強化積層抵抗体を形成するように圧力、好ましくは、真空成形による、の作用下で、成形する；
諸工程を含むことを特徴とする、繊維強化積層抵抗体の製造方法。
積層物に成形されるはずである抵抗体（１）それ自体によって、成形過程にエネルギーを完全に又は一部分供給する工程をさらに含む、請求項１９の方法。
抵抗体（１）は熱可塑性物を含む層の上への金属皮膜のエッチングによって形成される、請求項１９の方法。
抵抗体（１）は熱可塑性物のガラス繊維強化層の上への金属皮膜のエッチングによって形成される、請求項１９の方法。
型は成形による積層物の中の様々な層のためのベースを形成する少なくとも一つのプレートを含んでいる、請求項１９の方法。
プレートが積層物の一部を形成するように成形過程中に積層物に一体化される、請求項２３の方法。