JP2715076B2 - 面状発熱体 - Google Patents
面状発熱体Info
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- JP2715076B2 JP2715076B2 JP62211249A JP21124987A JP2715076B2 JP 2715076 B2 JP2715076 B2 JP 2715076B2 JP 62211249 A JP62211249 A JP 62211249A JP 21124987 A JP21124987 A JP 21124987A JP 2715076 B2 JP2715076 B2 JP 2715076B2
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- Japan
- Prior art keywords
- heating element
- heat
- sheet
- film
- planar heating
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Surface Heating Bodies (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は電気エネルギーを利用する面状発熱体に関す
るもので，さらに詳細には被覆材として特殊な材料を使
用した面状発熱体に係わる。 （従来の技術，発明が解決しようとする問題点） 従来から面状発熱体として，種々の面状の発熱素子を
電気絶縁性シートで被覆した構造のものが広く使用され
ている。 発熱素子としては，カーボン系あるいは金属系の導電
性樹脂をガラスクロス等の基材に塗布したもの，アルミ
ニューム，銅，ステンレススチール等の金属箔をエッチ
ングして回路としたもの，ニッケル・クロム，銅・ニッ
ケル等の金属抵抗線をマイカ等の基材に巻回して回路と
したもの等が使われ，電気絶縁性シートとしては，ポリ
エステル，ポリアミド等のプラスチックフイルム，ゴム
シート，エポキシ樹脂含浸ガラスクロス等が使われてい
る。 しかしながら，従来の技術では，以下のような問題点
があった。 面状発熱体はその耐熱温度が高くなるにつれて，発熱
素子や絶縁材料が高価となり製品がコスト高となる。ま
た高温下での電気絶縁性能（絶縁抵抗および絶縁耐力な
ど）を保持させるために，一般に絶縁被覆層が厚くな
り，そのため可撓性が失われることと，発熱素子から被
加熱物への熱移動の抵抗が増し，発熱素子に局部的に発
生熱が蓄積して発熱素子が異常な温度上昇をきたして断
線あるいは劣化しやすいという問題点があった。 面状発熱体の使用可能温度は主として絶縁被覆材の耐
熱温度に依存する。従来安価な絶縁被覆材として多く使
用されているエポキシ樹脂含浸ガラスクロスの場合，連
続使用できる最高温度は120℃程度であり発熱素子の被
覆材としては不十分である。また，エポキシ樹脂含浸ガ
ラスクロスより耐熱性の大きいものとしてシリコン樹脂
を含浸したガラスクロスを使用したものが市販されてい
る。この面状発熱体は発熱素子と絶縁材とが強く接着し
ており，最高温度約180℃で連続使用ができるが，電気
絶縁性能を確保するためにはシリコン樹脂含浸ガラスク
ロスを多層にして絶縁層を厚くする必要があり，高価な
シリコン樹脂を多量に使用しなければならずコスト高と
なる。また面状発熱体が厚くなることにより可撓性が低
くなり，用途範囲が狭くなる。 シリコン樹脂層の上に耐熱フイルム，例えばポリイミ
ドフイルムを積層することも試みられているが，一般に
シリコン樹脂と合成樹脂フイルムの接着が弱くこれを改
善するためにフイルム表面をプライマー処理することが
必要とされている。プライマー処理は高価な処理剤を使
用し，これをフイルム表面に塗布，乾燥する工程が必要
であり，製造コストを上昇させるため低コスト製品とし
ての実用化が困難であった。 本発明は，かかる従来の問題点を解消し，高温度で長
時間連続使用が可能であり，薄型で可撓性のある安価な
面状発熱体を提供することを目的としている。 （問題点を解決する手段） 本発明は，少なくとも面状発熱素子の発熱回路側の表
面をシリコンラバーおよびポリエーテルイミドフイルム
で順次被覆し，加熱圧着し一体成形したことを特徴とす
る面状発熱体である。 発熱素子としては，導電性樹脂を基材に塗布したも
の，金属箔をエッチングしたもの，金属抵抗線を基材に
配したもの等が使用できるが，特に金属抵抗線をマイカ
あるいはシリコン樹脂粘着材をコーティングしたガラス
クロス等の基材に配して回路を形成したものが使用時の
電気抵抗の安定性およびコスト面から好適に用いられ
る。 これらの発熱素子の発熱回路は，発熱素子の片側の面
または両側の面に形成されている。絶縁被覆材はこの発
熱素子の発熱回路側の面を被覆しなければならない。し
かしながら発熱素子の発熱回路のない面をも被覆するこ
とができる。 シリコンラバーはシリコン樹脂をガラスクロスに含浸
したものが好適に用いられ，厚さは0.1mm〜1mm,好まし
くは0.15mm〜0.3mmである。ポリエーテルイミドフイル
ムの厚さは10μｍ〜250μm,好ましくは25μｍ〜150μｍ
である。シリコン樹脂をポリエーテルイミドフイルムに
直接コーティングした複合フイルムも使用できる。 発熱素子をシリコンラバー，ポリエーテルイミドフイ
ルムの順序で被覆し加熱圧着して一体成形するが，成形
条件としては通常のシリコンラバーの接着条件でよく，
通常は，圧力が10〜60kg/cm2，温度が130〜180℃で10〜
60分間加熱圧着し，さらに常圧下,180〜230℃で30分〜
２時間アフターキュアーすることが適当であるがこれら
の範囲を外れることを妨げない。 成形後，常法によってリード線を取付けて面状発熱体
とする。 （作用） 上記のように構成した面状発熱体は発熱素子と絶縁被
覆材とが極めて強固に接着して一体化し，通電により最
高温度180℃での連続使用で安定な発熱状態を保持す
る。 （実施例） 本発明の一実施例について詳細に説明する。 線径0.09mmの銅・ニッケル線3.2mをマイカシート（シ
リコンバインダー集成マイカ，巾23mm,長さ207mm,厚さ
0.25mm）に巻回して発熱回路とし，銅・ニッケル線の両
端を銅箔で固定して電極部とした発熱素子をシリコンラ
バー（シリコン樹脂含浸ガラスクロス，巾29mm,長さ216
mm,厚さ0.18mm）で挟み，さらにその上にポリエーテル
イミドフイルム（巾29mm,長さ216mm,厚さ50μｍ）を積
層して,15kg/cm2,160℃で0.5時間，さらに常圧,200℃で
１時間加熱圧着して一体成形する。成形後，電極部の絶
縁被覆層の片面を穿孔して電極部を露出せしめ，リード
線を半田付け等により電極部に取付けた後モールド樹脂
（シリコンRTVゴムコンパウンド）によって絶縁被覆し
た。 以上のようにして製作した面状発熱体は絶縁層片面の
厚さが0.23mmで，発熱素子と絶縁被覆材は極めて強固に
接着しており，絶縁抵抗は500V絶縁抵抗計による測定で
100MΩ以上，絶縁耐力は5000V/1分以上であった。この
面状発熱体の消費電力は100V,39Wであり，連続通電試験
10000時間以上にわたって，面状発熱体の表面温度180℃
で極めて安定な発熱状態を保持した。 （比較例） 被覆材としてポリエーテルイミドフイルムを使用しな
いでシリコンラバーだけを使用した以外は実施例と同様
にして製作した面状発熱体の絶縁抵抗は500V絶縁抵抗計
による測定で100MΩ以上であったが，絶縁耐力は800V/1
分以下であった。絶縁耐力5000V/1分以上の性能とする
ためにはシリコンラバーを５枚使用し，絶縁被覆層の片
面の厚さ0.8mm以上とすることが必要であった。 （参考例） 種々の耐熱フイルム（厚さ50μｍ）とシリコンラバー
（シリコン樹脂含浸ガラスクロス，厚さ0.18mm）を加熱
圧着（実施例と同条件）して接着した試料のはく離接着
強さは次ぎのようであった。 耐熱フイルムの種類 はく離接着強さ ポリエーテルイミド 1150g ポリイミド 180g ポリエーテルサルホン 160g ポリエーテルエーテルケトン 115g 試験方法:JIS K 6854 接着剤のはく離強さ試験方法に
準じる。巾25mm×長さ300mm（接着部225mm）のＴ形はく
離試験片を，毎分500mmの速さではく離する場合の引張
り荷重を測定。 上記のごとくシリコンラバーとポリエールイミドフイ
ルムとの接着はプライマー処理などの特別な処理なし
で，他の耐熱フイルムと比較して極めてすぐれた接着強
度を有している。 （発明の効果） 面状発熱素子にシリコンラバーとポリエーテルイミド
フイルムを積層して加熱圧着しけ一体成形した本発明の
面状発熱体は，強固に一体化しており，高温度での連続
使用においても長時間にわたって安定した性能を示す。
さらに被覆材の電気絶縁性能が高く絶縁被覆層を薄くす
ることができ絶縁材費用の低減化が計られ，かつ可撓性
にすぐれているので任意の湾曲形状に形成して使用でき
るなど，低コストの耐熱性の面状発熱体として広範囲の
用途に使用できる。
るもので，さらに詳細には被覆材として特殊な材料を使
用した面状発熱体に係わる。 （従来の技術，発明が解決しようとする問題点） 従来から面状発熱体として，種々の面状の発熱素子を
電気絶縁性シートで被覆した構造のものが広く使用され
ている。 発熱素子としては，カーボン系あるいは金属系の導電
性樹脂をガラスクロス等の基材に塗布したもの，アルミ
ニューム，銅，ステンレススチール等の金属箔をエッチ
ングして回路としたもの，ニッケル・クロム，銅・ニッ
ケル等の金属抵抗線をマイカ等の基材に巻回して回路と
したもの等が使われ，電気絶縁性シートとしては，ポリ
エステル，ポリアミド等のプラスチックフイルム，ゴム
シート，エポキシ樹脂含浸ガラスクロス等が使われてい
る。 しかしながら，従来の技術では，以下のような問題点
があった。 面状発熱体はその耐熱温度が高くなるにつれて，発熱
素子や絶縁材料が高価となり製品がコスト高となる。ま
た高温下での電気絶縁性能（絶縁抵抗および絶縁耐力な
ど）を保持させるために，一般に絶縁被覆層が厚くな
り，そのため可撓性が失われることと，発熱素子から被
加熱物への熱移動の抵抗が増し，発熱素子に局部的に発
生熱が蓄積して発熱素子が異常な温度上昇をきたして断
線あるいは劣化しやすいという問題点があった。 面状発熱体の使用可能温度は主として絶縁被覆材の耐
熱温度に依存する。従来安価な絶縁被覆材として多く使
用されているエポキシ樹脂含浸ガラスクロスの場合，連
続使用できる最高温度は120℃程度であり発熱素子の被
覆材としては不十分である。また，エポキシ樹脂含浸ガ
ラスクロスより耐熱性の大きいものとしてシリコン樹脂
を含浸したガラスクロスを使用したものが市販されてい
る。この面状発熱体は発熱素子と絶縁材とが強く接着し
ており，最高温度約180℃で連続使用ができるが，電気
絶縁性能を確保するためにはシリコン樹脂含浸ガラスク
ロスを多層にして絶縁層を厚くする必要があり，高価な
シリコン樹脂を多量に使用しなければならずコスト高と
なる。また面状発熱体が厚くなることにより可撓性が低
くなり，用途範囲が狭くなる。 シリコン樹脂層の上に耐熱フイルム，例えばポリイミ
ドフイルムを積層することも試みられているが，一般に
シリコン樹脂と合成樹脂フイルムの接着が弱くこれを改
善するためにフイルム表面をプライマー処理することが
必要とされている。プライマー処理は高価な処理剤を使
用し，これをフイルム表面に塗布，乾燥する工程が必要
であり，製造コストを上昇させるため低コスト製品とし
ての実用化が困難であった。 本発明は，かかる従来の問題点を解消し，高温度で長
時間連続使用が可能であり，薄型で可撓性のある安価な
面状発熱体を提供することを目的としている。 （問題点を解決する手段） 本発明は，少なくとも面状発熱素子の発熱回路側の表
面をシリコンラバーおよびポリエーテルイミドフイルム
で順次被覆し，加熱圧着し一体成形したことを特徴とす
る面状発熱体である。 発熱素子としては，導電性樹脂を基材に塗布したも
の，金属箔をエッチングしたもの，金属抵抗線を基材に
配したもの等が使用できるが，特に金属抵抗線をマイカ
あるいはシリコン樹脂粘着材をコーティングしたガラス
クロス等の基材に配して回路を形成したものが使用時の
電気抵抗の安定性およびコスト面から好適に用いられ
る。 これらの発熱素子の発熱回路は，発熱素子の片側の面
または両側の面に形成されている。絶縁被覆材はこの発
熱素子の発熱回路側の面を被覆しなければならない。し
かしながら発熱素子の発熱回路のない面をも被覆するこ
とができる。 シリコンラバーはシリコン樹脂をガラスクロスに含浸
したものが好適に用いられ，厚さは0.1mm〜1mm,好まし
くは0.15mm〜0.3mmである。ポリエーテルイミドフイル
ムの厚さは10μｍ〜250μm,好ましくは25μｍ〜150μｍ
である。シリコン樹脂をポリエーテルイミドフイルムに
直接コーティングした複合フイルムも使用できる。 発熱素子をシリコンラバー，ポリエーテルイミドフイ
ルムの順序で被覆し加熱圧着して一体成形するが，成形
条件としては通常のシリコンラバーの接着条件でよく，
通常は，圧力が10〜60kg/cm2，温度が130〜180℃で10〜
60分間加熱圧着し，さらに常圧下,180〜230℃で30分〜
２時間アフターキュアーすることが適当であるがこれら
の範囲を外れることを妨げない。 成形後，常法によってリード線を取付けて面状発熱体
とする。 （作用） 上記のように構成した面状発熱体は発熱素子と絶縁被
覆材とが極めて強固に接着して一体化し，通電により最
高温度180℃での連続使用で安定な発熱状態を保持す
る。 （実施例） 本発明の一実施例について詳細に説明する。 線径0.09mmの銅・ニッケル線3.2mをマイカシート（シ
リコンバインダー集成マイカ，巾23mm,長さ207mm,厚さ
0.25mm）に巻回して発熱回路とし，銅・ニッケル線の両
端を銅箔で固定して電極部とした発熱素子をシリコンラ
バー（シリコン樹脂含浸ガラスクロス，巾29mm,長さ216
mm,厚さ0.18mm）で挟み，さらにその上にポリエーテル
イミドフイルム（巾29mm,長さ216mm,厚さ50μｍ）を積
層して,15kg/cm2,160℃で0.5時間，さらに常圧,200℃で
１時間加熱圧着して一体成形する。成形後，電極部の絶
縁被覆層の片面を穿孔して電極部を露出せしめ，リード
線を半田付け等により電極部に取付けた後モールド樹脂
（シリコンRTVゴムコンパウンド）によって絶縁被覆し
た。 以上のようにして製作した面状発熱体は絶縁層片面の
厚さが0.23mmで，発熱素子と絶縁被覆材は極めて強固に
接着しており，絶縁抵抗は500V絶縁抵抗計による測定で
100MΩ以上，絶縁耐力は5000V/1分以上であった。この
面状発熱体の消費電力は100V,39Wであり，連続通電試験
10000時間以上にわたって，面状発熱体の表面温度180℃
で極めて安定な発熱状態を保持した。 （比較例） 被覆材としてポリエーテルイミドフイルムを使用しな
いでシリコンラバーだけを使用した以外は実施例と同様
にして製作した面状発熱体の絶縁抵抗は500V絶縁抵抗計
による測定で100MΩ以上であったが，絶縁耐力は800V/1
分以下であった。絶縁耐力5000V/1分以上の性能とする
ためにはシリコンラバーを５枚使用し，絶縁被覆層の片
面の厚さ0.8mm以上とすることが必要であった。 （参考例） 種々の耐熱フイルム（厚さ50μｍ）とシリコンラバー
（シリコン樹脂含浸ガラスクロス，厚さ0.18mm）を加熱
圧着（実施例と同条件）して接着した試料のはく離接着
強さは次ぎのようであった。 耐熱フイルムの種類 はく離接着強さ ポリエーテルイミド 1150g ポリイミド 180g ポリエーテルサルホン 160g ポリエーテルエーテルケトン 115g 試験方法:JIS K 6854 接着剤のはく離強さ試験方法に
準じる。巾25mm×長さ300mm（接着部225mm）のＴ形はく
離試験片を，毎分500mmの速さではく離する場合の引張
り荷重を測定。 上記のごとくシリコンラバーとポリエールイミドフイ
ルムとの接着はプライマー処理などの特別な処理なし
で，他の耐熱フイルムと比較して極めてすぐれた接着強
度を有している。 （発明の効果） 面状発熱素子にシリコンラバーとポリエーテルイミド
フイルムを積層して加熱圧着しけ一体成形した本発明の
面状発熱体は，強固に一体化しており，高温度での連続
使用においても長時間にわたって安定した性能を示す。
さらに被覆材の電気絶縁性能が高く絶縁被覆層を薄くす
ることができ絶縁材費用の低減化が計られ，かつ可撓性
にすぐれているので任意の湾曲形状に形成して使用でき
るなど，低コストの耐熱性の面状発熱体として広範囲の
用途に使用できる。
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭49−68328（ＪＰ，Ａ)
特開 昭47−26729（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−44690（ＪＰ，Ａ)
実開 昭60−57090（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．少なくとも面状発熱素子の発熱回路側の表面をシリ
コンラバーおよびポリエーテルイミドフイルムで順次被
覆し，加熱圧着し一体成形してなる面状発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62211249A JP2715076B2 (ja) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | 面状発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62211249A JP2715076B2 (ja) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | 面状発熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6457585A JPS6457585A (en) | 1989-03-03 |
| JP2715076B2 true JP2715076B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=16602772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62211249A Expired - Fee Related JP2715076B2 (ja) | 1987-08-27 | 1987-08-27 | 面状発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2715076B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4968328A (ja) * | 1972-11-02 | 1974-07-02 |
-
1987
- 1987-08-27 JP JP62211249A patent/JP2715076B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6457585A (en) | 1989-03-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |