JPH0246682A - 面発熱シート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は床暖房や、パイプの保温など各分野における加
熱や保温目的の面発熱シートに関するものである。

〈従来の技術〉　〈発明が解決しようとする課題〉従来
面発熱体としては、ニクロム線等の電熱線を導電素材と
して、無機材料中に埋め込んで板状に一体に成形したも
のや、炭素繊維を導電素材として紙や無機材料中に混抄
したものが知られている。（特開昭５０−１８７０２　
、特開昭６２−１５８７１　、特開昭６２−１９６５３
０、特開昭６２−２８１２９３、特開昭６２−２９１８
８３）　Ｌかし、ニクロム線等の電熱線を導電素材とし
た面発熱体は、発熱部が不均一である上、厚さが５鶴よ
り薄くできない欠点がある。

又、炭素繊維を導電素材として紙に混抄したものは紙の
耐熱性が低（、炭素繊維と無機材料を組合せても大気中
では炭素繊維が４００℃になると燃焼してしまう等耐熱
性や特性の点で問題がある。

近年遠赤外線による輻射加熱効果が広〈産業分野で認め
られつつあるが、熱効率を最も有効に利用しようとする
には、発熱体の温度を４００〜６００℃に保つことが必
要と言われており、従って従来の炭素繊維を導電素材と
した発熱体ではこの目的を達成することが不可能である
。

（課題を解決するための手段〉 本発明は上記課題を解決するためになされたもので、そ
の概要は、無機繊維と無機粉体と無機接着剤とからなる
無機材料中に繊維径２〜５０μｍ、繊維長２〜２０鰭の
ステンレス繊維を総重量の５〜５０重量％分数含有せし
めたことを特徴とする面発熱シートである。

〈作　用〉 本発明で用いられる材料について詳述すると、以下のと
おりである。

（１）　　無機繊維：通常セラミック繊維と称されるア
ルミナ、シリカを主成分とする人造繊維、チタン酸カリ
ウム、酸化ジルコニウムなどのファインセラミックスを
主成分とする人造繊維、ガラス、ロックウールなどの人
造繊維、アスベストのような天然繊維を示すが、耐熱性
が６００℃以上あり、水中分散が可能であればよく、こ
れ等に限定されるものではない。

（２）無機粉体：アルミナ、チタニア、ジルコニア、チ
タン酸カリウム、窒化珪素などのファインセラミックス
を主原料とする粉体、クレー、炭酸カルシュラム、タル
ク、カオリン、陶土などオールドセラミックスを主原料
とする粉体、あるいは二酸化マンガン、酸化鉄等の遷移
元素酸化物を示し、耐熱性が６００℃以上あり、遠赤外
線領域で高い放射率を示すものが好ましいが、これ等に
限定されるものではない。

（３）無機接着剤：コロイダルシリカや、ケイ酸ソータ
等のシリケート系のもの、リン酸アルミニウム、リン酸
マグネシウム等のリン酸系のもの、コロイダルアルミナ
のようなアルミナ系のもの、及びホウ酸リチウムのよう
なホウ酸系の無機接着剤を示すが、これらに限定される
ものではなく、耐熱性が６００℃以上あり、水中分散が
可能で、ステンレス繊維、無機繊維、無機粉体等を強固
に接着するものが好ましい。

（４）ステンレス繊維ニ一般にはＡｌ５Ｉの規格で表示
される５ＵＳ３１６Ｌや５ＬＪＳ３０４と呼ばれている
ステンレス鋼から作られた繊維であるが、これ等に限定
されるものではない。更にステンレス繊維の製造方法や
形状に限定されるものでなく、繊維径２〜５０μｍ、繊
維長２〜２０ｍの範囲のものがよく、繊維径が２μｍ未
満では通電時に焼損し易く、又繊維径が５０μｍを越え
ると繊維の剥離や脱落があり実用的でない。更に繊維長
が２鶴未満では抄造し難く、又２０Ｄを越えると均一分
散性が悪くなる。これらのステンレス短繊維はシートの
総重量の５〜５０％の重量比で無機繊維、無機粉体、無
機接着剤中に分散配合するが、５％未満では繊維同志の
接触箇所が少なく、導電素材の絶対量も少ないため発熱
効果が不十分であり、５０％を越えると消費電力に見合
った発熱効果が得られない理由によるものである。

又シートの坪量は５’Ｏｇ／ｎｆ以上のシートの抄造が
可能だが、坪量が薄いと強度が弱くハンドリング性が不
足するため１００ｇ／ｒｒ？以上が好ましく、上限は遠
赤外線放射材料を積層することもあり特に制限するもの
ではないが、加工性から２ｋｇ／ｎｆ以下が好ましい。

更に本発明では、これらの原料を均一に分散しシート化
する方法として、湿式抄造法による手段を用いるが、攪
拌装置や抄造方法に限定されるものでなく、通常製紙分
野で使用される装置や方法で良い。即ち短繊維化された
ステンレス繊維と、無機繊維、無機粉体及び無機接着剤
を水を満たした容器中で攪拌混合することにより原料同
志が均一に分散混合される。このようにして作られた原
料は、その侭の状態を保ちながら流送されてワイヤー上
で脱水されドライヤーで乾燥されるので、出来たシート
は第１図に示す如くである。即ち本発明の面発熱シート
１はステンレス短繊維２が無機繊維３、無機接着剤４及
び無機粉体５Ｘとともに均一に分散されてシートを構成
している。原料の分散時あるいは抄造時に必要に応じて
製紙用助剤を使用する。このようにして得られたステン
レス短繊維混合シートは、このままでも任意の形状に切
断後、シートの両端に電極を取り付けて通電することに
より発熱するが、更に放熱効果を上げるため、シートの
片面あるいは両面に遠赤外線放射効果の高い無機材料を
無機接着剤を介して塗布あるいは積層一体化して用いる
ことも可能である。

遠赤外線放射効果の高い無機材料としては、アルミナ、
チタニア、ジルコニア、コージライト、β−スポジュー
メン、チタン酸アルミニューム、二酸化マンガン、酸化
鉄等があるが、これ等に限定されるものではなく、耐熱
温度が６００℃以上あり、遠赤外線領域で高い放射率を
示すものであれば良く、１種又は２種以上の混合物でも
かまわない。

〈実施例〉 以下本発明を実施例、および比較例を以て更に詳細に説
明する。

〈実施例１〉 内容量１（ｌのポリ容器に５１の水を入れ、これをアジ
テータ−により往復攪拌した。これに繊維径８μｍ、繊
維長６ｎ＋のステンレス短繊維３ｇを投入し分散するま
で攪拌した。次に予め０．１％に溶解希釈した合成粘剤
化学名アクリルアミド樹脂（商品名アクリバーズＰＭＰ
・・・明成化学社製）３０ｍｍを添加した。更にアルミ
ノシリケート繊維（商品名イビウール・・・イビデン社
製）３ｇ５ついでチタン酸カリウム繊維（商品名ティス
モＤ・・・人尿化学社製）９ｇを投入し攪拌混合した。

無機接着剤としてコロイダルアルミナ（商品名アルミナ
ゾル・・・日産化学社製）を対原料３０容量％相当量を
添加し、アンモニア水を用いてＰＨ９に調整した。その
後アジテータ−の攪拌を緩め、凝集剤（商品名サンフロ
ックＡＨ−２００Ｐ・・・三洋化成工業社製）を対原料
０．５％添加し混合した。その後この原料を角形手漉き
装置（東洋精機社製）を用いてシート化し、フェロタイ
プの乾燥装置を用いて秤量３００ｇ／ｒｒｒの乾燥シー
トを得た。このシートは第１図に示す如くステンレス繊
維がシート中に均一に分散されていた。更にこのシート
を巾５０ｍｍ、長さ９０寵の大きさに力、トシ、スパン
７ＯＮで両端に電極を取り付けて、交流電流を負荷した
ところ第２図に示す如くシートが発熱し、負荷電力に比
例してシートの表面温度が高くなり表面温度が４００℃
以上のものが得られることが判った。

又、更に第３図（ａｌに示すようなシートのＡＮＣの各
点における表面温度を測定した結果は同図（ｂ）に示す
とおりであり、更にこのシートは表面温度が６００℃を
超えても燃焼することがなく、赤外線放射温度針により
表面温度のバラツキを比較したところ、非常に小さいこ
とが判った。

〈実施例２〉 実施例１の手段を用いて、シート中のステンレス繊維の
配合率が、１，３，５，７，１０．２０゜３０．４０，
５０．６０重量％となるように原料を調合しシートを作
成した。このシートを巾５０ｍ１、長さ９０ｗｍの大き
さにカットし、両端にスパン７０＋ｎで電極を取り付け
て、交流電流を負荷したところ第４図に示すとおりで、
シート中のステンレス繊維の配合率が５重量％未満では
発熱効果が得られず、ステンレス繊維の配合率が５０重
世％を超えると発熱温度が低下し平衡する為、有効なス
テンレス繊維の配合率は５〜５０重量％であることが判
る。

（実施例３〉 繊維径１２μｍ、繊維長１０酊のステンレス短繊維１０
重量％と、アルミノシリケート繊維（商品名イビウール
・・・イビデン社製）７０重量％と、コロイダルアルミ
ナ（商品名アルミナゾル・・・日産化学社製）２０重量
％を配合して、湿式抄造法により２００　ｇ／ポのシー
トを作成し、このシートの片側表面に、チタン酸カリウ
ムの粉体（商品名ティスモＷ・・・人尿化学社製）８０
重量％と、コロイダルアルミナ（商品名アルミナゾル・
・・日産化学社製）２０重量％を配合した混合液を固形
分で１００　ｇ／ｎ（塗布した。このシートの断面図は
第５図（ａ）に示すようにステンレス短繊維混合面発熱
体シートの片側表面に遠赤外線材料が積層された構造と
なった。

このシートを幅５０龍、長さ９０ｍｍの大きさにカット
し、スパン７０ｍｍで両端に電極を取り付けて３０Ｗの
交流電流を負荷したところ、４００℃の表面温度を得た
。又このシートをＦＴＩＲを用いて分光赤外線放射率を
測定したところ、第６図に示すように波長２．５μｍ以
上で０．７５以上の放射率を得、高効率遠赤外線放射シ
ートであることが判った。

更に本シートを用いて、もう一方の表面にチタン酸カリ
ウムの粉体とコロイダルアルミナの混合液を塗布積層し
く第５図−ｂ）、同様な測定を行ったところ第６図に示
す結果とほぼ同じ値を得た。

（比較例１） 繊維径１２μｍ、繊維長１０１１の炭素繊維２０重量％
　、中程度に叩解された木材パルプ８０重量％を水中で
攪拌混合し、手漉き装置を用いて２００ｇ／ｃｄのシー
トを作成した。このシートを幅５０鶴、長さ９０ｍの大
きさにカットし、スパン７０寵で両端に電極を取り付け
て３０Ｗの交流電流を負荷したところ、約３００℃で燃
焼した。

（比較例２） 繊維径１２μｍ、繊維長１０ｍの炭素繊維２０重１χ　
、アルミノシリケート繊維６０重ｆχ　、コロイダルア
ルミナ２０重量％を配合した坪量２００ｇ／＋ｄのシー
トを作成した。このシートを幅５０ｆｉ、長さ９０ｍｍ
の大きさにカットし、スパン７０ｆｉで両端に電極を取
り付けて３０Ｗの交流電流を負荷したところ、約４００
℃で炭素繊維が焼損し以後電流を負荷しても発熱が得ら
れなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の面発熱シートの表面の拡大図
、第２図は実施例１のシートの負荷電力と発熱時の表面
温度のグラフ、第３図は実施例１の面発熱シートに一定
電力を負荷したとき図（ａｌに示すシート表面の任意の
点における温度分布を図山）に示したものである。 第４図は本発明の面発熱シートのステンレス繊維の配合
率と通電時の表面温度の関係を示すグラフ。第５図は実
施例３によるシートの断面例である。又、第６図は実施
例３の面発熱シートの５００℃における分光赤外線放射
率曲線を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 無機繊維と、無機粉体と、無機接着剤とからなる無機材
   料中に、繊維径２〜５０μｍ、繊維長２〜２０ｍｍのス
   テンレス短繊維を総重量の５〜５０重量％分散含有せし
   めたことを特徴とする面発熱シート