JPH06116009A - セラミック質発熱体の製造方法 - Google Patents
セラミック質発熱体の製造方法Info
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- JPH06116009A JPH06116009A JP4267591A JP26759192A JPH06116009A JP H06116009 A JPH06116009 A JP H06116009A JP 4267591 A JP4267591 A JP 4267591A JP 26759192 A JP26759192 A JP 26759192A JP H06116009 A JPH06116009 A JP H06116009A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
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- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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- C03C2214/04—Particles; Flakes
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- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 高いアスペクト比を有する薄片状黒鉛粉末を
導電性材料としてセラミックス等のマトリックスに添加
し、成形後燒結させたセラミック質発熱体において、導
電性材料として用いる薄片状黒鉛粉末をマトリックスに
分散させる前に予め３５０℃以上の温度で熱処理する。 【効果】 セラミック質発熱体の膨れや亀裂等の発生を
防止し、製造歩留まりが向上するとともに、安定した品
質のセラミック質発熱体を得ることができる。
導電性材料としてセラミックス等のマトリックスに添加
し、成形後燒結させたセラミック質発熱体において、導
電性材料として用いる薄片状黒鉛粉末をマトリックスに
分散させる前に予め３５０℃以上の温度で熱処理する。 【効果】 セラミック質発熱体の膨れや亀裂等の発生を
防止し、製造歩留まりが向上するとともに、安定した品
質のセラミック質発熱体を得ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用、民生用の加熱
器具、暖房器具等に用いるセラミック質発熱体の製造方
法に関し、特に特定の形状を有する薄片状黒鉛粉末を導
電性材料として用いたセラミック質発熱体の製造方法の
改良技術に関する。
器具、暖房器具等に用いるセラミック質発熱体の製造方
法に関し、特に特定の形状を有する薄片状黒鉛粉末を導
電性材料として用いたセラミック質発熱体の製造方法の
改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種加熱機器、暖房器具等に使用する発
熱体として、セラミック材料中に炭素質導電体を分散さ
せたセラミック発熱体が開発されている。
熱体として、セラミック材料中に炭素質導電体を分散さ
せたセラミック発熱体が開発されている。
【０００３】従来、炭素質導電体として粒状黒鉛等の炭
素材が用いられているが、その粒子は、粒径に対する厚
みが粒径とほぼ同等又は１／２程度の形状を有した、あ
たかもブロック状の形状をなしている。このような形状
の黒鉛粉末を用いた場合は、少ない添加量で導電経路を
形成させることが困難であり、また導電経路を形成でき
る程度に添加量を増すと、緻密な燒結体が得られにくい
等の点で問題が多い。本発明者らは、各種炭素材料につ
いて検討した結果、特定の形状を有する薄片状黒鉛粉末
がセラミック発熱体に添加する導電体として優れた特性
を示すことを見いだし、この薄片状黒鉛粉末を用いたセ
ラミック発熱体を開発した（特願平４−１６６０５
号）。
素材が用いられているが、その粒子は、粒径に対する厚
みが粒径とほぼ同等又は１／２程度の形状を有した、あ
たかもブロック状の形状をなしている。このような形状
の黒鉛粉末を用いた場合は、少ない添加量で導電経路を
形成させることが困難であり、また導電経路を形成でき
る程度に添加量を増すと、緻密な燒結体が得られにくい
等の点で問題が多い。本発明者らは、各種炭素材料につ
いて検討した結果、特定の形状を有する薄片状黒鉛粉末
がセラミック発熱体に添加する導電体として優れた特性
を示すことを見いだし、この薄片状黒鉛粉末を用いたセ
ラミック発熱体を開発した（特願平４−１６６０５
号）。
【０００４】前記薄片状黒鉛粉末は、結晶性の高い天然
黒鉛等を原料黒鉛として得られるものであり、粒子径が
０．５〜１００μｍ、厚さが１．５μｍ以下、アスペク
ト比が１０〜５０００の形状を有し、粒子同士の固着も
なく、液体への分散性もよく、ハンドリング性に優れた
黒鉛粉末である。またその特定の形状から導電性につい
て大きな異方性を示し、特に荷重を負荷させると粒子が
配向し、荷重に対し垂直方向に大きな導電性を示すた
め、導電性付与の目的で好適に使用できる材料である。
この薄片状黒鉛粉末は天然黒鉛等の原料黒鉛がその結晶
形態を保持したまま、層間が剥離したような状態で粉末
化されたもので、前記のような特定の形状と高い結晶性
を示すものである。この高い結晶性を有するためにこの
ような薄片状黒鉛粉末は酸化雰囲気においても酸化され
にくいという特徴を有する。
黒鉛等を原料黒鉛として得られるものであり、粒子径が
０．５〜１００μｍ、厚さが１．５μｍ以下、アスペク
ト比が１０〜５０００の形状を有し、粒子同士の固着も
なく、液体への分散性もよく、ハンドリング性に優れた
黒鉛粉末である。またその特定の形状から導電性につい
て大きな異方性を示し、特に荷重を負荷させると粒子が
配向し、荷重に対し垂直方向に大きな導電性を示すた
め、導電性付与の目的で好適に使用できる材料である。
この薄片状黒鉛粉末は天然黒鉛等の原料黒鉛がその結晶
形態を保持したまま、層間が剥離したような状態で粉末
化されたもので、前記のような特定の形状と高い結晶性
を示すものである。この高い結晶性を有するためにこの
ような薄片状黒鉛粉末は酸化雰囲気においても酸化され
にくいという特徴を有する。
【０００５】このような薄片状黒鉛粉末は、例えば次の
ような方法によって製造される（特開平２−１５３８１
０号）。即ち、原料黒鉛として天然鱗片状黒鉛、キッシ
ュ黒鉛、高結晶性熱分解黒鉛等の結晶性の高い黒鉛粉末
を、高濃度の硫黄と硝酸の混酸と反応させて黒鉛層間化
合物を形成させた後、水洗、乾燥して、残留化合物を含
む黒鉛粉末とする。次いでこれを窒素ガス雰囲気下で８
００℃以上の温度で急熱・保持することにより、黒鉛中
の残留化合物が気化又は分解するとともに、黒鉛はＣ軸
方向に見かけの厚みが３００〜４００倍程度に膨張した
膨張黒鉛粉末となる。この膨張黒鉛粉末を液体中に分散
させ、該液体中で超音波を作用させることにより前記特
定形状を有する薄片状黒鉛粉末を得ることができる。
ような方法によって製造される（特開平２−１５３８１
０号）。即ち、原料黒鉛として天然鱗片状黒鉛、キッシ
ュ黒鉛、高結晶性熱分解黒鉛等の結晶性の高い黒鉛粉末
を、高濃度の硫黄と硝酸の混酸と反応させて黒鉛層間化
合物を形成させた後、水洗、乾燥して、残留化合物を含
む黒鉛粉末とする。次いでこれを窒素ガス雰囲気下で８
００℃以上の温度で急熱・保持することにより、黒鉛中
の残留化合物が気化又は分解するとともに、黒鉛はＣ軸
方向に見かけの厚みが３００〜４００倍程度に膨張した
膨張黒鉛粉末となる。この膨張黒鉛粉末を液体中に分散
させ、該液体中で超音波を作用させることにより前記特
定形状を有する薄片状黒鉛粉末を得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前記薄片状黒鉛粉末を
用いたセラミック発熱体は、導電性が大きく、通電に対
する応答が早く昇温特性に優れ、低い電圧負荷により均
一に発熱し、また所望形状の発熱体とすることができる
ため、ヒーターの小型、軽量化が可能であり、各種加熱
機器、暖房器具等に使用する発熱対として好適に使用で
きる。
用いたセラミック発熱体は、導電性が大きく、通電に対
する応答が早く昇温特性に優れ、低い電圧負荷により均
一に発熱し、また所望形状の発熱体とすることができる
ため、ヒーターの小型、軽量化が可能であり、各種加熱
機器、暖房器具等に使用する発熱対として好適に使用で
きる。
【０００７】しかしながら、このセラミック質発熱体を
製造するに際し、セラミック等のマトリックス材料と前
記薄片状黒鉛粉末を混合、分散させたものを成形、焼成
する等の簡単な製造方法で製造すると、得られる焼成体
において、焼成体内部に比較的大きな気孔を含んでいた
り、焼成体の表面が膨れ上がるいわゆる膨れを生じた
り、あるいは亀裂等を生じたりすることがあり、セラミ
ック質発熱体の製造歩留まりの低下、特性の低下を生じ
るという問題があった。
製造するに際し、セラミック等のマトリックス材料と前
記薄片状黒鉛粉末を混合、分散させたものを成形、焼成
する等の簡単な製造方法で製造すると、得られる焼成体
において、焼成体内部に比較的大きな気孔を含んでいた
り、焼成体の表面が膨れ上がるいわゆる膨れを生じた
り、あるいは亀裂等を生じたりすることがあり、セラミ
ック質発熱体の製造歩留まりの低下、特性の低下を生じ
るという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、膨張黒鉛
から得られる薄片状黒鉛粉末を用いたセラミック質発熱
体の製造方法について種々検討の結果、かかる問題の原
因を突き止め、該原因を除去することによって前記問題
点をが解決できることを見いだし本発明の完成するに至
った。
から得られる薄片状黒鉛粉末を用いたセラミック質発熱
体の製造方法について種々検討の結果、かかる問題の原
因を突き止め、該原因を除去することによって前記問題
点をが解決できることを見いだし本発明の完成するに至
った。
【０００９】即ち、本発明は、セラミックス及び／又は
ガラスよりなるマトリックスに、膨張黒鉛から得られ
る、粒子径が０．５〜１００μｍ、厚さが１．５μｍ以
下、アスペクト比が１０〜５０００の薄片状黒鉛粉末を
分散させたあと成形し、その後焼成するセラミック質発
熱体の製造方法において、マトリックスに分散させる前
の前記薄片状黒鉛粉末を予め３５０℃以上の温度で熱処
理しておくことを特徴とするセラミックス質発熱体の製
造方法であり、また、この製造方法の好ましい方法であ
って、該薄片状黒鉛粉末の熱処理が、セラミック質発熱
体の焼成温度以上で行なわれることを特徴とするセラミ
ック質発熱体の製造方法、また、該薄片状黒鉛粉末の熱
処理が８００℃〜３０００℃の非酸化性雰囲気で行なわ
れることを特徴とするセラミック質発熱体の製造方法で
ある。
ガラスよりなるマトリックスに、膨張黒鉛から得られ
る、粒子径が０．５〜１００μｍ、厚さが１．５μｍ以
下、アスペクト比が１０〜５０００の薄片状黒鉛粉末を
分散させたあと成形し、その後焼成するセラミック質発
熱体の製造方法において、マトリックスに分散させる前
の前記薄片状黒鉛粉末を予め３５０℃以上の温度で熱処
理しておくことを特徴とするセラミックス質発熱体の製
造方法であり、また、この製造方法の好ましい方法であ
って、該薄片状黒鉛粉末の熱処理が、セラミック質発熱
体の焼成温度以上で行なわれることを特徴とするセラミ
ック質発熱体の製造方法、また、該薄片状黒鉛粉末の熱
処理が８００℃〜３０００℃の非酸化性雰囲気で行なわ
れることを特徴とするセラミック質発熱体の製造方法で
ある。
【００１０】本発明者らは、膨張黒鉛から得られる薄片
状黒鉛粉末を用いたセラミック質発熱体の製造におい
て、発熱体（即ち焼成体）の製造歩留まりの低下、特性
の低下を生じる要因を種々検討した結果、焼成体に生じ
る膨れや亀裂は、焼成時に発生するガスが主な原因であ
り、そのガス発生の原因を調査した結果、膨張黒鉛から
得られる薄片状黒鉛粉末に起因していることが判った。
即ち、導電性付与材料として用いる薄片状黒鉛粉末に微
量ではあるが、発熱体製造の焼成工程においてガス化し
て揮散する成分が含まれており、これが発熱体製造時の
焼成工程における熱処理でガス化することにより、製造
歩留まりの低下、特性の低下を生じる主な原因となるこ
とを突き止めた。
状黒鉛粉末を用いたセラミック質発熱体の製造におい
て、発熱体（即ち焼成体）の製造歩留まりの低下、特性
の低下を生じる要因を種々検討した結果、焼成体に生じ
る膨れや亀裂は、焼成時に発生するガスが主な原因であ
り、そのガス発生の原因を調査した結果、膨張黒鉛から
得られる薄片状黒鉛粉末に起因していることが判った。
即ち、導電性付与材料として用いる薄片状黒鉛粉末に微
量ではあるが、発熱体製造の焼成工程においてガス化し
て揮散する成分が含まれており、これが発熱体製造時の
焼成工程における熱処理でガス化することにより、製造
歩留まりの低下、特性の低下を生じる主な原因となるこ
とを突き止めた。
【００１１】薄片状黒鉛粉末の製造に使用する膨張黒鉛
は、従来技術の欄で述べたように結晶性の高い天然黒鉛
等を酸処理して層間化合物としたあと、８００℃以上の
温度で熱処理し層間化合物を気化又は分解させ黒鉛を膨
張させたあと水洗、乾燥することにより得られるが、こ
のような高温熱処理によっても、微量ではあるが、気化
又は分解されなかった層間化合物等が残留化合物として
膨張黒鉛粉末中に残存し、これが発熱体製造時の焼成工
程において、ガス化しているものと考えられる。また、
薄片状黒鉛粉末は膨張黒鉛を液体中に分散させた状態で
超音波により粉砕することにより得られるが、この処理
工程においても、前記ガス発生要因を除去できないと考
えられる。
は、従来技術の欄で述べたように結晶性の高い天然黒鉛
等を酸処理して層間化合物としたあと、８００℃以上の
温度で熱処理し層間化合物を気化又は分解させ黒鉛を膨
張させたあと水洗、乾燥することにより得られるが、こ
のような高温熱処理によっても、微量ではあるが、気化
又は分解されなかった層間化合物等が残留化合物として
膨張黒鉛粉末中に残存し、これが発熱体製造時の焼成工
程において、ガス化しているものと考えられる。また、
薄片状黒鉛粉末は膨張黒鉛を液体中に分散させた状態で
超音波により粉砕することにより得られるが、この処理
工程においても、前記ガス発生要因を除去できないと考
えられる。
【００１２】本発明では、導電性付与材料として使用す
る薄片状黒鉛粉末を、マトリックスと混合する前に予め
熱処理することにより、前記ガス発生要因を除去してお
くというものである。
る薄片状黒鉛粉末を、マトリックスと混合する前に予め
熱処理することにより、前記ガス発生要因を除去してお
くというものである。
【００１３】薄片状黒鉛粉末のかかる熱処理は、３５０
℃以上の温度において効果を奏する。３５０℃より低い
温度での熱処理では薄片状黒鉛粉末に含まれている残留
化合物等が気化又は分解せず本発明の効果を生じない。
℃以上の温度において効果を奏する。３５０℃より低い
温度での熱処理では薄片状黒鉛粉末に含まれている残留
化合物等が気化又は分解せず本発明の効果を生じない。
【００１４】熱処理の処理時間は処理温度によるが５〜
３０時間程度である。また、熱処理の温度は上記のよう
に残留化合物等の気化又は分解を生起させる温度が３５
０℃以上であるため、この温度以上で処理することが必
要であるが、さらに目的とする発熱体製品の特性や用い
るマトリックスの種類を考慮すると、より効果的な熱処
理を実施することができる。即ち、セラミック質発熱体
作製における焼成温度は、該発熱体の使用温度より高
く、セラミック質発熱体作製に用いるマトリックスの種
類によって設定されるものであるが、この焼成工程中、
焼成によりマトリックス内に分散している薄片状黒鉛粉
末も焼成温度付近までの温度雰囲気にさらされるため、
薄片状黒鉛粉末を予めセラミック質発熱体の焼成温度以
上で熱処理しておけばより効果的に焼成工程でのガス発
生を防ぐことができる。
３０時間程度である。また、熱処理の温度は上記のよう
に残留化合物等の気化又は分解を生起させる温度が３５
０℃以上であるため、この温度以上で処理することが必
要であるが、さらに目的とする発熱体製品の特性や用い
るマトリックスの種類を考慮すると、より効果的な熱処
理を実施することができる。即ち、セラミック質発熱体
作製における焼成温度は、該発熱体の使用温度より高
く、セラミック質発熱体作製に用いるマトリックスの種
類によって設定されるものであるが、この焼成工程中、
焼成によりマトリックス内に分散している薄片状黒鉛粉
末も焼成温度付近までの温度雰囲気にさらされるため、
薄片状黒鉛粉末を予めセラミック質発熱体の焼成温度以
上で熱処理しておけばより効果的に焼成工程でのガス発
生を防ぐことができる。
【００１５】セラミック質発熱体の焼成温度は概略７０
０〜１８００℃程度が一般的であるので、好ましくはこ
れらの温度以上、さらには焼成温度より５０℃〜１００
℃高い温度で熱処理するとよい。
０〜１８００℃程度が一般的であるので、好ましくはこ
れらの温度以上、さらには焼成温度より５０℃〜１００
℃高い温度で熱処理するとよい。
【００１６】さらに、該薄片状黒鉛粉末の熱処理は、不
活性雰囲気、還元性雰囲気等の非酸化性雰囲気で行なう
と、熱処理時における薄片状黒鉛粉末の酸化消耗防止、
高温熱処理が可能等の点で有利である。
活性雰囲気、還元性雰囲気等の非酸化性雰囲気で行なう
と、熱処理時における薄片状黒鉛粉末の酸化消耗防止、
高温熱処理が可能等の点で有利である。
【００１７】また、該熱処理を薄片状黒鉛粉末が飛散し
ない程度の減圧雰囲気を行なうことにより、薄片状黒鉛
粉末に含まれている残留化合物等が気化又は分解を促進
し、熱処理を容易化することもできる。
ない程度の減圧雰囲気を行なうことにより、薄片状黒鉛
粉末に含まれている残留化合物等が気化又は分解を促進
し、熱処理を容易化することもできる。
【００１８】なお、該熱処理によって得られる薄片状黒
鉛粉末（以下、熱処理薄片状黒鉛粉末という。）の形状
は、薄片状黒鉛粉末に含まれている残留化合物等の気化
又は分解にともない、一部の粒子において厚みが薄くな
ることがあるが、概ね熱処理する前後においてほぼ同様
の形状を保っている。
鉛粉末（以下、熱処理薄片状黒鉛粉末という。）の形状
は、薄片状黒鉛粉末に含まれている残留化合物等の気化
又は分解にともない、一部の粒子において厚みが薄くな
ることがあるが、概ね熱処理する前後においてほぼ同様
の形状を保っている。
【００１９】ここで、熱処理に付する薄片状黒鉛粉末と
しては、前述したように粒子径０．５〜１００μｍ、厚
さが１．５μｍ以下、アスペクト比が１０〜５０００と
非常に特殊な形状を有する黒鉛が好ましいが、特に粒子
径１〜５０μｍ，厚さが１μｍ以下、アスペクト比が２
００〜３０００程度の黒鉛が均一分散や導電経路形成の
容易性の点で好ましい。また、薄片状黒鉛粉末の添加量
は、要求される発熱体の特性値等により調整されるが、
マトリックス１００重量部に対して０．５重量部未満で
は、導電経路が不連続化する等により導電性付与効果が
小さくなりやすく、またマトリックス１００重量部に対
して１０重量部より多いと原料のマトリックス粉末粒子
間の接点が減少する等により、発熱体の緻密性が損なわ
れやすいため、該マトリックス１００重量部に対して
０．５〜１０重量部、さらに１〜５重量部添加されてい
ることが好ましい。
しては、前述したように粒子径０．５〜１００μｍ、厚
さが１．５μｍ以下、アスペクト比が１０〜５０００と
非常に特殊な形状を有する黒鉛が好ましいが、特に粒子
径１〜５０μｍ，厚さが１μｍ以下、アスペクト比が２
００〜３０００程度の黒鉛が均一分散や導電経路形成の
容易性の点で好ましい。また、薄片状黒鉛粉末の添加量
は、要求される発熱体の特性値等により調整されるが、
マトリックス１００重量部に対して０．５重量部未満で
は、導電経路が不連続化する等により導電性付与効果が
小さくなりやすく、またマトリックス１００重量部に対
して１０重量部より多いと原料のマトリックス粉末粒子
間の接点が減少する等により、発熱体の緻密性が損なわ
れやすいため、該マトリックス１００重量部に対して
０．５〜１０重量部、さらに１〜５重量部添加されてい
ることが好ましい。
【００２０】このようにして得られた熱処理薄片状黒鉛
粉末と、例えばアルミナ、シリカ、コージエライト、ム
ライト、ペタライト、チタニア、ジルコニア、窒化珪素
及び炭化珪素セラミックス、ホウケイ酸ガラス、アルミ
ノケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、及びオキシナイト
ライドガラス等のセラミック及び／又はガラスよりなる
１種又は２種以上のマトリックス材料を用いてセラミッ
ク質発熱体を製造することができる。
粉末と、例えばアルミナ、シリカ、コージエライト、ム
ライト、ペタライト、チタニア、ジルコニア、窒化珪素
及び炭化珪素セラミックス、ホウケイ酸ガラス、アルミ
ノケイ酸ガラス、ソーダ石灰ガラス、及びオキシナイト
ライドガラス等のセラミック及び／又はガラスよりなる
１種又は２種以上のマトリックス材料を用いてセラミッ
ク質発熱体を製造することができる。
【００２１】セラミック質発熱体の製造方法は特に限定
されるものではないが、例えば粒子径が１００μｍ以下
のマトリックス材料に熱処理薄片状黒鉛粉末が均一に分
散している混合物を一軸加圧成形や冷間等方圧圧縮成形
等の粉末加圧成形方法、ドクターブレード法やカレンダ
ーロード法等により作製したグリーンシートを積層し成
形する方法、スリップキャスト成形方法、押し出し成形
方法等の種々成形方法を用いて所望の形状、寸法に成形
し、必要に応じ切削、加工して形状や寸法を整えた後、
脱脂及び焼成することによりセラミック質発熱体を製造
することができる。
されるものではないが、例えば粒子径が１００μｍ以下
のマトリックス材料に熱処理薄片状黒鉛粉末が均一に分
散している混合物を一軸加圧成形や冷間等方圧圧縮成形
等の粉末加圧成形方法、ドクターブレード法やカレンダ
ーロード法等により作製したグリーンシートを積層し成
形する方法、スリップキャスト成形方法、押し出し成形
方法等の種々成形方法を用いて所望の形状、寸法に成形
し、必要に応じ切削、加工して形状や寸法を整えた後、
脱脂及び焼成することによりセラミック質発熱体を製造
することができる。
【００２２】なお、マトリックス材料と熱処理薄片状黒
鉛粉末との混合時に必要により水、有機溶剤等の溶媒、
及び成形助剤としての有機系あるいは無機系バインダー
等を添加してもよい。得られるセラミック質発熱体は薄
片状黒鉛粉末添加量、セラミック材料の種類等により異
なるが、体積抵抗率１０-1〜１０3Ωｃｍ-1 程度また使
用温度３００〜６００℃程度のものである。
鉛粉末との混合時に必要により水、有機溶剤等の溶媒、
及び成形助剤としての有機系あるいは無機系バインダー
等を添加してもよい。得られるセラミック質発熱体は薄
片状黒鉛粉末添加量、セラミック材料の種類等により異
なるが、体積抵抗率１０-1〜１０3Ωｃｍ-1 程度また使
用温度３００〜６００℃程度のものである。
【００２３】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。
説明する。
【００２４】（実施例１）中国産天然鱗片状黒鉛粉末を
濃硫酸と濃硝酸の混酸（重量比で１：１の割合で混合）
に分散、反応させて黒鉛層間化合物とした後、水洗、乾
燥して残留化合物とした。この残留化合物を窒素ガス雰
囲気下で８００℃に急熱し、３０分保持して膨張黒鉛粉
末を得、次いで得られた膨張黒鉛粉末を水に分散させた
状態で、１５０Ｗ，２８ｋＨｚの超音波を作用させて膨
張黒鉛粉末を微粉砕したあと、乾燥して粒子径１〜１０
０μｍ、厚さ１μｍ以下、アスペクト比１０〜５０００
で、平均粒径２０μｍの薄片状黒鉛粉末を得た。この薄
片状黒鉛粉末を、黒鉛化処理炉を用いて、大気圧より幾
分低く設定した減圧雰囲気中、２８００℃で１時間熱処
理して、薄片状黒鉛粉末に残存している残留化合物を気
化又は分解させ、熱処理薄片状黒鉛粉末を得た。
濃硫酸と濃硝酸の混酸（重量比で１：１の割合で混合）
に分散、反応させて黒鉛層間化合物とした後、水洗、乾
燥して残留化合物とした。この残留化合物を窒素ガス雰
囲気下で８００℃に急熱し、３０分保持して膨張黒鉛粉
末を得、次いで得られた膨張黒鉛粉末を水に分散させた
状態で、１５０Ｗ，２８ｋＨｚの超音波を作用させて膨
張黒鉛粉末を微粉砕したあと、乾燥して粒子径１〜１０
０μｍ、厚さ１μｍ以下、アスペクト比１０〜５０００
で、平均粒径２０μｍの薄片状黒鉛粉末を得た。この薄
片状黒鉛粉末を、黒鉛化処理炉を用いて、大気圧より幾
分低く設定した減圧雰囲気中、２８００℃で１時間熱処
理して、薄片状黒鉛粉末に残存している残留化合物を気
化又は分解させ、熱処理薄片状黒鉛粉末を得た。
【００２５】マトリックス粉末としてのホウケイ酸ガラ
ス粉末（軟化点８００℃、熱膨張率３０×１０-7／℃）
１００重量部に熱処理薄片状黒鉛２重量部添加して、均
質な混合物とした。この混合物に、アクリル系樹脂１６
重量部、フタル酸ジブチル２重量部、トルエン１９重量
部、エタノール４１重量部を加えたものを、アルミナ製
ボールを充填したポリエチレン製ポットを用いて９時間
混合して、発熱部形成用スラリーとした。
ス粉末（軟化点８００℃、熱膨張率３０×１０-7／℃）
１００重量部に熱処理薄片状黒鉛２重量部添加して、均
質な混合物とした。この混合物に、アクリル系樹脂１６
重量部、フタル酸ジブチル２重量部、トルエン１９重量
部、エタノール４１重量部を加えたものを、アルミナ製
ボールを充填したポリエチレン製ポットを用いて９時間
混合して、発熱部形成用スラリーとした。
【００２６】次いで、ドクターブレード法を用いて、２
種類のスラリーを用いて厚さ０．３ｍｍのグリーンシー
トを作製した。このとき、発熱部の長さが８０ｍｍとな
るように、スラリー投入部分に当たる成形用ブレードの
液だめ内に仕切りを２枚を約８０ｍｍの間隔で設け、２
つの仕切りの間の液だめ部に発熱部用スラリーを、その
外側の液だめ部２つに電極取付位置近傍部用スラリーを
投入し、発熱部用組成と電極取付位置近傍部用組成とが
一体となった発熱体用グリーンシートを作製した。
種類のスラリーを用いて厚さ０．３ｍｍのグリーンシー
トを作製した。このとき、発熱部の長さが８０ｍｍとな
るように、スラリー投入部分に当たる成形用ブレードの
液だめ内に仕切りを２枚を約８０ｍｍの間隔で設け、２
つの仕切りの間の液だめ部に発熱部用スラリーを、その
外側の液だめ部２つに電極取付位置近傍部用スラリーを
投入し、発熱部用組成と電極取付位置近傍部用組成とが
一体となった発熱体用グリーンシートを作製した。
【００２７】また、同様のドクターブレード装置で（仕
切りをしない状態）同様にして、前記マトリックス粉末
のみのグリーンシートを作製し、絶縁用シートとした。
切りをしない状態）同様にして、前記マトリックス粉末
のみのグリーンシートを作製し、絶縁用シートとした。
【００２８】また、平均粒径４μｍに粒度調整した前記
マトリックス粉末に、エチルセルロースをα−タ−ピネ
オールに溶解させたバインダー及び有機ビヒクルを加
え、スリーロールミルを用いて混練りし適度な粘度とし
たものを絶縁ペーストとした。
マトリックス粉末に、エチルセルロースをα−タ−ピネ
オールに溶解させたバインダー及び有機ビヒクルを加
え、スリーロールミルを用いて混練りし適度な粘度とし
たものを絶縁ペーストとした。
【００２９】次いで、発熱体用グリーンシートを６枚重
ね、その上下に絶縁用シートをそれぞれ１枚ずつ重ねた
ものを圧着して、縦約４０ｍｍ，横約１０５ｍｍの成形
体とし、成形体長辺側面に前記絶縁ペーストを塗布した
ものを大気雰囲気下で７２０℃で２０分間焼成して、概
略寸法として、縦３５ｍｍ，横９０ｍｍ、両端の電極取
付位置近傍部の長さがそれぞれ１０ｍｍの２０個のセラ
ミック質発熱体を得た。得られたセラミック質発熱体
は、２０個とも膨れや亀裂は認められなかった（不良
率：０％）。またこれらの嵩密度及び吸水率を測定した
結果、平均値でそれぞれ２．１５ｇ／ｃｍ3 及び０．２
％であり、十分緻密化している。
ね、その上下に絶縁用シートをそれぞれ１枚ずつ重ねた
ものを圧着して、縦約４０ｍｍ，横約１０５ｍｍの成形
体とし、成形体長辺側面に前記絶縁ペーストを塗布した
ものを大気雰囲気下で７２０℃で２０分間焼成して、概
略寸法として、縦３５ｍｍ，横９０ｍｍ、両端の電極取
付位置近傍部の長さがそれぞれ１０ｍｍの２０個のセラ
ミック質発熱体を得た。得られたセラミック質発熱体
は、２０個とも膨れや亀裂は認められなかった（不良
率：０％）。またこれらの嵩密度及び吸水率を測定した
結果、平均値でそれぞれ２．１５ｇ／ｃｍ3 及び０．２
％であり、十分緻密化している。
【００３０】このセラミック質発熱体の短辺（電極取付
位置）端面に、無電解めっきにてＮｉ−Ｂ系の金属被覆
を形成し電極とした。
位置）端面に、無電解めっきにてＮｉ−Ｂ系の金属被覆
を形成し電極とした。
【００３１】この電極を形成したセラミック質発熱体に
導線を接続し、抵抗を調べたところ約２６Ωであった。
また、４８Ｖの交流電圧を印加して通電発熱させたとき
の発熱体表面の温度を非接触放射温度計で測定したとこ
ろ、発熱体中央部にて約４５０℃、発熱部と電極部の境
界部にて約３００℃、電極部両端にて約１８０℃であっ
た。また、前記の電圧を印加した状態で約５０００時間
使用したが、発熱部と電極取付位置近傍部の境界部及び
電極の劣化、亀裂は認められなかった。
導線を接続し、抵抗を調べたところ約２６Ωであった。
また、４８Ｖの交流電圧を印加して通電発熱させたとき
の発熱体表面の温度を非接触放射温度計で測定したとこ
ろ、発熱体中央部にて約４５０℃、発熱部と電極部の境
界部にて約３００℃、電極部両端にて約１８０℃であっ
た。また、前記の電圧を印加した状態で約５０００時間
使用したが、発熱部と電極取付位置近傍部の境界部及び
電極の劣化、亀裂は認められなかった。
【００３２】また前記発熱部用スラリーのみ及び電極取
付位置近傍部用スラリーのみを用いて、各々の焼成体を
作製し、抵抗値を測定したところ各々２Ωｃｍ-1及び
０．２Ωｃｍ-1であった。
付位置近傍部用スラリーのみを用いて、各々の焼成体を
作製し、抵抗値を測定したところ各々２Ωｃｍ-1及び
０．２Ωｃｍ-1であった。
【００３３】上記実施例においては、発熱部として熱処
理薄片状黒鉛粉末を２重量部添加したものを用いている
が、上記に限らず０．５〜１０重量部の範囲において変
化させることが可能である。また、上記実施例において
は電極形成部の近傍部として熱処理薄片状黒鉛粉末を４
重量部添加したものを用いているが、上記に限らず発熱
部の熱処理薄片状黒鉛粉末の添加量よりも多く添加した
ものであれば使用可能である。また、電極形成部の近傍
部として多段又は連続的に熱処理薄片状黒鉛粉末の添加
量を増加させることも可能である。
理薄片状黒鉛粉末を２重量部添加したものを用いている
が、上記に限らず０．５〜１０重量部の範囲において変
化させることが可能である。また、上記実施例において
は電極形成部の近傍部として熱処理薄片状黒鉛粉末を４
重量部添加したものを用いているが、上記に限らず発熱
部の熱処理薄片状黒鉛粉末の添加量よりも多く添加した
ものであれば使用可能である。また、電極形成部の近傍
部として多段又は連続的に熱処理薄片状黒鉛粉末の添加
量を増加させることも可能である。
【００３４】また、発熱体の形状も、上記実施例におい
ては板状体として作製しているが、これに限らず任意の
形で実施できる。
ては板状体として作製しているが、これに限らず任意の
形で実施できる。
【００３５】（実施例２）薄片状黒鉛粉末の熱処理条件
を、黒鉛化処理炉を用いて、大気圧より幾分低く設定し
た減圧雰囲気中、１０００℃、１時間としたほかは、実
施例１の操作に準じて熱処理薄片状黒鉛粉末を得た。
を、黒鉛化処理炉を用いて、大気圧より幾分低く設定し
た減圧雰囲気中、１０００℃、１時間としたほかは、実
施例１の操作に準じて熱処理薄片状黒鉛粉末を得た。
【００３６】得られた熱処理薄片状黒鉛粉末を用いて実
施例１と同様の操作を行ない、セラミック質発熱体（２
０個）を得た。
施例１と同様の操作を行ない、セラミック質発熱体（２
０個）を得た。
【００３７】得られたセラミック質発熱体は、２０個と
も膨れや亀裂は認められなかった（不良率：０％）。ま
た、これらの嵩密度及び吸水率を測定した結果、平均値
でそれぞれ２．１５ｇ／ｃｍ3 及び０．２％であり、十
分緻密化している。
も膨れや亀裂は認められなかった（不良率：０％）。ま
た、これらの嵩密度及び吸水率を測定した結果、平均値
でそれぞれ２．１５ｇ／ｃｍ3 及び０．２％であり、十
分緻密化している。
【００３８】（実施例３）薄片状黒鉛粉末の熱処理条件
を、空気中で４５０℃、１時間としたほかは、実施例１
の操作に準じて熱処理薄片状黒鉛粉末を得た。
を、空気中で４５０℃、１時間としたほかは、実施例１
の操作に準じて熱処理薄片状黒鉛粉末を得た。
【００３９】得られた熱処理薄片状黒鉛粉末を用いて実
施例１と同様の操作を行ない、セラミック質発熱体（２
０個）を得た。
施例１と同様の操作を行ない、セラミック質発熱体（２
０個）を得た。
【００４０】得られたセラミック質発熱体２０個の内、
１個に膨れが認められた（不良率：５％）。また、膨れ
や亀裂が認められなかった１９個のセラミック質発熱体
の嵩密度及び吸水率を測定した結果、平均値でそれぞれ
２．１４ｇ／ｃｍ3 及び０．４％であり、十分緻密化し
ている。
１個に膨れが認められた（不良率：５％）。また、膨れ
や亀裂が認められなかった１９個のセラミック質発熱体
の嵩密度及び吸水率を測定した結果、平均値でそれぞれ
２．１４ｇ／ｃｍ3 及び０．４％であり、十分緻密化し
ている。
【００４１】（比較例）実施例１で得られた熱処理され
ていない薄片状黒鉛粉末そのものを用いて、他は実施例
１と同様に操作して、セラミック質発熱体（２０個）を
得た。
ていない薄片状黒鉛粉末そのものを用いて、他は実施例
１と同様に操作して、セラミック質発熱体（２０個）を
得た。
【００４２】得られたセラミック質発熱体２０個中、５
個に膨れが認められた（不良率：２５％）．
個に膨れが認められた（不良率：２５％）．
【００４３】
【発明の効果】本発明の方法により得られるセラミック
質発熱体は、導電性材料として用いる薄片状黒鉛粉末を
予め熱処理することにより、該薄片状黒鉛粉末から熱分
解、気化に伴うガス発生要因を除去しているため、セラ
ミック質発熱体製造時の焼成工程においてガスが発生せ
ず、高い製造歩留まりで安定した品質のセラミック質発
熱体を製造可能である。
質発熱体は、導電性材料として用いる薄片状黒鉛粉末を
予め熱処理することにより、該薄片状黒鉛粉末から熱分
解、気化に伴うガス発生要因を除去しているため、セラ
ミック質発熱体製造時の焼成工程においてガスが発生せ
ず、高い製造歩留まりで安定した品質のセラミック質発
熱体を製造可能である。
【００４４】また、本発明の方法により得られるセラミ
ック質発熱体は、暖房用、調理用、乾燥用あるいは燃料
気化器用等の発熱部材として有用なものである。
ック質発熱体は、暖房用、調理用、乾燥用あるいは燃料
気化器用等の発熱部材として有用なものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 正宏 栃木県栃木市国府町１番地 三井鉱山株式 会社中央研究所内 (72)発明者 上野 良孝 長野県南安曇郡豊科町大字豊科500番１号 日本電熱株式会社内 (72)発明者 長澤 雅史 長野県南安曇郡豊科町大字豊科500番１号 日本電熱株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 セラミックス及び／又はガラスよりなる
マトリックスに、膨張黒鉛から得られる、粒子径が０．
５〜１００μｍ、厚さが１．５μｍ以下、アスペクト比
が１０〜５０００の薄片状黒鉛粉末を分散させたあと成
形し、その後焼成するセラミック質発熱体の製造方法に
おいて、膨張黒鉛から得られた前記薄片状黒鉛粉末をマ
トリックスに分散させる前に３５０℃以上の温度で熱処
理しておくことを特徴とするセラミックス質発熱体の製
造方法。 - 【請求項２】 薄片状黒鉛粉末の熱処理が、セラミック
質発熱体の焼成温度以上で行なわれることを特徴とする
請求項１記載のセラミック質発熱体の製造方法。 - 【請求項３】 薄片状黒鉛粉末の熱処理が、非酸化性雰
囲気で行なわれることを特徴とする請求項１又は２記載
のセラミック質発熱体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4267591A JPH06116009A (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | セラミック質発熱体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4267591A JPH06116009A (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | セラミック質発熱体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06116009A true JPH06116009A (ja) | 1994-04-26 |
Family
ID=17446885
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4267591A Pending JPH06116009A (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | セラミック質発熱体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06116009A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102858712A (zh) * | 2010-03-31 | 2013-01-02 | 黑崎播磨株式会社 | 含厚鳞状石墨耐火物 |
-
1992
- 1992-10-06 JP JP4267591A patent/JPH06116009A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102858712A (zh) * | 2010-03-31 | 2013-01-02 | 黑崎播磨株式会社 | 含厚鳞状石墨耐火物 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |