JPH11144847A - 面状発熱体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で安価な設備によって耐久性に優れた面
状発熱体を生産性良く大量生産できる面状発熱体の製造
方法を提供する。 【解決手段】 帯状であってその一面に熱硬化性接着剤
７の塗布層を設けた一対の絶縁シート３，４を、各々の
塗布層を対面させた配置で連続的に移送しながら互いに
重合した状態で加温・加圧ローラ１３の間を通過させ
る。加温・加圧ローラ１３の前段位置において、所定寸
法に切断した炭素繊維シート１を一方の絶縁シート３ま
たは４の塗布層上に供給する。炭素繊維シート１の供給
箇所と加温・加圧ローラ１３との間において、帯状の一
対の引出し電極２を、炭素繊維シート１の両端側に位置
決め状態に重ね合わせるよう連続的に供給する。加温・
加圧ローラ１３による加温により熱硬化性接着剤７を溶
融し、且つ両ローラ１３による面圧力により各シート１
〜４を熱硬化性接着剤７で接着して一体化する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、極めて薄いシート
形態となった面状発熱体の製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】斯かる面状発熱体は、近年において案出
されたものであって、全体の厚みが約０．８ｍｍ程度
で、且つ任意形状に柔軟に屈撓可能なフレキシブル性を
有するものである。図３は上記の面状発熱体の一部破断
した平面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図である。この
面状発熱体は、発熱用の炭素繊維シート１における対向
する両側縁部に銅箔からなる引出し電極テープ２が導電
性接着剤（図示せず）により貼着され、この一対の引出
し電極テープ２を備えた炭素繊維シート１が、周知のＰ
ＥＴフィルムからなる表側および裏側の透明の絶縁シー
ト３，４の間に挟み込まれて、相互に密着状態で熱硬化
性接着剤７により接着された構成になっている。

【０００３】この面状発熱体の発熱本体である炭素繊維
シート１としては、梳いた和紙の上にカーボン繊維を並
べて再び梳くことにより得られるものであって、一般に
ＣＦＰ（カーボンファイバーペーパー）と呼称されるも
のが用いられており、約０．４ｍｍ程度の極めて薄い厚
みを有している。また、絶縁シート３，４としては、耐
熱性および伝熱性を有するフイルムが適しており、主と
して厚みが０．１７５〜０．１８８ｍｍ程度の極く薄い
ＰＥＴフイルムが用いられる。ただし、絶縁シート３，
４としては、前記ＰＥＴフイルム以外に、ＰＥＮ（ナフ
タレート）やポリイミドなどを用いることも可能であ
る。熱硬化性接着剤７としては、主としてホットメルト
（絶縁性キュアー接着剤）が用いれている。また、引出
し電極テープ２は、折り返した絶縁テープ８を両絶縁シ
ート３，４に接着することにより端部処理されている。
表面側絶縁シート３における各引出し電極テープ２の各
々の一端部に対応する箇所には、接続孔９が穿設されて
いる。

【０００４】上記面状発熱体は、図３に２点鎖線で示す
ように、両引出し電極テープ２が、各接続孔９，９に設
けられる接続端子（図示せず）を介して温度調節器Ｓに
接続され、この温度調節器Ｓを商用交流電源ＡＣに接続
して用いられる。炭素繊維シート１は、商用交流電源Ａ
Ｃから温度調節器Ｓおよび引出し電極テープ２を介して
電力供給されると、自体が有する電気抵抗により発熱す
る。この発生熱が両側の絶縁シート３，４を介して対象
物に伝熱する。なお、実用化に際しては、サーミスタな
どの測温体や温度ヒューズまたはバイメタルなどの安全
保護装置が適宜装着される。

【０００５】この面状発熱体は以下のような種々の長所
や特長を有する。すなわち、厚みが０．８ｍｍ程度と極
めて薄い上に任意形状に変形する屈撓性を有しているの
で、平面上だけでなく曲面上や壁などの鉛直面或いは天
井面などにも設置できる。また、使用条件が特に限定さ
れないことから屋内だけでなく屋外にも設置できる。

【０００６】さらに、従来のニクロム線ヒータのような
線燃形状とは異なり、面全体が発熱する発熱形状である
から、ニクロム線ヒータなどに比較して熱効率が３０％
向上する。さらにまた、発熱量つまり消費電力などは、
炭素繊維シート１を発熱させることから任意に設計可能
であり、また、敷設以外に貼着手段などによっても設置
できることから、各種の暖房、凍結防止および結露防止
などの広い用途に利用が可能なものである。

【０００７】例えば、屋内用としては、床暖房、壁暖
房、天井暖房、凍結防止および結露防止などに利用で
き、屋外用としては、ロードヒーティング、融雪パネ
ル、融雪マット、屋根融雪、道路標識や案内板の着雪防
止などに利用でき、その他に、保温ケースなどの家庭雑
貨用、温熱パッドなどの医療関連、タンクやパイプの保
温などの工業用途、さらには育苗や養魚などの農林水産
用途などにも利用可能である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記面状発熱体は、上
述のように極めて多種多様な用途に利用可能な画期的な
ものであるが、その実用化に際しては解決しなければな
らない問題が残存する。

【０００９】すなわち、従来では、上記面状発熱体の製
造に際して、炭素繊維シート１、引出し電極テープ２お
よび絶縁シート３，４をそれぞれ所定の寸法に切断した
のちに、炭素繊維シート１の両側縁部または引出し電極
テープ２の一面に導電性接着剤を、且つ両絶縁シート
３，４に熱硬化性接着剤７をそれぞれ塗着して、裏側絶
縁シート４，炭素繊維シート１、引出し電極テープ２お
よび表側絶縁シート３の順で重ね合わせ、この重ね合わ
せたものに加熱した往復方式の加圧プレス機を押し付け
ることにより一体化する製造工程を採用していた。

【００１０】このような従来の製造方法では、極めて薄
いことから取扱いが容易でない炭素繊維シート１、引出
し電極テープ２および絶縁シート３，４などのシート素
材を所定寸法に切断したものを接着剤の塗布工程を介在
しながら重ね合わせる非能率で作業性の悪い工程を採用
しているので、非常に生産性が低く、しかも、寸法の変
更に対し容易に対処できない問題もある。そのため、こ
の面状発熱体が広く普及したときの大量生産に対応でき
ない。また、切断工程、接着剤塗布工程およびプレス工
程などを個別に設置する必要がある上に、大型の加圧プ
レス機を必要とするので、製造設備全体が大型化して広
い設置スペースを必要とするとともに設備費が高くつ
く。さらに、順次重ね合わせた各種のシートに対し加圧
プレス機で面圧力を加えるので、各シート間に介入した
空気を完全に排出することが困難であり、この残存空気
に起因して酸化や剥離などによる劣化が生じ易い問題も
ある。

【００１１】そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑
みなされたもので、小型で安価な設備によって耐久性に
優れた面状発熱体を生産性良く大量生産できる面状発熱
体の製造方法を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、発熱部となる炭素繊維シートの両側部に
それぞれ引出し電極テープが電気的接続状態に貼着さ
れ、この一対の前記引出し電極テープを有する前記炭素
繊維シートを２枚のフイルム状の絶縁シートの間に挟み
込んで接着してなる面状発熱体の製造方法において、帯
状であってその一面に熱硬化性接着剤の塗布層を設けた
前記一対の絶縁シートを、各々の前記塗布層を対面させ
た配置で連続的に移送しながら互いに重合した状態で加
温・加圧ローラの間を通過させ、前記加温・加圧ローラ
の前段位置において、所定寸法に切断した前記炭素繊維
シートを一方の前記絶縁シートの前記塗布層上に供給
し、前記炭素繊維シートの供給箇所と前記加温・加圧ロ
ーラの間において、帯状の前記一対の引出し電極テープ
を、前記炭素繊維シートの両端側に位置決め状態に重ね
合わせるよう連続的に供給し、前記加温・加圧ローラに
よる加温により前記熱硬化性接着剤を溶融し、且つ両ロ
ーラによるローラプレスにより前記両絶縁シート、炭素
繊維シートおよび引出し電極テープを前記熱硬化性接着
剤で接着して一体化するようにした。

【００１３】この製造方法では、帯状の両絶縁シートお
よび引出し電極テープを所定位置に炭素繊維シートを挟
み込むようにして連続的に重ね合わせながら移送して、
その移送過程において加温・加圧ローラで接着剤を溶融
しながらロールプレスして各シートを一体化するので、
個々に所定寸法に切断した各シートを相互に位置決めし
て重ね合わせて加圧プレス機で面圧力をかける従来の製
造方法に比較して、格段に生産性が向上して大量生産に
対応できる。しかも、溶融した接着剤と加温・加圧ロー
ラによる面圧力とによって移送に伴い空気を完全に排除
しながら各シートを接合することができるので、空気の
存在に起因する酸化や剥離による劣化を抑制できる面状
発熱体を得られる。

【００１４】また、各シートをその移送工程において加
温・加圧ローラによるロールプレスにより効果的に圧着
できるので、従来の製造方法における往復方式の加圧プ
レス機が不要であり、また、各シートを圧着したのちに
一括して切断できるので、製造システムを小型化するこ
とができ、小さなスペースに設置できる。さらに、炭素
繊維シートの切断寸法と一体化した各シートの切断タイ
ミングとを変更することにより、種々の形状の面状発熱
体の製造に容易に対応できる。

【００１５】また、他の発明では、帯状であってその一
面に熱硬化性接着剤の塗布層を設けた前記一対の絶縁シ
ートを、各々の前記塗布層を対面させた配置で連続的に
移送しながら互いに重合した状態で加温・加圧ローラの
間を通過させ、前記加温・加圧ローラの前段位置におい
て、所定寸法となった形状の両側部にそれぞれ前記引出
し電極テープが接着された前記炭素繊維シートを、一方
の前記絶縁シートの前記塗布層上に供給し、前記加温・
加圧ローラによる加温により前記熱硬化性接着剤を溶融
し、且つ両ローラによるローラプレスにより前記両絶縁
シート、炭素繊維シートおよび引出し電極テープを前記
熱硬化性接着剤で接着して一体化するようにした。この
製造方法においても、上記発明と全く同様の効果を得る
ことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は
本発明の面状発熱体の製造方法の一実施の形態に係る製
造システムを示す工程構成図、図２は同製造システムの
一部の拡大図をそれぞれ示す。供給側には、表側絶縁シ
ート３および裏側絶縁シート４の供給ドラム１０，１１
が回転自在に設置されており、表側絶縁シート３および
裏側絶縁シート４は、図２に示すように、一面に熱硬化
性接着剤７の塗布層が予め形成、且つその接着剤７がこ
れの表面に貼着されたカバーフイルム１２により保護さ
れた状態でそれぞれ供給ドラム１０，１１に巻回されて
いる。

【００１７】両絶縁シート３，４は、これらを両面側か
ら加圧状態で挟み込む一対の加温・加圧ローラ１３の回
転に伴ってそれぞれ供給ドラム１０，１１から繰り出さ
れていくが、各々のカバーフイルム１２は、各絶縁シー
ト３，４が供給ドラム１０，１１から繰り出された直後
に絶縁シート３，４から剥離されて、各供給ドラム１
０，１１にそれぞれ同期回転する個々の巻き取りドラム
１４，１５に巻き取られていく。裏面側絶縁シート４
は、カバーフイルム１２の剥離により露呈した熱硬化性
接着剤７の塗布層が上面となる水平配置で一対の加温・
加圧ローラ１３に向けて移送されていく。この裏側絶縁
シート４の熱硬化性接着剤７の塗布層には、所定寸法に
切断された炭素繊維シート１が、図示しないシート供給
手段により絶縁シート４の移送に伴い所定のタンイング
で、且つ所定の位置決め状態に載置されていく。載置さ
れた炭素繊維シート１は、熱硬化性接着剤７により仮り
固定される。

【００１８】前記炭素繊維シート１の供給位置に対し裏
面側絶縁シート４の移送方向後段側には、引出し電極テ
ープ２の供給ドラム１８が前記移送方向に対し直交方向
（図１における手前側と向こう側）に一対（一方のみ図
示）配置されており、この一対の供給ドラム１８は、こ
れの前段側で供給される炭素繊維シート１の幅に対応す
る間隔に設定されている。この一対の供給ドラム１８か
ら繰り出される各引出し電極テープ２は、供給ドラム１
０から繰り出される表側絶縁シート３の下面に位置する
状態で一対の加温ローラ１９の間に引き込まれて、炭素
繊維シート１における移送方向に対し直交する両端側に
押し付けられ、この炭素繊維シート１と一対の引出し電
極テープ２とが両絶縁シート３，４との間に挟み込まれ
ていく。

【００１９】また、一対の加温・加圧ローラ１３の後段
側の所定位置には、個々の面状発熱体に切断分離するた
めのロータリーカッター２０が配設されている。

【００２０】なお、この実施の形態では、引出し電極テ
ープ２がその炭素繊維シート１に接する面に予め導電性
接着剤が塗布された状態で供給ドラム１０に巻回されて
いる場合を例示しており、導電性接着剤は加温ローラ１
９で加温されることによって溶融し、それにより引出し
電極テープ２が炭素繊維シート１に電気的接続状態に接
着するようになっている。ただし、引出し電極テープ２
は、導電性接着剤を塗布しない状態で供給ドラム１０に
巻回しておき、供給ドラム１８から繰り出された直後の
引出し電極テープ２の一面に、塗布ローラまたは塗布ス
プレーなどにより導電性接着剤を塗着するようにもでき
る。

【００２１】つぎに、上記製造システムによる面状発熱
体の製造工程について説明する。各供給ドラム１０，１
１，１８は適当なバックラッシュをかけられており、一
対の加温・加圧ローラ１３の回転により受ける繰り出し
力に応じて回転しながら絶縁シート３，４または引出し
電極テープ２を繰り出す。また、各巻き取りドラム１
４，１５は、それぞれ対応する供給ドラム１０，１１の
回転に同期して回転しながら絶縁シート３，４の繰り出
し量に応じてカバーフイルム１２を巻き取る。炭素繊維
シート１は、移送される裏側絶縁シート４に対して、図
３に示す製造すべき面状発熱体における炭素繊維シート
１の端部と両絶縁シート３，４の端部との長さｄの２倍
の間隔２ｄとなる配置で供給載置されていく。

【００２２】両絶縁テープ３，４の間に単位繊維シート
１と一対の引出し電極テープ２とが挟み込まれた状態で
一対の加温ローラ１９間に入り込むと、導電性接着剤お
よび熱硬化性接着剤７がそれぞれ予熱される。続いて、
各シート１〜４は、一対の加温・加圧ローラ１３間を通
過するときに、導電性接着剤および熱硬化性接着剤７が
溶融し、且つ一対の加温・加圧ローラ１３により両側か
ら強く押圧されることにより、各々互いに密着状態を保
持しながら移送されていく。それにより、各シート１〜
４間の空気は完全に外部に排出されていき、導電性接着
剤により相互に接合された炭素繊維シート１と一対の引
出し電極テープ２とが両側の両絶縁シート３，４間に密
封状態に挟み込まれて接着される。このように４種のシ
ート１〜４が相互に密着状態に接合された状態で移送さ
れて、隣接する二枚の各炭素繊維シート１の中間部位が
ロータリーカッター２０で切断されると、個々の面状発
熱体に分離されることになる。

【００２３】この面状発熱体の製造方法では、帯状の両
絶縁シート３，４および引出し電極テープ２をそれぞれ
供給ドラム１０，１１，１８から繰り出して所定位置に
炭素繊維シート１を挟み込むようにして連続的に重ね合
わせながら移送して、その移送過程において一対の加温
・加圧ローラ１３で接着剤７を溶融しながら加圧して各
シート１〜４を一体化するので、個々に所定寸法に切断
した各シート１〜４を相互に位置決めして重ね合わせて
加圧プレス機で面圧力をかける従来の製造方法に比較し
て、格段に生産性が向上して大量生産に対応でき。実測
によると、各シート１〜４を相互に圧着した面状発熱体
の切断前の素体を一分間に３ｍもの長さを生産できる高
い生産性を得ることができた。しかも、溶融した接着剤
７と加温・加圧ローラ１３との圧力によって空気を完全
に排除しながら各シートを接合することができるので、
空気の存在に起因する酸化や剥離による劣化を抑制でき
る面状発熱体を得られる。

【００２４】また、移送工程中に一対の加温・加圧ロー
ラ１３を設置して各シート１〜４を効果的に圧着できる
ので、従来の製造方法における大型の加圧プレス機が不
要であり、また、切断手段は、各シート１〜４を圧着し
たのちに一括して切断するロータリーカッター２０のみ
でよいから、製造システムを小型化することができ、小
さなスペースに設置できる。さらに、炭素繊維シート１
の切断寸法とロータリーカッター２０による切断タイミ
ングとを変更することにより、種々の形状の面状発熱体
の製造に容易に対応できる。

【００２５】なお、引出し電極テープ２は、図１に２点
鎖線で示す位置に配置したカッター２１で炭素繊維シー
ト１上に供給する時点で所定の寸法に予め切断しておく
こともできる。また、一対の加温・加圧ローラ１３は、
上記実施の形態のように一段だけでなく、移送路に沿っ
て複数段設置すれば、装置をさほど大型化することなく
各シート１〜４をより強固に相互接合することができ
る。

【００２６】また、上記実施の形態では、炭素繊維シー
ト１と引出し電極テープ２とを個別に供給するようにし
たが、他の実施の形態として、所定の寸法に切断した引
出し電極テープ２を同じく所定の寸法に切断した炭素繊
維シート１の両側に導電性接着剤により接合して、この
一対の引出し電極テープ２を予め接合した炭素繊維シー
ト１を、図１の位置で裏側絶縁シート４の熱硬化性接着
剤７の塗布層上に供給するようにしても、上述と同様の
効果を得ることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明の面状発熱体の製
造方法によれば、帯状の両絶縁シートを所定位置に引出
し電極テープおよび炭素繊維シートを挟み込むようにし
て連続的に重ね合わせながら移送して、その移送過程に
おいて加温・加圧ローラで接着剤を溶融しながらロール
プレスして各シートを一体化するようにしたので、従来
の製造方法に比較して格段に生産性が向上して大量生産
に対応でき。しかも、溶融した接着剤と加温・加圧ロー
ラによる面圧力とによって移送に伴い空気を完全に排除
しながら各シートを接合することができるので、空気の
存在に起因する酸化や剥離による劣化を抑制できる面状
発熱体を得ることができる。また、各シートをその移送
工程において加温・加圧ローラによるロールプレスによ
り効果的に圧着できるので、従来の製造方法における加
圧プレス機が不要であり、また、各シートを圧着したの
ちに一括して切断できるので、製造システムを小型化す
ることができ、小さなスペースに設置できる。さらに、
炭素繊維シートの切断寸法と一体化した各シートの切断
タイミングとを変更することにより、種々の形状の面状
発熱体の製造に容易に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の面状発熱体の製造方法の一実施の形態
に係る製造システムを示す工程構成図。

【図２】同上製造システムの一部の拡大図。

【図３】同上の製造方法において得られる面状発熱体を
示す一部破断した平面図。

【図４】図３のＡ−Ａ線断面図。

【符号の説明】

１ 炭素繊維シート ２ 引出し電極テープ ３，４ 絶縁シート ７ 熱硬化性接着剤 １３ 加温・加圧ローラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発熱部となる炭素繊維シートの両側部に
   それぞれ引出し電極テープが電気的接続状態に貼着さ
   れ、この一対の前記引出し電極テープを有する前記炭素
   繊維シートを２枚のフイルム状の絶縁シートの間に挟み
   込んで接着してなる面状発熱体の製造方法において、 帯状であってその一面に熱硬化性接着剤の塗布層を設け
   た前記一対の絶縁シートを、各々の前記塗布層を対面さ
   せた配置で連続的に移送しながら互いに重合した状態で
   加温・加圧ローラの間を通過させ、 前記加温・加圧ローラの前段位置において、所定寸法に
   切断した前記炭素繊維シートを一方の前記絶縁シートの
   前記塗布層上に供給し、 前記炭素繊維シートの供給箇所と前記加温・加圧ローラ
   の間において、帯状の前記一対の引出し電極テープを、
   前記炭素繊維シートの両端側に位置決め状態に重ね合わ
   せるよう連続的に供給し、 前記加温・加圧ローラによる加温により前記熱硬化性接
   着剤を溶融し、且つ両ローラによる面圧力により前記両
   絶縁シート、炭素繊維シートおよび引出し電極テープを
   前記熱硬化性接着剤で接着して一体化するようにしたこ
   とを特徴とする面状発熱体の製造方法。
2. 【請求項２】 発熱部となる炭素繊維シートの両側部に
   それぞれ引出し電極テープが電気的接続状態に貼着さ
   れ、この一対の前記引出し電極テープを有する前記炭素
   繊維シートを２枚のフイルム状の絶縁シートの間に挟み
   込んで接着してなる面状発熱体の製造方法において、 帯状であってその一面に熱硬化性接着剤の塗布層を設け
   た前記一対の絶縁シートを、各々の前記塗布層を対面さ
   せた配置で連続的に移送しながら互いに重合した状態で
   加温・加圧ローラの間を通過させ、 前記加温・加圧ローラの前段位置において、所定寸法と
   なった形状の両側部にそれぞれ前記引出し電極テープが
   接着された前記炭素繊維シートを、一方の前記絶縁シー
   トの前記塗布層上に位置決めして供給し、 前記加温・加圧ローラによる加温により前記熱硬化性接
   着剤を溶融し、且つ両ローラによる面圧力により前記両
   絶縁シート、炭素繊維シートおよび引出し電極テープを
   前記熱硬化性接着剤で接着して一体化するようにしたこ
   とを特徴とする面状発熱体の製造方法。