JPS62285391A

JPS62285391A - 面状発熱体

Info

Publication number: JPS62285391A
Application number: JP12728786A
Authority: JP
Inventors: 久保　哲治郎; 鑓田　征雄; 谷口　光次郎
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1986-06-03
Filing date: 1986-06-03
Publication date: 1987-12-11

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】３、発明の詳細な説明（産業上の利用分野）本発明は、広くは面状発熱体に関するものであり、特に
金属製の多孔性導電性抵抗体を用いた面。

状発熱体に関するものである。就中、その導電性抵抗体
が基板に接着し易い構成に為した面状発熱体に間するも
のである。

（従来の技術）従来９面状発熱体は、ヒーターそれ自体は特に加工が施
されておらず平板状のものが普通てあった。又、このヒ
ーターに何らかの加工が為されているものがあっても、
それだけの二とてあってヒーターそれ自身の構造により
接着性の向上が為されたものはない。

一方、カーボン系の導電材料を用いた面状発熱体として
知られているものは、エポキシ樹脂やその他、熱硬化型
樹脂にカーボン系の導電材料を混合し各種基材に塗工、
含浸して、加熱硬化した発熱体素子がある。又、＊のも
のとしては、ポリエチレン、ポリイミドなとの熱可塑性
樹脂にカーボン系または金属系の微粉を練りこんだ混合
物を使用した発熱体素子がある。

更に、この有機性樹脂系の結合材の代りに、水溶性珪酸
塩水溶液とコロイダルシリカ水溶液の混合物または、水
溶性珪酸塩にマグネシウム、アルミニウム、亜鉛等金属
の酸化物、または水酸化物と反応して作られる変性珪酸
塩を結合材（バインダー）とした面状発熱体を作ること
が知られている。

尚、このバインダーとしては、その他に各種の有機無機
のものが知られている。

（発明が解決しようとした問題点）而して、上記のエポキシ樹脂やその地熱硬化型樹脂にカ
ーボン系の導電材料を混合し、各種基材に塗工し、含浸
して、加熱硬化した発熱体素子や熱可塑性樹脂にカーボ
ン系または金属系の微粉を練りこんだ混合物を使用した
発熱体素子は、用いられた樹脂の機械的性質や結合力等
は耐熱性に於いて欠点がある。又、使用中の加熱により
結合材の弱さから導電粒子の相対位置の変化、所謂「ゆ
らぎ現象」を生じ抵抗１直に変化を生しる。

又、使用限界温度は結合材の耐熱温度で制限され、高価
な耐熱性樹脂で用いても約２０１）　°Ｃが限度である
。しかし、この様な耐熱性樹脂１例えばポリイミド等は
高価にすぎ、一般商品としての利用範囲は極めて狭い。

上記の碌な面状発熱体の欠点を克服する為に上述した発
明が為された。これは、所謂、アルカリ金属塩系の無８
１塗料の製法と同じ考え方：こ属するものである。

この発熱体素子は、前記の有機性結合材によるものに比
べて次の点て著しく優れている。即ち。

抵抗値安定の為のエージングは、有機性結合材を用いた
ものでは、約４００℃で長時間エージングにより結合材
の樹脂を完全に枯化安定しなければならない。しかし、
前記、アルカリ金属塩系の結合材の場合では、１５０°
〜２５０℃で短時間のエージングで安定した抵抗値にな
る。

面状発熱体は、ニクロム線を巻きつけたマイカヒーター
やシーズドヒーター、クォーツヒーターやセラミックの
棒状、板状ヒーター等に比べて熱容量を小さくすること
が出来る。また１発熱体の温度に極度なむらの発生がな
く、立上り時間の大幅な短縮や発熱面の均一化等用途の
拡大をもたらすものである。併し、金属製の板やシート
、フィルム等はその基材への接着が難しく、その為にそ
の使用条件によりその接着剤の種類に大きな制限を受け
た。

（問題点を解決するための手段）本発明に係る面状発熱体は９以上の問題点に鑑みて、そ
の金属製の面状導電性抵抗体に多孔性のものを使用した
ことにより、上記の接着剤すなわち塗料の制限を大幅に
ゆるめ、導電性抵抗体の基材への接着性を向上させたも
のである。

本発明にかかる面状発熱体の具体的な構成を以下に述べ
る。

これは、先ず、不導電性の基材がある。この基材上に、
金属製の多孔性の導電性抵抗体が設けられている。この
導電性抵抗体は、耐熱性の有機や無機の接着塗料で上記
の基材に設けられている。

最後に、上記の導電性抵抗体には、導電性の接続端子が
取り付けられている。

（作用）本発明にかかる面状発熱体は９以上の如き構成に為した
故に、下記のことき作用が生した。

すなわち、上記の導電性抵抗体は、多孔性である故に、
有機無機の各種の塗料がこの導電性抵抗体の多数の細孔
を通じて強固に接着する。

（実施例）本発明にかかる面状発熱体を、その一実施例を用いてそ
れを示す添付の図面と共に以下に詳細に述べる。

第１図は１本発明にかかる面状発熱体の一実施例の拡大
一部側面断面図であり、説明が分かり易いように微粒子
等は粗く大きく図示しである。

第２図は、この導電性抵抗体部分のレーザ加工による一
実施例の平面図を示したものである。

第３図は、その、一部を更に拡大した平面図を示してい
る。

先ず２合成雲母板等その使用温度や使用時の屈曲度等に
応して使用される不導電性の各種基材ｌがある。この不
導電性の各種基材１の上に、多数の細孔２を有する金属
製の導電性抵抗体３が接着性の高い耐熱無機塗料４で接
着され焼き付けられこの基材１と一体化する。耐熱無機
系の接着塗料は、アルカリ金属塩素又は燐酸塩（１１性
）系のものが多い。例えば、東亜合成株式会社のセラミ
ック接着剤がその一例である。

尚、低温用（２００〜２５０　”Ｃ程度以下）には、シ
リコーン系、ポリイミド系等の有機樹脂の接着塗料でも
良い。

基材１の表面は予め、脱脂環９接着性をよくする為の前
処理を施す。

接着する金属製の多孔性導電性抵抗体：ま、その厚みや
抵抗値や作ろうとした面状発熱体の大きさや発熱量等に
よって各種の形状の回路をつくってもよい。更に、その
多孔は、レーザーや電子線加工、打抜加工、エキスバン
ド加工、エツチング等その加工は各種が考えられる。第
２図第３図に厚さ１０μｍ〜１００μｍ程度のＮｉ−Ｃ
ｒ系の金属薄帯に多孔加工を施して導電抵抗体となした
例を示す。また、多数の細孔を規則正しく加工しておい
てからそれを圧延するとその抵抗値がその方向性に関係
なく均一となって良い。勿論、この多孔性導電性抵抗体
が、平ｔＦｉ、を圧延して不規則的に多数のひびわれを
設け、抵抗１直が均一になるようにして製造されたもの
であっても良い（第４図のこの導電性抵抗体部分の平面
図を参照）。

接着が終わったら、接続端子となる部分をリボン状にし
て接着をしないで片面接着としておき。

予めあけるスリットを利用して、同しく網状のものか、
パンチングしたものか、がしめやすい端子をとりつけ圧
着をする。これは１点溶接やロウ付、ナツト締めでもよ
く、低温（２５０’Ｃ以下）の場合はハンダ付けてもよ
い。この端子のっけ方はこの発明の本質的なものではな
い。

上記の基板１上に導電抵抗パターンが密着形成した後、
前記の接着に用いる耐熱無機塗料４は。

高温使用の場合ピンホールをつくり易く、酸化防止、絶
縁、防水や防湿等では十分の保障をし得ない。従って、
酸化防止、絶縁、防水や防湿等が要求される場合は、ノ
ンピンホールで絶縁性の塗料たとえば金属アルコキシド
系、一般的にはシリコンアルコキシ、ド系のコーティン
グを行い、１００〜３００℃で１０〜３０分焼成するこ
とによっても良い。これは、セラミックペーパーやマイ
カ等を基材とすれは８００°Ｃ迄で使用することができ
る。即ち、この導電性抵抗体２と上記の接着剤たる無Ｊ
ａ塗料３や基板１に、上記のセラミックアモルファス塗
料５を塗布含浸せしめ、これを加熱（１００℃〜３００
℃）（高温程短時間に反応が済み、硬度も高くなる）す
る。

このセラミックアモルファス塗料５は、前記の金属アル
コキシド、アルコール溶液、コロイダルシリカ（金属酸
化物）水溶液、水分量、酸１等の組成構成物の配合比率
によって、造膜力の強いものや含浸性の高いもの、接水
性の大きいもの、挨水性の少ないもの等、その物性を色
々と変えることができる。以上のようにして、このセラ
ミックアモルファス塗料５のノンピンホールの膜によっ
て保護され、防湿、防水、電気絶縁性の向上安定、高温
酸化も防止され、安定した耐久性のある面状発熱体が完
成する。而して、上記の塗料をバインダーとしてマイカ
、チタン故カリ、アルミナ、その池セラミック微粒子（
０，１μ〜ｌＯμ）を充填物としたものを用いても良い
。又、これにより、上記の導電性抵抗体２の両端に設け
られた電極面も同じように保護され得ろ。

尚、接着塗料３は、上記のほか各種の耐熱有機塗料や無
８１塗料が使用可能である。例えば、アルカリ金属塩系
のもの燐酸塩（酸性のもの）、金属アルコキシド系セラ
ミックアモルファス塗料等である。

そして、不導電性の基材１は、セラミックペーパーや難
燃紙、プラスチックフィルム等の可撓性のものやセラミ
ック板、プラスチック板、雲母板１石綿板、ガラス、又
はコンクリート等の不撓性のものが可能である。

（発明の効果）本発明にかかる面状発熱体は９以上の如き構成に為した
故に耐久性のあるものと成った。

さらには９文中に述べた各実施例の効果をも充分に上げ
た。

特に、セラミックペーパー等可撓性のあらゆる発熱体を
作り得て良い。更には、従来技術のごとく粒体やワイア
（金網）で構成されたものではなく一枚の連続膜である
故ζこ、接触抵抗による抵抗値のイン（アン）バランス
等がなく、抵抗値が安定している。

而して、金属アルコキシドの物性を他のものと比較した
表を以下に上げ、そ゛の効果の大きさを示す。

バインダー名　耐熱　耐水　耐酸　緻密　接着性アルカ
リ金属塩　◎　　×××　　　◎酸性金属塩　　　◎　
　◎　　Ｘ　　Δ　　◎金属酸化物ゾル　◎　　Ｏ×　
　×　　△有機・無機　　　△　　ＯＯＯ◎ 注　　上記て「◎」は非常に良い、「○」は良い、「Δ
」は悪い、「×」は非常に悪いを示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は９本発明にかかる面状発熱体の一実施例の拡大
一部側面断面図であり、説明が分かり易いように微泣子
等は粗く大きく図示しである。第２図は、その導電性抵抗体部分のレーザ加工による一
実施例の平面図を示している。第３図は、その一部を更に拡大した平面図を示している
。第４図は、その導電性抵抗体部分の別の実施例の平面図
を示している。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）不導電性の基材、該基材上に設けられた金属製の
多孔性導電性抵抗体、該多孔性導電性抵抗体を上記の基
材上に接着する耐熱性の接着塗料、および上記の多孔性
導電性抵抗体に取り付けられた導電性の接続端子、より
構成されることを特徴とした面状発熱体。
（２）多孔性導電性抵抗体が、規則的な多数の細孔を有
したものであることを特徴とした特許請求の範囲１に記
載の面状発熱体。
（３）多孔性導電性抵抗体が、不規則的な多数のひびわ
れを有したものであることを特徴とした特許請求の範囲
１に記載の面状発熱体。
（４）多孔性導電性抵抗体が、１０μｍ〜１００μｍの
厚みを有する金属薄帯であることを特徴とした特許請求
の範囲１〜３に記載の面状発熱体。
（５）多孔性導電性抵抗体が、レーザー光線による多数
の細孔を有したものであることを特徴とした特許請求の
範囲１〜４に記載の面状発熱体。
（６）多孔性導電性抵抗体が、電子線による多数の細孔
を有したものであることを特徴とした特許請求の範囲１
〜４に記載の面状発熱体。
（７）多孔性導電性抵抗体が、エッチングによる多数の
細孔を有したものであることを特徴とした特許請求の範
囲１〜４に記載の面状発熱体。
（８）多孔性導電性抵抗体が、打抜加工またはエキスパ
ンド加工よる多数の細孔を有したものであることを特徴
とした特許請求の範囲１〜４に記載の面状発熱体。
（９）接着塗料が、耐熱有機塗料であることを特徴とし
た特許請求の範囲１〜８に記載の面状発熱体。
（１０）接着塗料が、耐熱無機塗料であることを特徴と
した特許請求の範囲１〜８に記載の面状発熱体。
（１１）耐熱無機塗料が、アルカリ金属塩系であること
を特徴とした特許請求の範囲１０に記載の面状発熱体。
（１２）耐熱無機塗料が、燐酸塩（酸性のもの）である
ことを特徴とした特許請求の範囲１０に記載の面状発熱
体。
（１３）耐熱無機塗料が、金属アルコキシド系セラミッ
クアモルファス塗料のコートを有するものであることを
特徴とした特許請求の範囲１０、１１、又は１２に記載
の面状発熱体。
（１４）不導電性の基材が、セラミックペーパーや難燃
紙、プラスチックフィルム等の可撓性のものであること
を特徴とした特許請求の範囲１〜１３に記載の面状発熱
体。
（１５）不導電性の基材が、セラミック板、プラスチッ
ク板、雲母板、石綿板、ガラス、又はコンクリート等の
不撓性のものであることを特徴とした特許請求の範囲１
〜１３に記載の面状発熱体。