JPH01249660A - 炭火珪素系シート及びその製造法 - 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］ 本発明は面発熱体とりで好適な高温ｍ酸化性（こすぐれ
た新規な炭化珪素系シート及びそのＶ造法に関する。

［従来技術］ 従来、炭化珪素の繊維やシートに通電し発熱体として使
用覆ることは公知であり、例えば特公昭５７−３８５４
８号公報、特公昭６Ｏ−２８７ｆｌ１号公報、特公ｌ１
１６１−２５２０１号公報等に記載されている。

純粋の炭化珪素は電気不導体であるが、炭素等の不純物
を含むことによって導電１４を示し、通電によつで発熱
づ−るため、炭化珪素のシートや繊維はニクロム線より
高温に耐える発熱体の累月として注目されている。

しかし、従来の炭化珪素系シートは、約１０００℃以上
の温度まで′発熱覆るとシート中に含まれる炭素が酸化
され、劣化するという問題がある。

［発明が解決しようどする課題］ 本発明は、１ｏｏｏ−１２００℃程度に長時間発熱さけ
ても劣化が生じない炭化珪素系シー［へを提供しようと
することを１］的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意研究の結果
、炭化珪素系シートにおける表層部の二酸化珪素含有量
を高くし、中心部は逆に炭素含有率を高くした一種の多
層構造とすることによって、高温で長時間発熱さけても
劣化の問題を生じない炭化珪素系シートが得られること
を見い出し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明の１つは、主として炭化珪素からなる
厚さ５０μｍ−３ｍｍのシートであって、その表面から
０．１μｍ、以内の表層部におりる二酸化珪素含有率が
５０モル％以上（好ましくは６０〜８０モル％）炭素含
有率２０モル％以下であり、かつ表面から０，２１１ｍ
以上内側の部分く中心部）にお（プる二酸化珪素含有率
が４０モル％以下（好ましくは３０モル％以下）炭素含
有率３０モル％以」−であることを特徴どづ−る新規な
炭化珪素系シートに係るものである。

また、本発明の今１つは、上記シートを製造する方法で
あり、有機珪素ポリマ一又は有機珪素系ポリマーと炭化
珪素微粉末の混合物をシート状に成形し、該シートを酸
素含有雰囲気中で１〜ｂ／分の昇温速度で１００〜２５
０℃まで加熱し、かつ最終温度に３０分〜５時間保持し
た後、不活性ガス雰囲気中で焼成することを特徴どする
方法に係るものである。

本発明のシートは、炭化珪素のほかに炭素、二酸化珪素
等を含有する焼成体からなるシート状又はフィルム状の
ものである。

本発明のシートの厚さは５０ｆ１ｍ〜３　ｍｍで゛あり
、この稈度の厚さのものは可撓性があり、かつコンバク
１〜な面発熱体を構成し得るので好ましい。

該シートは表層部、すなわち、シート表面から０．１μ
ｍ以内の部分におりる二酸化珪素 （Ｓｉ　○２）含有率が他の部分より高く、５０モル％
以上、好ましくは１０〜８０モル％の範囲内にあり、且
つ炭素含有率が仙の部分より低く、２０モル％以下であ
る。

このように表層部の二酸化珪素含有率を高くし、炭素含
有率を低くすることによって、表層部の通電性は悪化す
るが高温時の安定性がすぐれたものとなる。一方、該シ
ートの中心部、即ち表面から０．２μｍ以上離れた内側
の部分は二酸化珪素含有率が４０モル％以下、好ましく
は３０モル％以下、で且つ炭素含有率３０モル％以上と
することによって通電性が良好となり発熱性が向上する
。

ここで、シート各部の炭素、二酸化珪素等の含有率はオ
ージェ電子分光法（八ＥＳ）によって測定される。

第１図及び第２図は」ニ述の方法で測定した炭化珪素シ
ートの各部の炭素（Ｃ）、二酸化珪素（Ｓ！　０２）、
炭化珪素（ＳｉＣ）等の含有率を示すグラフである。図
より、本発明のシートは、二酸化珪素の含有率が表層部
は高く中心部に向つて急激に減少するのに対し、炭素含
有率はこの逆の傾向を示すことが判る。

このようなシートは、導電性が固有抵抗にして１０１〜
１０−２Ω／　ｃｍにあり、通電によって約８００〜１
２００℃に発熱させることができる。

次に、本発明の炭化珪素系シートの製造法を説明する。

主たる原料としては、有機珪素ポリマーが用いられる。

有機珪素ポリマーとしては、炭化珪素前駆体として公知
の各種ポリマーを用いることができ、例えば、ポリカフ
レボシラン、ポリシラスチレン、ボリノＪルボシラスチ
レン共重合体等があげられる。

なかでも欧州特許公開第０２１２４８５号に記載のノＪ
ルボシラン結合とシラスチレン結合との共重合比（°シ
ル比）が７／３〜３／７の範囲内にあり、且つ平均分子
量が１０００以上のポリカルボシラスチレン共重合体が
好ましい。

シート化の方法としては、有機珪素ポリマーを溶融しス
リン１〜から押出してシーｈ状どする方法。

有機■１−索ボリマーを溶媒に溶解した溶液を流延して
シーＩ〜化する方法、有機珪素ポリマーの粉末にポリビ
ニルブヂラール、ポリビニルアルコール。

カルボギシメチルセルロース、ポリオキシメヂレン等の
成形助剤や高級脂肪酸くステアリン酸、パルミチンＷＩ
ｊ、Ｗ）の分散剤を加えドクターブレードによりシート
化する方法等が採用できる。

シート化に際し、有ｌｉｔ　ＴＪ素ポリマーを炭化珪素
微粉末とポリマーの合計重量当り１０重量％以上の混合
物を用いてもよい。又、アルミルナ０．１〜１重量％添
加してもよく、炭素粉末を０．１〜３重間％添加しても
よい。

本発明の新規な炭化珪素系シートを製造する一トで特に
重要なことは、従来公知の条件とは相違する特殊な多件
で不融化Ｊ−ることである。

すなわち、成型したシートを、空気等の酸素含有雰囲気
中において、１〜５℃／分の昇温速度で１００〜２５０
℃まで加熱し、かつ最終温度に３０分〜５時間保持する
ことにより不融化する。

不融化雰囲気は通常の空気でもよいが、オゾン含有空気
でもよい。かかる条件での不融化によりシーｌ−の表層
部にのみ酸素が多損に取込まれ、シートの表層部と中心
部との間の酸素ａ度に顕著な差が生ずる。

このような条件で不融化したシートは、次いで、公知の
条件、すなわち不活性ガス雰囲気中で　８００−１５０
０℃に徐々に昇温して所定温度に約１〜３時間保持した
のち徐々に降温する方法で焼成することにより、炭化珪
素を主体どする本発明シートどなる。

［発明の効果］ 本発明のシートは、上述の如き構造を有するため、 ■　比較的低電圧で赤熱化する。

■　耐酸化性が良好なため高温で長時間安定に使用でき
る。

■　フィルムにしたものは機械的物性が良好で３５に９
　／　ｍＡに達する。

へとの効果を有し、発熱体の素材どじ−Ｃぎわめで有用
である。

［実施例コ 次に、本発明の実施例をあげるが、本発明はこれににり
限定されるものではない。

実施例１ 有機珪素ポリマーとしてメトシー軟化点２２０℃のポリ
ｈルボシラスヂレン共重合体を用いて、２２０℃て・押
出してフィルム状とした。これを空気中ｒ１２０’ｃｒ
３時間、１５０℃７”　３時間、　　ｉｇｏ’ｃ　テ３
時間、２３０℃で１時間不融化しＩＣ０゛これを、窒素
ガス中で室温〜５００℃まで１℃／分、５００°〜８０
０’Ｃ２℃／分、８００℃で３時間保持、８００〜１０
００℃まで２℃／分、　１０００〜１３００’Ｃ３℃／
分、　１３００℃３時間保持し、５℃／分で室温まで降
温した。

得られ７ｊシートをオージェ電子分光法で測定した結果
第１図及び第２図に示づ−通りであった。

このシートは空気中で１２００℃に加熱しても劣化が生
じることがなく、耐熱性がすぐれている事実が確認され
た。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ本発明に係る炭化珪素系
シートをオージェ電子分光法（ＡＥＳ＞によって解析し
、シートの表面イ」近の組成割合（Ｃ，Ｓｉ　０２　、
Ｓｉ　Ｃの含有率）を測定した結果を示すグラフである
。 特許出願人　帝　人　株　式　会　礼

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）主として炭化珪素からなる厚さ５０μｍ〜３ｍｍ
   のシートであって、その表面から０．１μｍ以内の表層
   部における二酸化珪素含有率が５０モル％以上、好まし
   くは６０〜８０モル％、炭素含有率が２０モル％以下で
   あり、かつ表面から０．２μｍ以上内側の部分（中心部
   ）における二酸化珪素含有率が４０モル％以下、好まし
   くは３０モル％以下、炭素含有率が３０モル％以上であ
   ることを特徴とする炭化珪素系シート。
2. （２）有機珪素ポリマ一又は有機珪素ポリマーと炭化珪
   素微粉末との混合物をシート状に成形し、該シートを酸
   素含有雰囲気中で１〜５℃／分の昇温速度で１００〜２
   ５０℃まで加熱し、かつ最終温度に３０分〜５時間保持
   した後、不活性ガス雰囲気中で焼成することを特徴とす
   る請求項（１）記載の炭化珪素系シートの製造法。
3. （３）有機珪素ポリマーがポリカルボシランスチレン共
   重合体である請求項（２）記載の炭化珪素系シートの製
   造法。