JPH0212788A - 高温加熱系及びその製造方法 - 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】 本発明はエナメル掛けした金属基板、それにかぶせた電
気絶縁性基部ガラス層、金属加熱要素、及び化学的に耐
性のガラス表面層並びにエナメル掛けした金属基板とガ
ラス絶縁性層の間の中間層の複合系から成る高温加熱系
に関するものである。

発明の背景 エナメル掛けした鋼薄板に基づく低温加熱系は古くから
公知である。それらの場合には、加熱ラッカーの形態に
ある電気抵抗、金属含有ペースト又は金属導体面を直接
にエナメルに付与する。この場合には電気絶縁体として
機能する、この通常のエナメルは、その電気的体積抵抗
が温度の上昇と共に低下し、そのためにこのような加熱
系の使用が１５０℃に至るまでの低い温度範囲に限定さ
れるという欠点を有している。

ドイツ特許第３，５３６．２６８号には高い使用温度（
＞　１５０℃）のための加熱要素が記載されている。こ
こに開示された加熱要素は、電気絶縁性のガラス基部層
、金属導体線及びシール層として働らく化学的に耐性の
ガラス表面層がかぶせである鋼板から成る複合材系であ
る。この加熱要素は、ガラス絶縁層の抵抗に何らの変化
なく４０００Ｃに至るまでの温度に耐えることができる
。この場合に使用される電気絶縁性のガラス層はアルカ
リを含有しないはうけい酸カルシウムーアルミニウムか
ら成っている（ドイツ特許第３．４４６．５５４号をも
参照のこと）。

これらの加熱要素の欠点は、絶縁性のガラス層を鋼板に
強固に付着させるために鋼薄板を脱炭素、脱脂、酸洗い
及びニッケルめっきしなければならないということであ
る。上記の特許中に記された別の加熱要素（この場合は
処理した鋼板を用いる代りにベースエナメル（ｅｎａｍ
ｅｌ）で被覆した鋼板を用いる）は、絶縁性のガラス層
の体積抵抗が短時間後及び加熱要素の加熱と冷却の繰返
し後に低下し、そのために加熱要素の実用性が著るしく
損なわれるか又は失なわれることすらあるという欠点を
伴なっている。

かくして、本発明の目的は、一方において、鋼板を前処
理する必要がなく、且つ他方において、導体面を上に載
せている絶縁性ガラス層が、その体積抵抗を維持する、
加熱要素を提供することにある。

ここに、絶縁性のガラスの内側層、金属導体層及び表面
ガラスの外側層から成る多層系（ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ
　ｓｙｓｔｅｍ）が上に置かれている、エナメルを掛け
た（　６ｎａｍｅ　１１ｅｄ）金属基板、好ましくは鋼
板から成る高温加熱系（ｈｅａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ
）であって、多層系が中間層を介してエナメル掛けした
金属基板に結合している場合には、そのような新規な耐
高温性加熱系は前記のような欠点を有していないことが
認められた。

本発明の加熱要素は、エナメルを掛けた金属基板、及び
中間層によって該金属基板に結合している、上にかぶせ
た多層系から成っている。多層系は絶縁ガラスの内側層
（すなわち、基板にもつとも近い層）、金属導体線及び
表面ガラスの外側層から成っている。

中間層はりん酸ジルコニウムガラスとほう素チタンフリ
ットの混合物から成り、この混合物は３５〜５５重量％
のりん酸ジルコニウムガラスと６５〜４５重量％のほう
素−チタン７リツトから成ることが好ましい。

絶縁ガラス層はアルカリを含有しないはうけい酸カルシ
ウムーアルミニウムである。

外側表面ガラス層はほう素−チタンフリットとりん酸ジ
ルコニウムガラスの混合物から成っている。

上記のりん酸ジルコニウムガラスは下記の組成を有する
ことができる： ＺｒＯ２２６〜３０重量％ Ｐ２０．　　　　　　２１〜２５重量％ＳｉＯ２７〜１
２重量％ Ｎａ２Ｏ６〜ｌＯ重量％ に２０　　　　　　８〜１２重量％ ＴｉＯ□　　　　　　６〜ＩＯ重量％ Ｂ　ａ　Ｏ８〜１２重量％ Ｆ　　　　　　　　３〜８重量％ 上記のほう素−チタンフリットは公知の種類の標準的な
フリットである（たとえば、Ａ、１．アントリユース、
ポースレイン　エナメルス、２７７頁参照）。上記の絶
縁ガラスは下記の組成を有することができる。

Ｂ、０．　　　　　　４３〜４８重量％Ｃａ　Ｏ２９〜
３４重量％ ５ｉ０２　　　　　８〜１５重量％ ＡＩ、０．　　　　　７〜ＩＯ重量％ Ｍ　ｇ　Ｏ１〜２重量％ 本発明による高温加熱系はマルチ−スクリーン印刷によ
って製造するが、その際に各層を、順次に、エナメルを
掛けた基板にかぶせ、次いで単一の操作で７８０〜８５
０℃、好ましくは７８０〜８２０℃において焼付ける。

各層をペーストの状態で付与するが、それらのペースト
は、微粉末（１〜２５μｍの粒度範囲）の形態にある中
間体フリット、絶縁ガラス又は表面ガラスを、熱可塑性
媒体、油性媒体と、あるいは水溶性有機懸濁物と共に十
分に混合することによって調製する。

媒体に対する粉末の比は４：ｌの程度であることが好ま
しい。

油性媒体又は水溶性有機懸濁液を用いる場合には、各層
の付与に応じて中間的な乾燥を必要とするのに対して、
熱可塑性物を用いる場合には、実際の共通の焼付はプロ
セスの前に単一の共通の蒸発プロセス（約１００〜１５
０℃）を行なうのみでよい。

媒体のコンシスチンシーに依存して、ペーストは室温に
おいて、又は高い温度（特に熱可塑性物を用いる場合）
において、スクリーンを使用して塗布する。

使用する油性媒体は、３〜１５重量％の松やに又はその
誘導体、１〜４重量％のセルロース誘導体及び２〜５重
量％のアクリレートを含有する松根油（ｐｉｎｅ　ｏｉ
ｌ）　　（８０〜９０重量％）であることが好ましく、
一方、有機懸濁液は５〜ＩＯ重量％のセルロース誘導体
、２０〜３０重量％のエチルアルコール及び６０重量％
のグリコール誘導体の混合物を含有することが好ましい
。

使用する熱可塑性媒体は、５〜１５重量％のグリコール
エステル、５〜１５重量％のアクリレート及び５〜１０
重量％の松やにを含有するステアリルアルコール（７０
〜８０重量％）であることが好ましい。

過熱導体もまた、上記の媒体及び極めて微細な電属粒子
、好ましくは銀、ルテニウム、両金属の混合物、ニッケ
ル又は銅のペーストの形態で塗布する。

スクリーン印刷により付与する層の厚さは印刷スクリー
ンのメツシュの幅とフィラメントの太さによって調節す
ることができる。６２〜８４メツシユ／　ｃ　ｍを有す
るスクリーンを加熱導体ペーストの付与に対して使用す
ることが好ましく、一方、３４〜４２メツシユ／　ｃ　
ｍを有するスクリーンをその他のペーストの付与に対し
て使用することが好ましい。

加熱導体層は１５〜２０μｍの程度の厚さを有し、一方
、他の層は５０μｍの程度の厚さを有している。

多くの場合に、異なる金属の種々の加熱導体線を付与す
るが、それは異種の金属の数に応じて相当する回数のス
クリーン印刷塗布を行なわなければならないことを意味
する。

本発明の高温加熱系は、それらの有利な性質によって、
ベーキング　オーブン、洗浄器、温水器及びトースター
中の加熱要素として用いることが好ましい。

高温加熱要素として使用するための金属基板、好ましく
は鋼板は、標準的な方法（湿式法又は静電的方法）によ
って公知のエナメル　フリットで被覆し且つ焼付ける。

このようにしてエナメル掛けした金属基板を、次いで、
たとえば、５回のスクリーン印刷塗布の形態において熱
可塑性媒体の異なる４種のペーストで被覆し、次いでそ
れを７８０〜８５０℃で焼付ける。

スクリーン印刷塗布のために熱可塑性媒体（たとえばス
テロールと可塑剤に基づく熱可塑物）を用いる場合には
、各スクリーン印刷塗布後の中間的な乾燥（たとえば油
性媒体の場合を参照）の必要はない。実際の焼付はプロ
セス前に単一の共通の蒸発プロセスを行なわなければな
らないのみである。

３５〜５５重量％のりん酸ジルコニウムガラスと６５〜
４５重量％の工業用はう素−チタン７リツトの混合物か
ら成る中間的な７リツトを微粉末（粒度範囲１〜２５μ
ｍ）の形態で熱可塑物及び可塑剤と共に密閉容器中で約
７５℃において１時間にわたって十分に混合したのち、
シリンダーが約６０℃に加熱しである３本ロール機上で
均質化する。粉末の媒体に対する混合比は４：ｌである
。

均質化した生成物を液状の形態で（直接的に又は間接的
に）加熱した印刷スクリーンを通じてエナメルを掛けら
れた金属基板上に印刷する。

スクリーンは３４〜４２メツシユ／　ｃ　ｍを有してい
る。

絶縁ガラス及び表面ガラスを含有するペーストも全く同
様にして調製し且つ塗布する。

加熱導体ペーストは熱可塑性媒体中の極めて微細は金属
粒子から成っている。その塗布のためには６２〜８４メ
ツシユ／　ｃ　ｍのスクリーンを用いる。

各層を連続的に付与したのち、熱可塑性媒体を約１００
〜１５０℃の乾燥すなわち加熱トンネル中で蒸発させた
のち、７８０〜８５０℃で実際の焼付けを行なう。

実施例 中間フリット（印刷スクリーン３４メツシユ／ｃｍ）： ５０重量％のりん酸ジルコニウムガラス：５０重量％の
ほう素−チタンフリット：市 販のチタン白エナメル７リツト １５．６ｇ　　　　　石英粉 １９．５ｇ　　　　　　トリポリりん酸ナトリウム１．
８ｇ　　　　　炭酸カリウム ７．５ｇ　　　　　二酸化チタン ２０．５ｇ　　　　　　けい酸ジルコニウム１８．７ｇ
　　　　　　りん酸モノバリウム１０．９ｇ　　　　　
　りん酸モノナトリウム９．７ｇ　　　　　　フルオロ
けい酸カリウム絶縁ガラス（３４メツシユ／　ｃ　ｍの
スクリーン；層厚を増すために２回塗布）： ２５０．２ｇ　　　　はう酸 １７６．７ｇ　　　　炭酸カルシウム １２．０ｇ　　　　　炭酸マグネシウム５．１　ｇ　　
　　石英 ５７．９ｇ　　　　　クレー（ＳｉＯｚ４８％。

Ａ　Ｉ　ｚＯｓ３８％）。

１１体線（７２メツシユ／　ｃ　ｍスクリーン）熱可塑
性媒体（７０〜８０重量％のステアリルアルコール、５
〜１５重量％のグリコールエステル、５〜１５重量％の
アクリレート及び５〜１０重量％の松やに）中の微細な
銀粉。

表面ガラス（３４メツシユ／　ｃ　ｍスクリーン）中間
７リツトに対するものと同様な５０重量％の゛りん酸ジ
ルコニウムガラスと５０重量％のほう素−チタンフリッ
ト。

各スクリーン印刷層を５０μｍの厚さで付与し、一方、
加熱導体層は１５〜２０μｍの範囲で厚さを変える。

スクリーン印刷は市販の機械を用いて行なう。

特別の媒体を用いる、いわゆる、゛パッド印刷”によっ
て、幾何学的に複雑な形態の金属基板に対しても同一の
印刷装置を用いることができる。

焼付けは単一の操作で８００〜８２０℃で行なわれる。

本発明の主な特徴および態様を記すと次のとおりである
。

１、エナメルを掛けた金属基板、及びそれにかぶせられ
た絶縁ガラスの内側層、金属導体線及び表面ガラスの外
側層から成る多層系から成る高温加熱要素であって、該
多層系は中間層によってエナメル掛けした金属基板に結
合させてあることを特徴とする高温加熱要素。

２、金属基板は鋼板である上記ｌに記載の高温加熱要素
。

３、前記中間層はりん酸ジルコニウムガラスとほう素−
チタン７リツトの混合物である上記２に記載の高温加熱
要素。

４、前記混合物は３５〜５５重量％のりん酸ジルコニウ
ムガラスと６５〜４５重量％のほう素チタンフリットか
ら成る上記３に記載の高温加熱要素。

５、りん酸ジルコニウムガラスは下記組成：ＺｒＯ２２
６〜３０重量％ Ｐ２Ｏ５２１〜２５重量％ Ｓｉｎ、　　　　　　７−１２重量％ Ｎａ、０　　　　　　６〜ｌＯ重量％ に、０　　　　　　　８〜１２重量％ ＴｉＯ２６〜１０重量％ Ｂａ○　　　　　　８〜１２重量％ Ｆ　　　　　　　　３〜８重量％ を有する上記４に記載の高温加熱系。

６、前記中間層はりん酸ジルコニウムガラス及びほう素
−チタンフリットの混合物である上記ｌに記載の高温加
熱要素。

７、前記混合物は３５〜５５重量％のりん酸ジルコニウ
ムガラス及び６５〜４５重量％のほう素−チタン７リツ
トの混合物である上記ｌに記載の高温加熱系。

８、りん酸ジルコニウムガラスは下記組成：Ｚ　ｒ　Ｏ
！　　　　　　２６〜３０重量％ｐ２ｏｓ　　　　　　
　２１−２５重量％５ｉｎ２　　　　７〜１２重量％ Ｎａ２Ｏ６〜ＩＯ重量％ に２０　　　　　　８〜１２重量％ ＴｉＯ２６〜ｌＯ重量％ Ｂ　ａ　Ｏ８−１２重量％ Ｆ　　　　　　　　３〜８重量％ を有する上記７に記載の高温加熱系。

９、エナメル掛けした金属基板に対して、連続的に、中
間層、絶縁ガラスの内側層、金属導体線、及び表面ガラ
スの外側層を、マルチ−スクリーン印刷によって付与し
、次いで層状とした集合物を単一の操作で７８０〜８５
０℃において焼付けることを特徴とする上記１に記載の
高温加熱要素の製造方法。

ｌＯ，ベーキングオーブン、洗浄器、温水器、トースタ
ー及び皿洗い基中の加熱要素としての上記１に記載の高
温加熱要素。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エナメルを掛けた金属基板、及びそれにかぶせられ
   た絶縁ガラスの内側層、金属導体線及び表面ガラスの外
   側層から成る多層系から成る高温加熱要素であって、該
   多層系は中間層によってエナメル掛けした金属基板に結
   合させてあることを特徴とする高温加熱要素。 ２、エナメル掛けした金属基板に対して、連続的に中間
   層、絶縁ガラスの内側層、金属導体線、及び表面ガラス
   の外側層を、マルチ−スクリーン印刷によって付与し、
   次いで層状とした集合物を単一の操作で７８０〜８５０
   ℃において焼付けることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の高温加熱要素の製造方法。 ３、ベーキングオーブン、洗浄器、温水器、トースター
   及び皿洗い器中の加熱要素としての特許請求の範囲第１
   項記載の高温加熱要素。