JPH044588A

JPH044588A - 面状発熱体

Info

Publication number: JPH044588A
Application number: JP2105654A
Authority: JP
Inventors: Hiroharu Shinohara; 篠原　弘治; Hirobumi Miyanoshita; 宮ノ下　博文; Yoshiteru Nakagawa; 喜照中川
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1990-04-21
Filing date: 1990-04-21
Publication date: 1992-01-09

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］本発明は安定した発熱特性を示す面状発熱体に関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］面状発熱
体は、通常、発熱基材と、この発熱基材を被覆する電気
絶縁性樹脂とて構成されている。

上記発熱基材として、従来、炭素繊維とバルブとを混抄
した混抄紙（特公昭５１−３０９９号公報）、炭素繊維
と合成繊維とを混合したウェブ（特公昭５１−３０９７
号公報）、炭素繊維の紐状物（特開昭６３−２４５８２
号公報）なとか提案されている。これらの発熱基材にお
ける炭素繊維自体の電気抵抗は、繊維素材の種類、炭化
又は黒鉛化の熱処理温度などにより調整できる。従って
、発熱基材の電気抵抗値は、混抄紙やウェブでは炭素繊
維の含有量により、また、紐状物では炭素繊維の本数を
調整することにより制御できる。

しかし、これらの発熱基材では、電気抵抗が変動するの
で発熱特性か安定化しない。すなわち、混抄紙、ウェブ
や紐状物からなる発熱基材の電気抵抗は、炭素繊維の分
散性および炭素繊維相互の接触性に依存する。一方、炭
素繊維を用いる場合には、多数の繊維を均一に分散する
のが困難である。しかも、これらの発熱基材に含まれる
炭素繊維の繊維長は、一般に異なる。従って、前記炭素
繊維を用いる場合には、炭素繊維の分散性、繊維相互の
接触性の変動に基づいて、発熱基材の電気抵抗も変動す
る。特に、混抄紙、中でもバルブを用いた混抄紙の場合
には、発熱に伴って発生する揮発分、特に水分により、
電気抵抗が著しく変動し易い。このため、前記特公昭５
１−３０９９号公報には、熱可塑性樹脂で被覆する直前
に、炭素繊維とバルブとを混抄した混抄紙を、加熱して
揮発物を除去することにより、面状発熱体の電気抵抗値
のばらつき幅が１０Ωから４Ωへ、ばらつき％か１４．
８％から３．９％へ小さくなることが記載されている。

しかしながら、この方法でも、面状発熱体の電気抵抗値
のばらつきが未だ大きい。

従って、本発明の目的は、電気抵抗のばらつきが少なく
、安定した発熱特性を示す面状発熱体を提供することに
ある。

【発明の構成コ上記目的を達成するため、本発明者らは、鋭意検討の結
果、発熱基材として炭素フィルムを用０る場合には、ば
らつきが殆どなく安定した電気抵抗を示す面状発熱体が
得られることを見いだし、本発明を完成した。すなわち
、本発明は、炭素フィルムが電気絶縁性樹脂で被覆され
ている面状発熱体を提供する。

本発明の面状発熱体に使用する炭素フィルムは、例えば
、ポリアクリロニトリル系、レーヨン系、フェノール樹
脂系、セルロース系、ピ・ソチ系などを出発原料とする
いずれの炭素フィルムであってもよい。

炭素フィルムは、炭化又は黒鉛化可能な前記出発原料を
押出し成形法なとにより、フィルム状に成形した後、炭
化又は黒鉛化処理することにより製造できる。なお、ピ
ッチを原料とする場合には、本出願人が先に提案した方
法により炭素フィルムを製造するのが好ましい（特願平
１−２２７７４０号）。

この方法は、「紡糸用ピッチをスリット型ノスルから押
出し、かつ押出された面状ピッチを巻取装置に牽引して
巻き取り、該ピッチを不融化し、炭化するテープ状ピッ
チ系炭素フィルムの製造方法であって、牽引により幅が
減少しつつある該面状ピッチの幅方向両端面近傍に、且
つスリット中央点を通るスリット長さ方向の面に垂直な
仮想面に対称な方向に、該面状ピッチが十分に固化する
前に、外向成分および下向成分を有する気流を吹付けて
テープ状ピッチフィルムを製造し、これを不融化し、炭
化することにより、テープ状炭素フィルムを製造する方
法」である。

より具体的には、メソフェーズ又は等方性ピッチを含む
メソフェーズピッチを、スリット状ノズルから押出し、
押出された面状ピッチを巻取装置に牽引して巻き取る。

その際、面状ピッチのネックダウンを防止するため、該
面状ピッチが十分固化する前に、牽引により幅が減少し
つつある面状ピッチの幅方向両端面近傍に、空気、窒素
などの気流を、面状ピッチの幅を拡げる方向に、例えば
、５０〜１００ｍ／秒程度の速度で吹付けてピッチフィ
ルムを作製する。次いて、得られたピッチフィルムは、
炭素繊維の製造に際して採用されている常法に準じて、
不融化され、炭化され、テープ状ピッチ系フィルムとな
る。不融化は、例えば、酸素雰囲気中２８０〜３４０℃
程度の温度で行なわれる。不融化に要する時間は、シー
ト状ピッチが薄い程、短時間で完了する。

このようにして得られた不融化物の焼成は、所望する炭
素フィルムの電気抵抗に対応した温度で行なうことがで
きる。すなわち、焼成温度が高くなるにつれて、炭化度
、黒鉛化度が高くなり、電気抵抗の小さな炭素フィルム
が得られる。不融化物の炭素化は、窒素、二酸化炭素、
アルゴン等の雰囲気中で１０００〜２０００．’Ｃ程度
の温度で行なわれる。不融化物の黒鉛化は、アルゴン等
の雰囲気中で２０００〜３０００℃程度の温度で行なわ
れる。

炭素フィルムの電気抵抗値は、所望する発熱特性に応し
て決定できるが、例えば１０−４〜１０−１Ω・ｃ１１
１程度の炭素フィルムか使用できる。

炭素フィルムの厚さは、例えば、５〜１００μｍ程度、
好ましくは１０〜４０μｍ程度である。

また、炭素フィルムの幅は、面状発熱体の大きさに応し
て設定でき、例えば、０．５〜５０ｍｍ、好ましくは２
〜４５ｍｍ程度である。

なお、本発明において、使用する炭素フィルムの出発原
料、製造方法などに特に制限はなく、他の方法により得
られた炭素フィルムも使用できる。

前記のように焼成温度で制御できる炭素フィルムの比抵
抗は、炭素フィルムの形状、すなわちアスペクト比と長
さによっても変動するが、フィルム状であるため、炭素
フィルムの断面形状は略−定である。さらに、炭素フィ
ルムは、前記のように高温で焼成しているため、従来の
混抄紙と異なり、揮発分の発生がなく、電気抵抗の変動
が殆どない。従って、炭素フィルムを発熱基材として用
いる場合には、炭素繊維を用いる場合に比べて、電気抵
抗のばらつきが著しく少ない。

電気絶縁性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリ塩化
ビニル、アクリル樹脂、スチレン系樹脂、ポリエステル
、ナイロン、ポリカーボネート、フッ素樹脂などの熱可
塑性樹脂；シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリイミド、ポリウレ
タンなどの熱硬化性樹脂が例示できる。好ましい電気絶
縁性樹脂は、熱可塑性樹脂である。これらの樹脂は少な
くとも一種使用できる。

本発明の面状発熱体は、前記炭素フィルムが電気絶縁性
樹脂で被覆されていればよい。

第１図は本発明の面状発熱体の一例を示す斜視図である
。面状発熱体（１）は、炭素フィルム（２）と、この炭
素フィルム（２）を全体に亘り被覆する電気絶縁性樹脂
（３）で構成されている。また面状発熱体（１）からは
、前記炭素フィルム（２）からなるリード（４）が延出
している。

このような面状発熱体（１）では、高温で焼成し、かつ
一体化した面状の炭素フィルム（２）で発熱基材を構成
するので、従来の混抄紙などからなる発熱基材とは異な
り、電気抵抗が殆ど変化せず、安定な発熱特性を示す。

しかも、前記リード（４）が発熱基材である炭素フィル
ム（２）と一体に延出しているため、リードを別途接続
する必要がないだけでなく、前記リード（４）の脱落に
よる断線を防止でき、信頼性が高い。

なお、前記炭素フィルムには、導電性金属からなる電極
か取付けられていてもよい。

第２図は本発明の面状発熱体の他の例を示す斜視図であ
る。なお、前記第１図に示す面状発熱体の要素と同一の
要素には、同一符号を付して説明する。この例の面状発
熱体（１１）は、炭素フィルム（２）と、この炭素フィ
ルム（２）の幅方向両端に、導電性接着剤（図示せず）
なとて取付けられた電極としての金属線（１４ａ）　（
１４ｂ）と、前記炭素フィルム（２）および金属線（１
４ａ）　（１４ｂ）を全体に亘り被覆する電気絶縁性樹
脂（３）とて構成されている。

第３図は本発明の面状発熱体のさらに他の例を示す斜視
図である。この例の面状発熱体（２１）は、炭素フィル
ム（２）と、この炭素フィルム（２）よりも幅狭で、炭
素フィルム（２）の上下面に積層した電極としての金属
フィルム（２４ａ）　（２４ｂ）と、前記炭素フィルム
（２）および金属フィルム（２４ａ）　（２４ｂ）を全
体に亘り被覆する電気絶縁性樹脂（３）とて構成されて
いる。

なお、面状発熱体は、少なくとも１つの炭素フィルムが
電気絶縁性樹脂で被覆されていればよい。

また、前記電気絶縁性樹脂により、複数の炭素フィルム
を交互に積層し、かつ電気絶縁性樹脂で全体に亘り被覆
した積層構造であってもよい。この場合、積層した複数
の炭素フィルムを、面状発熱体の端面から、集束して１
つのリードとして延出させてもよい。さらに、リードは
、前記第２図及び第３図に示されるように、前記炭素フ
ィルムに別途接続してもよい。

本発明の面状発熱体は、例えば、炭素フィルムの両面に
、電気絶縁性樹脂膜を熱圧着する工程と、発熱体を冷却
固化し、所定の長さに切断する工程とを紅ることにより
製造できる。

第４図は本発明の面状発熱体の製造装置を示す概略図で
ある。

この例では、発熱基材となる炭素フィルム（３１）を、
一対のローラ（３２ａ）　（３２ｂ）を経て、一対の加
熱加圧ローラ（３３ａ）　（３３ｂ）間に供給している
。また、各加熱加圧ローラ（３３ａ）　（３３ｂ）に、
電気絶縁性熱可塑性樹脂フィルム（３４ａ）　（３４ｂ
）を連続的に供給し、一対の加熱加圧ローラ（３３ａ）
　（３３ｂ）により、前記炭素フィルム（３１）の両面
を、熱可塑性樹脂フィルム（３４ａ）　（３４ｂ）で連
続的に熱圧着する。なお、前記熱可塑性樹脂フィルム（
３４ａ）　（３４ｂ）の幅は、炭素フィルム（３１）の
幅よりも大きい。

次いで、一対の冷却ローラ（３５ａ）　（３５ｂ）　＋
、：　、にり、熱圧着した熱可塑性フィルム（３４ａ）
　（３４ｂ）を冷却して一定の厚みに固化した後、カッ
ター（３６）により所定長さに切断している。切断によ
り得られた発熱体の両端から、炭素フィルム（３１）を
露出させることにより、前記第１図に示す面状発熱体が
得られる。

このような製造方法では、炭素フィルム（３１）及び電
気絶縁性熱可塑性樹脂フィルム（３４ａ）　（３４ｂ）
を用いるので、面状発熱体を連続的に製造できる。

なお、面状発熱体は、前記の方法に限らず、炭素フィル
ムを全体に亘り電気絶縁性樹脂で被覆する方法、例えば
、ホットメルトコーティング、溶融樹脂や樹脂液へのデ
ィッピングなどの方法によっても製造できる。

［発明の効果］本発明の面状発熱体は、炭素フィルムを発熱基材として
使用しているので、電気抵抗のばらつきが少なく、安定
した発熱特性を示す。

［実施例］以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する
。

実施例石炭系メソフェースピッチを溶融し、１５ｍｍＸ０．１
５ｍｍのスリットを有するノズルから押出し、急冷する
ことにより、ピッチフィルムを作製した。

次いて、ピッチフィルムを、空気中、約３００℃で加熱
し不融化し、窒素ガス雰囲気中、１５００℃で炭化する
ことにより、厚み３８μｍ、幅７゜５　ｍｍの炭素フィ
ルムを得た。炭素フィルムの電気比抵抗は、３．０ＸＩ
Ｏ”Ω・ｃｍであった。

得られた炭素フィルムと厚み１００μｍのポリプロピレ
ン系フィルムとを用いて、第２図に示す装置により、面
状発熱体を作製した。すなわち、走行する炭素フィルム
の両面に、厚み１００μｍのポリプロピレン系フィルム
を供給し、温度１５０℃の加熱加圧ローラて熱圧着した
後、温度３０℃の冷却ローラて冷却し、一定の厚みに固
化し、カッターにより長さ１００ｃ＋ｎに切断すること
により、多数の面状発熱体を作製した。

そして、得られた面状発熱体の電気抵抗を測定し、平均
値、ばらつき幅、およびばらつき％を求めた。結果を下
表に示す。

表より明らかなように、炭素フィルムを用いた面状発熱
体では、電気抵抗のばらつきが殆どない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の面状発熱体の一例を示す斜視図、第２図は本発明の面状発熱体の他の例を示す斜視図、第３図は本発明の面状発熱体のさらに他の例を示す斜視
図、第４図は本発明の面状発熱体の製造装置を示す概略図で
ある。（１）　（Ｉ　１）　（２１）・・・面状発熱体、（２
）・・・炭素フィルム、（３）・・・電気絶縁性樹脂、（３１）・・・炭素フィルム、

Claims

【特許請求の範囲】

炭素フィルムが電気絶縁性樹脂で被覆されている面状発
熱体。