JPH07105266B2

JPH07105266B2 - 面状発熱体

Info

Publication number: JPH07105266B2
Application number: JP60265245A
Authority: JP
Inventors: 正雄牧; 守礒谷; 悦雄細川; 洋橋本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-11-26
Filing date: 1985-11-26
Publication date: 1995-11-13
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPS62126579A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、電気エネルギーを利用する面状発熱体に関す
るもので、暖房器、調理器、乾燥機などの熱利用機器の
熱源、とくに輻射加熱源を提供するものである。

詳しくは、蛇行状、渦巻き状など所望回路状に形成した
面状発熱体を耐熱性プリプレグに取付け加圧圧着してな
る面状発熱体に関するものである。

従来の技術従来の面状発熱体の多くは、マイカなどの絶縁基板に電
熱線を巻回した構造のものが用いられている。

また最近では、アルミナ等の陶磁器質焼成ブロック中に
導電回路を所望形状に埋設した面状発熱体もある。

更には、ホウロウ用金属基板にホウロウ層によって被覆
されている面状発熱導電体を結合した面状発熱体が提案
されている。（例えば、特開昭60−25176号公報）その他この種の面状発熱体としては蛇行状、渦巻き状等
の所望回路形状に形成した、アルミニウム、銅、ニッケ
ル、ステンレススチール、鉄等の面状金属発熱体の片面
若しくは両面にポリエステルフィルム、ポリイミドフィ
ルム、ポリカーボネートフィルム等の合成樹脂絶縁フィ
ルムを接着したものが広く採用されている。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、従来の技術では、以下のような問題があ
った。

マイカヒータの場合は、電熱線を基板に巻回するのに手
間がかかる上に、マイカと電熱線との接触が悪くなると
電熱線が空焼きされ高温になり断線し易く、また、電熱
線が封口されていないため、耐湿性に問題があった。

次に陶磁器を用いるヒータの場合には、陶磁器焼成ブロ
ックの機械的強度が低く、厚みが厚くなって熱容量が大
きくなるため速熱性が悪く、また焼結温度が高いため、
接点材料の酸化・溶融などにより、電極の取出しに問題
があった。

更にホウロウヒータの場合には、その製造方法が極めて
複雑で手間がかかる上に、ホウロウ層の電気絶縁性の観
点からすると、ホウロウ層を緻密に、Na、Ｋなどのアル
カリ分を少なく、ホウロウ層の厚みを厚くすることが望
ましいが、逆に耐熱性の面では耐熱性が低下する方向と
なり、両者のバランスを考慮すると300℃以上の高温で
の使用は困難であった。

また、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂などのフィルム
を用いるヒータの場合には、その使用温度が絶縁フィル
ムに損傷をきたす欠点があった。

本発明はかかる従来の問題点を解消するもので金属発熱
体の少なくとも片面にボロシロキサン重合体を含む耐熱
性プリプレグを設けることにより400〜500℃雰囲気中で
も充分使用が可能であり、スペースが極めて小さくコン
パクトな面状発熱体を提供することを目的としている。

また、生産性に優れ、安価に製造できる面状発熱体を提
供することも本発明の目的である。

問題点を解決するための手段上記問題点を解決するために、本発明は所望回路形状に
形成した金属発熱体の片面若しくは両面に耐熱性プリプ
レグを加熱圧着してなる面状発熱体において、耐熱性プ
リプレグは耐熱性基材にボロシロキサン重合体を少なく
とも10重量％含む耐熱性樹脂を含浸し、適正条件下で焼
成し、ボロシロキサン重合体中のケイ素−アルキル基あ
るいはケイ素−フェニル基の結合を適正量分解させてな
ることを特徴としている。

ここで、本発明における耐熱性基材としては、ガラス、
グラファイト、カーボン、炭化ケイ素その他無機物の繊
維、不織布、テープ、ペーパー等耐熱性に優れたものを
用いることができる。

また、本発明におけるボロシロキサン重合体としては、
ケイ素、酸素、ホウ素を主要骨格とする高分子化合物
は、どれも用いることができる。しかしながら、耐熱性
等の点から特に、ジメチルシリコンオイルやメチルフェ
ニルシリコンオイルのようなシリコンオイルを溶媒と
し、ジフェニルジヒドロキシシランやジメチルジヒドロ
キシシランのようなヒドロキシシラン、およびホウ酸化
合物を縮重合させて得られた重合体を用いることが望ま
しい。

本発明における耐熱性樹脂としては、シリコーン樹脂、
ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケト
ン樹脂、芳香族ポリアミド樹脂（アラミド樹脂）、ポリ
アクリレート樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリフェニレン
スルフィド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂および
ポリカーボネート樹脂等を用いることができる。

本発明において耐熱性樹脂に対するボロシロキサン重合
体の含有量を少なくとも10重量％と限定したのは、10重
量％未満ではボロシロキサン重合体の耐熱効果を充分発
揮できず、耐熱性に問題があるためである。

尚、ボロシロキサン樹脂を含む耐熱性樹脂には各種充填
剤および着色顔料等の併用も可能である。

また、本発明において、このような耐熱性基材にボロシ
ロキサン重合体を含む耐熱性樹脂を含浸させたものの加
熱乾燥温度は200〜300℃が好ましく、その理由はボロシ
ロキサン重合体の加熱乾燥が不十分な場合も過度に加熱
乾燥した場合にも自己接着性および基体への接着性が悪
くなるためである。

従って、加熱乾燥の際の温度条件は、ケイ素−アルキル
基あるいはケイ素−フェニル基の結合が適正量だけ分解
するように決定するのが好ましいが、本発明者等はバッ
チ式で実験を繰返した結果この条件は第２図に示すIIの
範囲であることを見出した。（Ｉの範囲の条件では加熱
乾燥オーバ、IIIの範囲の条件では加熱乾燥不十分）したがって、加熱乾燥にあたっては、200〜300℃の温度
でかつ図面のIIの範囲にはいる適正な時間を選んで加熱
乾燥を行うことにより、プリプレグとしての特性に優れ
たものが得られる。しかしながら、生産炉で連続的に長
尺物を乾燥する場合には当然、炉の温度は一定でなくあ
る分布をもっており適正加熱条件はバッチ式と異なって
来るため、前記条件に制約されるものではない。

尚、このような耐熱性基材に樹脂を含浸したものを加熱
乾燥して得られる本発明の耐熱性プリプレグを製造する
場合、含浸塗料は通常ボロシロキサン樹脂および耐熱性
樹脂をＮ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルアセトア
ミド、キシレン、エタノール等の汎用の溶剤で溶解した
ものを用いるが、溶剤を用いない、いわゆる無溶剤塗料
を加熱し粘稠液としたものを用いてもよい。

更に耐熱性プリプレグの片面または両面にボロシロキサ
ン重合体を主成分とする有機ケイ素重合体および白色化
合物および黒色化合物を白色化合物単独で用いるか黒色
化合物と併用して用いて分散させた被覆を形成すれば、
前者の場合には、遠赤外線輻射体となり、後者の場合に
は、擬似黒体となり赤外線高輻射能を有するようになる
のでより好ましい。

白色化合物としては、Ti、Al、Si、Zrの群から選定した
１種以上の元素の酸化物、複合酸化物が望ましく、黒色
化合物としては、Fe、Mn、Cu、Ni、Cr、Coの群から選定
した１種以上の元素の酸化物、複合酸化物を用いるのが
望ましい。

尚、この被覆に関しては、耐熱性充填剤などの添加剤を
含有しても良い。

作用上記の構成により、優れた高温用面ヒータが得られる。

本発明に使用し得る金属発熱体としては、アルミニウ
ム、銅、ニッケル、ステンレススチール、鉄および合金
等があり、蛇行状、渦巻き状等の所望の形状に形成でき
る箔等がある。

実施例以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明す
る。

第１図の実施例における面状発熱体１はSUS430を所望回
路形状に形成した金属発熱体２の両面にアルミナ系セラ
ミックペーパーにボロシロキサン重合体（キシレン50重
量％溶液）50重量部にシリコーン樹脂50重量部配合した
ものを含浸し、250℃×１時間加熱乾燥した耐熱性プリ
プレグ３、３′を150℃×２〜３分加熱加圧したもので
ある。必要に応じて更に耐熱性プリプレグ３、３′の外
側に金属基材として２枚のアルミニウムメッキ鋼板４、
４′を介して、下記組成より成る赤外線輻射コーティン
グ５、５′を設ける。

ボロシロキサン重合体 … 40重量部酸化ジルコニウム … 30重量部酸化アルミニウム … 20重量部鉄・マンガン・銅・複合酸化物 … 20重量部Ｎ−メチルピロリドン … 60重量部トルエン …180重量部当ユニットについて、アルミニウムメッキ鋼板と金属発
熱体間の電気絶縁性を室温および500℃で測定した。

その結果、室温で絶縁抵抗が２×10⁹（Ω）以上、絶縁
耐力が3.5KV、500℃で絶縁抵抗が2.8×10⁶（Ω）、絶縁
耐力が3.3KVであった。

また、赤外線輻射コーティングの500℃における放射率
は0.94であった。

発明の効果以上、本発明によれば、従来のこの種の面状発熱体に比
較して、金属基板と金属発熱体間の電気絶縁性に優れ、
金属発熱体と耐熱性プリプレグの接着力は400〜500℃に
おいても充分高いので、面状発熱体として400〜500℃で
使用できる。さらに熱容量が小さいので温度の立上りが
早く、薄型で各種形状に設計できるという利点がある。
金属発熱体は耐熱性プリプレグによって接着されている
ため、空焼きになったり、水蒸気で劣化したりすること
がなく高信頼性である。

また、工法が簡単であり、生産性に優れている点も特徴
である。

更に、赤外線高輻射体を配置すれば、赤外線輻射加熱体
として有効な面状熱源となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す面状発熱体の側面図、
第２図は同面状発熱体の実験の結果求められた耐熱性基
材にボロシロキサン重合体と耐熱性樹脂を含浸したもの
の適正な加熱乾燥条件を示す特性図である。１……面状発熱体、２……金属発熱体、３……耐熱性プ
リプレグ、４……アルミニウムメッキ鋼板、５……赤外
線輻射コーティング。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者礒谷守大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者細川悦雄神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者橋本洋神奈川県川崎市川崎区小田栄２丁目１番１号昭和電線電纜株式会社内 (56)参考文献特開昭59−226492（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−72291（ＪＰ，Ａ) 特開昭48−51341（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属発熱体と、耐熱性基材にボロシロキサ
ン重合体を少なくとも10重量％含む耐熱性樹脂の塗料を
含浸し、200〜300℃でボロシロキサン重合体中のケイ素
−アルキル基あるいはケイ素−フェニル基の結合を適正
量分解させる時間にて部分乾燥した耐熱性プリプレグと
を有し、前記金属発熱体の表面に耐熱性プリプレグを加
熱圧着後焼成した面状発熱体。
【請求項２】耐熱性プリプレグの表面に赤外線輻射コー
ティングを施した特許請求の範囲第１項記載の面状発熱
体。