JPH11242988A - 炭素系発熱体 - Google Patents

炭素系発熱体

Info

Publication number
JPH11242988A
JPH11242988A JP28005598A JP28005598A JPH11242988A JP H11242988 A JPH11242988 A JP H11242988A JP 28005598 A JP28005598 A JP 28005598A JP 28005598 A JP28005598 A JP 28005598A JP H11242988 A JPH11242988 A JP H11242988A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon
heating element
metal
metalloid
based heating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP28005598A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihisa Suda
吉久 須田
Osamu Shimizu
修 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Pencil Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Pencil Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Pencil Co Ltd filed Critical Mitsubishi Pencil Co Ltd
Priority to JP28005598A priority Critical patent/JPH11242988A/ja
Publication of JPH11242988A publication Critical patent/JPH11242988A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Resistance Heating (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発熱体として必要な任意の固有抵抗値と形状
を有する炭素系発熱体及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 賦形性を有し焼成後高い炭素残査収率を
示す組成物中に、無機フィラー及び金属または半金属化
合物の一種または二種以上を均一に分散させ、得られた
分散物を賦形し、非酸化性雰囲気において焼成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発熱体として必要
な任意の固有抵抗値と形状を有する炭素系発熱体に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、抵抗用発熱体としては主としてタ
ングステン線やニクロム線などの金属線加工品と等方性
炭素材料やガラス状炭素などの炭素の切削加工品、炭化
珪素などの金属化合物が使用されてきた。その中でも金
属線の加工品は主として小型の民生機器のヒーター用発
熱体として、炭素や金属化合物は産業用炉などに使用さ
れている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の発熱体用素材の
中でも炭素は、金属線などと異なり、発熱速度、発熱効
率、遠赤外線の発生効率が良いなど優れた特徴を有して
いる。しかし従来の炭素発熱体は、大きな板形状体やブ
ロック形状体より切削加工により作製するため製造工程
が煩雑で高価なうえ細い物や薄い物など作製することが
困難である。また、ある規格範囲の固有抵抗値を有する
ブロック体などから切削するため発熱量の制御は形状を
変えるしか方策がないなどの問題点を有している。
【0004】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は薄板形状だけでなく細い棒形状体、細
い円柱形状体など従来の炭素材料では得ることのできな
い形状を得ることが可能なうえ任意の固有抵抗値を有す
ることで広範な設定電流・電位の印加による発熱制御が
可能で、発熱体としての炭素材料が持つ発熱速度、発熱
効率、遠赤外線の発生効率に優れた炭素系発熱体を提供
することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な実状に鑑み、発熱体として必要な任意の固有抵抗値と
形状を有する発熱体を得ることを開発の課題として鋭意
研究の結果、賦形性を有し焼成後実質的に零でない炭素
残査収率を示す組成物中に、焼成・炭素化後に目標の抵
抗値を持たせることを目的とし、雲母、タルク、炭酸カ
ルシウム、二硫化モリブデンまたは二硫化タングステン
等の無機フィラーの一種または二種以上を混合し、焼成
することにより得られる炭素系発熱体は、任意の固有抵
抗値と形状を有し、設定どおりの電流・電位による発熱
制御が可能なうえ、発熱速度、発熱効率、遠赤外線の発
生効率が優れているなど前記課題が効果的に解決しうる
事実を確認した。
【0006】本発明によれば、賦形性を有し焼成後実質
的に零でない炭素残査収率を示す組成物と、無機フィラ
ーを混合し、焼成して得られる炭素系発熱体が提供され
る。上記の炭素系発熱体は、焼成の前に金属炭化物、金
属硼化物、金属珪化物、金属窒化物、金属酸化物、半金
属窒化物、半金属酸化物、半金属炭化物等の金属或いは
半金属化合物の一種または二種以上がさらに混合される
ことが好適である。
【0007】前述の金属或いは半金属化合物とは一般に
入手可能な金属炭化物、金属硼化物、金属珪化物、金属
窒化物、金属酸化物、半金属窒化物、半金属酸化物、半
金属炭化物等が挙げられる。使用する金属或いは半金属
化合物種と量は、目的とする発熱体の抵抗値・形状によ
り適宜選択され、単独でも二種以上の混合体でも使用す
ることができるが、抵抗値制御の簡易さから、特に炭化
硼素、炭化珪素、窒化硼素を使用することが好ましい。
【0008】前述の組成物としては、不活性ガス雰囲気
中での焼成により5%以上の炭化収率を示す有機物質を
使用するものである。具体的には、ポリ塩化ビニル、ポ
リアクリロニトリル、ポリビニルアルコール、ポリ塩化
ビニル−ポリ酢酸ビニル共重合体、ポリアミド等の熱可
塑性樹脂、フェノール樹脂、フラン樹脂、エポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド等の熱硬化性
樹脂、リグニン、セルロース、トラガントガム、アラビ
アガム、糖類等の縮合多環芳香族を分子の基本構造内に
持つ天然高分子物質、及び前記には含有されない、ナフ
タレンスルホン酸のホルマリン縮合物、コプナ樹脂等の
縮合多環芳香族を分子の基本構造内に持つ合成高分子物
質が挙げられる。使用する組成物種と量は、目的とする
発熱体の形状により適宜選択され、単独でも二種以上の
混合体でも使用することができるが、特にポリ塩化ビニ
ル樹脂、フラン樹脂を使用することが好ましく、炭素の
持つ優れた特性を堅持するためにもその使用量は30重
量部以上が好ましい。
【0009】前述の組成物中には炭素粉末が含有されて
いることが好ましい。炭素粉末としては、カーボンブラ
ック、黒鉛、コークス粉等が挙げられるが、使用する炭
素粉末種と量は、目的とする発熱体の抵抗値・形状によ
り適宜選択され、単独でも二種以上の混合体でも使用す
ることができるが、特に形状制御の簡易さから黒鉛を使
用することが好ましい。
【0010】本発明では、前述の有機物質の焼成により
生じる炭素材料及び炭素粉は電気良導体として、そして
無機フィラー及び金属或いは半金属化合物は導電阻害物
質として作用しており、電流は導電阻害物質である金属
或いは半金属化合物を飛び越え、いわゆるホッピングし
ながら炭素材料またはそれと炭素粉末を媒体として流れ
る。この為これら2つないし4つの成分の種類やその比
率等を変え、それらを均一に混合、分散させ焼成するこ
とにより、所望の固有抵抗値を有する本発明の炭素系発
熱体を得ることができる。
【0011】また本発明の炭素系発熱体は、発熱速度、
発熱効率、遠赤外線の発生効率など発熱体としての優れ
た特徴を具備し、設計どおりの抵抗値と形状を有するた
め、設定電流・電位の印加により発熱量を容易に制御す
ることが可能である。但し、発熱量を制御する際には、
場合によりかなりの高温になることから、アルゴンガス
等の不活性ガス雰囲気とした容器中で使用することで、
酸化を防止する必要がある。またこの時遠赤外線の発生
効率の妨げとならずに高温に耐える石英等の透明な容器
を用いることが望ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下に、本発明による炭素系発熱
体の製造方法を説明する。まず、組成物と無機フィラー
とを混練機を用いて良く混合させる。得られた混合体
を、真空成型機、射出成型機、押し出し成型機などの既
存の成形手法により設計形状に賦形する。次に賦形体
を、炭素前駆体化処理し、得られた炭素前駆体を窒素、
アルゴン等の不活性ガス雰囲気中もしくは真空下で10
00℃程度、好ましくは2000℃程度まで加熱昇温
し、炭素化し炭素系発熱体を得る。昇温速度は、特に5
00℃迄は3〜100℃/h、好ましくは5〜50℃/
hとゆっくりと焼成するのが適当で、昇温速度が大きい
と変形したり微細なクラックが生じるなどの欠陥が生じ
る。したがって、500℃迄は100℃/h以上の昇温
速度を避けた方が良い。
【0013】本発明の炭素系発熱体は、発熱速度、発熱
効率、遠赤外線の発生効率など発熱体としての優れた特
徴を具備し、設計どおりの抵抗値と形状を有するため、
設定電流・電位の印加により発熱量を容易に制御するこ
とが可能である。
【0014】
【実施例】以下に、実施例によって本発明を更に具体的
に説明するが、本願発明はこの実施例によって何等限定
されるものではない。 (実施例1)塩素化塩化ビニル樹脂(日本カーバイド社
製 T−741)40重量%に天然黒鉛微粉末(日本黒
鉛製 平均粒径5μm)5重量%を複合した組成物、窒
化硼素(信越化学工業製 平均粒径2μm)40重量
%、タルク(勝光山鉱業所製)15重量%に対し、可塑
剤としてジアリルフタレートモノマー20重量%を添加
して、ヘンシェルミキサーを用いて分散した後、表面温
度を120℃に保ったミキシング用二本ロールを用いて
十分に混練を繰り返して組成物を得、ペレタイザーによ
ってペレット化し、成形用組成物を得た。このペレット
をスクリュー型押出機で直径1.6mmφのダイスを用い
脱気を行いつつ130℃で3m/秒の速度で押し出し、
これを200℃に加熱されたエアオーブン中で10時間
処理してプレカーサー(炭素前駆体)線材とした。次
に、これを窒素ガス雰囲気中で1400℃で焼成し、円
柱状の炭素系発熱体を得た。
【0015】得られた炭素系発熱体は断面の直径1.2
mmφ、曲げ強度が300MPa であった。ホイートストー
ンブリッジ法により固有抵抗を測定したところ、18.
3×10-3Ω・cmの値を有していた。この炭素系発熱体
を長さ300mmに切断し、端部にリードを接続し、アル
ゴンガス雰囲気の石英管中で通電したところ100Vで
瞬時1300℃に達するとともに、遠赤外線の放射が確
認できた。また使用中にクラックの発生もなく安定した
発熱量を得ることができた。 (実施例2)塩素化塩化ビニル樹脂(日本カーバイド社
製 T−741)50重量%、天然黒鉛微粉末(日本黒
鉛製 平均粒径5μm)10重量%、タルク(勝光山鉱
業所製)40重量%に対し、可塑剤としてジアリルフタ
レートモノマー20重量%を添加して、分散、混合し、
押し出し成形を行い、エアオーブン中で10時間処理し
てプレカーサー(炭素前駆体)線材とし、その後窒素ガ
ス雰囲気中で1400℃で焼成し、円柱状の炭素系発熱
体を得た。
【0016】得られた炭素系発熱体は断面の直径1.1
mmφ、曲げ強度が320MPa であった。ホイートストー
ンブリッジ法により固有抵抗を測定したところ、13.
1×10-3Ω・cmの値を有していた。この炭素系発熱体
を長さ300mmに切断し、端部にリードを接続し、アル
ゴンガス雰囲気の石英管中で通電したところ100Vで
瞬時1300℃に達するとともに、遠赤外線の放射が確
認できた。また使用中にクラックの発生もなく安定した
発熱量を得ることができた。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の炭素系発
熱体は金属系発熱体に比べ、発熱速度、発熱効率、遠赤
外線の発生効率が良いなど炭素系発熱体の有する優れた
特性を持つうえ、従来の炭素材に比べ任意の微細形状・
抵抗を具備することができるので、広範な設定電流・電
位の印加が可能なうえ再現性がよく信頼性が高い極めて
優れたものである。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 賦形性を有し焼成後実質的に零でない炭
    素残査収率を示す組成物と、無機フィラーを混合し、焼
    成して得られる炭素系発熱体。
  2. 【請求項2】 前記焼成の前に金属或いは半金属化合物
    の一種または二種以上がさらに混合される請求項1記載
    の炭素系発熱体。
  3. 【請求項3】 前記無機フィラーは雲母、タルク、炭酸
    カルシウム、二硫化モリブデンまたは二硫化タングステ
    ンである請求項1または2記載の炭素系発熱体。
  4. 【請求項4】 前記金属或いは半金属化合物は、金属炭
    化物、金属硼化物、金属珪化物、金属窒化物、金属酸化
    物、半金属窒化物、半金属酸化物または半金属炭化物で
    ある請求項2記載の炭素系発熱体。
  5. 【請求項5】 前記組成物は、樹脂を含む請求項1〜4
    のいずれか1項記載の炭素系発熱体。
  6. 【請求項6】 前記組成物中には、カーボンブラック、
    黒鉛及びコークス粉からなる群から選ばれた1種または
    2種以上の炭素粉末が含有されている請求項1〜5のい
    ずれか1項記載の炭素系発熱体。
JP28005598A 1997-12-26 1998-10-01 炭素系発熱体 Withdrawn JPH11242988A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28005598A JPH11242988A (ja) 1997-12-26 1998-10-01 炭素系発熱体

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9-360928 1997-12-26
JP36092897 1997-12-26
JP28005598A JPH11242988A (ja) 1997-12-26 1998-10-01 炭素系発熱体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11242988A true JPH11242988A (ja) 1999-09-07

Family

ID=26553602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP28005598A Withdrawn JPH11242988A (ja) 1997-12-26 1998-10-01 炭素系発熱体

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11242988A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001072469A (ja) * 1999-06-28 2001-03-21 Mitsubishi Pencil Co Ltd 炭素系発熱体
JP2002184559A (ja) * 2000-12-18 2002-06-28 Mitsubishi Pencil Co Ltd 炭素系発熱体の製造方法
EP1437916A4 (en) * 2001-09-14 2005-11-09 Sanei Kensetsu Kabushiki Kaish HEATING ELEMENT USING COAL

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001072469A (ja) * 1999-06-28 2001-03-21 Mitsubishi Pencil Co Ltd 炭素系発熱体
JP2002184559A (ja) * 2000-12-18 2002-06-28 Mitsubishi Pencil Co Ltd 炭素系発熱体の製造方法
EP1437916A4 (en) * 2001-09-14 2005-11-09 Sanei Kensetsu Kabushiki Kaish HEATING ELEMENT USING COAL

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3173800B2 (ja) 炭素系発熱体の製造方法
JP4738537B2 (ja) 定着用ヒータとその製造方法
JPWO1998059526A1 (ja) 炭素系発熱体とその製造方法
JP2000223245A (ja) 炭素系発熱体およびその製造方法
JPH11242988A (ja) 炭素系発熱体
JPH11242985A (ja) 炭素系発熱体
JP4623778B2 (ja) 炭素系発熱体の製造方法
JPH11242986A (ja) 炭素系発熱体
US20080108494A1 (en) Composition of molybdenum disilicide and the application of the same
KR20220123220A (ko) X선 발생을 위한 탄소 나노튜브 기반 콜드 캐소드
CN1055368C (zh) 铬酸镧电热体及其制造方法
JPH11242984A (ja) 炭素系発熱体
JP4766742B2 (ja) 炭素系発熱体の製造方法
JP2002158080A (ja) 炭素系発熱体
KR20060093794A (ko) 탄소나노튜브를 이용한 면상발열체 및 그 제조방법
US6902457B2 (en) Electrode for electron gun and electron gun using same
JPH11242987A (ja) 炭素系発熱体
JP4753456B2 (ja) 炭素系発熱体
JPH0826827A (ja) 導電性反応焼結炭化珪素焼結体とその製造方法及び用途
US20070295933A1 (en) Fixing Heater and Manufacturing Method Thereof
JP4827616B2 (ja) ダイヤモンドの製造方法
JPS59138094A (ja) 炭素質繊維で補強した黒鉛質抵抗発熱体
JPH1017372A (ja) 急速焼結法によるセラミックスの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20060110