JPS63105486A

JPS63105486A - セラミツク複合系遠赤外線放射体及びその製造法

Info

Publication number: JPS63105486A
Application number: JP24927986A
Authority: JP
Inventors: 宮本　計吾; 田辺　澄生
Original assignee: SYST KOGYO KK; SYSTEM KOGYO KK
Current assignee: SYST KOGYO KK; SYSTEM KOGYO KK
Priority date: 1986-10-20
Filing date: 1986-10-20
Publication date: 1988-05-10

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、セラミック遠赤外線変換材層、電気抵抗体層
、セラミック熱線反射体層を積層一体化して構成したセ
ラミック複合系遠赤外線放射体及びその製造法に関する
ものである。

（従来の技術）従来より、電気抵抗体を発熱体としたセラミック遠赤外
線放射体の構造は、遠赤外線変換材をセラミックで形成
し、また該発熱体をニクロム線等の金属抵抗体、ガラス
繊維にカーボンを塗布したカーボン抵抗体又はＴｈｏ２
、ＭｏＳｉ２等のセラミック発熱体で形成し、これらを
ビス等で機械的に結合するようにして一体化していた。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、このようなセラミック遠赤外線放射体は
、材料間の熱膨張係数の差が大きがったり親和力が不足
するなどの理由で、安定した一体化製品を得ることが困
難であった。セラミック遠赤外線変換体と、発熱素子と
してのセラミック電気抵抗体を熱的に安定したものとし
て一体化することは難しく、また使用中に構造的な破壊
や性能の劣化が生じるという問題がある。

また、セラミック遠赤外線変換体及びセラミック電気抵
抗体を薄膜とし、これらを積層して製造する段階におけ
る薄膜の製作、その頂層変形防止等に多くの注意を要し
、そして高温焼成で一体構造に接合形成するために多量
のエネルギーを消費するという問題がある。

（問題点を解決するための手段）本発明は前記の問題点に鑑みてなされたもので、電気抵
抗体、遠赤外線変換体及び熱線反射体を一体構造にして
薄型で可撓性を有する製品とし、かつ遠赤外線変換率及
び物理的強度を高めたしのであり、すなわち、（１）熱
線反射性セラミック粉末を担持したシートよりなるセラ
ミック熱線反射体層と遠赤外線変換性セラミックを担持
したシー＋−よりなるセラミック遠赤外線変換体層との
間に電気抵抗体層を挟持、積層して一体的に構成りたセ
ラミック複合系遠赤外線放射体及び（２）熱線反射性セ
ラミック粉末を担持したシートよりなるセラミック熱線
反射層に、電気抵抗体層と、更に遠赤外線変換性セラミ
ック粉末ヲ担持してなる遠赤外線変換層を順に黄層、加
圧接合して一体化させることを特徴とするセラミック複
合系遠赤外線放射体の製造法である。

本発明で用いられるセラミック熱線反射体層は、Ａ１□
Ｏ１、ＭｇＯ、コーディエライト、粘土等のセラミック
原料粉末もしくはそれらを高温焼成し、粉砕したセラミ
ック原料粉末を主材とし、それをエポキシ樹脂等の熱硬
化性樹脂又は芳香族ポリエステル等の熱可塑性樹脂で結
合硬化させてシートとなしたものである。

なお、熱線反射材であるＡ１□０３、コーディエライト
の組成は、熱膨張係数が他の電気抵抗材、遠赤外線変換
材と同程度（１０’／℃）で、熱伝導率（Ｉ　Ｗ／ｃｏ
＋−ｓｅｃ・”Ｃ以下）が小さく、熱容量〈０．５ｃａ
ｌ／ｇ程度〉が大きいもの程好ましい。

また、電気抵抗体層は、Ｓ　ｉＣ、Ｃ、Ｂ　４Ｃ等のセ
ラミック電熱性素材粉末をエポキシ樹脂等で結合、硬化
させて形成できるものである。この電気抵抗体層は、１
０〜１０３Ω・ａｍ程度の比抵抗を示し、４０〜６０℃
程度の室内暖房や乾燥において家庭用の１００ｖ電源で
使用できる実用的な電気抵抗体となるものである。　な
お、電気抵抗材である５ｉＣ１，Ｃ，Ｂ、Ｃ等の組成は
、電気抵抗、熱膨張係数、熱伝導率等を考慮して適宜選
択することができるが、熱膨張係数が低く、比抵抗が１
０〜１０３Ω・Ｃｌ１１程度に、また熱伝導率（２Ｗ／
ａｍ・ｓｅｃ・℃程度）が高くなるようにするため、こ
れらに更にＮｉ−Ｃｒ、Ｗ、Ｍｏ等の電熱性金属粉末を
添加してもよい。

そして、セラミック遠赤外線変換体層は、少なくとも７
０重量％以上のＳｉ及びＳｉＣを含有する遠赤外線変換
素材と３０重量％以下のコーディエライト、Ｓ　ｉ　Ｏ
２、粘土等のセラミック原料粉末もしくはこれらを高温
焼成したセラミック原料粉末をエポキシ樹脂等で結合硬
化させてシートとなしたものが好ましい。

遠赤外線変換材であるＳｉ及びＳｉＣを含むシートは、
特に波長８μ輪以上の遠赤外線領域において遠赤外線変
換率の高いも′のであるが、Ｓｉ及びＳｉＣを等量混合
したものがより好ましい。

これは本発明者が研究した結果判明したものであり、す
なわち、■Ｓｉ、■Ｓｉ＋５ｉＣ１■ＳｉＣの３種につ
いて遠赤外線変換特性を４００℃において試験したとこ
ろ、第３図に示すグラフの特性となった。このことから
みて、■のＳｉ＋ＳｉＣ組合物は、８μ一以上の遠赤外
線を高放射率（９８％程度）で放射することが明らかと
なった。したがって本発明では、このＳｉとＳｉＣの組
合物を遠赤外線変換材として採用し、高効率で遠赤外線
を放射できるものとしている。

このようなセラミック複合系遠赤外線放射体は、電気抵
抗体層、遠赤外線変換体層及び熱線反射体層のそれぞれ
の機能を発揮するセラミック粉末をエポキシ樹脂等の結
合剤で結合、硬化させて、各セラミックー樹脂複合体と
なし、一体構造に形成したものであり、それらの一体化
が容易である上に、化学的耐久力や物理的安定性が優れ
ているという長所を有している。

本発明のセラミック複合系遠赤外線放射体の製造は、連
続生産方式が適用でき、例えば和紙、合成樹脂膜等のシ
ートに、熱線反射体層、電気抵抗体層及び遠赤外線変換
体層を形成するための各セラミックペーストを該各シー
トに順に塗布、積層、ロール加圧、仮乾燥した後、それ
らの積層された成形体を乾燥して接合硬化することによ
って行うことができる。

製造工程例としては、まず熱線反射性セラミックペース
トをシートに順に塗布、積層、ローラ加圧、仮乾燥して
セラミック熱線反射体層の成形体を形成する。続いて前
記セラミック熱線反射体層の成形体に電気抵抗性セラミ
ックペーストを順に塗布、積層、ロール加圧、仮乾燥し
てセラミック電気抵抗体層の成形体との複合体を形成す
る。さらに前記セラミック電気抵抗体層の成形体との複
合体に遠赤外線変換性セラミックペーストを順に塗布、
積層、ローラ加圧、仮乾燥してセラミック遠赤外線変換
体層の成形体との複合体を形成する。

最後に前記セラミック遠赤外線変換体層の成形体との複
合体を１００〜２００℃で約３時間乾燥してセラミック
複合系遠赤外線放射体を製造する。

なお、前記各セラミックペーストの結合剤としての熱硬
化性樹脂には、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、Ｄ
ＡＰ（ジアリルフタレート）樹脂、ポリイミド等が、ま
た熱可塑性樹脂には、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタ
ジェン−スチレン共重合体）、スチレン、フッ素樹脂、
ポリエステルカーボネート、ポリアミドイミド、芳香族
ポリエステル等が使用される。また更に、解膠剤として
ポリビニールブチラール系樹脂、ポリビニールアルコー
ル、グリセリン、オレイン酸、オクタデシルアミン、ト
リクロロ＃酸、メンハーデン油等を、可塑剤としてＣＭ
Ｃ、アビエチレン酸誘導体、フタル酸エチル、ポリエチ
レングリコール、フタル酸オクチル、ポリアルキレング
リコール等を添加することが好ましく、溶媒としてイソ
プロピルアルコール、ポリビニールブチラール、トリク
ロロエチレン、エチルアルコール、トルエン、メチルエ
チルケトン等を使用する。これらと前記各セラミック粉
末とを混合してスラリー状又は泥漿となし前記各セラミ
ックペーストが製造される。

また、前記セラミックペースト又はセラミック泥漿のシ
ートは、長繊維状でサイズ等の灰分を含まない和紙又は
薄層ポリフッ化ビニリデン樹脂等の合成樹脂を不織布状
にしたものが好ましい。

次に、電気抵抗体層の適所端部に、導電性接着剤で入力
端子を付加接合すれば、薄層で可視性を有するセラミッ
ク複合系遠赤外線放射体が得られる。

このような本発明の製造は、大量生産方式が適用できる
ものであるが、別々に製造された熱線反射体層、電気抵
抗体層、遠赤外線変換体層を順に積層、接合することに
よって行うこともできる。

また、種々のパターンの電気抵抗体層を形成することも
容易であり、例えば、パラフィン等のロウを被覆したシ
ートに、波形曲線を撮影したネガフィルムを着接し、こ
のネガフィルムに光照射すると、波形曲線の陰影に相当
するロウ部分が熱融解し、波形曲線がロウ部分に食刻さ
れる。そしてこの食刻部分に電気抵抗性セラミックペー
ストを塗布、積層し、乾燥することにより波形曲線等の
線状のセラミック電気抵抗体層を形成することができる
。

（実施例）本発明実施例のセラミック複合系遠赤外線放射体及びそ
の製造法を以下図面に基づき具体的に説明する。

第１図は本発明実施例のセラミック複合系遠赤外線放射
体を一部断面で示した斜視図、第２図は本発明実施例の
セラミック複合系遠赤外線放射体の連続生産法の略示図
を示す。

第２図において、本発明のセラミック複合系遠赤外線放
射体１は、熱線反射性セラミックペースト３ｃをシート
（以後和紙２を用いる）に２０〜２００μ拍厚に積層し
、約２００に８／ｃ市２でロール加圧した後、これを８
０℃で１時間仮乾燥器５で乾燥してセラミック熱線反射
体層１ａを作る熱線反射体層製造工程と、この熱線反射
体層の片面に電気抵抗性セラミックペースト３ｂを積層
し、２００　Ｋ　ｇ／　ｃｍ２でロール加圧した後、こ
れを８０℃で１時間仮乾燥器５′で乾燥してセラミック
電気抵抗体１１ｂとの複合体を作る電気抵抗体層製造工
程と、このセラミック電気抵抗体層表面に遠赤外線変換
性セラミックペース１〜３ｃを更に積層し、２００Ｋｇ
／ｃＩｌ１２でロール加圧した後、これを１２０°Ｃで
１時間仮乾燥器５′で乾燥してセラミック遠赤外線変換
体層１ｃとの複合体を作る遠赤外線変換体層製造工程と
から成る連続生産法で製造される。

熱線反射体層製造工程における、熱線反射性セラミック
ペースト３ａは、２０重１％のＡｌ２Ｏ３粉末と、４０
重１％のコーディエライト粉末と、１重量％のポリビニ
ールアルコールと、２５重ｆｆｉ　！％のトリクロロエ
チレンと、１０重量％のイソプロピルアルコールと、２
重量％のポリエチレングリコールと、３重量％のエポキ
シ樹脂とを５時間程度ボールミルで混練、粉砕して作ら
れる。

電気抵抗体層製造工程における、電気抵抗性セラミック
ペースト３ｂは、６５重厘％のＳｉＣ粉末と、５重１％
のコーディエライト粉末と、１重量％のビニールアルコ
ールと、１５重量％のＩ−リクロロエチレンと、１０重
置火のイソプロビルアルコールと、２重量％のポリエチ
レングリコールと、２重量％のエポキシ樹脂とを５時間
程度ボールミルで粉砕、混練して作られる。

遠赤外線変換体層製造工程における、遠赤外線変換性セ
ラミックペースト３ｃは、３５重量％のＳｉ粉末と、３
５重量％のＳｉＣ粉末と、５重量％のコーディエライト
粉末、１重量％のポリビニールアルコールと、１５重１
％のトリクロロエチレンと、７重量％のイソプロピルア
ルコールと、２重量％のエポキシ樹脂とを５時間程度ボ
ールミルで混練、粉砕して作られる。

次に、前記セラミック複合系遠赤外線放射体１の前記セ
ラミック電気抵抗体層１ｂの両端に銀ペースト等導電性
接着剤で入力端子を作り、これを約１２０℃で１時間焼
き付ける。

なお、電気抵抗体層を波形曲線等の線状フィラメントに
造形する場合には、前記セラミック反射層１ａに２００
μ繭程度の固型パラフィンを塗布し、この固型パラフィ
ン表面に、オッシログラフ等の像を写真撮影したネガフ
ィルムを着接して、赤外線ランプで１時間程度照射する
と、陰画像の黒色部に相当する該パラフィン部分が熱融
解し、凹状の輪郭パターンが食刻される。この食刻され
たパラフィン表面の凹部に前記電気抵抗性セラミックペ
ースト３ｂを前述同様の方法で充填、積層し、８０℃で
仮乾燥すると、該パラフィンが融解・除去されて波形曲
線の線状フィラメント形状の該電気抵抗体層ができる。

以上のようにして製造された本発明の５０ｃ、ｍＸ５０
ｃｎ＋Ｘ０．１ｍｍのセラミック複合系遠赤外線放射体
１は熱膨張率：約５Ｘ１０’／’Ｃ１電気抵抗：約１０
２Ωｃ１、遠赤外線変換率：約０．７５となり、家庭用
１００Ｖ電源を使用した場合には、発熱量が０　、５　
Ｗ　／　ａｍ２程度となって、室温で４０℃〜６０℃程
度に加熱することができ、低温用のセラミック複合系遠
赤外線放射体１として良好なものである。

（発明の効果）以上実施例等で詳述したごとく、本発明のセラミック複
合系遠赤外線放射体は、Ａ　Ｉ　２０３、ＭｇＯ、コー
ディエライト等のセラミック粉末を主材とする熱線反射
体層、ＳｉＣ，Ｃ等を主材とする電気抵抗体層及びＳｉ
及びＳｉＣを主材とする遠赤外線変換体層を一体構造に
した薄型で可視性を有するものであって、物理的強度も
強く、使用温度が４０〜６０℃における電気的加熱にお
いて、遠赤外線が一方向へ（遠赤外線変換層側へ）高効
率で放射されるものである。

そして、本発明のセラミック複合系遠赤外線放射体は一
体構造のヒーターとして直接被照射体を暖めることがで
き、また可視性があるため、ヒータ構造等に応じて適宜
形状に変形して使用することが可能であって、省エネル
ギー用放射熱暖房器具として利用できるものである。

また、本発明のセラミック複合系遠赤外線放射体の製造
法によれば、任意形状かつ薄型のセラミック遠赤外線放
射体を簡単に製作することができると共に連続的に大量
生産で行うことも容易である。

このように本発明は新規で優れた作用効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本分明実施例のセラミック複合系遠赤外線放射
体を一部断面で示した斜視図、第２図は本発明実施例の
セラミック複合系遠赤外線放射体の連続生産法の略示図
を示す。ただし、第２図中矢印付き円枠内表示は部分拡
大断面図を示す。第３図は、■Ｓｉ、■Ｓ　ｉ＋　Ｓ　ｉＣ、■ＳｉＣの
３種の遠赤外線変換特性を試験した特性グラフを示す。１・・・セラミック複合系遠赤外線放射体、１ａ・・・
セラミック熱線反射体層、１ｂ・・・セラミック電気抵
抗体層、１ｃ・・・セラミック遠赤外線変換体層、２・
・・和紙、３ａ・・・熱線反射性セラミックペースト、
３ｂ・・・電気抵抗性セラミックペースト、３ｃ・・・
遠赤外線変換性セラミックペースト、４ａ・・・熱線反
射体層用乾燥機、４ｂ・・・電気抵抗用層乾燥機、４ｃ
・・・遠赤外線変換体層用乾燥機５．５’、５″・・・仮乾燥器

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱線反射性セラミック粉末を担持したシートより
なるセラミック熱線反射体層と遠赤外線変換性セラミッ
クを担持したシートよりなるセラミック遠赤外線変換体
層との間に電気抵抗体層を挟持、積層して一体的に構成
したことを特徴とするセラミック複合系遠赤外線放射体
。
（２）セラミック熱線反射体層が、Ａｌ＿２Ｏ＿３、Ｍ
ｇＯ、コーディエライト等のセラミック粉末を和紙等の
繊維シートにエポキシ樹脂、芳香族ポリエステル等の高
分子結合剤で固着して成るものであることを特徴とする
特許請求の範囲第１項に記載のセラミック複合系遠赤外
線放射体。
（３）電気抵抗体層が、ＳｉＣ、Ｃ、Ｂ＿４Ｃ等の電熱
性セラミック粉末を和紙等の繊維シートにエポキシ樹脂
、芳香族ポリエステル等の高分子結合剤で固着して成る
ものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
第２項に記載のセラミック複合系遠赤外線放射体。
（４）電気抵抗体層が、Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃ繊維又はＷ
のうちの一種又は二種以上を含むものであることを特徴
とする特許請求の範囲第３項記載のセラミック複合系遠
赤外線放射体。
（５）セラミック遠赤外線変換体層が、少なくともＳｉ
及びＳｉＣを含み、他にＳｉＯ＿２、コーディエライト
等のセラミック結合剤を含むものであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
のセラミック複合系遠赤外線放射体。
（６）熱線反射性セラミック粉末を担持したシートに、
電気抵抗体層及び遠赤外線変換性セラミック粉末を担持
したシートを順に積層、加圧接合して一体化させること
を特徴とするセラミック複合系遠赤外線放射体の製造法
。
（７）熱線反射性セラミック粉末を担持したシートが、
Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＭｇＯ、コーディエライト、粘土等の
セラミック粉末と、エポキシ樹脂、芳香族ポリエステル
等の高分子結合剤と、グリセリン、メンハーデン油等の
解膠剤と、ポリエチレングリコール、フタル酸オクチル
等の可塑剤と、イソプロピルアルコール、トルエン、ポ
リビニールブチラール等の溶媒とを混練して得られたペ
ーストを、乾燥したものであることを特徴とする特許請
求の範囲第５項に記載のセラミック複合系遠赤外線放射
体の製造法。
（８）電気抵抗体層が、ＳｉＣ、Ｃ、Ｂ＿４Ｃ等の電熱
性セラミック粉末と、エポキシ樹脂、芳香族ポリエステ
ル等の高分子結合剤と、グリセリン、メンハーデン油等
の解膠剤と、ポリエチレングリコール、フタル酸オクチ
ル等の可塑剤と、イソプロピルアルコール、トルエン、
ポリビニールブチラール等の溶媒を混練して得られたペ
ーストを乾燥したものであることを特徴とする特許請求
の範囲第６項又は第７項に記載のセラミック複合系遠赤
外線放射体の製造法。
（９）遠赤外線変換性セラミック粉末を担持したシート
が、少なくともＳｉ及びＳｉＣを含み、その他にＳｉＯ
＿２、コーディエライト、粘土等のセラミック粉末を含
み、エポキシ樹脂、芳香族ポリエステル等の高分子結合
剤と、メチルフタロイルブチルグリコール、メンハーデ
ン油等の解膠剤と、ポリエチレングリコール、フタル酸
オクチル等の可塑剤と、イソプロピルアルコール、トル
エン、ポリビニールブチラール等の溶媒を混練して得ら
れたペーストを乾燥したものであることを特徴とする特
許請求の範囲第６項ないし第８項のいずれかに記載のセ
ラミック複合系遠赤外線放射体の製造法。
（１０）シートが灰分のない長繊維製の和紙又は高分子
樹脂膜から成るものであることを特徴とする特許請求の
範囲第６項ないし第９項のいずれかに記載のセラミック
複合系遠赤外線放射体の製造法。