TW201431425A - 面狀加熱器 - Google Patents

面狀加熱器 Download PDF

Info

Publication number
TW201431425A
TW201431425A TW102140523A TW102140523A TW201431425A TW 201431425 A TW201431425 A TW 201431425A TW 102140523 A TW102140523 A TW 102140523A TW 102140523 A TW102140523 A TW 102140523A TW 201431425 A TW201431425 A TW 201431425A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
generating layer
heat generating
fine carbon
heat
carbon fibers
Prior art date
Application number
TW102140523A
Other languages
English (en)
Inventor
Naohiro Tarumoto
Junichi Izumida
Original Assignee
Hodogaya Chemical 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 Hodogaya Chemical Co Ltd filed Critical Hodogaya Chemical Co Ltd
Publication of TW201431425A publication Critical patent/TW201431425A/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/24—Electrically-conducting paints
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D179/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen, with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C09D161/00 - C09D177/00
    • C09D179/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C09D179/08—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/66—Additives characterised by particle size
    • C09D7/67—Particle size smaller than 100 nm
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
    • H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
    • H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
    • H05B3/145—Carbon only, e.g. carbon black, graphite
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02—Elements
    • C08K3/04—Carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/034—Heater using resistive elements made of short fibbers of conductive material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

本發明提供一種均勻加熱性獲得改善、再者發熱層的升溫速度亦獲得改善的面狀加熱器，該面狀加熱器具備含有微細碳纖維作為導電材的發熱層。又，本發明亦提供用以形成設置於該面狀加熱器之發熱層的塗佈液。該面狀加熱器，具備：至少表面為絕緣性的基材1、及設於基材1表面之一對的電極3,3間形成的發熱層5，其特徵為：發熱層5以20~50質量%之量含有平均纖維徑為40nm~100nm、及以拉曼分光法測定的R值為0.15以下、碳成分之含有率為99%以上的微細碳纖維，且係以聚醯亞胺樹脂作為基質。

Description

面狀加熱器
本發明係關於面狀加熱器，更詳言之，係關於具備含有微細碳纖維作為導電材的發熱層的面狀加熱器，再者亦關於用以形成設置於面狀加熱器之發熱層的塗佈液。
面狀加熱器，係於設置於表面為絕緣性之基材片之表面的一對電極間形成發熱層者，具有可形成得極柔軟且薄的優點，例如，可做成軋輥狀、管狀、平面狀等各種形態，作為加熱裝置而使用於各種用途。
又，近年，已有人開發纖維徑為奈米級的稱為奈米碳管(CNT)的微細碳纖維。由於該微細碳纖維具有異常微細的纖維徑，展現高的導電性、導熱性，故已有使用於各種用途的提案，例如，專利文獻1~4已揭示：具備含有CNT作為導電材的發熱層的面狀加熱器。
如上述使用CNT的面狀加熱器，由於不具有PTC特性(自體溫度控制)，不會有因溫度上升所伴隨之膨脹等所致之電阻增大，故有於短時間升溫至高溫的優點。又，亦有：發熱層中的CNT配向方向的整體能幾乎均等地加熱的優點。因此，活用該等特性，尤其，要求短時間的升溫與均勻加熱的用途，例如作為複印機、印表機等圖像形成裝置中的定影裝置的加熱構材的用途係受到期待。實際上，專利文獻4已揭示：將具備含有CNT之發熱層的面狀加熱器使用作為圖像形成裝置中的定影裝置的加熱構材。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
專利文獻1：日本特開2007-109640
專利文獻2：WO2009/081986
專利文獻3：日本特開2010-45025
專利文獻4：日本特開2007-272223
但是，使用彩色碳粉的複印機或雷射印表機等圖像形成裝置，由於碳粉的定影溫度高，因此為了縮短裝置的待機時間，要求使定影裝置更快速地升溫至定影溫度，並要求盡可能地均勻加熱已形成彩色碳粉像的轉印紙的表面。由於彩色圖像係將青色、黃色、洋紅色等各色的碳粉疊合而獲得，因此定影溫度若有分佈不均，會成為圖像之色斑等的原因，而變得難以獲得高品質的全彩圖像。
然而，以往公知的具備含有CNT之發熱層之面狀加熱器，並未充分滿足如上述之要求。例如，為了均勻加熱有彩色碳粉像的轉印紙的表面，如上述之面狀加熱器，有：含有CNT的發熱層存在發熱不均，尤其加熱至200℃以上之高溫時，有發熱不均大、均勻加熱性低的缺點待改善。又，升溫速度上有待更加提升亦為實情。
因此，本發明之目的在於提供一種均勻加熱性獲得改善、再者發熱層的升溫速度亦獲得改善的面狀加熱器，該面狀加熱器具備含有微細碳纖維作為導電材的發熱層。
本發明之另一目的在於提供適於形成如上述之發熱層的塗佈液。
本案發明人等，針對具備含有微細碳纖維的發熱層的面狀加熱器進行多數的實驗並檢討的結果，發現：當選擇缺陷少、石墨化程度高、且外徑及長度係於一定範圍的CNT作為微細碳纖維，並將如此之CNT某種程度以上多量摻合於係黏結劑樹脂(基質)的聚醯亞胺樹脂中，然後對此通電而使升溫時，發熱層整體會均勻而無分佈不均地升溫，其結果展現優異的均勻加熱性，再者，其升溫速度亦有提升，終至完成本發明。
即，本發明提供一種面狀加熱器，其具備：至少表面為絕緣性的基材、設於該基材表面之一對的電極間形成的發熱層、與被覆該發熱層的絕緣層，
其特徵為：該發熱層以20~50質量%之量含有平均纖維徑為40nm~100nm、以拉曼分光法測定的R值為0.15以下、碳成分之含有率為99%以上的微細碳纖維，且係以聚醯亞胺樹脂作為基質。
本發明的面狀加熱器，較佳為：(1)該發熱層的電極間電阻為100Ω/cm以下、(2)藉由將該電極間的施加電壓設為230V以下的通電，於通電開始後30秒以內該發熱層之面上溫度會成為200℃以上、(3)該發熱層的厚度為300μm以下。
依本發明，又提供一種發熱層形成用塗佈液，其係將聚醯亞胺前驅物與微細碳纖維溶解或分散於溶劑中而成，係用於形成面狀加熱器之發熱層，其特徵為：該微細碳纖維之平均纖維徑為40nm~100nm、且以拉曼分光法測定的R值為0.15以下、碳成分之含有率為99%以上，該微細碳纖維之含量為每單位固體成分20~50質量%。
又，本發明中，以拉曼分光法測定的R值，係表示微細碳纖維之石墨化程度的參數，表示下式所示之強度比。
R=ID/IG
式中，IG為拉曼分光分析中於1580cm-1附近顯現的稱為G帶的峰部強度， ID表示拉曼分光分析中於1360cm-1附近顯現的稱為D帶的峰部強度。
即，在針對大的單結晶的石墨的拉曼分光分析中，只會於1580cm-1附近顯現稱為G帶的峰部。另一方面，本發明使用的微細碳纖維，係稱為奈米碳管(CNT)者，係以碳原子形成的石墨烯片形成為管狀者，在針對CNT的拉曼分光分析中，於1360cm-1附近稱為D帶的源自於格子缺陷(石墨烯之排列不完全的部分)的峰部，會與G帶一起顯現。由此可理解，R值表示CNT之排列不完全的程度，該值小，意味CNT的石墨化程度高。
又，本發明中，可利用SEM以3萬5千至5萬倍率且於3個觀察區域以上拍攝照片，並針對隨機挑出的200根以上的微細碳纖維，使用圖像解析軟體(例如，三谷商事(股)公司製WinRoof)測定其外徑、長度，而計算出該微細碳纖維之平均纖維徑(平均外徑)、平均纖維長度。
本發明之面狀加熱器，由於藉由通電會使形成面狀的發熱層整體無分佈不均地升溫，故均勻加熱性極優異。例如，表示後述實施例之結果的圖3~圖5，係使形成於電極間的矩形狀的發熱層通電，對於連結電極中心的直線X的中央為垂直的直線Y(圖2)，分別就該直線Y之一側(圖2~9中為求方便，標記為右)且距離電極30mm的部分、及該直線Y之另一側(圖2~9中為求方便，標記為左)且距離電極30mm的部分、及有Y線的中央部分(圖2~9中為求方便，標記為中)，顯示以一定電壓(10~100V)通電並經過5分鐘後的溫度(以輻射溫度計測定)，但無論電壓為何，可知於中央部、右側部分及左側部分只有10℃以內的溫度差，整體係均勻地升溫而無分佈不均。
又，上述用於形成面狀加熱器之發熱層的塗佈液，由於有平均纖維徑為40~100nm、以拉曼分光分析測定之R值為0.15以下、且碳成分之含有率為99%以上的微細碳纖維分散於聚醯亞胺樹脂前驅物溶液中，故微細碳纖維的分散狀態良好，雜質亦少。因此，使用該塗佈液獲得的發熱層會成為平滑性高者。而且，該塗佈液，由於係以每單位固體成分20~50質量%的高濃度含有微細碳纖維，故所形成之發熱層之電極間電阻值(Ω/cm)低， 例如可使電極間電阻成為100Ω/cm以下。再者，施加指定之電壓通電而使發熱層升溫時的升溫速度亦極快速，例如，藉由將施加於電極間的電壓設為230V以下的通電，於通電開始後30秒以內該發熱層之面上溫度會成為200℃以上。
具備如此之發熱層的本發明之面狀加熱器，不只能以低電能(即230V以下的低電壓)之通電實現100~500℃的高發熱溫度，而且由於發熱層係整體均勻而無分佈不均地發熱而升溫，故均勻加熱性優異。例如，本發明的面狀加熱器可應用於100~500℃之範圍之加熱，尤其，於加熱至200℃以上的情況，均勻加熱性的效果會變得顯著。
本發明之面狀加熱器，尤其作為複印機或雷射印表機等圖像形成裝置、最理想係作為使用彩色碳粉的圖像形成裝置之定影裝置之加熱源，係極有用，可縮短啟動裝置時的待機時間，並且獲得無色斑等的高品質的彩色圖像。
1‧‧‧基材片
3‧‧‧電極
5‧‧‧發熱層
9‧‧‧絕緣性保護層
10‧‧‧面狀加熱器
【圖1】係一概略側剖面圖，表示本發明之面狀加熱器之一例。
【圖2】係一平面圖，用以說明圖1之面狀加熱器之平面配置結構。
【圖3】係一線圖，針對實施例1之面狀加熱器，顯示於一定條件下通電時的發熱層的面上溫度分佈。
【圖4】係一線圖，針對實施例2之面狀加熱器，顯示於一定條件下通電時的發熱層的面上溫度分佈。
【圖5】係一線圖，針對實施例3之面狀加熱器，顯示於一定條件下通電時的發熱層的面上溫度分佈。
【圖6】係一線圖，針對比較例3之面狀加熱器，顯示於一定條件下通電時的發熱層的面上溫度分佈。
【圖7】係一線圖，針對比較例4之面狀加熱器，顯示於一定條件下通電時的發熱層的面上溫度分佈。
【圖8】係一線圖，針對比較例5之面狀加熱器，顯示於一定條件下通 電時的發熱層的面上溫度分佈。
【圖9】係一線圖，針對比較例7之面狀加熱器，顯示於一定條件下通電時的發熱層的面上溫度分佈。
【圖10】係於實施例3製作的面狀加熱器用的發熱層的實體照片。
【圖11】係一線圖，針對實施例3之面狀加熱器，顯示於60V施加電壓之條件下通電時的發熱層的升溫特性。
【圖12】係一線圖，針對比較例5之面狀加熱器，顯示於60V施加電壓之條件下通電時的發熱層的升溫特性。
參照表示本發明之面狀加熱器之代表性的概略結構的圖1及圖2，該面狀加熱器(整體以10表示)係由基材片1、與形成於設於基材片1之表面的一對電極3,3間的發熱層5構成。又，該發熱層5，係為絕緣層(絕緣性保護層)9所被覆。
<基材片1>
基材片1，為防止來自發熱層5之電流洩漏，至少設有發熱層5側之表面為絕緣性。又，圖之例係將該基材片1以平板形狀表示，但可具有適合於面狀加熱器10之用途的形態，例如，也可為：管狀、軋輥狀、環帶狀等形態。
當然，基材片1之厚度等，可依用途或形成基材片1之材料之種類酌情設定。
如此之基材片1，只要形成發熱層5側之表面為絕緣性，且具有能承受通電於發熱層5時的發熱或形成發熱層5時的熱經歷的耐熱性，可以以任意材料形成，例如，可以以紙、各種橡膠、玻璃、玻璃纖維、陶瓷、石膏、各種熱塑性樹脂或熱硬化性樹脂等形成。又，亦可於各種金屬箔或金屬片等的表面設置以耐熱性之熱塑性樹脂或熱硬化性樹脂形成的絕緣層而作為基材片1使用。再者，為了確保與發熱層5的黏著性，亦可於基材片1之 表面酌情設置黏著劑層。
本發明，從耐熱性、與發熱層5間的黏著性之觀點等，係聚醯亞胺樹脂製為最理想。
<電極>
電極3,3，係以各種金屬或合金等良導體形成，例如，可藉由塗佈導體糊劑、燒印等手段容易地形成。
如此之電極3，只要依基材片1之形態而具有能夠容易地進行用以引線連接的連接器等的連接的形態即可。例如，視情況，電極3之一部分也可貫通至基材片1之內面側。
又，圖2中，電極3,3係對向形成於發熱層5之中心線X上，但不限於如此之配置，可採用對向配置於發熱層5之對角線上等各種態樣。
<發熱層5>
形成於電極3,3之間的發熱層5，如由圖2所理解的，一般以無間隙地形成為整面狀為宜，尤其，以形成為電極間方向之長度L為10cm以上、寬度W為0.1cm以上之面積較佳。
因為：即使將該發熱層5形成為細線狀、或形成為網狀，仍可充分活用均勻加熱優異之本發明之面狀加熱器10之性能，但以大面積形成更能充分發揮作為加熱器的特性，尤其均勻加熱性的優點大。
本發明中，如此之發熱層5，係藉由使用後述塗佈液之塗佈、及乾燥、硬化而形成，具有：以聚醯亞胺樹脂為基質、並於該基質中分散微細碳纖維作為導電材而成之結構。
作為導電材使用的微細碳纖維之必要規格為：平均纖維徑係在40nm~100nm、較佳為50nm~80nm之範圍，且以拉曼分光法測定的R值為0.15以下、尤其為0.12以下。
有微細碳纖維作為導電材分散其中的發熱層的發熱機構，尚未能明確說明，但能確定：電極間電阻值越低，越能以低電壓展現高的發熱特性。 即，藉由如上述選擇使用具有適度微細的纖維徑及纖維長、且R值小、石墨化程度高的微細碳纖維，不只可充分發揮微細碳纖維之優異之導電性，使發熱層5之電極間電阻成為100Ω/cm以下、尤其成為10Ω/cm以下，能確保優異之升溫特性，而且亦可充分發揮微細碳纖維之優異的導熱性，而獲得優異之均勻加熱性。
例如，平均纖維徑若比上述範圍小，該纖維的比表面積會增大，而難以成為均勻分散狀態，於通電或發熱會產生分佈不均，有損均勻加熱性。 再者，平均纖維徑越小，用於形成發熱層5的塗佈液的黏度會越高，進行黏度調整的結果，塗佈液中的樹脂成分的濃度會降低，而產生所形成之發熱層5之基質(聚醯亞胺樹脂)之強度下降的不良情況。又，平均纖維徑若比上述範圍大，發熱層5之每單位面積存在的微細碳纖維的數量會減少，結果，電極間電阻值增大，有損升溫特性。又，由於微細碳纖維之數量極少，故於發熱層5中會發生局部加熱，亦有損均勻加熱性。
再者，R值若比上述範圍大，則微細碳纖維之石墨化程度低，於該石墨烯結構中含有許多無序排列，體積電阻率(Ω．cm)會增大。其結果，無法減小發熱層5之電極間電阻，有損升溫特性或均勻加熱性。
即，藉由選擇使用如上述之石墨化程度高的(R值低的)微細碳纖維而獲得的發熱層，即使施加高機械性之力也不會於微細碳纖維之結晶結構中產生無序排列，可保持均勻之分散狀態，亦無明顯的電極間電阻值的增加，因此結果上可具有良好的升溫特性及均勻加熱性。
又，該微細碳纖維之平均纖維長度係在3μm~10μm、尤其3μm~6μm之範圍為理想。例如，當平均纖維長度比3μm短時，電極間電阻值會增高，而變得難以獲得理想之發熱特性(升溫特性或均熱性)，當比10μm長時，由於微細碳纖維會變得容易互相纏繞，故變得難以分散，獲得高添加量且均勻分散狀態的發熱層有變困難的傾向。
為了獲得如上述長度範圍的微細碳纖維，可調整進行微細碳纖維之生 成反應時的反應條件(例如，反應時間、原料供給速度等)。又，也可藉由解碎處理或粉碎處理等將以生成反應獲得的微細碳纖維以機械性之力切斷的後處理調整微細碳纖維之長度。又，亦可在添加至基質樹脂並進行分散處理時，以會發生微細碳纖維之切斷的負載條件施加剪切力而調整微細碳纖維之長度。
本發明中，將如上述之微細碳纖維以20~50質量%、較佳為25~45質量%、更佳為30~45質量%之量分散於發熱層5中亦為必要。
即，由於發熱層係藉由通電而發熱，因此分散一定量以上之導電材係必要。但是，作為導電材使用的微細碳纖維極容易凝集，為了使均勻分散而充分發揮其性能，20質量%為上限，對於以往公知的含有CNT的發熱層而言，分散有比那更多量之CNT者並不存在。然而，本發明，藉由選擇：具有如上述範圍之平均纖維徑及R值、更佳係具有上述範圍之平均纖維長度的微細碳纖維，可比以往使用更多量，而確保優異之升溫特性、均勻加熱性。
例如，微細碳纖維之量若比上述範圍少，與纖維徑過大的情況同樣，發熱層5之每單位面積存在的微細碳纖維的數量會變少，電極間電阻值會增大，不只無法獲得充分之升溫特性，由於發熱層5中的微細碳纖維的分散密度變小、變稀疏，因此亦容易發生發熱不均，而亦有損均勻加熱性。又，當微細碳纖維之量比上述範圍多時，不只因分散不良而有損升溫特性、均勻加熱性，亦有：係基質的聚醯亞胺樹脂的絶對量亦減少，而發生發熱層5之膜強度等物性下降之情事。
本發明之作為導電材而分散於發熱層5的微細碳纖維，只要平均纖維徑及R值係在前述範圍內，且特佳係平均纖維長度係在上述範圍內，其本身可為公知者。
例如，可使用由單層、二層或多層之石墨烯層形成纖維者，最佳可使用由20~50層之石墨烯層構成之多層奈米碳管(多層CNT)。因為如此之多層CNT，製造成本低廉，最有可能量產。又，從均勻加熱之觀點，多層CNT之中，以形成纖維的石墨烯層管彼此藉由粒狀部連結至網上者尤佳。尤其， 微細碳纖維係由外徑40nm~100nm之奈米碳管構成的網絡狀的奈米碳管結構體，該奈米碳管結構體係多數之奈米碳管向外延伸的態樣，具有將該奈米碳管彼此連結的粒狀部，且該粒狀部較佳係於該奈米碳管之成長過程形成而成。
又，以多層CNT等為代表的微細碳纖維的製造方法亦未特別限制，可為：使用觸媒之氣相成長法、電弧放電法、雷射蒸發法及HiPco法(高壓一氧化碳處理法/High-pressure carbon monoxide process)等以往公知的任一製造方法，特佳係以可大量製造的使用觸媒之氣相成長法為宜。
再者，上述微細碳纖維，較佳係以高溫熱處理等將焦油成分去除至0.5質量%以下。即，藉由使用焦油成分含量少的微細碳纖維，可減低於該面狀加熱器10工作時之揮發性有機化合物(VOC)之釋出，能有效抑制對環境之影響。
又，上述微細碳纖維，較佳係藉由高溫熱處理、尤其1800℃以上之熱處理，使碳成分之含有率(亦稱為純度)成為99%以上。即，藉由高溫熱處理將觸媒或擔體等視為雜質的成分蒸發，以獲得純度為99%以上的微細碳纖維。使用如此高純度之微細碳纖維製作的聚醯亞胺樹脂系的發熱層5的表面係極平滑。
本發明中，使用聚醯亞胺樹脂作為基質亦為重要。即，聚醯亞胺樹脂係具有下列通式(1)表示之重複單元，且係作為耐熱性極高的樹脂而已知。
式中，A為含有芳香族環的4價有機基，B為含有芳香族環的2價有機基。
如此之聚醯亞胺樹脂之耐熱性、電絕緣性、耐藥品性、強度等特性優異，於如此之聚醯亞胺樹脂之基質中分散有指定量之微細碳纖維的發熱層5，對於通電時的發熱展現充分的耐熱性，其耐久性亦為良好。
再者，於如此之發熱層5均勻分散上述微細碳纖維，其結果，微細碳纖維之優異的導電性等獲得充分發揮，而能達成如此之微細碳纖維之均勻分散，使用聚醯亞胺樹脂作為基質亦可認為是主因之一。
即，具有如上述重複結構的聚醯亞胺樹脂，係將為其前驅物的聚醯胺酸(係醯胺基與羧基鍵結於重複單元之芳香族環者，亦稱為聚醯胺酸)閉環而獲得。因此，可知：藉由將含有如此之前驅物與前述之微細碳纖維的塗佈液塗佈於基材片1並燒印而進行前驅物之醯亞胺化，會形成微細碳纖維被分散於聚醯亞胺樹脂之基質中之結構的發熱層5，而塗佈液中的前驅物(聚醯胺酸)會發揮作為微細碳纖維之分散劑的機能，故儘管使用比以往更多量之微細碳纖維，仍可均勻地分散該微細碳纖維。
用以形成上述聚醯亞胺樹脂之前驅物，誠如由式(1)所理解的，一般係藉由對應於上述含有芳香族環的4價有機基A的芳香族四羧酸二酐、與對應於上述含有芳香族環的2價有機基B的芳香族二胺之反應獲得。
如此之對應於含有芳香族環的4價有機基A的四羧酸二酐，可例示以下者。
丁烷四羧酸二酐、環戊烷丁烷四羧酸二酐、雙環四羧酸二酐、苯均四酸酐、1,2,3,4-苯四羧酸二酐、2,3,6,7-萘四羧酸二酐、1,4,5,8-萘四羧酸二酐、1,2,5,6-萘四羧酸二酐、3,4,9,10-苝四羧酸二酐、 2,3,6,7-蒽四羧酸二酐、1,2,7,8-菲四羧酸二酐、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、2,2’,3,3’-聯苯四羧酸二酐、3,3’,4,4’-二苯酮四羧酸二酐、2,2’,3,3’-二苯酮四羧酸二酐、2,2-(3,4-二羧基苯基)丙烷二酐、雙(3,4-二羧基苯基)醚二酐、雙(2,3-二羧基苯基)醚二酐、雙(3,4-二羧基苯基)碸二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷二酐、2,2-雙(3,4-二羧基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氯丙烷二酐、1,1-雙(2,3-二羧基苯基)甲烷二酐、雙(3,4-二羧基苯基)甲烷二酐、4,4’-(對伸苯基二氧基)二鄰苯二甲酸二酐、4,4’-(間伸苯基二氧基)二鄰苯二甲酸二酐、4,4’-二苯基硫醚二氧基雙(4-鄰苯二甲酸)二酐、4,4’-二苯基碸二氧基雙(4-鄰苯二甲酸)二酐、亞甲基雙-(4-伸苯基氧基-4-鄰苯二甲酸)二酐、亞乙基雙-(4-伸苯基氧基-4-鄰苯二甲酸)二酐、異亞丙基雙-(4-伸苯基氧基-4-鄰苯二甲酸)二酐、六氟異亞丙基雙-(4-伸苯基氧基-4-鄰苯二甲酸)二酐、1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,3-二甲基-1,2,3,4-環丁烷四羧酸二酐、1,2,3,4-環戊烷四羧酸二酐、2,3,5-三羧基環戊基乙酸二酐、2,3,4,5-四氫呋喃四羧酸二酐、5-(2,5二側氧基四氫呋喃基)-3-甲基-3-環己烯-1,2-二羧酸二酐、二環[2,2,2]-辛-7-烯-2,3,5,5,6-四羧酸二酐、1,2,3,4-呋喃四羧酸二酐、 4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯基硫醚二酐、4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯基碸二酐、4,4’-雙(3,4-二羧基苯氧基)二苯基丙烷二酐、3,3’,4,4’-聯苯四羧酸二酐、雙(鄰苯二甲酸)苯基氧化膦二酐、對伸苯基-雙(三苯基鄰苯二甲酸)二酐、間伸苯基-雙(三苯基鄰苯二甲酸)二酐、雙(三苯基鄰苯二甲酸)-4,4’-二苯基醚二酐、雙(三苯基鄰苯二甲酸)-4,4’-二苯基甲烷二酐、1,3,3a,4,5,9b-六氫-2,5-(四氫-2,5-二側氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-5-甲基-5-(四氫-2,5-二側氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮、1,3,3a,4,5,9b-六氫-8-甲基-5-(四氫-2,5-二側氧基-3-呋喃基)-萘并[1,2-c]呋喃-1,3-二酮等。
另一方面，對應於含有芳香族環的2價有機基B的芳香族二胺的具體例，可例示以下者。
鄰伸苯基二胺、對伸苯基二胺、間伸苯基二胺、4,4’-二胺基苯基醚、3,4-二胺基二苯基醚、3,4’-二胺基二苯基醚、3,3’-二胺基二苯基醚、雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]硫醚、雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]碸、雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]酮、4,4’-雙(3-胺基苯氧基)苯基]聯苯、2,2-雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]丙烷、 2,2-雙[4-(3-胺基苯氧基)苯基]-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、4,4’-二胺基二苯基碸、4,4’-二胺基二苯基甲烷、1,1-二(對胺基苯基)乙烷、2,2-二(對胺基苯基)-1,1,1,3,3,3-六氟丙烷、1,5-二胺基萘、3,3-二甲基-4,4’-二胺基聯苯、5-胺基-1-(4’-胺基苯基)-1,3,3-三甲基茚烷、6-胺基-1-(4’-胺基苯基)-1,3,3-三甲基茚烷、4,4’-二胺基苯醯替苯胺、3,5-二胺基-3’-三氟甲基苯醯替苯胺、3,5-二胺基-4’-三氟甲基苯醯替苯胺、3,4’-二胺基二苯基醚、2,7-二胺基茀、2,2-雙(4-胺基苯基)六氟丙烷、4,4’-亞甲基-雙(2-氯苯胺)、2,2’,5,5’-四氯-4,4’-二胺基聯苯、2,2’-二氯-4,4’-二胺基-5,5’-二甲氧基聯苯、3,3’-二甲氧基-4,4’-二胺基聯苯、4,4’-二胺基-2,2’-雙(三氟甲基)聯苯、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]丙烷、2,2-雙[4-(4-胺基苯氧基)苯基]六氟丙烷、1,4-雙(4-胺基苯氧基)苯、4,4-雙(4-胺基苯氧基)-聯苯、1,3’-雙(4-胺基苯氧基)苯、9,9-雙(4-胺基苯基)茀、4,4’-(對伸苯基異亞丙基)雙苯胺、4,4’-(間伸苯基異亞丙基)雙苯胺、2,2’-雙[4-(4-胺基-2-三氟甲基苯氧基)苯基]氟丙烷、4,4’-雙[4-(4-胺基-2-三氟甲基)苯氧基]-八氟聯苯、 1,1-間二甲苯二胺等。
又，亦可酌情於如上述之芳香族四羧酸二酐及芳香族二胺所含有的芳香族環，鍵結鹵素原子等取代基。
如前述，用以形成發熱層5之塗佈液，係將微細碳纖維分散於聚醯亞胺樹脂前驅物之溶液(如此之溶液已有市售)而得者，藉由將此塗佈於基材片1之絕緣性表面並燒印而形成發熱層5。
如此之塗佈液，以使發熱層5中之微細碳纖維之量成為前述範圍(即，20~50質量%、尤其25~45質量%)之量含有微細碳纖維係必要，具體而言，會以塗佈液之每單位固體成分(相當於所形成之發熱層5中的微細碳纖維的量)20~50質量%、尤其25~45質量%之量摻合微細碳纖維。
又，上述塗佈液之溶劑，只要能夠均勻溶解係聚醯亞胺樹脂之前驅物的聚醯胺酸(聚醯胺酸)即可，並未特別限制，一般可使用：二甲基亞碸、二乙基亞碸等亞碸系溶劑、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二乙基甲醯胺等甲醯胺系溶劑、N,N-二甲基乙醯胺、N,N-二乙基乙醯胺等乙醯胺系溶劑、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯啶酮(N-methyl-2-pyrrolidinone)、N-乙烯基-2-吡咯烷酮、N-乙醯基-2-吡咯烷酮等吡咯烷酮系溶劑、四氫呋喃、二烷、二環氧丁烷等醚系溶劑、丁基賽珞蘇等賽珞蘇系溶劑、環丁碸、二乙二醇醚、乙醯基卡必醇系溶劑、甲基乙基酮、甲基異丁基酮等酮系溶劑、醇系溶劑等，該等有機溶劑，可各別單獨使用1種，也可製成混合2種以上之混合溶劑來使用。
再者，也可於該塗佈液摻合：能夠摻合於用以形成塗膜之塗佈液的公知的各種添加劑，例如界面活性劑、增黏劑、塗平劑、沈降防止劑、消泡劑、各種填料、抗紫外線劑、著色劑等。
又，當添加碳黑、乙炔黑、科琴黑、SUPER P等球狀導電材時，導電輔助效果高，有降低發熱層之電極間電阻值的效用。
該等之摻合量，應定為：微細碳纖維量係維持於前述範圍內且無損成 為基質之聚醯亞胺樹脂之特性之量。具體而言，應以將每單位固體成分之聚醯亞胺前驅物濃度維持於50質量%以上之程度來設定各種添加劑及其他導電材之摻合量。
又，如此之塗佈液，較佳係進行黏度調整，使不發生垂液等，並可快速地塗佈，一般，以其黏度在5~200Pa．s(30℃)之範圍為宜。
又，微細碳纖維等於聚醯亞胺樹脂前驅物溶液的混合、分散，可使公知之分散機、混合器、均質機、各種研磨機、超音波分散機等進行。
再者，塗佈液之塗佈方法亦未特別限定，可藉由：滴加法、浸漬法、網版印刷法、空氣噴塗、無空氣噴塗、低壓霧化噴塗、利用桿塗法之塗佈進行，亦可使用旋塗機等進行塗佈。
塗佈了塗佈液後而要進行燒印之前，較佳係先加熱至50~150℃進行乾燥，去除塗佈層中的溶劑。
接著進行的燒印，係以加熱至150~400℃之方式進行，藉此，前驅物之聚醯胺酸會轉換成聚醯亞胺樹脂，而形成目標物之發熱層5。又，上述之乾燥~燒印，為了確實地進行溶劑之去除或朝向聚醯亞胺樹脂之轉換，較佳係以於指定溫度保持指定時間、接著提高溫度並保持指定時間的階段性熱處理進行。
以上述方式形成的發熱層5，其厚度較佳為300μm以下。即，係因為：此厚度若變得過厚，會容易發生厚度不均，而於發熱層5發生溫度分佈不均，恐損害均勻加熱性。
又，若為可成膜，其厚度之下限並不特別限制，但從確保某種程度之發熱量、使發揮作為加熱器之機能之觀點，或從確保發熱層5之耐久性、強度等觀點，一般以具有10μm以上之厚度為理想。
<絕緣性保護層9>
以被覆上述發熱層5之方式設置的絕緣性保護層9，係為了保護發熱層5、防止發熱層5之因外力所致之破損或防止電流由發熱層5洩漏等，而酌情 設置者。
因此，如此之絕緣性保護層9，具電絕緣性且膜強度高係必要，而且也要求：具有能承受發熱層5之發熱的耐熱性與盡可能不阻礙來自發熱層5之放熱的導熱性，再者，與發熱層5的黏著強度高等。
即，絕緣性保護層9係由滿足如上述要求的熱塑性樹脂或熱硬化性樹脂等形成，其厚度亦盡可能設定為薄，以避免阻礙來自發熱層之放熱。又，為了確保與發熱層5的黏著性，視情況亦可於其間介隔黏著劑層。
本發明，從與發熱層5之黏著性或耐熱性等觀點，較佳係以聚醯亞胺樹脂形成絕緣性保護層9，尤其，以與發熱層5之基質相同的聚醯亞胺樹脂形成絕緣性保護層9最佳。適合於形成絕緣性保護層9的聚醯亞胺樹脂，係具有從用於形成發熱層5的塗佈液排除微細碳纖維而得之組成，酌情調整黏度並塗佈後，與形成發熱層5的情況同樣進行乾燥及燒印，藉此可形成絕緣性保護層9。
又，以聚醯亞胺樹脂形成絕緣性保護層時，其厚度可約為1~50μm。
又，圖1及圖2中，絕緣性保護層9雖被覆電極3之一部分，但只要不阻礙對電極3的通電，亦可以以絕緣性保護層9被覆電極3整體。
<面狀加熱器10>
上述結構的面狀加熱器10，可將發熱層5之電極間電阻設定為100Ω/cm以下、尤其10Ω/cm以下之低，因此，能夠以低電壓使發熱層5升溫至高溫，並藉由來自發熱層5之放熱進行加熱。
又，可於短時間使發熱層5升溫至高溫，例如，藉由於室溫將230V以下之電壓施加於電極3,3間而通電於發熱層5時，可於通電開始後30秒以內使發熱層5之面上溫度成為200℃以上。
再者，發熱層5會均勻地發熱而無發熱不均，例如，即使於藉由通電使發熱層5升溫至200℃以上之高溫的情況，發熱層5之面上溫度整體而言仍為均勻，相較以往公知之面狀加熱器具有極優異之均勻加熱性。
如此之本發明之面狀加熱器，可使用於各種用途，但較佳係活用如上述優異之特性，使成為用以加熱至100~500℃之溫度範圍之構材，電源，交流電壓(AC)及直流電壓(DC)皆可。
尤其，作為複印機或雷射印表機等圖像形成裝置中使用的定影裝置(例如定影軋輥或定影帶)的加熱源係理想。
又，圖像形成裝置中的使用彩色碳粉者，由於其定影溫度為200℃以上，故以本發明之面狀加熱器作為加熱源係最有效。即，係因為可抑制電力消耗，而且可大幅縮短待機時間。
又，圖像形成裝置之定影裝置，尤其就可均勻且效率良好地加熱有碳粉像之轉印紙之觀點，以帶式加熱方式者為宜。如此之帶式加熱方式，係使轉印紙通過加熱定影帶與加壓軋輥之間，藉此邊施加一定壓力邊以環狀之加熱定影帶將轉印紙表面加熱至指定之定影溫度，由於可增大加壓軋輥與加壓軋輥間的壓軋(nip)寬度(加熱範圍)，故加熱面積大、適於均勻加熱，尤其最適於形成彩色圖像之際。將本發明之面狀加熱器用於如此之定影方式時，係將本發明之面狀加熱器配置於環狀加熱定影帶之壓軋區域之內側(將定影帶夾於之間而對向於加壓軋輥之位置)，而隔著定影帶進行轉印紙之加熱。
【實施例】
以下揭示實施例並具體說明本發明，但本發明不限於該等。
於以下實驗，以如下方式進行各種測定。
微細碳纖維之R值；使用堀場JOBIN YVON(股)公司製拉曼分光分析裝置LabRamHR-800，並使用氬離子雷射(514nm)、雷射點徑2~3μm、雷射功率2mW之激發波長進行測定。
發熱層之表面平滑性評價；含有微細碳纖維之聚醯亞胺樹脂發熱層之表面平滑性評價係進行目視 觀察，若於發熱層表面有突起物則評為×，若無則評為○。將該等結果表示於表1。又，將實施例3之發熱層之實體照片表示於圖10。
發熱層之電極間電阻值；發熱層之電極間電阻值，係使用DIGITAL MULTIMETER(CUSTOM、CDM-17D)進行測定。
發熱層之施加電壓-發熱溫度(℃)特性；發熱層之施加電壓(V)-發熱溫度(℃)特性評價，係將於各實施例或比較例製作的具備發熱層的基材片(相當於電極間距離的發熱層的長度L為238mm、發熱層的寬度W為72mm、發熱層的厚度為72μm)保持於恆溫恆濕室(室溫23℃、濕度27%)，使用可變電壓調整器(YAMABISHI ELECTRIC CO.,LTD.S-130-10)於10~100V之間改變電極間施加電壓(逐次提高10V)，測定變壓至指定電壓後經過5分鐘之時點的發熱層溫度。進行發熱層表面溫度測定的部位，為含有微細碳纖維之聚醯亞胺樹脂發熱層之距離兩電極(3,3)30mm之部分與中央部(Y)之三點。使用輻射溫度計(TASCO、THI-44NH)測定。關於本發熱體之電源，交流電壓(AC)或直流電壓(DC)皆可。
發熱層之均勻加熱性(均熱性)評價；含有微細碳纖維之聚醯亞胺樹脂發熱層之均熱性試驗，係使用於各實施例或比較例製作的具備發熱層的基材片，將表1所示之施加電壓施加於兩極間而進行通電，並將通電開始後經過20分鐘後之含有微細碳纖維之聚醯亞胺樹脂發熱層之距離兩電極30mm之部分與中央部之三點，使用輻射溫度計(TASCO、THI-44NH)進行測定。
又，施加於兩極間的電壓，於實施例係設定成：上述施加電壓-發熱溫度(℃)特性試驗中面狀溫度達到約200℃時的施加電壓。又，於比較例係設定成：100V(比較例1,2、7)、或上述施加電壓-發熱溫度(℃)特性試驗中發熱層溫度大致達到200℃時的施加電壓。
將測定的三點之溫度、與從測定的三點中之最高溫度減去最低溫度而得之溫度差一起表示於表1。又，將該溫度差為5℃以下的情形評為均熱性良好(○)、5~10℃以內評為均熱性尚可(△)、10℃以上評為均熱性不佳(×)，並表示於表1。
升溫特性； 升溫特性之評價係使用已製作的面狀發熱層，並使用可變電壓調整器(YAMABISHI ELECTRIC CO.LTD.S-130-10)施與施加電壓60V而進行通電，將發熱層中央部之表面溫度之從通電開始60秒內之經時變化，以輻射溫度計(TASCO,THI-44NH)進行測定。
<實施例1>
作為微細碳纖維，準備平均纖維徑為70nm、純度為99.5%、R值為0.10的微細碳纖維(保土谷化學工業(股)公司製NT-7)。
又，上述微細碳纖維係以：使用CVD法，使成為原料的烴與觸媒之混合液蒸發，將氫氣等導入反應爐內作為載流氣體，於800~1300℃之溫度使熱分解，並合成中間體，於800~1300℃加熱該中間體而去除未反應原料或焦油成分等揮發成分，然後於2500℃以上進行退火處理之方式製造。
含有微細碳纖維之聚醯亞胺樹脂前驅物溶液之製備；含有微細碳纖維之聚醯亞胺樹脂前驅物NMP(N-甲基-吡咯烷酮)溶液之製備，係於聚醯亞胺前驅物NMP溶液375g(宇部興產(股)公司製U-Varnish-A)加入前述保土谷化學工業(股)公司製微細碳纖維(NT-7：平均纖維徑70nm、R值0.10、純度99.5%)45g，並以PD混合器(井上製作所(股)公司製)進行分散處理，而製備微細碳纖維單分散的含有微細碳纖維之聚醯亞胺樹脂前驅物NMP溶液。微細碳纖維相對於聚醯亞胺前驅物的濃度係如表1所示，塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度成為30wt%。
含有微細碳纖維之聚醯亞胺樹脂發熱體之製作；含有微細碳纖維之聚醯亞胺樹脂發熱層之製作方法，係將上述微細碳纖維單分散而得的含有微細碳纖維之聚醯亞胺前驅物NMP溶液以桿塗法製作塗膜於聚醯亞胺膜上(宇部興產(股)公司製，UPILEX-S)，並進行120℃ 2小時、150℃ 1小時、200℃ 1小時、250℃ 1小時、300℃ 1小時、350℃ 1小時之加熱硬化，藉此製作如圖2所示之具有平面形狀的含有微細碳纖維之聚醯亞胺樹脂發熱層。獲得之發熱層為寬度72mm、長度238mm、厚度70μm。
再者，於此發熱層之長度方向之兩端塗佈銀糊劑並燒印而製作電極。
針對如上方式製作的發熱層，測定電極間電阻值、發熱特性、升溫特性並進行評價。
又，將電極間電阻值、發熱特性、升溫特性之結果，與使用之微細碳纖維之平均纖維徑、純度、R值、及塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度一起表示於表1。
又，針對發熱特性，表1顯示施加電壓為55V時之發熱層之面上溫度。
又，亦將發熱層表面平滑性及均熱性之評價結果表示於表1。
圖3表示施加電壓-發熱溫度特性之結果、以及電極間電流值。
<實施例2>
使於實施例1使用的微細碳纖維之塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度成為35wt%，除此以外，以與實施例1同樣方法製作發熱層，並進行其評價。
將電極間電阻值、發熱特性之結果，與使用的微細碳纖維之平均纖維徑、R值、純度及塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度一起表示於表1。
又，針對發熱特性，表1顯示施加電壓為45V時之發熱層之面上溫度。又，亦將發熱層表面平滑性及均熱性之評價結果表示於表1。
圖4表示施加電壓-發熱溫度特性之結果、以及電極間電流值。
<實施例3>
使於實施例1使用的微細碳纖維之塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度成為40wt%，除此以外，以與實施例1同樣方法製作發熱層，並進行其評價。圖10表示發熱層之實體照片。
將電極間電阻值、發熱特性之結果，與使用之微細碳纖維之平均纖維徑、R值、純度及塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度一起表示於表1。
又，針對發熱特性，表1顯示施加電壓為40V時之發熱層之面上溫度。又，亦將發熱層表面平滑性及均熱性之評價結果表示於表1。
圖5表示施加電壓-發熱溫度特性之結果、以及電極間電流值。
又，圖11表示施加電壓為60V時之發熱層之升溫特性(面上溫度之經時變化)。
<實施例4>
使於實施例1使用的微細碳纖維之塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度成為28wt%，除此以外，以與實施例1同樣方法製作發熱層，並進行其評價。
將電極間電阻值、發熱特性之結果，與使用之微細碳纖維之平均纖維徑、R值、純度及塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度一起表示於表1。
又，針對發熱特性，表1顯示施加電壓為80V時之發熱層之面上溫度。又，亦將發熱層表面平滑性及均熱性之評價結果表示於表1。
<比較例1>
使於實施例1使用的微細碳纖維之塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度成為18wt%，除此以外，以與實施例1同樣方法製作發熱層，並進行其評價。
將電極間電阻值、發熱特性之結果，與使用之微細碳纖維之平均纖維徑、R值、純度及塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度一起表示於表1。
又，針對發熱特性，表1顯示施加電壓為100V時之發熱層之面上溫度。又，亦將發熱層表面平滑性及均熱性之評價結果表示於表1。
<比較例2>
使於實施例1使用的微細碳纖維之塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度成為15wt%，除此以外，以與實施例1同樣方法製作發熱層，並進行其評價。
將電極間電阻值、發熱特性之結果，與使用之微細碳纖維之平均纖維徑、R值、純度及塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度一起表示於 表1。
又，針對發熱特性，表1顯示施加電壓為100V時之發熱層之面上溫度。又，亦將發熱層表面平滑性及均熱性之評價結果表示於表1。
<比較例3>
將於實施例1使用的微細碳纖維替換為平均纖維徑105nm、R值0.10、純度99.9%以上者(保土谷化學工業(股)公司製，CT-12)，除此以外，以與實施例1同樣方法製作發熱層，並進行其評價。
圖6表示施加電壓-發熱溫度特性之結果、以及電極間電流值。
又，將電極間電阻值、發熱特性之結果，與使用之微細碳纖維之平均纖維徑、R值、純度及塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度一起表示於表1。
又，針對發熱特性，表1顯示施加電壓為30V時之發熱層之面上溫度。又，亦將發熱層表面平滑性及均熱性之評價結果表示於表1。
<比較例4>
將於實施例1使用的微細碳纖維替換為平均纖維徑135nm、R值0.10、純度99.9%以上者(保土谷化學工業(股)公司製，CT-15)，除此以外，以與實施例1同樣方法製作發熱層，並進行其評價。
圖7表示施加電壓-發熱溫度特性之結果、以及電極間電流值。
又，將電極間電阻值、發熱特性之結果，與使用之微細碳纖維之平均纖維徑、R值、純度及塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度一起表示於表1。
又，針對發熱特性，表1顯示施加電壓為35V時之發熱層之面上溫度。又，亦將發熱層表面平滑性及均熱性之評價結果表示於表1。
<比較例5>
將於實施例1使用的微細碳纖維替換為平均纖維徑70nm、R值1.0者(保土谷化學工業(股)公司製，NT-7B)，除此以外，以與實施例1同樣方法製作發熱層，並進行其評價。
圖8表示施加電壓-發熱溫度特性之結果、以及電極間電流值。
又，將電極間電阻值、發熱特性之結果，與使用之微細碳纖維之平均纖維徑、R值、及塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度一起表示於表1。
又，針對發熱特性，表1顯示施加電壓為70V時之發熱層之面上溫度。又，亦將發熱層表面平滑性及均熱性之評價結果表示於表1。
又，圖12表示施加電壓為60V時之發熱層之升溫特性(面上溫度之經時變化)。
<比較例6>
將於實施例1使用的微細碳纖維使用平均纖維徑90nm、R值0.89、純度97.9%的GSI Creos(股)公司製杯狀堆積(cup stack)型微細碳纖維(商品名：Carbere)，除此以外，以與實施例1同樣方法製作發熱層，並進行其評價。
又，將電極間電阻值、發熱特性之結果，與使用之微細碳纖維之平均纖維徑、R值、純度及塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度一起表示於表1。
又，針對發熱特性，表1顯示施加電壓為45V時之發熱層之面上溫度。又，亦將發熱層表面平滑性及均熱性之評價結果表示於表1。
<比較例7>
將於實施例1使用的微細碳纖維使用平均纖維徑20nm、R值1.0的Arkema(股)公司製微細碳纖維(C-100)，除此以外，以與實施例1同樣方法製作發熱層。然而，塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度為40wt%之含有微細碳纖維之聚醯亞胺前驅物溶液之黏度過高而無法製膜。以同樣方法將微細碳纖維之塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度調整為25wt%，製作發熱層，並進行其評價。
圖9表示施加電壓-發熱溫度特性之結果、以及電極間電流值。
又，將電極間電阻值、發熱特性之結果與使用之微細碳纖維之平均纖維徑、R值及塗佈液中之每單位固體成分之微細碳纖維濃度一起表示於表1
又，針對發熱特性，表1顯示施加電壓為100V時之發熱層之面上溫度。
又，亦將發熱層表面平滑性及均熱性之評價結果表示於表1。
由實施例1~4及比較例1~2可知：使用將平均纖維徑為70nm、且R值為0.15以下之微細碳纖維以每單位固體成分20質量%以上之量添加的含有微細碳纖維之聚醯亞胺前驅物溶液而製作的發熱層，相較於使用將同樣之微細碳纖維以每單位固體成分少於20質量%之量添加的含有微細碳纖維之聚醯亞胺前驅物溶液而製作的發熱層，電極間電阻值低了18Ω/cm以上，其結果，係以低電壓獲得高發熱溫度之良好發熱特性。
由實施例3及比較例3、4可知：即使微細碳纖維之R值為0.15以下，若平均纖維徑為100nm以上，即使於聚醯亞胺前驅物溶液之微細碳纖維之每單位固體成分之添加量為20質量%以上，仍無法保持所製作之發熱層之均熱性。
由實施例3及比較例5可知：即使將平均纖維徑70nm之微細碳纖維以每單位固體成分40質量%之量添加於聚醯亞胺前驅物溶液，若該微細碳纖維之R值大於0.15，面上溫度於通電後30秒以內仍不會到達200℃以上，且發熱均勻性亦變差。
由實施例1~4及比較例6可知：與使用微細碳纖維之平均纖維徑為70nm、且R值為0.15以下、純度為99%以上之微細碳纖維之情況相比，即使平均纖維徑為100nm以下，若使用R值為0.15以上、純度低(98%以下)的微細碳纖維，獲得之發熱層之表面平滑性與均熱性仍會變差。
由實施例1~4及比較例7，若使用平均纖維徑小於40nm之微細碳纖維，含有微細碳纖維之聚醯亞胺前驅物溶液之黏度會變高，使用該微細碳纖維之每單位固體成分之添加量為30質量%以上之聚醯亞胺前驅物溶液來製膜係困難。即，即使可使用微細碳纖維之每單位固體成分之添加量低於30質量%的聚醯亞胺前驅物溶液來製膜，由於導電特性低且發熱層之表面平滑性無法令人滿意，故仍無法獲得具良好發熱特性的面狀加熱器。
【產業上利用性】
本發明之藉由使用含有平均纖維徑為40~100nm、且R值為0.15以下之微細碳纖維之聚醯亞胺樹脂膜而獲得之電極間電阻值(Ω/cm)為100以下的發熱層，當於100~500℃之範圍發熱時，會以低電壓展現高發熱溫度，可容易地製作無局部過熱之面狀加熱器。尤其可期待利用於要求200℃以上之發熱溫度的複印機及雷射印表機之定影部用發熱加熱器、發熱定影軋輥及定影帶等。
1‧‧‧基材片
3‧‧‧電極
5‧‧‧發熱層
9‧‧‧絕緣性保護層
10‧‧‧面狀加熱器

Claims (5)

  1. 一種面狀加熱器，具備：至少表面為絕緣性的基材、設於該基材表面之一對的電極間形成的發熱層、與被覆該發熱層的絕緣層，其特徵為：該發熱層以20~50質量%之量含有平均纖維徑為40nm~100nm、以拉曼分光法測定的R值為0.15以下、碳成分之含有率為99%以上的微細碳纖維，且係以聚醯亞胺樹脂作為基質。
  2. 如申請專利範圍第1項之面狀加熱器，其中，該發熱層的電極間電阻為100Ω/cm以下。
  3. 如申請專利範圍第1項之面狀加熱器，其中，藉由將該電極間的施加電壓設為230V以下的通電，於通電開始後30秒以內該發熱層之面上溫度會成為200℃以上。
  4. 如申請專利範圍第1項之面狀加熱器，其中，該發熱層的厚度為300μm以下。
  5. 一種發熱層形成用塗佈液，其係將聚醯亞胺前驅物與微細碳纖維溶解或分散於溶劑中而成，係用於形成面狀加熱器之發熱層，其特徵為：該微細碳纖維之平均纖維徑為40nm~100nm、且以拉曼分光法測定的R值為0.15以下、碳成分之含有率為99%以上，該微細碳纖維之含量為每單位固體成分20~50質量%。
TW102140523A 2012-11-08 2013-11-07 面狀加熱器 TW201431425A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012246701A JP2014096263A (ja) 2012-11-08 2012-11-08 面状ヒータ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201431425A true TW201431425A (zh) 2014-08-01

Family

ID=50684511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW102140523A TW201431425A (zh) 2012-11-08 2013-11-07 面狀加熱器

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2014096263A (zh)
TW (1) TW201431425A (zh)
WO (1) WO2014073402A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108495382A (zh) * 2018-04-13 2018-09-04 泰能环保科技（浙江）有限公司 一种石墨烯碳电热器及其生产工艺
FR3088835B1 (fr) * 2018-11-27 2022-03-04 Blackleaf Procédé de réalisation, d’application et de fixation d’un revêtement de surface multicouches sur un substrat hôte et dispositif de substrat hôte susceptible d’être obtenu par ledit procédé
CN113225856B (zh) * 2020-07-07 2022-08-05 安徽宇航派蒙健康科技股份有限公司 一种基于lig法制备石墨烯高温电热膜的方法
EP4213590A1 (en) * 2020-09-14 2023-07-19 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Manufacturing method for heating film, heating film, lens, and in-vehicle camera

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3850427B2 (ja) * 2005-03-22 2006-11-29 株式会社物産ナノテク研究所 炭素繊維結合体およびこれを用いた複合材料
JP5017522B2 (ja) * 2005-09-13 2012-09-05 株式会社アイ．エス．テイ 面状発熱体及びその製造方法
JP2010045025A (ja) * 2008-07-18 2010-02-25 Hodogaya Chem Co Ltd 微細炭素繊維を用いた発熱体及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014096263A (ja) 2014-05-22
WO2014073402A1 (ja) 2014-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10946617B2 (en) Graphite laminated body
JP5017522B2 (ja) 面状発熱体及びその製造方法
WO2008035647A1 (fr) Composition de solution d&#39;acide polyamique au noir de carbone dispersé, et procédé de fabrication d&#39;une courroie de résine de polyimide semi-conductrice
TW201431425A (zh) 面狀加熱器
TW201936737A (zh) 聚醯亞胺膜、其製備方法、使用其製備的石墨片以及電子裝置
JP2007023149A (ja) 導電性が制御されたカーボンナノチューブ分散ポリイミド
JP2009092785A5 (zh)
JP2006294604A (ja) 面状ヒータ及びその製造方法ならびに画像定着装置
JP2021515824A (ja) グラフェン含有の球状ｐｉ系フィラーを含むグラファイトシート用ポリイミドフィルム、その製造方法及びこれを用いて製造されるグラファイトシート
TW201223767A (en) Polyimide film laminate and metal laminate employing the same
JP2006327907A (ja) グラファイトフィルムの製造方法、およびその方法で製造されたグラファイトフィルム
JP2013189568A (ja) グラファイト粉体含有高熱伝導性ポリイミドフィルム
JP4989946B2 (ja) 半導電性ポリイミド樹脂ベルト及びその製造方法
JP5708488B2 (ja) フィラーを含有するポリイミド前駆体溶液組成物及びそれを用いたポリイミド膜
JP2016108560A (ja) ナノコンポジットフィルム及びナノコンポジットフィルムの製造方法
TW201348336A (zh) 導電性聚醯亞胺膜之製造方法
KR20030026352A (ko) 폴리이미드 수지 조성물 및 그것으로 이루어지는폴리이미드 필름상 성형체 및 중간 전사 벨트
KR101376438B1 (ko) 심리스 벨트 및 그 제조방법
JP5171000B2 (ja) 半導電性ポリイミド樹脂ベルト及びその製造方法
KR101171741B1 (ko) 발열 정착벨트
JP6670490B2 (ja) 面状抵抗発熱体および抵抗発熱シームレス管状物ならびに導電性粒子含有樹脂溶液
JP5690906B2 (ja) グラファイトフィルムの製造方法
JP5422618B2 (ja) グラファイトフィルムの製造方法
TW201402694A (zh) 無縫帶
KR20070079117A (ko) 중간전사벨트 및 그 제조방법