面状発熱体用電極
【課題】特に、表面に凹凸のある面状導電体と平面電極とが良好に接合されて、電流を安定的に流すことができる面状発熱体に使用される面状発熱体用電極を提供する。
【解決手段】平面電極に導電性物質を塗布し、この導電性物質を形成している少なくとも一部の溶媒を加熱除去することを特徴とする面状発熱体用電極の製造方法、および平面電極と、導電性物質を形成している少なくとも一部の溶媒が加熱除去された導電性物質とからなることを特徴とする面状発熱体用電極。
【解決手段】平面電極に導電性物質を塗布し、この導電性物質を形成している少なくとも一部の溶媒を加熱除去することを特徴とする面状発熱体用電極の製造方法、および平面電極と、導電性物質を形成している少なくとも一部の溶媒が加熱除去された導電性物質とからなることを特徴とする面状発熱体用電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状発熱体用電極およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、表面に凹凸のある面状導電体と平面電極とが良好に接合され、電流を安定的に流すことができる面状発熱体に使用される面状発熱体用電極およびその製造方法ならびに面状発熱体に関する。
【背景技術】
【０００２】
面状発熱体においては、その発熱面に均一に通電して均一な熱を発生させるために、面状導電体の両端に一対の電極を設ける必要がある。この面状導電体への電極の接続には種々の方法が提案されている。
【０００３】
たとえば、面状導電体に銀ペーストを含浸させ電極を積層する方法（特開平０７−２８８１７２号公報）、面状導電体に通電用電極を織り込む方法（特開平０６−２９０８６０号公報）、導電性テープを通電用電極として使用する方法（特開平０７−１４６６５号公報）等がある。
【０００４】
一方、和紙糸で製織した織物または編物を炭化して炭とした炭化物が知られており、そして、そのような炭化物シートを織物地または編物地で被覆して接着してなるシート状成形体が提案されている（特開２００３−３０６８５０号公報）。当該炭化物は導電性を有し、面状導電体と呼べる物質であるが、表面には凹凸があり、柔軟性には富んでいるが基材自身の強度は小さく取り扱いに難点がある。
【特許文献１】特開平０７−２８８１７２号公報
【特許文献２】特開平０６−２９０８６０号公報
【特許文献３】特開平０７−１４６６５号公報
【特許文献４】特開２００３−３０６８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような面状導電体について、面状導電体に銀ペーストを含浸させ電極を積層する方法、面状導電体に通電用電極を織り込む従来技術の方法を適用することは必ずしも容易ではなかった。また、導電性テープを通電用電極として使用する従来方法では、表面に凹凸があるため、凹凸部に取り込まれた空気が通電による発熱により熱膨張し、接触電気抵抗が大きくなり、電流を安定的に流せない等の問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記の課題を解決するために種々検討を重ねたところ、特定の導電性物質を、平面電極に塗布し、導電性物質を形成している少なくとも一部の溶媒を加熱除去した面状発熱体用電極を面状導電体に加熱、接合させることにより、電流を安定的に流せる面状発熱体が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
本発明のもう一つの利点は、当該面状発熱体用電極は長期の保存が可能で、導電性物質を形成している少なくとも一部の溶媒を加熱除去した後、直ちに面状導電体に加熱、接合させる必要がないことである。
【０００８】
したがって、本発明による面状発熱体用電極の製造方法は、平面電極に導電性物質を塗布し、この導電性物質を形成している少なくとも一部の溶媒を加熱除去することを特徴とするものである。
【０００９】
このような本発明による面状発熱体用電極の製造方法は、好ましくは、前記の導電性物質が高粘度の導電性ペーストであるもの、を包含する。
【００１０】
そして、本発明による面状発熱体用電極は、平面電極と、導電性物質を形成している少なくとも一部の溶媒が加熱除去された導電性物質とからなることを特徴とするもの、である。
【００１１】
また、本発明による面状発熱体は、表面に凹凸を有する面状導電体に請求項３に記載の面状発熱体用電極が設けられてなることを特徴とするもの、である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、当該面状発熱体用電極を表面に凹凸のある面状導電体に加熱、接合させると、電流を安定的に流すことができる面状発熱体、即ち、高発熱効率の面状発熱体、を得ることができる。
【００１３】
このように本発明の用途の一つとして、表面に凹凸があり柔軟性には富んでいるが、従来、基材自身の強度および電極との接合強度が小さくて取り扱いや、高発熱効率化ならびに耐久性等に難点があった面状導電体を、さらに高発熱効率の面状発熱体として利用することを可能にするものである。しかしながら、本発明の用途は前記の面状発熱体に限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の平面電極は、導電性を有する金属あるいはその合金であればいずれも用いることができるが、銅、燐青銅、アルミニウム等が好ましい。
【００１５】
平面電極の形状についても、何ら制限は無く、本発明では、平板、梨地加工した平板、あるいはメッシュ状形状の平面電極を使用できる。本発明の平面電極の幅に特段の制約はないが、面状導電体の大きさとの相対的な比較で決定されるべきである。平面電極の占める面積が大きすぎれば、面状発熱体としての有効面積が損なわれる。また、本発明の平面電極の厚みが極端に厚いと、面状発熱体の柔軟性が損なわれるため好ましくない。本発明における平面電極の厚みは５００μｍ以下が好ましい。
【００１６】
本発明の導電性物質としては、好ましくは、例えば、２５℃における粘度が１００〜７００ｄＰａ・ｓ、特に２００〜５００ｄＰａ・ｓ、である、高粘度の導電性ペーストを挙げることができる。
【００１７】
導電性ペーストの粘度が低いと、平面電極に塗布しても流れやすい。また、導電性ペーストの粘度が高すぎると平面電極に塗布しにくい。
【００１８】
導電性ペーストの粘度は、適当な有機溶媒を添加することにより調整することができる。
【００１９】
このような導電性ペーストは、一般的に、導電性を付与するフィラーとバインダーとからなる。フィラーは、導電性が良好な粒子、例えば、銅、銀、カーボンあるいは銀とカーボンの併用系が一般的である。バインダーとしては、好ましくは、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂を挙げることができる。一般に、導電性ペーストは熱硬化型および蒸乾型に分類されているが、本発明では熱硬化型および蒸乾型のいずれの導電性ペーストも使用することができる。
【００２０】
導電性ペーストの溶媒成分として適当な有機溶媒は、主として導電性ペーストのバインダーの種類により決まり、たとえば熱硬化型のポリエステル樹脂系の導電性ペーストでは２−ブトキシエチルアセテート、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアセテート等があり、また、ポリアミドイミド樹脂系の導電性ペーストではＮ−メチル−２−ピロリドンがある。
【００２１】
平面電極に当該導電性ペーストを塗布後の、含まれている溶媒を除去する加熱温度とその加熱時間は使用している溶媒の種類によって異なるが、通常は温度で８０〜１５０℃、時間は１〜３０分が好ましい。
【００２２】
本発明が使用される表面に凹凸がある面状導電体としては、任意のそのような面状導電体を用いることができるが、本発明の効果が特に顕著に得ることができる好ましい面状導電体としては、例えば和紙糸で製織した織物または編物の炭化物を挙げることができる。このような炭化物面状導電体は、柔軟性に富んでいるが基材自身の機械的強度が小さく取り扱いに難点があり、また、表面に凹凸があることから平面電極との接合強度が十分でなくて良好な電気的特性を安定して得ることが従来困難とされてきた面状導電体である。本発明において特に好ましい、和紙糸で製織した織物または編物の炭化物としては、例えば特開２００３−３０６８５０号公報により提案されたものを挙げることができる。
【００２３】
導電性ペーストの塗布量については、前記のような面状導電体の表面の凹凸部の空隙部を充填させるのに十分な量であるが、その必要最小量は試行の結果決定できる。
【００２４】
本発明の面状発熱体用電極の使用にあたっては、面状導電体に接触させて圧着、加熱硬化させる必要がある。
【００２５】
導電性ペーストを硬化させるための硬化温度は８０〜２３０℃、時間は１〜６０分が好ましい。圧着に要する圧力は、好ましくは０．５〜１．５ＭＰａである。
【００２６】
なお、圧着時間は導電性ペーストを面状導電体の凹凸部に浸透させる目的であるので、必ずしも加熱硬化に要する時間を通して圧着する必要はない。圧着に要する最小時間は５〜６０秒で十分である。
【実施例】
【００２７】
＜実施例１＞
ポリエステル系樹脂中に銀フィラーが充填されている熱硬化型導電性ペースト（東洋紡績（株）製、「ＤＷ−１０４Ｈ−３」（商品名））を溶媒２−（２−エトキシエトキシ）エチルアセテートにて希釈し、粘度２５０ｄＰａ・ｓの導電性ペーストを作製した。
【００２８】
次に、この導電性ペーストを平面電極（銅製、幅２０ｍｍ、厚み１００μｍ）の片面に塗布（塗膜厚１３０μｍ）した後、１００℃で３０分間加熱することによって溶媒を除去して、本発明の面状発熱体用電極を得た。
【００２９】
ついで、和紙糸で製織した編物を炭化して炭とした炭化物（新日本テックス（株）製、「わし炭」（商品名））からなる面状導電体の両端に、前記面状発熱体用電極を、導電性ペースト塗布面が面状導電体に接するように重ね合わせ、１４０℃で１５秒間の熱圧着（圧力１ＭＰａ）した後、再度１３０℃で３０分間加熱硬化させることによって、面状発熱体を得た。
【００３０】
＜実施例２＞
実施例１で得られた面状発熱体用電極を常温で６０日間放置した後、和紙糸で製織した編物を炭化して炭とした炭化物（新日本テックス（株）製、「わし炭」（商品名））からなる面状導電体の両端に、前記面状発熱体用電極を、導電性ペースト塗布面が面状導電体に接するように重ね合わせ、１４０℃で１５秒間の熱圧着（圧力１ＭＰａ）した後、再度１３０℃で３０分間加熱硬化させることによって、面状発熱体を得た。
【００３１】
各実施例で得られた面状発熱体の両電極間に５０Ｖの電圧を２分間通電させる試験を行ったが、いずれの実施例においても面状導電体と電極間の接触電気抵抗変動に起因する電流値変動が生じないことを目視確認した。
【００３２】
また、各実施例で得られた面状発熱体の電極に粘着テープを貼り付けた後、テープを剥がすというテープ剥離による密着強度試験を行ったが、電極が面状導電体から剥離することはなかった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面状発熱体用電極およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、表面に凹凸のある面状導電体と平面電極とが良好に接合され、電流を安定的に流すことができる面状発熱体に使用される面状発熱体用電極およびその製造方法ならびに面状発熱体に関する。
【背景技術】
【０００２】
面状発熱体においては、その発熱面に均一に通電して均一な熱を発生させるために、面状導電体の両端に一対の電極を設ける必要がある。この面状導電体への電極の接続には種々の方法が提案されている。
【０００３】
たとえば、面状導電体に銀ペーストを含浸させ電極を積層する方法（特開平０７−２８８１７２号公報）、面状導電体に通電用電極を織り込む方法（特開平０６−２９０８６０号公報）、導電性テープを通電用電極として使用する方法（特開平０７−１４６６５号公報）等がある。
【０００４】
一方、和紙糸で製織した織物または編物を炭化して炭とした炭化物が知られており、そして、そのような炭化物シートを織物地または編物地で被覆して接着してなるシート状成形体が提案されている（特開２００３−３０６８５０号公報）。当該炭化物は導電性を有し、面状導電体と呼べる物質であるが、表面には凹凸があり、柔軟性には富んでいるが基材自身の強度は小さく取り扱いに難点がある。
【特許文献１】特開平０７−２８８１７２号公報
【特許文献２】特開平０６−２９０８６０号公報
【特許文献３】特開平０７−１４６６５号公報
【特許文献４】特開２００３−３０６８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような面状導電体について、面状導電体に銀ペーストを含浸させ電極を積層する方法、面状導電体に通電用電極を織り込む従来技術の方法を適用することは必ずしも容易ではなかった。また、導電性テープを通電用電極として使用する従来方法では、表面に凹凸があるため、凹凸部に取り込まれた空気が通電による発熱により熱膨張し、接触電気抵抗が大きくなり、電流を安定的に流せない等の問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記の課題を解決するために種々検討を重ねたところ、特定の導電性物質を、平面電極に塗布し、導電性物質を形成している少なくとも一部の溶媒を加熱除去した面状発熱体用電極を面状導電体に加熱、接合させることにより、電流を安定的に流せる面状発熱体が得られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００７】
本発明のもう一つの利点は、当該面状発熱体用電極は長期の保存が可能で、導電性物質を形成している少なくとも一部の溶媒を加熱除去した後、直ちに面状導電体に加熱、接合させる必要がないことである。
【０００８】
したがって、本発明による面状発熱体用電極の製造方法は、平面電極に導電性物質を塗布し、この導電性物質を形成している少なくとも一部の溶媒を加熱除去することを特徴とするものである。
【０００９】
このような本発明による面状発熱体用電極の製造方法は、好ましくは、前記の導電性物質が高粘度の導電性ペーストであるもの、を包含する。
【００１０】
そして、本発明による面状発熱体用電極は、平面電極と、導電性物質を形成している少なくとも一部の溶媒が加熱除去された導電性物質とからなることを特徴とするもの、である。
【００１１】
また、本発明による面状発熱体は、表面に凹凸を有する面状導電体に請求項３に記載の面状発熱体用電極が設けられてなることを特徴とするもの、である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、当該面状発熱体用電極を表面に凹凸のある面状導電体に加熱、接合させると、電流を安定的に流すことができる面状発熱体、即ち、高発熱効率の面状発熱体、を得ることができる。
【００１３】
このように本発明の用途の一つとして、表面に凹凸があり柔軟性には富んでいるが、従来、基材自身の強度および電極との接合強度が小さくて取り扱いや、高発熱効率化ならびに耐久性等に難点があった面状導電体を、さらに高発熱効率の面状発熱体として利用することを可能にするものである。しかしながら、本発明の用途は前記の面状発熱体に限定されるものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の平面電極は、導電性を有する金属あるいはその合金であればいずれも用いることができるが、銅、燐青銅、アルミニウム等が好ましい。
【００１５】
平面電極の形状についても、何ら制限は無く、本発明では、平板、梨地加工した平板、あるいはメッシュ状形状の平面電極を使用できる。本発明の平面電極の幅に特段の制約はないが、面状導電体の大きさとの相対的な比較で決定されるべきである。平面電極の占める面積が大きすぎれば、面状発熱体としての有効面積が損なわれる。また、本発明の平面電極の厚みが極端に厚いと、面状発熱体の柔軟性が損なわれるため好ましくない。本発明における平面電極の厚みは５００μｍ以下が好ましい。
【００１６】
本発明の導電性物質としては、好ましくは、例えば、２５℃における粘度が１００〜７００ｄＰａ・ｓ、特に２００〜５００ｄＰａ・ｓ、である、高粘度の導電性ペーストを挙げることができる。
【００１７】
導電性ペーストの粘度が低いと、平面電極に塗布しても流れやすい。また、導電性ペーストの粘度が高すぎると平面電極に塗布しにくい。
【００１８】
導電性ペーストの粘度は、適当な有機溶媒を添加することにより調整することができる。
【００１９】
このような導電性ペーストは、一般的に、導電性を付与するフィラーとバインダーとからなる。フィラーは、導電性が良好な粒子、例えば、銅、銀、カーボンあるいは銀とカーボンの併用系が一般的である。バインダーとしては、好ましくは、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹脂、エポキシ樹脂を挙げることができる。一般に、導電性ペーストは熱硬化型および蒸乾型に分類されているが、本発明では熱硬化型および蒸乾型のいずれの導電性ペーストも使用することができる。
【００２０】
導電性ペーストの溶媒成分として適当な有機溶媒は、主として導電性ペーストのバインダーの種類により決まり、たとえば熱硬化型のポリエステル樹脂系の導電性ペーストでは２−ブトキシエチルアセテート、２−（２−エトキシエトキシ）エチルアセテート等があり、また、ポリアミドイミド樹脂系の導電性ペーストではＮ−メチル−２−ピロリドンがある。
【００２１】
平面電極に当該導電性ペーストを塗布後の、含まれている溶媒を除去する加熱温度とその加熱時間は使用している溶媒の種類によって異なるが、通常は温度で８０〜１５０℃、時間は１〜３０分が好ましい。
【００２２】
本発明が使用される表面に凹凸がある面状導電体としては、任意のそのような面状導電体を用いることができるが、本発明の効果が特に顕著に得ることができる好ましい面状導電体としては、例えば和紙糸で製織した織物または編物の炭化物を挙げることができる。このような炭化物面状導電体は、柔軟性に富んでいるが基材自身の機械的強度が小さく取り扱いに難点があり、また、表面に凹凸があることから平面電極との接合強度が十分でなくて良好な電気的特性を安定して得ることが従来困難とされてきた面状導電体である。本発明において特に好ましい、和紙糸で製織した織物または編物の炭化物としては、例えば特開２００３−３０６８５０号公報により提案されたものを挙げることができる。
【００２３】
導電性ペーストの塗布量については、前記のような面状導電体の表面の凹凸部の空隙部を充填させるのに十分な量であるが、その必要最小量は試行の結果決定できる。
【００２４】
本発明の面状発熱体用電極の使用にあたっては、面状導電体に接触させて圧着、加熱硬化させる必要がある。
【００２５】
導電性ペーストを硬化させるための硬化温度は８０〜２３０℃、時間は１〜６０分が好ましい。圧着に要する圧力は、好ましくは０．５〜１．５ＭＰａである。
【００２６】
なお、圧着時間は導電性ペーストを面状導電体の凹凸部に浸透させる目的であるので、必ずしも加熱硬化に要する時間を通して圧着する必要はない。圧着に要する最小時間は５〜６０秒で十分である。
【実施例】
【００２７】
＜実施例１＞
ポリエステル系樹脂中に銀フィラーが充填されている熱硬化型導電性ペースト（東洋紡績（株）製、「ＤＷ−１０４Ｈ−３」（商品名））を溶媒２−（２−エトキシエトキシ）エチルアセテートにて希釈し、粘度２５０ｄＰａ・ｓの導電性ペーストを作製した。
【００２８】
次に、この導電性ペーストを平面電極（銅製、幅２０ｍｍ、厚み１００μｍ）の片面に塗布（塗膜厚１３０μｍ）した後、１００℃で３０分間加熱することによって溶媒を除去して、本発明の面状発熱体用電極を得た。
【００２９】
ついで、和紙糸で製織した編物を炭化して炭とした炭化物（新日本テックス（株）製、「わし炭」（商品名））からなる面状導電体の両端に、前記面状発熱体用電極を、導電性ペースト塗布面が面状導電体に接するように重ね合わせ、１４０℃で１５秒間の熱圧着（圧力１ＭＰａ）した後、再度１３０℃で３０分間加熱硬化させることによって、面状発熱体を得た。
【００３０】
＜実施例２＞
実施例１で得られた面状発熱体用電極を常温で６０日間放置した後、和紙糸で製織した編物を炭化して炭とした炭化物（新日本テックス（株）製、「わし炭」（商品名））からなる面状導電体の両端に、前記面状発熱体用電極を、導電性ペースト塗布面が面状導電体に接するように重ね合わせ、１４０℃で１５秒間の熱圧着（圧力１ＭＰａ）した後、再度１３０℃で３０分間加熱硬化させることによって、面状発熱体を得た。
【００３１】
各実施例で得られた面状発熱体の両電極間に５０Ｖの電圧を２分間通電させる試験を行ったが、いずれの実施例においても面状導電体と電極間の接触電気抵抗変動に起因する電流値変動が生じないことを目視確認した。
【００３２】
また、各実施例で得られた面状発熱体の電極に粘着テープを貼り付けた後、テープを剥がすというテープ剥離による密着強度試験を行ったが、電極が面状導電体から剥離することはなかった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面電極に導電性物質を塗布し、この導電性物質を形成している少なくとも一部の溶媒を加熱除去することを特徴とする、面状発熱体用電極の製造方法。
【請求項２】
前記の導電性物質が高粘度の導電性ペーストである、請求項１に記載の面状発熱体用電極の製造方法。
【請求項３】
平面電極と、導電性物質を形成している少なくとも一部の溶媒が加熱除去された導電性物質とからなることを特徴とする、面状発熱体用電極。
【請求項４】
表面に凹凸を有する面状導電体に請求項３に記載の面状発熱体用電極が設けられてなることを特徴とする、面状発熱体。
【請求項１】
平面電極に導電性物質を塗布し、この導電性物質を形成している少なくとも一部の溶媒を加熱除去することを特徴とする、面状発熱体用電極の製造方法。
【請求項２】
前記の導電性物質が高粘度の導電性ペーストである、請求項１に記載の面状発熱体用電極の製造方法。
【請求項３】
平面電極と、導電性物質を形成している少なくとも一部の溶媒が加熱除去された導電性物質とからなることを特徴とする、面状発熱体用電極。
【請求項４】
表面に凹凸を有する面状導電体に請求項３に記載の面状発熱体用電極が設けられてなることを特徴とする、面状発熱体。
【公開番号】特開２００８−３４３０７（Ｐ２００８−３４３０７Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０８６２３（Ｐ２００６−２０８６２３）
【出願日】平成１８年７月３１日（２００６．７．３１）
【出願人】（０００２４３３３１）本多産業株式会社 (11)
【出願人】（５９８０１１５０３）新日本テックス株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月３１日（２００６．７．３１）
【出願人】（０００２４３３３１）本多産業株式会社 (11)
【出願人】（５９８０１１５０３）新日本テックス株式会社 (13)
【Ｆターム（参考）】
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