JP2000235903A - 有機ptc複合材料 - Google Patents

有機ptc複合材料

Info

Publication number
JP2000235903A
JP2000235903A JP3783299A JP3783299A JP2000235903A JP 2000235903 A JP2000235903 A JP 2000235903A JP 3783299 A JP3783299 A JP 3783299A JP 3783299 A JP3783299 A JP 3783299A JP 2000235903 A JP2000235903 A JP 2000235903A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
composite material
organic
nucleating agent
ptc composite
ptc
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Withdrawn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
JP3783299A
Other languages
English (en)
Inventor
Mitsumune Kataoka
光宗 片岡
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.)
Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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 Tokin Corp filed Critical Tokin Corp
Priority to JP3783299A priority Critical patent/JP2000235903A/ja
Publication of JP2000235903A publication Critical patent/JP2000235903A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 動作特性の信頼性向上した有機系PTC複合
材料と、それを用いた電流遮断素子等の過電流保護素子
と、前記有機系PTC複合材料を用いた電子蚊取り線
香、床暖房、恒温器等に使用される発熱素子とを提供す
ること。 【解決手段】 有機PTC複合材料は、熱可塑性の結晶
性高分子と導電性フィラーと造核剤との配合物より実質
的になる。この有機PTC複合材料において、前記造核
剤として、タルク及びカーボンブラックの内の少なくと
も一種を含む無機系造核剤又は金属塩及びペンジリデン
ソルビトール剤の内の少なくとも一種を含む有機有機系
造核剤を用いることが好ましい。また、導電性フィラー
は、カップリング処理が施されていることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気回路内の過電
流を検知しこれを遮断する目的の過電流保護素子や、電
子蚊取り線香、床暖房、恒温器等に使用される発熱作
用、温度検知作用及ぴ電流制御作用を兼ね備えたPTC
複合材料及びそれを用いた過電流保護素子及びPTC発
熱体に関する者である。
【0002】
【従来の技術】各種PTC材料の応用では、PTC材料
に接する電極から供給される電流の作用でジュール熱に
よる自己発熱が発生しこれが放射熱より大きい場合、温
度上昇し一定温度以上でPTC特性により急激に抵抗を
増大させ電流を遮断する作用を用いている。
【0003】PTC材料を用いたもののなかで、回路内
で一定以上の電流が流れた場合、回路保護のため、これ
を一時遮断し異常状態が取り除かれた場合、再度回路を
復帰させる目的で使用されるのが電流遮断素子である。
【0004】また、PTC材料を用いたもののなかで、
流れる電流によるジュール熱を利用し発熱量のコントロ
ールをPTC特性の電流遮断特性で行うものがPTC発
熱体である。
【0005】このようなPTC材料としては、チタン酸
バリウム系の半導体の持つPTC特性を利用したセラミ
ック系のものと、有機物と導電性フィラーの混合物を用
いた有機物系のPTC材料の二系統が現在実用されてい
る。
【0006】このような有機物系のPTC材料の利点
は、配合によつて抵抗率やPTC特性発現の温度が調整
できる点で、抵抗率はセラミック系よりはるかに小さい
ものが得られることである。
【0007】前述の有機物系のPTC材料の導電性フィ
ラーとしては、通常カーボンブラックが使用される。こ
れは適度の導電率と粒子形状が高分子内で分散したとき
ネットワークを形成しやすい構造のために安定したPT
C特性を発現できるからである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、カーボ
ンブラックの場合、体積比で20%以上混入すると通電
時に発火し易くなる等の問題があり実用上好ましくな
い。
【0009】また、耐電圧を高く求める場合、導電性フ
ィラーとしてカーボンブラックは不適である。そこで最
近では、導電性フィラーとして、金属もしくは金属にボ
ロン、カーボンおよび窒素等を導電性フィラーとして添
加した有機系PTC複合材料の開発が試みられている。
【0010】しかし、金属もしくは金属にボロン、カー
ボンおよび窒素等を添加した導電性フィラーは、カーボ
ンブラックと比べフィラーの粒径が100倍近く大き
く、また、フィラーに強い極性があり、マトリックスと
なる樹脂との整合性をとるのが難しく、特に、繰り返し
熱履歴を行うと、PTC特性が変化し信頼性面で使用上
の問題が生ずる。
【0011】そこで、本発明の一技術的課題は、動作特
性の信頼性向上した有機系PTC複合材料を提供するこ
とにある。
【0012】また、本発明のもう一つの技術的課題は、
前記有機系PTC複合材料を用いた電流遮断素子等の過
電流保護素子を提供することにある。
【0013】さらに、本発明の他の技術的課題は、前記
有機系PTC複合材料を用いた電子蚊取り線香、床暖
房、恒温器等に使用される発熱素子を提供することにあ
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明によれば、
熱可塑性の結晶性高分子と導電性フィラーと造核剤との
配合物より実質的になる有機PTC複合材料が得られ
る。
【0015】また、本発明によれば、前記有機PTC複
合材料において、前記造核剤として、無機系造核剤を用
いることを特徴とする有機PTC複合材料が得られる。
【0016】また、本発明によれば、前記有機PTC複
合材料において、前記無機系造核剤は、タルク及びカー
ボンブラックの内の少なくとも一種を含むことを特徴と
する有機PTC複合材料が得られる。
【0017】また、本発明によれば、前記有機PTC複
合材料において、前記造核剤は、有機系造核剤を用いる
ことを特徴とする有機PTC複合材料が得られる。
【0018】また、本発明によれば、前記有機PTC複
合材料において、前記有機系造核剤は、金属塩及びペン
ジリデンソルビトール剤の内の少なくとも一種を含むこ
とを特徴とする有機PTC複合材料が得られる。
【0019】また、本発明によれば、前記有機PTC複
合材料において、前記導電性フィラーは、カップリング
処理が施されていることを特徴とする有機PTC複合材
料が得られる。
【0020】また、本発明によれば、前記いずれかの有
機PTC複合材料を用いたことを特徴とする過電流保護
素子が得られる。
【0021】さらに、本発明によれば、前記いずれかの
有機PTC複合材料を用いたことを特徴とする発熱体が
得られる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
【0023】一般に、有機物系のPTC材料はマトリッ
クスとなる樹脂と導電経路を形成する導電性フィラーと
の混合状態の安定性制御が難しく、特に、導電性フィラ
ーに金属系フィラーを用い繰り返し熱履歴を行うと、P
TC特性が変化し信頼性面で使用上の問題が生ずる。
【0024】本発明においては、この対策として造核剤
を用いて複合材料のPTC特性の改善ができないかを検
討した。その結果、造核剤としてカーボンブラック粉末
を追加し混入した場合、マトリックスとなる熱可塑性の
結晶性高分子の再結晶化に著しい安定性が見られた。
【0025】また、造核剤として、例えば、有機リン酸
エステル金属塩系造核剤(商品名;アデカスタブNA−
11)を迫加し混入した場合も同様に、マトリックスと
なる熱可塑性の結晶性高分子の再結晶化に著しい安定性
が見られた。
【0026】従って、PTC特性の改善に対して造核剤
の混入は有効な手段であることが認められた。また、導
電性フィラーに導電性カップリング剤でカップリング処
理を施すことで、その効果がさらに向上した。
【0027】以上、繰り返し使用に耐えられる信頼性の
高い有機PTC素子材料が得られた。
【0028】以下、本発明の実施の形態による有機PT
C複合材料の具体例について説明する。
【0029】(本発明例1)高分子材料として融点13
0℃の高密度ポリエチレン22重量部と導電性フィラー
としてTiC73重量部を加え、また造核剤としてボリ
プロピレン粉末を選ぴ5重量部を均質に分散させて、本
発明の導電性組成物を製造した。本発明例1では、造核
剤としてポリプロピレン粉末を使用したが、他の樹脂で
もよく、特にボリプロピレン粉末に限定するものではな
い。
【0030】次いで、片面を粗面加工した厚さ25μm
のニッケル箔2枚の粗面間に前記導電性組成物を挟み、
厚さ300μmになるように加圧、延展後150℃で1
5分熱処理した。
【0031】PTC抵抗素子は、ニッケル箔に接合され
た前記導電性組成物を外径10mmφ:内径6mmφの
リング状に切り出し作製した。このPTC抵抗素子の繰
り返し電流遮断時の抵抗変化を測定した。その結果、下
記表1に示すように、5A−30Vを通電すると3秒で
スイチィングし、繰り返し電流遮断を10回施した場合
でも、自然冷却して室温まで下がったときの抵抗値は初
期抵抗の2.1倍以内と従来用いられた造核剤無添加の
もの(比較例1)よりも安定な繰り返し電流遮断を行え
ることが確認された。
【0032】(本発明例2)高分子材料として融点13
0℃の高密度ポリエチレン24重量部と導電性フィラー
としてTiC74重量部を加え、また造核剤としてカー
ボンブラック粉末を選び2重量部を均質に分散させて、
本発明の導電性組成物を製造した。
【0033】尚、例2では、造核剤としてカーボンブラ
ック粉末を使用したが、他の無機系造核剤でもよく、特
にカーボンブラック粉末に限定されるものではない。
【0034】次いで、片面を粗面加工した厚さ25μm
のニッケル箔2枚の粗面間に前記導電性組成物を挟み、
厚さ300μmになるように加圧、延展後150℃で1
5分熱処理した。
【0035】PTC抵抗素子は、ニッケル箔に接合され
た前記導電性組成物を外径10mmφ;内径6mmφの
リング状に切り出し作製した。このPTC抵抗素子の繰
り返し電流遮断時の抵抗変化を測定した。その結果、下
記表1に示すように、5A−30Vを通電すると3秒で
スイチィングし、繰り返し電流遮断を10回施した場合
でも、自然冷却して室温まで下がったときの抵抗値は初
期抵抗の1.7倍以内と従来用いられた造核剤無添加の
もの(比較例1)よりも安定な繰り返し電流遮断を行え
ることが確認された。
【0036】(本発明例3)高分子材料として融点13
0℃の高密度ポリエチレン24重量部と導電性フィラー
としてTiC75重量部を加え、また造核剤としてアデ
カスタブNA−11粉末を選び1重量部を均質に分散さ
せて、本発明の導電性組成物を製造した。
【0037】尚、例3では、造核剤としてカーボンブラ
ック粉末を使用したが、他の無機系造核剤でもよく、特
にカーボンブラック粉末に限定するものではない。
【0038】次いで、片面を粗面加工した厚さ25μm
のニッケル箔2枚の粗面間に前記導電性組成物を挟み、
厚さ300μ.mになるように加圧、延展後150℃で
15分熱処理した。
【0039】PTC抵抗素子は、ニッケル箔に接合され
た前記導電性組成物を外径10mmφ:内径6mmφの
リング状に切り出し作製した。このPTC抵抗素子の繰
り返し電流遮断時の抵抗変化を測定した。その結果、下
記表1に示すように、5A−30冷却して室温まで下が
ったときの抵抗値は初期抵抗の1.3倍以内と従来用い
られた造核剤無添加のもの(比較例1)よりも安定な繰
り返し電流遮断を行えることが確認された。
【0040】(本発明例4)高分子材料として融点13
0℃の高密度ポリエチレン24重量部とカップリング剤
によるカップリング処理を施した導電性フィラー:Ti
C73重量部を加え、また造核剤としてカーボンブラッ
ク粉末を選び3重量部を均質に分散させて、本発明の導
電性組成物を製造した。次いで、片面を粗面加工した厚
さ25μmのニッケル箔2枚の粗面間に前記導電性組成
物を挟み、厚さ300μmになるように加圧、延展後1
50℃で15分熱処理した。
【0041】PTC抵抗素子は、ニッケル箔に接合され
た前記導電性組成物を外径10mmφ:内径6mmφの
リング状1こ切り出し作製した。このPTC抵抗素子の
繰り返し電流遮断時の抵抗変化を測定した。その結果、
下記表1に示すように、5A−30Vを通電すると3秒
でスイチィングし、繰り返し電流遮断を10回施した場
合でも、自然冷却して室温まで下がったときの抵抗値は
初期抵抗の1.15倍以内と従来用いられた造核剤無添
加のもの(比較例1)よりも安定な繰り返し電流遮断を
行えることが確認された。
【0042】(本発明例5)高分子材料として融点13
0℃の高密度ポリエチレン24重量部とフイラーとして
カップリング処理を施した導電性フィラー:T1N、
W、WC、グラファイト73重量部を加え、また造核剤
としてカーボンプラック粉末を選び3重量部を均質に分
散させて、本発明の計4種類の導電性組成物を製造し
た。
【0043】次いで、片面を粗面加工した厚さ25μm
のニッケル箔2枚の粗面間に前記導電性組成物を挟み、
厚さ300μmになるように加圧、延展後150℃で1
5分熱処理した。
【0044】PTC抵抗素子は、ニッケル箔に接合され
た前記導電性組成物を外径10mmφ;内径6mmφの
リング状に切り出し作製した。このPTC抵抗素子の繰
り返し電流遮断時の抵抗変化を測定した。その結果、下
記表1に示すように、PTC測定時の室温抵抗率は、従
来使用されているCB系PTC素子(比較例2)に比べ
著しく低く、130℃での抵抗率も104以上大きく、
また、5A−30Vを通電すると3秒でスイチィング
し、繰り返し電流遮断を10回施した場合でも、自然冷
却して室温まで下がったときの抵抗値は安定しており、
従来から用いられているCB系PTC素子や造核剤無添
加のものよりも安定な繰り返し電流遮断を行え、高いP
TC特性を持つことが確認された。
【0045】
【表1】
【0046】
【発明の効果】以上説明したよに、本発明によれば、繰
り返し電流遮断を行える抵抗値変化の安定したPTC抵
抗素子様の有機PTC複合材料を提供することができ
る。
【0047】また、本発明によれば、前記有機PTC複
合材料を用いた電流遮断素子等の過電流保護素子を提供
することができる。
【0048】さらに、本発明によれば、前記有機系PT
C複合材料を用いた電子蚊取り線香、床暖房、恒温器等
に使用される発熱素子を提供することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08K 5/521 C08K 5/521 9/00 9/00 C08L 101/16 C08L 101/00

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性の結晶性高分子と導電性フィラ
    ーと造核剤との配合物より実質的になる有機PTC複合
    材料。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の有機PTC複合材料にお
    いて、前記造核剤として、無機系造核剤を用いることを
    特徴とする有機PTC複合材料。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の有機PTC複合材料にお
    いて、前記無機系造核剤は、タルク及びカーボンブラッ
    クの内の少なくとも一種を含むことを特徴とする有機P
    TC複合材料。
  4. 【請求項4】 請求項1記載の有機PTC複合材料にお
    いて、前記造核剤は、有機系造核剤を用いることを特徴
    とする有機PTC複合材料。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の有機PTC複合材料にお
    いて、前記有機系造核剤は、金属塩及びペンジリデンソ
    ルビトール剤の内の少なくとも一種を含むことを特徴と
    する有機PTC複合材料。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の有機PTC複合材料にお
    いて、前記導電性フィラーは、カップリング処理が施さ
    れていることを特徴とする有機PTC複合材料。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至6の内のいずれかに記載の
    有機PTC複合材料を用いたことを特徴とする過電流保
    護素子。
  8. 【請求項8】 請求項1乃至6の内のいずれかに記載の
    有機PTC複合材料を用いたことを特徴とする発熱体。
JP3783299A 1999-02-16 1999-02-16 有機ptc複合材料 Withdrawn JP2000235903A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3783299A JP2000235903A (ja) 1999-02-16 1999-02-16 有機ptc複合材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3783299A JP2000235903A (ja) 1999-02-16 1999-02-16 有機ptc複合材料

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000235903A true JP2000235903A (ja) 2000-08-29

Family

ID=12508515

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3783299A Withdrawn JP2000235903A (ja) 1999-02-16 1999-02-16 有機ptc複合材料

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000235903A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0852801B2 (en) Improved polymeric ptc compositions
US4304987A (en) Electrical devices comprising conductive polymer compositions
CA1142342A (en) Low resistivity ptc compositions
US5294374A (en) Electrical overstress materials and method of manufacture
EP3021331A1 (en) Positive temperature coefficient composition
JPH11329076A (ja) 高温度ptcデバイス及び導電性ポリマ―組成物
JPH0777161B2 (ja) Ptc組成物、その製造法およびptc素子
JPH06202744A (ja) Ptc素子を有する電気回路
EP1001436A2 (en) Conductive polymer materials for high voltage PTC device
US7041238B2 (en) Conductive polymer having positive temperature coefficient, method of controlling positive temperature coefficient property of the same and electrical device using the same
US20020137831A1 (en) Polymeric PTC composition and circuit protection device made therefrom
JPH03131679A (ja) 導電性接着剤
US20020128333A1 (en) Low switching temperature polymer positive temperature coefficient device
JP2002012777A (ja) フィブリル状繊維を含む導電性高分子組成物およびその素子
JP2000235903A (ja) 有機ptc複合材料
JP2001167905A (ja) 有機ptc組成物
JP2000331804A (ja) Ptc組成物
WO1994006128A1 (en) An electric device which utilizes conductive polymers having a positive temperature coefficient characteristic
JP3168262B2 (ja) 回路保護装置
JP3317895B2 (ja) 温度自己制御機能ヒータ
CA1133085A (en) Temperature sensitive electrical device
JPH115915A (ja) 導電性組成物
JP2000109615A (ja) 正の温度係数特性を有する導電性高分子組成物
JPH11329675A (ja) Ptc組成物
JP2000021605A (ja) Ptc組成物

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: 20060509