JPH028258A - 自己温度制御発熱体組成物 - Google Patents
自己温度制御発熱体組成物Info
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- JPH028258A JPH028258A JP63159983A JP15998388A JPH028258A JP H028258 A JPH028258 A JP H028258A JP 63159983 A JP63159983 A JP 63159983A JP 15998388 A JP15998388 A JP 15998388A JP H028258 A JPH028258 A JP H028258A
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- Japan
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- crystalline resin
- temperature
- heating element
- self
- carbon black
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
- H01C7/027—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient consisting of conducting or semi-conducting material dispersed in a non-conductive organic material
-
- 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
- H05B3/146—Conductive polymers, e.g. polyethylene, thermoplastics
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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。
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
本発明は正の抵抗温度係数（以下、ＰＴＣ特性と称す）
を有する自己温度制御発熱体組成物に関する。
を有する自己温度制御発熱体組成物に関する。
従来の技術
従来のこの種の自己温度制御発熱体組成物は低密度ポリ
エチレン等の結晶性樹脂とカーボンブラックとを混練・
成型したのち放射線架橋をして形成されていた。
エチレン等の結晶性樹脂とカーボンブラックとを混練・
成型したのち放射線架橋をして形成されていた。
結晶性樹脂とカーボンブラックとを混練しただけの発熱
体組成物では電圧を連続的に、あるいは繰り返し印加す
ると抵抗値が徐々に増加し、ついには全く発熱しなくな
るという大きな課題を有していた。
体組成物では電圧を連続的に、あるいは繰り返し印加す
ると抵抗値が徐々に増加し、ついには全く発熱しなくな
るという大きな課題を有していた。
その原因としては、混練直後にはカーボンブラックが結
晶性樹脂中に均一に分散されて、そのことにより生じた
カーボンブラックと結晶性樹脂とから成る導通バスが電
圧の連続・繰り返し印加によって誘起されるカーボンブ
ラックの部分的凝集（分散性の低下）により断たれるか
らと考えられた。
晶性樹脂中に均一に分散されて、そのことにより生じた
カーボンブラックと結晶性樹脂とから成る導通バスが電
圧の連続・繰り返し印加によって誘起されるカーボンブ
ラックの部分的凝集（分散性の低下）により断たれるか
らと考えられた。
こうしたカーボンブラックの凝集はこれの分散媒である
結晶性樹脂の低い耐熱性と、カーボンブラックと結晶性
樹脂との親和性の欠如に起因していると思われる。
結晶性樹脂の低い耐熱性と、カーボンブラックと結晶性
樹脂との親和性の欠如に起因していると思われる。
一般に、自己温度制御発熱体の発熱飽和温度は結晶性樹
脂の融点よりも約２０〜３０°Ｃ低く設定される。これ
はＰＴＣ特性が結晶性樹脂の融点における比容積の変化
に起因しているからであり、適正な温度設定と思われる
。しかしながら、この発熱飽和温度というものは自己温
度制御性発熱体組成物の全体のマクロな温度であり、前
記導通パスを形成する結晶性樹脂部のミクロな温度はそ
れ以上、場合によっては融点近傍に達していると思われ
る。結晶性樹脂は、融点以上では急激な物性（カーボン
ブラックの分散媒としては、特に粘性）の低下を起こす
。よって、結晶性樹脂だけではカーボンブラックを分散
保持することは本質的に困難であると思われる。さらに
この時カーボンブラックと結晶性樹脂間にカーボンブラ
ック同志の凝集力に勝る物理化学的な結合力（ｖａｎ−
ｄｅｒ−Ｗａａｒｓ力、水素結合、等）がないとカーボ
ンブラックは容易に凝集する。
脂の融点よりも約２０〜３０°Ｃ低く設定される。これ
はＰＴＣ特性が結晶性樹脂の融点における比容積の変化
に起因しているからであり、適正な温度設定と思われる
。しかしながら、この発熱飽和温度というものは自己温
度制御性発熱体組成物の全体のマクロな温度であり、前
記導通パスを形成する結晶性樹脂部のミクロな温度はそ
れ以上、場合によっては融点近傍に達していると思われ
る。結晶性樹脂は、融点以上では急激な物性（カーボン
ブラックの分散媒としては、特に粘性）の低下を起こす
。よって、結晶性樹脂だけではカーボンブラックを分散
保持することは本質的に困難であると思われる。さらに
この時カーボンブラックと結晶性樹脂間にカーボンブラ
ック同志の凝集力に勝る物理化学的な結合力（ｖａｎ−
ｄｅｒ−Ｗａａｒｓ力、水素結合、等）がないとカーボ
ンブラックは容易に凝集する。
このため従来例に示したように、実用化されている発熱
体組成物は結晶性樹脂とカーボンブラックとを混練した
のち、放射線架橋をして形成されていた。放射線架橋の
効果としては、結晶性樹脂の分子鎖を２次元から３次元
構造体にしてこれの耐熱性を向上させる（融点近傍での
急激な物性、特に粘性低下を防止する）とともに、カー
ボンブランクと結晶性樹脂間に何らかの親和力を付与し
てカーボンブラックが凝集するのを阻止することにある
と考えられた。
体組成物は結晶性樹脂とカーボンブラックとを混練した
のち、放射線架橋をして形成されていた。放射線架橋の
効果としては、結晶性樹脂の分子鎖を２次元から３次元
構造体にしてこれの耐熱性を向上させる（融点近傍での
急激な物性、特に粘性低下を防止する）とともに、カー
ボンブランクと結晶性樹脂間に何らかの親和力を付与し
てカーボンブラックが凝集するのを阻止することにある
と考えられた。
発明が解決しようとする課題
ところが、従来の自己温度制御発熱体組成物は設備費の
高い放射線架橋を行うためコストが高く、かつ可撓性に
欠けるという問題を有していた。
高い放射線架橋を行うためコストが高く、かつ可撓性に
欠けるという問題を有していた。
本発明は、かかる従来の問題を解消し、低コストで、か
つ可撓性に富む自己温度制御発熱体組成物を提供するこ
とを目的とする。
つ可撓性に富む自己温度制御発熱体組成物を提供するこ
とを目的とする。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するため、本発明の自己温度制御発熱体
組成物は、カーボンブラックと、カーボンブラック表面
と親和性を有する極性官能基が導入された結晶性樹脂と
、少なくとも前記結晶性樹脂よりも高耐熱性を有し、か
つ結晶性樹脂に対して相溶性を有するカーボンブランク
表面と親和性を有する極性官能基が導入されたエラスト
マーとを混練してなるものである。
組成物は、カーボンブラックと、カーボンブラック表面
と親和性を有する極性官能基が導入された結晶性樹脂と
、少なくとも前記結晶性樹脂よりも高耐熱性を有し、か
つ結晶性樹脂に対して相溶性を有するカーボンブランク
表面と親和性を有する極性官能基が導入されたエラスト
マーとを混練してなるものである。
作 用
本発明による自己温度制御発熱体組成物は、極性官能基
が導入された結晶性樹脂と、これと相溶し、かつ高耐熱
性を有する極性官能基が導入されたエラストマーとをブ
レンドすることにより、３次元的な分子構造（分子ネッ
トワーク）を有するエラストマー中に結晶性樹脂が捕捉
された、所謂、相互貫入型樹脂組成物となっており、こ
のエラストマーの分子ネットワークにより、結晶性樹脂
が融点近傍、またはその温度以上で急激な粘性低下をお
こすのを防止して結晶性樹脂の耐熱性を見掛は上向上さ
せることができる。ここで高耐熱性を有するエラストマ
ーというものは、すくなくとも結晶性樹脂の融点以上の
温度における機械的強度（特に粘性）が結晶性樹脂の機
械的強度よりも大きいということである。また一般的に
、カーボンブランク表面には水酸基、カルボン酸基、カ
ルボニル基等の極性基が存在し、このようなカーボンブ
ランクと親和性を有する極性官能基が導入された結晶性
樹脂、およびエラストマーを用いているので、そこに添
加された導電性粒子の凝集を阻止することができる。ま
た、エラストマーを含有しているので可撓性（ゴム弾性
）を付与するという作用を有する。
が導入された結晶性樹脂と、これと相溶し、かつ高耐熱
性を有する極性官能基が導入されたエラストマーとをブ
レンドすることにより、３次元的な分子構造（分子ネッ
トワーク）を有するエラストマー中に結晶性樹脂が捕捉
された、所謂、相互貫入型樹脂組成物となっており、こ
のエラストマーの分子ネットワークにより、結晶性樹脂
が融点近傍、またはその温度以上で急激な粘性低下をお
こすのを防止して結晶性樹脂の耐熱性を見掛は上向上さ
せることができる。ここで高耐熱性を有するエラストマ
ーというものは、すくなくとも結晶性樹脂の融点以上の
温度における機械的強度（特に粘性）が結晶性樹脂の機
械的強度よりも大きいということである。また一般的に
、カーボンブランク表面には水酸基、カルボン酸基、カ
ルボニル基等の極性基が存在し、このようなカーボンブ
ランクと親和性を有する極性官能基が導入された結晶性
樹脂、およびエラストマーを用いているので、そこに添
加された導電性粒子の凝集を阻止することができる。ま
た、エラストマーを含有しているので可撓性（ゴム弾性
）を付与するという作用を有する。
実施例
以下、本発明の自己温度制御発熱体組成物の一実施例に
付いて説明する。
付いて説明する。
極性官能基が導入された結晶性樹脂として、例えばアト
マーＨ日３１０（三井石油化学（…製、無水マレイン酸
変性高密度ポリエチレン、融点１３０°Ｃ）と、結晶性
樹脂と相溶するエラストマーとしてたとえばタフチック
Ｍ１９１３（旭化成（…製、無水マレイン酸変性スチレ
ン系熱可塑性エラストマー）とを等重量秤取り１７０°
Ｃに設定した熱ロールで５回予備混練した後、カーボン
ブランクとして、例えばダイアブラックＧ（三菱化成（
書、粒子径８０ｍμ、ＰＨ８，０）を所定量加えて２０
回混練して自己温度制御発熱体組成物を得た。なお、上
記発熱体組成物の特性評価は、これをシート状に熱ロー
ルより取りだし、このシート間に一対の銅線を電極とし
て１ｍｒｎ間隔で配置し、１７０°Ｃで２時間加圧成型
して得た測定用発熱体により行った。
マーＨ日３１０（三井石油化学（…製、無水マレイン酸
変性高密度ポリエチレン、融点１３０°Ｃ）と、結晶性
樹脂と相溶するエラストマーとしてたとえばタフチック
Ｍ１９１３（旭化成（…製、無水マレイン酸変性スチレ
ン系熱可塑性エラストマー）とを等重量秤取り１７０°
Ｃに設定した熱ロールで５回予備混練した後、カーボン
ブランクとして、例えばダイアブラックＧ（三菱化成（
書、粒子径８０ｍμ、ＰＨ８，０）を所定量加えて２０
回混練して自己温度制御発熱体組成物を得た。なお、上
記発熱体組成物の特性評価は、これをシート状に熱ロー
ルより取りだし、このシート間に一対の銅線を電極とし
て１ｍｒｎ間隔で配置し、１７０°Ｃで２時間加圧成型
して得た測定用発熱体により行った。
上記構成において、発熱体組成物内ではエラストマーの
３次元的な分子ネットワーク内に、これと一部相溶して
結晶性樹脂が入り込む。このため結晶性樹脂単独では融
点近傍、およびその温度以上では急激に軟化（融解）す
るのに対して、前記相溶体組成物では高耐熱性のエラス
トマーの分子鎖により、結晶性樹脂が保持されるため、
前記温度域に於いても高粘性を維持することができる。
３次元的な分子ネットワーク内に、これと一部相溶して
結晶性樹脂が入り込む。このため結晶性樹脂単独では融
点近傍、およびその温度以上では急激に軟化（融解）す
るのに対して、前記相溶体組成物では高耐熱性のエラス
トマーの分子鎖により、結晶性樹脂が保持されるため、
前記温度域に於いても高粘性を維持することができる。
またカーボンブラックと、結晶性樹脂、および、エラス
トマーとは、極性官能基を介して物理的に結合している
。よってそこに添加されたカーボンブラックは前記相溶
体の分子鎖に捕捉された状態（均−分散系）になってい
ると考えられる。
トマーとは、極性官能基を介して物理的に結合している
。よってそこに添加されたカーボンブラックは前記相溶
体の分子鎖に捕捉された状態（均−分散系）になってい
ると考えられる。
このため電極間に通電した際に生じようとするカーボン
ブラックの凝集を放射線架橋をした場合と同様に阻止で
きるとともに、エラストマー添加によりゴム弾性を付与
する作用を有し、放射線架橋のごときコストアップに繋
がる大型設備を用いることなく汎用設備で安価に、かっ
可撓性に富む自己温度制御発熱体組成物を提供できると
いう効果を有する。
ブラックの凝集を放射線架橋をした場合と同様に阻止で
きるとともに、エラストマー添加によりゴム弾性を付与
する作用を有し、放射線架橋のごときコストアップに繋
がる大型設備を用いることなく汎用設備で安価に、かっ
可撓性に富む自己温度制御発熱体組成物を提供できると
いう効果を有する。
また上記実施例のように、エラストマーとして熱可塑性
エラストマーをもちいると煩雑な架橋工程が不要で、か
つ汎用樹脂成型機を用いることができるという利点を有
する。
エラストマーをもちいると煩雑な架橋工程が不要で、か
つ汎用樹脂成型機を用いることができるという利点を有
する。
上記発熱体組成物は１００°Ｃ雰囲気中ＡＣ１００Ｖ通
電試験において、現在２０００時間以上安定に発熱を継
続している。
電試験において、現在２０００時間以上安定に発熱を継
続している。
なお、上記実施例においては、結晶性樹脂、エラストマ
ーとして高密度ポリエチレン、スチレン系熱可塑性エラ
ストマーをもちいたが、これに限定するものでなく、お
互いに相溶する組合せ（溶解度パラメータの差が３以内
）であれば良い。例えば高密度ポリエチレンと相溶する
エラストマーとしては、架橋ＥＰＲ１塩素化ポリエチレ
ンゴム等がある。
ーとして高密度ポリエチレン、スチレン系熱可塑性エラ
ストマーをもちいたが、これに限定するものでなく、お
互いに相溶する組合せ（溶解度パラメータの差が３以内
）であれば良い。例えば高密度ポリエチレンと相溶する
エラストマーとしては、架橋ＥＰＲ１塩素化ポリエチレ
ンゴム等がある。
発明の効果
以上のように本発明の自己温度制御発熱体組成物によれ
ば、放射線架橋を必要とせず、低コストで、かつ可撓性
に富む自己温度制御発熱体を提供できるという効果を有
する。
ば、放射線架橋を必要とせず、低コストで、かつ可撓性
に富む自己温度制御発熱体を提供できるという効果を有
する。
Claims (2)
- （１）カーボンブラックと、前記カーボンブラック表面
と親和性を有する極性官能基が導入された結晶性樹脂と
、少なくとも前記結晶性樹脂よりも高耐熱性を有し、か
つ前記結晶性樹脂に対して相溶性を有する前記カーボン
ブラック表面と親和性を有する極性官能基が導入された
エラストマーとからなる自己温度制御発熱体組成物。 - （２）カーボンブラック表面と親和性を有する極性官能
基が無水マレイン酸基である請求項（１）記載の自己温
度制御発熱体組成物。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63159983A JPH028258A (ja) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | 自己温度制御発熱体組成物 |
| EP89109788A EP0344734B1 (en) | 1988-06-01 | 1989-05-31 | Temperature self-controlling heating composition |
| KR1019890007454A KR920003015B1 (ko) | 1988-06-01 | 1989-05-31 | 자체온도 제어발열체 조성물 |
| CA000601268A CA1337012C (en) | 1988-06-01 | 1989-05-31 | Temperature self-controlling heating composition |
| DE68920479T DE68920479T2 (de) | 1988-06-01 | 1989-05-31 | Heizmasse zur Selbstregelung der Temperatur. |
| US07/360,146 US5196145A (en) | 1988-06-01 | 1989-06-01 | Temperature self-controlling heating composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63159983A JPH028258A (ja) | 1988-06-28 | 1988-06-28 | 自己温度制御発熱体組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH028258A true JPH028258A (ja) | 1990-01-11 |
Family
ID=15705439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63159983A Pending JPH028258A (ja) | 1988-06-01 | 1988-06-28 | 自己温度制御発熱体組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH028258A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5780820A (en) * | 1995-03-08 | 1998-07-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Film-like heater made of high crystalline graphite film |
| JP2002532822A (ja) * | 1998-12-04 | 2002-10-02 | ピージェイオー（インディサーム）リミテッド | 導電性材料 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5160236A (en) * | 1974-09-27 | 1976-05-26 | Raychem Corp | Seinoteikoondokeisu ojusuru soseibutsu |
| JPS568443A (en) * | 1979-07-03 | 1981-01-28 | Hitachi Cable Ltd | Electrically conductive polymer composition having positive temperature coefficient characteristic and heater employing the same |
| JPH01213977A (ja) * | 1988-02-20 | 1989-08-28 | Nok Corp | 面状発熱体およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-06-28 JP JP63159983A patent/JPH028258A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5160236A (en) * | 1974-09-27 | 1976-05-26 | Raychem Corp | Seinoteikoondokeisu ojusuru soseibutsu |
| JPS568443A (en) * | 1979-07-03 | 1981-01-28 | Hitachi Cable Ltd | Electrically conductive polymer composition having positive temperature coefficient characteristic and heater employing the same |
| JPH01213977A (ja) * | 1988-02-20 | 1989-08-28 | Nok Corp | 面状発熱体およびその製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5780820A (en) * | 1995-03-08 | 1998-07-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Film-like heater made of high crystalline graphite film |
| JP2002532822A (ja) * | 1998-12-04 | 2002-10-02 | ピージェイオー（インディサーム）リミテッド | 導電性材料 |
| JP4846904B2 (ja) * | 1998-12-04 | 2011-12-28 | インディサーム・ピーエルシー | 導電性材料 |
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