JPH06323922A - 高分子感温体およびそれを用いた感熱素子 - Google Patents
高分子感温体およびそれを用いた感熱素子Info
- Publication number
- JPH06323922A JPH06323922A JP5111231A JP11123193A JPH06323922A JP H06323922 A JPH06323922 A JP H06323922A JP 5111231 A JP5111231 A JP 5111231A JP 11123193 A JP11123193 A JP 11123193A JP H06323922 A JPH06323922 A JP H06323922A
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- Japan
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- temperature
- polymer
- polyamide
- temperature sensor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電気採暖具などの可撓性の温度センサや感温
ヒータに用いる感温特性と耐熱安定性に優れた高分子感
温体およびそれを用いた感熱素子を提供する。 【構成】 ポリアミドにヨウ化マンガンと、リン濃度と
分子量の適度な値をもつ亜リン酸エステル系化合物とを
配合したポリアミド組成物より高分子感温体が構成され
る。また、この高分子感温体を用いて優れた温度検知性
と熱通電安定性を有する感熱素子が得られる。
ヒータに用いる感温特性と耐熱安定性に優れた高分子感
温体およびそれを用いた感熱素子を提供する。 【構成】 ポリアミドにヨウ化マンガンと、リン濃度と
分子量の適度な値をもつ亜リン酸エステル系化合物とを
配合したポリアミド組成物より高分子感温体が構成され
る。また、この高分子感温体を用いて優れた温度検知性
と熱通電安定性を有する感熱素子が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電気採暖具などの可撓
性の温度センサや感温ヒータに用いる高分子感温体およ
びそれを用いた感熱素子に関する。
性の温度センサや感温ヒータに用いる高分子感温体およ
びそれを用いた感熱素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、高分子感温体は、一般に一対の巻
き線電極間に配設され、可撓性線状の温度センサや感熱
ヒータとして用いられている。この高分子感温体として
は、ナイロン１２や特開昭５５−１００６９３号公報に
開示されている変性ナイロン１１（ＡＴＯ−ＣＨＩＭＩ
Ｅ社製、商品名「リルサンＮナイロン」）などのポリア
ミド組成物が用いられ、その静電容量や抵抗値あるいは
インピーダンスなどの温度変化が利用され、温度センサ
の機能を果たしている。さらに特開昭６０−４８０８１
号公報では亜リン酸エステルを熱劣化改良剤として添加
したポリアミド組成物や特開昭６４−３０２０３号公報
では銅不活性化剤とフェノール系酸化防止剤を添加した
イオン伝導性感熱組成物の例が開示されている。
き線電極間に配設され、可撓性線状の温度センサや感熱
ヒータとして用いられている。この高分子感温体として
は、ナイロン１２や特開昭５５−１００６９３号公報に
開示されている変性ナイロン１１（ＡＴＯ−ＣＨＩＭＩ
Ｅ社製、商品名「リルサンＮナイロン」）などのポリア
ミド組成物が用いられ、その静電容量や抵抗値あるいは
インピーダンスなどの温度変化が利用され、温度センサ
の機能を果たしている。さらに特開昭６０−４８０８１
号公報では亜リン酸エステルを熱劣化改良剤として添加
したポリアミド組成物や特開昭６４−３０２０３号公報
では銅不活性化剤とフェノール系酸化防止剤を添加した
イオン伝導性感熱組成物の例が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の高
分子感温体では、ナイロン１２は吸湿率が低い点は優れ
ているが、温度センサとしては湿度による感温特性の変
動が大きいため、実用に供し難い。また特開昭５５−１
００６９３号公報の変性ポリアミドにおいては、インピ
ーダンスの温度依存性が小さいため温度検出感度が低
く、耐熱安定性に劣る。このため耐湿度性、感温性の改
善のため、特公平３−５０４０１号公報に開示されてい
る様にフェノール系化合物のアルデヒド重縮合体を配合
した組成物が提案されている。しかしこれらはいずれも
インピーダンスの温度依存性が低く、また長期間にわた
る熱安定性が不十分であるなどの問題点があった。
分子感温体では、ナイロン１２は吸湿率が低い点は優れ
ているが、温度センサとしては湿度による感温特性の変
動が大きいため、実用に供し難い。また特開昭５５−１
００６９３号公報の変性ポリアミドにおいては、インピ
ーダンスの温度依存性が小さいため温度検出感度が低
く、耐熱安定性に劣る。このため耐湿度性、感温性の改
善のため、特公平３−５０４０１号公報に開示されてい
る様にフェノール系化合物のアルデヒド重縮合体を配合
した組成物が提案されている。しかしこれらはいずれも
インピーダンスの温度依存性が低く、また長期間にわた
る熱安定性が不十分であるなどの問題点があった。
【０００４】本発明は上記課題を解決するもので、イン
ピーダンスの温度依存性が大きく、かつ熱安定性に優れ
た高分子感温体およびそれを用いた感熱素子を提供する
ことを目的とするものである。
ピーダンスの温度依存性が大きく、かつ熱安定性に優れ
た高分子感温体およびそれを用いた感熱素子を提供する
ことを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、ポリアミドにヨウ化マンガンとリン濃度が
３〜２０重量％で分子量２００〜５,0００の亜リン酸エ
ステル系化合物を配合した組成物を感温体として用いる
ようにしたものである。
に本発明は、ポリアミドにヨウ化マンガンとリン濃度が
３〜２０重量％で分子量２００〜５,0００の亜リン酸エ
ステル系化合物を配合した組成物を感温体として用いる
ようにしたものである。
【０００６】また、上記の高分子感温体を一対の電極間
に配設し、高分子感温体の物理的性質の温度変化を両電
極で検出するようにしたものである。
に配設し、高分子感温体の物理的性質の温度変化を両電
極で検出するようにしたものである。
【０００７】
【作用】上記のような従来の高分子感温体は、一対の銅
あるいは銅合金の巻き線電極間に配設されて、可撓性線
状の温度センサや感熱ヒータとして用いられる。これら
温度センサや感熱ヒータとしての耐熱安定性は、高分子
感温体自体の安定性と巻き線電極の表面状態により決ま
る。
あるいは銅合金の巻き線電極間に配設されて、可撓性線
状の温度センサや感熱ヒータとして用いられる。これら
温度センサや感熱ヒータとしての耐熱安定性は、高分子
感温体自体の安定性と巻き線電極の表面状態により決ま
る。
【０００８】本発明のポリアミド組成物を用いた場合、
高分子感温体に含まれるヨウ化マンガンのもつイオンキ
ャリア性により著しくインピーダンスの温度依存性を高
めると共に、アミド基とマンガン錯体を形成し、通電安
定性を高める。しかもテトラフェニル・ジプロピレング
リコールジホスファイト、テトラフェニルテトラ（トリ
デシル）ペンタエリスリトールテトラホスファイトおよ
び水添フェノールＡ・ペンタエリスリトールホスファイ
トポリマの様に高分子量でかつリン濃度の高いジホスフ
ァイトまたはテトラホスファイトあるいはホスファイト
系ポリマのもつ酸化防止性と還元防錆作用の相乗効果に
より熱劣化が著しく抑制される。リン濃度が低いとこの
抑制効果は低く、またリン濃度が高すぎても実用的でな
い。リン濃度は３〜２０重量％で効果があるが、望まし
くは５〜１５重量％で最も良い値を示す。また分子量が
低いと高温で揮発しやすく、効果の持続性に乏しい。ま
た分子量が５,0００を越えるとポリアミド中での分散が
難しくなるので、望ましくは分子量が３００〜３,5００
が実用的である。本発明におけるヨウ化マンガンと亜リ
ン酸エステル系化合物の組み合わせは作用が重複しても
お互いに阻害されるものでなく、加算されて相乗作用を
持つ。従って、高分子感温体の熱安定性を向上させ、温
度センサや感熱ヒータとして耐熱安定性を著しく増すも
のと考えられる。さらにフェノール化合物のアルデヒド
重縮合体の配合により強力な吸湿防止作用を付与するこ
とができる。フェノール系化合物はポリアミドと相溶性
がよく、ポリアミド中で水素結合サイトに水分子の代わ
りに配位して吸湿性を低減させ、湿度による感温特性の
変動を低減させる。またそのアミド基への作用により感
温性を増大する効果もある。
高分子感温体に含まれるヨウ化マンガンのもつイオンキ
ャリア性により著しくインピーダンスの温度依存性を高
めると共に、アミド基とマンガン錯体を形成し、通電安
定性を高める。しかもテトラフェニル・ジプロピレング
リコールジホスファイト、テトラフェニルテトラ（トリ
デシル）ペンタエリスリトールテトラホスファイトおよ
び水添フェノールＡ・ペンタエリスリトールホスファイ
トポリマの様に高分子量でかつリン濃度の高いジホスフ
ァイトまたはテトラホスファイトあるいはホスファイト
系ポリマのもつ酸化防止性と還元防錆作用の相乗効果に
より熱劣化が著しく抑制される。リン濃度が低いとこの
抑制効果は低く、またリン濃度が高すぎても実用的でな
い。リン濃度は３〜２０重量％で効果があるが、望まし
くは５〜１５重量％で最も良い値を示す。また分子量が
低いと高温で揮発しやすく、効果の持続性に乏しい。ま
た分子量が５,0００を越えるとポリアミド中での分散が
難しくなるので、望ましくは分子量が３００〜３,5００
が実用的である。本発明におけるヨウ化マンガンと亜リ
ン酸エステル系化合物の組み合わせは作用が重複しても
お互いに阻害されるものでなく、加算されて相乗作用を
持つ。従って、高分子感温体の熱安定性を向上させ、温
度センサや感熱ヒータとして耐熱安定性を著しく増すも
のと考えられる。さらにフェノール化合物のアルデヒド
重縮合体の配合により強力な吸湿防止作用を付与するこ
とができる。フェノール系化合物はポリアミドと相溶性
がよく、ポリアミド中で水素結合サイトに水分子の代わ
りに配位して吸湿性を低減させ、湿度による感温特性の
変動を低減させる。またそのアミド基への作用により感
温性を増大する効果もある。
【０００９】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。本実施例に用いるポリアミドとしては、吸
湿性の少ないナイロン１２、Ｎ−アルキル置換ポリアミ
ド１１、ポリエーテルアミド、ダイマー酸含有アミドを
選んだ。これらのポリマーのインピーダンスの温度依存
性を高める導電性付与剤として熱安定性の高いヨウ化マ
ンガンを用いた。酸化防止性と熱安定性を高めるため
に、亜リン酸エステル系化合物としてテトラフェニル・
ジプロピレングリコールジホスファイト（分子量５６
６、リン濃度１０.9重量％）、テトラフェニルテトラ
（トリデシル）ペンタエリスリトールテトラホスファイ
ト（分子量１,4２４、リン濃度８.7重量％）、水添フェ
ノールＡ・ペンタエリスリトールホスファイトポリマ
（分子量２,5００〜３,1００、リン濃度１３.8重量％）
を選んだ。組成比は、ナイロン１００重量部に対して添
加剤は０.5〜１重量部とした。フェノール化合物のアル
デヒド重縮合体を添加した例では、ポリアミドと相溶性
の良いオキシ安息香酸オクチルエステル−ホルムアルデ
ヒド重縮合体を選び、１５重量部とした。試料はこれら
を配合し、押し出し機により混練した後、加熱プレスで
約７０×７０mm、厚さ１mmのシートに成形し、その両面
に銀塗料を塗布乾燥した銀電極を設けて作成した。イン
ピーダンスの温度依存性は４０〜８０℃におけるサーミ
スタＢ定数で表した。また耐熱安定性は１００℃におけ
る初期のインピーダンスと８０℃で１００Ｖの半波通電
を１,0００時間行った後の試料について、初期のインピ
ーダンスを示す温度を求め、１００℃との温度差ΔＴZ
で表した。なお４０〜８０℃におけるサーミスタＢ定数
は４０℃におけるインピーダンスＺ40および８０℃にお
けるインピーダンスＺ80を測定し結果をもとに算出し
た。
ら説明する。本実施例に用いるポリアミドとしては、吸
湿性の少ないナイロン１２、Ｎ−アルキル置換ポリアミ
ド１１、ポリエーテルアミド、ダイマー酸含有アミドを
選んだ。これらのポリマーのインピーダンスの温度依存
性を高める導電性付与剤として熱安定性の高いヨウ化マ
ンガンを用いた。酸化防止性と熱安定性を高めるため
に、亜リン酸エステル系化合物としてテトラフェニル・
ジプロピレングリコールジホスファイト（分子量５６
６、リン濃度１０.9重量％）、テトラフェニルテトラ
（トリデシル）ペンタエリスリトールテトラホスファイ
ト（分子量１,4２４、リン濃度８.7重量％）、水添フェ
ノールＡ・ペンタエリスリトールホスファイトポリマ
（分子量２,5００〜３,1００、リン濃度１３.8重量％）
を選んだ。組成比は、ナイロン１００重量部に対して添
加剤は０.5〜１重量部とした。フェノール化合物のアル
デヒド重縮合体を添加した例では、ポリアミドと相溶性
の良いオキシ安息香酸オクチルエステル−ホルムアルデ
ヒド重縮合体を選び、１５重量部とした。試料はこれら
を配合し、押し出し機により混練した後、加熱プレスで
約７０×７０mm、厚さ１mmのシートに成形し、その両面
に銀塗料を塗布乾燥した銀電極を設けて作成した。イン
ピーダンスの温度依存性は４０〜８０℃におけるサーミ
スタＢ定数で表した。また耐熱安定性は１００℃におけ
る初期のインピーダンスと８０℃で１００Ｖの半波通電
を１,0００時間行った後の試料について、初期のインピ
ーダンスを示す温度を求め、１００℃との温度差ΔＴZ
で表した。なお４０〜８０℃におけるサーミスタＢ定数
は４０℃におけるインピーダンスＺ40および８０℃にお
けるインピーダンスＺ80を測定し結果をもとに算出し
た。
【００１０】これらの測定結果を（表１）に示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】（表１）に示す組成の実施例１〜６の高分
子感温体と比較例１〜３の高分子感温体について感温特
性を比較した。その結果、実施例１〜６の高分子感温体
は、いづれも１２,0００°Ｋ前後のＢ常数を示し、比較
例の従来の感温体より優れた温度検知能を有することが
わかる。
子感温体と比較例１〜３の高分子感温体について感温特
性を比較した。その結果、実施例１〜６の高分子感温体
は、いづれも１２,0００°Ｋ前後のＢ常数を示し、比較
例の従来の感温体より優れた温度検知能を有することが
わかる。
【００１３】また、本実施例では増感剤としてはヨウ化
マンガン無水物、ヨウ化マンガン４水和物またはヨウ化
マンガン６水和物が用いられ、感温性の向上に寄与して
いる。また亜リン酸エステルとしては分子量が高く、不
揮発性に優れ、かつリン濃度が適当なテトラフェニル・
ジプロピレングリコールジホスファイト、テトラフェニ
ルテトラ（トリデシル）ぺンタエリスリトールテトラホ
スファイト、水添ビスフェノールＡ・ペンタエリスリト
ールホスファイトポリマが用いられ、耐熱安定性と防錆
作用の向上に寄与しているが、さらにこれらの組み合わ
せが相乗効果を発揮している。また、フェノール系化合
物のアルデヒド重縮合体には、ｐ−オキシ安息香酸オク
チルエステル−アルデヒド重縮合体およびｐ−オキシ安
息香酸イソステアリルエステル−ホルムアルデ重縮合体
が相溶性および耐湿性の点で優れているが、ｐ−オキシ
安息香酸アルキルエステル以外にｐ−ドデシルフェノー
ル、ｐ−クロロフェノール、ｐ−オキシ安息香酸ノニル
エステル等のアルデヒド重縮合体であってもよい。これ
らは、ポリアミドに対し、５〜３０重量部配合される。
５重量部より少ないと効果が低く、３０重量部より多い
と組成物の性質を著しく損なう。
マンガン無水物、ヨウ化マンガン４水和物またはヨウ化
マンガン６水和物が用いられ、感温性の向上に寄与して
いる。また亜リン酸エステルとしては分子量が高く、不
揮発性に優れ、かつリン濃度が適当なテトラフェニル・
ジプロピレングリコールジホスファイト、テトラフェニ
ルテトラ（トリデシル）ぺンタエリスリトールテトラホ
スファイト、水添ビスフェノールＡ・ペンタエリスリト
ールホスファイトポリマが用いられ、耐熱安定性と防錆
作用の向上に寄与しているが、さらにこれらの組み合わ
せが相乗効果を発揮している。また、フェノール系化合
物のアルデヒド重縮合体には、ｐ−オキシ安息香酸オク
チルエステル−アルデヒド重縮合体およびｐ−オキシ安
息香酸イソステアリルエステル−ホルムアルデ重縮合体
が相溶性および耐湿性の点で優れているが、ｐ−オキシ
安息香酸アルキルエステル以外にｐ−ドデシルフェノー
ル、ｐ−クロロフェノール、ｐ−オキシ安息香酸ノニル
エステル等のアルデヒド重縮合体であってもよい。これ
らは、ポリアミドに対し、５〜３０重量部配合される。
５重量部より少ないと効果が低く、３０重量部より多い
と組成物の性質を著しく損なう。
【００１４】感熱素子としての評価のため、ナイロン１
２（１００重量部）、ヨウ化マンガン無水物（１重量
部）、テトラフェニルテトラ（トリデシル）ペンタエリ
スリトールテトラホスファイト（１重量部）よりなるナ
イロン配合物のペレットを作成し、このペレットを押出
し加工して図１に示すような感熱素子、すなわち温度検
知線を作成した。ここで、各構成要素について説明する
と、１は１,5００デニールのポリエステル芯糸、２，４
は０.5％銀入銅線、３はナイロン感温層、５はポリエス
テル分離層、６は耐熱塩化ビニル外被である。この感熱
素子のサーミスタＢ定数は１０,0９０（Ｋ）を示し、耐
熱寿命試験として行った１２０℃における連続１００Ｖ
通電に対しても２,0００時間以上の耐久性を示し、実用
的に問題がないことがわかった。
２（１００重量部）、ヨウ化マンガン無水物（１重量
部）、テトラフェニルテトラ（トリデシル）ペンタエリ
スリトールテトラホスファイト（１重量部）よりなるナ
イロン配合物のペレットを作成し、このペレットを押出
し加工して図１に示すような感熱素子、すなわち温度検
知線を作成した。ここで、各構成要素について説明する
と、１は１,5００デニールのポリエステル芯糸、２，４
は０.5％銀入銅線、３はナイロン感温層、５はポリエス
テル分離層、６は耐熱塩化ビニル外被である。この感熱
素子のサーミスタＢ定数は１０,0９０（Ｋ）を示し、耐
熱寿命試験として行った１２０℃における連続１００Ｖ
通電に対しても２,0００時間以上の耐久性を示し、実用
的に問題がないことがわかった。
【００１５】
【発明の効果】以上の説明のように本発明によれば、ヨ
ウ化マンガンと、分子量とリン濃度が適度な値を持つ亜
リン酸エステルとを併用することにより、サーミスタＢ
定数の向上と高温保存試験においても長期にわたり機械
的強度と電気特性が相乗的に安定化され、多くの実用的
な用途における信頼性の高い高分子感温体を提供するこ
とができる。また、上記の高分子感温体を用いて、温度
検知感度を高く、かつ耐熱性の良い高分子感温体が得ら
れる。
ウ化マンガンと、分子量とリン濃度が適度な値を持つ亜
リン酸エステルとを併用することにより、サーミスタＢ
定数の向上と高温保存試験においても長期にわたり機械
的強度と電気特性が相乗的に安定化され、多くの実用的
な用途における信頼性の高い高分子感温体を提供するこ
とができる。また、上記の高分子感温体を用いて、温度
検知感度を高く、かつ耐熱性の良い高分子感温体が得ら
れる。
【図１】本発明の一実施例の高分子感温体を用いた温度
検知ヒータ線の構成を示す一部切欠側面図
検知ヒータ線の構成を示す一部切欠側面図
１ ポリエステル芯糸 ２，４ 電極線 ３ ナイロン感温層 ５ ポリエステル分離層 ６ 耐熱塩化ビニル外被
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｃ 7/00 Ｘ // Ｈ０５Ｂ 3/56 Ｂ 7913−3Ｋ
Claims (6)
- 【請求項１】ポリアミドに、ヨウ化マンガンと、リン濃
度が３〜２０重量％で分子量が２００〜５,0００の亜リ
ン酸エステル系化合物とを配合したポリアミド組成物を
主体とする高分子感温体。 - 【請求項２】ヨウ化マンガンがヨウ化マンガン無水物と
ヨウ化マンガン水和物より選ばれた少なくとも１種であ
る請求項１記載の高分子感温体。 - 【請求項３】亜リン酸エステル系化合物がテトラフェニ
ル・ジプロピレングリコールジホスファイトまたはテト
ラフェニルテトラ（トリデシル）ペンタエリスリトール
テトラホスファイトまたは水添フェノールＡ・ペンタエ
リスリトールホスファイトポリマより選ばれた少なくと
も１種である請求項１記載の高分子感温体。 - 【請求項４】ポリアミド組成物がオキシ安息香酸エステ
ル・ホルムアルデヒド重縮合体を含んでなる請求項１記
載の高分子感温体。 - 【請求項５】ポリアミドが、下記（ａ）〜（ｅ）よりな
る群から選ばれた少なくとも１種である請求項１記載の
高分子感温体。 （ａ）ポリウンデカンアミド （ｂ）ポリドデカンアミド （ｃ）ポリウンデカンアミドあるいはポリドデカンアミ
ドのＮ−アルキル置換アミド共重合体 （ｄ）ポリウンデカンアミドあるいはポリドデカンアミ
ドのエーテルアミド共重合体 （ｅ）ダイマ酸含有ポリアミド - 【請求項６】請求項１ないし請求項５のいづれかに記載
の高分子感温体を一対の電極間に配設し、前記両電極間
にある前記高分子感温体の物理的性質の温度による変化
を前記両電極により検出する感熱素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5111231A JPH06323922A (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 高分子感温体およびそれを用いた感熱素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5111231A JPH06323922A (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 高分子感温体およびそれを用いた感熱素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06323922A true JPH06323922A (ja) | 1994-11-25 |
Family
ID=14555890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5111231A Pending JPH06323922A (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 高分子感温体およびそれを用いた感熱素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06323922A (ja) |
-
1993
- 1993-05-13 JP JP5111231A patent/JPH06323922A/ja active Pending
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