JPH0729705A - 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

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JPH0729705A
JPH0729705A JP5174121A JP17412193A JPH0729705A JP H0729705 A JPH0729705 A JP H0729705A JP 5174121 A JP5174121 A JP 5174121A JP 17412193 A JP17412193 A JP 17412193A JP H0729705 A JPH0729705 A JP H0729705A
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JP
Japan
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polymer
polyamide
amide
iodide
butyl
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Pending
Application number
JP5174121A
Other languages
English (en)
Inventor
Naoko Yanagida
直子 柳田
Tadataka Yamazaki
忠孝 山崎
Masahiko Ito
雅彦 伊藤
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Resistance Heating (AREA)
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  • Thermistors And Varistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は電気採暖具等の可撓性の温度センサ
や感温ヒータに用いる感温体に関するもので、感温特性
および耐熱安定性に優れた高分子感温体を提供すること
を目的とする。 【構成】 ポリアミドに、よう化ニッケルまたはよう化
コバルトと、ヒンダードフェノールまたはナフチルアミ
ンより選ばれた少なくとも1種とを配合した組成物より
構成され、温度検知性と優れた熱通電安定性が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気採暖具等の可撓性
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。
【0002】
【従来の技術】従来、高分子感温体は、一般に1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」)等のポリアミ
ド組成物が用いられ、その静電容量や抵抗値あるいはイ
ンピーダンス等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。さらに特公昭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】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55−100693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等の問題点が
あった。
【0004】本発明は、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を提供する
ことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、ポリアミドに
よう化ニッケルまたはよう化コバルトと、ヒンダードフ
ェノールまたはナフチルアミンより選ばれた少なくとも
1種とを配合した組成物を感温体として用いる。
【0006】
【作用】一般に高分子感温体は、1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。上記構成
のポリアミド組成物を用いた場合、高分子感温体中のよ
う化ニッケル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、アミド基にニ
ッケル錯帯を形成し、通電安定性を高める。しかもヒン
ダードフェノールまたはナフチルアミンのもつ抗酸化性
により、熱的にも安定なものとなる。本発明におけるよ
う化ニッケルまたはよう化コバルトとヒンダードフェノ
ールまたはナフチルアミンとの組み合わせは作用が重複
してもお互いに疎外されるものでなく、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。
【0007】
【実施例】
(実施例1)以下、本発明の実施例について述べる。本
発明の第1の実施例では、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1
1、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
高める導電付与剤として、熱安定性の高いよう化ニッケ
ルも用いた。また酸化防止性と熱安定性を高めるために
ヒンダードフェノールとして、トリエチレングリコール
−ビス〔3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒド
ロキシフェニル)プロピオネート(分子量586.
8),ペンタエリスリチル−テトラキス〔3−(3,5
−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオ
ネート(分子量1177.7),N,N´−ヘキサメチ
レンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−
ヒドロキシンナマミド)(分子量637.0),3,9
−ビス{2−〔3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ
−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕−1,1
−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラオキサ
スピロ〔5,5〕ウンデカン(分子量741)を選び、
またナフチルアミンとしてフェニル−α−ナフチルアミ
ン(分子量404)を選んだ。さらにフェノール化合物
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りした後、加熱
プレスで約70×70mm、厚さ1mmのシートに成形
し、その両面に銀塗布面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時間行った後のインピーダンスとの温度差
(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を測定した結果をも
とに算出した。
【0008】これらの結果を表1に示す。
【0009】
【表1】
【0010】本発明の増感剤としてはよう化ニッケル無
水物またはよう化ニッケル6水和物が用いられ、サーミ
スタB定数の向上に寄与している。また抗酸化剤として
はヒンダードフェノールとしてトリエチレングリコール
−ビス〔3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒド
ロキシフェニル)プロピオネート〕またはペンタエリス
リチル−テトラキス〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−
4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕またはN,
N´−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−
4−ヒドロキシ−ヒドロキシンナマミド)または3,9
−ビス{2−〔3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ
5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕−1,1−
ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラオキサス
ピロ〔5,5〕ウンデカン、ナフチルアミンが用いら
れ、耐熱性の向上に寄与している。これらの組み合わせ
が、さらに相乗的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
ヒド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。
【0011】感熱素子の評価のためナイロン12(10
0重量部),よう化ニッケル6水和物(1.0重量部)
N,N´−ヘキサメチレンビス(3,5−t−ブチル−
4−ヒドロキシ−ヒドロキシンナマミド)(0.5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
ペレットを用いて図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%銀入銅電極線、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。比較のためにナイロン12のみで感温層を形成
した試作物に対して、サーミスタB定数は約3倍以上の
12,000(K)を示し、耐熱寿命試験として行った
120℃における連続100V半波通電に対してこれは
2,000時間以上の耐久性を示した。
【0012】(実施例2)本発明の第2の実施例では、
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付与剤として、
熱安定性の高いよう化コバルトを用いた。また酸化防止
性と熱安定性を高めるためにヒンダードフェノールとし
て、トリエチレングリコール−ビス〔3−(3−t−ブ
チル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオ
ネート(分子量586.8),ペンタエリスリチル−テ
トラキス〔3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロ
キシフェニル)プロピオネート(分子量1177.
7),N,N´−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t
−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロキシンナマミド)
(分子量637.0),3,9−ビス{2−〔3−(3
−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)
プロピオニルオキシ〕−1,1−ジメチルエチル}−
2,4,8,10−テトラオキサスピロ〔5,5〕ウン
デカン(分子量741)を選び、またナフチルアミンと
してフェニル−α−ナフチルアミン(分子量404)を
選んだ。さらに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
出し機により混練りした後、加熱プレスで約70×70
mm、厚さ1mmのシートに成形し、その両面に銀塗布
面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
た後のインピーダンスとの温度差(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を測定した結果をもとに算出した。
【0013】これらの結果を表2に示す。
【0014】
【表2】
【0015】本発明の増感剤としてはよう化コバルト無
水物またはよう化コバルト2水和物、よう化コバルト6
水和物が用いられ、サーミスタB定数の向上に寄与して
いる。また抗酸化剤としてはヒンダードフェノールとし
てトリエチレングリコール−ビス〔3−(3−t−ブチ
ル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネ
ート〕またはペンタエリスリチル−テトラキス〔3−
(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)
プロピオネート〕またはN,N´−ヘキサメチレンビス
(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロキ
シンナマミド)または3,9−ビス{2−〔3−(3−
t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プ
ロピオニルオキシ〕−1,1−ジメチルエチル}−2,
4,8,10−テトラオキサスピロ〔5,5〕ウンデカ
ン,ナフチルアミンが用いられ、耐熱性の向上に寄与し
ている。これらの組み合わせが、さらに相乗的効果を発
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−ホルムアルデヒド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。
【0016】感熱素子の評価のためナイロン12(10
0重量部)、よう化コバルト6水和物(1.0重量部)
N,N´−ヘキサメチレンビス(3,5−t−ブチル−
4−ヒドロキシ−ヒドロキシンナマミド)(0.5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
ペレットを用いて図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%銀入銅電極線、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、比較のためにナイロン12のみで感温層を形成
した試作物に対して、サーミスタB定数は約3倍以上の
11,900(K)を示し、耐熱寿命試験として行った
120℃における連続100V半波通電に対してこれは
2,000時間以上の耐久性を示した。
【0017】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、よう化ニ
ッケルまたはよう化コバルトと、ヒンダードフェノール
またはナフチルアミンとの併用は、サーミスタB定数の
向上と高温度においても、長期に亘る機械的強度と電気
特性を相乗的に安定なものとして、多くの実用的な用途
の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】感温体を用いた温度検知ヒータ線の一部破断側
面図
【符号の説明】
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 塩化ビニル外被
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 77/00 LQT G01K 7/16 S 9207−2F // H05B 3/56 B 7715−3K

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリアミドに、よう化ニッケルと、ヒンダ
    ードフェノールまたはナフチルアミンより選ばれた少な
    くとも1種を配合したポリアミド組成物よりなる高分子
    感温体。
  2. 【請求項2】よう化ニッケルは、よう化ニッケル無水物
    とよう化ニッケル水和物より選ばれた少なくとも1種で
    ある請求項1に記載の高分子感温体。
  3. 【請求項3】ポリアミドに、よう化コバルトと、ヒンダ
    ードフェノールまたはナフチルアミンより選ばれた少な
    くとも1種を配合したポリアミド組成物よりなる高分子
    感温体。
  4. 【請求項4】よう化コバルトは、よう化コバルト無水物
    とよう化コバルト水和物より選ばれた少なくとも1種で
    ある請求項3に記載の高分子感温体。
  5. 【請求項5】ヒンダードフェノールがトリエチレングリ
    コール−ヒス〔3−(3−t−ブチル−5−メチル−4
    −ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕またはペンタ
    エリスリチル−テトラキス〔3−(3,5−ジ−t−ブ
    チル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕また
    はN,N´−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブ
    チル−4−ヒドロキシ−ヒドロキシンナマミド)または
    3,9−ビス{2−〔3−(3−t−ブチル−4−ヒド
    ロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕−
    1,1−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラ
    オキサスピロ〔5,5〕ウンデカンより選ばれた少なく
    とも1種である請求項1または請求項3に記載の高分子
    感温体。
  6. 【請求項6】ナフチルアミンはフェニール−α−ナフチ
    ルアミンまたはN´N−ジ−β−ナフチル−p−フェニ
    レンジアミンより選ばれた少なくとも1種である請求項
    1または請求項3に記載の高分子感温体。
  7. 【請求項7】ポリアミド組成物は、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
    または請求項3に記載の高分子感温体。
  8. 【請求項8】ポリアミドは、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または
    請求項3に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)ダイマー酸含有ポリアミド
  9. 【請求項9】請求項1〜請求項8に記載の高分子感温体
    を1対の電極間に配設してなる感熱素子。
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