JPH0737703A

JPH0737703A - 正温度特性樹脂組成物

Info

Publication number: JPH0737703A
Application number: JP17703893A
Authority: JP
Inventors: Shunjiro Imagawa; 俊次郎今川; Katsumi Yugawa; 克己湯川; Atsushi Harada; 淳原田; Hiroshi Nagakubo; 博長久保; Hiromi Yumikura; 博実弓倉
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1993-07-16
Filing date: 1993-07-16
Publication date: 1995-02-07

Abstract

(57)【要約】【目的】ＰＴＣ樹脂組成物の耐熱性、抵抗安定性およ
び抵抗立上り温度の可変性の付与を可能とする。【構成】マトリックス樹脂として、３０〜９０体積％
の非晶性熱可塑性樹脂を含み、これに７０〜１０体積％
の導電性粉体を分散させる。マトリックス樹脂として、
非晶性熱可塑性樹脂を５０〜９９体積％と非晶性熱可塑
性樹脂の熱的特性を変化させる変性剤を５０〜１体積％
とを混合したものを用いてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、正の温度係数をもっ
て温度により抵抗値が変化する正温度特性樹脂組成物に
関するもので、特に、マトリックス樹脂の改良に関する
ものである．

【０００２】

【従来の技術】従来、ポリエチレン、フッ素樹脂などの
結晶性高分子をマトリックスとして、このマトリックス
樹脂中にカーボンブラック等の導電性粉体を分散した組
成物が、有機正温度特性（以下「ＰＴＣ」）組成物とし
て一般的である。ここで、マトリックスとして結晶性高
分子を用いるのは、融点付近での結晶融解に伴う急激な
体積膨脹を利用して、導電性粒子の形成しているリンク
を切断したり、粒子間の間隔を広げたりして、抵抗値を
増大させる性質を利用するためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た結晶性高分子をマトリックス樹脂とした場合、融点以
上では樹脂が液状化するため、抵抗値がむしろ低下する
傾向がある。そのため、万一、抵抗ピーク温度以上に樹
脂組成物が加熱された場合、抵抗値が下がり、電流が増
大し、損傷に至る可能性がある。また、融点付近まで加
熱された場合、変形しやすく、そのため、室温に戻した
とき、抵抗値が昇温前の抵抗値から変化する現象が生じ
ることがある。

【０００４】そこで、これらの対策として、融点以上で
の融解状態を抑制するため、マトリックス樹脂に対して
電子線架橋や有機過酸化物による化学架橋を施したり、
また、融点の異なる別の結晶性高分子を添加したりする
ことなどが行なわれている。しかし、電子線架橋は、そ
のための装置が高価であり、また、熱可塑性高分子単体
の化学架橋では短時間で十分な架橋密度を得ることが困
難であり、さらに、融点の異なる結晶性高分子を添加す
ると、ＰＴＣ樹脂組成物としての抵抗変化量（最大抵抗
値／室温抵抗値）の低下が顕著に発生する、という問題
に遭遇する。

【０００５】さらに、前述したように、結晶性高分子を
用いたＰＴＣ樹脂組成物は、その融点と抵抗立上り温度
とに相関関係があるため、この抵抗立上り温度を各用途
に合わせて調節するには、結晶性高分子の融点を変える
必要がある。しかし、融点は高分子自体の化学構造によ
って決定されるため、それぞれ必要とされる抵抗立上り
温度に対し、構造の異なる結晶性高分子を用意しなけれ
ばならない。そのため、任意の温度に抵抗立上り温度を
調節するのは困難である。

【０００６】それゆえに、この発明の目的は、上述した
ような耐熱性、抵抗安定性、および抵抗立上り温度の可
変性を満足できるＰＴＣ樹脂組成物を提供しようとする
ことである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るＰＴＣ樹
脂組成物は、非晶性熱可塑性樹脂をマトリックスとし、
そこに導電性粉体が分散されたことを特徴としている。

【０００８】上述したＰＴＣ樹脂組成物において、好ま
しくは、非晶性熱可塑性樹脂が３０〜９０体積％、およ
び導電性粉体が７０〜１０体積％それぞれ含むようにさ
れる。導電性粉体が７０体積％を越えると、マトリック
ス樹脂中への導電性粉体の混合が困難となり、さらに、
抵抗値が低くなり過ぎて良好なＰＴＣ特性が得られなく
なる。また、導電性粉体が１０体積％未満の場合、抵抗
値が高くなり過ぎて、絶縁体に近くなり、この場合で
も、良好なＰＴＣ特性が得られなくなる。

【０００９】また、この発明では、マトリックスとし
て、非晶性熱可塑性樹脂と非晶性熱可塑性樹脂の熱的特
性を変化させる変性剤との混合物が用いられてもよい。

【００１０】上述したＰＴＣ樹脂組成物において、好ま
しくは、次のような組成比率に選ばれる。すなわち、マ
トリックスにおいて、非晶性熱可塑性樹脂が５０〜９９
体積％、および変性剤が５０〜１体積％それぞれ含み、
かつ、導電性粉体は、上述した非晶性熱可塑性樹脂と変
性剤との混合物３０〜９０体積％に対して７０〜１０体
積％含むようにされる。ここで、変性剤が５０体積％を
越えると、マトリックス樹脂においてのＰＴＣ特性を発
現する非晶性熱可塑性樹脂の割合が少なくなり、良好な
ＰＴＣ特性が得られなくなる。また、変性剤が１体積％
未満の場合、添加する変性剤の効果による非晶性熱可塑
性樹脂の熱的特性の変化が小さく、ＰＴＣの抵抗立上り
温度の変化が起こらない。また、前述した変性剤を添加
しない場合と同様に、導電性粉体が７０体積％を越える
と、マトリックス樹脂中への導電性粉体の混合が困難と
なり、さらに、抵抗値が低くなり過ぎて、良好なＰＴＣ
特性が得られなくなる。また、導電性粉体が１０体積％
未満の場合、抵抗値が高くなり過ぎて、絶縁体に近くな
り、良好なＰＴＣ特性が得られなくなる。

【００１１】この発明に係るＰＴＣ樹脂組成物により成
型物を得るには、溶剤を添加、混合してペースト化した
ものを、スクリーン印刷、ドクターブレード法等により
基板上に厚状物を作製し、これを加熱する方法、あるい
は加熱溶融したものを押し出し成型、圧縮成型等の手段
で作製する方法などがある。

【００１２】

【作用】この発明では、マトリックスとして、結晶性高
分子ではなく、非晶性熱可塑性樹脂を使用して、高分子
の結晶融解に伴う体積変化ではなく、ガラス転移点から
軟化点間付近での急激な体積変化により、ＰＴＣ特性を
与えている。

【００１３】

【発明の効果】したがって、この発明によれば、従来の
結晶性高分子組成物のように、融点以上でも樹脂の液状
化による形状変化および抵抗値の急激な低下が起こらな
いので、抵抗値が昇温前の抵抗値から変化したり、損傷
を引起こしたりすることを防止できる。また、これらの
対策としての電子線架橋、化学架橋等の後処理が不要と
なる。

【００１４】この発明において、非晶性熱可塑性樹脂
は、可とう性付与剤等の非晶性熱可塑性樹脂の熱的特性
を変化させる変性剤を添加することにより、ガラス転移
点および軟化点を低下させることができるとともに、そ
の低下の度合を任意に調節することができる。したがっ
て、ＰＴＣ特性の抵抗急上昇点温度の調節を任意に行な
うことができる。

【００１５】また、上述した変性剤として、非晶性熱可
塑性樹脂との反応性を有するものを用いれば、非晶性熱
可塑性樹脂間の架橋反応が簡単に起こるため、ＰＴＣ樹
脂組成物の耐熱性等の信頼性が向上する。なお、上述し
た反応性を持つ変性剤としては、たとえば、エポキシ系
樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂などが有利に
用いられる。

【００１６】

【実施例】実施例１非晶性熱可塑性樹脂として、以下の表１に示すようなガ
ラス転移点（Ｔ_g）および軟化点がそれぞれ異なる２種
類のポリビニルブチラール（以下「ＰＶＢ」）を用意し
た。また、導電性粉体として、平均粒径５μｍの球状カ
ーボンパウダーを用意した。

【００１７】

【表１】

【００１８】次に、これらＰＶＢおよびカーボンパウダ
ーを、以下の表２に示すような組成比で、図１に示すよ
うな手順に従って処理した。

【００１９】

【表２】

【００２０】図１を参照して、原料調合工程１におい
て、ＰＶＢとカーボンパウダーとを調合し、混合工程２
において、これらの粉体を乳鉢にて混合した。このと
き、溶剤としてブチルカービトールを添加し、ペースト
状の混合物を得た。次に、混練工程３において、三本ロ
ールを用いて、上述のペースト状混合物を混練した。次
に、印刷工程４において、スクリーン印刷により、ＰＴ
Ｃ樹脂組成物の膜を形成すべく印刷し、次いで、乾燥工
程５において、１５０℃で２時間の乾燥処理を行なっ
た。

【００２１】図２には、上述した印刷工程４および乾燥
工程５を経て得られたサンプル６が示されている。サン
プル６は、厚さ０．２５ｍｍのポリエチレンテレフタレ
ートからなる基材７を備える。基材７上には、銀ペース
トの焼付けによる１対の電極８および９が形成されてい
る。これら電極８および９は、ともに厚み約２０μｍで
あり、互いの間隔が１０ｍｍである。これら電極８およ
び９間に跨がるように、ＰＴＣ樹脂組成物膜１０が、前
述したように形成される。この膜は、１０ｍｍ×１４ｍ
ｍの平面寸法を有しており、その厚みは約２０μｍであ
る。

【００２２】上述のようにして得られたサンプルのＰＴ
Ｃ特性が図３に示されている。図３からわかるように、
各サンプルにおいて、ガラス転移点から軟化点間で大き
な抵抗増加を示し、かつ、ピーク抵抗値となる軟化点の
温度以上の高温領域でも抵抗値の低下が非常に小さい。

【００２３】上述した実施例１においては、マトリック
ス樹脂として、ポリビニルアセタールの１種であるＰＶ
Ｂを用いたが、ポリビニルホルマール等がある。その
他、アクリル樹脂等の非晶性熱可塑性樹脂も用いること
ができる。また、カーボンパウダーとしては、カーボン
ブラック、グラファイト等の各種カーボンパウダーのう
ち、粒子径が小さく、複雑な凝集をしたカーボンパウダ
ーより、粒子径が大きく（１〜５０μｍ）、球形に近い
形状の球状カーボンパウダーを用いる方が、マトリック
ス樹脂の体積変化に対して、導電性粒子の形成している
リンクが切断されやすくなるので、より効果的である。
また、カーボンパウダーに代えて、金、銀等の各種金属
粒子等の導電性を有する粉体を用いてもよい。なお、Ｐ
ＴＣ樹脂組成物をペースト化するための溶剤としては、
各種の有機溶剤が使用可能である。

【００２４】実施例２非晶性熱可塑性樹脂として、以下の表３に示すような特
性を有するＰＶＢを用意した。

【００２５】

【表３】

【００２６】また、この非晶性熱可塑性樹脂の熱的特性
を変化させるための変性剤として、エポキシ系可とう性
樹脂であるビスフェノールＡ系のジグルシジルエーテル
を用意した。以下の表４に示すように、非晶性熱可塑性
樹脂に、変性剤としてのエポキシ系可とう性樹脂を０、
１０、２０、３０体積％それぞれ添加し、これらと平均
粒径５μｍの球状カーボンパウダーとを、実施例１と同
様に処理し、サンプルを得た。

【００２７】

【表４】

【００２８】上述したエポキシ系可とう性樹脂は、鎖状
構造の末端にエポキシ基を持つ構造を有しており、ＰＶ
Ｂと反応することにより、ＰＶＢの分子構造における鎖
を長くして、架橋点間分子量を大きくし、その結果、架
橋密度を下げ、可とう性を付与する作用を果たす。

【００２９】上述のようにして得られたサンプルにおけ
るＰＴＣ樹脂組成物のＰＴＣ特性が図４に、また、ガラ
ス転移点および軟化点が以下の表５に示されている。

【００３０】

【表５】

【００３１】図４および表５からわかるように、可とう
性樹脂の添加量に応じて、ガラス転移点および軟化点が
低温側にシフトし、同様に抵抗立上り温度も低温側にシ
フトしている。

【００３２】実施例３非晶性熱可塑性樹脂として、実施例２と同様、表３に示
した特性を有するＰＶＢを用意した。

【００３３】他方、この非晶性熱可塑性樹脂の熱的特性
を変化させる変性剤としては、シリコーン系可とう性樹
脂であるエポキシ変性シリコーン樹脂を用意した。以下
の表６に示すように、非晶性熱可塑性樹脂に、可とう性
樹脂を、０、１０、２０、３０体積％それぞれ添加し、
これらと平均粒径５μｍの球状カーボンパウダーとを、
実施例１と同様に処理し、サンプルを得た。

【００３４】

【表６】

【００３５】この実施例３において用いたシリコーン系
可とう性樹脂も、実施例２と同様、鎖状構造の一部にエ
ポキシ基を持つ構造を有しており、ＰＶＢと反応するこ
とにより、ＰＶＢの分子構造における鎖を長くして、架
橋点間分子量を大きくし、その結果、架橋密度を下げ、
可とう性を付与する作用を果たす。

【００３６】このようにして得られた各サンプルにおけ
るＰＴＣ樹脂組成物のＰＴＣ特性が図５に、また、ガラ
ス転移点および軟化点が以下の表７に示されている。

【００３７】

【表７】

【００３８】図５および表７からわかるように、この実
施例３においても、可とう性樹脂の添加量に応じて、ガ
ラス転移点および軟化点が低温側にシフトし、同様に抵
抗立上り温度も低温側にシフトしている。

【００３９】以上説明した実施例２および３において、
マトリックス樹脂としては、実施例１の場合と同様、Ｐ
ＶＢ等のポリビニルアセタールの他、アクリル樹脂等の
非晶性熱可塑性樹脂を用いることができる。また、変性
剤である可とう性付与剤としては、エポキシ系樹脂、シ
リコーン系樹脂の他、ウレタン系樹脂も用いることがで
きる。これらの樹脂は、非晶性熱可塑性樹脂との反応性
を有しているが、このような反応性を持たない可とう性
付与剤も用いることができる。すなわち、ゴムラテック
ス等は、熱可塑性樹脂との反応性を持たないが、分散微
粒子相を形成することにより、マトリックス樹脂に可と
う性を付与することができるので、このようなゴムラテ
ックス等も可とう性付与剤として用いることができる。
さらに、実施例２および３において用いられる導電性粉
体および溶剤としては、実施例１の場合と同様、各種導
電性粉体および各種有機溶剤が使用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるＰＴＣ樹脂組成物のペーストの
作製手順の一例を示す工程図である．

【図２】この発明によるＰＴＣ樹脂組成物を評価するた
めに作製されたサンプル６を示す平面図である．

【図３】この発明の実施例１によって得られたサンプル
のＰＴＣ特性を示す図である。

【図４】この発明の実施例２によって得られたサンプル
のＰＴＣ特性を示す図である。

【図５】この発明の実施例３によって得られたサンプル
のＰＴＣ特性を示す図である。

【符号の説明】

１０ＰＴＣ樹脂組成物膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長久保博京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内 (72)発明者弓倉博実京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非晶性熱可塑性樹脂をマトリックスと
し、導電性粉体がそこに分散された、正温度特性樹脂組
成物。
【請求項２】前記非晶性熱可塑性樹脂が３０〜９０体
積％、および前記導電性粉体が７０〜１０体積％それぞ
れ含む、請求項１に記載の正温度特性樹脂組成物。
【請求項３】非晶性熱可塑性樹脂と非晶性熱可塑性樹
脂の熱的特性を変化させる変性剤との混合物をマトリッ
クスとし、導電性粉体がそこに分散された、正温度特性
樹脂組成物。
【請求項４】前記マトリックスにおいて、前記非晶性
熱可塑性樹脂が５０〜９９体積％、および前記変性剤が
５０〜１体積％それぞれ含み、かつ、前記導電性粉体
は、前記混合物３０〜９０体積％に対して７０〜１０体
積％含む、請求項３に記載の正温度特性樹脂組成物。
【請求項５】前記変性剤は、エポキシ系樹脂、ウレタ
ン系樹脂、シリコーン系樹脂およびゴムラテックスから
なる群から選ばれた１つである、請求項３または４に記
載の正温度特性樹脂組成物。
【請求項６】前記非晶性熱可塑性樹脂は、ポリビニル
アセタールまたはアクリル樹脂である、請求項１ないし
５のいずれかに記載の正温度特性樹脂組成物。
【請求項７】前記導電性粉体は、カーボンパウダーま
たは金属粒子である、請求項１ないし６にいずれかに記
載の正温度特性樹脂組成物。