JPH0794018A - 導電性複合体 - Google Patents

導電性複合体

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JPH0794018A
JPH0794018A JP26196893A JP26196893A JPH0794018A JP H0794018 A JPH0794018 A JP H0794018A JP 26196893 A JP26196893 A JP 26196893A JP 26196893 A JP26196893 A JP 26196893A JP H0794018 A JPH0794018 A JP H0794018A
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JP
Japan
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resistance
molecular weight
conductive composite
conductive
glassy carbon
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JP26196893A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kajimaru
弘 梶丸
Akira Ito
顕 伊藤
Keiichi Asami
圭一 浅見
Yoshiaki Iwaya
嘉昭 岩屋
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Unitika Ltd
Original Assignee
Unitika Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐電性に優れ、極めて狭い温度範囲において
抵抗の最大変化率が極めて大きいという正特性温度係数
を有する導電性複合体を提供する。 【構成】 超高分子量ポリエチレンと粒状グラッシーカ
ーボンとからなり、125〜140℃の温度範囲におい
て抵抗の最大変化率が1×105 以上の正特性温度係数
を有することを特徴とする導電性複合体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐電圧に優れ、極めて
狭い温度範囲において抵抗の最大変化率が極めて大きい
という正特性温度係数(以下、PTCという)を有する
導電性複合体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】PTCとは、特定の温度領域において、
その電気抵抗値が温度の上昇と共に急激に増加する性質
のことであり、従来PTCの性質を有する導電性組成物
としては、ポリエチレンやポリプロピレンあるいはナイ
ロンなどの結晶性ポリマーにカーボンブラックや金属粉
末を充填した導電性組成物が知られている。例えば、特
開昭61−218117号公報には、分子量20〜40
万のポリエチレンとカーボンブラックを混合しペレット
化した後、射出成形法により得られた成形物に電子線を
照射して得た、PTCの性質を有する導電性組成物が開
示されている。また、特開昭62−167358号公報
には、ポリエチレン等の有機高分子とカーボンブラック
を溶融混合し、それを微粉砕し電子線を照射した後、マ
トリックスポリマーとブレンドして成形し、さらに電子
線を照射して得た、PTCの性質を有する導電性ポリマ
ー組成物が開示されている。また、特開平1−1107
02号公報には、グラファイトやカーボンブラックの存
在下で結晶性高分子物質を混練する際に、有機過酸化物
を添加し、この有機過酸化物の熱分解以上で混練してグ
ラフト化させることによりPTC特性を繰り返した後も
抵抗値が安定している過電流保護素子が開示されてい
る。さらに、特開平4−96202号公報には、超高分
子量ポリオレフィンと微粒状グラッシーカーボンとから
なり、電気抵抗値が正特性温度係数を有する導電性複合
体が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来の
ものは、いずれの場合にも、抵抗の変化する温度範囲が
広く、周囲の温度の影響を受けやすいという欠点を有し
ていた。本発明の目的は、極めて狭い温度範囲において
抵抗の最大変化率が極めて大きいというPTC特性を有
する導電性複合体を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究した結果、超高分子量ポリエチレ
ンと、粒状グラッシーカーボンとからなる導電性複合体
により、上記の課題が解決できることを見い出し、本発
明に到達したものである。すなわち、本発明は、超高分
子量ポリエチレンと粒状グラッシーカーボンとからな
り、125〜140℃の温度範囲において抵抗の最大変
化率が1×105 以上のPTCを有することを特徴とす
る導電性複合体を要旨とするものである。
【0005】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
導電性複合体は、超高分子量ポリエチレンと粒状グラッ
シーカーボンとからなり、粒状グラッシーカーボンの含
有量としては、20〜80重量%が好ましく、特に30
〜60重量%が好ましい。グラッシーカーボンの含有量
が20重量%未満では充分な導電性が得られ難く、80
重量%を超えると複合体の強度が弱くなる傾向にあり、
好ましくない。
【0006】本発明で用いられる超高分子量ポリエチレ
ンとは、デカリン溶媒中(135℃)で測定した分子量
が100万以上のものをいい、特に100万以上、60
0万以下のものが好ましい。分子量が100万未満であ
ると得られた複合体の強度が充分でなく、600万を超
えると成形が困難になることがある。本発明で用いられ
る超高分子量ポリエチレンとしては、例えば、平均粒子
径が5〜800μmのものが使用され、特に10〜10
0μmのものが好ましい。平均粒子径が5μm未満のも
のは二次凝集をおこしやすく、800μmを超えるもの
を使用すると充分な強度を有する複合体が得られにくく
なる。本発明で用いられる粒状グラッシーカーボンとし
ては、フルフリルアルコール樹脂、フェノール樹脂等の
熱硬化性樹脂を原料として炭素化又は黒鉛化したものが
使用できるが、球状フェノール樹脂粒子を1000℃以
上で焼成したもの(例えば、ユニチカ社製のユニベック
スとして入手できる。)が最も好ましい。本発明におい
ては、平均粒子径が1〜70μmの粒状グラッシーカー
ボンを使用することが好ましく、特に、平均粒子径が1
0〜50μmのものが好ましい。平均粒子径が1μm未
満のものでは、充分なPTCの性質が得られず、また、
平均粒子径が70μmより大きいものではPTCの性質
を示した後、常温に戻したとき初期の抵抗値に戻りにく
くなる。
【0007】これらの成分の配合により、室温(10〜
30℃)で約5Ω・cm以下の体積抵抗率を有し、12
5〜140℃の温度範囲において抵抗の最大変化率が1
×105 以上のPTCを有する導電性複合体が得られ
る。ここで、抵抗の最大変化率とは125〜140℃の
温度範囲における抵抗の最大値と最小値の比のことであ
る。
【0008】本発明の導電性複合体を製造するには、超
高分子量ポリエチレンと粒状グラッシーカーボンを所定
量混合した後、混合物を加熱下で圧縮成形することによ
り製造することができる。このとき、必要に応じて、離
型剤、酸化防止剤、炭酸カルシウム等の充填剤を添加し
てもよい。
【0009】加熱下で圧縮成形するときの加熱温度とし
ては、130〜200℃の範囲が好ましく、140〜1
90℃の範囲がより好ましい。130℃より低い温度で
は、充分な強度が得られず、200℃より高い温度で
は、超高分子量ポリエチレンが粒状グラッシーカーボン
の表面を覆うために充分な導電性が得られにくくなる。
【0010】成形圧力としては、10〜1500Kg/cm2
が適当であり、好ましくは40〜700Kg/cm2である。
プレス時間としては、10〜360秒が適当であり、好
ましくは20〜300秒である。プレス圧が10Kg/cm2
より小さい場合や、プレス時間が10秒より少ない場合
は、充分な強度が得られにくくなる。また、プレス圧が
1500Kg/cm2を超える場合や、プレス時間が360秒
を超える場合は不経済であり、好ましくない。このよう
にして得られた導電性複合体は、より安定したPTCを
得るために熱処理することが好ましい。熱処理の条件と
しては、80〜200℃、10分〜20時間が好まし
く、特に、130〜180℃、30分〜5時間が好まし
い。80℃及び10分未満では、充分なPTCの性質が
得られにくくなり、200℃及び20時間を超えると、
超高分子量ポリエチレンが劣下してしまい好ましくな
い。
【0011】
【実施例】次に、本発明を実施例によって具体的に説明
する。なお、実施例中の測定項目は次のようにして測定
した。
【0012】1)室温(25℃)、80℃での体積抵抗
率 Loresta AP MCP-T400 (三菱油化社製)により測定し
た。尚、測定に使用した導電性複合体のサイズは15mm
φ,1mm厚である。
【0013】2)抵抗の最大変化率 加圧成形後の導電性複合体(15mmφ,1mm厚)に導電性ペ
ーストを塗布し、この複合体をオーブン中、1℃/分で
昇温していき、125〜140℃の温度範囲における抵
抗の最大値と最小値の比を求めた。
【0014】3)サイクルテスト 加圧成形後の導電性複合体(15mmφ,1mm厚)に導電性ペ
ーストを塗布し、10Vで15秒間保持し、電圧を印加
せずに345秒間保持し、これを1サイクルとして、1
0サイクル行った後、ペーストを剥し、室温(25℃)
での体積抵抗率を測定し、サイクルテスト前の体積抵抗
率からの変化率を次式により算出した。
【0015】4)耐電圧 耐電圧とは、PTCの性質を安定して維持できる限界の
電圧値のことであり、PTCの性質を示しているときに
は、理論的に次式が成立する。P=VI=一定 、両辺
の対数をとると LogV+LogI=Logk(kは定数)…………(1) ここでPは電力、Vは電圧、Iは電流を表す。そこで、
加圧成形後の導電性複合体(15mmφ,1mm厚)に導電性ペ
ーストを塗布し、この複合体に電圧を徐々に印加してい
き、次式(2)の計算値が−0.85以上になるときの
電圧値を耐電圧とした。 ここでV10は10Vを、I10は10Vでの電流値を、
V、Iはそれぞれ10Vを超える電圧値とそのときの電
流値とを表す。
【0016】実施例1 分子量200万の超高分子量ポリエチレン粉末(ミペロ
ン、三井石油化学社製)60重量%と、1900℃で焼
成された平均粒子径15μmの粒状グラッシーカーボン
(ユニチカ社製)40重量%とをドライブレンドして混
合物を得た。この混合物を金型に充填し、金型温度18
0℃、プレス圧40kg/cm2で5分間プレスを行い、加圧
下で冷却して導電性複合体を得た。このようにして得ら
れた導電性複合体をさらに150℃で1時間熱処理し
て、室温での体積抵抗率が1.2×100 Ω・cmであ
る導電性複合体を得た。
【0017】この導電性複合体に導電性ペーストを塗布
し、以下の実験を行った。この導電性複合体をオーブン
中に保持し、1℃/分で昇温していき、抵抗値を測定し
ていくと125℃付近から抵抗が大きく上昇し始め、1
35℃で最大の抵抗を示した。この結果から、この複合
体の125〜140℃の温度範囲において、抵抗の最大
変化率を算出すると、3.5×106 であった。また、
PTCの性質を発現させた後、常温(25℃)に戻した
ときに体積抵抗率が初期の値に戻っているかどうかを調
べるために、サイクルテストを行った結果、サイクルテ
スト前に対する体積抵抗率の変化率は3.0%と安定し
ていた。また、PTCの性質を安定して維持できる限界
の電圧値を耐電圧として試験をしてみたところ、この導
電性複合体の耐電圧は70Vであった。抵抗の最大変化
率とサイクルテストの結果及び耐電圧を表1に示す。
【0018】実施例2 分子量200万の超高分子量ポリエチレン粉末(ミペロ
ン、三井石油化学社製)47.5重量%と、1000℃
で焼成された平均粒子径15μmの粒状グラッシーカー
ボン(ユニチカ社製)52.5重量%とをドライブレン
ドして混合物を得た。この混合物を金型に充填し、金型
温度180℃、プレス圧40kg/cm2で5分間プレスを行
い、加圧下で冷却して導電性複合体を得た。このように
して得られた導電性複合体をさらに150℃で1時間熱
処理して、室温(25℃)での体積抵抗率が1.8×1
0 Ω・cmである導電性複合体を得た。このようにし
て得た導電性複合体を実施例1と同様にして125〜1
40℃の温度範囲における抵抗の最大変化率とサイクル
テスト及び耐電圧を測定した結果を表1に示す。
【0019】実施例3 分子量200万の超高分子量ポリエチレン粉末(ミペロ
ン、三井石油化学社製)47.5重量%と、1000℃
で焼成された平均粒子径20μmの粒状グラッシーカー
ボン(ユニチカ社製)52.5重量%とをドライブレン
ドして混合物を得た。この混合物を金型に充填し、金型
温度180℃、プレス圧40kg/cm2で5分間プレスを行
い、加圧下で冷却して導電性複合体を得た。このように
して得られた導電性複合体をさらに150℃で1時間熱
処理して、室温(25℃)での体積抵抗率が3.5×1
0 Ω・cmである導電性複合体を得た。このようにし
て得た導電性複合体を実施例1と同様にして125〜1
40℃の温度範囲における抵抗の最大変化率とサイクル
テスト及び耐電圧を測定した結果を表1に示す。
【0020】実施例4 分子量200万の超高分子量ポリエチレン粉末(ミペロ
ン、三井石油化学社製)55重量%と、1900℃で焼
成された平均粒子径20μmの粒状グラッシーカーボン
(ユニチカ社製)45重量%とをドライブレンドして混
合物を得た。この混合物を金型に充填し、金型温度18
0℃、プレス圧40kg/cm2で5分間プレスを行い、加圧
下で冷却して導電性複合体を得た。このようにして得ら
れた導電性複合体をさらに150℃で1時間熱処理し
て、室温(25℃)での体積抵抗率が4.4×100 Ω
・cmである導電性複合体を得た。このようにして得た
導電性複合体を実施例1と同様にして125〜140℃
の温度範囲における抵抗の最大変化率とサイクルテスト
及び耐電圧を測定した結果を表1に示す。
【0021】比較例1 分子量100万の超高分子量ポリエチレン粉末(PE-COM
P-1407、東洋インキ社製)70重量%と、1900℃で
焼成された平均粒子径20μmの粒状グラッシーカーボ
ン(ユニチカ社製)30重量%とをドライブレンドして
混合物を得た。この混合物を金型に充填し金型温度14
5℃、プレス圧150Kg/cm2で10秒間プレスを行い加
圧下で冷却することにより、室温での体積抵抗が1.3
×100Ω・cmである導電性複合体を得た。このよう
にして得た導電性複合体を実施例1と同様にして125
〜140℃の温度範囲における抵抗の最大変化率とサイ
クルテスト及び耐電圧を測定した結果を表1に示す。
【0022】比較例2 分子量100万の超高分子量ポリエチレン粉末(PE-COM
P-1407、東洋インキ社製)70重量%及びカーボンブラ
ック(ケッチェンブラック EC、ライオン社製)30
重量%に代えた以外は、実施例1と同様に処理し、室温
での体積抵抗率が2.4×100 Ω・cmである導電性
複合体を得た。このようにして得た導電性複合体を実施
例1と同様にして125〜140℃の温度範囲における
抵抗の最大変化率とサイクルテスト及び耐電圧を測定し
た結果を表1に示す。
【0023】
【表1】
【0024】表1から、実施例1〜4は、比較例1〜2
と比べて室温での体積抵抗率と80℃での体積抵抗率と
がほとんど変化していないので、周囲の温度を受けにく
いことが明らかである。
【0025】
【発明の効果】本発明の導電性複合体は、耐電圧に優
れ、125〜140℃という極めて狭い温度範囲におい
て抵抗の最大変化率が極めて大きいPTCを有している
ので、周囲の温度を受けにくく、電気デバイスのヒュー
ズ、面状発熱体等に最適に用いられる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩屋 嘉昭 京都府宇治市宇治小桜23番地 ユニチカ株 式会社中央研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超高分子量ポリエチレンと粒状グラッシ
    ーカーボンとからなり、125〜140℃の温度範囲に
    おいて抵抗の最大変化率が1×105 以上の正特性温度
    係数を有することを特徴とする導電性複合体。
JP26196893A 1993-09-24 1993-09-24 導電性複合体 Pending JPH0794018A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26196893A JPH0794018A (ja) 1993-09-24 1993-09-24 導電性複合体

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JP26196893A JPH0794018A (ja) 1993-09-24 1993-09-24 導電性複合体

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JPH0794018A true JPH0794018A (ja) 1995-04-07

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ID=17369162

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JP26196893A Pending JPH0794018A (ja) 1993-09-24 1993-09-24 導電性複合体

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JP (1) JPH0794018A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0730282A3 (en) * 1995-02-28 1997-06-04 Unitika Ltd PCT element and manufacturing method
JP2008138134A (ja) * 2006-12-05 2008-06-19 Sakushin Kogyo Kk 半導電性超高分子量ポリエチレン組成物とそれよりなるフィルムとその製造方法
US8623801B2 (en) 2008-09-30 2014-01-07 Ntn Corporation Electrically conductive polyethylene resin composition, electrically conductive polyethylene resin molding sliding bearing, and sliding sheet

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