JPH1074602A - 感温抵抗体及びその製造方法 - Google Patents
感温抵抗体及びその製造方法Info
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- JPH1074602A JPH1074602A JP22905996A JP22905996A JPH1074602A JP H1074602 A JPH1074602 A JP H1074602A JP 22905996 A JP22905996 A JP 22905996A JP 22905996 A JP22905996 A JP 22905996A JP H1074602 A JPH1074602 A JP H1074602A
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Abstract
感温抵抗体を提供する。 【解決手段】 (A)合成樹脂及び(B)気相法炭素繊
維からなる組成物であって、該炭素繊維のX線回折ピー
ク強度比が下記(a)及び(b)を満たす、電流方向に
一次元に配向していることを特徴とする感温抵抗体であ
る。 (a)電流の流れる方向と垂直に0〜360度の角度か
らX線を照射し、グラファイトの(002)面と(10
0)面のX線回折のピーク強度比を測定したときの最大
値(Imax)と最小値(Imin)との比(Imin
/Imax)が0.6以上 (b)電流の流れる方向からX線を照射し、グラファイ
トの(002)面と(100)面のX線回折のピーク強
度比を測定したときの強度比(Ie)とImaxとの比
(Imax/Ie)が1.5以上
Description
素子あるいは自己温度制御機能を有する発熱体などに好
適に用いられる感温抵抗体及びその製造方法に関する。
晶性重合体に導電性粉末(例えば、カーボンブラック、
金属粉末など)を配合した導電性樹脂組成物が、特定温
度領域において電気抵抗値が温度の上昇と共に急激に増
大する性質(以下「PTC特性」という)を有すること
が知られている。これらの樹脂組成物が、かかるPTC
特性を有するのは、結晶性重合体がその融点付近になる
と、結晶質から非晶質に転移する際に起こるものである
ので、温度変化に伴う抵抗変化の追随性が悪く、また、
初期抵抗値を低くするために導電性粉末を多量に添加す
る必要があり、そのために機械的性質が低下するという
問題があった。かかる問題を改善する方法として、導電
性粉末として気相法炭素繊維を使用する方法が提案され
ている(例えば、特開昭63−170902号公報、特
開平2−92960号公報など)。
の方法では、過電流・過熱保護素子などに応用するには
依然として初期抵抗値が高いという問題があった。本発
明は、かかる状況に鑑みてなされたものであり、初期抵
抗値が低く、かつ優れたPTC特性を有する感温抵抗体
を提供することを目的とする。
を重ねた結果、導電性フィラーを電流の流れ方向に一次
元的に配向させることにより上記目的を達成しうること
を見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至
った。すなわち、本発明は(A)合成樹脂及び(B)気
相法炭素繊維からなる組成物であって、該炭素繊維が電
流方向に一次元に配向していることを特徴とする感温抵
抗体を提供するものである。
しては、特に制限されるものはなく、フェノール系,ユ
リア系,エポキシ系,ウレタン系,不飽和ポリエステル
系,シリコーン系などの熱硬化性樹脂、あるいは低密度
ポリエチレン,高密度ポリエチレン,ポリプロピレン,
エチレン−プロピレン共重合体などのポリオレフィン、
オレフィン系共重合体、ポリアミド類、ポリエステル
類、フッ素含有エチレン系重合体などの熱可塑性樹脂な
どが使用でき、これらの樹脂を単独または二種以上を組
み合わせて用いることができる。これらの中でもPTC
特性に優れるものとしては、結晶性重合体が好ましい。
結晶化度としては5%以上が好ましく、特に15%以上
が好適である。
維(以下「VGCF」という)は、例えば、炭化水素な
どを有機遷移金属化合物の存在下で熱分解して得られる
ウィスカー状の繊維である。VGCFの製造方法として
は、例えば特開昭60−27700号公報に詳細な記載
がある。VGCFは、一般に直径が0.05〜10μm
で長さが1μm〜5mmであるが、本発明においては直
径が0.05〜5μmで長さが1μm〜0.1mmのも
のが好ましく、とりわけ直径が0.05〜2μmで長さ
が1μm〜0.1mmのものが好適である。さらに、本
発明のVGCFとしては、処理温度が2000℃以上が
好ましく、特に2500℃以上が好適である。合成樹脂
に対するVGCFの配合割合は、1〜50容量%が好ま
しく、とりわけ3〜30容量%が好適である。使用する
VGCFの体積抵抗値はできるだけ小さい方が好まし
く、10-2Ω・cm以下が好ましい。
Fとの組成物からなるものであるが、さらに、次の
(a)および(b)を満足する必要がある。 (a)電流の流れる方向と垂直に0〜360度の角度か
らX線を照射し、グラファイトの(002)面と(10
0)面のX線回折のピーク強度比を測定したときの最大
値(Imax)と最小値(Imin)との比(Imin
/Imax)が0.6以上 (b)電流の流れる方向からX線を照射し、グラファイ
トの(002)面と(100)面のX線回折のピーク強
度比を測定したときの強度比(Ie)とImaxとの比
(Imax/Ie)が1.5以上 電流が流れる方向と垂直な方向におけるグラファイトの
(002)面のX線回折強度が大きく、かつ角度による
変化が少ないほど合成樹脂中でのVGCFの一次元配向
性に優れているということができる。上記Imin/I
maxは0.8以上が好ましく、特に0.9以上が好適
である。Imin/Imaxが0.6未満では初期抵抗
値が高くなるので好ましくない。また、Imax/Ie
は3.0以上が好ましく、特に5.0以上が好適であ
る。Imax/Ieが1.5未満ではPTC特性に劣る
ので好ましくない。
は架橋助剤を添加したり、放射線あるいは電子線照射に
より架橋してもよい。また、所望により当該技術分野に
おいて慣用の各種添加剤、例えば安定剤、難燃剤、着色
剤等を本発明の特長を損なわない程度に配合することも
できる。本発明の感温抵抗体に使用する電極の材質につ
いては、特に制限されるものはないが、耐酸化性の面か
らNiが好ましい。また、電極形成方法についても特に
制約はないが、熱融着、真空蒸着、スパッタリング、メ
ッキなどの方法を適宜採用できる。
知の混練装置、例えばロールミキサー、バンバリーミキ
サー、一軸押出機、二軸押出機等を用いて混練する。そ
の後、先端に絞りノズルを設けた公知の押出成形機を用
いてノズルの形状により糸、丸棒、板、シート、フィル
ム等の形状に成形することができる。絞りノズルの形状
はテーパー状に絞られているのが好ましい。また、ノズ
ルの入口断面積(S1)と出口断面積(S2)との比
(S2/S1)(以下「絞り比率」という)は0.2以
下が好ましく、特に0.1以下が好適である。成形速度
は遅いほうが配向にとっては好ましい。得られた成形体
を樹脂の押出流れ方向と垂直に切断し、その両面に電極
を形成することにより感温抵抗体が得られる。合成樹脂
として熱硬化性樹脂を用いる場合は、上記の方法で成形
した後、硬化させればよい。以後は上記の方法により抵
抗体を作製する。
明する。合成樹脂として、高密度ポリエチレン(日本ポ
リオレフィン社製、ジェイレックス6080)(以下
「PE」という)、ポリプロピレン(日本ポリオレフン
社製、ジェイアロマーSMA−410)(以下「PP」
という)及びエポキシ樹脂(シェル化学社製、エピコー
ト)(以下「EPX」という)を用いた。VGCFとし
て、ベンゼンを原料にフェロセン触媒で合成し、温度3
000℃で熱処理して得られた以下のものを用いた。 VF1:直径0.2μm、長さ15μm、体積抵抗値4×10-3Ω・cm VF2:直径1.0μm、長さ80μm、体積抵抗値7×10-3Ω・cm VF3:直径2.0μm、長さ0.1mm、体積抵抗値5×10-3Ω・cm VF4:直径1.5μm、長さ30μm、体積抵抗値1×10-2Ω・cm
RTP300を使用し、以下の条件で測定した。 X線源:CuKα線 スキャン速度:5°/min スリット幅:1°(DS)、1°(SS)、0.3mm
(RS) モノクロ:グラファイト PTC特性は、デジタルマルチメーター(AVANTE
ST社製、R6871E)を用いてPEについては23
〜135℃、PP及びEPXについては23〜200℃
の範囲を測定した。抵抗変化率は23℃における体積抵
抗値(ρ1)とシッチング温度における体積抵抗値(ρ
max)との比(ρmax/ρ1)で示した。なお、ス
イッチング温度とは抵抗値が急激に立ち上がる部分の両
側にある実質的に直線である線を延長して得られる交点
に対応する温度のことをいう。VGCFの体積抵抗値
は、三菱化学製粉体抵抗測定装置を用いて圧密度と体積
抵抗との関係を測定し、真密度における値を求めた。
CFをラボプラストミルで混練し、得られた組成物を絞
り比率0.045の2mmφノズルを装着したメルトイ
ンデクサー(TAKARA KOGYO社製、L201
型)を用いて丸棒に押出成形した。得られた丸棒を厚さ
1mmに切断して、両断面に白金を真空蒸着し、銀ペー
ストにてリード線を固定して感温抵抗体を得た。得られ
た抵抗体のX線回折及びPTC特性を測定した。実施例
1で得られた抵抗体のPTC特性曲線を図1に示す。
例1と同様に行った。 実施例7 絞り比率0.01の2mmφノズルを用いた以外は実施
例1と同様に行った。 実施例8 連続押出機で混練し、絞り比率0.005の2mmφノ
ズルを用いた以外は、実施例1と同様に行った。 実施例9 VGCFの熱処理を2500℃で行った以外は実施例と
同様にして行った。 実施例10 切断サンプルの厚さが10mmである以外は実施例1と
同様にして行った。 実施例11 VGCFの熱処理を2100℃で行った以外は実施例と
同様にして行った。 実施例12 絞り比率0.01で5mm×30mmの板状に押出成形
した以外は実施例1と同様に行った。 実施例13 EPXとVGCFを混合後、硬化剤を添加して混合し、
さらにメルトインデクサーに投入し、常温で内径2mm
の銅製の筒に押し出した。筒を120℃に加熱し硬化さ
せた。以降は実施例1のとおりに行った。
打ち抜いた。得られた成形体の相対する2つのプレス面
に白金を蒸着し、以降は実施例1と同様に行った。 比較例2 成形体のプレス面以外の面を電極にした以外は比較例1
と同様に行った。以上の結果を表1に示す。
く、かつPTC特性に優れるので、特に過電流・過熱保
護素子として有用である。
性曲線を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 (A)合成樹脂及び(B)気相法炭素繊
維からなる組成物であって、該炭素繊維のX線回折ピー
ク強度比が下記(a)及び(b)を満たす、電流方向に
一次元に配向していることを特徴とする感温抵抗体。 (a)電流の流れる方向と垂直に0〜360度の角度か
らX線を照射し、グラファイトの(002)面と(10
0)面のX線回折のピーク強度比を測定したときの最大
値(Imax)と最小値(Imin)との比(Imin
/Imax)が0.6以上 (b)電流の流れる方向からX線を照射し、グラファイ
トの(002)面と(100)面のX線回折のピーク強
度比を測定したときの強度比(Ie)とImaxとの比
(Imax/Ie)が1.5以上 - 【請求項2】 (B)気相法炭素繊維は、直径が0.0
5〜5μmで長さが1μm〜0.1mmである請求項1
記載の感温抵抗体。 - 【請求項3】 23℃における初期体積抵抗値が3Ω・
cm以下であり、かつ抵抗変化率が104 以上である請
求項1または請求項2記載の感温抵抗体。 - 【請求項4】 絞り比率が0.2以下の絞りノズルを用
いて押出し成形することを特徴とする請求項1記載の感
温抵抗体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22905996A JP3658881B2 (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 感温抵抗体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22905996A JP3658881B2 (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 感温抵抗体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1074602A true JPH1074602A (ja) | 1998-03-17 |
| JP3658881B2 JP3658881B2 (ja) | 2005-06-08 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22905996A Expired - Fee Related JP3658881B2 (ja) | 1996-08-29 | 1996-08-29 | 感温抵抗体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3658881B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003234110A (ja) * | 2002-02-07 | 2003-08-22 | Mitsubishi Pencil Co Ltd | 燃料電池用セパレータ及びその製造方法 |
-
1996
- 1996-08-29 JP JP22905996A patent/JP3658881B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003234110A (ja) * | 2002-02-07 | 2003-08-22 | Mitsubishi Pencil Co Ltd | 燃料電池用セパレータ及びその製造方法 |
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| JP3658881B2 (ja) | 2005-06-08 |
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