JPS60262856A - 導電性重合体組成物並びにこれを用いたヒ−タ− - Google Patents
導電性重合体組成物並びにこれを用いたヒ−タ−Info
- Publication number
- JPS60262856A JPS60262856A JP12063884A JP12063884A JPS60262856A JP S60262856 A JPS60262856 A JP S60262856A JP 12063884 A JP12063884 A JP 12063884A JP 12063884 A JP12063884 A JP 12063884A JP S60262856 A JPS60262856 A JP S60262856A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
本発明は、その抵抗値がある特定の温度領域に達すると
、急激に正の温度係数に従って増大する性質を示す導電
性重合体組成物並びにこわを用いた自己温度制御作用を
発揮するヒーターに関するＣ〔従来技術の問題点〕 従来プラント、寒冷地での凍結防止や移送流体の保温の
だめのヒーターとしてニクロム線や無機絶縁電線（導体
および外部導体の間Ｏで酸化マグネシウムなどの絶縁性
粉体を充填した構造）が使用されてきたが、これらは電
圧が一定である限り一定の出力を保持しており、エネル
ギーを大石に消費する欠点があった。
、急激に正の温度係数に従って増大する性質を示す導電
性重合体組成物並びにこわを用いた自己温度制御作用を
発揮するヒーターに関するＣ〔従来技術の問題点〕 従来プラント、寒冷地での凍結防止や移送流体の保温の
だめのヒーターとしてニクロム線や無機絶縁電線（導体
および外部導体の間Ｏで酸化マグネシウムなどの絶縁性
粉体を充填した構造）が使用されてきたが、これらは電
圧が一定である限り一定の出力を保持しており、エネル
ギーを大石に消費する欠点があった。
そこで前記欠点を解決するものとして出力が温度によっ
て変化する特性、すなわち自己温度制御作用を有するヒ
ーターが提案されたが、その中でもセラミックや半導体
を使用するものは、高価であるので特殊な用途によって
は使用されているものの一般の用途ＶＣｌ′ｉ適さない
。捷だ、ポリマー材料をベースとした自己温度制御作用
を有するヒーターは、その抵抗値がある特定の温度領域
に達すると、５激に正の温度係数に従って増大する性質
（以下、ＰＴＣ特性という）を付与するの（Ｃ，導電性
カーボンブラックあるいは金属粉末を添加しているが、
導電性カーボンブラックを添加する方法は、製造条件に
よって抵抗変化を受けやすいという致命的な欠点がある
し、金属粉末を添加する方法は、ポリマの熱劣化を促進
したり、水の浸入によって腐食するなどの難点がある０
さらに好ましいＰＴＣ特性を長期間に渡って安定させる
ことが困難であった。
て変化する特性、すなわち自己温度制御作用を有するヒ
ーターが提案されたが、その中でもセラミックや半導体
を使用するものは、高価であるので特殊な用途によって
は使用されているものの一般の用途ＶＣｌ′ｉ適さない
。捷だ、ポリマー材料をベースとした自己温度制御作用
を有するヒーターは、その抵抗値がある特定の温度領域
に達すると、５激に正の温度係数に従って増大する性質
（以下、ＰＴＣ特性という）を付与するの（Ｃ，導電性
カーボンブラックあるいは金属粉末を添加しているが、
導電性カーボンブラックを添加する方法は、製造条件に
よって抵抗変化を受けやすいという致命的な欠点がある
し、金属粉末を添加する方法は、ポリマの熱劣化を促進
したり、水の浸入によって腐食するなどの難点がある０
さらに好ましいＰＴＣ特性を長期間に渡って安定させる
ことが困難であった。
本発明は・このような点に鑑み前記欠点を解決し、良好
なＰＴＣＩｆｆ性を有する導電性重合体組成物並びにこ
れを用いたヒーターを提供せんとするもので、その要旨
は、ポリマーに導電性カーボンブラックおよび特定量の
フィラーを組合せて配合したことにある０ ここで、ポリマーとは一般に広範に使用されている高分
子材料を指すものであり、ポリエチレン、二手レン共重
合体、ポリエステル、フッ素樹脂、フッ素ゴム、アクリ
ルゴム、ポリ塩化ビニル、・・・等を挙けることができ
、これら（は例示でありこれらに限定されず、これらの
ポリマーは単独もしくは２種以上組合せて使用されるＣ また導電性カーボンブラックとしては、アセチレンブラ
ックおよびファーネスブラックで表面積が大きいもの５
例えばパルカンＸＣ−７２，Ｃ，ＳＣ（いずれもギヤポ
ット社製品）、ケッチェンブラックＥＣ（アクゾ社製品
）、Ｈ８−５００（旭カーボン社製品）などがあけられ
る。
なＰＴＣＩｆｆ性を有する導電性重合体組成物並びにこ
れを用いたヒーターを提供せんとするもので、その要旨
は、ポリマーに導電性カーボンブラックおよび特定量の
フィラーを組合せて配合したことにある０ ここで、ポリマーとは一般に広範に使用されている高分
子材料を指すものであり、ポリエチレン、二手レン共重
合体、ポリエステル、フッ素樹脂、フッ素ゴム、アクリ
ルゴム、ポリ塩化ビニル、・・・等を挙けることができ
、これら（は例示でありこれらに限定されず、これらの
ポリマーは単独もしくは２種以上組合せて使用されるＣ また導電性カーボンブラックとしては、アセチレンブラ
ックおよびファーネスブラックで表面積が大きいもの５
例えばパルカンＸＣ−７２，Ｃ，ＳＣ（いずれもギヤポ
ット社製品）、ケッチェンブラックＥＣ（アクゾ社製品
）、Ｈ８−５００（旭カーボン社製品）などがあけられ
る。
サラニ、フィラーとしては、クレー、タルク、二酸化け
い素、ケイ藻土、軽石粉、雲母粉、二硫化電性カーボン
ブランクの添加量は・ポリマーの種類、導電性カーボン
ブラックの種類によって変動するので一義的にきめるこ
とは困難であるが、これらの点を勘案するとポリマー１
００重量部に灼して３〜５０重量部の範囲を用いること
が望ましい。それは、導電性カーボンブラックの表面積
や粒子の形態が影響しストラフチャーが変るためで、ｅ
ｌｌ ｔはアセチレンブラック（表面積７０η６）は２
０〜５０重量部添加するとＰＴＣ％性が得られるし、ケ
ツチッグブラックＥＣ（表面ｆＪ１１０００う）の場合
には５〜３０重量部の範囲で同様の効果が認められ、着
た、同一表面積をもったカーボンブラックでも表面の活
性基や形態のちがいによって添加量が異なるからである
ｅ導電性カーボンブラックの場合、添加量が少なすぎる
と抵抗値が大きすぎて発熱しなくなるＣ逆に多くなると
抵抗が低くなると同時に、抵抗値の温度依存性がなくな
りＰＴＣ特性を示さなくなる。
い素、ケイ藻土、軽石粉、雲母粉、二硫化電性カーボン
ブランクの添加量は・ポリマーの種類、導電性カーボン
ブラックの種類によって変動するので一義的にきめるこ
とは困難であるが、これらの点を勘案するとポリマー１
００重量部に灼して３〜５０重量部の範囲を用いること
が望ましい。それは、導電性カーボンブラックの表面積
や粒子の形態が影響しストラフチャーが変るためで、ｅ
ｌｌ ｔはアセチレンブラック（表面積７０η６）は２
０〜５０重量部添加するとＰＴＣ％性が得られるし、ケ
ツチッグブラックＥＣ（表面ｆＪ１１０００う）の場合
には５〜３０重量部の範囲で同様の効果が認められ、着
た、同一表面積をもったカーボンブラックでも表面の活
性基や形態のちがいによって添加量が異なるからである
ｅ導電性カーボンブラックの場合、添加量が少なすぎる
と抵抗値が大きすぎて発熱しなくなるＣ逆に多くなると
抵抗が低くなると同時に、抵抗値の温度依存性がなくな
りＰＴＣ特性を示さなくなる。
捷た、フィラーの添加量は、導電性カーボンブラックを
配合したポリマー１００重量部に対して０．０５〜５０
重量部、好渣しくは０．５〜１０重量部の範囲で用い
ることが望ましい０そして、本発明で前述のようなフィ
ラーを用いるのは、フィラーは抵抗を小さくする作用は
導電性カーボンブラックに比較して極めて少なく、捷た
、加工条件などの変動による抵抗変化も極めて少なく、
さらに加工条件（寸法等）を安定化させる特徴を有する
０その添加量は、０．０５ 重量部未満では抵抗安定作
用が充分な効果を発揮できず、逆に５０重量部を越える
とポリマーの物性や加工性を著しく（ｏなうので、前記
範囲とされるＣ なお、その他の添加物として必要に応じて酸化防止剤、
防錆剤、安定剤、可塑剤、滑剤、金属不活性化剤（例え
ば銅害防止剤）等を添加してもよい。また、ポリマーは
そのまま使用してもよいし、加熱変形を防止するため、
適当な方法、例えば電子線照射、有機過酸化物や硫黄等
による化学架橋、シランクラフト−水架橋法等で架橋し
たものでもよい。このような組成物は、例えば溶融成型
により所定の形状に、通常２本或いはそ九以上の電極を
配置して成型されてヒーターとして構成されるにのよう
なＰＴＣ特性を発現する重合体組成物は、そのｉｔでも
用いられるが、安全上、外層にゴムやプラスチック、例
えばフッ素樹脂の絶縁体やシース、さらに機械的保護を
付与するため金属編組等を用いてもよい。
配合したポリマー１００重量部に対して０．０５〜５０
重量部、好渣しくは０．５〜１０重量部の範囲で用い
ることが望ましい０そして、本発明で前述のようなフィ
ラーを用いるのは、フィラーは抵抗を小さくする作用は
導電性カーボンブラックに比較して極めて少なく、捷た
、加工条件などの変動による抵抗変化も極めて少なく、
さらに加工条件（寸法等）を安定化させる特徴を有する
０その添加量は、０．０５ 重量部未満では抵抗安定作
用が充分な効果を発揮できず、逆に５０重量部を越える
とポリマーの物性や加工性を著しく（ｏなうので、前記
範囲とされるＣ なお、その他の添加物として必要に応じて酸化防止剤、
防錆剤、安定剤、可塑剤、滑剤、金属不活性化剤（例え
ば銅害防止剤）等を添加してもよい。また、ポリマーは
そのまま使用してもよいし、加熱変形を防止するため、
適当な方法、例えば電子線照射、有機過酸化物や硫黄等
による化学架橋、シランクラフト−水架橋法等で架橋し
たものでもよい。このような組成物は、例えば溶融成型
により所定の形状に、通常２本或いはそ九以上の電極を
配置して成型されてヒーターとして構成されるにのよう
なＰＴＣ特性を発現する重合体組成物は、そのｉｔでも
用いられるが、安全上、外層にゴムやプラスチック、例
えばフッ素樹脂の絶縁体やシース、さらに機械的保護を
付与するため金属編組等を用いてもよい。
〔実施例〕
実施例 １
低密度ポリエチレン（ＭＩ ６）１００重量部１’ｌし
て、アセチレンブラック２０重量部、クレー５重量部を
加え、さらに酸化防止剤としてテトラキス−〔メチレン
−（３，５ジターシヤ１１ブチル４ヒドロキシハイドロ
シンナメート）〕メタン０．２重量部を加えた〇 この組成物２を４０＋ｗ＋押出機で第１図のような構造
、すなわち２芯平行配置した電極導体１ａ・１ｂを共通
被覆した形となるように押出し成形し、さらにその上に
ポリエチレンからなる絶縁層３を押出し成形した後、電
子線を用いて３０ Ｍｒａ ｄ、ｆ照射架橋したに れに第２因に示すように２本の電極導体１ａ、１ｂ間に
電源４を接続し１００Ｖの電圧を印加した結果４５Ｃの
発熱温度が得られ、この発熱温度の最高値と最低値の範
囲はｉｏｃ以内であった０１だ、８５Ｃのオーブン中で
１００Ｖ通電でエイジインクを行った結果１００日以上
安定であったＣ実施例 ２ エチレン−酢酸ビニル共重合体（酢酸ビニル量１４％、
ＭＩ＝１５）１００重量部に対して、アセチレンブラッ
ク３５重量部、タルり１０重量部を加え、さらに酸化防
止剤として４．４′−チオビス（６−ターシャリ−ｍ−
クレゾール）を０．２重量部、架橋剤としてジキュミル
・ぐ−オキサイドを２５重１部加えたに の組成物２牛を４０ｍ押出機で第１図のような構造の形
、すなわち平行配置した２本の電極導体１ａ、１ｂを共
通被覆した形となるように押出成形し、１５ ”／７の
水蒸気圧で架橋した０押出温度、押出圧力等の加工条件
を変化させても変動は少なかったＣ 実施例 ３ ポリエチレン（ＭＩ＝５）１００重景承部対して、ケッ
チェンブラックＥＣｊ ７重責部、クレー５重量部を加
え、酸化防止剤としてボ１７２，２１４、トリメチル−
１，２−ジヒドロキシ＋１ン１重量部を加えた０ 押出機によって第１吹１の形状４（ｆｓした後、電子線
を用い７３０Ｍｒａｄ で照射架橋した０１００■印加
した場合、４５Ｃの一定発熱温度が得られ、加工条件に
よるバラツキも１０Ｃ以内であった。
て、アセチレンブラック２０重量部、クレー５重量部を
加え、さらに酸化防止剤としてテトラキス−〔メチレン
−（３，５ジターシヤ１１ブチル４ヒドロキシハイドロ
シンナメート）〕メタン０．２重量部を加えた〇 この組成物２を４０＋ｗ＋押出機で第１図のような構造
、すなわち２芯平行配置した電極導体１ａ・１ｂを共通
被覆した形となるように押出し成形し、さらにその上に
ポリエチレンからなる絶縁層３を押出し成形した後、電
子線を用いて３０ Ｍｒａ ｄ、ｆ照射架橋したに れに第２因に示すように２本の電極導体１ａ、１ｂ間に
電源４を接続し１００Ｖの電圧を印加した結果４５Ｃの
発熱温度が得られ、この発熱温度の最高値と最低値の範
囲はｉｏｃ以内であった０１だ、８５Ｃのオーブン中で
１００Ｖ通電でエイジインクを行った結果１００日以上
安定であったＣ実施例 ２ エチレン−酢酸ビニル共重合体（酢酸ビニル量１４％、
ＭＩ＝１５）１００重量部に対して、アセチレンブラッ
ク３５重量部、タルり１０重量部を加え、さらに酸化防
止剤として４．４′−チオビス（６−ターシャリ−ｍ−
クレゾール）を０．２重量部、架橋剤としてジキュミル
・ぐ−オキサイドを２５重１部加えたに の組成物２牛を４０ｍ押出機で第１図のような構造の形
、すなわち平行配置した２本の電極導体１ａ、１ｂを共
通被覆した形となるように押出成形し、１５ ”／７の
水蒸気圧で架橋した０押出温度、押出圧力等の加工条件
を変化させても変動は少なかったＣ 実施例 ３ ポリエチレン（ＭＩ＝５）１００重景承部対して、ケッ
チェンブラックＥＣｊ ７重責部、クレー５重量部を加
え、酸化防止剤としてボ１７２，２１４、トリメチル−
１，２−ジヒドロキシ＋１ン１重量部を加えた０ 押出機によって第１吹１の形状４（ｆｓした後、電子線
を用い７３０Ｍｒａｄ で照射架橋した０１００■印加
した場合、４５Ｃの一定発熱温度が得られ、加工条件に
よるバラツキも１０Ｃ以内であった。
実施例 ４
ポリフッ化ビニリデン１００重量部に対して、アセチレ
ンブラック２０重量部、シリカ５重量部を加えた。つい
で押出機によって第１図の形状に成形したのち、１００
ｖ印加した場合１００Ｃのだ。また、１４０Ｃオーブン
中での通電寿命も極めて良好でちった。
ンブラック２０重量部、シリカ５重量部を加えた。つい
で押出機によって第１図の形状に成形したのち、１００
ｖ印加した場合１００Ｃのだ。また、１４０Ｃオーブン
中での通電寿命も極めて良好でちった。
比較例 ｌ
実施例１でクレーを添加せず、他は実施例１と同様にし
た０ １００Ｖ印加した場合４５Ｃの一定発熱温度が得られた
が、寸法変動性が悪く、通電寿命の変化も大きかったＣ 比較例 ２ 実施例１でクレーを６０重量部加えた他は実施例１と同
様にした０ １００Ｖ印加した場合４５ｔＺ’の発熱温度が得られ寸
法安定性は非常によかったが、通電寿命の変化が大きか
ったＣ 以上の結果を甘とめると第３図のごとくであるＣ〔発明
の効果〕 以上の通り本発明の組成物は、ＰＴＣ特性を有するため
自己温度制御作用を発揮するヒーターとして作動する。
た０ １００Ｖ印加した場合４５Ｃの一定発熱温度が得られた
が、寸法変動性が悪く、通電寿命の変化も大きかったＣ 比較例 ２ 実施例１でクレーを６０重量部加えた他は実施例１と同
様にした０ １００Ｖ印加した場合４５ｔＺ’の発熱温度が得られ寸
法安定性は非常によかったが、通電寿命の変化が大きか
ったＣ 以上の結果を甘とめると第３図のごとくであるＣ〔発明
の効果〕 以上の通り本発明の組成物は、ＰＴＣ特性を有するため
自己温度制御作用を発揮するヒーターとして作動する。
ＰＴＣ４性を有し、自己温度制御作用を発揮するから、
従来のニクロム線や無機給線電線のヒーターに比較して
エネルギー損失が極めて少なく、電力費を著しく低減で
きる。
従来のニクロム線や無機給線電線のヒーターに比較して
エネルギー損失が極めて少なく、電力費を著しく低減で
きる。
しかもフィラーの配合により寸法、加工性等の長期安定
性が保持できる０
性が保持できる０
第１図は本発明のヒーターの一実施例を示す断面図、第
２図は第１図のヒーターの発熱特性の試験方法を示す説
明図、第３図は本発明の発熱体の安定性を調べるために
発熱体に電圧をかけた時の温度の経時を変化率で示した
グラフである０１ａ、１ｂ・・・電極導体 ３・・・絶縁層 ４・・・電源 ２・・・ＰＴＣ特性を示す導電性重合体組成物持ｆ［出
願人 藤倉電線株式会社 第１図 ！ｂ 第３図 通常日＆ｒ日）
２図は第１図のヒーターの発熱特性の試験方法を示す説
明図、第３図は本発明の発熱体の安定性を調べるために
発熱体に電圧をかけた時の温度の経時を変化率で示した
グラフである０１ａ、１ｂ・・・電極導体 ３・・・絶縁層 ４・・・電源 ２・・・ＰＴＣ特性を示す導電性重合体組成物持ｆ［出
願人 藤倉電線株式会社 第１図 ！ｂ 第３図 通常日＆ｒ日）
Claims (2)
- （１） ポリマーに導電性カーボンブラックを添加した
導電性ポリマー１００重量部に対してフィラーを０．０
５〜５０重量部添加した正温度係数特性を有する導電性
重合体組成物０ - （２）ポリマーに導電性カーボンブラックを添加した導
電性ポリマー１００重量部に対してフィラーを０．０５
〜５０重厚部添加した正温度係数特性を有する導電性重
合体組成物とこれに一体化して設けた電極とからなるヒ
ーターＣ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12063884A JPS60262856A (ja) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | 導電性重合体組成物並びにこれを用いたヒ−タ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12063884A JPS60262856A (ja) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | 導電性重合体組成物並びにこれを用いたヒ−タ− |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60262856A true JPS60262856A (ja) | 1985-12-26 |
Family
ID=14791170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12063884A Pending JPS60262856A (ja) | 1984-06-11 | 1984-06-11 | 導電性重合体組成物並びにこれを用いたヒ−タ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60262856A (ja) |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS60124654A (ja) * | 1983-12-12 | 1985-07-03 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | 導電性樹脂組成物 |
-
1984
- 1984-06-11 JP JP12063884A patent/JPS60262856A/ja active Pending
Patent Citations (13)
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