JP2000109615A - Conductive polymer composition having positive temperature coefficient characteristic - Google Patents

Conductive polymer composition having positive temperature coefficient characteristic

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JP2000109615A
JP2000109615A JP28218498A JP28218498A JP2000109615A JP 2000109615 A JP2000109615 A JP 2000109615A JP 28218498 A JP28218498 A JP 28218498A JP 28218498 A JP28218498 A JP 28218498A JP 2000109615 A JP2000109615 A JP 2000109615A
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polymer composition
conductive polymer
temperature coefficient
positive temperature
conductive
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Katei Sho
嘉▲てい▼ 鍾
Hinen Rin
斌淵 林
Shino O
新▲オウ▼ 王
Shohei Ko
筱萍 黄
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Industrial Technology Research Institute ITRI
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a conductive polymer composition having a high strength of a positive temperature coefficient and improved reproducibility of a positive temperature coefficient behavior by incorporating a specified branched polyolefin polymer with particles having an electricity conducting action. SOLUTION: This composition comprises 35-60 wt.%, desirably, 35-55 wt.% branched polyolefin polymer having a density of 0.865-0.935 g/cm3, a melting point of 50-128 deg.C, and a head of fusion of 50 J/g or above, 20-45 wt.%, desirably, 35-40 wt.% particles treated with a low-molecular-weight polar water-soluble carbon black, having a particle diameter of 5-75 nm, and an electricity- conducting action, and, optionally, 5-20 wt.% polymeric material highly adhesive to an electrode made of e.g. aluminum, copper, or nickel, 25-40 wt.% particulate filler having a coefficient of thermal conductivity of 5 W/mK or above, a resistivity of 1015 Ω-cm or above, a particle diameter at least ten times as large as that of the particles having an electricity conducting effect, and having a heat conducting action but not having an electricity conducting action, a flame retardant, an antioxidant, etc.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、正の温度係数(Po
sitive Temperature Coefficient、以下PTCと略称)
特性を有する導電性高分子組成物に関し、特に、PTC
強度(log(ρ max /ρmin )、ρmax
=最大抵抗率、ρmin =最小抵抗率)が大きく、P
TC動作の再現性に優れ、PTCサーミスタとして使用
するのに適した導電性高分子組成物に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a positive temperature coefficient (Po
sitive Temperature Coefficient (hereinafter abbreviated as PTC)
The present invention relates to a conductive polymer composition having properties,
Intensity (log (ρ max/ Ρmin), Ρmax
= Maximum resistivity, ρmin= Minimum resistivity) is large and P
Excellent reproducibility of TC operation, used as PTC thermistor
The present invention relates to a conductive polymer composition suitable for use in the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】PTCサーミスタとは、相の転換温度を
超えたときに、抵抗係数が室温時の数十万倍以上に達す
るような電子素子のことを言う。数多くの「原子価制
御」型半導体セラミックスのうち、明瞭なPTC効果を
示すのはBaTiO系列のセラミックスのみであ
る。極めて狭い温度範囲内で抵抗率が急激に増すという
特性は、固体スイッチ素子として活かすことができるた
め、1950年VerveyによるPTC効果の発表以
来、材料科学や材料工学の分野で注目を浴びている。電
気器具の過熱防止、電流制御器の回路の保護、温度の指
示および制御、燃料油面計、タイマーおよび遅延素子、
恒温発熱体などなど、すでに多くの応用分野が開発され
ている。
2. Description of the Related Art A PTC thermistor is an electronic element whose resistance coefficient reaches hundreds of thousands of times or more at room temperature when the phase transition temperature is exceeded. Among the many "valence control" type semiconductor ceramics, it is only BaTiO 3 series ceramics show a clear PTC effect. Since the property of a rapid increase in resistivity within a very narrow temperature range can be utilized as a solid-state switching element, it has attracted attention in the field of material science and material engineering since the announcement of the PTC effect by Vervey in 1950. Prevention of overheating of electric appliances, protection of current controller circuit, indication and control of temperature, fuel level gauge, timer and delay element,
Many application fields such as constant temperature heating elements have already been developed.

【0003】PTCサーミスタは、回路の過電流保護に
広く使用されている。PTCサーミスタはヒューズや回
路遮断器と異なる作動原理に基づいており、上述した応
用製品の過電流保護に使用できると同時に過温度(over
-temperature)保護の機能も備えている。しかも、保護
機能を自動的に回復できるため、部品を取り替えたりス
イッチを調整したりする必要がない。
[0003] PTC thermistors are widely used for overcurrent protection of circuits. PTC thermistors are based on a different operating principle than fuses and circuit breakers, and can be used for overcurrent protection of the above-mentioned application products while at the same time over temperature
-Temperature) It also has protection function. In addition, since the protection function can be automatically restored, there is no need to replace parts or adjust switches.

【0004】材料技術の進歩にともない、半晶質熱可塑
性の高分子に導電性の粒子を添加し、さらに適当な加工
処理を施せば、セラミックス基PTCサーミスタと同様
な自己回復性、およびPTC特性を実現できるようにな
った。
[0004] With the progress of material technology, if the conductive particles are added to a semi-crystalline thermoplastic polymer and subjected to an appropriate processing, the self-healing properties and PTC characteristics similar to those of a ceramic-based PTC thermistor are obtained. Can be realized.

【0005】高分子基PTCは、次のような特徴を有す
る。 (1)高分子基PTCは、軽くて小さく、同時にまた成
形性にも優れている。このため、狭くて複雑な場所にあ
る、保護する必要がある素子や直列回路などに取り付け
るのに適している。 (2)高分子基PTCは、導電性粒子が結晶性樹脂のな
かに通路を形成することにより導電の目的を達成する。
このため、温度がスイッチ温度以下でもNTC(負の温
度係数)現象を起こしにくく、スイッチ温度以上でも熱
暴走現象を起こしにくい。 (3)高分子基PTCは、常温抵抗値が低い。このた
め、一方では回路全体の消費率を引き下げることもでき
る。 (4)高分子基PTCは、電圧感度が低い。 (5)高分子基PTCは、耐機械衝撃性および耐熱衝撃
性に優れている。
The polymer-based PTC has the following characteristics. (1) The polymer-based PTC is light and small, and also has excellent moldability. Therefore, it is suitable to be attached to an element or a series circuit which needs to be protected in a narrow and complicated place. (2) The polymer-based PTC achieves the purpose of conductivity by forming passages in the crystalline resin with conductive particles.
Therefore, the NTC (negative temperature coefficient) phenomenon hardly occurs even when the temperature is lower than the switch temperature, and the thermal runaway phenomenon hardly occurs even when the temperature is higher than the switch temperature. (3) The polymer-based PTC has a low ordinary-temperature resistance value. Therefore, on the other hand, the consumption rate of the entire circuit can be reduced. (4) The polymer-based PTC has low voltage sensitivity. (5) The polymer-based PTC is excellent in mechanical shock resistance and thermal shock resistance.

【0006】高分子PTCは以上のような特徴を有する
ため、電流制御器・界面回路・充電池の保護などに常用
されており、さらに一般の電信・通信・自動車分野にお
ける回路保護にも用途を拡大することが可能である。
[0006] Because of the above characteristics, polymer PTC is commonly used for protection of current controllers, interface circuits, rechargeable batteries, and the like, and is also used for circuit protection in general telecommunications, communications, and automobile fields. It is possible to expand.

【0007】公知技術のうち、高分子基PTC組成物の
製造法は、その大部分が物理的または化学的方法により
結晶性高分子を交差結合させるものである。例えば、P
olym.Eng.Sci 44,532(1973)
は、高密度ポリエチレンにカーボンブラックを加えてブ
レンドし、さらに過酸化物を加えて交差反応を起こさせ
る方法を開示した。こうしてえられる材料はPTC特性
を示すが、製造コストが高いうえ、樹脂中の残留化学物
質が金属電極を腐食するという欠点がある。しかも、交
差結合後の高分子は成形性に優れず、結晶度の低下がP
TC強度の降下を招く。
[0007] Among the known techniques, most of the methods for producing a polymer-based PTC composition cross-link a crystalline polymer by a physical or chemical method. For example, P
olym. Eng. Sci 44, 532 (1973)
Disclosed a method of adding carbon black to high-density polyethylene, blending the resultant, and then adding a peroxide to cause cross-reaction. The resulting material exhibits PTC properties, but has the disadvantage of high manufacturing costs and the residual chemicals in the resin corroding the metal electrodes. In addition, the polymer after cross-linking is not excellent in moldability, and the decrease in crystallinity is P
This leads to a drop in TC strength.

【0008】また、熱硬化性樹脂を高分子基として使用
する例もある。例えば、米国特許第5,545,679
号は、導電性粒子を熱硬化性のポリエステル樹脂中に分
散させることによりPTC組成物を形成する方法を開示
した。しかしながら、熱硬化性樹脂を高分子基として利
用するこの方法にもまた、成形性に優れない、PTC強
度が低下するなどの欠点がみられる。
In some cases, a thermosetting resin is used as a polymer group. For example, US Pat. No. 5,545,679
Discloses a method of forming a PTC composition by dispersing conductive particles in a thermosetting polyester resin. However, this method using a thermosetting resin as a polymer group also has disadvantages such as poor moldability and reduced PTC strength.

【0009】また、米国特許第4,591,700号
は、融点の異なる2種類の結晶性高分子を導電性粒子と
ブレンドし、PTC組成物を形成する方法を開示した。
ここで、融点の高い結晶性高分子の融点は160゜C以
上であり、融点の低い結晶性高分子との間に25゜C以
上のひらきがある。しかしながら、この種の組成は、溶
融状態で導電性粒子が偏析するためNTC(Negative T
emperature Coefficient)現象を生じ易い。また、結晶
の固化時には導電性粒子が結晶粒子の境界部分に析出
し、PTC特性の再現性を悪化させる。
US Pat. No. 4,591,700 disclosed a method of blending two types of crystalline polymers having different melting points with conductive particles to form a PTC composition.
Here, the melting point of the crystalline polymer having a high melting point is 160 ° C. or more, and there is an opening of 25 ° C. or more between the crystalline polymer having a low melting point. However, this type of composition has a problem in that the conductive particles segregate in a molten state, so that NTC (Negative T
emperature Coefficient) phenomenon. In addition, at the time of solidification of the crystal, the conductive particles precipitate at the boundary between the crystal particles, which deteriorates the reproducibility of the PTC characteristics.

【0010】また、公知技術に基づいて製造されたPT
C高分子組成物では、電極に対する接着性、およびカー
ボンブラックに対するパーコレーションはいずれも有効
に改善されなかった。このため、カーボンブラックおよ
び非導電性の無機粒子を大量にパーコレートすることが
できず、離層(delamination)現象を起こし易い。
Also, a PT manufactured based on a known technique is used.
In the C polymer composition, neither the adhesion to the electrode nor the percolation to carbon black was effectively improved. For this reason, carbon black and non-conductive inorganic particles cannot be percolated in large quantities, and a delamination phenomenon is likely to occur.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上に挙げ
た公知技術の欠点に鑑みてなされ、製造コストが低く、
成形性に優れ、化学物質が残留せず、PTC強度が大き
く、PTC特性の再現性に優れ、且つカーボンブラック
および非導電性の無機粒子を大量にパーコレートするこ
とができる「PTC特性を有する導電性高分子組成物」
を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned disadvantages of the prior art, and has a low manufacturing cost.
"Conductivity with PTC properties" that excels in moldability, does not leave any chemical substances, has high PTC strength, has excellent reproducibility of PTC properties, and can percolate carbon black and non-conductive inorganic particles in large quantities. Polymer composition "
The purpose is to provide.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明の発明者らは、上
述した目的を達成するために鋭意検討した結果、特定の
ポリオレフィン高分子と、カーボンブラックなどの導電
性粒子とをブレンドした高分子組成物が、製造コストが
低く、成形性に優れ、化学物質が残留せず、PTC強度
が大きく、PTC特性の再現性に優れ、且つカーボンブ
ラックおよび非導電性の無機粒子を大量にパーコレート
することができることを見い出し、本発明を完成するに
至った。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies in order to achieve the above-mentioned object, and as a result, a polymer obtained by blending a specific polyolefin polymer with conductive particles such as carbon black. The composition is low in production cost, excellent in moldability, does not leave any chemical substance, has high PTC strength, has excellent reproducibility of PTC characteristics, and percolates a large amount of carbon black and non-conductive inorganic particles. And found that the present invention was completed.

【0013】すなわち、本発明に係る「PTC特性を有
する導電性高分子組成物」は、(a)導電性高分子組成
物を基準として35〜60wt%、好ましくは35〜5
5wt%を占めるような、多分散性(分子量分布)が
2.5より小さく、且つ枝分れ状のポリオレフィン高分
子、および(b)導電性高分子組成物を基準として20
〜45wt%、好ましくは35〜45wt%を占めるよ
うな、導電作用を有する粒子を含有することを特徴とす
る。
That is, the “conductive polymer composition having PTC characteristics” according to the present invention is (a) 35 to 60 wt%, preferably 35 to 5 wt% based on the conductive polymer composition.
A polyolefin polymer having a polydispersity (molecular weight distribution) smaller than 2.5 and occupying 5 wt%, and a branched polyolefin polymer;
It is characterized by containing particles having a conductive action so as to account for 4545 wt%, preferably 35-45 wt%.

【0014】本発明の導電性高分子組成物は、さらに、
(c)アルミニウム、銅、またはニッケルの電極と強力
に接着するような高分子材料、および(d)導熱作用を
有するが非導電性の粒子状充填剤を含有することが望ま
しい。
The conductive polymer composition of the present invention further comprises:
It is desirable to contain (c) a polymer material that strongly adheres to an aluminum, copper, or nickel electrode, and (d) a particulate filler that has a heat conducting action but is non-conductive.

【0015】前記枝分れ状のポリオレフィン高分子は、
0.865〜0.935g/cm の密度、50〜12
8゜Cの融点、および50J/g以上の融解熱を持つこ
とが好ましい。
[0015] The branched polyolefin polymer is
0.865 to 0.935 g / cm2 Density of 50 to 12
Have a melting point of 8 ° C and a heat of fusion of 50 J / g or more.
Is preferred.

【0016】この種のポリオレフィン高分子としては、
例えば、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(P
P)、EPDM、およびPP/PE共重合体などが挙げ
られる。
The polyolefin polymers of this type include:
For example, polyethylene (PE), polypropylene (P
P), EPDM, and PP / PE copolymer.

【0017】この種のポリオレフィン高分子の用量は、
最終的にえられる導電性高分子組成物を基準として35
〜60wt%、好ましくは35〜55wt%を占めるこ
とが望ましい。用量が60wt%を超えると常温の電気
抵抗値が大きすぎ、一方35wt%未満だとPTC強度
が小さすぎてPTC特性が消滅してしまう。
The dose of this type of polyolefin polymer is:
35 based on the finally obtained conductive polymer composition
It is desirable to account for 6060 wt%, preferably 35-55 wt%. If the dose exceeds 60 wt%, the electrical resistance at room temperature is too large, while if it is less than 35 wt%, the PTC strength is too low and the PTC characteristics disappear.

【0018】前記導電作用を有する粒子としては、特に
限定されず、たとえば金属粒子でもよいが、できればカ
ーボンブラックであることが好ましい。
The conductive particles are not particularly limited. For example, metal particles may be used, but carbon black is preferable if possible.

【0019】前記カーボンブラックは、黒鉛化したカー
ボンブラックまたは黒鉛化していないカーボンブラック
のどちらでもよく、粒径は5〜75nmであることが好
ましい。黒鉛化の程度は、使用目的により適宜決定され
る。なお、カーボンブラックを黒鉛化すると、炭素の電
気的性質、磁気的性質、機械的性質などの種々の性質が
変化していく。
The carbon black may be either graphitized carbon black or non-graphitized carbon black, and preferably has a particle size of 5 to 75 nm. The degree of graphitization is appropriately determined depending on the purpose of use. When carbon black is graphitized, various properties of carbon, such as electrical properties, magnetic properties, and mechanical properties, change.

【0020】前記カーボンブラックは、ポリビニルアル
コール(PVA)、ポリエチレングリコール(PE
G)、ポリ酸化エチレン(PEO)、エチレンビニルア
ルコール共重合体(EVOH)またはこれらの混合物な
どの低分子量且つ極性を有した水溶性カーボンブラック
処理剤で処理してあることが好ましい。
The carbon black may be polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene glycol (PE)
G), a polyethylene oxide (PEO), an ethylene vinyl alcohol copolymer (EVOH), or a low molecular weight and polar water-soluble carbon black treating agent such as EVOH or a mixture thereof.

【0021】前記処理剤によるカーボンブラックの処理
は、カーボンブラックとカーボンブラック処理剤とを一
定比で混合することにより行うことができる。すなわ
ち、本発明の導電性高分子組成物は、前記枝分れ状のポ
リオレフィン高分子の他、カーボンブラックと、該カー
ボンブラック処理剤とを含有することが好ましい。
The treatment of carbon black with the treating agent can be carried out by mixing the carbon black and the carbon black treating agent at a constant ratio. That is, the conductive polymer composition of the present invention preferably contains carbon black and the carbon black treating agent in addition to the branched polyolefin polymer.

【0022】導電作用を有する粒子の用量は、最終的に
えられる導電性高分子組成物の重量を基準として20〜
45wt%、好ましくは35〜40wt%を占めること
が望ましい。用量が45wt%を超えるとPTC強度が
小さすぎてPTC特性が消滅してしまい、20wt%未
満だと常温の電気抵抗値が高すぎる。
[0022] The dose of the particles having a conductive effect is 20 to 20 based on the weight of the finally obtained conductive polymer composition.
It is desirable to account for 45 wt%, preferably 35 to 40 wt%. If the dose exceeds 45 wt%, the PTC strength is too low and the PTC characteristics disappear, and if it is less than 20 wt%, the electrical resistance at room temperature is too high.

【0023】カーボンブラック処理剤の用量は、最終的
にえられる高分子組成物の重量を基準として1〜10w
t%を占めることが望ましい。
The dose of the carbon black treating agent is 1 to 10 watts based on the weight of the finally obtained polymer composition.
It is desirable to account for t%.

【0024】また、本発明の導電性高分子組成物は、さ
らに、(c)アルミニウム、銅、またはニッケルの電極
と強力に接着するような高分子材料を含有することが好
ましい。こうした高分子材料を含有することで、電極に
対する接着性を高めることができる。
It is preferable that the conductive polymer composition of the present invention further contains (c) a polymer material which strongly adheres to an aluminum, copper or nickel electrode. By containing such a polymer material, the adhesiveness to the electrode can be increased.

【0025】こうした高分子材料としては、たとえば、
無水マレイン酸もしくはアクリル酸でグラフトされたポ
リオレフィン高分子、エポキシ樹脂、またはメタクリル
酸グリシジル/ポリオレフィン共重合体などが挙げられ
る。
As such a polymer material, for example,
Examples include a polyolefin polymer grafted with maleic anhydride or acrylic acid, an epoxy resin, or a glycidyl methacrylate / polyolefin copolymer.

【0026】この種の高分子材料(接着性高分子)の用
量は、最終的にえられる導電性高分子組成物を基準とし
て5〜20wt%を占めることが好ましい。
The amount of this kind of polymer material (adhesive polymer) preferably accounts for 5 to 20% by weight based on the finally obtained conductive polymer composition.

【0027】また、本発明の導電性高分子組成物には、
上述した組成以外に、さらに、(d)充填剤、難燃剤、
および抗酸化剤などの材料を加えてもよい。
Further, the conductive polymer composition of the present invention includes:
In addition to the composition described above, (d) a filler, a flame retardant,
And materials such as antioxidants.

【0028】充填剤としては、導熱作用を有するが非導
電性の粒子状充填剤が好ましく、5W/m.゜K以上の
熱伝導係数、1015Ω−cm以上の抵抗値、および導
電作用を有する粒子の10倍以上の粒径を持つ無機粒子
であることがさらに好ましい。
As the filler, a non-conductive particulate filler having a heat-conducting effect is preferable, and 5 W / m. It is more preferable that the inorganic particles have a thermal conductivity coefficient of ゜ K or more, a resistance value of 10 15 Ω-cm or more, and a particle size of 10 times or more of the particles having a conductive action.

【0029】この種の充填剤としては、例えば、Al
N、SiC、SiOおよびこれらの混合物が挙げら
れる。
As this type of filler, for example, Al
N, SiC, SiO 2 and mixtures thereof.

【0030】またこの充填剤の用量は、最終的にえられ
る導電性高分子組成物を基準として25〜40wt%を
占めることが望ましい。
The amount of the filler is desirably 25 to 40% by weight based on the finally obtained conductive polymer composition.

【0031】本発明の導電性高分子組成物の調製は、先
ず、特定重量比のポリオレフィン高分子を、導電作用を
有する粒子(たとえば、処理剤による処理を経たカーボ
ンブラック)とともに、たとえば、混練機や押出機など
に入れてブレンドして行われる。また、既述の接着性高
分子材料や充填剤などを添加する場合には、こうしてえ
られた混合物に、さらに接着性高分子、高導熱且つ高抵
抗の無機粒子、抗酸化剤、難燃剤などを一度に加え、混
練機や押出機でブレンドして調整される。
To prepare the conductive polymer composition of the present invention, first, a polyolefin polymer having a specific weight ratio is added to a kneading machine together with particles having a conductive action (for example, carbon black that has been treated with a treating agent). And blending in an extruder. When the above-mentioned adhesive polymer material or filler is added, the mixture thus obtained is further added to an adhesive polymer, high heat conductive and high resistance inorganic particles, an antioxidant, a flame retardant, etc. Is added at a time and blended with a kneader or extruder to adjust.

【0032】以上のように、本発明では交差結合法を使
用しないため、コスト増加と化学物質の残留を避けるこ
とができ、同時にまた高結晶質に相当するPTC強度と
優れた成形性を維持することもできる。
As described above, since the present invention does not use the cross-linking method, it is possible to avoid an increase in cost and the retention of chemical substances, and at the same time, maintain the PTC strength corresponding to high crystallinity and excellent moldability. You can also.

【0033】また、本発明では、高成核密度の枝分れ結
晶性高分子を使用することにより、分岐点に導電性粒子
に対する吸着作用を生じさせ、導電性粒子が融解状態で
偏析したり固化時に結晶粒子の境界上に析出したりする
のを防ぐことができる。
Further, in the present invention, by using a branched crystalline polymer having a high nucleation density, an adsorption effect on the conductive particles is generated at the branch point, and the conductive particles are segregated in a molten state. Precipitation on the boundaries of crystal grains during solidification can be prevented.

【0034】さらに、本発明では、高分子組成物中に金
属電極とよく接着する高分子を加えることにより、熱膨
張や凝縮が原因で発生する電極剥離を防ぐことができ
る。
Furthermore, in the present invention, by adding a polymer which adheres well to the metal electrode to the polymer composition, electrode peeling caused by thermal expansion or condensation can be prevented.

【0035】さらにまた、高成核密度の枝分れ状結晶性
高分子を基材として使用するため、段と段との間および
微細結晶粒子の境界上に、カーボンブラックや非導電性
の無機粒子を大量にキープすることができる。このた
め、カーボンブラックと非導電性無機粒子を大量にパー
コレートできる。また、成核密度が高いため、融解ピー
クと結晶ピークが非常に接近しており、且つ融解熱のほ
うが小さい。このため、PTCサーミスタの反応時間が
短くてすむ。
Furthermore, since a branched crystalline polymer having a high nucleation density is used as a substrate, carbon black or a non-conductive inorganic material is formed between the steps and on the boundaries of the fine crystal particles. Large amounts of particles can be kept. Therefore, a large amount of carbon black and non-conductive inorganic particles can be percolated. Further, since the nucleation density is high, the melting peak and the crystal peak are very close, and the heat of fusion is smaller. Therefore, the reaction time of the PTC thermistor can be short.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】以下に、実施例を挙げて本発明を
さらに詳しく説明するが、これらの実施例は本発明の好
ましい実施の形態を説明するためだけのもので、決して
本発明の範囲を限定するものではない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but these Examples are only for describing preferred embodiments of the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention. Is not limited.

【0037】実施例1 表1に示す「枝別れ状ポリエチレン」を、低分子量且つ
極性を有した水溶性高分子による処理を経た「カーボン
ブラック」とともに押出機に入れてブレンドし、えられ
た混合物を、さらに、「金属接着性高分子」、「高導熱
且つ高抵抗の無機粒子」、「抗酸化剤」および「難燃
剤」とともに押出機に入れ、T形の押出ダイで0.5m
mのフィルム状に押出し、適当な形状に整えてから電極
を取り付け、電気抵抗値およびPTC強度を測定した。
上述した各組成の用量は表1の右側部分に示されるとお
りであり、計2回測定を行った。測定結果は表2および
表3に示した。
Example 1 "Branched polyethylene" shown in Table 1 was blended with "carbon black" which had been treated with a water-soluble polymer having a low molecular weight and polarity in an extruder and blended. Into an extruder together with "metal adhesive polymer", "high heat conductive and high resistance inorganic particles", "antioxidant" and "flame retardant".
After extruding into an m-shaped film and adjusting it to an appropriate shape, an electrode was attached, and the electric resistance value and PTC strength were measured.
The dose of each composition described above is as shown in the right part of Table 1, and was measured twice in total. The measurement results are shown in Tables 2 and 3.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

【0039】[0039]

【表2】 [Table 2]

【0040】[0040]

【表3】 [Table 3]

【0041】実施例2 表4に示す「枝別れ状ポリエチレン」を、低分子量且つ
極性を有した水溶性高分子による処理を経た「カーボン
ブラック」とともに押出機に入れてブレンドし、えられ
た混合物を、さらに、「金属接着性高分子」、「高導熱
且つ高抵抗の無機粒子」、「抗酸化剤」および「難燃
剤」とともに押出機に入れ、T形の押出ダイで0.5m
mのフィルム状に押出し、適当な形状に整えてから電極
を取り付け、電気抵抗値およびPTC強度を測定した。
上述した各組成の用量は表4の右側部分に示されるとお
りであり、計2回測定を行った。測定結果は表5および
表6に示した。
Example 2 The "branched polyethylene" shown in Table 4 was blended in an extruder together with "carbon black" which had been treated with a low molecular weight and polar water-soluble polymer, and the resulting mixture was blended. Into an extruder together with "metal adhesive polymer", "high heat conductive and high resistance inorganic particles", "antioxidant" and "flame retardant".
After extruding into an m-shaped film and adjusting it to an appropriate shape, an electrode was attached, and the electric resistance value and PTC strength were measured.
The dose of each composition described above is as shown in the right part of Table 4, and was measured twice in total. The measurement results are shown in Tables 5 and 6.

【0042】[0042]

【表4】 [Table 4]

【0043】[0043]

【表5】 [Table 5]

【0044】[0044]

【表6】 [Table 6]

【0045】実施例3 表7に示す「枝別れ状高分子」を、「カーボンブラッ
ク」とともに混練機に入れて充分攪拌した後、ペレタイ
ザーでペレットを製造した。さらに、えられたペレット
を、「金属接着性高分子」とともに押出機に入れ、T形
の押出ダイで0.5mmのフィルム状に押出し、適当な
形状に整えてから電極を取り付け、電気抵抗値およびP
TC強度を測定した 。
Example 3 The "branched polymer" shown in Table 7 was put in a kneader together with "carbon black" and sufficiently stirred, and then pelletized with a pelletizer. Further, the obtained pellets are put into an extruder together with the “metal adhesive polymer”, extruded into a 0.5 mm film shape using a T-shaped extrusion die, adjusted to an appropriate shape, and an electrode is attached. And P
The TC intensity was measured.

【0046】上述した各組成の用量は表7の右側部分に
示されるとおりであり、計2回測定を行った。測定結果
は表8および表9に示した。
The dose of each composition described above is as shown in the right part of Table 7, and was measured twice in total. The measurement results are shown in Tables 8 and 9.

【0047】[0047]

【表7】 [Table 7]

【0048】[0048]

【表8】 [Table 8]

【0049】[0049]

【表9】 [Table 9]

【0050】比較例 表10に示す「低密度ポリエチレン高分子」を、「カー
ボンブラック」とともに混練機に入れてブレンドした
後、ペレタイザーでペレット製造した。ついで、えられ
たペレットを、「金属接着性高分子」、「抗酸化剤」お
よび「難燃剤」とともに押出機に入れてブレンドし、再
びペレット製造を行った後、熱圧機で熱圧してフィルム
状にした。最後に、適当な形状に整えてから電極を取り
付け、電気抵抗値およびPTC強度を測定した。また、
本比較例で製造したフィルム、および実施例1〜3で製
造したフィルムの、伸び率、引張り強さ、耐屈曲性、パ
ーコレーションなどの機械的性質も測定した。上述した
各組成の用量は表10の右側部分に示されるとおりであ
り、計2回測定を行った。本比較例および実施例1〜3
で製造した各フィルムの電気的および機械的特性の測定
結果は表11に示した。
Comparative Example The "low density polyethylene polymer" shown in Table 10 was mixed with "carbon black" in a kneader and blended, and then pelletized with a pelletizer. Next, the obtained pellets are blended with an extruder together with a “metal adhesive polymer”, “antioxidant” and “flame retardant”, and pellets are again produced. I made it. Lastly, the electrode was attached after adjusting to an appropriate shape, and the electric resistance value and the PTC strength were measured. Also,
Mechanical properties such as elongation, tensile strength, bending resistance, and percolation of the film manufactured in this comparative example and the films manufactured in Examples 1 to 3 were also measured. The dose of each composition described above is as shown in the right part of Table 10, and was measured twice in total. Comparative Example and Examples 1 to 3
Table 11 shows the measurement results of the electrical and mechanical properties of each of the films manufactured in Step 1.

【0051】[0051]

【表10】 [Table 10]

【0052】[0052]

【表11】 [Table 11]

【0053】[0053]

【発明の効果】以上のように、本発明では交差結合法を
使用しないため、コスト増加と化学物質の残留を避ける
ことができ、同時にまた高結晶質に相当するPTC強度
と優れた成形性を維持することもできる。
As described above, since the present invention does not use the cross-linking method, it is possible to avoid an increase in cost and the retention of chemical substances, and at the same time, to obtain PTC strength equivalent to high crystallinity and excellent moldability. Can also be maintained.

【0054】また、本発明では、高成核密度の枝分れ結
晶性高分子を使用することにより、分岐点に導電性粒子
に対する吸着作用を生じさせ、導電性粒子が融解状態で
偏析したり固化時に結晶粒子の境界上に析出したりする
のを防ぐことができる。
Further, in the present invention, the use of a branched crystalline polymer having a high nucleation density causes an adsorption effect on the conductive particles at the branch point, and the conductive particles segregate in a molten state. Precipitation on the boundaries of crystal grains during solidification can be prevented.

【0055】さらに、本発明では、高分子組成物中に金
属電極とよく接着する高分子を加えることにより、熱膨
張や凝縮が原因で発生する電極剥離を防ぐことができ
る。
Furthermore, in the present invention, by adding a polymer which adheres well to the metal electrode to the polymer composition, electrode peeling caused by thermal expansion or condensation can be prevented.

【0056】さらにまた、高成核密度の枝分れ状結晶性
高分子を基材として使用するため、段と段との間および
微細結晶粒子の境界上に、カーボンブラックや非導電性
の無機粒子を大量にキープすることができる。このた
め、カーボンブラックと非導電性無機粒子を大量にパー
コレートできる。また、成核密度が高いため、融解ピー
クと結晶ピークが非常に接近しており、且つ融解熱のほ
うが小さい。このため、PTCサーミスタの反応時間が
短くてすむ。
Furthermore, since a branched crystalline polymer having a high nucleation density is used as a substrate, carbon black or a non-conductive inorganic material is formed between steps and on the boundaries of fine crystal grains. Large amounts of particles can be kept. Therefore, a large amount of carbon black and non-conductive inorganic particles can be percolated. Further, since the nucleation density is high, the melting peak and the crystal peak are very close, and the heat of fusion is smaller. Therefore, the reaction time of the PTC thermistor can be short.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J002 BB031 BB121 BB141 BB151 BB213 BB252 BE022 BE032 BN053 CD003 CD193 CH022 DA036 DF017 DJ007 DJ017 FB266 FD017 FD116  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4J002 BB031 BB121 BB141 BB151 BB213 BB252 BE022 BE032 BN053 CD003 CD193 CH022 DA036 DF017 DJ007 DJ017 FB266 FD017 FD116

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(a)導電性高分子組成物を基準として3
5〜60wt%を占めるような、多分散性が2.5より
小さく且つ枝分れ状のポリオレフィン高分子、および
(b)導電性高分子組成物を基準として20〜45wt
%を占めるような、導電作用を有する粒子、を含有する
ことを特徴とする正の温度係数特性を有する導電性高分
子組成物。
(1) 3% based on (a) a conductive polymer composition
A polyolefin polymer having a polydispersity of less than 2.5 and being branched and occupying 5 to 60 wt%, and (b) 20 to 45 wt% based on the conductive polymer composition.
% Of a conductive polymer composition having a positive temperature coefficient characteristic.
【請求項2】前記枝分れ状のポリオレフィン高分子が、
0.865〜0.935g/cmの密度、50〜1
28゜Cの融点、および50J/g以上の融解熱を持つ
ことを特徴とする請求項1に記載の正の温度係数特性を
有する導電性高分子組成物。
2. The branched polyolefin polymer according to claim 1, wherein
0.865 to 0.935 g / cm 2 density, 50 to 1
The conductive polymer composition having a positive temperature coefficient characteristic according to claim 1, having a melting point of 28 ° C and a heat of fusion of 50 J / g or more.
【請求項3】前記導電作用を有する粒子が、カーボンブ
ラックであることを特徴とする請求項1に記載の正の温
度係数特性を有する導電性高分子組成物。
3. The conductive polymer composition having a positive temperature coefficient characteristic according to claim 1, wherein the particles having a conductive action are carbon black.
【請求項4】前記カーボンブラックが、黒鉛化したカー
ボンブラックであることを特徴とする請求項3に記載の
正の温度係数特性を有する導電性高分子組成物。
4. The conductive polymer composition having a positive temperature coefficient characteristic according to claim 3, wherein the carbon black is graphitized carbon black.
【請求項5】前記カーボンブラックが、黒鉛化していな
いカーボンブラックであることを特徴とする請求項3に
記載の正の温度係数特性を有する導電性高分子組成物。
5. The conductive polymer composition having a positive temperature coefficient characteristic according to claim 3, wherein the carbon black is non-graphitized carbon black.
【請求項6】さらに、低分子量且つ極性を有した水溶性
のカーボンブラック処理剤を、含有することを特徴とす
る請求項1に記載の正の温度係数特性を有する導電性高
分子組成物。
6. The conductive polymer composition having a positive temperature coefficient characteristic according to claim 1, further comprising a water-soluble carbon black treating agent having a low molecular weight and a polarity.
【請求項7】前記カーボンブラック処理剤が、ポリビニ
ルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリ酸化エチ
レン、およびエチレン/ビニルアルコール共重合体より
なる群から選択されることを特徴とする請求項6に記載
の正の温度係数特性を有する導電性高分子組成物。
7. The method according to claim 6, wherein said carbon black treating agent is selected from the group consisting of polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polyethylene oxide, and ethylene / vinyl alcohol copolymer. A conductive polymer composition having temperature coefficient characteristics.
【請求項8】前記カーボンブラック処理剤が、導電性高
分子組成物を基準として1〜10wt%を占めることを
特徴とする請求項6に記載の正の温度係数特性を有する
導電性高分子組成物。
8. The conductive polymer composition having a positive temperature coefficient characteristic according to claim 6, wherein the carbon black treating agent accounts for 1 to 10% by weight based on the conductive polymer composition. object.
【請求項9】前記ポリオレフィン高分子が、導電性高分
子組成物を基準として35〜55wt%を占めることを
特徴とする請求項1に記載の正の温度係数特性を有する
導電性高分子組成物。
9. The conductive polymer composition having a positive temperature coefficient according to claim 1, wherein the polyolefin polymer accounts for 35 to 55% by weight based on the conductive polymer composition. .
【請求項10】前記導電作用を有する粒子が、導電性高
分子組成物を基準として35〜45wt%を占めること
を特徴とする請求項1に記載の正の温度係数特性を有す
る導電性高分子組成物。
10. The conductive polymer having a positive temperature coefficient characteristic according to claim 1, wherein the particles having a conductive action occupy 35 to 45 wt% based on the conductive polymer composition. Composition.
【請求項11】さらに、(c)アルミニウム、銅、また
はニッケルの電極と強力に接着するような高分子材料、
を含有することを特徴とする請求項1に記載の正の温度
係数特性を有する導電性高分子組成物。
(C) a polymer material which is strongly bonded to an aluminum, copper or nickel electrode;
The conductive polymer composition having a positive temperature coefficient characteristic according to claim 1, comprising:
【請求項12】前記高分子材料が、無水マレイン酸もし
くはアクリル酸でグラフトされたポリオレフィン高分子
であることを特徴とする請求項11に記載の正の温度係
数特性を有する導電性高分子組成物。
12. The conductive polymer composition having a positive temperature coefficient characteristic according to claim 11, wherein the polymer material is a polyolefin polymer grafted with maleic anhydride or acrylic acid. .
【請求項13】前記高分子材料が、エポキシ樹脂、また
はメタクリル酸グリシジル/ポリオレフィン共重合体で
あることを特徴とする請求項11に記載の正の温度係数
特性を有する導電性高分子組成物。
13. The conductive polymer composition having a positive temperature coefficient characteristic according to claim 11, wherein the polymer material is an epoxy resin or a glycidyl methacrylate / polyolefin copolymer.
【請求項14】前記高分子材料が、導電性高分子組成物
を基準として5〜20wt%を占めることを特徴とする
請求項11に記載の正の温度係数特性を有する導電性高
分子組成物。
14. The conductive polymer composition having a positive temperature coefficient characteristic according to claim 11, wherein the polymer material accounts for 5 to 20 wt% based on the conductive polymer composition. .
【請求項15】さらに、(d)導熱作用を有するが非導
電性の粒子状充填剤、を含有することを特徴とする請求
項11に記載の正の温度係数特性を有する導電性高分子
組成物。
15. The conductive polymer composition having a positive temperature coefficient characteristic according to claim 11, further comprising (d) a particulate filler having a heat conducting function but being non-conductive. object.
【請求項16】前記粒子状充填剤が、5W/m.゜K以
上の熱伝導係数、1015Ω−cm以上の抵抗値、およ
び導電作用を有する粒子の10倍以上の粒径を持つ無機
粒子、であることを特徴とする請求項15に記載の正の
温度係数特性を有する導電性高分子組成物。
16. The method according to claim 16, wherein the particulate filler is 5 W / m. The inorganic particle according to claim 15, wherein the inorganic particle has a thermal conductivity coefficient of ゜ K or more, a resistance value of 10 15 Ω-cm or more, and a particle size of 10 times or more of a particle having a conductive action. A conductive polymer composition having a temperature coefficient characteristic of:
【請求項17】前記無機粒子が、AlN、SiC、およ
びSiOよりなる群から選択されることを特徴とす
る請求項16に記載の正の温度係数特性を有する導電性
高分子組成物。
17. The conductive polymer composition having a positive temperature coefficient characteristic according to claim 16, wherein the inorganic particles are selected from the group consisting of AlN, SiC, and SiO 2 .
【請求項18】前記粒子状充填剤が、導電性高分子組成
物を基準として25〜40wt%を占めることを特徴と
する請求項16に記載の正の温度係数特性を有する導電
性高分子組成物。
18. The conductive polymer composition having a positive temperature coefficient according to claim 16, wherein the particulate filler accounts for 25 to 40% by weight based on the conductive polymer composition. object.
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