DE2915094A1 - CONDUCTIVE POLYMER COMPOUNDS - Google Patents
CONDUCTIVE POLYMER COMPOUNDSInfo
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Description
Raychem Corporation/ ' ·. . Raychem Corporation / '·. .
300 Constitution Drive,. Menlo Park, California 94025 (U.S.A.) 300 Constitution Drive ,. Menlo Park, California 94025 (USA)
Leitfähige Poly_mermassenConductive polymer compounds
Die Erfindung betrifft leitfähige Polymermassen, die einen positiven Temperaturkoeffizienten ihres elektrischen Widerstands aufweisen (PTC), Vorrichtungen, die solche Massen enthalten sowie Methoden zur Anwendung solcher Massen (nach Patentanmeldung P 27 46 6o2).The invention relates to conductive polymer compositions that have a positive Temperature coefficient of their electrical resistance have (PTC), devices that contain such masses and methods for using such masses (according to patent application P 27 46 6o2).
Leitfähige Polymermassen enthalten einen leitfähigen Füllstoff, gewöhnlich Ruß, dispergiert in einem Polymeren. Wenn das Polymere ein thermoplastisches kristallines Polymeres·ist und eine geeignete Menge eines geeigneten leitfähigen Füllstoffs enthält zeigen die Massen PTC-Verhalten, d.h. einen scharfen Anstieg de Widerstandes über einen besonderen Temperaturbereich, wobei der Anstieg um den Erweichungspunkt des Polymeren herum beginnt. Solche Massen sind beispielsweise in selbstbegrenzenden Heizstreifen bzw. Heizbändern verwendet worden und sind bei Raumtemperatur mittels Bestrahlung vernetzt worden, um ihre Stabilität bei höheren Temperaturen zu verbessern. Obwohl über PTC-Verhalten in leitfähigen Polymeren berichtet wird, in denen das Polymere nicht thermoplastisch und kristallin ist, ist.in der Fachwelt anerkannt worden, daß es zur Erzielung einer für praktische Zwecke geeigneten PTC-Masse notwendig ist, den leitfäh;.-Conductive polymer compositions contain a conductive filler, usually carbon black, dispersed in a polymer. When the polymer is a thermoplastic crystalline polymer and contains an appropriate amount of a suitable conductive filler the masses show PTC behavior, i.e. a sharp increase in de Resistance over a particular temperature range, with the increase beginning around the softening point of the polymer. Such masses have been used, for example, in self-limiting heating strips and are at room temperature has been crosslinked by means of irradiation in order to improve their stability at higher temperatures. Though about PTC behavior reported in conductive polymers in which the polymer is not thermoplastic and crystalline It has been recognized by those skilled in the art that it can be used to achieve a practical Purposes suitable PTC mass is necessary, the conductive;
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gen Füllstoff in einem thermoplastischen kristallinen Poly! ren zu dispergieren, und daß der scharfe Anstieg im Widersstets am oder nahe dem kristallinen Schmelzpunkt des Polyrn« stattfindet (sh. z.B. den Artikel von J.Meyer in "Polymer Engineering and Science" November 1973, _1_3',. Nr. 6, Seiten ' 468.)gen filler in a thermoplastic crystalline poly! ren to disperse, and that the sharp rise in contradiction at or near the crystalline melting point of the polymer " takes place (see e.g. the article by J. Meyer in "Polymer Engineering and Science" November 1973, _1_3 ',. No. 6, pages' 468.)
Als Beispiele des PTC-Massen betreffenden Standes der Tech] sind zu nennen die US-PS 2.978.665, 3.243.753,- 3.412.358, 3.591.526, 3.793.716, 3.823.217 und 3.914.363; die GB-PS 1.409.695; "Brit. J. Appl. Phys." Series 2, 2,' 567-576 (19< Carley Read und Stow) sowie "Kautschuk und Gummi" II WT 13* 148 (1958, de Meij). Die Offenbarung der vorstehend genanni Vorveroffentlichungen wird hiermit durch Verweis zum Gegen; der vorliegenden Anmeldung gemacht. Für Einzelheiten von ji ren Entwicklungen auf diesem Gebiet wird auf die DT-OS 2.543.314, 2.543.338, 2.543.346, 2.634.999, 2.635.000, ■2.634.931, 2.634.932 und 2.655.54 3 sowie auf das DT-Gbm 7.527.288 verwiesen.Examples of the state of the art relating to PTC compounds] include US Pat. No. 2,978,665, 3,243,753, - 3,412,358, 3,591,526, 3,793,716, 3,823,217 and 3,914,363; GB-PS 1,409,695; "Brit. J. Appl. Phys." Series 2, 2, '567-576 (19 < Carley Read and Stow) and "Kautschuk und Gummi" II WT 13 * 148 (1958, de Meij). The disclosure of the above genanni Prior publications are hereby countered by reference; of the present application. For details of ji For more developments in this area, reference is made to the DT-OS 2,543,314, 2,543,338, 2,543,346, 2,634,999, 2,635,000, ■ 2.634.931, 2.634.932 and 2.655.54 3 as well as the DT-Gbm 7.527.288.
Es wurde nun gefunden, daß, vorausgesetzt es wird-ein ausre chender Vernetzungsgrad eingeführt, die Vernetzung eines be bigen leitfähigen Polymeren (ob kristallin oder amorph und vorher vernetzt oder nicht) einen wesentlichen Einfluß auf Widerstands-Temperatur-Verhalten der Masse bei einer Tempei hat, die in Beziehung zurVernetzungstemperatur (nachfolgend hc als T bezeichnentT/una/oder bei einer Temperatur hat, die iIt has now been found that, provided it becomes sufficient A corresponding degree of crosslinking was introduced, the crosslinking of a beige conductive polymer (whether crystalline or amorphous and previously networked or not) has a significant influence on the resistance-temperature behavior of the mass at a Tempei which in relation to the crosslinking temperature (hereinafter hc denoted as T T / una / or at a temperature i
zu. de'r
Ziehung /Temperatur, bei der das Polymere früher vernetzt wc ist, steht. Eine solche Vernetzung hat daher häufig zur I
daß die Masse ein nützliches PTC-Verhalten bei einer Tempei aufweist, die mit Tc verwandt ist oder daß das früher exist
rende nützliche PTC-Verhalten um T herum verbessert wird,
wurde ebenfalls gefunden, daß die Beziehung zwischen T unc Temperaturbereich, über den der Effekt (am Widerstands-Temj
tur-Verhalten) hauptsächlich beobachtet wird, im Fall von ;:
phen Polymeren wenigstens teilweise von der Anordnung der Ito. the
Draw / temperature at which the polymer is previously crosslinked wc. Such a crosslinking therefore often leads to the fact that the mass exhibits useful PTC behavior at a temperature that is related to T c or that the previously existing useful PTC behavior is improved around T, it has also been found that the relationship between T unc temperature range over which the effect (on the resistance-temperature behavior) is mainly observed, in the case of;: phen polymers at least partially from the arrangement of the I.
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.'j.'j
. ?- 2915034. ? - 2915034
merketten zur Zeit ihrer'Vernetzung cbhängt. Wenn beispielsweise ein Polymeres mit einer hohen Grünfestigkeit ("green strength") bei einer Temperatur getenpert und danach auf eine andere Temperatur erhitzt (oder gekühlt) wird, wobei beide Tem-. 5 peraturen oberhalb des Schmelzpunkts liegen, und wenn unverzüg- _:. lieh in einem adäquaten Ausmaß vernetzt wird, so wird ein PTC-Effekt beobachtet, der bei einer Temperatur zwischen der Tempertemperatur und T beginnt. Andererseits beginnt der Effekt nahe T , wenn das Polymere eine niedrige Grünfestigkeit aufweist. An kristallinen Polymeren, die bei Temperaturen inner- : halb des Schmelzbereichs vernetzt werden und denen vorzugsweise eine Äquilibrierung bei T vor der Vernetzung ermöglicht wurde, ; werden unterschiedliche Effekte in Abhängigkeit davon beobachtet, ob T unterhalb oder oberhalb des Peaks des Schmelzbereichs liegt. ·Merketten depends on the time of their networking. For example, if a polymer with a high green strength is tempered at one temperature and then heated (or cooled) to another temperature, both temperatures. 5 temperatures above the melting point, and if immediately- _ :. lent is crosslinked to an adequate extent, a PTC effect is observed, which begins at a temperature between the annealing temperature and T. On the other hand, the effect starts near T when the polymer has a low green strength. On crystalline polymers which are crosslinked at temperatures within the melting range and which have preferably been allowed to equilibrate at T before crosslinking; different effects are observed depending on whether T is below or above the peak of the melting range. ·
Wenn daher T oberhalb des Peaks bzw. Maximums der Kristallschmelztemperatur liegt und die Masse ausreichend vernetzt : ist, so zeigt sie PTC-Verhalten in zv;ei Temperaturbereichen, • wobei sich der niedrigere auf den KriStallschmelzpunkt bezient und der höhere auf T . Wieder andere Effekte beobachtet man anTherefore, if T is higher than the peak or maximum of crystal melting temperature and the mass sufficiently crosslinked: is, it exhibits PTC behavior in zv; ei temperature areas, • wherein the lower bezient to the Kr i stable melting point and higher on T. Still other effects can be observed
kristallinen Polymeren, die unterhalt des Peaks des Kristallschmelzbereichs vernetzt worden sind. Es wurde ebenfalls gefunden, daß das Widerstands-Temperatur-Verhalten, wenn eine PTC-Masse nach einem Verfahren hergestellt wird, das zwei Vernetzun schritte bei verschiedenen Temperaturen enthält, entweder eine oder beide Vernetzungsstufen widerspiegeln kann.crystalline polymers that maintain the peak of the crystal melting range have been networked. It has also been found that the resistance-temperature behavior when a PTC mass is produced by a process that has two cross-linking containing steps at different temperatures, may reflect either or both crosslinking stages.
Gegenstand der Erfindung sind daher PTC-Massen mit physikalischen Eigenschaften und /oder Widerstands-Temperatur-Eigenschaften, die bisher nicht verfügbar waren. So ermöglicht die Erfindung z.B. die Herstellung von PTC-Massen, die .The invention therefore relates to PTC compounds with physical properties and / or resistance-temperature properties, which were previously not available. For example, the invention enables the production of PTC masses that.
ä) PTC-Verhalten zeigen, das nicht mit einem thermodynamisehen übergang erster oder zweiter Ordnung des Polymeren verbunden ist, z.B. dem Glaspunkt oder dem Kristallschmelzpunkt, oder mit .chemischer Instabilität (wobei dieser Ausdruck beispiels-ä) Show PTC behavior that is not related to a thermodynamic transition of the first or second order of the polymer is connected, e.g. the glass point or the crystal melting point, or with chemical instability (where this expression is
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weise die Verringerung der Steifigkeit des Netzwerks oberSri: einer bestimmten Temperatur aufgrund der Labilität der. Vernetzungsstellen oberhalb dieser Temperatur, z.B. der Labiliwise the reduction of the stiffness of the network aboveSri: a certain temperature due to the instability of the. Cross-linking points above this temperature, e.g. the labili
• von Disulfid-Brücken oberhalb etwa 700C einschließen soll);• should include disulfide bridges above about 70 0 C);
; 5 oder · !"-; 5 or ·! "-
' b) mehr als eine nützliche T , vorzugsweise um wenigstens 2 oft um wenigstens 5O0C voneinander getrennt, haben; oder c) PTC-Verhalten aufweisen, das mit einem thermodynamisehen Übergang des Polymeren (wie bekannt) verbunden ist, jedoch schärfere Anstiege des Widerstandes zei«n als bisher mit de: gleichen Polymeren und dem gleichen leitfähigen Füllstoff e reicht worden ist.'B) as a useful T, preferably at least 2 times to at least 5O 0 C separated from each other, have more; or c) exhibit PTC behavior which is associated with a thermodynamic transition of the polymer (as is known), but with sharper increases in resistance than has previously been achieved with the same polymer and the same conductive filler.
In der weiteren Beschreibung und Definition der Erfindung w : den die folgenden Ausdrücke und Abkürzungen verwendet: Der Ausdruck "Schalttemperatur" (gewöhnlich abgekürzt T) b zeichnet einen Temperaturbereich, über den eine PTC-Masse e raschen Anstieg des Widerstands zeigt. Sie wird definiert a die Temperatur, bei der die Verlängerungen der im wesentlic geraden Teile der Kurve des Logarithmus des Widerstandes au getragen gegen die Temperatur (oberhalb und unterhalb des B reichs)sich schneiden. Um für praktische Zwecke nützlich zu sein, muß eine PTC-Masse wenigstens eine T aufweisen, die zwischen etwa -1000C und etwa 2500C liegt und die mit einem Temperaturbereich verknüpft ist, in dem die Masse einen R... Wert von wenigstens 2,5 oder einen R-.Q0-Wert von wenigstens 10 (vorzugsweise beides) aufweist, wobei R-^ als das Verhäl der Widerstände am Ende und am Beginn eines 14°C-Bereichs u R-Oß als das Verhältnis der Widerstände am Ende zu dem am B ginn eines 100c C-Bereichs definiert ist. Es ist weiterhin e praktisches Erfordernis, daß der spezifische Widerstand unt halb etwa 10 C hm χ cm am Beginn dieses Temperaturbereichs trägt. Der Auscruck "kritischer Bereich" bezeichnet einen Ί peraturbereich, in dem der R^^-Wert wenigstens 2,5 oder der wenigstens 10 beträgt und an dessen Beginn der sp niedriger als eIn the description and definition of the invention w: to the following terms and abbreviations are used: The term "switching temperature" (usually abbreviated T) b draws a range of temperatures, rapid about a PTC mass e increase in resistance shows. It is defined as the temperature at which the extensions of the essentially straight parts of the curve of the logarithm of the resistance plotted against the temperature (above and below the range) intersect. To be useful for practical purposes, a PTC material must have at least t, which is between about -100 0 C and about 250 0 C and is associated with a temperature range in which the composition has an R value of ... at least 2.5 or an R-. Q0 value of at least 10 (preferably both), where R- ^ as the ratio of the resistances at the end and at the beginning of a 14 ° C range u R- O ß as the ratio of the resistances at the end to that at the beginning of a 100 c C area is defined. It is further e practical requirement that the resistivity contributes unt semi about 10 C hm χ cm at the beginning of this temperature range. The expression "critical range" denotes a temperature range in which the R ^^ value is at least 2.5 or at least 10 and at the beginning of this the sp is lower than e
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zifische Widerstand niedriger als etwa 10 Ohm χ cm. ist. DiSpecific resistance less than about 10 ohm χ cm. is. Tuesday
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T einer PTC-Masse wird als brauchbar bezeichnet, wenn die. Kurve ihres spezifischen Widerstands <jegen die Temperatur einen kritischen Bereich (wie oben definiert) aufweist, die zu ; einer T zwischen -100 und +25o°C füh::t. Der Ausdruck "Spitze ' 5 (Peak) des spezifischen Widerstände.-!11 bezeichnet das Maximum •des spezifischen Widerstandes der Masse, wenn diese auf --Tempe- ; raturen jenseits der brauchbaren T erhitzt wird. Die Tempera-T of a PTC compound is said to be useful if the. Curve of their specific resistance <the temperature has a critical range (as defined above) leading to ; A T between -100 and + 25o ° C leads to: t. The expression "peak" 5 (peak) of the specific resistance -! 11 denotes the maximum • of the specific resistance of the mass when it is heated to --tempe-; temperatures above the usable T.
tür, bei der die Masse die Spitze ihres spezifischen Wider- : stands zeigt, wird als "Spitzen-" oder "Peak-Temperatur" bezeichnet. Das Verhältnis der Spitze d'js spezifischen Widerr stands zum spezifischen Widerstand bei der brauchbaren Temperatur T (oder bei der höchsten brauchbaren T , falls mehr alsdoor, in which the mass peak of their specific resistance: stands shows, is called a "peak" or "peak temperature". The ratio of the peak d'js resistivity to the resistivity at the useful temperature T (or at the highest useful T if more than
S SS S
! eine T vorhanden sind) wird als das Spitzen- oder Peakverhält-! a T is present) is called the peak or peak ratio
nis bezeichnet.nis referred to.
Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung eine PTC-Masse, die enthält
1. ein vernetztes Polymeres undAccording to one aspect, the invention relates to a PTC compound that contains
1. a crosslinked polymer and
' 2. leitfähige Teilchen, die innerhalb der Netzwerkstruktur des vernetzten Polymeren eingeschlossen sind und die eine2. Conductive particles that are within the network structure of the crosslinked polymer are included and one
20 Teilchengröße von wenigstens 18 ημ aufweisen,20 have a particle size of at least 18 ημ,
wobei die Masse ein Gelfraktion von wenigstens 0,6 hat und wenigstens eine brauchbare T aufweist, mit der Maßgabe, daß, wenn das vernetzte Polymere ein vernetztes kristallines Polymeres enthält oder daraus besteht und die Masse eine brauchbare Tg oberhalb der brauchbaren T der Masse vor der Vernetzung aufweiswherein the composition has a gel fraction of at least 0.6 and having at least a useful T, with the proviso that when the cross-linked polymers containing a crosslinked crystalline polymer or consists of the mass and a useful T g above the T of the useful mass before the networking
Die Masse hat wenigstens eine brauchbare T zwischen 25 und 200= Der spezifische Widerstand der Masse liegt für viele Anwendunger bevorzugt bei wenigstens 25 Ohm χ cm entweder bei 25°C öder bei einer Temperatur 500C unterhalb der brauchbaren T (oder der n.-t.The mass has at least a useful T between 25 and 200 = the specific resistance of the mass is for many users preferably at least 25 ohm χ cm either at 25 ° C or at a temperature 50 0 C below the useful T (or the n.- t.
rigsten brauchbaren T , falls es mehrere davon gibt), je nachder welche der beiden Temperaturen die höhere ist, d.h. falls T1. 7 5 oder niedriger ist, beträgt der spezifische Widerstand bevorzug wenigstens 25 Ohm χ cm, falls T oberhalb von 75°C liegt, ist d. spezifische Widerstand bevorzugt wenigstens 25 Ohm χ cm beimost useful T, if there are several of them), depending on which of the two temperatures is the higher, ie if T 1 . 7 is 5 or lower, the resistivity is preferably at least 25 ohm χ cm, if T is above 75 ° C, d. resistivity preferably at least 25 ohm χ cm
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(T - 50°). Besonders wenn die Masse bei niedrigen Spannungen verwendet wird, kann der spezifische Widerstand bei 25°C niedrig sein, z.B. 1 Ohm χ cm oder niedriger\ ^obwohl e bevorzugt wenigstens 3 Ohm χ cm, insbesondere wenigstens 5 χ cm beträgt. !Bevorzugt sollte der kritische Bereich der 'Ma (oder wenigstens einer der kritischen Bereiche, falls die I« se mehrere brauchbare T aufweist) einen R^Q-Wert von wenic stens 6 aufweisen, wobei R30 .das Verhältnis der spezifische Widerstände am Ende und am Beginn eines 300C Temperaturbere ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bleifc die brauchbare T (oder jede davon) der Masse im wesentlich unverändert, wenn die Masse wiederholt thermischen Zyklen υ terworfen wird, in denen die Masse von einer Temperatur unt halb der brauchbaren T auf eine Temperatur oberhalb der bz baren T , jedoch unterhalb der Spitzentemperatur erhitzt ur dann auf eine Temperatur unterhalb der brauchbaren T abgek(T - 50 °). Especially when the mass is used at low voltages, the specific resistance at 25 ° C. can be low, for example 1 ohm χ cm or lower \ ^ although e is preferably at least 3 ohm χ cm, in particular at least 5 χ cm. The critical range of the 'Ma (or at least one of the critical ranges, if the sequence has several useful T's) should preferably have an R ^ Q value of at least 6, where R 30 is the ratio of the specific resistances at the end and at the beginning of a 30 0 C temperature range. According to a further preferred embodiment, the useful T (or each of them) of the mass remains essentially unchanged if the mass is repeatedly subjected to thermal cycles in which the mass moves from a temperature below the useful T to a temperature above the resp , but below the peak temperature and then heated to a temperature below the usable T
wird. Auch wird bevorzugt, daß das Spitzenverhältnis wenige 20:1, insbesondere wenigstens 100:1 beträgt. Weiter wird be zugt, daß die brauchbare T kleiner als 1500C ist, das Verh nis der Widerstände bei 2000C und bei der T wenigstens 20: ist, und daß, wenn die brauchbare T größer als 1500C, das hältnis des·spezifischen Widerstands bei 250°C zu dem entsp chenden Wert bei T wenigstens 20:1 beträgt.will. It is also preferred that the peak ratio is a few 20: 1, in particular at least 100: 1. Next be is Trains t that the useful T is smaller than 150 0 C, which Verh nis the resistors at 200 0 C and in which T is at least 20: and that, if the useful T ratio greater than 150 0 C, that of the · Resistivity at 250 ° C to the corre sponding value at T is at least 20: 1.
In den erfindungsgemäßen Massen kann das vernetzte Polymere ein Gemisch aus vernetzten Polymeren sein und die Masse kan weitere Komponenten, wie Füllstoffe, flammfestmachende Mitt und Antioxydantien ebenso wie weitere vernetzte Polymere-, d in ihrem Netzwerk keine leitfähigen Teilchen eingeschlossen ben, sowie thermoplastische amorphe oder kristalline Polyme die mit leitfähigen Teilchen vermischt sein können, enthaltThe crosslinked polymer can be used in the compositions according to the invention be a mixture of crosslinked polymers and the mass can be further components, such as fillers, flame retardant agents and antioxidants as well as other crosslinked polymers, i.e. no conductive particles included in their network ben, as well as thermoplastic amorphous or crystalline polymers which can be mixed with conductive particles
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer PTC-Masse, das dadurch gekennzeichnet ist, daß manThe invention also relates to a method for producing a PTC compound, which is characterized in that
1. leitfähige Teilchen mit einer Größe von wenigstens 18 mu in einem Polymeren (wobei hierunter auch ein Polymergemi zu verstehen ist) dispergiert und1. Conductive particles at least 18 microns in size dispersed in a polymer (which also includes a polymer mixture) and
2. die in Stufe 1 erhaltene Dispersion zu einer Masse mit e ner Gelfraktion von wenigstens 0,6 vernetzt, die die lei2. the dispersion obtained in step 1 to form a mass with a gel fraction of at least 0.6 crosslinked, which the lei
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fähigen Teilchen innerhalb des Nei zwerks des vernetzten Polymeren eingeschlossen enthält,capable particles within the nucleus of the crosslinked polymer included contains,
wobei die Teilchen, das Polymere und die Vernotzungsbedingunge
: derart sind, daß die vernetzte Masse wenigstens eine brauchbare T mit der Maßgabe aufweist, daß, wenn das Polymere ein
kristallines Polymeres enthält und die Masse eine brauchbare
T vor dem Vernetzen hat, die Vernetzung bei einer Temperatur
oberhalb von 600C ausgeführt oder in zwei Stufen bewirkt wird,
die bei wesentlich verschiedenen Temperaturen durchgeführt wer den.wherein the particles, the polymer and the crosslinking conditions: are such that the crosslinked mass has at least one useful T provided that when the polymer is a
contains crystalline polymer and the mass is a useful one
T before the crosslinking, the crosslinking is carried out at a temperature above 60 ° C. or is effected in two stages, which are carried out at significantly different temperatures.
Wenn das Polymere ein kristallines Polymeres enthält, wird die Vernetzung bevorzugt bei einer Temperatur oberhalb der T der
Masse vor der Vernetzung bewirkt, insbesondere unter Bedingungen, bei denen die vernetzte Masse eine erste brauchbare T3
■ 15 nahe dem Kristallschmelzpunkt des Polymeren und eine zweite
brauchbare T nahe der Temperatur der Vernetzungsstufe hat.If the polymer contains a crystalline polymer, the crosslinking is preferably effected at a temperature above the T of the mass before the crosslinking, in particular under conditions in which the crosslinked mass has a first useful T 3
■ 15 near the crystalline melting point of the polymer and a second
has a useful T close to the temperature of the crosslinking stage.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Vernetzung
in zwei Stufen bewirkt, die bei wesentlich unterschiedlichen
Temperaturen ausgeführt werden. Ist das Polymere thermoplastisch, so wird gewöhnlich bevorzugt die erste Vernetzung bei
einer niedrigeren Temperatur als die zweite bewirkt. Ist das
vernetzte Polymere ein Elastomeres, ;o wird im allgemeinen bevorzugt die erste Vernetzung bei einer höheren Temperatur als
die zweite vorgenommen.According to one embodiment of the method, the crosslinking is effected in two stages, which are substantially different
Temperatures are run. When the polymer is thermoplastic, it is usually preferred to effect the first crosslinking at a lower temperature than the second. Is this
crosslinked polymers an elastomer; o it is generally preferred that the first crosslinking is carried out at a higher temperature than the second.
Die Erfindung wird anhand der anliegenden Zeichnungen erläutert, worin die Figuren die Beziehung zwischen Widerstand und
Temperatur verschiedener PTC-Massen gemäß der Erfindung, wie
weiter in den folgenden Beispielen beschrieben, zeigen.The invention is explained with reference to the accompanying drawings, in which the figures show the relationship between resistance and temperature of various PTC masses according to the invention, such as
further described in the following examples.
Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung, z.B. einen
Heizstreifen bzw. ein Heizband, das ein PTC-Element und wenigstens
eine Elektrode, im allgemeinen zwei Elektroden aufweist, die mit einer Stromquelle, z.B. Gleichstrom aus einer oder raeh-The invention further relates to a device, for example one
A heating strip or a heating band, which has a PTC element and at least one electrode, generally two electrodes, which are connected to a power source, e.g. direct current from a or raeh-
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reren 12 Volt-Batterien oder Wechselstrom aus einer 120 220 Volt-Quelle, zwecks Stromfluß durch das PTC-Element ;„. : den werden, wobei das PTC-Element eine PTC-Masse gemäß obic Definition enthält. Wie im einzelnen in den DT-OS 2543.314 '5 in DT-Gbm 7.527.288 erörtert/ stellt ein Problem, das sich fig beim Betrieb von PTC-Vorrichtungen zeigt, die Bildung ί genannter "Heiii.linien" dar, d.h. die Bildung eines schmaler Bands in dem PTC-Material, welches eine höhere Temperatur < '■ das PTC-Material der Umgebung hat. In den Vorrichtungen gen der Erfindung fließt der Strom bevorzugt durch das PTC-Elen auf eine Weise, die die Bildung von Heißlinien im wesentlic verhindert. Daher besteht eine bevorzugte Vorrichtung in de Form eines HeizStreifens oder -bandes, das zwei parallele j Abstand voneinander angeordnete Elektroden aufweist, die dl einen Abstand 1 (z.B. von 0,15 bis 1" cm) getrennt sind und in einem Kern aus der PTC-Masse eingeschlossen sind, wobei der Teil des Kerns zwischen den Elektroden eine h destdicke t aufweist, die größer ist als die maximale Abmes der Elektroden in der gleichen Richtung und derart ist, daf Verhältnis von L/t kleiner als 9, vorzugsweise kleiner als und insbesondera kleiner als 5, besonders 3 bis 4, ist. Bed einem anderen Typ der bevorzugten Vorrichtung liegt die PTC Masse in der Form einer Schicht vor und die elektrischen Ve bindungen hierzu sind derart, daß, wenn die Schicht sich be oder nahe T befindet, der Strom vorwiegend durch die Dicke der Schicht fließt. Besonders wenn das Polymere in der PTC-Masse ein Elastomeres ist, können solche Schichten relativ dick, z.B. mehr als 0,125 cm sein. Bei einem anderen Typ wd die Verbindung zur PTC-Masse durch ein Element hergestellt, das aus einem leitfähigen Polymeren besteht, welches keine brauchbare Tg bei einer beliebigen Temperatur unterhalb eir brauchbaren Tg der PTC-Masse aufweist. Hinsichtlich weitere Einzelheiten, auf welche Weise Heißlinien verhindert werder können, wird au:: die eingangs genannten Veröffentlichungen verwiesen.reren 12 volt batteries or alternating current from a 120 220 volt source, for the purpose of current flow through the PTC element; : the, where the PTC element contains a PTC mass according to obic definition. As discussed in detail in DT-OS 2543.314 '5 in DT-Gbm 7.527.288 / is a problem that shows itself in the operation of PTC devices, the formation of ί called "Heiii.linien", ie the formation of a narrow bands in the PTC material, which has a higher temperature <'■ the PTC material of the environment. In the devices of the invention, the current preferably flows through the PTC element in a manner which substantially prevents the formation of hot lines. Therefore, a preferred device is in the form of a heating strip or strip, which has two parallel electrodes arranged at a distance from one another, which are separated by a distance 1 (e.g. from 0.15 to 1 "cm) and in a core made of the PTC- mass are included, wherein the portion of the core between the electrodes least thick a h having t which is greater than the maximum dimen of the electrodes in the same direction and such daf ratio of L / t is less than 9, preferably less than and insbesondera is less than 5, especially 3 to 4. In another type of preferred device, the PTC mass is in the form of a layer and the electrical connections thereto are such that when the layer is at or near T, the Current mainly flows through the thickness of the layer. Particularly if the polymer in the PTC compound is an elastomer, such layers can be relatively thick, for example more than 0.125 cm The PTC compound is produced by an element consisting of a conductive polymer which does not have a useful T g at any temperature below a useful T g of the PTC compound. For further details on how hot lines can be prevented, reference is made to the publications mentioned at the outset.
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Die Erfindung betrifft ferner eine wärmerückstellfähige Vorrichtung/ die eine oben definierte Vorrichtung enthält·, welche in thermischem Kontakt mit einem wärriierückstellfähigen Bauelement aus einem organischen Polymeren steht, das bei einer • ■ 5 Temperatur unterhalb, vorzugsweise nicht mehr als 50° unterhalb der brauchbaren T der PTC-Masse: (oder der niedrigsten brauchbaren T , falls mehrere vorhanden sind) rückstellbarThe invention also relates to a heat-resilient device / which includes a device as defined above which is in thermal contact with a heat-resilient component is composed of an organic polymer which at a • ■ 5 temperature below, preferably not more than 50 ° below the usable T of the PTC mass: (or the lowest usable T, if there are several) resettable
: · ist. : · Is.
Die Erfindung betrifft ferner wärmerückstellfähige Gegenstände, die ein wärmerückstellfähiges Teil enthalten, welches aus einer ; oben definierten PTC-Masse und wenigstens zwei Elektroden be-' '- steht, die mit einer elektrischen Stromquelle verbunden sind, um Stromfluß durch die PTC-Masse zu bewirken und so den Gegenstand auf seine Rückstelltemperatür aufheizen.· In diesem Zusanmenhang wurde als besonders nützlich gefunden, daß durch Vernetzung einer PTC-Masse, in der das Polymere ein thermoplastisches kristallines Polymeres ist, bei einer Temperatur oberhalb des Schmelzpunkts des Polymeren die Tendenz der Masse, ihren PTC-Charakter beim Verstrecken zu verlieren, stark vermindert wird.The invention further relates to heat-recoverable articles which contain a heat-recoverable part, which consists of a; defined above PTC composition and at least two electrodes loading. '' - is connected to an electrical power source to cause current flow through the PTC composition and so heat the object to its reset temperature door · In this Zusanmenhang was particularly useful found that by crosslinking a PTC composition in which the polymer is a thermoplastic crystalline polymer at a temperature above the melting point of the polymer, the tendency of the composition to lose its PTC character on stretching is greatly reduced.
Die Erfindung betrifft schließlich auch ein Verfahren zur Steue rung des elektrischen Stromflusses durch einen elektrischen Stromkreis, der ein PTC-Element enthält, irr dem die Temperatur : ' des PTC-Elements innerhalb eines kritischen Bereichs gehalten wird oder in dem die Temperatur des PTC-Elements von einem Wert außerhalb dieses kritischen Bereichs auf einen Wert innerhalb davon (oder umgekehrt) verändert wird, wobei das PTC-Element eine PTC-Masse gemäß obiger Definition enthält. Die Temperatur kann beibehalten oder geändert werden durch den Selbstheizeffekt des durch das Element fließenden Stroms oder durch äußere. Heizung oder Kühlung oder eine Kombination hiervon.Finally, the invention also relates to a method of steering tion of the electrical current flow through an electrical circuit that contains a PTC element, irr the temperature : 'of the PTC element kept within a critical range or in which the temperature of the PTC element from a value outside this critical range to a value within thereof (or vice versa) is changed, the PTC element containing a PTC mass as defined above. The temperature can be maintained or changed by the self-heating effect of the current flowing through the element or by external ones. Heating or cooling or a combination thereof.
Bei der Auswahl des leitfähigen Füllstoffs, des Polymeren, in dem dieser dispergiert wird,und der Vernetzungsbedingungen istWhen choosing the conductive filler, the polymer in which it will be dispersed and the crosslinking conditions
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Sorgfalt geboten, um sicherzustellen, daß eine PTC-Masse- m. den erwünschten Eigenschaften erhalten wird. Jedoch ergebe; sich für den Fachmann bei der Nacharbeitung der Erfindung : Hinblick auf die Offenbarung und das eigene Fachwissen kei] lei Schwierigkeiten.Care should be taken to ensure that a PTC mass m. the desired properties is obtained. However, surrender; for those skilled in the reworking of the invention: With regard to the disclosure and own expertise, no difficulties.
Es hat sich gezeigt, daß der leitfähige Füllstoff eine Tei! chengröße von wenigstens 18 πιμ aufweisen muß, um einen brai baren PTC-Effekt zu erzielen. Mit steigender Teilchengröße wird das PTC-Verhalten ausgeprägter. Jedoch wirkt diesem wc vollen Effekt die Notwendigkeit entgegen, größere Gewichtsmengen an größerteiligen Füllstoffen einzuarbeiten, um den gleichen spezifischen Widerstand zu erhalten. Dies bedingt zwar kein ernsthaftes oberes Limit für die Größe der hoch-It has been found that the conductive filler is a part! Chen size of at least 18 πιμ must have a brai to achieve a PTC effect. The PTC behavior becomes more pronounced with increasing particle size. However, this toilet works full effect counteracts the need to incorporate larger amounts by weight of larger-scale fillers in order to achieve the to get the same resistivity. Although this does not imply a serious upper limit for the size of the high-
■15 leitfähigen Füllstoffe, z.B. Metallteilchen, die Größen bi: zu oder sogar mehr als 1 μ aufweisen können. Wenn jedoch, \ das bevorzugt ist, leitfähige Ruße verwendet werden, ist e; sehr schwierig, befriedigende physikalische Eigenschaften ι Teilchen von größer als 100 πιμ zu erhalten, weil zur Erzie!■ 15 conductive fillers, for example metal particles, which can have sizes up to or even more than 1 μ. If, however, \ is the preferred conductive carbon blacks are used, e; very difficult to obtain satisfactory physical properties ι particles larger than 100 πιμ, because for education!
des geforderten spezifischen Widerstandes hohe Anteile an ] notwendig sind. Bevorzugt haben erfindungsgemäß verwendete Ruße eine maximale Teilchengröße von 80 ΐημ (Durchschnittsgröße, wenn ein Rußgemisch verwendet wird). of the required specific resistance, high proportions of] are necessary. Preferably used according to the invention Carbon blacks have a maximum particle size of 80 ΐημ (average size when a carbon black mixture is used).
Bekanntlich werden Ruße herkömmlicherweise durch ihre Teilchengröße sowie durch die Werte ihrer Stickstoffabsorption und DBP (Dibutylphthalat)-Absorption charakterisiert, die < Maß für die Porosität und die Aggregation der Primärteilchi darstellen. Hinsichtlich Einzelheiten zu diesen Charakteri:It is known that carbon blacks are traditionally characterized by their particle size as well as characterized by the values of their nitrogen absorption and DBP (dibutyl phthalate) absorption, which <Measure of the porosity and the aggregation of the primary parts represent. Regarding details of these characteristics:
rungen und ihre^r Bestimmung wird beispielsweise auf "Analy:and their determination is for example on "Analy:
of Carbon Black" von Schubert, Ford and Lyon in Bd. 8, Seil 179 der "Encyclopedia of Industrial Chemical Analysis" (19ίof Carbon Black "by Schubert, Ford and Lyon in Vol. 8, rope 179 of the "Encyclopedia of Industrial Chemical Analysis" (19ί
John Wiley & Sen, New York, verwiesen.John Wiley & Sen, New York, referenced.
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Die bevorzugte Teilchengröße des Ru/ies h£.ngt auch von der Vernetzungstemperatur (T ) ab. Mit ansteigendem T wird das PTC-Verhalten weniger ausgeprägt, was jedoch durch einen Anstieg in der Teilchengröße des Rußes ausgeglichen werden kann. Bevorzugt sollte daher die Teilchengröße wenigstens 20 mu sein, wenn T oberhalb 200C liegt, wenigstens 30 ΐημ für T oberhalb 1000C und wenigstens 40 ΐημ für T oberhalb 1500C.The preferred particle size of the carbon black also depends on the crosslinking temperature (T). With increasing T, the PTC behavior becomes less pronounced, but this can be compensated for by an increase in the particle size of the soot. Preferably, therefore, the particle size should be at least 20 mu if T is above 20 0 C, at least 30 ΐημ for T above 100 0 C and at least 40 ΐημ for T above 150 0 C.
Eine Vielzahl von Rußen sind im Handel erhältlich, jedoch ist nur ein kleiner Anteil davon als ler.tfähiger Ruß bekannt und zur Verwendung in leitfähigen Polymermassen empfohlen. Die bevorzugten Rußtypen für die Erfindung sind Ofen- und Acetylenruße, jedoch können auch die weniger gut leitenden Thermal- und Kanalruße verwendet werden.A variety of carbon blacks are commercially available, but only a small proportion of them are known and known as useful carbon black recommended for use in conductive polymer compounds. the Preferred types of carbon black for the invention are furnace and acetylene blacks, but the less conductive thermal and channel blacks can be used.
Beispiele für weitere leitfähige Füllstoffe zusätzlich zu RuE sind Grafit, Metallpulver, leitfähige Metallsalze'und -oxyde und bor- oder phosphordotiertes Silicium oder Germanium.Examples of other conductive fillers in addition to RuE are graphite, metal powder, conductive metal salts and oxides and boron or phosphorus doped silicon or germanium.
Die Auswahl des leitfähigen Füllstoffs wird zusätzlich durch das zu verwendende Polymere beeinflußt, insbesondere die Verträglichkeit von Füllstoff und Polymeren.The selection of the conductive filler is also influenced by the polymer to be used, in particular the compatibility of filler and polymers.
20 Wahl des Polymeren 20 Choice of polymer
Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung für Elastomere und. thermoplastische Polymere brauchbar. Der Effekt, der bei einer Masse, welche bereits ausgeprägtes PTC-Verhalten zeigt (z.B. eine auf einem kristallinen Polymeren basierende Masse), hervorgerufen wird, ist verhältnismäßig klein und modifiziert höchstens eine vorhandene T , ohne sie zu entfernen, modifiziert jedoch vielmehr die Eigenschaften um und oberhalb von Tc und. kann sogar einen zweiten PTC-Bereich mit einer zweiten T erzeugen. Obwohl ein solcher Effekt sehr wertvoll ist, dürfte die Erfindung sogar noch nützlicher sein, wenn das vernetzte Polymere ein Elastomeres ist, da dann eine Viel-As already mentioned, the invention is applicable to elastomers and. thermoplastic polymers are useful. The effect that is produced with a compound which already shows pronounced PTC behavior (e.g. a compound based on a crystalline polymer) is relatively small and at most modifies an existing T without removing it, but rather modifies the properties and above T c and. can even generate a second PTC range with a second T. Although such an effect is very valuable, the invention should be even more useful when the crosslinked polymer is an elastomer, since then a variety of
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fait von physikalischen Eigenschaften, gepaart mit der Mög lichkeit, die T der Masse in einer vorhersagbaren Weise ζ variieren, vorhanden ist. Das vernetzte Polymere kann im w sentlichen frei von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindunge sein, z.B. weniger als 5 Mol-% C=C aufweisen.Fait of physical properties, coupled with the poss probability that the T of the mass may vary in a predictable manner ζ is present. The crosslinked polymer can be used in the w essentially free of carbon-carbon double bonds e.g. have less than 5 mol% C = C.
: Geeignete Polymere, in denen der Füllstoff vor dem Vernetz dispergiert werden kann und die durch Vernetzung in Elasto überführt werden können, sind Kautschuke, Elastomere, Gumm und thermoplastische Elastomere. Die Bezeichnungen "elasto merer Gummi", "Gummi" und "Gummimaterial" werden für ein P meres verwendet, welches nicht kristallin ist und eine GIa Übergangstemperatur unterhalb T und vorzugsweise unterhal Zimmertemperatur (2O0C) besitzt und welches nach dem Verne kautschukartige oder elastomere Eigenschaften aufweist. De Ausdruck "thermoplastisches Elastomere" wird zur Bezeichnu eines Materials verwendet, welches selbst im nicht-vernetz Zustand noch in einem bestimmten Temperaturbereich wenigst einige elastomere Eigenschaften aufweist; solche Materiali enthalten im allgemeinen thermoplastische und elastomere A teile. Der Füllstoff kann auch in einem Polymeren dispergi sein, das dynamisch vernetzt wurde, d.h. während des Mahle oder einer anderweitigen Einwirkung von Scherkräften auf d Polymere, um ein Produkt zu erhalten, das weiteren Kompoun dierungs- oder Formprozessen unterworfen werden kann.: Suitable polymers in which the filler can be dispersed before crosslinking and which can be converted into elasto by crosslinking are rubbers, elastomers, rubbers and thermoplastic elastomers. The terms "elasto mer rubber", "rubber" and "rubber" are used meres a P, which is non-crystalline and has a GIa transition temperature below T and preferably unterhal room temperature (2O 0 C) and which rubbery or after Verne elastomeric Has properties. The term "thermoplastic elastomer" is used to designate a material which, even in the non-crosslinked state, still has at least some elastomeric properties in a certain temperature range; such materials generally contain thermoplastic and elastomeric parts. The filler can also be dispersible in a polymer that has been dynamically crosslinked, ie during grinding or any other action of shear forces on the polymer in order to obtain a product which can be subjected to further compounding or molding processes.
Es wurde gefunden, daß, je höher die Grünfestigkeit des Au gangspolymeren ist desto ausgeprägter der PTC-Effekt ist { bei andere Kriterien gleich sind). Andererseits kann es, w bereits erwähnt, erwünscht sein, Polymere mit einer hohen festigkeit bei oder nahe T vor dem Vernetzen zu tempern.It was found that the higher the green strength of the Au gang polymer, the more pronounced the PTC effect is { if other criteria are the same). On the other hand, as already mentioned, it may be desirable to use polymers with a high to temper strength at or near T prior to curing.
Abhängigkeit von den Umständen kann es daher bevorzugt sei ein Polymeres mit niedriger Grünfestigkeit oder ein Polyme mit einer hohen Grünfestigkeit bei 25°C einzusetzen. Der A druck "Polymeres mit hoher Grünfestigkeit" ist dem Fachman bekannt und bezeichnet ein Polymeres, das eine ZugfestigkeTherefore, depending on the circumstances, it may be preferred to be a low green strength polymer or a polymer to be used with a high green strength at 25 ° C. The A print "polymer with high green strength" is the specialist known and denotes a polymer that has a tensile strength
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von wenigstens 10 psi bei 20 % Dehnung hat. Solche Polymere ändern ihre Konfiguration nach einer Äquilibrierungsbehandlung bei erhöhter Temperatur zwecks Umwandlung in die bei dieser Temperatur begünstigte Konfiguration nicht oder nur sehr langsam bei Abkühlung auf Raumtemperatur. Sie besitzen auch Formstabilität bei Raumtemperatur in der Weise, daß daraus hergestellte Gegenstände sich nicht verzerren oder in wesentlichem Ausmaß fließen, selbst wenn sie nicht vernetzt sind.of at least 10 psi at 20% elongation. Such polymers change their configuration after an equilibration treatment not or only at elevated temperature for the purpose of conversion into the configuration favored at this temperature very slowly when cooling to room temperature. They also have dimensional stability at room temperature in such a way that objects made from it do not distort or flow to any significant extent, even if not interconnected are.
Für die Zwecke der Erfindung geeignete Gummis umfassen Polymere, die Kohlenstoffatome in der Pclymerkette enthalten, ebenso wie andere, z.B. Polyisopren (sowohl natürlich als auch synthetisch), regellose Ä'thyler-Propylen-Copolymere, Polyisobutylen, regellose Styrol-Buladien-Copolymerkautschuke-, Styrol-Acrylnitril-Butadien-Terpolynerkautschuke mit und ohne geringere Mengen an copolymerisierten cL, ß-ungesättigten Carbonsäuren, Polyacrylatkautschuke, Polyurethangummis, regellose Copolymere von Vinylidenfluorid und z.B. Hexafluorpropylen, Polychloropren, chloriertes Polyäthylen, chlorsulfoniertes Polyäthylen, Polyäther, weichgemachti ι s Polyvinylchlorid mit einem Gehalt von mehr als 21 % Weichmacher, im wesentlichen nicht-kristalline regellose Co- oder Terpolymere von Äthylen mit Vinylestern oder -säuren und Estern von et, ß-ungesättigten Säuren, sowie Silicongummis und basische Polymere, z.B. Poly (di- methylsiloxan), Poly(methylphenylsiloxan) und Poly(dimethylvinylsiloxane). Die Siliconkautschuke und basische Polymeren, die als Ausgangsmaterial besonders nützlich sind, haben im wesentlichen keine Grünfestigkeit. Thermoplastische Elastomere, die für die Zwecke der Erfindung geeignet sind, umfassen Pfropf-Rubbers suitable for the purposes of the invention include polymers containing carbon atoms in the polymer chain as well as others, e.g. polyisoprene (both natural and synthetic), random ethylene-propylene copolymers, polyisobutylene, random styrene-buladiene copolymer rubbers, styrene-acrylonitrile-butadiene-Terpolynerkautschuke with or without minor amounts of copolymerized cL, ß-unsaturated carboxylic acids, polyacrylate, polyurethane rubbers, random copolymers of vinylidene fluoride and, for example hexafluoropropylene, polychloroprene, chlorinated polyethylene, chlorosulfonated polyethylene, polyethers, weichgemachti ι s polyvinyl chloride containing of more than 21% plasticizers, essentially non-crystalline random copolymers or terpolymers of ethylene with vinyl esters or acids and esters of et, ß-unsaturated acids, as well as silicone gums and basic polymers, e.g. poly (dimethylsiloxane) , poly ( methylphenylsiloxane) and poly (dimethylvinylsiloxane). The silicone rubbers and basic polymers which are particularly useful as starting materials have essentially no green strength. Thermoplastic elastomers that are suitable for the purposes of the invention include graft
30 und Blockcopolymere, wie30 and block copolymers such as
(i) regellose Copolymere von Äthylen und Propylen, gepfropft(i) random copolymers of ethylene and propylene, grafted
mit Polyäthylen oder Polypropylenseitenketten,with polyethylene or polypropylene side chains,
(ii) Blockcopolymere von d_-Olefinen, wie Polyäthylen oder Polypropylen mit Äthylen/Propylen- oder Äthylen/Propylen/ Dien-Kautschuken, Polystyrol mit Polybutadien, Polystyrol(ii) Block copolymers of α-olefins, such as polyethylene or polypropylene with ethylene / propylene or ethylene / propylene / diene rubbers, polystyrene with polybutadiene, polystyrene
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mit Polyisopren, Polystyrol mit Äthylen-Propylen-KautschuJ Poly (vinylcyclohexan) mit Äthylen-Propylen-Kautschuk..- Pol; (oL-methylstyrol) mit Polysiloxanen, Polycarbonate mit Pol1;with polyisoprene, polystyrene with ethylene-propylene rubberJ poly (vinylcyclohexane) with ethylene-propylene rubber ..- Pol; (oL-methylstyrene) with polysiloxanes, polycarbonates with Pol 1 ;
\ . siloxanen, Poly (tetramethylenterephthalat) mit Poly,(tetra- ; 5 methylenoxid) und thermoplastische Polyurethankautschuke. \. siloxanes, poly (tetramethylene terephthalate) with poly, (tetra-; 5 methylene oxide) and thermoplastic polyurethane rubbers.
Thermoplastische Polymere, die für die Verwendung gemäß de : Erfindung geeignet sind, können kristallin oder nicht krii lin sein und umfassen:Thermoplastic polymers suitable for use in accordance with de : Invention suitable, can be crystalline or non-crystalline be lin and include:
; (i) Polyolefine, wie Polyäthylen, Polypropylen, (ii) thermoplastische Copolymere von Olefinen, v.'ie Äthyls Propylen, miteinander und mit anderen Monomeren, wie Vinylestern, Säuren oder Estern von Ci7 ß-ungesättigte organischen Säuren,; (i) polyolefins, such as polyethylene, polypropylene, (ii) thermoplastic copolymers of olefins, v.'ie ethyls propylene, with each other and with other monomers, such as vinyl esters, acids or esters of Ci 7 ß-unsaturated organic acids,
(iii) halogenierte Vinyl- oder Vinylidenpolymere, wie diej nigen, die von Vinylchlorid, Vinylidenchlorid, Vinyl fluorid, Vinylidenfluorid und Copolymeren hiervon mi einander oder mit anderen halogenierten oder anderer(iii) halogenated vinyl or vinylidene polymers, such as the j nigen, those of vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl fluoride, vinylidene fluoride and copolymers thereof mi each other or with other halogenated or other
ungesättigten Monomeren abgeleitet sind,are derived from unsaturated monomers,
(iv) sowohl aliphatische als auch teilweise oder vollstär aromatische Polyester, wie Poly(hexamethylenadipat) -(sebacat), Poly(äthylenterephthalat) und Poly(tetra !!!ethylenterephthalat) ,(iv) both aliphatic and partially or fully aromatic polyesters, such as poly (hexamethylene adipate) - (sebacat), poly (ethylene terephthalate) and poly (tetra !!! ethylene terephthalate),
(v) Polyamide, wie Nylon-6, Nylon-6,6, Nylon-6,10 und di Versamide (Kondensationsprodukte aus dimerisierten u trimerisierten ungesättigten Fettsäuren, insbesonder Linolsäure, mit Polyaminen),(v) polyamides such as nylon-6, nylon-6,6, nylon-6,10 and di Versamide (condensation products from dimerized and trimerized unsaturated fatty acids, in particular Linoleic acid, with polyamines),
(vi) andere Materialien, wie Polystyrol, Polyacrylnitril, thermoplastische Siliconharze , thermoplastische P äther , thermoplastisch modifizierte Cellulosen und Polysulfone.(vi) other materials such as polystyrene, polyacrylonitrile, thermoplastic silicone resins, thermoplastic P ether, thermoplastically modified celluloses and polysulfones.
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Wahl der Vernetzungsbedingungen " ■ " Choice of networking conditions "■"
Sowohl T als auch das Ausmaß der Vernetzung sind außerordentBoth T and the degree of networking are extraordinary
lieh wichtig bei der Bestimmung dei der Masse zu verleihender Widerstands/Temperatur-Eigenschafte η. T spielt nicht nur eine Hauptrolle bei der Bestimmung von T , sondern vielmehr ist das Ausmaß des gezeigten PTC-Vcrhaltens (d.h.Anstieg,Grosborrowed important in determining the mass to be bestowed Resistance / temperature properties η. T doesn't just play a major role in determining T, but rather the extent of the PTC behavior exhibited (i.e. increase, gross
; .se) umso geringer ,je höher T liegt, wobei andere Kriterien gleich sind. Daher zeigt eine Kombination aus Ruß und-Poly-; .se), the lower the higher T is, with other criteria are the same. Therefore, a combination of carbon black and poly-
; merem,die aufgrund der Vernetzung cutes PTC-Verhalten nach; merem that cutes PTC behavior due to the networking
'10 Vernetzung bei Zimmertemperatur aufweist, nur wenig oder gar kein PTC-Verhalten nach Vernetzung bei beispielsweise 1700C.10 shows crosslinking at room temperature, little or no PTC behavior after crosslinking at, for example, 170 ° C.
: Dem inhibierenden Effekt einer ansteigenden T kann oft durch Verwendung eines Rußes mit einer größeren Teilchengröße und/ oder durch Vergrößerung des Ausmaßes der Vernetzung entgegen-" gewirkt werden. Es wurde gefunden, daß es wesentlich ist, da£ das vernetzte Polymere ein Gelfraktion von wenigstens 0,6 hat Oft ist eine höhere Gelfraktion notwendig, z.B. von wenigstens 0,75. Für die meisten Polymeren sollte die Gelfraktion im allgemeinen nicht 0,96 überschreiten, jedoch können PoIysiloxane und viele ungesättigte Kautschuke beispielsweise zu höheren Gelfraktionen vernetzt werden, ohne daß die physikalischen Eigenschaften der Masse in unerwünschter Weise beeinflußt werden.: The inhibiting effect of a rising T can often be through Use of a carbon black with a larger particle size and / or by increasing the extent of the crosslinking counter- " be wrought. It has been found to be essential that the crosslinked polymer have a gel fraction of at least 0.6 Often a higher gel fraction is necessary, e.g. of at least 0.75. For most polymers, the gel fraction should be generally not exceed 0.96, however, polysiloxanes and many unsaturated rubbers, for example, are crosslinked to form higher gel fractions without the physical Properties of the mass are influenced in an undesirable manner.
Die während der Vernetzungsoperation erzeugten Vernetzungsbrücken sollten im Betriebsbereich der PTC-Masse stabil sein. Geeignete covalente Vernetzungsbrücken sind einfache covalente Bindungen und Vernetzungsbrücken, die eine oder mehrere der verbindenden StrukturenThe cross-linking bridges generated during the cross-linking operation should be stable in the operating range of the PTC compound. Suitable covalent crosslinking bridges are simple covalent bonds and crosslinking bridges that have one or more the connecting structures
-C-C-, -C-N-, -C-O-, -C-S-C-, -C-SO2-, -Si-, 30 -c-CO-, -C-CO-O-, -CO-NR- und -CO-S-enthalten. -CC-, -CN-, -CO-, -CSC-, -C-SO 2 -, -Si-, 30 -c-CO-, -C-CO-O-, -CO-NR- and -CO -S- included.
Auch ionische Vernetzungsstellen sind geeignet, vorausgesetztIonic crosslinking sites are also suitable, provided
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- SO-- SO-
daß die Masse wenigstens in dem Bereich, in dem PTC-Verhci erv;ünscht ist, Forinstabilität aufweist. Es können daher.'tthat the mass at least in the area in the PTC-Verhci is desired, has form instability. It can therefore not
neutralisierte weise oder vollständig mit Natriumionen/carboxylierte EIa mere im Bereich bis zu 1000C verwendet werden. Jedoch wer für die meisten Anwendungszwecke die thermisch forinstabil Massen, welche mit zwei- oder mehrwertigen Metallionen te weise oder vollständig neutralisiert worden sind, bevorzuneutralized wise or completely with sodium ions / carboxylated EIa mers in the range up to 100 0 C can be used. However, who for most purposes, the thermally forinstable masses, which te wise or completely neutralized with divalent or polyvalent metal ions, before
Es ist daher möglich, Polymermoleküle miteinander durch g genseitige Befestigung an einem dritten Körper, beispiels weise durch chemische oder starke physikalische Bindung a ' die Oberfläche eines leitfähigen Füllstoffs, insbesondere : Ruß, zu verbinden. Der Ausdruck "Vernetzung" im Rahmen de Erfindung bezeichnet daher jegliches Mittel, mit dem Bindungen zwischen Polymermolekülen sowohl direkt als auch d die Vermittlung eines anderen kleinen oder großen Molekül oder eines festen Körpers gebildet v/erden können, wobei η vorausgesetzt wird, daß solche Bindungen den Zusammenhalt des Gegenstandes und ein bestimmtes Ausmaß an Formstabili über den Bereich der Betriebs- oder Servicetemperatur der Masse bewirken.It is therefore possible to connect polymer molecules to one another by mutual attachment to a third body, for example by chemical or strong physical bonding a 'the surface of a conductive filler, in particular : carbon black. The term "crosslinking" in the context of the invention therefore denotes any means with which bonds between polymer molecules can be formed both directly and through the intermediary of another small or large molecule or a solid body, where η is assumed that such bonds cause the cohesion of the object and a certain degree of dimensional stability over the range of the operating or service temperature of the mass.
Bei covalenter Vernetzung kann jeder Vernetzungsprozeß anIn the case of covalent crosslinking, any crosslinking process can be used
; wandt werden, der zu einem Produkt führt, welches die gef derten PTC-Eigenschaften aufweist und im Gebrauchsbereich formstabil ist. Die Vernetzung kann daher durch Strahlung oder durch chemische Behandlung bewirkt werden. Geeignete chemische Vernetzungsmittel schließen organischen Peroxyd und andere Vorstufenmaterialien ein, die bei der Anwendun von Hitze oder anderen Aktivierungsmitteln freie Radikale liefern, z.B. Metalloxyde und Amine, oder geeignete reaktionsfähige Derivate von Aminen; Isocyanate und andere Ve bindungen, die mit Gruppen, die aktiven Wasserstoff entha ten, unter BiLdung von z.B. Harnstoffen, Allophanaten und ähnlichen reagieren können; Nitroso- oder Oxyd-Verbindung wie p-ChinondLoxin und andere difunktionelle 'chemikalien,; be used, which leads to a product, which the gef has changed PTC properties and in the area of use is dimensionally stable. The crosslinking can therefore be brought about by radiation or by chemical treatment. Suitable chemical crosslinking agents include organic peroxide and other precursor materials useful in application generate free radicals from heat or other activating agents, e.g. metal oxides and amines, or suitable reactive ones Derivatives of amines; Isocyanates and other compounds associated with groups containing active hydrogen with the formation of e.g. ureas, allophanates and can react similarly; Nitroso or oxide compounds such as p-quinone loxine and other difunctional 'chemicals,
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die wenigstens eine Gruppe enthalten, die sich an Doppelb±n- : dungenanlagert, wie Organosilanhydride. Auch Verbindungen, die Schwefel enthalten, welcher mit Doppelbindungen unter Ausbildung von Monosulfidbrücken reagiert, wie Thiurandisulfid, sind geeignet. In vielen Fällen kann es auch erwünscht sein, weitere Materialien zur Vergrößerung des Vernetzungseffekts, wie bei der Verwendung von ionisierender Strahlung oder anderen radikalischen Initiatoren vernetzende Coagentien, ■ einschließlich von mehrfach ungesättigten Verbindungen, jedoch '10 nicht hierauf beschränkt, zuzugeben.which contain at least one group which attaches to double bonds, such as organosilane hydrides. Also connections, which contain sulfur, which reacts with double bonds to form monosulfide bridges, such as thiurane disulfide, are suitable. In many cases it can also be desired be other materials to increase the crosslinking effect, such as the use of ionizing radiation or other free-radical initiators crosslinking co-agents, ■ including polyunsaturated compounds, however '10 is not limited to admitting.
: Die Vernetzung mittels Bestrahlung und mittels Peroxyden wird bevorzugt. Sofern ionisierende Bestrahlung verwendet wird, wird mit Strahlungsdosen zwischen 5 und 50 mRads die gewünsc te Vernetzungsdichte ohne übermäßigen Kompromiß hinsichtlich der phys-ikalischen Eigenschaften dos Produkts erreicht. Sofer Peroxyde angewendet werden, werden im allgemeinen zwischen 1 und 10 Gew.-%, bezogen auf das Polymere, eingesetzt. Ein Tei der Peroxyde kann durch Coagentien ersetzt werden. Es wurde ebenfalls gefunden, daß, falls das vernetzte Polymere ein Elastomeres ist, der Grad der Ähnlichkeit zwischen T und der Vernetzungstemperatur T von der thermischen Vorbehandlung der Masse vor der Vernetzung abhängt. Vorteilhaft wird die Masse vor dem Vernetzungsprozeß eine kurze Zeit bei der Vernetzungstemperatur gehalten. Für die Mehrzahl der Massen beträgt die erforderliche Zeit nicht mehr als 1/2 Minute, für Polymere mit signifikanten Mengen an hochmolekularem Material (Gummis mit hoher Mooney-Viskosität und daher hoher Grünfestigkeit) werden längere Temperzeiten bevorzugt. Obwohl eine Bindung an eine bestimmte Theorie nicht beabsichtigt ist, dürfte die Kürze der Temperperiode anzeigen, daß die Temperung dazu dient, den Polymermolekülen eine Relaxation mit ihrer charakteristischen molekularen Relaxationsgeschwindigkeit in ihre bevorzugten Konfigurationen bei der Vernetzungstemperatur zu ermöglichen. Daher kommt T T am nächsten,·wenn die Polymermoleküle früher veranlaßt wurden, eine ungespannte Konfiguration bei T: Crosslinking by means of irradiation and by means of peroxides is preferred. If ionizing radiation is used, with radiation doses between 5 and 50 mRads the desired te crosslink density achieved without undue compromise in terms of the physical properties of the product. Sofer Peroxides are used, are generally used between 1 and 10 wt .-%, based on the polymer. A part the peroxide can be replaced by coagents. It has also been found that if the crosslinked polymer is a The elastomer is the degree of similarity between T and the crosslinking temperature T of the thermal pretreatment of the Depends on mass before networking. The mass is advantageously kept at the crosslinking temperature for a short time before the crosslinking process. For the majority of the masses it is required time no more than 1/2 minute, for polymers with significant amounts of high molecular weight material (rubbers with high Mooney viscosity and therefore high green strength) longer tempering times preferred. While not wishing to be bound by any particular theory, the brevity of the Annealing period indicate that the annealing serves to give the polymer molecules a relaxation with their characteristic molecular relaxation rate in their preferred configurations at the crosslinking temperature. Therefore, T comes closest to T when the polymer molecules come earlier caused an unstressed configuration at T
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&AO ORIGINAL& AO ORIGINAL
- 9a-- 9a-
vor der Verne" zung einzunehmen.to be taken in front of the network.
; Die vorerwähnte Temperbehandlung ist nicht verwandt mit de Temperung von rußhaltigen Massen, die zu einer Verringerun des Widerstandes der Masse f-ührt, wie beispielsweise in US 3.861.029 beschrieben. Es wird angenommen, daß das dort be schriebene Verfahren zu einer "Strukturierung" der Rußdisp sion führt, d.h. zur Bildung von bevorzugten Leitwegen. Da Tempern zwecks Strukturierung dauert daher viel länger als die oben erwähnte Relaxationstemperung. Es wurde jedoch ge funden, daß es auch vorteilhaft ist, die Strukturierung de Rußes durch Tempern zu erleichtern. Wenn die gewünschte Ve netzungstemperatur oberhalb von etwa 1700C liegt, ist es ο zweckmäßig, die zwei Temperstufen zu vereinigen und die Ma in ihrer abschließenden Form eine ausreichende Zeit bei T zu halten, woit it die gewünschte Strukturierung vor der Ver netzung dar Masse stattfindet. Eine 10- bis 20-minütige Te] perung bei 2OC0C vor der Vernetzung bei dieser Temperatur . daher geeignet. Die zur Strukturierung oder Strukturbildun« erforderliche Zeit steigt rasch mit abnehmender Tempertempi; The aforementioned tempering treatment is not related to the tempering of soot-containing compounds, which leads to a reduction in the resistance of the compound, as described, for example, in US Pat. No. 3,861,029. It is assumed that the process described there leads to a "structuring" of the soot dispersion, ie to the formation of preferred routes. Since annealing for the purpose of structuring therefore takes much longer than the above-mentioned relaxation annealing. However, it has been found that it is also advantageous to facilitate the structuring of the carbon black by annealing. When the desired Ve netzungstemperatur above is from about 170 0 C, it is ο expedient to combine the two annealing steps and to keep the Ma in its final shape a sufficient time at T, woit the desired patterning it before Ver networking represents mass takes place . A 10- to 20-minute Te] bodiment at 2OC 0 C before crosslinking at this temperature. therefore suitable. The time required for structuring or structuring increases rapidly with decreasing temperature
Bei
tür./Massen,füc die Vernetzungstemperaturen von deutlich ui
terhalb 2000C erwünscht sind, kann es bevorzugt sein, bei :
für eine kurze Zeitdauer zur Verringerung des Widerstandes Masse zu tempern, gegebenenfalls auf Raumtemperatur zu küh'
und anschließend die Masse vor der Vernetzung zwecks Relax; tion der Polymermoleküle bei T eine ausreichende Zeit bei
zu halten. Es ist verständlich, daß die Relaxationszeiten c Polymeren in weitem Umfang unter anderem mit dem Molekulare
wicht und der Temperatur variieren. Während in einigen Fäll
Massen beinahe augenblicklich bei T relaxieren, sind hierj
in anderen Fällen Zeitdauern von einigen Minuten erforderl:at
. door / masses, RMC crosslinking temperatures significantly ui terhalb 200 0 C are desired, it may be preferred, wherein: for a short period of time to reduce the resistance to temper mass, optionally at room temperature to cow 'and then the composition before crosslinking for the purpose of relaxation; tion of the polymer molecules at T for a sufficient time. It is understandable that the relaxation times c polymers vary widely with, inter alia, the molecular weight and the temperature. While in some cases masses relax almost instantly at T, in other cases periods of a few minutes are required:
Darüber hinaus wird es durch die Verwendung von Weichmachei oder anderen Viskositätsverminderern möglich, die Relaxatic temperung zu einem großen Teil zu verringern oder sogar zu eliminieren und ebenso in vielen Fällen das StrukturtemperrIn addition, it is made through the use of softening egg or other viscosity reducers possible to reduce or even increase the Relaxatic tempering to a large extent and in many cases the structure temperature
.„. BAD ORIGINAL. ". BATH ORIGINAL
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zu verringern. Die wahlweise Verwendung solcherto reduce. The optional use of such
Weichmacher liegt daher im Rahmen der Erfindung. Bevorzugt werden Additive verwendet, die in das Polymere einpolymeri- : siert oder damit vernetzt werden körnen oder bei denen auf andere Weise ihr viskositatsvermindernder Effekt nach der T-Temperung neutralisiert wird, da solche Zusätze sonst einen nachteiligen Effekt auf die Widerstandsstabilität der polymeren PTC-Heizeinrichtungen unter Betriebsbedingungen haben können. Weichmachende Zusätze sind besonders nützlich, wenn Peroxyde oder andere thermisch aktivierte Vernetzungsprozesse angewandt werden, da es dann nicht möglich ist, die Masse üblicherweise der Struktur temperung zu unterv/erfen. Die verwendeten Peroxyde oder Härtungsmittel sind oft gute Viskositätsverminderer für das Polymere. Auch andere Weichmacher könnenPlasticizer is therefore within the scope of the invention. Preference is given to using additives which are polymerized into the polymer : siert or crosslinked with it or in which their viscosity-reducing effect after tempering in another way is neutralized, since such additives would otherwise have a detrimental effect on the resistance stability of the polymer PTC heating devices may have under operating conditions. Softening additives are particularly useful, though Peroxides or other thermally activated crosslinking processes are used, since it is then not possible to use the mass normally to subject the structure to tempering. The used Peroxides or curing agents are often good viscosity reducers for the polymer. Other plasticizers can also
15 vorteilhaft verwendet werden.15 can be used advantageously.
Die Vernetzungsdichte hat oberhalb eines bestimmten Minimalwerts keinen wesentlichen Einfluß auf die T der Masse, jedoch ist die Neigung der Widerstands-Temperaturkurve oberhalb von T eine strenge Funktion der Vernetzungsdichte; je höher die Dichte, desto steiler der Anstieg. Das optimale Ausmaß der Vernetzung ist daher dasjenige, bei dem die gewünschte Neigung von Widerstand/Temperatur erreicht wird, ohne daß ein unerr wünschter Kompromiß hinsichtlich der physikalischen Eigenschaf ten des.Produkts eingegangen wird.The crosslink density has no significant influence on the T of the composition above a certain minimum value, however is the slope of the resistance-temperature curve above of T is a strict function of the crosslink density; the higher the density, the steeper the slope. The optimal extent of the Networking is therefore the one in which the desired slope of resistance / temperature is achieved without an inaccurate Desired compromise in terms of the physical properties of the product is entered.
Besonders bei Polymermassen, die nicht leicht unter Verwendung von ionisierender Strahlung oder von Zusätzen, die freie Radikale erzeugen, wie Peroxyden, vernetzen, ist es vorteilhaft, Vernetzungspromotoren (oder "Coagentien") zuzugeben. Solche Materialien sind gewöhnlich ungesättigte Monomere. Geeignete ungesättigte Monomere (oder Monomergemische) enthalten im allgemeinen wenigstens zwei, und bevorzugt wenigstens drei äthylenische Doppelbindungen in jedem Molekül. Sie sollten selbstverständlich bevorzugt mit dem Polymeren verträglich sein und eine niedere Flüchtigkeit unter den VerarbeitungsbedingungenEspecially with polymer masses that are not easily made using ionizing radiation or additives that release free radicals generate crosslinking, such as peroxides, it is advantageous to add crosslinking promoters (or "coagents"). Such Materials are usually unsaturated monomers. Suitable unsaturated monomers (or monomer mixtures) generally contain at least two, and preferably at least three, ethylenic double bonds in each molecule. You should of course preferably be compatible with the polymer and have a low volatility under the processing conditions
9098U/07499098U / 0749
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haben. Beispiele für solche Monomere sind die Allylester Polycarbonsäuren und anderen Säureanteilen, wie Cyanursäu: z.B. Triallylcyanuarat und -isocyanurat, Diallylaconitat, -maleat und -itaconat und Tetraallylpyromellitat; bis- uncto have. Examples of such monomers are the allyl ester, polycarboxylic acids and other acid components, such as cyanuric acid: for example triallyl cyanuarate and isocyanurate, diallylaconitate , maleate and itaconate and tetraallyl pyromellitate; up to and including
1 11 1
tris-Maleimide, z.B. N, N -Äthylen- und N,N -m-Phenylen-bis maleimid; Acryl- und Methacrylsäureester von mehrwertigen Alkoholen, z.B. Dipentaerythrit-hexamethacrylat, Äthyleng] koldimethacrylat, 1,3-Butylenglykoldimethacrylat und Pentc erythrittetranethacrylat; Vinylester von mehrwertigen Säuj z.B. Trivinylcyanurat und -citrat; Vinyl- und Allyläther \ ■ mehrwertigen Alkoholen, z.B. die Tetrallyl- und Tetraviny.1 äther von Pentaerythrit; und bis-Acrylamide, z.B. N,N -Met len- und N,N -p-Phenylen-bis-acrylamid. Die Menge an für e brauchbare Vernetzung erforderlichen Monomeren (gegenüber bis auf die Ar-wesenheit des Monomeren identischen und auf gleiche Weise verarbeiteten Masse) hängt von dem besondere Monomeren und den anderen Bestandteilen ab, kann jedoch It= vom Fachmann ermittelt werden. Mengen im Bereich von 1 bis Gew.-% der Masse sind im allgemeinen ausreichend.tris-maleimides, e.g., N, N -ethylene- and N, N -m-phenylene-bis maleimide; Acrylic and methacrylic acid esters of polyhydric alcohols, e.g. dipentaerythritol hexamethacrylate, ethylene] koldimethacrylate, 1,3-butylene glycol dimethacrylate and pentc erythritol tetraethacrylate; Vinyl esters of polyvalent acids e.g., trivinyl cyanurate and citrate; Vinyl and allyl ethers \ ■ polyhydric alcohols, e.g. the tetrallyl and tetraviny.1 ether of pentaerythritol; and bis-acrylamides, e.g., N, N -met len- and N, N -p-phenylene-bis-acrylamide. The amount of for e useful crosslinking required monomers (compared to, except for the nature of the monomers, identical and on mass processed in the same way) depends on the particular monomer and other ingredients, but It = can be determined by a specialist. Quantities in the range from 1 to% by weight of the composition are generally sufficient.
20 Weitere Faktoren 20 Other factors
Die Massen gemäß der Erfindung können übliche Bestandteile wie Antioxydantien, Flammschutzmittel, anorganische Füllst thermische Stabilisatoren und Verarbeitungshilfen enthalte Es wurde gefunden, daß die Gegenwart eines nicht-leitenden Füllstoffs (z.B. in Mengen von 5 bis 35, vorzugsweise 10 b 25 %, bezogen auf das Gewicht der Masse) häufig vorteilhaf ist. Dies ist besonders dann der Fall, wenn das Polymere e Polysiloxan und der Füllstoff Kieselsäure ist. Die Anwesen eines nicht-leitenden Füllstoffs verringert den Gesamt-Aus nungskoeffizienten der Masse. Die Verbesserung im PTC-Verh ist daher angesichts der Theorie von Kohler (sh. beispiels se US-PS 3.243.753), nach der der PTC-Effekt der Differenz zwischen den thermischen Ausdehnungsverhältnissen des leib den Füllstoffs und der Masse zugeschrieben wird, überrasch*The compositions according to the invention can contain conventional constituents such as antioxidants, flame retardants, inorganic fillers It has been found that the presence of a non-conductive Fillers (e.g. in amounts of 5 to 35, preferably 10 to 25%, based on the weight of the mass) are often advantageous is. This is particularly the case when the polymer e is polysiloxane and the filler is silica. The property a non-conductive filler reduces the overall coefficient of relaxation of the mass. The improvement in the PTC ratio is therefore in view of Kohler's theory (see example se US-PS 3,243,753), according to which the PTC effect is the difference between the thermal expansion ratios of the body attributed to the filler and the mass, surprisingly *
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-—-β» BAD ORIGINAL-—- β »BAD ORIGINAL
copv Hcopv H
Wenn das quervernetzte Polymere in der Masse ein Elastomer ist, das von einem Gummi mit einer zuvor definierten G-rünfestigkeit abgeleitet ist, und wenn der Gummi eine Zugfestigkeit von 5 bis 1o psi bei 2o$ Dehnung hat, besitzen Massen zv/eckmäßigerweise einen T- Wert, der nicht mehr als 45°C, vorzugsweise nicht mehr als 35 C unterhalb des T - Wertes liegt. Derartige Massen können dadurch gewonnen werden, daß die quervernetzbare Masse bei einer hochliegenden Temperatur vor der Quervernetzung ausreichend lange wärmebehandelt wird. Die Zeit kann hierbei etwa eine Minute betragen. Behandlungszeiten von wenigstens zwei Minuten, z.B. 3 bis 15 oder 3 bis 1o Minuten, werden im allgemeinen bevorzugt verwendet. Wenn die Quervernetzung mittels eines chemischen Quervernetzungsmittels erfolgt, sollte die hochliegende Temperatur niedriger als die Quervernetzungstemperatur- sein. Oder es können auch Maßnahmen getroffen werden, die eine übermäßige vorzeitige Querveri.etzung verhindern.If the crosslinked polymer in the bulk is an elastomer that is made by a rubber with a previously defined green strength is derived, and if the rubber has a tensile strength of 5 to 10 psi 20 $ elongation, have masses zv / square a T value not exceeding 45 ° C, preferably is not more than 35 C below the T value. Such masses can be obtained that the cross-linkable mass sufficiently long at a high temperature before cross-linking is heat treated. The time here can be about a minute. Treatment times of at least two minutes, e.g., 3 to 15 or 3 to 10 minutes, is generally preferred. If the Cross-linking by means of a chemical cross-linking agent occurs, the high temperature should be lower than the crosslinking temperature. Or measures can also be taken to prevent excessive premature cross-linking.
Wie zuvor angegeben, sollte der Ruß eine minimale, auf den T - Wert bezogene Teilchengröße haben. Gute Ergebnisse ergeben sich jedoch auch bei der Terwendung von Rußen mit einer Teilchengröße, die vorzugsweise über der minimalen und unterhalb 5o m^M' ? liegt", z.B. kleiner als etwa 42 m/U ist. Hierbei ist der Fall eingeschlossen, daß das quervernetzte Polymere ein Butyl-Kautschuk und/oder ein halogenierter Butyl-Kautschuk und/oder ein Äthylen-Propylen-Kautschuk ist, der mittels eines chemischen Quervernetzungsmittels quervernetzt worden ist. Bei vielen Anwendungsgebieten der PTC-Massen wie z.B. bei selbstregelnden Heizeinrichtungen, ist es wichtig, daß die PTC-Masse bei der Arbeitstemperatur chemisch stabil ist, die beträchtlichAs indicated previously, the carbon black should have a minimum particle size based on the T value. However, good results are also obtained when using carbon blacks with a particle size which is preferably above the minimum and below 50 m ^ M ' ? is ", for example, is less than about 42 m / U. This includes the case that the crosslinked polymer is a butyl rubber and / or a halogenated butyl rubber and / or an ethylene-propylene rubber, which is produced by means of a chemical In many areas of application of the PTC compounds, such as self-regulating heating devices, it is important that the PTC compound is chemically stable at the working temperature, which is considerable
höher als T sein kann und beispielsweise in dem Bereich scan be higher than T and for example in the range s
Tg plus 2o bis T3 plus 60 liegen» Einige PolymereT g plus 2o to T 3 plus 60 lie »Some polymers
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ν- ' /U: BAD ORIGINALν- '/ U : BAD ORIGINAL
erfüllen diese Bedingungen nicht, eingeschlossen insbesondere Poly(epichlorhydrin), die "bei einer hochliegenden Temperatur, z.B. über 15o C quervernetzt worden sind.do not meet these conditions, including in particular poly (epichlorohydrin), which "at a high-lying Temperature, e.g. above 15o C.
Die erfindungf:gemäßen PTC-Massen werden vorzugsweise durch Schmelzumformen, wie Z.B. durch Spritzgießen oder Extrudieren einer geeigneten quervernetzbaren Masse hergestellt, und daran schließt sich eine Quervernetzung des geformten Erzeugnisses an.The PTC compositions according to the invention are preferred by melt forming, such as injection molding or extrusion of a suitable crosslinkable Mass produced, and this is followed by a cross-linking of the molded product.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispiele, in denej sich die Prozentsätze sich auf das Gewicht beziehen und die Temperaturen Celsius-Grade sind, veranschaulicht. Die Beispiele sind in Tabelle 3 zusammengefaßt. Falls nichts andei gesagt, werden in jedem Beispiel das angegebene Polymere ui . der Ruß in einem 4 inch (10 cm) Zwei-Walzenmischer zu Miscl gen mit den angegebenen Prozentsätzen an Ruß vermischt, woi die Mischung zu Platten von β χ 6 χ 0,0 3 inch (15 χ 15 χ 0,075 cm) verpreßt wird. Aus diesen Platten werden Streifer von 1,5 χ 1 χ 0,03 inch (3,8 χ 2,5 χ 0,075 cm) geschnitten. Durch Aufstreichen von Bändern einer Breite von 0,25 inch (0,64 cm) aus Silberfarbe auf die gegenüberliegenden Enden ι Flächen der langen Dimension eines jeden Streifens werden Elektroden erzeugt. Jeder Streifen wird 10 Minuten bei 200c getempert und dann auf eine Metallplatte gebracht, die bei der angegebenen Temperatur (+ 100C) gehalten wird und (wenr die Plattcntemjieratur höher als die Raumtemperatur war) mit der Platte equ..libriert wurde, um dem Polymeren Zeit zur Re laxation zu geben. Der Streifen wird dann vernetzt, während die Platte bei der angegebenen Temperatur gehalten wird, ir •dem er der angegebenen Bestrahlungsdosis in Megarad aus eir Strahl von 6 mA von etwa 0,7 MV-Elektronen ausgesetzt wird; der Streifen wird hierdurch auf eine etwas höhere Temperatu gewöhnlich 10 bis 200C höher bei der höheren Dosis,erwä Nach dem Abkühlen wird der Streifen langsam von Raumtempera bis zu seiner Spitzentemperatur erwärmt, wobei sein Widerst zwischen den Elektroden in Intervallen von 15°C gemessen wirThe invention is illustrated by the following examples in which the percentages are by weight and the temperatures are degrees Celsius. The examples are summarized in Table 3. Unless otherwise stated, in each example the specified polymer ui. The carbon black is mixed in a 4 inch (10 cm) two roll mixer with the indicated percentages of carbon black, where the mixture is pressed into sheets of β 6 0.03 inch (15 15 χ 0.075 cm). From these plates, 1.5 1 0.03 inch (3.8 2.5 0.075 cm) strips are cut. Electrodes are created by painting 0.25 inch (0.64 cm) wide ribbons of silver paint on opposite ends of the long dimension faces of each strip. Each strip is annealed for 10 minutes at 200 C and then placed on a metal plate, which is held at the given temperature (+ 10 0 C) and (wenr the Plattcntemjieratur higher than the room temperature was) was equ..libriert with the plate to to give the polymer time to relax. The strip is then crosslinked while the plate is held at the indicated temperature by exposing it to the indicated radiation dose in megarads from a 6 mA beam of approximately 0.7 MV electrons; the strip thereby to 20 0 C higher at the higher dose, erwä to a somewhat higher tempera usually 10 After cooling, the strip is slowly heated from room temperature up to its peak temperature, its resistors between the electrodes at intervals of 15 ° C measured weather
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Der Widerstand im steilsten Bereich der Widerstand/Temperaturkurve wird ausgedrückt durch die Formel.The resistance in the steepest part of the resistance / temperature curve is expressed by the formula.
30 Ln (RT/RO) = CC(T-T0)30 Ln (R T / R O ) = CC (TT 0 )
worin RT der Widerstand bei der Temperatur T und R der Widerstand bei der Temperatur TQ am Ausgangspunkt dieses Teils der Kurve ist und cL berechnet wird. Für eine Kurve mit einem R„where R T is the resistance at temperature T and R is the resistance at temperature T Q at the starting point of this part of the curve and cL is calculated. For a curve with an R "
Ί4 von größer als 2,5 und einem R30 größer als 6 beträgt cc wenigΊ4 greater than 2.5 and an R 30 greater than 6 is little cc
35 stens ungefähr 0,06.35 at least about 0.06.
Einzelheiten der in den. Beispielen "verwendeten Rußsorten sind in Tabelle 1 dargestellt, Einzelheiten der in den Beispielen verwendeten Polymeren in Tabelle 2. Einzelheiten der Beispiele selbst sind in Tabelle 3 dargestellt, die auch die signifikanten Widerstands/Temperatur-Eigenschaften der Produkte wiedergibt. Details of the. Examples "are the types of carbon black used shown in Table 1, details of the polymers used in the examples in Table 2. Details of the examples themselves are shown in Table 3, which also shows the significant resistance / temperature properties of the products.
In Tabelle 3 sind die Polymeren und Rußsorten durch ihre Zahlen in den Tabellen 1 und 2 kenntlich gemacht; die Handelsnamen der Polymeren sind ebenfalls angegeben, gleichzeitig wie die Teilchengröße der Rußsorten, die Stickstoff- und Dibutylphthalatabsorptionswerte sind in Klammern hinter der Identifizierungsnummer angegeben. Vergleichsbeispiele, die nicht unter die Erfindung fallen, sind mit einem (*) markiert.In Table 3, the polymers and types of carbon black are identified by their numbers in Tables 1 and 2; the trade names of the polymers are also given, along with the particle size of the carbon blacks, the nitrogen and dibutyl phthalate absorption values are given in brackets after the identification number. Comparative examples that are not fall under the invention are marked with a (*).
-22--22-
Typ Nr.Type no.
9.. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22.9-10-11-12-13-14-15-16-17-18-19-20-21-22
D1976-67
KlasseASTM
D1976-67
Great
πιμsize
πιμ
2/g /
m /y cc/N 2 D
2 / g /
m / y cc /
KlasseIndustry
Great
909844/Ö748909844 / Ö748
0OPY H ÖAD ORIGINAL 0 OPY H ÖAD ORIGINAL
- 35 -- 35 -
PolymerePolymers
. 1 Silastic 35U. 1 Silastic 35U
2 SE 762 SE 76
3 Silastic 55U3 Silastic 55U
4 Silastic 4104 Silastic 410
5 Silastic 4375 Silastic 437
6 Viton B506 Viton B50
7 Nordel 14707 Nordel 1470
8 Epsyn 55088 epsyn 5508
9 TPR 20009 TPR 2000
NysinNysin
.11 Natsyn 2200 DYNH.11 Natsyn 2200 DYNH
Polydimethylsiloxan mit einem Gehalt an Vinylgruppen (0,4 %) Polydimethylsiloxane with a vinyl group content (0.4 %)
vinyl gruppenfreies Polydimothylsiloxan vinyl group-free polydimothylsiloxane
Polydimethylsiloxan mit einem Gehalt an Vinylgruppen (0,4 %) Polydimethylsiloxane with a vinyl group content (0.4 %)
Polydimethylsiloxan mit einem hohen Vinyl gehalt (4 %) Polydimethylsiloxane with a high vinyl content (4 %)
Polydimethylsiloxan mit eirem Gehalt an Vinylgruppen (0,4 %) Polydimethylsiloxane with a vinyl group content (0.4 %)
Vinylidendif1uorid-Copolyme resVinylidene difluoride copolymers res
Äthylen/Propylen/Dien-Terpolymeres Ethylene / propylene / diene terpolymer
Äthylen/Propylen/Dien-Terpolymeres mit hoher GrünfestigkeitEthylene / propylene / diene terpolymer with high green strength
ein Äthylen/Propylen-Kautschuk mit einem Gehalt an etwa 20% Polypropylen, der unter dynamischen Bedingungen schwach vernetzt wurde, so daß ein thermoplastisches Elastomeres vorliegt an ethylene / propylene rubber with a content of about 20% polypropylene, which was weakly crosslinked under dynamic conditions, so that a thermoplastic elastomer is present
ein Acrylnitril/Butadien-Kautschuk mit einem Gehalt an 35 % Acrylnitrilan acrylonitrile / butadiene rubber with a content of 35% acrylonitrile
cis-1,4-Polyisopren Polyäthylen niederer Dichtecis-1,4-polyisoprene low density polyethylene
SiliciumdioxydSilicon dioxide
Siliciumdioxyd, in größerer Menge als Silastic 35USilica, in greater quantity than Silastic 35U
SiliciumdioxydSilicon dioxide
9 8 44/07 4« QG»*Y " BAD9 8 44/07 4 « QG »* Y" BAD
σ no year
σ
ο 8.* OO
ο 8. *
spieleat
games
lungs
dosisIrradiate
lungs
dose
>20> 20
> 20
Il
Il 23-45
Il
Il
zen-
temp.Spit
Zen-
temp.
38th
3
cncn
27.
28.26th
27
28.
Silastic (60/30/64)
35U1. 21. 45
Silastic (60/30/64)
35U
20
5010
20th
50
tempera
tur 0CHardening
tempera
tur 0 C
bei Spit-
bei 25°C zentemp.Resistance (Megohms)
at peak
at 25 ° C center temp.
>20
>20
>201
> 20
> 20
> 20
Il
Il
Il 23-65
Il
Il
Il
4040
40
>60> 70
> 60
0,19
0,110.046
0.19
0.11
14,3
4,71.9
14.3
4.7
139
19,3,
139
19
6
50
6th
5
>1000> 1000
> 1000
CDCD
30.
31.
32.29
30th
31.
32.
(60/30/116)20. 40
(60/30/116)
10
20
505
10
20th
50
Il
Il 25th
Il
Il
0,10.05
0.1
IlIl
100
100
70115
100
100
70
>220
>130
>100250.
> 220
> 130
> 100
0,150
0,197
0,1150.085
0.150
0.197
0.115
8,2
15,8
5,03.3
8.2
15.8
5.0
51,
167
21,10,
51,
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21
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0,0004
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0,070.03
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i
07th
0
m co
b ■ *- \. P.
m co
b ■ * -
36.35.
36.
(21/140/114)"6. 25
(21/140/114)
5020th
50
IlIl
0,20.07 '
0.2
>20 C.
> 20
IlIl
0,0650.033
0.065
2,51.6
2.5
62
6th
62
6th
38.37.
38.
(24/100/126)8. 30
(24/100/126)
5020th
50
IlIl
0,30.03
0.3
IlIl
0,0870.039
0.087
3,41.7
3.4
103
10
,3, 3
, 3
40.39.
40
(28/92/121)13.30
(28/92/121)
5020th
50
MM.
0,040.005
0.04
>20
>20
>204. «
> 20
> 20
> 20
IlIl
IlIl
ItIt
0,0820.040
0.082
3,21.8
3.2
93
9
,7
,6
,4, 2
, 7
, 6
, 4
42.
43.
44.41.
42.
43.
44.
(75/27/70)22 42
(75/27/70)
10
20
505
10
20th
50
IlIl
0,020.005
0.02
IlIl
55
40
4070
55
40
40
' 185
>190
>100> 140
185
> 190
> 100
0,079
0,097
0,0970.066
0.079
0.097
0.097
3,0
3,9
3,92.5
3.0
3.9
3.9
8
13
136th
8th
13th
13th
,8, 9
,8th
46.45.
46.
(30/254/178)15 ^ 20
(30/254/178)
5020th
50
IlIl
IlIl
IlIl
0,03
0,04
0,1 .0.02
0.03
0.04
0.1.
IlIl
0,0700.048
0.070
2,61.9
2.6
• . 63
•. 6th
48.*47. *
48. *
(11-19/142/
135)"5.
(11-19 / 142 /
135)
5020th
50
!I! I
0,30.02
0.3
0,0450.017
0.045
31
3
IlIl
0,0020.0007
0.002
Beispiele Examples
Polymer Ruß-TypPolymer black type
Tabelle 3 (Fortsetzung) Table 3 (continued)
% Bestrah- Härtungs- Widerstand (Megohms) lungs- tempera- bei Spitdosis tür 0C bei 25°C zentemp. % Irradiation hardening resistance (megohms) conditioning temperature at peak dose door 0 C at 25 ° C center temp.
zen-
temp.Peak
Zen-
temp.
0<0
0
0
00
0
0
,058
,086, 01
, 058
, 086
,3
,4, 2
, 3
, 4
1<1
1
,1
,4, 6
,1
, 4
,103
,1, 018
, 103
,1
5
101:
5
10
,6
,1, 9
, 6
,1
>10
>100<10
> 10
> 100
41
4th
15
131
15th
13th
>100> 1CC
> 100
(17/112/54)3. 25
(17/112/54)
2. SE-76 Il
2. SE-76
(16/220/110)2. 24
(16/220/110)
CDCD
OOOO
52.*
53.*51. *
52. *
53. *
(15/230/65)
14. 8
(30/1000/340)1. 30
(15/230/65)
14 August
(30/1000/340)
5
2050
5
20th
OO
55.
56'.54. *
55.
56 '.
(75/27/70)22. 45
(75/27/70)
20
4010
20th
40
58.
59.57. *
58.
59.
(25/94/70)9. 25
(25/94/70)
10
205
10
20th
(25/74/62)10.
(25/74/62)
62.*61. *
62. *
35U1.Silastics
35U
(30/254/178)15. 15
(30/254/178)
2010
20th
(18/200/122)4. 20
(18/200/122)
2525th
0,001 Ο', 0,00060.001 Ο ', 0.0006
Il IlIl Il
Il Il IlIl Il Il
Il Il IlIl Il Il
0,02 0,2 23-650.02 0.2 23-65
55U (18/200/122)55U (18/200/122)
konstant von 25-175°C -constant from 25-175 ° C -
0,007 (0,09- 23-45
1750C)0.007 (0.09-23-45
175 0 C)
<0 0<0 0
75 >175 0,034 -75> 175 0.034 -
Bei- Polymer Ruß-Typ spieleIn the case of polymer carbon black type games
Tabelle 3 (Fortsetzung) Table 3 (continued)
Bestrah- Hä'rtungs- Widerstand (Megohms) lungs- tempera- bei Spitdosis tür 0C bei 25°C zentemp. Irradiation hardening resistance (Megohms) conditioning temperature at Spit dose door 0 C at 25 ° C center temp.
Spit-Peak
zen-Zen-
temp.temp.
OLOIL
Ί4Ί4
3030th
to
σ
coto
σ
co
65. 4.Silastic 18. 35 18 25 0,0012 (11-145°C) -40 410 (42/42/120) 70 >190 0,14 7,565. 4. Silastic 18. 35 18 25 0.0012 (11-145 ° C) -40 410 (42/42/120) 70> 190 0.14 7.5
66. 5.Silastic 18. 35 437 (42/42/120)66.5 Silastic 18. 35 437 (42/42/120)
67. 68. 69, 70.*67, 68, 69, 70. *
71. 72. 73.71, 72, 73.
74. 75.74. 75.
5.Silastic 15. 437 (30/254/178)5.Silastic 15.437 (30/254/178)
e.Viton B50 15. enthaltend (30/254/178) 2% Triallyl- enthaltend isocyanurat 2% CaOe.Viton B50 15. containing (30/254/178) 2% triallyl containing isocyanurate 2% CaO
6.Viton B50 18.6. Viton B50 18th
enthaltend (42/42/120) 2% Trimethylolpropan- trimethacrylat containing (42/42/120) 2% trimethylolpropane trimethacrylate
76. 5.Silastic76. 5. Silastic
77. 78. 79.77, 78, 79.
18. (42/42/120)18. (42/42/120)
3535
80. 81. 82. 83.80, 81, 82, 83.
4,Silastic 18. 410 (42/42/120)4, Silastic 18. 410 (42/42/120)
2020th
2020th
25 100 160 20025 100 160 200
25 10Q25 10Q
150150
2525th
110 0,0011 (11-1300C) -40 120 >200 0,10 4,6 16,5110 0.0011 (11-130 0 C) -40 120> 200 0.10 4.6 16.5
0,0016 0,0025 0,0028 0,00280.0016 0.0025 0.0028 0.0028
0,0060.006
0,00150.0015
0,00120.0012
χχ
ΛΛ
-5-5
15 0,4 -0,02 ^0,00615 0.4 -0.02 ^ 0.006
-15 0,02-15 0.02
0,1 25-40
-130
-170
-1900.1 25-40
-130
-170
-190
-50
-130
-165-50
-130
-165
-25-25
-75-75
130 >220130> 220
145 >220145> 220
175 >220175> 220
195 >220195> 220
130 >170130> 170
145 250145 250
175 >250175> 250
70 >28070> 280
220220
0,065 2,80.065 2.8
0,060 2,50.060 2.5
0,04 1,70.04 1.7
0,01 1,20.01 1.2
0,13 Q,0540.13 Q, 054
6,2 2,16.2 2.1
0,05 2,00.05 2.0
7 6 3,37 6 3.3
1,41.4
50 5,1 250 5.1 2
4,5 134.5 13
>100 >100> 100> 100
ion > 1 CiQ. ,·'ion> 1 CiQ. , · '
Ocn
O
Tabelle 3 (Fortsetzung) Table 3 (continued)
Beispiele Examples
Polymer Ruß-Typ % Polymer carbon black type %
Tabelle 3 (Fortsetzung) Table 3 (continued)
Bestrah- Härtungs- Widerstand (Megohms) lungs- tempera- bei Spitdosis tür bei 250C zentemp.Irradiation hardening resistance (Megohms) treatment tempera- ture at Spit dose door at 25 0 C center temp.
Spitzen- Sharpen-
temp.temp.
didi
1414th
3030th
Ί00Ί00
103.
104.103.
104.
105.
106.105.
106.
107.107.
108.108.
118.
119.118.
119.
5.Silastic 18. 35 sh.
(42/42/120) Fußnote5. Silastic 18. 35s.
(42/42/120) footnote
5.Silastic 18. 45
(42/42/120)5.Silastic 18. 45
(42/42/120)
9. TPR 2000 15. 30
(30/254/178)9. TPR 2000 15. 30
(30/254/178)
10.Nysin
, 35-810. Nysin
, 35-8
H.NatsynH.Natsyn
22002200
mit 0,05%
Antioxydanswith 0.05%
Antioxidant
12. DYNH12. DYNH
12. DYNH12. DYNH
15. 30
(30/254/178)15. 30
(30/254/178)
18. . 40
(42/42/120)18.. 40
(42/42/120)
15. 20
(30/254/178)15. 20
(30/254/178)
15.
18;15th
18;
18
12
2018th
12th
20th
2020th
12
18.12th
18th
sh.sh.
Fußnotefootnote
200 -0,0007 200 & -0,0007200 -0.0007 200 & -0.0007
160 -0,005 160 & -0,005160 -0.005 160 & -0.005
25 0,00525 0.005
180 0,001180 0.001
140
180140
180
25
100
150
20025th
100
150
200
150
150150
150
200
200200
200
0,010.01
0,0020.002
0,0010.001
0,15 0,017 0,010 0,0120.15 0.017 0.010 0.012
0,001. 0,0010.001. 0.001
0,003 0,0090.003 0.009
-10-10
-0,035 0,007-0.035 0.007
0,03 • .0,10.03 • .0.1
>20 >20> 20> 20
25-4525-45
220 >250 220 >250220> 250 220> 250
175 >250 175 >250175> 250 175> 250
40 -40 -
-170 · 170 >240-170 · 170> 240
25-40 70 145 150 175 235 180 205 25025-40 70 145 150 175 235 180 205 250
55 13055 130
145 190145 190
175 220175 220
175 210175 210
170 80 165 22C 160 80 160 215170 80 165 22C 160 80 160 215
150 100 170 >170 185 100 195 >210 150 100 170> 170 185 100 195 > 210
0,085 3,30.085 3.3
0,085 3,30.085 3.3
0,092 3,60.092 3.6
0,113 4,90.113 4.9
-0,1 -4-0.1 -4
0,09 0,06 0,0460.09 0.06 0.046
3,5 2,5 1,93.5 2.5 1.9
0,065 2,50.065 2.5
0,083 3,20.083 3.2
0,083 3,20.083 3.2
0,054 2,10.054 2.1
1313th
1313th
16 3016 30
15 6 415 6 4
7 8 8 57 8 8 5
>20 >8 >15> 20> 8> 15
>100 >100> 100> 100
>100 >100> 100> 100
>1000> 1000
>103. · 17." \.: > 103. · 17. "\ .:
>10C·" 60.,:.'> 10C · "60.,:. '
-100 ' 12-100 '12
cn O CD cn O CD
Fußnoten in Tabelle 3Footnotes in Table 3
Die Norde.L-enthaltenden Massen werden in einem Banbury-Mis< hergestellt. Sowohl die Nordel- als auch die Epsyn-haltigei Massen werden 5 Minuten bei 2000C getempert, nachdem sie bc strahlt worden sind. Der Widerstand der zweiten Nordel-entl tenden Masse, ixe bei 1000C bestrahlt worden ist, erniedrig sich von 25 bis 1000C.The masses containing Norde.L are produced in a Banbury-Mis <. Both the Nordel- and the Epsyn®-haltigei masses are annealed for 5 minutes at 200 0 C, after being irradiated bc. The resistance of the second Nordel-entl trending mass, ixe irradiated at 100 0 C, decreases from 25 to 100 0 C.
Beispiel 97 wicd einige Minuten auf einer heißen Platte bestrahlt und zeigt eine sehr unscharfe T im Bereich von 30 1000C. Beispiel 98, in dem equilibriert und länger vor der strahlung relaxiert wird, zeigt eine schärfer ausgeprägte bei 1000C. Der Widerstand von 98 ist relativ konstant von ( bis zur T , während sich der von 97 in dem 30°-Bereich von bis 700C verdoppelt.Example 97 wicd a few minutes on a hot plate and irradiated shows a very blurred T in the range of 30 100 0 C. Example 98, equilibrated in the longer and is relaxed before the radiation, shows a sharply pronounced at 100 0 C. The resistance of 98 is relatively constant from (up to T, while the doubling of 97 in the 30 ° range of 0 to 70 C.
200i101und102:200 i 101 and 102:
Die härtbaren Massen enthalten ferner 2,5-Dimethyl-2,5-di(t butylperoxyd)hexan (etwa 4,9 % in Beispiel 100 und etwa 4 % den Beispielen 100 und 102) sov/ie ein Antioxydans (etwa 1 % Beispiel 100 und etwa 0,5 % in Beispiel 101 und 102). In Be spiel 100 und 102 werden die Massen ohne Bestrahlung 20 Mir bei 1850C in einer hydraulichen Presse gehärtet. In Beispie 102 wird die Masse zuerst auf diese Weise gehärtet und danr bei 25°C mit eirer Dosis von 12 Mrads bestrahlt. Der Widerstand der Probe in Beispiel 100 bleibt bei etwa 0,1 Megohm zu etwa 115°C ui.d beginnt dann zu steigen. Der Widerstand c Probe in Beispiel 101 fällt von etwa 0,065 Megohms bei 250C etwa 0,033 Megohms bei 85°C und beginnt dann zu steigen. De Widerstand der Probe in Beispiel 102 bleibt bei etwa 0,09 Megohms bis hinauf zu etwa 1100C-und beginnt dann zu steigeThe curable compositions also contain 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxide) hexane (about 4.9% in example 100 and about 4 % in examples 100 and 102) and an antioxidant (about 1 % example 100 and about 0.5% in Examples 101 and 102). In Be game 100 and 102, the masses are cured without irradiation 20 Mir at 185 0 C in a hydraulic press. In example 102 the mass is first hardened in this way and then irradiated at 25 ° C. with a dose of 12 Mrads. The resistance of the sample in Example 100 remains at about 0.1 megohms to about 115 ° C and then begins to increase. The resistance of c sample in Example 101 falls from about 0.065 Megohms at 25 0 C Megohms about 0.033 at 85 ° C and then begins to rise. De resistance of the sample in Example 102 remains at about 0.09 Megohms up to about 110 0 C and then begins to climb
9098U/07499098U / 0749
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
. 37-. 37-
Die härtbare Masse enthält weiter etwa 2 % '2,5-Dimethyl-2-,5-di(t-butylperoxy)hexin-3. In Beispiel 103 wird die Masse durch Erhitzen auf 2000C gehärtet. In Beispiel 104 wird die Masse durch Erhitzen auf 2000C gehärtet, gefolgt von Bestrahlung bei 25°C mit einer Dosis von 5 Mrads. Dio Wirkung der Bestrahlung soll die (vergleichsweise niedrige) Geschwindigkeit, mit der der Widerstand bei Temperaturen unterhalb T steigt, erhöhen.The hardenable composition further contains about 2% 2,5-dimethyl-2 - , 5-di (t-butylperoxy) hexyne-3. In Example 103, the composition is cured by heating to 200 0 C. In Example 104, the mass is cured by heating at 200 0 C followed by irradiation at 25 ° C at a dose of 5 Mrads. The effect of the irradiation is to increase the (comparatively low) speed with which the resistance increases at temperatures below T.
Die härtbare Masse enthält ferner etv/a 2 % Dicumylperoxyd : (40 % Aktivität). In Beispiel 105 wird die Masse durch Erhitzen auf 1600C gehärtet. In Beispiel 106 wird die Masse durch Erhitzen auf 1600C und dann durch Bestrahlung bei 250C mit einer Dosis von 5 Mrads gehärtet. Die Wirkung der Bestrahlung ist sehr viel ausgeprägter als in Beispiel 104 und soll hauptsächlich die Geschwindigkeit erhöhen, mit der der Widerstand bei Temperaturen unterhalb von T ansteigt, was sehrThe hardenable mass also contains about 2% dicumyl peroxide : (40% activity). In Example 105, the composition is cured by heating to 160 0 C. In Example 106, the composition is cured by heating to 160 0 C, and then by irradiation at 25 0 C at a dose of 5 Mrads. The effect of the irradiation is much more pronounced than in Example 104 and is mainly intended to increase the rate at which the resistance increases at temperatures below T, which is very much
viel schwerer wahrzunehmen ist.is much harder to perceive.
Die Widerstands/Temperatürkurve dieses Beispiels zeigt keine Spur eines Widerstandspeaks bei 155°C, die sich zeigt, wennThe resistance / temperature curve of this example shows none Trace of resistance peak at 155 ° C which shows when
' die gleiche Masse mit 12 Megarad bei Raumtemperatur bestrahlt wird und die mit dem Schmelzen des Polypropylens verbunden ist'irradiated the same mass with 12 megarads at room temperature and which is associated with the melting of the polypropylene
Ähnliche Ergebnisse wie in den vorangegangenen Beispielen werden mit den folgenden vernetzten Polymeren erhalten: chloriertes Polyäthylen, Polyäthylacrylat, chlorsulfoniertes Polyäthylen, weichgemachtes Polyvinylchlorid.Similar results as in the previous examples are obtained with the following crosslinked polymers: chlorinated polyethylene, polyethylene acrylate, chlorosulfonated polyethylene, plasticized polyvinyl chloride.
In den anliegenden Zeichnungen zeigt Fig. 1 die Widerstands/ Temperatur-Eigenschaften der in den Beispielen 67 bis 70 hergestellten Heizbänder; Fig. 2 zeigt das Widerstands/Temperatur Verhalten der Bänder aus Beispiel 103 und 104 und Fig. 3 zeigtIn the accompanying drawings, Fig. 1 shows the resistance / temperature properties of those prepared in Examples 67-70 Heating tapes; FIG. 2 shows the resistance / temperature behavior of the tapes from Examples 103 and 104 and FIG. 3 shows
: -: .^- -COPY BAD ORifilWAt : -:. ^ - -COPY BAD ORifilWAt
-23IbUb)A-23IbUb) A
• 32-• 32-
das Widerstan'ls/Temperatur-Verhalten der Bänder aus den Be spielen 105, 106 und 107.the resistance / temperature behavior of the strips from examples 105, 106 and 107.
Figur 4 zeigt ein band- bzw. streifenförmiges Heizelement gemäß der Erfindung im Querschnitt. Die Elektroden 12 sind Abstand 1 voneinander in einen Kern aus PTC-Masse 14 einge tet. Das Heizband ist von einem Isoliermantel 16 umgeben. Dicke des Kerns aus PTC-Material beträgt t.FIG. 4 shows a band-shaped or strip-shaped heating element according to the invention in cross section. The electrodes 12 are spaced 1 from one another in a core made of PTC compound 14 tet. The heating band is surrounded by an insulating jacket 16. The thickness of the core made of PTC material is t.
Ein solches bandförmiges Heizelement kann auf bekannte Wei hergestellt werden, indem der Kern aus PTC-Masse in geeign Weise, z.B. durch Extrudieren oder Umspritzen, um die Elek den herum angeordnet wird und die gesamte Anordnung dann m dem Isoliermantel umspritzt wird.Such a band-shaped heating element can be produced in a known manner by making the core of PTC compound in a suitable manner Manner, e.g. by extrusion or overmolding, around the electrodes and then the entire arrangement m the insulating jacket is overmolded.
Die härtbaren Massen enthalten ferner etwa 1 % eines Antio dans (Agerite Resin D), etwa 2 % Peroxid und in Beispiel 1 nur etwa 2 % 1riallylisocyanurat.The curable compositions also contain about 1% of an antioxidant (Agerite Resin D), about 2% peroxide and in Example 1 only about 2% 1 riallyl isocyanurate.
9098U/Ö7499098U / Ö749
BAD ORIGINAL <ßOFYBAD ORIGINAL <ßOFY
ι -ι -
Leelee
eitepage
CiOPYCiOPY
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