DE60101141T2 - Production process for a PCT polymer product - Google Patents

Production process for a PCT polymer product Download PDF

Info

Publication number
DE60101141T2
DE60101141T2 DE60101141T DE60101141T DE60101141T2 DE 60101141 T2 DE60101141 T2 DE 60101141T2 DE 60101141 T DE60101141 T DE 60101141T DE 60101141 T DE60101141 T DE 60101141T DE 60101141 T2 DE60101141 T2 DE 60101141T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
polymer material
ptc
vol
amount
ptc polymer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60101141T
Other languages
German (de)
Other versions
DE60101141D1 (en
Inventor
Joachim Glatz-Reichenbach
Ralf Strümpler
Ruzica Loitzl-Jelenic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Research Ltd Switzerland
Original Assignee
ABB Research Ltd Switzerland
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Research Ltd Switzerland filed Critical ABB Research Ltd Switzerland
Publication of DE60101141D1 publication Critical patent/DE60101141D1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE60101141T2 publication Critical patent/DE60101141T2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/02Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
    • H01C7/027Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient consisting of conducting or semi-conducting material dispersed in a non-conductive organic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C17/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/065Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thick film techniques, e.g. serigraphy
    • H01C17/06506Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits
    • H01C17/06573Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the permanent binder
    • H01C17/06586Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the permanent binder composed of organic material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)
  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

The method is provided for forming a form product from a PTC-polymer material consisting of a conducting filler material and optionally further filler material in a matrix of polymer material. During the forming process the PTC-polymer material is deformed my means of a tool under heat and pressure. Hereby the PTC polymer material is heated to an absolute temperarture of at most 1,1 x TS, TS being the absolute melting temperature of said matrix polymer material. PTC-polymer products made according to this method comprise a very stable tripping behaviour. <IMAGE>

Description

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

ErfindungsgebietTHE iNVENTION field

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Produktionsprozeß für ein Produkt, das aus einem Polymer mit einem spezifischen elektrischen Widerstand mit einem positiven Temperaturkoeffizienten hergestellt ist (spezifischer PTC-Widerstand; nachfolgend: PTC-Polymerprodukt), sie betrifft nämlich einen Formungsprozeß, bei dem Wärme und Druck auf ein PTC-Polymermaterial einwirken, um das Material zu verformen und eine gewünschte Produktform zu erhalten.The The present invention relates to a production process for a product, that of a polymer with a specific electrical resistance made with a positive temperature coefficient (more specific PTC resistor; hereinafter: PTC polymer product), namely one Molding process, at the heat and pressure on a PTC polymer material to affect the material to deform and a desired one To obtain product form.

Allgemeiner Stand der Technikgeneral State of the art

Verschiedene Techniken für derartige Formungsprozesse sind bekannt.Various Techniques for Such shaping processes are known.

Polymere müssen allgemein, um verformbar zu sein, erwärmt werden, um ihre Viskosität zu verringern und um Brüche und Risse zu vermeiden. Besonders bei in Massen hergestellten Teilen ist die Zeit, die für den Formungsprozeß erforderlich ist, ein wesentlicher Parameter. Außerdem sollen die beim Formen einwirkenden Drücke nicht zu hoch sein, um übermäßiges technisches Gerät zu vermeiden. Folglich ist bei herkömmlichen Polymerformungsprozessen die Polymermaterialtemperatur viel höher als die sogenannte Schmelztemperatur dieses Materials.polymers have to Generally, to be ductile, they are heated to reduce their viscosity and around breaks and to avoid cracks. Especially for mass produced parts is the time for the forming process required is an essential parameter. In addition, when molding acting pressures not too high to be overly technical Device too avoid. Thus, in conventional polymer molding processes the polymer material temperature much higher than the so-called melting temperature of this Material.

Obiges betrifft zunächst reine Polymermaterialien. In PTC-Polymermaterialien, auf die sich die Erfindung bezieht, gibt es feste Füllmaterialien, die in einer Polymermatrix enthalten sind, zum Beispiel Kohlenstoffpulver oder Metallpulver. Es versteht sich von selbst, daß der Einschluß erheblicher Mengen an Füllmaterialien die Viskosität des Polymermaterials drastisch erhöht, so daß der Druck oder die Temperatur des Formungsprozesses noch mehr erhöht werden müssen.The above concerns first pure polymer materials. In PTC polymer materials, on which According to the invention, there are solid filling materials which are in one Polymer matrix are included, for example, carbon powder or Metal powder. It goes without saying that the inclusion of considerable Quantities of filling materials the viscosity of the polymer material drastically increased so that the pressure or the temperature of the molding process must be increased even more.

Kurze Darstellung der ErfindungShort illustration the invention

Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende technische Problem besteht in der Bereitstellung eines Produktionsprozesses zum Formen eines PTC-Polymerprodukts mit verbesserter und stabilisierter Qualität.The The present invention is based technical problem in the provision of a production process for molding a PTC polymer product with improved and stabilized quality.

Die vorliegende Erfindung betrifft dementsprechend ein Verfahren zum Herstellen eines Formprodukts aus einem PTC-Polymermaterial, das aus einem leitenden Füllmaterial und wahlweise aus einem weiteren Füllmaterial in einer Matrix aus Polymermaterial besteht, wobei das Produkt durch ein Formungsverfahren geformt wird, das das PTC-Polymermaterial mit Hilfe von Wärme und Druck verformt, dadurch gekennzeichnet, daß das PTC-Polymermaterial während des Formungsprozesses auf eine Absoluttemperatur von höchstens dem 1,1fachen der absoluten Schmelztemperatur des Matrixpolymermaterials erwärmt wird, sowie ein Verfahren zum Herstellen von Elementen aus PTC-Polymermaterial, wobei Halbfertigprodukte aus dem PTC-Polymermaterial mit einem Verfahren hergestellt werden, wie es oben definiert ist, und wobei das Halbfertigprodukt unterteilt wird, um die Elemente herzustellen.The The present invention accordingly relates to a method for Manufacture of a molded product of a PTC polymer material, which consists of a conductive filling material and optionally another filler material in a matrix of polymer material, the product being formed by a molding process is formed, which is the PTC polymer material with the help of heat and pressure deformed, characterized in that the PTC polymer material during the Forming process to an absolute temperature of at most the 1.1 times the absolute melting temperature of the matrix polymer material heated as well as a method for producing elements from PTC polymer material, wherein semi-finished products of the PTC polymer material with a method as defined above and dividing the semi-finished product is to make the elements.

Die der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, beim Verformen des PTC-Polymermaterials eine relativ niedrige Temperatur zu verwenden. Es hat sich herausgestellt, daß bei höheren Temperaturen die Qualität der PTC-Produkte sinkt, nämlich die Stabilität ihres Auslöseverhaltens. Wie in der Beschreibung der Ausführungsformen ausführlich gezeigt wird, werden nämlich die Widerstandswerte im kalten, normal leitenden Zustand über eine größere Anzahl sich wiederholender Auslöseaktionen stabilisiert, wenn beim Formen reduzierte Temperaturen gemäß der Erfindung verwendet werden.The The idea underlying the invention is to deform of the PTC polymer material to use a relatively low temperature. It turned out that at higher Temperatures the quality of PTC products decreases, namely the stability their triggering behavior. As in the description of the embodiments in detail is shown, namely the resistance values in the cold, normally conductive state via a larger number repetitive trigger actions stabilized when reduced temperatures in molding according to the invention be used.

Für die Obergrenzen der Maximaltemperaturen des Formungsprozesses wird eine allgemeine Formulierung verwendet, die die sogenannte Schmelztemperatur des Polymers der Matrix betrifft. Gemäß der Erfindung soll diese Schmelztemperatur um nicht mehr als 10% bezüglich der Absoluttemperaturen übertroffen werden. Es ist anzumerken, daß dieses Kriterium die Absoluttemperatur für die Prozeßtemperatur und die Schmelztemperatur verwendet, nämlich die Kelvin-Temperaturskala. Weiter bevorzugte Obergrenzen sind 7,5% über der Schmelztemperatur und ganz besonders bevorzugt 5% über der Schmelztemperatur (im folgenden wird die Schmelztemperatur als TS abgekürzt).For the upper limits of the maximum temperatures of the molding process, a general formulation is used, which refers to the so-called melting temperature of the polymer of the matrix. According to the invention, this melting temperature should be exceeded by not more than 10% with respect to the absolute temperatures. It should be noted that this criterion uses the absolute temperature for the process temperature and the melting temperature, namely the Kelvin temperature scale. Further preferred upper limits are 7.5% above the melting temperature and most preferably 5% above the melting temperature (hereinafter the melting temperature is abbreviated as T S ).

Der mit der oben beschriebenen Temperaturgrenze verwendete Formungsprozeß kann ein Preßprozeß, ein Spritzgußprozeß oder ein Extrusionsprozeß sein. Unter diesen Prozeßarten werden jedoch Extrusion und Pressen bevorzugt. Insbesondere wird bevorzugt ein derartiger Prozeß verwendet, um Halbfertigprodukte herzustellen, die später in kleinere Elemente unterteilt werden sollen. Diese Elemente können als PTC-Elemente verwendet werden, beispielsweise für Widerstandselemente zur Kurzschlußunterbrechung oder zur Strombegrenzung. Wenn Halbfertigprodukte hergestellt und später in mehrere PTC-Elemente unterteilt werden, kompensiert dies den größeren zeitlichen Aufwand beim Formungsprozeß, der sich aus der verwendeten, relativ niedrigen Temperatur ergibt, falls übermäßige Drücke, die ebenfalls zum Materialproblemen führen können, vermieden werden. Das Unterteilen des relativ großen Halbfertigprodukts kann ein Prozeßschritt sein, der sehr schnell abläuft, ohne für die Materialqualität eine große Relevanz aufzuweisen, wenn insbesondere Unterteilungstechniken verwendet werden, die ein übermäßiges Schmelzen des Polymers vermeiden. Bevorzugt werden Schneidtechniken, wobei der Ausdruck Schneiden das Sägen und außerdem besonders bevorzugt Schneidtechniken wie etwa das Hochdruckwasserstrahlschneiden oder Laserschneiden beinhaltet.Of the Forming process used with the above-described temperature limit may include Pressing process, an injection molding process or a Be extrusion process. Among these types of processes However, extrusion and pressing are preferred. In particular, will preferably uses such a process, to produce semi-finished products, later subdivided into smaller elements should be. These elements can be used as PTC elements, for example, resistance elements for short-circuit interruption or for current limitation. When semi-finished products are manufactured and later divided into several PTC elements, this compensates for this greater temporal Effort in the molding process, which results from the relatively low temperature used, if excessive pressures, the also lead to material problems can be avoided. The Dividing the relatively large Semi-finished product can be a process step very fast expires without for the material quality a big Having relevance when using in particular subdivision techniques be that an excessive melting of the polymer. Preference is given to cutting techniques, wherein the term cutting sawing and besides, especially prefers cutting techniques such as high pressure water jet cutting or laser cutting.

Eine einfache und bevorzugte Ausführungsform betrifft ein plattenartiges Halbfertigprodukt. Derartige Platten können sogar bei sehr niedrigen Temperaturen (die jedoch bevorzugt über TS liegen) ohne irgendwelche Probleme aus PTC-Polymermaterial gepreßt werden. Auch Spritzguß oder Extrusion ist möglich, jedoch erfordern diese Techniken im Vergleich zum Pressen höhere Drücke. Bevorzugte Drücke liegen nicht über 300 Bar, besonders bevorzugt nicht höher als 200 Bar und weiterhin bevorzugt nicht höher als 120 Bar.A simple and preferred embodiment relates to a plate-like semi-finished product. Such plates can be extruded from PTC polymer material even at very low temperatures (but preferably above T s ) without any problems. Injection molding or extrusion is also possible, but these techniques require higher pressures compared to pressing. Preferred pressures are not more than 300 bar, more preferably not higher than 200 bar and further preferably not higher than 120 bar.

Die Erfindung kann mit einer riesigen Anzahl Polymer- und Füllmaterialien praktiziert werden. Zu bevorzugten Polymermaterialien für die Matrix zählen PE, PP, ETFE, Polyimide wie zum Beispiel Aurum, PPS oder PEEK. Das am meisten bevorzugte Material ist hochdichtes PE (HDPE).The Invention can be practiced with a vast number of polymer and filler materials. Preferred polymer materials for the matrix include PE, PP, ETFE, polyimides such as Aurum, PPS or PEEK. The am Most preferred material is high density PE (HDPE).

PTC-Polymermaterialien enthalten allgemein, wie oben bereits erwähnt, ein leitendes Füllmaterial.PTC polymer materials generally include, as already mentioned above, a conductive filler material.

Bevorzugte Mengenbereiche für die Aufnahme des gut leitenden ersten Füllmaterials, das PTC-Polymermaterialien zueigen ist, sind 20 – 60 Vol.-%, besonders bevorzugt 30 – 55 Vol.-% und ganz besonders bevorzugt 35 – 50 Vol.-% (bezogen auf das Gesamtvolumen des PTC-Polymermaterials). Eine bevorzugte Wahl für dieses (erste) leitende Füllmaterial ist TiB2.Preferred quantitative ranges for receiving the highly conductive first filling material which is to be obtained from PTC polymer materials are 20-60% by volume, more preferably 30-55% by volume and most preferably 35-50% by volume (based on the total volume of the PTC polymer material). A preferred choice for this (first) conductive filler is TiB 2 .

Das PTC-Polymermaterial kann neben dem ersten Füllmaterial ein zweites Füllmaterial mit Varistorcharakteristiken enthalten. Bei diesem zweiten Füllmaterial handelt es sich bevorzugt um SiC. Die bevorzugten Mengenbereiche sind 10 – 30 Vol.-%, bevorzugt 12 – 28 Vol.-% und besonders bevorzugt 14 – 26 Vol.-% dieses zweiten Füllmaterials. Die Erfindung sollte jedoch auch ohne zweites Füllmaterial (SiC) gelten, zum Beispiel 50% HDPE und 50% TiB2.The PTC polymer material may include a second filler material having varistor characteristics in addition to the first filler material. This second filler is preferably SiC. The preferred amount ranges are 10 to 30% by volume, preferably 12 to 28% by volume and more preferably 14 to 26% by volume of this second filler. However, the invention should also apply without second filler material (SiC), for example 50% HDPE and 50% TiB 2 .

Diese Füllmaterialien sind in Form eines in der Polymermatrix dispergierten Pulvers enthalten. Zudem sollte die mittlere Teilchengröße des zweiten Füllmaterials größer sein als die des ersten Füllmaterials, nämlich um einen Faktor von 2 – 5. Bevorzugte Bereiche für die Teilchengrößen sind 10 um bis 50 um für das erste Füllmaterial und 20 um bis 250 um für das zweite Füllmaterial.These filling materials are contained in the form of a powder dispersed in the polymer matrix. In addition, the average particle size of the second filler should to be taller than that of the first filling material, namely around a factor of 2 - 5. Preferred areas for the particle sizes are 10 um to 50 um for the first filling material and 20 to 250 um for the second filler.

Die oben erwähnte thermoplastische Polymermatrix ist bevorzugt in einer Menge von 30 – 55 Vol.-% und besonders bevorzugt von 37 – 50 Vol.-% enthalten. Gemäß den vorliegenden Ergebnissen zeigt das oben spezifizierte PTC-Polymermaterial bei einer vorbestimmten Spannung eine bemerkenswert große Zone mit hohem Widerstand („heiße Zone"). Ein typisches Beispiel für ein PTC-Polymermaterial gemäß der Erfindung umfaßt somit 40 Vol.-% HDPE, 40 Vol.-% TiB2 und 20 Vol.-% SiC.The above-mentioned thermoplastic polymer matrix is preferably contained in an amount of 30-55% by volume, and more preferably 37-50% by volume. According to the present results, the above-specified PTC polymer material exhibits a remarkably high resistance zone ("hot zone") at a predetermined voltage. A typical example of a PTC polymer material according to the invention thus comprises 40% by volume HDPE, 40 Vol .-% TiB 2 and 20 vol .-% SiC.

Die oben definierten Teilchengrößen sind, neben den Materialien selbst, insbesondere dem Polymermaterial, für die Viskositäten der Gesamtmischung relevant. Derartige Viskositäten können durch einen Schmelzflußindex definiert werden, der gemäß der deutschen Industrienorm (DIN) mit einer Standardöffnung bei einer Standardtemperatur von 190°C und einer Standardbelastung von 21,6 kg durch die Materialmenge gemessen werden kann, die in 10 Minuten durch die Öffnung läuft. Bevorzugte Werte für diese Erfindung sind Schmelzflußindizes von mindestens 1 g/10 min, bevorzugt mindestens 1,5 g/10 min und ganz besonders bevorzugt mindestens 2 g/10 min.The above defined particle sizes, in addition to the materials themselves, in particular the polymer material, for the viscosities relevant to the overall mix. Such viscosities can be defined by a melt flow index which, according to the German Industry standard (DIN) with a standard opening at a standard temperature from 190 ° C and a standard load of 21.6 kg measured by the amount of material which runs through the opening in 10 minutes. Preferred values for this Invention are melt flow indices of at least 1 g / 10 min, preferably at least 1.5 g / 10 min and most preferably at least 2 g / 10 min.

Mit dem Verfahren gemäß der Erfindung können Halbfertigprodukte, die später unterteilt werden sollen, insbesondere Platten, leicht hergestellt werden, nämlich durch Pressen. Der bei ihnen beim Formungsprozeß gemäß der Erfindung auftretende relativ große Zeitaufwand kann in diesem Fall durch die gleichzeitige Herstellung vieler PTC-Elemente kompensiert werden.With the method according to the invention can Semi-finished products, later should be divided, especially plates, easily manufactured be, namely by pressing. The occurring in them during the molding process according to the invention relatively large Time spent in this case may be due to simultaneous manufacture many PTC elements are compensated.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformendescription preferred embodiments

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Die verschiedenen offenbarten Merkmale können auch für die Erfindung allein oder in Kombinationen relevant sein.following become preferred embodiments of the invention. The various disclosed features can also for the invention may be relevant alone or in combinations.

Die Ausführungsformen sind in dem Figuren gezeigt.The embodiments are shown in the figures.

1 veranschaulicht einen typischen Aufbau eines PTC-Polymerelements gemäß der Erfindung; 1 illustrates a typical construction of a PTC polymer element according to the invention;

2 und 3 sind Diagramme, die die durch die Erfindung erzielte Verbesserung der Auslösecharakteristiken darstellen. 2 and 3 FIGURES are diagrams illustrating the improvement in tripping characteristics achieved by the invention.

Der Produktionsprozeß beginnt mit dem Mischen der entsprechenden Mengen eines Polymerpulvers oder -granulats, in diesem Fall HDPE, und Füllmaterial durch standardmäßiges Mischen mit einem BUSS-MDK/E46-11D (Schneckenmischer). Etwa 100 kg Mischung muß hergestellt werden, damit man etwa 2 · 104 Proben erhält, wie in 1 erwähnt.The production process begins with the mixing of the appropriate amounts of polymer powder or granules, in this case HDPE, and filler by standard mixing with a BUSS-MDK / E46-11D (screw mixer). About 100 kg of mixture must be prepared to obtain about 2 x 10 4 samples, as in 1 mentioned.

Das Mischungsmaterial wird dann in einer standardmäßigen Preßeinrichtung (PINETTE EMIDECAU INDUSTRIE, maximale Last von 15 Tonnen) bei einer Temperatur von 140 – 145°C, das heißt 413 – 418 K, gepreßt, und es entsteht eine rechteckige Platte mit den Seitenlängen 16 cm, 4 cm und einer Dicke von zum Beispiel 0,2 cm. Für die Massenproduktion können auch viel größere Platten gepreßt werden. Die oben angegebene Größe ist eine experimentelle Größe.The Mixing material is then placed in a standard pressing device (PINETTE EMIDECAU INDUSTRIE, maximum load of 15 tons) at a temperature of 140 - 145 ° C, that is 413 - 418 K, pressed, and The result is a rectangular plate with side lengths 16 cm, 4 cm and a thickness of, for example, 0.2 cm. For mass production can also much larger plates pressed become. The above size is one experimental size.

Die in 1 gezeigte Struktur wird nach dem Schneiden kontaktiert, um PTC-Widerstandselemente herzustellen. Diese Schritte sind jedoch herkömmlicher Art und müssen hier nicht ausführlich beschrieben werden.In the 1 The structure shown is contacted after cutting to produce PTC resistor elements. However, these steps are conventional and need not be described in detail here.

Tabelle 1 listet mehrere Schmelztemperaturen von zu verwendenden typischen Polymeren und weitere typische Formungstemperaturen gemäß der Erfindung auf. Schmelztemperaturen sind mit TS abgekürzt und in °C angegeben, maximale Formungstemperaturen sind mit TP abgekürzt und ebenfalls in °C angegeben. Die letzte Spalte gibt die Temperaturdifferenz ΔT dazwischen, dividiert durch die Schmelztemperatur TS (angegeben in K), in % an.Table 1 lists several melting temperatures of typical polymers to be used and other typical molding temperatures according to the invention. Melting temperatures are abbreviated T s and given in ° C, maximum molding temperatures are abbreviated T P and also indicated in ° C. The last column indicates the temperature difference ΔT in between, divided by the melting temperature T S (indicated in K), in%.

Tabelle 1:

Figure 00070001
Table 1:
Figure 00070001

Übrigens ist Aurum der Name eines Polyimids.by the way Aurum is the name of a polyimide.

Zum Vergleich: Typische Werte für die Schmelzinjektion von reinem PE liegen zwischen 200 und 280°C, das heißt bei ΔT/TS-Werten von 16 – 36%. Auch bei anderen Polymermaterialien sind die üblichen Formungstemperaturen viel höher als die in Tabelle 1 angegebenen. Es ist jedoch anzumerken, daß sich die herkömmlichen Temperaturen auf reines Polymer ohne Füllmaterial beziehen. Da durch die erheblichen Mengen an Füllmaterialien die Viskosität drastisch ansteigt, würde man üblicherweise für Füllstoff enthaltende PTC-Polymermaterialien viel höhere Temperaturen wählen.For comparison: Typical values for the melt injection of pure PE are between 200 and 280 ° C, ie at ΔT / T S values of 16 - 36%. Even with other polymer materials, the usual molding temperatures are much higher than those given in Table 1. It should be noted, however, that the conventional temperatures refer to pure polymer without filler material. Since the viscosity increases drastically as a result of the considerable quantities of filling materials, one would usually choose much higher temperatures for filler-containing PTC polymer materials.

Dennoch ist der verwendete Druck nicht sehr hoch, zum Beispiel 110 Bar bei HDPE, das 50 Vol.-% Metallpulver enthält. Druckwerte für weitere Materialien liegen im gleichen Bereich.Yet the pressure used is not very high, for example 110 bar at HDPE containing 50% by volume of metal powder. Pressure values for further Materials are in the same range.

Die so geformten Platten können nun über längere Zeiträume ohne irgendwelche Qualitätsprobleme gelagert werden. Sie können dazu verwendet werden, spezielle und auch sehr komplizierte Bauelementgeometrien zu schneiden. Bei dieser Ausführungsform wird Hochdruckwasserstrahlschneiden verwendet. Eine typische zu schneidende Geometrie ist in 1 gezeigt. Die Preßrichtung während des Preßprozesses verläuft senkrecht zur Ebene der Figur. Die Platten werden hergestellt, indem sie mit der Dicke des in 1 gezeigten Bauelements gepreßt werden. Somit müssen nur die in 1 zu erkennenden Grenzlinien geschnitten werden, um die gepreßte Platte in einzelne Bauelemente zu unterteilen und um die gewünschte Geometrie zu erhalten. Die Stromrichtung verläuft in der Ebene der Zeichnung und horizontal. Wie man aus 1 erkennen kann, zeigt die bevorzugte Geometrie ausgeprägte Stege 1, bei denen die Öffnungswinkel 2 des Materials auf jeder Seite jedes Stegs 60° betragen. Eine typische Steglänge kann etwa 2 cm betragen. Mehrere Stege sind, auch im elektrischen Sinne, zueinander parallel.The plates thus formed can now for extended periods without any quality problems be stored. They can be used to cut special and very complicated component geometries. In this embodiment, high pressure water jet cutting is used. A typical geometry to cut is in 1 shown. The pressing direction during the pressing process is perpendicular to the plane of the figure. The panels are made by adding the thickness of the in 1 shown component pressed. Thus, only the in 1 to be recognized boundary lines to divide the pressed plate into individual components and to obtain the desired geometry. The current direction runs in the plane of the drawing and horizontally. How to get out 1 can recognize, the preferred geometry shows distinct ridges 1 in which the opening angle 2 of the material on each side of each ridge be 60 °. A typical bridge length can be about 2 cm. Several webs are, also in the electrical sense, parallel to each other.

Die Einzelheiten der hier verwendeten Geometrie sind in einer früheren Anmeldung des gleichen Anmelders beschrieben, nämlich EP 00810069.5 mit dem Anmeldungsdatum 25.01.00 und mit dem Titel „An electrical device comprising a PTC-polymer element for overcurrent fault and short-circuit current fault protection" [ein elektrisches Bauelement, das ein PTC-Polymerelement für Überstromfehler- und Kurzschlußstromfehlerschutz umfaßt]. Die Offenbarung dieser Anmeldung ist durch Bezugnahme aufgenommen. Es wird insbesondere bevorzugt, Steglängen in Hauptstromrichtung von mindestens 5 mm zu verwenden, wobei besonders bevorzugt Werte 7, 10, 15 oder sogar 20 mm sind. Die Steglänge sollte üblicherweise nicht länger als 150 mm sein, wobei bevorzugt Werte 80, 40 und sogar 30 mm als Obergrenze sind. Der Öffnungswinkel 2 von 60° in 1, das heißt der Öffnungswinkel der Einschränkung am Rand des Stegs in einer die Hauptstromrichtung enthaltende Längsschnittebene, sollte in der Summe beider Seiten mindestens 100° betragen, bevorzugt mindestens 110° (d.h. er ist in 1 120°). Wegen weiterer Einzelheiten und Erläuterungen wird auf die oben erwähnte frühere Anmeldung Bezug genommen.The details of the geometry used herein are described in a prior application of the same Applicant, namely EP 00810069.5 with the application date of 25.01.00 and entitled "An electrical device comprising a PTC polymer element for overcurrent fault and short-circuit current fault protection" [an electrical device comprising a PTC polymer element for overcurrent and short circuit current fault protection] It is particularly preferred to use web lengths of at least 5 mm in the main flow direction, more preferably values of 7, 10, 15 or even 20 mm The web length should usually not be longer than 150 mm preferred values are 80, 40 and even 30 mm as upper limit The opening angle 2 of 60 ° in 1 that is, the opening angle of the restriction at the edge of the web in a longitudinal sectional plane containing the main flow direction should be at least 100 ° in the sum of both sides, preferably at least 110 ° (ie it is in 1 120 °). For further details and explanations, reference is made to the above mentioned earlier application.

Das Preßverfahren gemäß der Erfindung weist verschiedene Vorteile für die oben umrissene Geometrie auf, da es recht schwierig ist, derartige lange Stege mit Spritzguß herzustellen. Es ist sehr wichtig, insbesondere innerhalb der Stege eine optimale Materialqualität zu erhalten, so daß die Temperaturreduzierung gemäß der Erfindung zu einer stark verbesserten Leistung der hergestellten Bauelemente führt.The pressing process according to the invention has several advantages for the geometry outlined above, since it is quite difficult to do such produce long webs with injection molding. It is very important, especially within the footbridges, to have an optimal one material quality so that the Temperature reduction according to the invention to a greatly improved performance of the manufactured components leads.

Die 2 und 3 zeigen die Verbesserung bei den elektrischen Charakteristiken, die durch die Erfindung erzielt wird. In 2 ist ein Vergleich zwischen spritzgegossenen Teilen (dreieckige Symbole) und Teilen gemäß der Erfindung (quadratische Symbole) gezeigt. Bei einer Geometrie gemäß 1 und einer Steglänge von 1,8 cm war die Materialzusammensetzung 45 Vol.-% HDPE/ 35 Vol.-% TiB2/ 20 Vol.-% SiC.The 2 and 3 show the improvement in the electrical characteristics achieved by the invention. In 2 a comparison between injection molded parts (triangular symbols) and parts according to the invention (square symbols) is shown. In a geometry according to 1 and a land length of 1.8 cm was the material composition 45 vol .-% HDPE / 35 Vol .-% TiB2 / 20 vol .-% SiC.

Obwohl die Widerstandelemente gemäß der Erfindung einen höheren Kaltwiderstand aufweisen, d.h. einen Widerstand bei einem normal leitenden Zustand, ist der Kaltwiderstand im Vergleich zum Spritzgußbeispiel sehr stabilisiert. Dis trifft auf den Kaltwiderstand nach dem ersten Auslösen und auf jeden folgenden Kaltwiderstandswert nach einem weiteren Auslösen bis zu dem Wert nach einem zehnten Auslösen zu. Somit kann dieses Widerstandselement zumindest zwischen dem ersten und dem neunten Auslösen sehr gut durch einen konstanten Widerstandswert beschrieben werden.Even though the resistance elements according to the invention a higher one Have cold resistance, i. a resistance at a normal conductive state, is the cold resistance compared to the injection molding example very stabilized. Dis meets the cold resistance after the first one Trigger and to each following cold resistance value after another Trigger up to the value after a tenth triggering too. Thus, this resistance element at least between the first and the ninth triggering very can be well described by a constant resistance value.

Weiterhin sind mehr Auslöseaktionen möglich. Das spritzgegossene Widerstandselement wurde nach dem vierten Auslösen zerstört, im Vergleich zu den zehn Auslöseaktionen in dem Beispiel gemäß der Erfindung.Farther are more trigger actions possible. The injection-molded resistor element was destroyed after the fourth trigger, in comparison to the ten trigger actions in the example according to the invention.

Die Tests waren Kurzschlußtests bei einer Systemspannung von 690 V (quadratischer Mittelwert) und einem voraussichtlichen Kurzschlußstrom von 12 kA (quadratischer Mittelwert) bei 50 Hz.The Tests were short circuit tests at a system voltage of 690V (root mean square) and one expected short-circuit current of 12 kA (root mean square) at 50 Hz.

3 zeigt ein weiteres Beispiel für die elektrischen Charakteristiken von Widerstandelementen gemäß der Erfindung. Die quadratischen Symbole beziehen sich wieder auf gepreßte und geschnittene Elemente gemäß der Erfindung, wohingegen sich die dreieckigen und kreisförmigen Symbole auf spritzgegossene und preßgegossene Proben beziehen. Der Preßguß ist eine Technik, die quasi zwischen dem Spritzguß und dem Pressen liegt. Es ist ein quasi-statisches Pressen von geschmolzenem Verbundmaterial in eine Form, um ein Endprodukt auszubilden. Die Parameter liegen in der Nähe der durch den Schmelzfluß des Materials definierten Grenzen, zum Beispiel befindet sich das Polymermaterial im Vergleich zum Spritzguß auf einer niedrigeren Temperatur. Die preßgegossenen Elemente sind Teil der Erfindung, da die Temperaturgrenze eingehalten wird. 3 zeigt jedoch, daß die gepreßten und geschnittenen Elemente noch besser sind. Tabelle 2 zeigt die Parameter, die für die Beispiele von 2 und 3 relevant sind. Es ist ersichtlich, daß beim Preßguß und beim Pressen die Formtemperatur und die Materialtemperatur identisch sind und beide unter 1,1 TS liegen. Im Fall des Pressens liegt die Temperatur von 146°C sogar unter 1,03 TS. Die Materialtemperatur der spritzgegossenen Elemente betrug jedoch 260°C, d.h. etwa 1,31 TS. Der Druck beim Preßprozeß betrug nur 110 Bar, war jedoch in beiden anderen Fällen viel höher. 3 shows another example of the electrical characteristics of resistance elements according to the invention. The square symbols again refer to pressed and cut elements according to the invention, whereas the triangular and circular symbols refer to injection-molded and press-molded samples. Preßguß is a technique that is virtually between the injection molding and pressing. It is a quasi-static pressing of molten composite material into a mold to form a final product. The parameters are close to the limits defined by the melt flow of the material, for example the polymer material is at a lower temperature compared to injection molding. The press-molded elements are part of the invention, since the temperature limit is met. 3 shows, however, that the pressed and cut elements are even better. Table 2 shows the parameters used for the examples of 2 and 3 are relevant. It can be seen that during compression molding and pressing, the mold temperature and the material temperature are identical and both are less than 1.1 T s . In the case of pressing, the temperature of 146 ° C is even below 1.03 T s . The material temperature of the injection molding However, the element was 260 ° C, ie about 1.31 T s . The pressure in the pressing process was only 110 bar, but was much higher in the other two cases.

Die Geometrie war die von 1 mit einer Steglänge von 2 cm. Die Materialzusammensetzung betrug 40 Vol.-% HDPE/ 40 Vol.-% TiB2/ 20 Vol.-% SiC. Die elektrischen Daten der Tests in 3 waren die gleichen, wie sie oben angegeben sind. In diesem Fall zeigt das gepreßte und geschnittene Widerstandelement gemäß der Erfindung eine größere Anzahl möglicher Auslöseaktionen und ein stabileres Verhalten zwischen dem ersten und dem neunten Auslösen.The geometry was that of 1 with a bridge length of 2 cm. The material composition was 40 vol .-% HDPE / 40 Vol .-% TiB2 / 20 vol .-% SiC. The electrical data of the tests in 3 were the same as stated above. In this case, the pressed and cut resistance element according to the invention exhibits a greater number of possible triggering actions and a more stable behavior between the first and the ninth triggering.

In jedem Fall können die Differenzen zwischen dem Kaltwiderstand vor dem ersten Auslösen und dem Kaltwiderstand nach dem ersten Auslösen gegebenenfalls vermieden werden, indem in den Herstellungsprozeß eine Auslöseaktion aufgenommen wird.In any case can the differences between the cold resistance before the first triggering and the cold resistance after the first triggering optionally avoided by taking a triggering action in the manufacturing process.

Tabelle 2

Figure 00110001
Table 2
Figure 00110001

Claims (19)

Verfahren zum Herstellen eines Formprodukts aus einem PTC-Polymermaterial, das aus einem leitenden Füllmaterial und wahlweise weiterem Füllmaterial in einer Matrix aus Polymermaterial besteht, wobei das Produkt durch ein Formungsverfahren ausgebildet wird, das das PTC-Polymermaterial mit Hilfe von Wärme und Druck verformt, dadurch gekennzeichnet, daß das PTC-Polymermaterial während des Formungsprozesses auf eine Absoluttemperatur von höchstens 1,1 × TS erwärmt wird, wobei TS die absolute Schmelztemperatur des Matrixpolymermaterials ist.A method of making a molded product from a PTC polymer material consisting of a conductive filler material and optionally further filler material in a matrix of polymeric material, wherein the product is formed by a molding process that deforms the PTC polymer material by means of heat and pressure characterized in that the PTC polymer material is heated during the molding process to an absolute temperature of at most 1.1 × T s , where T S is the absolute melting temperature of the matrix polymer material. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Formungsprozeß ein Pressen, ein Spritzguß, ein Extrusionsprozeß oder ein Infiltrationsprozeß ist.The method of claim 1, wherein the molding process comprises pressing, an injection molding, an extrusion process or is an infiltration process. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Formungsprozeß ein Preßprozeß oder ein Extrusionsprozeß ist.The method of claim 2, wherein the molding process is a pressing process or a Extrusion process is. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Matrixpolymermaterial PE, PP, ETFE, Polyimid, PPS oder PEEK umfaßt.Method according to one of the preceding claims, wherein the matrix polymer material PE, PP, ETFE, polyimide, PPS or PEEK includes. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Matrixpolymermaterial hauptsächlich aus HDPE besteht.The method of claim 4, wherein the matrix polymer material mainly made of HDPE. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 5, wobei der Preßprozeß mit einem Druck in dem PTC-Polymermaterial von höchstens 300 Bar, bevorzugt 200 Bar und weiter bevorzugt 120 Bar erfolgt.Process according to claims 3 and 5, wherein the pressing process with a Pressure in the PTC polymer material of at most 300 bar, preferably 200 bar and more preferably 120 bar. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Temperatur höchstens 1,075 × TS und weiter bevorzugt höchstens 1,05 × TS beträgt.A method according to any one of the preceding claims wherein the temperature is at most 1.075 x T s and more preferably at most 1.05 x T s . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das PTC-Polymermaterial ein erstes leitendes Füllmaterial in einer Menge von 20 – 60 Vol.-%, bevorzugt in einer Menge von 30 – 55 Vol.-% und ganz besonders bevorzugt in einer Menge von 35 – 50 Vol.-% umfaßt.Method according to one of the preceding claims, wherein the PTC polymer material comprises a first conductive filler in an amount of 20 - 60 Vol .-%, preferably in an amount of 30 - 55 vol .-% and especially preferably in an amount of 35-50 vol.%. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das PTC-Polymermaterial ein erstes leitendes Füllmaterial umfaßt, nämlich TiB2.A method according to any one of the preceding claims, wherein the PTC polymer material comprises a first conductive filler, namely TiB 2 . Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das PTC-Polymermaterial ein zweites Füllmaterial mit einer Varistorcharakteristik umfaßt.Method according to one of the preceding claims, wherein the PTC polymer material is a second filler having a varistor characteristic includes. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das zweite Füllmaterial dotiertes SiC ist.The method of claim 10, wherein the second filler material doped SiC is. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, wobei das zweite Füllmaterial in einer Menge von 10 – 30 Vol.-%, bevorzugt in einer Menge von 14 – 26 Vol.-% enthalten ist.The method of claim 10 or 11, wherein the second filling material in an amount of 10 - 30 Vol .-%, preferably in an amount of 14 - 26 Vol .-% is contained. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Matrixpolymermaterial in einer Menge von 30 – 55 Vol .–%, bevorzugt in einer Menge von 37 – 50 Vol.-% enthalten ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the matrix polymer material in an amount of 30-55 vol.%, preferably in an amount from 37 - 50 Vol .-% is included. Verfahren zum Herstellen von PTC-Elementen aus PTC-Polymermaterial, wobei Halbfertigprodukte mit einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche aus dem PTC-Polymermaterial hergestellt werden und wobei das Halbfertigprodukt unterteilt wird, um die PTC-Elemente zu erzeugen.Method for producing PTC elements from PTC polymer material, wherein semi-finished products with a method according to one of the preceding claims made of the PTC polymer material and wherein the semi-finished product is divided to create the PTC elements. Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Unterteilen durch Schneiden (einschließlich Sägen) erfolgt.The method of claim 14, wherein dividing by cutting (including saws) he follows. Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Schneiden durch einen Hochdruckwasserstrahl oder mit Hilfe eines Lasers erfolgt.The method of claim 15, wherein said cutting by a high-pressure water jet or by means of a laser. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das Halbfertigprodukt im wesentlichen eine Platte aus PTC-Polymermaterial ist.A method according to any one of claims 14 to 16, wherein the semi-finished product is essentially a plate of PTC polymer material. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei aus den PTC-Elementen Widerstandselemente für die Kurzschlußunterbrechung oder die Strombegrenzung hergestellt werden.A method according to any one of claims 14 to 17, wherein the PTC elements Resistor elements for the short-circuit interruption or the current limit can be established. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die Widerstandselemente vor Inbetriebsetzung einer vorläufigen Auslöseaktion unterzogen werden.The method of claim 18, wherein the resistive elements before commissioning a preliminary trip action be subjected.
DE60101141T 2001-01-22 2001-01-22 Production process for a PCT polymer product Expired - Lifetime DE60101141T2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP01101331A EP1225599B1 (en) 2001-01-22 2001-01-22 Production process for PCT-polymer product

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60101141D1 DE60101141D1 (en) 2003-12-11
DE60101141T2 true DE60101141T2 (en) 2005-06-16

Family

ID=8176264

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60101141T Expired - Lifetime DE60101141T2 (en) 2001-01-22 2001-01-22 Production process for a PCT polymer product

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP1225599B1 (en)
AT (1) ATE253768T1 (en)
DE (1) DE60101141T2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012001465A1 (en) * 2010-06-29 2012-01-05 Indian Institute Of Technology Kanpur Flexible temperature sensor and sensor array

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69633718T2 (en) * 1995-03-22 2006-02-02 Tyco Electronics Corp. CONDUCTIVE POLYMERIC COMPOSITION AND DEVICE
TW309619B (en) * 1995-08-15 1997-07-01 Mourns Multifuse Hong Kong Ltd
EP0862192B1 (en) * 1996-09-18 2006-09-13 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Wide-range thermistor material and process for preparing the same

Also Published As

Publication number Publication date
ATE253768T1 (en) 2003-11-15
DE60101141D1 (en) 2003-12-11
EP1225599B1 (en) 2003-11-05
EP1225599A1 (en) 2002-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2345303C2 (en) Self-regulating electrical resistance body and process for its manufacture
DE69606316T3 (en) IMPROVED POLYMER PTC COMPOSITIONS
DE2948350C2 (en)
DE2063395C3 (en) Thermosetting polyethylene mixture with an organic silicone additive
EP1274102B1 (en) Polymer compound with non linear current-voltage characteristic and method of making a polymer compound
DE602006000408T2 (en) Thermal fuse with heat-sensitive pellet
DE3707503A1 (en) PTC COMPOSITION
DE3617318A1 (en) MASS FOR THE PRODUCTION OF MICROPOROUS SEPARATORS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE2915094A1 (en) CONDUCTIVE POLYMER COMPOUNDS
DE1273193B (en) Injection molding compounds containing polyethylene terephthalate and polymeric olefins
DE2634931A1 (en) OBJECTS WITH PTC BEHAVIOR, PROCESS FOR THEIR MANUFACTURING AND MOLDING MATERIALS FOR MANUFACTURING THESE ITEMS
DE2103319A1 (en) Polymer element and process for its manufacture
DE2652683B2 (en) Anisotropic, electrically conductive plate or film-shaped body and method for its production
DE3701814A1 (en) ELECTRICALLY CONDUCTING POLYMER COMPOSITION WITH POSITIVE TEMPERATURE COEFFICIENT AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
DE2418803A1 (en) REINFORCED PLASTIC MASSES
DE2744800A1 (en) PRESSURE SENSITIVE CONDUCTOR AND PROCEDURE FOR ITS MANUFACTURING
DE60101141T2 (en) Production process for a PCT polymer product
DE69832430T2 (en) PTC material
DE1164527B (en) Process for the production of a thermo or Peltier column
DE2444420A1 (en) Structural compsn. based on recycled waste materials - containing low density polyethylene, and high proportion of inorganic-organic filler
DE60126279T2 (en) METHOD FOR PRODUCING A RESISTOR THAT HAS A PTC POLYMER ELEMENT
DE2931793A1 (en) METHOD FOR PRODUCING RUBBER ARTICLES
DE3007210C2 (en) Polysiloxane molding compound that can be hardened to form elastomers by means of an organoperoxide
DE602004011415T2 (en) Method for producing an isotropic separator for a fuel cell
DE1917650C3 (en) Process for the production of films from polypropylene

Legal Events

Date Code Title Description
8332 No legal effect for de
8370 Indication related to discontinuation of the patent is to be deleted
8364 No opposition during term of opposition