JP2001085202A - Ｐｔｃ組成物 - Google Patents
Ｐｔｃ組成物Info
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- JP2001085202A JP2001085202A JP26182199A JP26182199A JP2001085202A JP 2001085202 A JP2001085202 A JP 2001085202A JP 26182199 A JP26182199 A JP 26182199A JP 26182199 A JP26182199 A JP 26182199A JP 2001085202 A JP2001085202 A JP 2001085202A
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- Japan
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- ptc
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- conductive filler
- pts
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- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 繰り返し使用に対して安定で再現性が良好な
ＰＴＣ効果を有し、かつ、スイッチング温度以上で高い
抵抗率をもつＰＴＣ組成物を提供すること。 【解決手段】 結晶性高分子１００重量部に対して金属
系導電性フィラー３００〜５５０重量部、架橋剤０.０
１〜１００重量部、フロオロアルキル０.０１〜５０重
量部を配合する。
ＰＴＣ効果を有し、かつ、スイッチング温度以上で高い
抵抗率をもつＰＴＣ組成物を提供すること。 【解決手段】 結晶性高分子１００重量部に対して金属
系導電性フィラー３００〜５５０重量部、架橋剤０.０
１〜１００重量部、フロオロアルキル０.０１〜５０重
量部を配合する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＴＣ（Positive
Temperature Coefficient；正温度係数）を有する導電
性組成物（以下、ＰＴＣ組成物という）に関し、詳しく
は、電池、電子機器の異常発生時に流れる過電流を防止
する過電流保護素子に用いられるＰＴＣ組成物に関する
ものである。
Temperature Coefficient；正温度係数）を有する導電
性組成物（以下、ＰＴＣ組成物という）に関し、詳しく
は、電池、電子機器の異常発生時に流れる過電流を防止
する過電流保護素子に用いられるＰＴＣ組成物に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、二次電池を使用した携帯電話機を
はじめ、電気機器、電子機器に用いられている過電流保
護素子としては、ＢａＴｉＯ３等の無機導電性組成物及
びカーボン系導電性フィラーや金属系導電性ィラーを結
晶性高分子マトリックスに分散させた有機導電性組成物
が知られている。
はじめ、電気機器、電子機器に用いられている過電流保
護素子としては、ＢａＴｉＯ３等の無機導電性組成物及
びカーボン系導電性フィラーや金属系導電性ィラーを結
晶性高分子マトリックスに分散させた有機導電性組成物
が知られている。
【０００３】しかし、無機導電性組成物は、室温ー高温
の繰り返しによる素子動作後の抵抗率の低下はみられな
いが、定常状態での抵抗率が１００Ω・ｃｍ程度と高い
ために、数Ａ程度の比較的大きな電流を流すことができ
ない。このことは、無機導電性組成物は電子機器等の異
常発生時に流れる過電流を防止する過電流保護素子とし
て用いることができないことを意味している。
の繰り返しによる素子動作後の抵抗率の低下はみられな
いが、定常状態での抵抗率が１００Ω・ｃｍ程度と高い
ために、数Ａ程度の比較的大きな電流を流すことができ
ない。このことは、無機導電性組成物は電子機器等の異
常発生時に流れる過電流を防止する過電流保護素子とし
て用いることができないことを意味している。
【０００４】一方、有機導電性組成物は、結晶性高分子
マトリックスの結晶融点よりも低い温度にある間は、導
電性フィラーが結晶性高分子マトリックスの非結晶領域
のみに存在し、連鎖状構造をとるため、導電性フィラー
を通して電子が移動する導電機構により低い抵抗率を示
す。
マトリックスの結晶融点よりも低い温度にある間は、導
電性フィラーが結晶性高分子マトリックスの非結晶領域
のみに存在し、連鎖状構造をとるため、導電性フィラー
を通して電子が移動する導電機構により低い抵抗率を示
す。
【０００５】温度が上昇し、結晶性高分子マトリックス
が融解し始めると、結晶性高分子マトリックスの体積が
増加するため、結晶性高分子マトリックス中の導電性フ
ィラー間の距離が広がり、その結果、導電経路の破壊が
進み抵抗が上昇する。
が融解し始めると、結晶性高分子マトリックスの体積が
増加するため、結晶性高分子マトリックス中の導電性フ
ィラー間の距離が広がり、その結果、導電経路の破壊が
進み抵抗が上昇する。
【０００６】以上の動作原理を応用し、室温で低抵抗で
あり、温度上昇とともに抵抗が増大して電流を制限する
素子、特に所望のスイッチング温度（抵抗が急激に上昇
する温度）で急激に抵抗が大きくなるＰＴＣ特性を利用
し、過電流保護素子に用いられている。
あり、温度上昇とともに抵抗が増大して電流を制限する
素子、特に所望のスイッチング温度（抵抗が急激に上昇
する温度）で急激に抵抗が大きくなるＰＴＣ特性を利用
し、過電流保護素子に用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の有機導
電性組成物には、繰り返しスイッチング動作を行ううち
に室温での抵抗率が大きくなるという問題がある。
電性組成物には、繰り返しスイッチング動作を行ううち
に室温での抵抗率が大きくなるという問題がある。
【０００８】この問題を解決するため、有機導電性組成
物中の金属系導電性フィラーの高充填化がはかられる
が、高充填化により、新たにスイッチング温度以上での
抵抗率の低下という問題が生じていた。
物中の金属系導電性フィラーの高充填化がはかられる
が、高充填化により、新たにスイッチング温度以上での
抵抗率の低下という問題が生じていた。
【０００９】そこで、本発明の目的は、繰り返し使用に
対して安定で再現性が良好なＰＴＣ効果を有し、かつ、
スイッチング温度以上で高い抵抗率をもつＰＴＣ組成物
を提供することにある。
対して安定で再現性が良好なＰＴＣ効果を有し、かつ、
スイッチング温度以上で高い抵抗率をもつＰＴＣ組成物
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、結晶性高分
子、金属系導電性フィラー、架橋剤及びフロオロアルキ
ルからなるＰＴＣ組成物であって、２０℃における抵抗
率が１Ω・ｃｍ以下であり、スイッチング温度以上で１
０７Ω・ｃｍ以上の抵抗率を示す。金属系導電性フィラ
ーをチタネート化合物カップリング剤で表面処理するこ
とにより、高充填化と結晶性高分子のマトリックス中で
の均一分散をはかり、室温での良好な導電性を維持する
とともに熱履歴による抵抗の上昇を低減している。
子、金属系導電性フィラー、架橋剤及びフロオロアルキ
ルからなるＰＴＣ組成物であって、２０℃における抵抗
率が１Ω・ｃｍ以下であり、スイッチング温度以上で１
０７Ω・ｃｍ以上の抵抗率を示す。金属系導電性フィラ
ーをチタネート化合物カップリング剤で表面処理するこ
とにより、高充填化と結晶性高分子のマトリックス中で
の均一分散をはかり、室温での良好な導電性を維持する
とともに熱履歴による抵抗の上昇を低減している。
【００１１】また、スイッチング温度以上での抵抗率の
低下は、フルオロアルキルの添加により、フルオロアル
キルの高い熱膨張率を利用して抑制している。また、結
晶性高分子を１種類の熱可塑性高分子もしくは２種類以
上の高分子のブレンドした高分子アロイとしたのは、ブ
レンドにより初期抵抗値を下げるためである。
低下は、フルオロアルキルの添加により、フルオロアル
キルの高い熱膨張率を利用して抑制している。また、結
晶性高分子を１種類の熱可塑性高分子もしくは２種類以
上の高分子のブレンドした高分子アロイとしたのは、ブ
レンドにより初期抵抗値を下げるためである。
【００１２】即ち、本発明は、結晶性高分子１００重量
部に対して金属系導電性フィラー３００〜５５０重量
部、架橋剤０.０１〜１００重量部、フロオロアルキル
０.０１〜５０重量部が配合されてなることを特徴とす
るＰＴＣ組成物である。
部に対して金属系導電性フィラー３００〜５５０重量
部、架橋剤０.０１〜１００重量部、フロオロアルキル
０.０１〜５０重量部が配合されてなることを特徴とす
るＰＴＣ組成物である。
【００１３】また、本発明は、前記金属系導電性フィラ
ーがチタネート化合物カップリング剤で表面処理されて
いることを特徴とする上記のＰＴＣ組成物である。
ーがチタネート化合物カップリング剤で表面処理されて
いることを特徴とする上記のＰＴＣ組成物である。
【００１４】また、本発明は、前記結晶性高分子が１種
類の熱可塑性高分子もしくは２種類以上の高分子をブレ
ンドした高分子アロイであることを特徴とする上記のＰ
ＴＣ組成物である。
類の熱可塑性高分子もしくは２種類以上の高分子をブレ
ンドした高分子アロイであることを特徴とする上記のＰ
ＴＣ組成物である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下に、実施の形態について、図
面を参照して説明する。
面を参照して説明する。
【００１６】（実施の形態１）高密度ポリエチレン樹脂
１００重量部（商品名；ＨＹ５４０）とＴｉＣフィラー
５２５重量部（日本新金属製）および架橋剤５重量部
（商品名；パーヘキシン２５Ｂ）を加え、均質に分散さ
せて、その後、さらにフッ化ブタンを１重量部加え、１
５０℃で１５分混練して本発明のＰＴＣ組成物を製造し
た。
１００重量部（商品名；ＨＹ５４０）とＴｉＣフィラー
５２５重量部（日本新金属製）および架橋剤５重量部
（商品名；パーヘキシン２５Ｂ）を加え、均質に分散さ
せて、その後、さらにフッ化ブタンを１重量部加え、１
５０℃で１５分混練して本発明のＰＴＣ組成物を製造し
た。
【００１７】次いで、片面を粗面加工した厚さ２５μｍ
のニッケル箔２枚の粗面間に前記ＰＴＣ組成物を挟み、
厚さ３００μｍになるように加圧、延展後、２００℃で
１５分熱硬化させた。
のニッケル箔２枚の粗面間に前記ＰＴＣ組成物を挟み、
厚さ３００μｍになるように加圧、延展後、２００℃で
１５分熱硬化させた。
【００１８】ＰＴＣ抵抗素子は、ニッケル箔に接合され
た前記ＰＴＣ組成物を外径１０ｍｍφ：内径６ｍｍφの
リング状に切り出し作製した。
た前記ＰＴＣ組成物を外径１０ｍｍφ：内径６ｍｍφの
リング状に切り出し作製した。
【００１９】このＰＴＣ抵抗素子のスイッチング動作時
の抵抗変化を測定し、その結果を図１に示した。本発明
の室温における抵抗率は０.８Ω・ｃｍで、５Ａ・３０
Ｖを通電すると、４秒でスイッチングし、スイッチング
時の抵抗率は１０７Ω・ｃｍと従来品（１０５Ω・ｃ
ｍ）よりも高く、自然冷却して室温まで下がったときの
抵抗値は、初期抵抗率も１.０Ω・ｃｍと従来品（１.５
Ω・ｃｍ）よりも安定な繰り返し電流遮断を行えること
が確認された。
の抵抗変化を測定し、その結果を図１に示した。本発明
の室温における抵抗率は０.８Ω・ｃｍで、５Ａ・３０
Ｖを通電すると、４秒でスイッチングし、スイッチング
時の抵抗率は１０７Ω・ｃｍと従来品（１０５Ω・ｃ
ｍ）よりも高く、自然冷却して室温まで下がったときの
抵抗値は、初期抵抗率も１.０Ω・ｃｍと従来品（１.５
Ω・ｃｍ）よりも安定な繰り返し電流遮断を行えること
が確認された。
【００２０】（実施の形態２）高密度ポリエチレン樹脂
１００重量部（商品名；ＨＹ５４０）とチタネート系カ
ップリン剤（商品名；ＫＲ−ＴＴＳ）でカップリング処
理を施したＴｉＣフィラー５２５重量部（日本新金属
製）および架橋剤５重量部（商品名；パーヘキシン２５
Ｂ）を加え、均質に分散させて、その後、さらにフッ化
ブタンを１重量部加え、１５０℃で１５分混練して本発
明のＰＴＣ組成物を製造した。
１００重量部（商品名；ＨＹ５４０）とチタネート系カ
ップリン剤（商品名；ＫＲ−ＴＴＳ）でカップリング処
理を施したＴｉＣフィラー５２５重量部（日本新金属
製）および架橋剤５重量部（商品名；パーヘキシン２５
Ｂ）を加え、均質に分散させて、その後、さらにフッ化
ブタンを１重量部加え、１５０℃で１５分混練して本発
明のＰＴＣ組成物を製造した。
【００２１】次いで、片面を粗面加工した厚さ２５μｍ
のニッケル箔２枚の粗面間に前記ＰＴＣ組成物を挟み、
厚さ３００μｍになるように加圧、延展後、２００℃で
１５分熱硬化させた。
のニッケル箔２枚の粗面間に前記ＰＴＣ組成物を挟み、
厚さ３００μｍになるように加圧、延展後、２００℃で
１５分熱硬化させた。
【００２２】ＰＴＣ抵抗素子は、ニッケル箔に接合され
た前記ＰＴＣ組成物を外径１０ｍｍφ：内径６ｍｍφの
リング状に切り出し作製した。
た前記ＰＴＣ組成物を外径１０ｍｍφ：内径６ｍｍφの
リング状に切り出し作製した。
【００２３】このＰＴＣ抵抗素子のスイッチング動作時
の抵抗変化を測定し、その結果を図２に示した。本発明
の室温における抵抗率は０.８Ω・ｃｍで、５Ａ・３０
Ｖを通電すると、４秒でスイッチングし、スイッチング
時の抵抗率は１０７Ω・ｃｍと従来品（１０５Ω・ｃ
ｍ）よりも高く、自然冷却して室温まで下がったときの
抵抗値は初期抵抗率も０.９Ω・ｃｍと従来品（１.５Ω
・ｃｍ）よりも安定な繰り返し電流遮断を行えることが
確認された。
の抵抗変化を測定し、その結果を図２に示した。本発明
の室温における抵抗率は０.８Ω・ｃｍで、５Ａ・３０
Ｖを通電すると、４秒でスイッチングし、スイッチング
時の抵抗率は１０７Ω・ｃｍと従来品（１０５Ω・ｃ
ｍ）よりも高く、自然冷却して室温まで下がったときの
抵抗値は初期抵抗率も０.９Ω・ｃｍと従来品（１.５Ω
・ｃｍ）よりも安定な繰り返し電流遮断を行えることが
確認された。
【００２４】（実施の形態３）高密度ポリエチレン樹脂
６０重量部（商品名；ＨＹ５４０）とポリプロピレン樹
脂４０重量部とＴｉＣフィラー５２５重量部（日本新金
属製）および架橋剤５重量部（商品名；パーヘキシン２
５Ｂ）を加え、均質に分散させて、その後、さらにフッ
化ブタンを１重量部加え、１５０℃で１５分混練して本
発明の導電性組成物を製造した。
６０重量部（商品名；ＨＹ５４０）とポリプロピレン樹
脂４０重量部とＴｉＣフィラー５２５重量部（日本新金
属製）および架橋剤５重量部（商品名；パーヘキシン２
５Ｂ）を加え、均質に分散させて、その後、さらにフッ
化ブタンを１重量部加え、１５０℃で１５分混練して本
発明の導電性組成物を製造した。
【００２５】次いで、片面を粗面加工した厚さ２５μｍ
のニッケル箔２枚の粗面間に前記導電性組成物を挟み、
厚さ３００μｍになるように加圧、延展後、２００℃で
１５分熱硬化させた。
のニッケル箔２枚の粗面間に前記導電性組成物を挟み、
厚さ３００μｍになるように加圧、延展後、２００℃で
１５分熱硬化させた。
【００２６】ＰＴＣ抵抗素子は、ニッケル箔に接合され
た前記導電性組成物を外径１０ｍｍφ：内径６ｍｍφの
リング状に切り出し作製した。
た前記導電性組成物を外径１０ｍｍφ：内径６ｍｍφの
リング状に切り出し作製した。
【００２７】このＰＴＣ抵抗素子の繰り返し電流遮断時
の抵抗変化を測定した。その結果を表１に示す。
の抵抗変化を測定した。その結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】表１より、本発明の室温における抵抗率が
０.６Ω・ｃｍとなり、ポリマーブレンドをしていない
ＰＴＣ抵抗素子（抵抗率；０.８Ω・ｃｍ）よりも抵抗
値を２０％低減させることができた。
０.６Ω・ｃｍとなり、ポリマーブレンドをしていない
ＰＴＣ抵抗素子（抵抗率；０.８Ω・ｃｍ）よりも抵抗
値を２０％低減させることができた。
【００３０】実施の形態１〜３において、高密度ポリエ
チレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、金属系導電性フィラ
ーとしてＴｉＣフィラーを使用したが、特にそれらに限
定するものではない。また、ポリマーとの組み合わせと
して、高密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂を
使用したが、特にそれらに限定するものではない。
チレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、金属系導電性フィラ
ーとしてＴｉＣフィラーを使用したが、特にそれらに限
定するものではない。また、ポリマーとの組み合わせと
して、高密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂を
使用したが、特にそれらに限定するものではない。
【００３１】
【発明の効果】以上、説明したごとく、本発明によれ
ば、繰り返し使用に対して安定で再現性が良好なＰＴＣ
効果を有し、かつ、スイッチング温度以上で高い抵抗率
をもつＰＴＣ組成物が提供できる。
ば、繰り返し使用に対して安定で再現性が良好なＰＴＣ
効果を有し、かつ、スイッチング温度以上で高い抵抗率
をもつＰＴＣ組成物が提供できる。
【図１】実施の形態１によるスイッチング動作時の抵抗
率の変化を示す図。
率の変化を示す図。
【図２】実施の形態２によるスイッチング動作時の抵抗
率の変化を示す図。
率の変化を示す図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 101/16 Ｃ０８Ｌ 101/00
Claims (3)
- 【請求項１】 結晶性高分子１００重量部に対して金属
系導電性フィラー３００〜５５０重量部、架橋剤０.０
１〜１００重量部、フロオロアルキル０.０１〜５０重
量部が配合されてなることを特徴とするＰＴＣ組成物。 - 【請求項２】 前記金属系導電性フィラーがチタネート
化合物カップリング剤で表面処理されていることを特徴
とする請求項１記載のＰＴＣ組成物。 - 【請求項３】 前記結晶性高分子が１種類の熱可塑性高
分子もしくは２種類以上の高分子をブレンドした高分子
アロイであることを特徴とする請求項１または２記載の
ＰＴＣ組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26182199A JP2001085202A (ja) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | Ｐｔｃ組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26182199A JP2001085202A (ja) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | Ｐｔｃ組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001085202A true JP2001085202A (ja) | 2001-03-30 |
Family
ID=17367206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26182199A Pending JP2001085202A (ja) | 1999-09-16 | 1999-09-16 | Ｐｔｃ組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001085202A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8164414B2 (en) | 2004-06-08 | 2012-04-24 | Tyco Electronics Japan G.K. | Polymer PTC element |
-
1999
- 1999-09-16 JP JP26182199A patent/JP2001085202A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8164414B2 (en) | 2004-06-08 | 2012-04-24 | Tyco Electronics Japan G.K. | Polymer PTC element |
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